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Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Hochofens Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Hochofens unter Erhöhung
der Durchlässigkeit der Beschickung und unter Erleichterung des Blasens. Bei Hochöfen
mit Aufgabe über eine Gichtglocke tritt bekanntlich eine Klassierung des Erzes und
des Kokses ein, indem der feine Anteil derselben im wesentlichen senkrecht vom Rand
der Beschickungsglocke nach unten fällt und die gröberen Bestandteile sich zwischen
dem Zentrum und der Peripherie in einem Verhältnis verteilen, das von der Art der
Beschickung und dem Verhältnis der Durchmesser der Gicht und der Glocke abhängt.
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Der Hochofen enthält also senkrecht unter dem Rand der Beschickungsglocke
zwischen einer zentralen und einer peripherischen, durchlässigeren Zone eine ringförmige,
zylindrische Zone feiner Bestandteile, die weniger durchlässig ist. Je nach dem
Verhältnis der Durchmesser zueinander und der Windgeschwindigkeit an den Düsen arbeitet
der Hochofen entweder mehr im Zentrum oder mehr an der Wand.
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Bei Hochöfen mit Gestell großen Durchmessers wirkt sich diese weniger
durchlässige, ringförmige zylindrische Zone nachteilig auf die Verteilung der Gase
aus und kann in bestimmten Fällen die Ausbildung einer inaktiven Zone in der Mitte
des Gestells begünstigen, wie sie in einigen Betrieben festgestellt wurde.
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Um von den Düsen an eine gleichmäßige Verteilung der Gase zwischen
dem mittleren und dem Randgebiet des Hochofens zu gewährleisten, muß der Durchmesser
der Gichtglocke so groß sein, daß der Abstand zwischen der Düsenmündung und dem
Ring der feinen Bestandteile bei gegebener Eintrittsgeschwindigkeit des Windes derart
ist, daß ein Teil des Windes gegen die Mitte des Hochofens, während der Rest außerhalb
des Ringes der feinen Bestandteile längs der Wand strömt. Wegen der relativen Undurchlässigkeit
des Ringes aus feinen Bestandteilen steigen die beiden Gasströme mehr oder weniger
unabhängig voneinander nach oben, und die Gase sind so verteilt, als ob es sich
um zwei konzentrische Hochöfen handelte, zwischen denen ein Austausch verhältnismäßig
schwierig ist.
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Die meisten bisher bekannten Vorrichtungen bezwecken eine Verteilung
der feinen Bestandteile über den gesamten Querschnitt des Schachtes oder in Form
eines mehr oder weniger von der Wand entfernten Zylinders. Diese feinen Bestandteile
füllen die zwischen den größeren Stücken bleibenden Hohlräume an und vergrößern
den Widerstand, welche die Beschickung dem Gasdurchtritt bietet; sie bilden auch
bei der Aufgabe um die Glocke oder unter ihr eine Art kegelstumpfförmigen Vorhang,
welchen die Gase durchqueren müssen.
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Auf Grund des Verfahrens nach der Erfindung werden die obigen Nachteile
vermieden und ein erheblicher technischer Fortschritt dadurch erzielt, daß eine
derartige Verteilung der Beschickung vorgenommen wird, daß durchlässigere Zonen,
die sich senkrecht über die ganze Höhe des Hochofenschaftes erstrecken, gebildet
werden, indem die Beschickung aus einer gewissen Höhe geleitet, von dachförmigen
Ablenkarmen, welche sternförmig radial entweder dicht unterhalb der Gichtglocke
oder an deren Rand angebracht sind, herabfällt, und dadurch, daß im Gestell des
Hochofens Winddüsen in doppelter Anzahl der Arme angeordnet werden, und zwar in
bezug auf die Düsen derart, daß sich die gröberen Bestandteile der Beschickung,
die während des Herabfallens seitlich weiter geschleudert werden als die feineren,
im wesentlichen senkrecht über jeder zweiten Düse sammeln.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin,
daß die Stärke des bis zur Mitte des Gestelles reichenden Blasens, welches durch
die gegenüber den durchlässigeren Zonen der Beschickung angeordneten Düsen erzeugt
wird, gegenüber dem sich nur auf die Randnähe erstreckenden Blasens, welches von
den anderen Düsen erzeugt wird, durch Änderung des Querschnitts der einen Gruppe
Düsen gegenüber dem der anderen z. B. durch Auskleiden der Düsen geregelt wird.
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Weiterhin zeichnet sich das Verfahren nach der Erfindung dadurch aus,
daß die Lage der durchlässigeren Zonen und der undurchlässigeren mit Hilfe der radialen
Ablenkarme in der Horizontalen um einen gewissen Winkel veränderbar gemacht wird.
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Die Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung besitzt
radial angeordnete, dachförmige,
sternförmig im oberen Teil des
Ofens an einem in der Achse des Schachtes über der Beschickungssäule befindlichen
zentralen Rotationskörper befestigte Arme. Dabei ist die Zahl der Arme halb so groß
wie diejenige der im Gestell des Ofens vorgesehenen Winddüsen. Erfindungsgemäß sind
die Arme senkrecht über jeder zweiten Düse angeordnet. Weitere Arme sind am Rand
der Gichtglocke angelenkt und mit einem Gegengewicht zur Rückführung in die ursprüngliche
Lage versehen.
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Sonstige Einzelheiten der Erfindung sowie die Wirkungsweise der Vorrichtung
werden an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Fig.1 ist ein schematischer senkrechter Teilschnitt nach Linie I-I
von Fig. 2 durch den oberen Teil eines Hochofens, der mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Verteilen des Beschickungsmaterials versehen ist; Fig. 2 ist auf
der linken Seite ein Querschnitt nach der Linie II-II von Fig. 1 und auf der rechten
Seite ein solcher nach Linie IId IIa derselben Figur; Fig. 3 ist ein senkrechter
Schnitt nach Linie III-III von Fig. 1; Fig. 4 ist eine schematische Ansicht, welche
in teilweiser Abwicklung die Anordnung der Düsen und der Teile des Verteilers in
bezug auf das Beschickungsmaterial zeigt; Fig.5 ist eine Variante der in Fig.1 dargestellten
Ausführungsform in Form einer Glocke mit Ablenkarmen; Fig. 6 ist eine Draufsicht
auf die Glocke von Fig. 5 ; Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie VII-VII von Fig.
6 ; Fig.8 ist ein halber schematischer Querschnitt des Gestells mit Angabe der Stellung
der Düsen und unter Darstellung der Lage der Kolonnen aus feinen Bestandteilen und
der durchlässigeren Sektoren bzw. »Spalte« aus groben Erzteilen in bezug auf diese;
Fig.9 ist eine Ansicht einer Variante der in Fig. 5 dargestellten Glocke mit auf
und ab schwenkbaren Ablenkarmen; Fig. 10 ist eine Detailansicht von Fig. 9, und
Fig. 11 ist ein Schnitt nach Linie XI-XI von Fig. 10. In der in Fig. 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsform für einen Hochofen mit zwölf Düsen besteht die Verteilungsvorrichtung,
welche zwischen der Gichtglocke a und der Oberfläche der Beschickung b (Fig. 4)
liegt, aus einem zentralen, zylindrischen Teil c, oft Einhängerohr genannt, welcher
durch Eisenbleche oder Formeisen a 1 gehalten und an der Metallwand der Gicht befestigt
ist. Dieser Teil c ist unten offen und oben durch einen Boden cl verschlossen. Er
ist sternförmig mit radialen, hohlen Armen bzw. Fortsätzen d versehen, welche die
Form von umgekehrten Schütten haben (Fig.3) und dazu dienen, das Gas von der Mitte
des Hochofens bis zu den Gasableitungen e zu führen (von denen zwei vorhanden sein
können), wie durch die Pfeile f dargestellt ist.
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Die Arme d sind an den Stellen, auf welche das Erz fällt, vorzugsweise
mit dachartigen Blechen g versehen. Das Erz fällt, wenn sich die Gichtglocke a senkt,
durch die Zwischenräume bzw. freien Sektoren g1 (Fig. 2 und 4) zwischen den Armen.
Der sich beim Herabfallen des Erzes bildende Vorhang bedeckt demnach nur die Sektoren
zwischen den Armen, deren Durchgangsfläche derart bemessen ist, daß genügend Gas
zur Peripherie der Gicht und von dort zu den Ableitungen strömen kann, ohne das
fallende Erz zu durchqueren und demnach ohne zusätzlich Staub mitzureißen.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, haben die Dächer g zwei symmetrische,
in einem Winkel gegeneinander geneigte Flächen, aber man kann auch diese Dächer
durch geneigte Ebenen ersetzen.
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Die Zahl der sternförmig angeordneten Arme der Verteilungsvorrichtung
entspricht der Hälfte der Düsenzahl des Hochofens, und ihre Achse liegt genau senkrecht
über der jeweiligen Düse, wie in Fig. 4 ersichtlich ist, wo die Anordnung der Beschickung
b der Dächer g und der Arme d der Verteilungsvorrichtung c in bezug auf die Düsen
6 dargestellt ist. Die feinen, auf die Dächer fallenden Teile gleiten von diesen
im wesentlichen senkrecht ab und verteilen sich demnach radial, während auf Grund
der entsprechenden Neigung der Dachflächen die darauffallenden gröberen Teile jeweils
unter die angrenzenden Arme der Verteilungsvorrichtung geschleudert werden. In Fig.
4 ist die Fallbahn der feinen Teilchen gestrichelt, die der gröberen strichpunktiert
und die der groben Teile durch Striche, die von zwei Punkten unterbrochen werden,
dargestellt.
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Die Düsen 1, 3 und 5, welche sich senkrecht unter den Armen der Vorrichtung
befinden, blasen also in vertikale Stellen, in denen der Anteil an feinen Teilchen
geringer und die deshalb durchlässiger sind, so daß der Mittelteil des Hochofens
erreicht wird (Fig.8). Die dazwischenliegenden Düsen 2, 4 und 6 dagegen arbeiten
näher an der Wand, da sich der Anteil an feinen Bestandteilen in der vor ihnen befindlichen
Beschickung so auswirkt, daß diese undurchlässiger ist.
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Bei der üblichen Beschickung ist die Windzuführung bei allen Düsen
ziemlich die gleiche, und der Wind dringt zentral oder durch die Peripherie hindurch,
ohne daß man einen erheblichen Einfluß darauf hat.
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Bei der erfindungsgemäßen radialen Beschickung, die Zonen größerer
Durchlässigkeit hervorbringt, erzielt man gleichzeitig eine zentrale und eine peripherische
Durchdringung des Windes, wie man es schon durch ein doppeltes Düsennetz mit verschiedenem
Druck zu erreichen versucht hat.
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Gemäß der Erfindung kann man das Verhältnis zwischen dem zentralen
und dem peripherischen Blasen ändern, indem man z. B. den Durchmesser der entsprechenden
Düse verändert oder mit einem Drosselring auskleidet.
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Wie oben angegeben, kann der obere Teil des Armes bzw. das Dach g
durch eine schiefe Ebene ersetzt werden. Man kann sogar eine entweder nach rechts
oder nach links schwenkbare Fläche vorsehen, so daß die Verteilung des Beschickungsmaterials,
falls es der Hochofen erfordert, verändert werden kann. Sogar die Neigung der »Ablenkplatten«
kann veränderlich sein. Um aber beim Grundsatz einer einfachen und soliden Konstruktion
zu bleiben, werden solche Änderungen vorzugsweise nur selten und wenn der Hochofen
außer Betrieb ist vorgenommen.
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Viele der modernen Hochöfen besitzen unter der großen Gichtglocke
kein Einhängerohr. Der Einbau eines solchen Zylinders mit hohlen Armen zur Gasableitung
könnte konstruktive Schwierigkeiten machen. Um eine in gewissem Maße dem Zweck der
Erfindung entsprechende Gasführung zu erzielen, ohne die beschriebene Verteilungsvorrichtung
einzubauen, genügt es in diesem Falle, radiale Ablenkarme d1 am Rande der Glocke
anzubringen. Sie können, wie in Fig. 5 bis 8 dargestellt, fest mit der Glocke verbunden
sein.
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Die Arme d1 sind bedeutend kürzer als im vorerwähnten Fall, da es
genügt, wenn sie den Vorhang aus feinen Erzbestandteilen seitlich unterbrechen,
die längs der Oberfläche der Glocke glockenförmig abrutschen, sobald sie geöffnet
wird.
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Falls bei einem Hochofen, der auch mit größeren Erzstücken oder Schrott
beschickt werden kann, befürchtet wird, daß sich solche groben Teile oben an den
Armen der Glocke festhängen könnten, können die Arme d2 auch beweglich unten
an der Glocke a angeordnet werden (Fig. 9 bis 11). jeder dieser Arme d2
ist
um eine waagerechte Achse H schwenkbar, die an der Glocke in a3 befestigt ist. Verschiebbar
auf der Stange h1, die mit dem Angelzapfen h ein Ganzes bildet, ist ein Gegengewicht
i angeordnet, welches den Arm d2 in seiner normalen waagerechten Stellung
hält.
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Ein übergroßes Erz- oder Schrottstück, das auf einen der Arme trifft,
läßt diesen kippen und kann herabfallen, ohne daß es zwischen Arm und Sitz der Glocke
eingeklemmt wird und ihr Schließen verhindert.
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Die mit festen oder Kipparmen versehene Glocke muß derart geführt
werden, daß jeder der Arme immer senkrecht über derselben Düse bleibt.
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Man kann die Arme d (Fig. 1 bis 4) bzw. d2 (Fig. 5 bis
11) schließlich derart anbringen, daß sie horizontal um einen Winkel verschoben
werden können, wobei n die Anzahl der Düsen, d. h. zweimal die Zahl der Arme ist.
Man kann auf diese Weise die Stellung des sich bildenden Sektors aus feinen Erzbestandteilen
von einer zur nächsten Düse verschieben.