DE2825718C2

DE2825718C2 - Beschickungsvorrichtung für Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, sowie Verfahren zum Einführen und Verteilen des Füllgutes mittels dieser Vorrichtung

Info

Publication number: DE2825718C2
Application number: DE2825718A
Authority: DE
Inventors: Edouard Luxemburg/Luxembourg Legille; Rene Howald-Hesperange Mahr; Pierre Howald Mailliet
Original assignee: Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 1977-06-16
Filing date: 1978-06-12
Publication date: 1987-01-15
Also published as: US4243351A; ATA433578A; MX148440A; JPS6120606B2; IT7824663A0; SU833167A3; DE2825718A1; BR7803881A; AT371147B; FR2394771B1; FR2394771A1; SU833167A1; UA8254A1; IT1096568B; GB1595359A; LU77547A1; AR218667A1; JPS546802A

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschickungsvorrichtung für Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, begreifend eine Verteilerschurre mit in Bezug zur Achse des Ofens adjustierbarer Winkelstellung, eine Universalgelenk-Aufhängung, mittels derer diese Schurre im Mittelteil des Hochofenkopfes aufgehängt ist, oberhalb der Schurre einen Speisetrichter sowie mindestens einen, als Schleuse fungierenden Zwischenfüllbunker für das Füllgut, und einen Stellmechanismus zum Schwenken der Schurre um zwei orthogonale Achsen. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Beschickungsverfahren für das Füllgut mittels dieser Vorrichtung.
In der DE-AS 20 35 458 wird eine Vorrichtung dieser Art beschrieben, jedoch mit dem Unterschied, daß die Schurre, anstatt um zwei zueinander senkrechte Achsen schwenkbar zu sein, in der Weise montiert ist, daß sie um die vertikale Achse des Ofens rotieren und dabei ihre Winkelstellung in Bezug zu dieser Achse verändert werden kann. Bei dieser Beschickungsvorrichtung sowie auch bei einem in der DE-OS 23 24 970 vorgeschlagenen, verbesserten Mechanismus zum Antrieb einer solchen Schurre, werden die Bewegungen der Schurre von zwei unabhängigen Motoren erzeugt, wobei die Bewegungen dieser Motoren in geeigneter Weise in voneinander unabhängige Dreh- und Schwenkbewegungen der Schurre verwandelt werden, indem auf Mechanismen zurückgegriffen wird, welche auf der Verwendung von Rädertrieben mit Differential- und Planetarbewegungen beruhen. Diese Antriebsmechanismen gestatten es, die Schurre auf einen beliebigen Punkt der Schmelzbettoberfläche zu richten und das Füllgut gemäß einem Beschickungsschema abzusetzen, welches zu einer optimalen Ausnutzung des Ofens beiträgt.
Auf Grund der zahlreichen Möglichkeiten dieser Beschikkungsmethode und auf Grund zahlreicher anderer Vorteile, wie z. B. deren Zuverlässigkeit, ersetzt diese neue Beschickungsvorrichtung bei den modernen Hochöfen mit hohem Gegendruck an der Gicht nach und nach die Beschickungsvorrichtungen mit Doppelglocken.
Der Erfolg dieser Beschickungsvorrichtung mit drehbarer Schurre hatte die Schaffung neuer, verbesserter Zubehöreinrichtungen für die Vorrichtung im Gefolge, welche mit letzterer eine komplette Beschickungseinheit bilden, mit der die Möglichkeiten dieses neuen Schurrenbeschickungssystems zu einem Maximum ausgeschöpft werden können. So wurden im Laufe der Zeit den in vorgenannten Patentanmeldungen vorgeschlagenen Einrichtungen eine Dosiervorrichtung zugeordnet mit Wägung der Zwischenfüllbunker und Steuerung der Beschickung in Funktion der Gewichtsmeßwerte (DE-OS 23 08 474) eine Dosiervorrichtung, begreifend einen kalottenförmigen Schieber zum Dosieren oder Stoppen des Füllgutausflusses (DE-OS 23 08 454), eine Vorrichtung zum Kühlen und Reinigen der Dichtklappen und des Antriebsmechanismus mit Hilfe von inertem Gas (DE-OS 23 45 700), und des weiteren auch eine Vorrichtung zum Zentralisieren der Speisung über den Speisetrichter zum Vermeiden des Verschleißes der Wandungen dieses letzteren (DE-OS 26 29 533)
So gut sich auch diese Beschickungsvorrichtung zur Erfüllung der Bedingungen bei der Verteilung des Füllgutes in einem Schachtofen mit kreisförmigem Querschnitt eignet, insbesondere zur Verteilung in konzentrischen Kreisen oder in Spiralen, so versagt sie doch bei nicht kreisförmigem Ofenquerschnitt, wie z. B. bei rechteckigen oder quadratischen Öfen, wenn ununterbrochen Füllgut abgesetzt werden soll, es sei denn, man würde außerordentlich komplexe Steuerprogramme in Kauf nehmen.
Parallel zu diesen Vorrichtungen wurden auch schon Beschickungsvorrichtungen vorgeschlagen mit einer Aufhängung der Schurre mittels Universalgelenk, wodurch die Schurre ebenfalls in jede beliebige Richtung verstellt werden kann, ohne daß dafür eine Drehbewegung der Schurrenaufhängung notwendig ist. Eine solche Vorrichtung, unter anderem auch für die Verwendung an Hochöfen mit kreisförmigem Querschnitt, wird in der DE-OS 21 04 116 beschrieben. Obschon diese Art der Aufhängung und des Antriebs der Schurre sich besser eignen würde für das Bestreichen einer nicht kreisförmigen Fläche, so schlägt doch genannte Patentanmeldung kein kontinuierliches Beschickungsverfahren für eine andere Querschnittsform, wie z. B. eine rechteckige, vor. Die Montage-, Befestigungs- und Antriebsmechanismen der Schurre nach dieser deutschen Offenlegungsschrift sind des weiteren sehr kompliziert, so daß diese Vorrichtung bislang weder in einem Ofen mit kreisförmigem Querschnitt noch in anderen Öfen Anwendung gefunden hat.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, welche genau so gut bei Öfen mit kreisförmigem Querschnitt als solchen mit polygonalem verwendet werden kann, welche einfach und wenig kostspielig ist, deren Stell- und Aufhängungsmechanismus für die Schurre leicht zu warten und einfach zugänglich und demontierbar ist, welche zuverlässig funktioniert und bei welcher bekannte Zubehörteile Verwendung finden. Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Verfahrens zum Beschicken eines Schachtofens, insbesondere Hochofens, mittels einer Vorrichtung dieser Gattung mit dem Ziel, eine optimale Verteilung des Füllgutes unabhängig von der Querschnittsform des Ofens zu erreichen.
Diese Aufgabe wird bei einer Beschickungsvorrichtung der eingangs erwähnten Gattung dadurch gelöst, daß die Schurre einseitig an ihrer oberen Extremität zwischen den zwei Schenkeln einer einzigen, demontierbar in einer ersten Öffnung der Seitenwand des Hochofenkopfes gelagerten Gabel schwenkbar aufgehängt ist, daß der Stellmechanismus erste Mittel zum Drehen der Gabel um ihre mittig zwischen ihren beiden Schenkeln verlaufende Längsachse aufweist, sowie zweite, von den ersten unabhängige Mittel, um die Schurre um eine zu genannter Gabellängsachse orthogonale Achse zu schwenken, und daß der Stellmechanismus sowie die Schurre und ihre Aufhängung demontierbar sind, wobei der Stellmechanismus und die Schurrenaufhängung gemeinsam als Ganzes durch die seitliche Öffnung entfernbar sind.
In der Wandung des Hochofenkopfes ist vorzugsweise eine zweite Öffnung vorgesehen, durch welche man den Speisetrichter und die Schurre herausführen kann. Die Aufhängung der Schurre begreift vorzugsweise einen Sattel mit einem Ring, durch welchen der röhrenförmige Teil der Schurre hindurchgeführt ist und mittels dessen der obere erweiterte Teil der Schurre gehalten wird; an diesem Ring sind zwei diametral sich gegenüber liegende Klauen vorgesehen, welche an den Extremitäten der beiden Gabelschenkel angelenkt sind. Die Schurre hängt einfach in diesem Ring, ohne zusätzliche Befestigung, so daß sie bei einer Demontage nur einfach aus dem Ring herausgezogen und aus dem Ofen herausgeführt zu werden braucht. Das erste Stellmittel begreift vorzugsweise einen Motor zum Drehen der mit der Gabel eine mechanische Einheit bildenden zylindrischen Hülse um ihre Längsachse. Das zweite Stellmittel begreift einen Stößel, welcher im Innern der Hülse untergebracht sein kann und dessen schurrenseitige Extremität direkt oder unter Zwischenschaltung eines Pleuels mit dem Aufhängungsring in Wirkverbindung steht, wobei dem Stößel zu dessen axialem Verschieben ein Motor zugeordnet ist. Dieses Baukonzept gestattet das Vorsehen eines Kühlmittelkreislaufs durch den Stell- und Aufhängungsmechanismus zum Kühlen aller in Gleitberührung stehender Flächen und zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der stark beanspruchten Teile.
Das vorgeschlagene Verfahren bei der Anwendung der Beschickungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfluß aus einem Zwischenfüllbunker mittels eines Dosierschiebers in Funktion der Menge des im Bunker enthaltenen Füllgutes und/oder in Funktion der im Ofen zu verteilenden Füllgutmenge geregelt wird, daß der dosierte Ausfluß des Bunkers der oberen Öffnung einer röhrenförmigen Schurre zugeleitet wird, und daß ein Programm erstellt wird, um, unabhängig voneinander, jedoch in geregelter Folge, die Stellmittel der Schurrenaufhängung zu betätigen und damit die untere Extremität der Schurre in zwei, im wesentlichen senkrecht zueinander stehenden Richtungen zu verlagern und damit mit dem ausfließenden Füllgutstrom die ganze Schmelzbettfläche oder einen bestimmten Teil davon zu bestreichen.
Vorzugsweise wird der Dosierschieber so eingestellt, daß der Inhalt des Füllbunkers genügt, um eine gleichmäßige Schicht Füllgut auf der ganzen Schmelzbettfläche abzusetzen. Das Bestreichen der Schmelzbettoberfläche mit dem aus der Schurre ausfließenden Füllgut geschieht vorteilhafterweise entlang einer Kurve, vorzugsweise einer kontinuierlichen, so daß ein Absetzen von Füllgut in konzentrischen Schleifen oder in zickzackförmigen Wellenlinien möglich ist, wobei das Absetzen von Füllgut vorzugsweise von der Peripherie des Ofens nach seiner Mitte zu erfolgt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 und 2, schematisch und teilweise im Längsschnitt, Ansichten, aus zwei verschiedenen Richtungen, einer Beschickungsvorrichtung;
Fig. 3 bis 5, schematische Darstellungen der Schurre in drei verschiedenen Winkelstellungen und den Schwenkmechanismus für die Schurre;
Fig. 6, in schematischer Darstellung den Mechanismus zum Schwenken der Schurrenaufhängung und eine Andeutung der Schurre aus einem Blickwinkel senkrecht zu demjenigen gemäß den Fig. 3 bis 5;
Fig. 7 bis 9, Einzelheiten einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schurrenaufhängung;
Fig. 10 bis 12, in schematischer Darstellung eine Teilansicht der Schurre in drei verschiedenen Winkelstellungen mit schematisierter Darstellung einer Variante des Schwenkmechanismus gemäß den Fig. 3 bis 5;
Fig. 13 bis 16, eine schematische Darstellung des Beschickungsverfahrens mit dem Bestreichen der gesamten Schmelzbettoberfläche, sowie die Extremstellungen der Schurre;
Fig. 17, die Projektion, auf eine Ebene senkrecht zur Ofenachse, einer von der unteren Extremität der Schurre beschriebenen geschlossenen Kurve und die entsprechende Kurve, nach welcher hierbei das Füllgut abgesetzt wird;
Fig. 18, in schematischer Weise die notwendigen Korrekturen zur Erzielung einer rechteckigen Kurve;
Fig. 19, eine erste Variante einer Vorrichtung zur Durchführung der in der Fig. 18 gezeigten Korrekturen;
Fig. 20 bis 22, in schematischer Weise eine zweite Ausgestaltugsvariante zur Vornahme der in der Fig. 18 gezeigten Korrekturen;
Fig. 23 bis 26, in schematischer Weise eine Draufsicht auf die Schmelzbettoberfläche mit der Angabe verschiedener Verfahren zum Absetzen einer gleichförmigen Füllgutschicht.
In der Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Referenzzahlen versehen.
Die nun folgende Beschreibung geschieht illustrations, weise mit Bezug auf einen Ofen mit rechteckigem Querschnitt, dessen am weitesten verbreitete Bauart der sogenannte "Purofer"-Ofen ist. Es muß jedoch betont werden, daß die Erfindung genau so gut bei anderen Ofentypen mit anderen Querschnittsformen Anwendung finden kann und daß die nachstehenden Ausführungen sinngemäß auch für diese anderen Öfen Gültigkeit haben.
Es folgt zunächst eine globale Beschreibung der kompletten Anlage mit Bezug auf die Figuren, in welchen in schematischer Weise der obere Teil eines Ofens 30 mit rechteckigem Querschnitt dargestellt ist. Im Ofenkopf 32 ist eine in noch näher in den folgenden Figuren zu beschreibenden Weise eine röhrenförmige Schurre 34 montiert, deren oberer Teil sich in Bezug auf ihre Längsachse trichterartig erweitert.
Über der oberen Extremität der Schurre ist ein Speisetrichter 36 vorgesehen, im wesentlichen bestehend aus einem trichterförmigen Oberteil 38 und einem vertikalen Zulaufkanal 40 , dessen untere Extremität etwas in den erweiterten Teil der Schurre 34 hineinragt, ohne diese jedoch zu berühren. Der Zulauf- oder Speisekanal 40 kann dank einer umlaufenden Schulter einfach in den unteren Teil des Trichters 38 eingehängt werden, so daß zu seiner Demontage keine Befestigungsmittel gelöst werden müssen. Dieser Kanal 40 kann des weiteren um einen bestimmten Betrag nach oben in das trichterförmige Oberteil 38 hineinragen, wodurch sich dort ein Füllgutpolster bildet, dessen Zweck und Vorteile des näheren in der DE-OS 26 29 533 beschrieben sind.
Das Füllgut, hauptsächlich rohes Eisenerz, wird mittels eines Förderbandes oder mit Förderkübeln in den oberen Teil der Anlage gebracht und dort in einen Zwischenfüllbunker 42 entleert. Dieser Bunker 42 ist als Schleuse zum Ausgleich der Drücke ausgeführt und besitzt zu diesem Zweck eine obere Dichtklappe 44 und eine untere Dichtklappe 46. Diese Dichtklappen 44 und 46 werden in bestimmter Reihenfolge in an sich bekannter Weise betätigt, um den Bunker 42 bei seinem Auffüllen mittels der Klappe 46 vom Innern des Ofens 30 zu isolieren, oder aber gegenüber der Atmosphäre mittels der Klappe 44 während des Ausfließens des Füllguts aus dem Bunker (42) nach dem Innern des Ofens 30.
Zum Stoppen und Regeln des Füllgutausflusses aus dem Bunker 42 ist ein Dosierschieber 52 in einem sich an den Ausgang des Bunkers 42 anschließenden Auslaufkanal 54 vorgesehen. Die Stellung dieses Dosierschiebers 52 bestimmt die dem Ofen in der Zeiteinheit zugeführten Materialmengen und demzufolge die benötigte Zeit zum Entleeren eines Bunkers 42 oder zum Absetzen einer vollständigen Füllgutschicht auf dem Schmelzbett des Ofens. Nähere Einzelheiten betreffend die Funktion und die Anordnung dieses Schiebers 52 sind aus der DE-OS 23 08 454 zu ersehen.
Vorteilhafterweise werden Mittel zum Bestimmen des Inhaltes des Bunkers 42 vorgesehen, wie z. B. eine Wägevorrichtung für den Bunker 42, wie schematisch durch die Meßzellen 48 und 50 angedeutet ist. Natürlich können auch andere Vorrichtungen zum Bestimmen des Bunkerinhaltes vorgesehen werden, wie z. B. an sich bekannte Strahlungssonden. Die von diesen Vorrichtungen gelieferten und die Füllgutmenge im Innern des Bunkers 42 darstellenden Meßwerte können zur Betätigung und Steuerung des Dosierschiebers 52, der Zufuhr von Rohmaterial mittels des Transportbandes oder der Verstellung der Schurre 34 dienen, wie des Näheren in der DE-OS 23 08 474 beschrieben wird.
In Fig. 1 sind außerdem noch schematisch zwei Gasabgangsleitungen 56 und 58 dargestellt. Andere, bei einer solchen Anlage vorhandenen Zubehörteile und Ausrüstungen, wie z. B. Vertikalsonden zum Bestimmen des Schmelzbettniveaus, wurden nicht dargestellt.
Eine der Besonderheiten der gezeigten Beschickungsvorrichtung besteht in den günstigen Zugangsmöglichkeiten zum Innern des Hochofenkopfes 32 und in der Leichtigkeit, mit welcher die darin montierten Teile demontiert werden können. Hierzu ist eine normalerweise mit einem Deckel 62 hermetisch abgeschlossene Öffnung 60 vorgesehen, deren Abmessungen genügend groß sind, um den Speisetrichter 36 und die Schurre 34 hindurchführen zu können.
Zum Herausnehmen des Speisetrichters 36 wird zuerst der einfach am Ausgang des trichterförmigen Oberteils 38 eingehängte Kanal 40 herausgezogen und anschließend dieses Teil 38 gelöst, falls es befestigt war; es braucht hierauf nur etwas gekippt zu werden, um es in die Öffnung 60 zu bringen. Selbstverständlich geschieht eine solche Demontage mit Hilfe geeigneter Hebezeuge.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, ist die Schurre 34 schwenkbar an einer die Seitenwand des Hochofenkopfes 32 in einer Öffnung 59 durchragenden Gabel 66 aufgehängt. Wie noch näher zu beschreiben sein wird, kann diese Gabel 66 sich um ihre Längsachse A drehen, wodurch ein Schwenken der Schurre 34 zwischen den in Vollinien, bzw. in Strichpunktlinien in Fig. 1 gezeigten Stellungen hervorgerufen werden kann. Die Montage und die Betätigung der Gabel 66 sind schematisch in den Fig. 3 bis 6 dargestellt. So wie z. B. aus Fig. 3 ersichtlich ist, bildet die Gabel 66 mit einer Hülse 68, welche in an sich bekannter Weise in einer z. B. mit einer Dichtpackung versehenen Lagerung 70 montiert ist, eine mechanische Einheit. Außerhalb der Ofenwandung ist an dieser Hülse 68 eine Scheibe 72 befestigt. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, welche einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI der Fig. 3 darstellt, steht diese Scheibe 72 in Wirkverbindung mit der Kolbenstange 74 eines Hydraulikzylinders 76. Es muß jedoch betont werden, daß auch eine andere Motorenart, wie z. B. ein Elektromotor zu diesem Zweck verwendet werden könnte.
Wird der Hydraulikzylinder 76 betätigt, so drehen sich die Scheibe 72, die Hülse 68 und die Gabel 66 um ihre gemeinsame Achse A, wodurch eine Schwenkung der Schurre 34 in der Richtung eines der beiden Pfeile in Fig. 6 je nach Bewegungsrichtung der Stange 74 hervorgerufen wird.
In der Bohrung der Hülse 68 ist koaxial zur Achse A ein längsverschieblicher Stößel 78 angeordnet. Das Verschieben des Stößels 78 geschieht mittels eines zweiten Hydraulikzylinders 82 (oder mittels eines anderen geeigneten Motors). Ein Pleuel 80, dessen Extremitäten an der schurrenseitigen Extremität des Stößels, bzw. an der Schurre 34 angelenkt sind, verwandelt die Längsverschiebung des Stößels 78 in eine Schwenkbewegung der Schurre 34. Auf diese Weise wird bei Betätigung des Zylinders 82 entsprechend den verschiedenen in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellten Stellungen, die Schurre 34 ebenfalls in die drei, in diesen Fig. 3, 4 und 5 dargestellten Stellungen geschwenkt.
Die Fig. 7 bis 9 zeigen Einzelheiten einer vorteilhaften Ausgestaltung der Aufhängung für die Schurre 34. Diese Fig. 7, 8 und 9 sind Darstellungen einer Vorderansicht bzw. einer Seitenansicht von rechts von Fig. 7 bzw. eine Draufsicht auf die Fig. 8, und zeigen einen Sattel 64 zur Aufnahme der Schurre 34, so wie dies ebenfalls schematisch in den Fig. 1 und 2 angedeutet ist. Dieser Sattel 64 besteht im wesentlichen aus einem Ring 84, dessen Innendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des röhrenförmigen Teils 34 b der Schurre 34 ist, und aus einer Anzahl Klauen 86, 88, 90, 92, welche mit dem Ring 84 eine mechanische Einheit bilden und sich von diesem aus in axialer und radialer Richtung erstrecken. Die Neigung dieser Klauen in Bezug zur Achse des Ringes 84 entspricht dem Öffnungswinkel des erweiterten Teils 34 a der Schurre, so daß diese mit ihrem röhrenartigen Teil 34 b in den Ring 84 hineingeführt werden kann und durch die gemeinsame Wirkung der Klauen 86, 88, 90 und 92 und des Rings 84 getragen wird. Die Schurre 34 hängt also einfach im Sattel 64 und kann auf einfachste Weise mittels eines Hebezeuges aus demselben entfernt und durch die Öffnung 60 herausgeführt werden, so wie dies mit Bezug auf die Fig. 1 beschrieben wurde.
Zur Gewährleistung eines sicheren Sitzes der Schurre 34 in ihrem Sattel 64 zur Vermeidung einer Drehung um ihre Längsachse, ist der Außenmantel des erweiterten Schurrenteils mit vier Wangenpaaren versehen, welche mit den Klauen 86 bzw. 88 bzw. 90 bzw. 92 zusammenwirken. Um die Zeichnungen nicht zu überladen, wurden nur die in der Stellung nach Fig. 7 der Klaue 90 zugeordneten Wangen 94 und 96 mit Referenzzahlen versehen. Um das Einfahren der Schurre 34 in ihren Sattel 64 zu erleichtern, ist der untere Abschnitt jedes Wangenpaares 94 und 96 vorzugsweise etwas erweitert ausgeführt und die obere Extremität jeder Klaue leicht verjüngt, wie in Fig. 7 zu erkennen ist. Die Führung der Klauen zwischen den Wangen und ihr seitlicher Halt an diesen Wangen gewährleisten eine einfache Montage und eine sichere Halterung der Schurre 34, so daß diese sich nicht um ihre Längsachse drehen kann.
Die Wandung der Schurre besteht vorzugsweise aus einem Außenpanzer 98 aus hitzebeständigem Stahl mit einer Innenverkleidung 100 aus einem hochverschleißfesten Material.
Zwei einander gegenüberliegende Klauen 86 und 88 des Sattels 64 sind an den Extremitäten der beiden Schenkel 66 a und 66 b der Gabel 66 angelenkt (siehe Fig. 7 und 9). Das Pleuel 80 ist ebenfalls in Gestalt einer Gabel ausgeführt, deren beide Schenkel 80 a und 80 b den Sattel 64 und die Schurre 34 umgreifen. Die Extremitäten der beiden Schenkel 80 a und 80 b sind am Ring 84 angelenkt, während die entgegengesetzte Extremität des Pleuels 80 am Stößel 78 angelenkt ist. Das Drehen der Gabel 66 um ihre Längsachse A und das Verschieben des Stößels 78 erzeugt eine Schwenk- oder Kippbewegung des Sattels 64 in zwei zueinander senkrechten Richtungen, so daß durch geeignete Koordination dieser Bewegungen eine Verlagerung der unteren Extremität der Schurre 34 vorgewählten Kurven entlang möglich ist.
Entsprechend einem wichtigen Merkmal ist die Gabel 66 hohl und ihr Inneres beständig von einem Kühlmittel durchströmt, welches durch eine in der Hülse 68 vorgesehene Ader 102 zugeführt wird. Die beständige Zirkulation eines Kühlmittels bis in die Extremitäten der Gabel 66 gewährleistet eine beständige Kühlung der Drehverbindungen und ein optimales Funktionieren der Anlage, da bedacht werden muß, unter welchen ungünstigen Bedingungen eine solche Anlage in einem Hochofen zu arbeiten hat. Obschon nicht gezeigt, ist es möglich, eine ähnliche Kühlmittelzirkulation durch den Stößel 78 und das Pleuel 80 bis zu den Extremitäten der beiden Schenkel dieser letzteren vorzusehen. In diesem Falle muß allerdings, im Ausgestaltungsbeispiel nach den Fig. 7 bis 9, eine dichte Verbindung über das Gelenk zwischen Pleuel 80 und Stößel 78 vorgesehen werden. Eine solche dichte Überbrückung ist in dem Ausgestaltungsbeispiel nach den Fig. 10 bis 12 überflüssig.
Diejenigen Teile der Fig. 10, 11 und 12, welche mit den entsprechenden Teilen der vorhergehenden Figuren identisch sind, wie die Schurre 34, die Gabel 66 und die Hülse 68 behalten dieselben Referenzzahlen wie in diesen vorhergehenden Figuren. Die Schwenkbewegung der Schurre 34 in einer durch die Achse A gehenden Ebene wird ebenfalls durch einen Stößel 104 hervorgerufen, welcher, im Gegensatz zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel, schräg in Bezug zur Achse A angeordnet ist. Die Axialbewegung dieses Stößels 104 wird ebenfalls von einem Hydraulikzylinder 106 erzeugt oder eventuell auch von einem Elektromotor. Die geneigte Lage des Stößels 104 in der Hülse 68 gestattet den Verzicht auf das Pleuel und einen direkten Angriff des Stößels 104 an der Schurre 34 oder, gegebenenfalls, an deren in diesen Figuren nicht gezeigtem Sattel.
Die schurrenseitige Extremität des Stößels 104 ist ebenfalls als Gabel mit den beiden Schenkeln 104 a und 104 b (104 b in den Figuren nicht sichtbar) ausgeführt. Das Zusammenwirken der Schurre 34 mit dem Schenkel 104 a des Stößels 104 wird durch zwei Nocken 108, 110 realisiert, welche an der Schurre angebracht sind und zwischen die ein Finger 112 des Schenkels 104 a hineinragt. Bei einer axialen Verschiebung des Stößels 104 erzeugt dieser Finger 112 eine Schwenkbewegung der Schurre 34 und nimmt je nach Winkelstellung der Schurre (siehe Fig. 10 bis 12) verschiedene Lagen zwischen den beiden Nocken 108 und 110 ein.
Um die Scherkräfte zwischen dem Finger 112 und den Nocken 108 und 110 möglichst klein zu halten, sind die aneinander liegenden Flächen des Fingers 112 und der Nocken 108 und 110 sämtlich gewölbt, so wie in den Figuren dargestellt, ausgeführt. Die Verbindung zwischen der Schurre und dem anderen Schenkel 104 b des Stößels 104 ist in identischer Weise ausgeführt. Es ist selbstverständlich, daß bei Verwendung eines Sattels als Support für die Schurre die Nocken 108 und 110 am Ring dieses Sattels vorzusehen wären.
Die Anordnung des Stößels 104 entsprechend den Fig. 10 bis 12 ermöglichst es, auf einfache Weise eine Kühlmittelzirkulation im Innern des Stößels bis zum Bereich des Fingers 112 vorzusehen und dort für eine Kühlung der reibenden Flächen zu sorgen mit entsprechender Verschleißminderung. Eine solche Kühlung verbessert ebenfalls die mechanische Festigkeit der am höchsten beanspruchten Teile, wie z. B. der Gabel 66.
Mit Bezug auf die Fig. 13 bis 18 wird nunmehr das Verfahren und der Beschickungsvorgang mittels einem Bestreichen des Ofenquerschnitts mit der Schurre 34 näher beschrieben. Wenn beispielsweise die beiden Stellmechanismen abwechselnd nacheinander und mit jeweils der gleichen Amplitude betätigt werden, so erzeugt die Schurrenbewegung eine pyramidenförmige Oberfläche, welche quadratisch ist, wenn die von der Gabel 66 und dem Stößel 78 oder 104 hervorgerufenen Schwenkwinkel gleich sind, und rechteckig, wenn diese Winkel nicht gleich sind. In Fig. 15 ist eine horizontale Projektion, z. B. auf die Oberfläche 116 des Schmelzbettes eines Ofens mit rechteckigen Wandungen 114, einer solchen Schurrenbewegung dargestellt. Verschiedene Stellungen der Schurre sind schematisch dargestellt und mit den Buchstaben C, E, D, F bezeichnet, während eine Strichpunktlinie 118 die horizontale Projektion der von der unteren Extremität der Schurrenachse beschriebenen Kurve wiedergibt. Die Projektionsebene wurde auch mittels eines Koordinatorsystems mit den Achsen X und Y und deren auf der vertikalen Achse des Ofens liegenden Schnittpunkt O eingeteilt.
Wie aus dem Verlauf der Linie 118 hervorgeht, ist die Horizontalprojektion der Bahn der unteren Schurrenextremität nicht gradlinig, sondern leicht gekrümmt, so daß die untere Extremität der Schurre sich im Bereich der vier Ecken von der Ofenwand 114 entfernt. Fig. 13 zeigt die Stellungen C und D der Schurre gemäß einem Vertikalschnitt durch die Schnittebene VIII-VIII der Fig. 15. Die untere Extremität der Schurre befindet sich in der Stellung C näher an der Schmelzbettoberfläche als in der Stellung D. Dies tritt noch deutlicher in Erscheinung beim Vergleich der Stellung F mit der Stellung E der Schurre in Fig. 14, welche ein Schnitt entlang der Schnittebene XIV-XIV in Fig. 15 ist.
Würde der Auftreffpunkt des Füllgutes sich genau in der Verlängerung der Schurre befinden, so würde das Absetzten des Füllgutes nach einer genau rechteckigen Kurve erfolgen, wenn die Schurre bei ihrer Bewegung eine pyramidenförmige Fläche erzeugt. Dies ist jedoch nicht der Fall, da das Füllgut vom Austritt aus der Schurre an eine Parabel beschreibt. Der Unterschied zwischen dem anvisierten Auftreffpunkt und dem tatsächlichen ist um so größer, als die Entfernung zwischen der Schurrenextremität und dem Niveau 116 größer ist. Die Fig. 16 zeigt die Schurre in einer Diagonalstellung G, entsprechend z. B. einer Ansicht der halben Schnittebene XVI in Fig. 15. In dieser Stellung, sowie auch in den anderen Diagonalstellungen, wie z. B. den Stellungen D und F, ist die Höhe der unteren Schurrenextremität über dem Schmelzbett maximal für eine gegebene Kurve und die Abweichung des tatsächlichen Auftreffpunktes vom anvisierten aus diesem Grund am größten. Nähert sich hingegen die untere Schurrenextremität der Schmelzbettoberfläche 116, wie z. B. in Stellung E, so nähert sich der tatsächliche Auftreffpunkt des Füllgutes dem anvisierten.
Die Fig. 17 zeigt ein Diagramm in der Art desjenigen nach Fig. 15 mit der Horizontalprojektion 118 der von der unteren Schurrenextremität beschriebenen Bahn. Beim Beschickungsvorgang wird das Füllgut entlang einer Bahn 120 abgesetzt, wenn die untere Schurrenextremität die Bahn 118 beschreibt. Auf Grund der parabolförmigen Fallkurve des Füllgutes ab der unteren Schurrenextremität ist die Bahn 120 nicht gradlinig, sondern entfernt sich etwas von der Ofenwand 114 je mehr man sich den vier Ecken des Ofens nähert. Es sei jedoch bemerkt, daß die Krümmung der Linie 120 schwächer ist als diejenige der Linie 118. Dies beruht auf dem Umstand, daß die Linie 118 nur die Projektion der von der unteren Schurrenextremität beschriebenen Bahn darstellt. Man kann auf diese Weise die ganze Oberfläche 116 des Schmelzbetts bestreichen, indem man die Schurre konzentrische, rechteckige Bahnen beschreiben läßt. Es ist somit möglich, eine gleichmäßige Schicht abzusetzen, welche allerdings im Bereich der vier Ecken etwas abfällt.
Obschon dieses Beschickungsverfahren in den meisten Fällen eine befriedigende Verteilung des Füllgutes durchzuführen gestattet, so kann doch die Einrichtung dahingehend abgeändert werden, daß über den gesamten Querschnitt des Ofens eine gleichförmige und horizontale Schicht abgesetzt wird. Die Fig. 18 zeigt wiederum die schematische Ansicht eines Querschnitts durch einen Ofen 114 mit rechteckigen Wänden. Die Linie 122 versinnbildlicht eine einwandfreie rechteckige und gradlinig entlang den vier Seiten verlaufende Auftreffbahn des Füllgutes. Um eine solche Füllgutablage mit der oben beschriebenen Verstellbewegung der Schurre zu erzielen, muß die Bahn der Schurre dahingehend korrigiert werden, daß die untere Schurrenextremität die in Projektion gezeigte Bahn 124 anstatt der Bahn 118 beschreibt. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß die Schurre von den Achsen X und Y ausgehend bei der Annäherung an die Ofenecken zunehmend angehoben werden muß. Bei einer solchen Schurrenbewegung werden die vier Flächen der von der Schurre beschriebenen pyramidenförmigen Fläche etwas konkav, die vier Kanten der Pyramide also "schärfer".
Die Fig. 19 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung dieser Korrektur. Der Schurrenstellmechanismus der Fig. 19a entspricht im übrigen demjenigen nach Fig. 3. Dem Stellmechanismus für die Schurre 34 ist jedoch jetzt eine mechanische Korrekturvorrichtung 126 zugeordnet. Diese Vorrichtung 126 besteht im wesentlichen aus zwei, auf einer mit dem Kolben des Hydraulikzylinders 82 eine Einheit bildenden Stange 130 montierten Rollen 128 a und 128 b. Beidseitig der Rolle 128 a und 128 b sind zwei Nocken 132 und 134 vorgesehen, welche auf an der Ofenwand befestigten Schienen 136, 138 montiert sind. Der Nocken 132, welcher zwischen den Rollen und dem Hydraulikzylinder 82 angeordnet ist, muß natürlich hohl sein, um der Stange 130 einen Durchgang zu geben. Es ist im Interesse vereinfachter Lagerhaltung und Austauschbarkeit jedoch vorteilhaft, die beiden Nocken 132 und 134 gleich auszuführen, also hohl. Die den Rollen 128 a und 128 b zugekehrten Flächen der Nocken 132 und 134 haben auf ihrem Umfang Erhebungen und Vertiefungen. In Fig. 19b, welche eine Abwickelung des Nockens 132 darstellt, ist dieser Verlauf der Flächen gezeigt. In dieser Fig. 19b ist ebenfalls eine 128 a der beiden Rollen gezeigt, welche auf der Fläche dieses Nockens 132 abläuft.
Soll eine rechteckförmige Fläche, wie sie z. B. in den Fig. 17 und 18 dargestellt ist, bestrichen werden, so wird die Schurre in Bezug zu dieser Rechteckfläche vorzugsweise so angeordnet, daß die Bewegungen des Stößels 78 und des Pleuels 80 die untere Schurrenextremität parallel zu den kurzen Rechteckseiten verlagern und die Schwenkung der Gabel diese untere Schurrenextremität parallel zu den langen Rechteckseiten des Ofenquerschnitts verlagert, oder anders ausgedrückt und mit Bezug auf die Fig. 17 und 18 soll die Gabel die Schurre in Richtung der Abzisse X schwenken und der Stößel in Richtung der Ordinate Y. Wenn gemäß dieser Anordnung Füllgut entlang der langen Rechteckseite abgesetzt wird, so verbleibt der Stößel 78 in einer seiner Extremstellungen, während die Gabel 66 mit Hilfe ihres (nicht in Fig. 19a gezeigten) Hydraulikzylinders geschwenkt wird. Die beiden Nocken 132 und 134 sind solcherart auf den beiden Schienen 136 und 138 angeordnet und befestigt, daß in jeder der beiden Endstellungen des Hydraulikzylinders 82 und des Stößels 78 die Rollen 128 a und 128 b mit den Nocken 132 bzw. 134 in Kontakt sind, je nachdem ob Füllgut entlang der einen langen Seite des Rechtecks oder entlang der anderen abgesetzt werden soll. Bei vorgenannter Bewegung wäre ohne das Vorhandensein der Nocken die axiale Stellung der Rollen 128 a und 128 b immer die gleiche, während ihre Winkelstellung sich mit den Schwenkbewegungen der Gabel 66 ändert. Bei diesen Schwenkbewegungen der Gabel 66 in den Endstellungen des Hydraulikzylinders 82 wälzen jedoch die Rollen 128 a und 128 b sich auf der mit Erhebungen versehenen Stirnfläche der Nocken, z. B. des Nockens 132, ab (siehe Fig. 19b), wobei sie entsprechend den Erhebungen auf diesem Nocken 132 axial verschoben werden. Dieser Nocken 132 wird solcherart ausgestaltet und angeordnet, daß die in Fig. 18 angedeutete Bahnkorrektur realisiert wird, d. h. daß im Bereich der Schmelzbettecken die Rollen sich in den Vertiefungen des Nockens 132 befinden und beim Beschicken des zentralen Bereiches des Schmelzbetts auf den Erhebungen des Nockens 32, wodurch die Rollen und damit der Stößel 78 in Fig. 19 nach rechts verschoben werden. Die Funktionsweise ist analog beim Zusammenwirken der Rollen 128 a und 128 b mit dem Nocken 134, d. h. wenn die Schurre entlang der gegenüberliegenden langen Rechteckseite geschwenkt wird. Durch die Adjustierbarkeit der Nockenstellung auf den Schienen 136 und 138 ist eine Anpassung der Korrekturvorrichtung an die Breite des Ofenquerschnitts möglich.
Der in der Fig. 19 vorgeschlagene mechanische Korrekturmechanismus ermöglicht also die Adjustierung der Schurrenbahn entsprechend der Darstellung nach Fig. 18 entlang den beiden langen Rechteckseiten für die beiden äußeren Schwenkbahnen der Schurre. Die Vorrichtung ermöglicht also nur eine Korrektur der Schwenkbahnen entlang den langen Ofenseitenwänden. Nichtsdestoweniger ist die vorgeschlagene Korrektur in den meisten Fällen ausreichend, da bei den Schurrenschwenkbewegungen entlang den kurzen Rechteckseiten der Unterschied zwischen dem anvisierten und dem tatsächlichen Auftreffpunkt des Füllgutes kleiner ist, so daß hier auf eine Korrektur verzichtet werden kann. Dies gilt in ähnlicher Weise für die weiter innen liegenden Schwenkbahnen der Schurre, wo die vorzunehmenden Bahnkorrekturen mit zunehmender Annäherung an die Ofenmitte O immer weniger notwendig werden. Es muß noch betont werden, daß die Notwendigkeit einer Korrektur der Schurrenschwenkbahn eine Funktion der gewählten Füllgut-Absetzkurve und des Beschickungsverfahrens ist, wie noch weiter unten näher zu beschreiben sein wird.
In den Fig. 20 bis 22 wird eine weitere Ausgestaltung eines Korrekturmechanismus für die Schurrenbahn vorgeschlagen, mit welcher Korrekturen in sämtlichen Winkelstellungen der Schurre vorgenommen werden können, so daß es möglich wird, das Füllgut genau entlang vorgewählten theoretischen Kurven abzusetzen.
Die Fig. 20 zeigt wiederum eine teilweise der Fig. 3 entsprechende Darstellung, mit dem Hydraulikzylinder 82, der Hülse 68 zum Schwenken der Gabel 66 und der mit dieser Hülse eine Einheit bildenden Scheibe 72. Der Korrekturmechanismus nach Fig. 20 ist eine elektro-mechanische Servoeinrichtung für die Stellung des Kolbens im Hydraulikzylinder 82. Zu diesem Zweck bildet eine Stange 140 mit dem Kolben des Hydraulikzylinders eine Einheit und wird demzufolge gleichzeitig mit dem in Fig. 20 nicht dargestellten Stößel verschoben, wenn die Schurre parallel zur Y-Achse in Fig. 18 geschwenkt wird. Die Extremität dieses Plungers ragt in das Innere einer Induktionsspule 142 hinein, welche letztere dauernd ein Signal erzeugt, welches Funktion der Stellung des Plungers 140 und folglich der Winkelstellung der Schurre in einer zur X-Achse senkrechten Ebene ist. Diese Signale werden einem Datenverarbeitungsgerät zugeführt, in welchem Signale gespeichert sind entsprechend Nennstellungen, d. h. theoretisch, z. B. mittels eines Computers errechnete Winkelstellungen der Schurre, bei welchen die Auftreffpunkte des Füllguts einer optimalen und vorgewählten Verteilung entsprechen. Das Datenverarbeitungsgerät vergleicht das in der Spule 142 induzierte Signal mit dem gespeicherten, dem Nennwert entsprechenden Signal, und sobald das Resultat dieses Vergleichs Null ist, wird der Hydraulikzylinder automatisch in dieser Stellung angehalten, während die vom die Hülse 68 beaufschlagenden Hydraulikzylinder erzeugte Schwenkbewegung der Schurre weitergehen kann. Die Fig. 21 und 22 zeigen, aus verschiedenen Blickrichtungen, eine Servovorrichtung analog derjenigen nach Fig. 20, jedoch hier dem Hydraulikzylinder 76 zum Betätigen der Gabel 66 zugeordnet. Eine Induktionsspule 146 gibt dauernd Signale ab entsprechend der Kolbenstellung des Hydraulikzylinders 76 und der von der Gabel 66 herbeigeführten Winkelstellung der Schurre. Diese in der Spule 146 induzierten Signale werden im Datenverarbeitungsgerät ebenfalls mit in letzterem gespeicherten theoretischen Nennwerten verglichen, wobei die Bewegung des Hydraulikzylinders 76 automatisch angehalten wird, wenn seine Stellung der durch diese gespeicherten Signale gegebenen Optimalstellung entspricht.
Auf diese Weise kann also ein Bewegungsprogramm für jede beliebige Art von Beschickungsschema erstellt werden, wie dies mit Bezug auf die folgenden Figuren noch näher erklärt werden wird, indem auf elektronischem Wege die optimalen Winkelstellungen der Schurre erreicht werden und mittels der Kombination der beiden Servovorrichtungen nach den Fig. 20 und 21 eine automatische Bewegungssteuerung der Schurre durchgeführt wird, welche den Korrekturen Rechnung trägt, die zur Kompensation von Beschickungsunregelmäßigkeiten notwendig sind, Unregelmäßigkeiten, herrührend von den unterschiedlichen Fallbahnen, die das Füllgut im freien Fall zwischen der unteren Schurrenextremität und der Schmelzbettoberfläche zurücklegt.
Die Fig. 23 bis 26 zeigen verschiedene Beschickungsschemata. Die Fig. 23 zeigt ein Schema zum Absetzen einer gleichmäßigen Füllgutschicht, indem das Gut im Zickzack entlang transversalen Wellenzügen abgesetzt wird. Hierfür wird die Schurre zuerst in eine Winkelstellung gebracht, die dem Absetzen von Füllgut in einer der vier Ecken entspricht, z. B. im Punkt H. Dann werden nacheinander und abwechselnd die beiden Schurrenantriebszylinder betätigt in der Weise, daß die Schurre die in Fig. 23 dargestellte Bahn im Sinne der Pfeile durchläuft. Erreicht der Schurrenauslauf auf diese Weise die Ofenmitte, nachdem auf der einen Schmelzbetthälfte die Füllgutschicht abgesetzt wurde, so könnte die Schurrenbewegung weitergeführt werden, um eine identische Schicht auf der anderen Schmelzbetthälfte abzusetzen. Es ist jedoch, wie in diesem Fachbereich bekannt ist, vorzuziehen, die Beschickung von außen nach innen vorzunehmen. Deshalb wird vorteilhafterweise bei der Ankunft des Schurrenauslaufes in der Mitte der Dosierschieber 52 (siehe Fig. 1) geschlossen und die Schurre in die Ecke K geschwenkt, von wo aus der Beschickungsvorgang wieder aufgenommen wird und das Füllgut im Sinne der Pfeile von außen nach der Ofenmitte zu abgesetzt wird.
Beim Beschickungsschema nach der Fig. 23 genügt die mechanische Korrekturvorrichtung nach Fig. 19, da die Korrektur der Schurrenstellung jedesmal dann wirksam ist, wenn die Schurre die Wegstücke entlang den beiden langen Ofenseiten beschreibt.
In Fig. 24 wird ein in der Fig. 23 entsprechendes Beschickungsschema vorgeschlagen mit dem Unterschied, daß das Füllgut streifenförmig im Längssinn des Schmelzbetts abgesetzt wird. Der Beschickungsvorgang beginnt im Punkt M im Sinne der Pfeile bis zur Mitte, dort wird der Schieber 52 geschlossen, der Schurrenauslauf von Punkt O nach Punkt N gebracht und nach dem Öffnen des Schiebers 52 der Beschickungsvorgang weitergeführt, indem der Schurrenauslauf entlang der gezeigten Bahn von N nach O geführt wird.
Gemäß einem vorteilhaften Beschickungsschema werden die verschiedenen Schichten nacheinander und abwechselnd entsprechend den Konfigurationen nach den Fig. 23 und 24 abgesetzt. Dieses Verfahren kann sich als sehr nützlich erweisen, wenn das Beschickungsgut sehr unterschiedlich zusammengesetzt ist oder zum Erzielen einer günstigen Verteilung in Funktion der granulometrischen Eigenschaften, wie z. B. der groben Körnungen und der kleinen Körnungen. In Fig. 25 ist die Ablage einer peripheren Füllgutschicht auf der Oberfläche des Schmelzbettes gezeigt, bei welcher der Schurrenauslauf, vom Punkt L ausgehend, eine rechteckige Schleife beschreibt. Ist der Schurrenauslauf wieder am Punkt L angekommen, so gibt es verschiedene Möglichkeiten zur Weiterführung der Beschickung im Innern dieser peripheren Schleife. Man kann z. B. den Schurrenauslauf etwas nach der Ofenmitte zu verlagern und von diesem Punkt aus eine neue rechteckige Schleife innerhalb der vorhergehenden absetzen und so fort, bis eine ganze Schicht abgesetzt ist. Man kann auch innerhalb einer schon gelegten rechteckigen Schleife die Beschickung fortsetzen, indem eines der in den Fig. 23 oder 24 gezeigten Schemata verfolgt wird. Es ist auch möglich, in vorgewählten Intervallen, z. B. nach jeder vierten Schicht, nur einen peripheren Streifen gemäß Fig. 25 abzusetzen, um eine periphere Überhitzung zu vermeiden.
Die Fig. 26 zeigt ein Beschickungsschema, nach welchem die Beschickung im Punkt P beginnt und der Schurrenauslauf dann kontinuierlich im Sinne der Pfeile bis zur schließlichen Ankunft in der Ofenmitte verlagert wird, so daß eine Konfiguration entsteht, welche man rechteckige "Spirale" nennen könnte.
Es ist möglich, andere Beschickungsschemata als die in den Fig. 23 bis 26 gezeigten zu wählen, da diese illustrationsweise gezeigten Schemata nur einen Überblick über die vielfältigen, durch die vorgeschlagene Beschickungsvorrichtung gebotenen Möglichkeiten geben. Der Fachmann wird in dem jeweils gegebenen Fall ein Beschickungsschema für das Absetzen des Füllguts wählen, welches die Erzielung einer optimalen Verteilung auf Grund der verschiedenen in Betracht zu ziehenden Parameter ermöglicht.
Die Konfigurationen der Fig. 23 bis 26 sind ebenfalls gültig oder ermöglichen durch Analogie die Erstellung von Beschickungsprogrammen für Öfen mit anderen Querschnittsformen als den gezeigten, seien sie polygonal oder gekrümmt.
Für jedes der Beschickungsschemata nach den Fig. 23 bis 26, oder anderen, wird der Anfang und das Ende der Schurrenbewegung programmiert sowie der Zeitpunkt des Öffnens und des Schließens des Schiebers 52 zwecks Berücksichtigung der Fallzeit des Füllgutes zwischen dem Schieber 52 und der Schmelzbettoberfläche. Anders ausgedrückt beginnt die Schurrenbewegung erst eine bestimmte Zeit nach dem Öffnen des Schiebers 52, und dieser wiederum wird eine gewisse Zeit vor dem Anhalten der Schurre in einer bestimmten Stellung geschlossen, damit keine Unterbrechungen in der Beschickung entstehen oder doppelte Schichten abgesetzt werden.
Bei der Anwendung der vorgeschlagenen Beschickungsvorrichtung kann nur ein Füllbunker, wie derjenige in Fig. 1 bei 42 gezeigte, oder zwei solcher Bunker vorgesehen werden in Abhängigkeit vom Ofentyp oder von seiner Verwendungs- und Funktionsweise.
Im Falle eines Hochofens z. B. können zwei nebeneinander liegende Bunker vorgesehen werden, welche abwechselnd operativ sind, so wie dies des näheren in vorerwähnten Patentanmeldungen beschrieben wird.
Andererseits hat man es im Anwendungsfall, auf welchen die vorstehenden Ausführungen Bezug nehmen, mit hochexplosiven Gasen zu tun, und Sicherheitsüberlegungen oder -vorschriften verlangen bzw. fordern ein im allgemeinen aus einem inerten Gas bestehendes Puffermilieu zwischen der Atmosphäre und dem Ofeninnern. Um diesen Forderungen bei der Anlage nach Fig. 1 Rechnung zu tragen, kann ein Doppelbunkersystem vorgesehen werden, indem oberhalb des Bunkers 42 ein zweiter, ebenfalls mit oberen und unteren Dichtklappen versehener montiert wird. In diesem Fall wird das Puffermilieu entweder der untere Bunker 42 sein oder aber der obere, je nachdem ob dieser letztere offen oder geschlossen ist.
Die vorstehend vorgeschlagene Ausgestaltung mit einem Doppelbunkersystem in Tandemanordnung bietet des weiteren den Vorteil, daß eine größere Flexibilität beim Beschickungsprozeß gegeben ist.
Da der obere Bunker eine Zwischenlagerung von Füllgut ermöglicht, kann der untere Bunker schneller entleert werden, wodurch der Beschickungsprozeß beschleunigt werden kann. Des weiteren kann während des Entleerens des unteren Bunkers der obere aufgefüllt werden, wodurch die Arbeitsfrequenz der Transportmittel zum Heranführen des Füllgutes an den Ofenkopf erhöht wird, und diese Transportmittel in Größe und Leistungsfähigkeit kleiner gehalten werden können.
Eine andere Möglichkeit zur Schaffung eines Puffermilieus ist durch die Anwendung einer an sich bekannten Vorrichtung gegeben, welche in der DE-OS 23 45 700 betreffend ein Verfahren und eine Säuberungs- und Kühlvorrichtung für die unteren, in Fig. 1 mit 46 bezeichneten Dichtklappen, vorgeschlagen wird. Indem in den Klappensitzen eine Zirkulation von inertem und gekühltem Gas mit etwas höherem als im Ofeninnern herrschenden Druck vorgesehen wird, wird ein Puffermilieu geschaffen, welches obengenannten Sicherheitsnormen genügt. Genannte Offenlegungsschrift bietet demzufolge ein einfaches und vorteilhaftes Mittel zum Überwinden der Probleme, welche sich bei diesem besonderen Ofentyp durch die Explosivität der Gase stellen.
Zum Abschluß scheint es angezeigt, nochmals die wesentlichen, durch die beschriebene Beschickungsvorrichtung und zugehörigen Verfahren gegebenen Vorteile zusammenzufassen. Die einfache und einseitige Aufhängung der Schurre ermöglicht eine Demontage "en bloc" sowohl des Schurrenstellmechanismus als auch der Schurre selbst und deren Zubehörteile. Diese Vereinfachung und Schnelligkeit der Schurrendemontage ermöglicht eine wesentliche Verringerung der Ofenstillstandszeiten beim Ersetzen defekter Teile, wodurch die Rentabilität des Ofens verbessert wird.
Die Aufhängung der Schurre in der Art eines Universalgelenkes und die Möglichkeit, sie um zwei zueinander senkrechte Achsen zu schwenken, erlaubt einfache und genaue Schurrenbewegungen und gestattet gleichzeitig das Erstellen eines optimalen Beschickungsschemas für den Ofen. Der Umstand, daß ein Punkt der Schurre, nämlich der Schnittpunkt der beiden Schwenkachsen immer unbeweglich im Raum liegt, ist eine wesentliche Besonderheit der vorgeschlagenen Einrichtung. Diese Besonderheit gibt es z. B. nicht in der DE-OS 21 04 116, nach welcher die beiden Schwenkachsen sich nicht schneiden, wodurch eine sehr komplexe Bewegung der Schurre entsteht auf Grund des Nichtvorhandenseins eines festen Schwenkpunktes.
Die verschiedenen, mit Bezug auf die Fig. 19 bis 22 beschriebenen Vorrichtungen für eine automatische Steuerung, sowie auch die verschiedenen Beschickungsschemata, wovon einige in den Fig. 23 bis 26 gezeigt werden, ermöglichen die Anpassung der Vorrichtung und des Arbeitsverfahrens an gegebene Parameter und an auferlegte oder selbstgestellte Kriterien. Wenn es sich z. B. darum handelt, zwecks Gewährleistung eines optimalen Gasdurchgangs gleichförmige und regelmäßige Füllgutschichten mit konstanter Dicke über den ganzen Ofenquerschnitt abzusetzen, so wird man vorteilhafterweise die Servo- und Steuervorrichtung nach den Fig. 20 bis 22 vorsehen. Sind hingegen die Anforderungen betreffs Regelmäßigkeit und Gleichförmigkeit der Füllgutablage weniger anspruchsvoll, so kann man sich mit dem einfacheren Mechanismus nach Fig. 19 begnügen oder eventuell mit einer Kombination dieses letzteren mit demjenigen nach Fig. 21.
Es muß auch noch betont werden, daß das Konzept des Aufhängungs- und Antriebsmechanismus der Schurre einen Kühlkreislauf mittels Inertgas durch diese Mechanismen und bis zu deren Extremitäten vorzusehen ermöglicht und damit eine Kühlung der Reibflächen und eine zuverlässige und dauerhafte Funktion. Diese Kühlung vergrößert darüber hinaus die Widerstandsfähigkeit der Teile, welche mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind und ermöglicht die Verwendung billigerer Werkstoffe und/oder eine leichtere Konstruktion.

Claims

1. Beschickungsvorrichtung für Schachtöfen, insbesondere Hochöfen, begreifend eine Verteilerschurre (34) mit in Bezug zur Achse des Ofens (30) adjustierbarer Winkelstellung, eine Universalgelenk-Aufhängung, mittels derer diese Schurre (34) im Mittelteil des Hochofenkopfes (32) aufgehängt ist, oberhalb der Schurre einen Speisetrichter (36) sowie mindestens einen, als Schleuse fungierenden Zwischenfüllbunker (42) für das Füllgut, und einen Stellmechanismus zum Schwenken der Schurre (34) um zwei orthogonale Achsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schurre (34) einseitig an ihrer oberen Extremität zwischen den zwei Schenkeln (66 a, 66 b) einer einzigen, demontierbar in einer ersten Öffnung (59) der Seitenwand des Hochofenkopfes (32) gelagerten Gabel (66) schwenkbar aufgehängt ist, daß der Stellmechanismus erste Mittel zum Drehen der Gabel (66) um ihre mittig zwischen ihren beiden Schenkeln (66 a, 66 b) verlaufende Längsachse (A) aufweist, sowie zweite, von den ersten unabhängige Mittel, um die Schurre (34) um eine zu genannter Gabellängsachse (A) orthogonale Achse zu schwenken, und daß der Stellmechanismus sowie die Schurre (34) und ihre Aufhängung demontierbar sind, wobei der Stellmechanismus und die Schurrenaufhängung gemeinsam als Ganzes durch die seitliche Öffnung (59) entfernbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwenkachsen der Schurre (34) senkrecht zueinander stehen und daß ihr Schnittpunkt ein fester Punkt auf der vertikalen Achse des Ofens (30) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schurre (34) aus einem unteren, röhrenförmigen, und aus einem oberen, sich in Bezug zur Schurrenlängsachse erweiternden Teil besteht.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schurre (34) einen äußeren Mantel aus hitzebeständigem Stahl und eine Innenverkleidung aus einem hochverschleißfesten Werkstoff aufweist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisetrichter (36) aus einem trichterförmigen Oberteil (38) und einem vertikalen Speisekanal (40) besteht, welch letzterer am Ausgang des Oberteils (38) angebracht ist und mit seinem unteren Ende etwas in den sich erweiternden Teil der Schurre (34) hineinragt, ohne diese jedoch zu berühren.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Speisekanal (40) mittels einer peripheren Schulter am Ausgang des trichterförmigen Oberteils (38) ohne jegliche weitere Befestigung gehalten ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Speisekanal (40) um einen bestimmten Betrag nach oben in das Oberteil (38) hineinragt, damit sich in diesem oberen Teil (38) ein Puffer aus Füllgut bildet.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Hochofenkopfes (32) mit einer zweiten Öffnung (60) versehen ist, deren örtliche Anordnung in der Weise gewählt ist, daß der Speisetrichter (36) und die Schurre (34) durch diese Öffnung (60) zugänglich sind, und daß die Abmessungen dieser Öffnung (60) groß genug sind, um den Speisetrichter (36), den Speisekanal (40) und die Schurre (34) in dieser Reihenfolge durch diese Öffnung herauszuführen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Stellmittel einen Motor begreifen zum Drehen einer mit der Gabel (66) eine mechanische Einheit bildenden zylindrischen Hülse (68) um deren Längsachse (A), wobei die Hülse (68) beweglich und druckdicht in der Seitenwand des Hochofenkopfes (32) gelagert ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Stellmittel einen im Innern der Hülse (68) befindlichen Stößel (78, 104) begreifen, welcher mittels eines außerhalb der Hülse (68) angebrachten Motors entlang seiner Längsachse verschiebbar ist, wobei der Motor und der Stößel (78, 104) die Drehbewegungen der Hülse ( 68) um ihre Längsachse (A) mitausführen.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Motoren Hydraulikzylinder (76, 82, 106) sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (78) koaxial zur Hülse (68) angeordnet und mit der Schurre (34) mittels eines gabelförmigen Pleuels (80) verbunden ist, welches von der Achse (A) des Stößels (78) abgewinkelt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (104) in einem bestimmten Winkel zur Längsachse (A) der Hülse (68) verläuft und daß sein schurrenseitiges Ende gabelförmig ausgebildet ist und die beiden Schenkel (104 a, 104 b) dieser Gabel an der Schurre (34 ) angelenkt sind.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schurre (34) einen Sattel (64) begreift, bestehend aus einem Ring (84) dessen Innendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des röhrenförmigen Teils der Schurre (34) ist, und aus einer Anzahl mit dem Ring (84) eine mechanische Einheit bildenden Klauen ( 86, 88, 90, 92), welche sich axial und radial solcherart von diesem Ring (84) hinweg erstrecken, daß sie sich an den oberen, sich erweiternden Teil der Schurre ( 34) anschmiegen, daß zwei sich diametral gegenüber liegende Klauen (86, 88) der Klauen (86, 88, 90, 92) an den Extremitäten der beiden Schenkel (66 a, 66 b) der Aufhängungsgabel (66) der Schurre (34) angelenkt sind, und daß der Ring (84) an zwei sich diametral gegenüber liegenden Stellen, welche der Lage der angelenkten Klauen (86, 88) entsprechen, an der schurrenseitigen Extremität des Stößels (104) oder des Pleuels (80) angelenkt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel des sich erweiternden Teils der Schurre (34) mit Führungen versehen ist, welche mit den Klauen (86, 88, 90, 92) des Sattels (64) zusammenwirken, um ein Verdrehen der Schurre (34) zu verhindern und ihren sicheren Sitz im Sattel (64) zu gewährleisten.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede Führung aus zwei Wangen (94, 96) besteht, welche in der Arbeitsstellung der Schurre (34) die ihnen zugeordneten Klauen (86, 88, 90, 92) des Sattels (64) seitlich umfassen, und daß die untere Extremität jedes Wangenpaares (94, 96) erweitert und die obere Extremität jeder Klaue (86, 88, 90, 92) verjüngt, ausgeführt ist.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die gelenkige Verbindung zwischen den Extremitäten der beiden Schenkel (104 a, 104 b) des Stößels (104) und der Schurre (34) bzw. dem Ring (84) des Sattels (64), mittels zweier Nockenpaare (108, 110) realisiert ist, welche letztere mit Fingern (112) zusammenwirken, welche an den Extremitäten der beiden Schenkel (104 a, 104 b) des Stößels (104) angebracht sind und zwischen die Nocken hineinragen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die beaufschlagten Flächen der Nocken (108, 110) und der Finger (112) entgegengesetzt gewölbt sind.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 8 bis 18, gekennzeichnet durch im Innern des Aufhänge- und Stellmechanismus vorgesehene Leitungen, insbesondere in der Hülse (68) und der Gabel (66) einerseits und dem Stößel (78, 104 ) andererseits, welche an einen Kühlkreislauf angeschlossen sind.

20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, gekennzeichnet durch eine mechanische Korrekturvorrichtung (126) für die Stellung des dem Stößel (78) zugeordneten Motors (Hydraulikzylinder 82) und durch zwei auf einer mit dem Stößel (78) eine mechanische Einheit bildende Stange (130) montierte Rollen (128 a, 128 b), welche in den beiden Endstellungen des Stößels (78) mit zwei Nocken (132, 134) zusammenwirken, welche auf gegenüberliegenden Seiten der beiden Rollen (128 a, 128b) angeordnet sind und deren Kurven in der Weise verlaufen, daß die Stellung des Stößels (78) in bestimmten Winkelstellungen der Schurre (34) Korrekturen erfährt gegenüber den Stellungen, welche dem Stößel von seinem Motor (Hydraulikzylinder 82) vermittelt werden.

21. Vorichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nocken (132, 134) auf Schienen (136, 138) montiert sind, und daß ihre Stellung auf diesen Schienen und gegenüber den Rollen (128 a, 128 b) justierbar ist.

22. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der eine und/oder der andere Motor (Hydraulikzylinder 76, 82) des Stellmechanismus in einem elektromechanischen Regelkreis liegt, begreifend eine Induktionsspule (142) innerhalb welcher ein die Stellung des Motors reproduzierender Plunger längsverschieblich untergebracht ist und ein der Stellung dieses Motors proportionales Ausgangssignal liefert, und einen Vergleicherkreis zum Vergleichen dieses Signals mit im Apparat gespeicherten und Idealstellungen der Schurre entsprechenden Nennsignalen und zum Abstellen des Motors (76, 82), wenn die Differenz zwischen den Ausgangssignalen und den Nennsignalen Null ist.

23. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 22, gekennzeichnet durch einen Dosierschieber (52) zum Regeln oder zum Unterbrechen des Zulaufs vom oder von den Zwischenfüllbunkern (42).

24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 23, gekennzeichnet durch eine Dosiervorrichtung zum Bestimmen des Inhaltes des oder der Füllbunker (42) und zum Steuern des Dosierschiebers (52) und der Schurre (34) in Funktion dieses Inhaltes.

25. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 22, gekennzeichnet durch zwei übereinander gestellte Füllbunker (42), wobei jeder dieser Bunker mit oberen (44) und unteren Dichtklappen (46) versehen und an Druckleitungen von inertem Gas angeschlossen ist.

26. Verfahren zur Beschickung eines Schachtofens, insbesondere Hochofens, mittels einer Beschickungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfluß aus einem Zwischenfüllbunker mittels eines Dosierschiebers in Funktion der im Bunker enthaltenen Füllgutmengen oder in Funktion der im Ofen zu verteilenden Füllgutmengen geregelt wird, daß der dosierte Ausfluß aus dem Bunker der oberen Öffnung einer röhrenförmigen Schurre zugeleitet wird, und daß ein Programm erstellt wird, um in voneinander unabhängiger Weise, jedoch in geregelter Folge, die Verstellmittel der Schurrenaufhängung zu betätigen zwecks Verlagerung der unteren Schurrenextremität gemäß zwei, im wesentlichen zueinander senkrechten Richtungen und auf diese Weise mit dem ausfließenden Füllgutstrom die ganze Oberfläche oder einen vorgewählten Abschnitt des Hochofenschmelzbetts zu bestreichen.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bunker enthaltene Füllgutmenge bestimmt wird und die Dosierklappe und die Beschickungsbewegungen der Schurre in der Weise geregelt werden, daß der Inhalt des Bunkers genügt, um eine gleichmäßige Füllgutschicht auf der gesamten Schmelzbettoberfläche abzusetzen.

28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfluß und die Füllung des Bunkers in der Weise geregelt wird, daß der untere Füllstand nicht unter eine untere Minimalschwelle fällt und der obere Füllstand nicht über eine obere Maximalschwelle steigt, und daß der Dosierschieber in der Weise eingestellt wird, daß der durch diese beiden Schwellen bestimmte Inhalt des Bunkers genügt, um eine Füllgutschicht auf der gesamten Schmelzbettoberfläche abzusetzen.

29. Verfahren nach den Ansprüchen 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungsbewegungen der Schurre nach dem Öffnen des Dosierschiebers mit einer gewissen Verzögerung entsprechend dem Zeitbedarf des Füllgutes zum Erreichen des Schurrenauslaufes einsetzen, und daß der Dosierschieber um ein entsprechendes Zeitintervall vor dem Anhalten der Beschikkungsbewegungen der Schurre an einer vorgegebenen Stelle früher geschlossen wird.

30. Verfahren nach den Ansprüchen 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Extremität der Schurre in kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Weise von der Peripherie des Ofens nach dessen Mitte bewegt wird.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Extremität der Schurre von zwei gegenüber liegenden Seiten aus serpentinenartig nach der Mitte des Schmelzbetts zu bewegt wird (Fig. 23 und 24).

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd Füllgut serpentinenartig in einer ersten Richtung abgesetzt wird und dann ebenfalls serpentinenförmig in einer zweiten zur ersten senkrechten Richtung.

33. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Schurrenauslauf entlang einer spiralförmigen kontinuierlichen Bahn von der Form des Ofenquerschnitts bewegt wird (Fig. 26).

34. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Schurrenauslauf entlang konzentrischen Bahnen bewegt wird, deren Form dem Ofenquerschnitt entspricht.

35. Verfahren nach den Ansprüchen 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst ein peripheres Band von Füllgut abgesetzt wird und daß sodann die Beschickung mit Füllgut nach einem vorgewählten Bewegungsschema fortgesetzt wird (Fig. 25).

36. Verfahren nach den Ansprüchen 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder n-ten Schicht ein peripherer Füllgutstreifen entlang der Ofenwand abgesetzt wird, wobei n eine vorgewählte Zeit ist.

37. Verfahren nach den Ansprüchen 30 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß Lagekorrekturen der Schurre vorgenommen werden, um die Entfernung zwischen dem anvisierten und dem tatsächlichen Auftreffpunkt des Füllgutes zu kompensieren.

38. Anwendung der Beschickungsvorrichtung und des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 37, an einem Schachtofen mit polygonalem Querschnitt.

39. Anwendung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Schachtofen nach dem Rennverfahren arbeitet und daß sein Querschnitt rechteckig ist.

40. Anwendung der Beschickungsvorrichtung und des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 37 an einem Schachtofen mit gekrümmter Querschnittsbegrenzung.

41. Anwendung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Ofens kreisförmig ist.