CN101198709B - 用于竖炉的装料装置和配料斜槽 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于竖炉的装料装置，包括用于散装物料的配料斜槽和用于配料斜槽的驱动机构。配料斜槽包括具有开口冲击段和输出段的槽状主件。主件在冲击段与输出段之间提供道。用于配料斜槽的驱动机构能够使得配料斜槽围绕基本垂直的轴线旋转并且使得配料斜槽围绕基本水平的轴线枢转，以便允许散装物料在竖炉的装料表面上的分配。根据本发明，配料斜槽包括周向封闭的漏斗形部，该漏斗形部沿流方向逐渐变细，且布置在冲击段的下游并且其出口位于所述槽状主件的下游端部处。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于竖炉的装料装置，具体地涉及一种用于鼓风炉的装料装置。本发明还涉及一种用于在这种装料装置中使用的配料斜槽(distribution chute)。
背景技术
在鼓风炉中，已经发现在过去数十年中广泛使用所谓的“小钟形(bell-less)”类型的装料装置。这些装料装置设置在炉顶处并且包括配料斜槽和驱动机构，其中配料斜槽安装于驱动机构。在装料期间，将所装物料以散装(bulk)形式从料斗穿过中心进料通道卸到配料斜槽上。驱动机构使配料槽围绕第一基本垂直的轴线旋转并且使斜槽围绕第二基本水平的轴线枢转。从而，能够获得任何想要的装料轮廓，即散装材料(装料(burden))在鼓风炉的装料表面上的分配。
在具体的装料轮廓中，通过对准中心地装入焦炭而围绕鼓风炉的中心轴线设置垂直的焦炭竖井或焦炭道(chimney)。这种焦炭道用以通过增加气流来改善鼓风炉的操作。此外，这种焦炭道允许向中心供给粗焦炭以便增加死铁的透气性。为了在装料中形成该中心焦炭道，将配料斜槽枢转入中心装料位置。在该位置中，理论上，斜槽不应该堵塞从中心进料通道垂直落下的散装物料的流动。
EP 0 062 769公开了一种用于竖炉的装料装置(其具有逐渐变细的管状配料斜槽)。尽管根据EP 0 062 769的整体漏斗状类型的配料斜槽允许准确的中心装料，但是它不适于要求斜槽可枢转至较小倾斜角度(接近水平)的鼓风炉，并且/或者不适于要求斜槽的枢转轴线偏离斜槽的中心轴线的装料装置。
尽管有许多已知的装料装置和配料斜槽，但是还是经常不能彻底避免中心装料期间装料流的堵塞。例如，结构的限制使得通常不可能将配料斜槽枢转至完全垂直的位置或者充分不挡道的位置，从而在中心装料期间其出口部部分地保持在装料路径中。因此，装料流部分地偏离，这当然对中心装料是有害的。在配料斜槽包括用于向其槽状主件传递刚性的一个或多个横杆的情况中存在相似的问题。即使斜槽的主件自身被充分定位于不挡道的位置，但是这种横杆通常在中心装料期间形成阻塞和驱散装料流的障碍。
JP 11 001709公开了一种配料斜槽，该斜槽具有固定于槽状主件下游端的辅助滑槽。辅助滑槽包括用于限制装料流沿横向方向分散的锥形侧板以及用于在斜槽位于中心装料位置中时使离开主件的装料流改道朝向炉中心的反射板。
JP 07 179916公开了一种配料斜槽，该配料斜槽包括槽状主件和附加矫直斜槽，该附加矫直斜槽可枢转地支撑在主件的顶端处，以便使装料流垂直改道。该配料斜槽包括连接至矫直斜槽并连接至主件的支撑结构的联杆，以便形成将矫直斜槽保持在垂直方位中的平行四杆机构。根据JP 07 179916的配料斜槽除了沿径向改善装料分配之外，如果矫直斜槽形成为漏斗状，则还可以改善中心装料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于竖炉的装料装置，其具有改善散装物料的中心装料且构造简单的配料斜槽。
为了实现此目的，本发明提出一种用于竖炉的装料装置，其包括用于散装物料的配料斜槽和用于配料斜槽的驱动机构。配料斜槽具有槽状主件，该主件具有开口冲击段和出口段。主件在冲击段和出口段之间提供滑道。用于配料斜槽的驱动机构能够使得配料斜槽围绕基本垂直的轴线旋转并且使得配料斜槽围绕基本水平的轴线枢转，以允许在竖炉装料表面上的散装物料的分配。根据本发明，配料斜槽包括周向封闭的漏斗形部，该漏斗形部沿流方向逐渐变细，且布置在冲击段的下游，而且其出口位于槽状主件的下游端部处。当配料斜槽处于中心装料位置中时，该漏斗形部确保散装物料流被集中(centre)且引导至装料表面的期望目标区域上，即，炉的中心。从而可以避免所装物料的不期望的偏离和未受控的分配。另外，漏斗形部向配料斜槽提供刚性。在槽状主件的下游端部处布置漏斗形部的出口，能够使得当配料斜槽处于中心装料位置时装料流在配料斜槽的最下端处集中。由于装料流不需要产生相当大的偏离，因此周向封闭的漏斗形部承受由装料引起的相当大的研磨磨损的影响最小。此外，由于周向封闭的漏斗形部在出口段向配料斜槽传递刚性，所以可消除对附加稳定横杆的需要。应该理解，使用该装料装置对于一般而言涉及中心装料且具体而言涉及所谓“焦炭道”的形成的任意一种装料过程都是有益的。
与JP 07 179916相对，在具有根据本发明的配料斜槽的情况下，没有必要把要暴露于炉的严酷内部环境中的附加机构与配料斜槽连接。与JP 11 001709形成对比，由于中心装料流的偏离角度相对较小，所以漏斗形部的内表面被布置成以便在中心加料期间承受由装料引起的最小磨损。此外，与JP 11 001709和JP 07 179916相比，因为漏斗形部出口布置在槽状主件的下游端部处，所以配料斜槽总长度没有由于漏斗形部而增加。
根据优选实施例，漏斗形部具有这样的半顶角(apex halfangle)，该半顶角大于或等于当配料斜槽处于中心装料位置时包围在槽状主件的纵向轴线与垂直轴线之间的角度。半顶角可以理解为这样的圆锥的顶角的一半，该圆锥的表面形成漏斗形部的形状。可以注意到的是，该圆锥可具有一般的(即，没有必要是圆形的)底部并且没有必要是正圆锥。
在装料装置包括布置在配料斜槽上方以将散装物料供给到配料斜槽上的中心进料通道的情况下，优选的是，漏斗形部的出口横截面近似等于该中心进料通道的出口横截面。
在另一个优选实施例中，漏斗形部被限制为从主件下游端部开始的配料斜槽长度的10-50％。漏斗形部覆盖出口段和/或滑道，但是不覆盖(至少不完全覆盖)冲击段。实际上，需要能够实现不覆盖(至少不完全覆盖)冲击段，以在常规装料(非中心装料)过程中接收散装物料。因此，开口冲击段有利地延伸了从主件上游端部开始的槽状主件长度的至少40％，从而散装物料能够在较宽范围的倾斜角度上被供给至配料斜槽。
从结构上来看，漏斗形部可被分成槽状主件的斜槽部和覆盖斜槽部的盖部。在这种情况下，盖部可包括具有由圆锥平截头体所形成形状的盖。而且，这个圆锥没有必要是正圆锥，而是可以具有任何适合的一般呈锥形的构造。在另一变型中，盖部包括相对于主件成角度布置的倾斜盖板以及用于将倾斜盖板固定至主件的侧连接板。在又一变型中，盖部包括第一上游倾斜盖板、第二下游倾斜盖板以及侧连接板，第一上游倾斜盖板和第二下游倾斜盖板相对于主件成角度布置，侧连接板用于将第一和第二倾斜盖板固定至主件。在后两种情况下，倾斜板安装角度被选定为与前述半顶角相似。
应当理解，漏斗形部优选地被布置成以便当配料斜槽处于中心装料位置中时将散装物料流引导并集中到竖炉的中心轴线上。
优选地，配料斜槽包括用以将配料斜槽安装至驱动机构的安装法兰，该法兰被构造为使得主件的纵向中心轴线偏离基本水平的枢转轴线。
如上所述，本发明还提出一种用于装料装置的配料斜槽。根据本发明，配料斜槽包括周向封闭的漏斗形部，该漏斗形部沿着流动方向逐渐变细，且被布置在冲击段的下游并且其出口位于所述槽状主件的下游端部处。
应当理解，根据本发明的配料斜槽和装料装置尤其适于在冶金鼓风炉中使用。
附图说明
从下述结合附图的非限定性优选实施例的描述中，本发明将变得更清楚。附图中，相同或相似的部件通篇以相同的标号来表示。
图1是根据本发明的具有配料斜槽的装料装置的第一实施例的纵向剖视图；
图2是沿根据图1的配料斜槽的面II-II的剖视图；
图3是沿根据图1的配料斜槽的面III-III的剖视图；
图4是根据本发明的具有配料斜槽的装料装置的第二实施例的纵向剖视图；
图5是沿根据图4的配料斜槽的面V-V的剖视图；
图6是根据本发明的具有配料斜槽的装料装置的第三实施例的纵向剖视图；
图7是沿根据图6的配料斜槽的面VII-VII的剖视图；
具体实施方式
图1示出鼓风炉(通常以标号10表示)的炉喉。位于鼓风炉10的炉喉上的炉顶封闭口包括装料装置12，该装料装置用于将诸如矿石和焦炭的散装物料的装料14装入鼓风炉10中。装料装置12包括配料斜槽16和驱动机构18，其中配料斜槽16安装于该驱动机构。
驱动机构18以本质上已知的方式被构造成用于旋转和枢转配料斜槽16。在装料过程中，驱动机构使得配料斜槽16围绕鼓风炉10的垂直的中心轴线20旋转并且使得配料斜槽16围绕基本水平的轴线22枢转，即，围绕安装轴枢转，驱动机构18通过该安装轴保持配料斜槽16。由于例如在US 3 880 302中已经详细描述了这种驱动机构18，因此这里省略了相同描述。
在图1中，示出配料斜槽16位于中心装料位置，即，向下枢转进入几乎垂直的位置中。配料斜槽16包括槽状的主件23。在该实施例中，主件23具有沿纵向的半管形状，即，半圆柱形中空体，但不排除具有其他构造，例如具有(半)矩形截面的配料斜槽。主件23以本质上已知的一种方式具有用以接收散装物料的开口冲击段24(其表示冲击段24不是周向封闭的)以及用于将散装物料输送至鼓风炉10装料表面的给定位置上的出口段25。当配料斜槽16比图1所示的状态稍微倾斜时，主件23在开口冲击段24与出口段25之间提供槽状的滑道。
应该理解，配料斜槽16进一步包括周向封闭的漏斗形部26，该漏斗形部沿流动方向(即，从冲击段24朝向出口段25)逐渐变细。实际上，在图1所示中心装料期间，散装物料的自由降落流经由中心进料通道30垂直地流入鼓风炉10的中心区域中。这例如允许在装料14中形成中心焦炭道(示意性地示出在32处)。应该理解，冲击段24在与主件23的底部相对的一侧上敞开，即在主件23长度的大部分上方(优选地在长度的至少40％处)朝向中心进料通道30敞开，以便允许在配料斜槽16的任意位置处(即，从小倾斜角度(接近水平)到大倾斜角度(接近垂直))接收来自中心进料通道30的散装物料。当配料斜槽16如图1所示位于中心装料位置时，漏斗形部26确保将散装物料流28向鼓风炉10的中心轴线20集中并引导。可以注意到的是，在中心装料过程中，配料斜槽16通常围绕中心轴线20旋转，但是由于漏斗形部26的原因所以该旋转不是强制的。如图1所示，出口33布置在主件23的下游端部处，即，漏斗形部26的出口33本质上与配料斜槽16的出口相一致。漏斗形部26覆盖出口段25以及在开口(即，未覆盖的)冲击段24与出口部25之间的滑道的一部分。在图1的实施例中，漏斗形部26延伸了配料斜槽16的总长度的约42％(10％-50％的值为优选的)。如从图1中所看到的，漏斗形部26布置在冲击段24的下游。换言之，在径向和周向装料过程中，即当配料斜槽16不在中心装料位置时，漏斗形部26不覆盖散装物料被供给至其上的开口冲击段24。
如进一步从图1中所看到的，漏斗形部26被设计成使得其顶线(summit line)与主件23的纵向中心轴线34成α角。角度α对应于与漏斗形部匹配的假想锥形的顶角的一半。优选地，选择角度α大于或至少等于当配料斜槽16位于中心装料位置时由主件23的槽线与垂直的中心轴线20所限定的角度β。实际上，角度β取决于构造的限制并且通常大于0。因此，通过选择角度α以及顶线与槽线之间的最小间隙，确保将流28完全聚集并集中。
如从图2和图3中最佳地看到的，漏斗形部26的自由通道的横截面面积沿流动方向减小。在出口33处，图3所示漏斗形部26的横截面面积被选择为以便基本上等于中心进料通道30的出口处的自由通道横截面面积。此外，出口33所限定的表面近似垂直于主件23的纵向中心轴线34。这确保最佳地聚集并集中流28，同时避免漏斗形部26中散装物料的有害堵塞。取决于所装物料的类型并且取决于中心装料期间中心进料通道30的出口与出口33之间的垂直距离，出口33的横截面面积可以构造为小于中心进料通道30的出口横截面面积。事实上，由于重力加速度，流28可以沿着向下的方向逐渐变细，从而出口33的较小的横截面面积可以改善集中而不造成堵塞。
如从图1至图3中所进一步看到的，根据第一实施例的倾斜漏斗形部26包括主件23的基本呈半圆柱形的斜槽部36以及连接于主件23的盖部38。如从图1中所看到的，盖部38包括具有圆锥平截头体侧表面部形状的盖件。为了提供这种布置，基本呈半圆柱形的部分36和截头圆锥形盖部38可以由可弯曲和焊接成型的适当形状的单一钢板整体形成。相似的配料斜槽16可以通过对完全呈锥形的预成型漏斗状物进行机加工而获得，或者可替换地，通过将具有部分36和部分38的形状的两个独立部件固定在一起而获得。可以注意到的是，后一过程允许通过漏斗形部26改进现有的斜槽，而前一过程提供圆锥形而非半圆柱形的主件。
图4和图5示出根据本发明的装料装置12的第二实施例。为了简明起见，下面只详细描述第二实施例的不同于第一实施例的方面。
在图4和图5中，与第一实施例相比，配料斜槽16’包括具有较小长度的周向封闭漏斗形部26’。该实施例的漏斗形部26’被限制为配料斜槽26的大约1 5％的长度。漏斗形部26’只布置在主件23的出口段25中。在确保在如图所示中心装料位置中具有相似效果的同时，该实施例允许减少配料斜槽16’的总重量以及材料并降低其制造费用。
如从图5中所看到的，漏斗形部26’包括主件23的基本呈半圆柱形的斜槽部36。其进一步包括具有相对于所述主件23成α角设置的倾斜盖板40的盖部38以及用于将倾斜盖板40固定于主件23的侧连接板42。应该理解，根据如上所述的相同准则选定角度α，并且该角度具有相同效果。连接板42的高度被选择为以保证漏斗形部26’出口处的自由通道横截面面积基本等于中心进料通道30出口处的自由通道横截面面积。如上所述，并不排除将配料斜槽16、16’设计成使得漏斗形部26的出口33处的自由通道横截面面积小于中心进料通道30的出口处的自由通道横截面面积。
图6和图7示出根据本发明的装料装置12的第三实施例。为了简明起见，以下只详细描述第三实施例中不同于前述实施例的部分。
图6中示出的配料斜槽16”具有与图4所示配料斜槽16’相似的整体构造。本质区别在于如下事实：配料斜槽16’的倾斜盖板40被第一上游倾斜盖板44和第二下游倾斜盖板46所代替。如从图7中所看到的，倾斜盖板44、46被布置为在连接板42上具有中间缝隙48。令人惊奇的是，已经发现，如果盖板44、46沿流方向具有足够有效的尺寸，则缝隙48的存在对流28的聚集、集中以及引导具有非常小的反面影响(如果有的话)。因此，图6和图7所示漏斗形部26”的构造可以进一步减少总重量并节约材料费用。
应该理解，如前所述的漏斗形部26、26’、26”允许将刚性传给主件23并且，具体地，允许确保出口部25不因为热和/或机械应力而变形。与为相同目的而设置的支架或横连杆相比，通过漏斗形部26、26’、26”实现了该效果，并且对中心装料不产生任何有害影响。
还应该注意，在前述实施例的任一个中，主件23优选地由耐热钢制成并且可以包括如EP 0 640 539所述的耐磨损材料的内覆层(未示出)以及所谓的磨石箱(stone box)。有利地，在倾斜漏斗形部26、26’、26”(具体地，盖部38)的那些承受磨损应力的区域中还设置有耐磨损材料的内覆层。一般而言，在周向封闭的漏斗形部26、26’、26”中或者至少在临近出口33的区域中，配料斜槽16、16’、16”的内表面是光滑的，例如，没有磨石箱和其它伸出部，由此保证所装物料的统一卸载。配料斜槽16、16’、16”可以进一步包括如GB2 281 610中所述的冷却布置(如果需要的话)。此外，如从图1、图4和图6中所看到的，配料斜槽16、16’、16”具有鸭嘴形安装法兰，用以通过限定水平枢转轴线22的安装轴将配料斜槽16、16’、16”可拆卸地安装至驱动机构18。借助于安装法兰，主件23的纵向中心轴线34偏离水平枢转轴线22。
Claims (14)
1.一种用于竖炉(10)的装料装置，包括：
用于散装物料的配料斜槽(12)，所述配料斜槽具有包括开口冲击段(24)和出口段(25)的槽状主件(23)，所述主件在所述冲击段和所述出口段之间提供滑道；以及
用于所述配料斜槽的驱动机构(18)，所述驱动机构能够使得所述配料斜槽围绕基本垂直的轴线(20)旋转并且使得所述配料斜槽围绕基本水平的轴线(22)枢转，以允许在所述竖炉的装料表面上分配散装物料；
其特征在于，
所述配料斜槽(12)包括周向封闭的漏斗形部(26；26’；26”)，所述漏斗形部沿流动方向逐渐变细，且布置在所述冲击段(24)下游，并且所述漏斗形部的出口(33)与所述槽状主件(23)的下游端部相一致。
2.根据权利要求1所述的装料装置，其中，所述漏斗形部(26；26’；26”)具有半顶角(α)，所述半顶角大于或等于当所述配料斜槽(12)位于中心装料位置中时所述槽状主件(23)的纵向轴线(34)与所述垂直轴线之间的夹角(β)。
3.根据权利要求1所述的装料装置，进一步包括设置在所述配料斜槽(12)上方的用于将散装物料供给到所述配料斜槽上的中心进料通道(30)，并且其中，所述漏斗形部(26；26’；26”)的出口横截面约等于所述中心进料通道(30)的出口横截面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装料装置，其中，所述漏斗形部(26；26’；26”)被限制为所述配料斜槽(12)长度的10-50％。
5.根据权利要求4所述的装料装置，其中，所述漏斗形部(26)覆盖所述出口段和/或所述滑道。
6.根据权利要求4所述的装料装置，其中，所述开口冲击段(24)延伸了所述槽状主件(23)长度的至少40％。
7.根据权利要求1所述的装料装置，其中，所述漏斗形部(26；26’；26”)包括所述槽状主件的斜槽部(36)和覆盖所述斜槽部的盖部(38)。
8.根据权利要求7所述的装料装置，其中，所述盖部(38)包括具有由圆锥平截头体形成的形状的盖。
9.根据权利要求7所述的装料装置，其中，所述盖部包括相对于所述主件(23)成角度布置的倾斜盖板(40)以及用于将所述倾斜盖板固定至所述主件的侧连接板(42)。
10.根据权利要求7所述的装料装置，其中，所述盖部包括第一上游倾斜盖板(44)、第二下游倾斜盖板(46)和侧连接板(42)，所述第一和第二倾斜盖板相对于所述主件成角度布置，所述侧连接板用于将所述第一和第二倾斜盖板固定至所述主件。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的装料装置，其中，所述漏斗形部(26；26’；26”)被布置成当所述配料斜槽处于中心装料位置中时将散装物料流引导并集中到所述竖炉的中心轴线上。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的装料装置，其中，所述配料斜槽(12)包括用以将所述配料斜槽安装至所述驱动机构(18)的安装法兰，所述法兰构被造成使得所述主件(23)的纵向中心轴线(34)偏离所述基本水平的枢转轴线(22)。
13.一种用于根据前述任一项权利要求所述的装料装置的配料斜槽(12)，其中，所述配料斜槽包括具有开口冲击段(24)和出口段(25)的槽状主件(23)，所述主件在所述冲击段与所述出口段之间提供滑道；其特征在于，
在所述冲击段(24)下游布置有沿流动方向逐渐变细的周向封闭的漏斗形部(26)，并且所述漏斗形部的开口(33)与所述槽状主件(23)的下游端部相一致。
14.一种鼓风炉(10)，包括根据权利要求1至12中任一项所述的装料装置和/或根据权利要求13所述的配料斜槽(12)。
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