DE3048183C2 - Sondenvorrichtung und Lanze für einen Hochofen - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Lanzenantriebsvorrichiung (35) aufweist:

f) einen qaf einem Laufrahmen (34) beweglichen Lanzenschlitten (38),

g) eine Lanzenhalterung (42) auf dem Lanzenschlitten (38) zum Halten einer Stütze (47) für die Lanze (40).

h) mehrere im rechten Winkel zur Laufrichtung des Lanzenschlittens (38) am Laufrahmen (34) angeordnete Arme (29) zum Verhindern eines Biegens der Lanze (40) und

i) jeweils mindestens zwei Klemmvorrichtungen (43,44) an den Armen (29) zur Ausbildung eines Lanzennalters(46)zum Führender Lanze(40).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrii. aung als eine hängende Klemmschelle (43) und eine um eine Achse (45-1) an einem der Arme (29) bewegliche, hängende Klemmschelle (44) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. gekennzeichnet durch

a) eine Kühlvorrichtung (10a,¹ in Kontakt mit einer Öffnung (9) in der Wand des Hochofens.

b) ein metallisches Führungsteil (5) zum Schutz des Schlitzes (8) der Kühlvorrichtung (10a). durch das der Schlitz (8) exzentrisch in bezug auf die öffnung (9) angeordnet ist,

c) ein um das Fnde des Schlitzes (8) angeordnetes metallisches Lanzenführungsteil (19-5) und

d) mindestens ein weiteres metallisches Lanzenführungsteil (19-1 bis 19-4) zum Stützen der Lanze (40) an der auf dem Laufweg der Lanze (40) angeordneten Vorrichtung (10) zum Ein- und Austritt der Lan/e.

4. L.in/e für eine Sondenvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche I bis 3. mit einer Kammer zur Aufnahme des Einsatzgutes des Hochofens, in den die l.an/c eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet.

a) daß der Lanzenkörper durch eine Trennwand (65) in eine Gasspeicherkammer (64) und eine Kühlkammer (67) unterteilt wird und

b) daß mindestens ein Detektor (63) zum Ermitteln des Gasdrucks und/oder der Gastemperatur und/oder der Gaszusammensetzung im Hochofen vorgesehen ist, dessen Meßspitze in der Gasspeicherkammer (64) angeordnet ist und mit der Kühlkammer (67) in Verbindung steht

5. Lanze nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Leitung (70) yom Detektor (63) über eine Dichtung (68) am Ende der Lanze (40) zu einem Anzeigegerät (69).

6. Lanze nach Anspruch 4 oder 5. gekennzeichnet durch ein innerhalb der Kühlkammer (67) abgeordnetes Führungsteil (300). das den bzw. die Detektoren (63) abdeckt und mindestens eine Bohrung (301) zum Verbinden der den Detektor bzw. die Detektoren (63) umgebenden Atmosphäre mit der Atmosphäre innerhalb der übrigen Kühlkammer (67) aufweist.

7. Lanze für eine Sondenvorrichtung für einen Hochofen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3. mit einer inneren Kammer, dadurch gekennzeichnet.

a) daß der Lanzenkörper an seinem vorderen Ende mit einem Deckel (7Ia) und an seinem hinteren Ende mit einem Deckel {7ib) verschließbar ist,

b) daß in Längsrichtung der Lanze (40) ein Stab (73, 73a) angeordnet und am inneren Umfang der Lanze (4Λ) befestigt ist.

c) daß am Stab (73,73a) ein Spannungsmesser (74) befestigt ist, und

d) daß eine Leitung (75) vorgesehen ist, die das vom Spannungsmesser (74) erhaltene Signal durch eine Dichtung (76) zu einem außerhalb der Lanze (40) angeordneten Rechner (80) übermittelt.

8. Lenze nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende der Lanze (40) als flacher Kopf (F₁) ausgebildet ist.

9. Lanze nach einem der Ansorüche4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende der Lanze (40) als halbkreisförmiger Kopf (F₁) ausgebildet ist.

10. Lanze nach einem der Ansprüche 4 bis 9. gekennzeichnet durch ein Einlaßrohr (61a: 77) zum Einleiten von Inertgas und einem Auslaß (62; 72) für das Inertgas.

11. Lanze nach einem der Ansprüche 4 bis 10. gekennzeichnet durch eine Stütze (47) zum lösbaren Verbinden mit einer Lanzenhalterung (42) eines Lanzenschlittens (38).

Die Erfindung betrifft eine Sondenvorrichtung und eine Lanze für einen Hochofen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. der Patentansprüche 4 und 7. Unter einer Sondenvorrichtung wird dabei insbesondere eine Kette von Vorrichtungen (eine Vorrichtungsstraße) zum Einführen einer Lanze in einen Hochofen und Entnehmen daraus verstanden, wobei die Lanze mit Einrichtungen (Detektoren) zum Ermitteln der im Ofen herrschenden Bedingungen versehen ist.

Bekanntermaßen ist ein Hochofen ein unabhängiger metallurgischer Reaktor. Es ist jedoch schwierig, klar

die innerhalb des Ofens ablaufenden Vorgänge und die dabei auftretenden Erscheinungen zu erkennen. Es ist als sehr wesentlich für die stabile Arbeitsweise des Hochofens betrachtet worden, das Beschicken der Einsatzgüter beim bekannten »Glocken- und Trichtersystern« (bell and cup system. Gichtverschluß) und die Verteilung der Einsatzgüter lind des heißen, von den Blasformen eingeblasenen Windes zu verstehen und in den Griff zu bekommen. In diesem Zusammenhang ist es in jüngster Z-_it immer wichtiger geworden, die Gaszusammensetzung im Ofen, die Gastemperatur und die Tendenzen und Abläufe in der Kohäsionszone, also der Erweichungs- und Schmelzzone des Ofens, zu kennen. Um diese Informationen zu erhalten, wurden waagrechte Sondenvorrichtungen entwickelt.

Beispielsweise wird in der JP-OS 99 006 (1978) eine waagrechte Sondenvorrichtung mit einer nachfolgenden Gasdichtvorrichtung und einer Vorrichtung zum Richten bzw. Begradigen von Deformationen vorgeschlagen, die am Stahlmantel des Hochofens angeordnet ist.

Die in der vorstehenden jr-OS vorgeschlagene waagrechte Sondenvorrichtung hat den Nachteil, fm ein Lekken des Hochofengases anfällig zu sein. Der Grand liegt darin, daß diese Sondenvorrichtung kein Biegen der in den Hochofen eingeführten Lanze gestattet, d. h. daß keine Vorkehrungen für den Fall getroffen sind, daß sich die Lanze im Hochofen verbiegt. Diejenige Vorrichtung, die die gekrümmte Lanze beim Herausziehen aus dem Ofen führt, dient gleichzeitig als Gasdichtvorrichtung und ist deswegen nicht in der Lage, die Krümmung der Lanze aufzunehmen. Als Folge davon wird die Dichtung, die eigentlich in festem Eingriff mit dem äußeren Umfang der Lanze stehen sollte, leicht beschädigt und verursacht ein Lecken des Hochofengases.

Darübe^r hinaus wird die Lanze, nachdem sie ihren Zweck im Hochofen erfüllt hat. im heißen Zustand aus dem Ofen herausgezogen und durch die Richtvorrichtung geführt, wo sie im heißen Zustand gerichtet wird. Beim Abstrahl- und Kühlvorgang tritt jedoch in der einmal gerichteten Lanze eine erneute Krümmung auf. Als Folge davon ist die Wiederverwendung der Lanze unmöglich oder sehr schwierig. Das heißt, da3 es zwar möglich sein kann, die Lanze wieder in den Ofen einzuführen, daß aber eine Einführung bis zur vorgeschriebenen Position sehr schwierig ist. Auch wird die am vorderen Ende angeordnete Dichtmanscheue der Gasdichtung durch Abbrand aufgrund der Hitze der mit hoher Temperatur aus dem Ofen entnommenen Lanze beschädigt.

Da die Lanze im allgemeinen sehr lang ist. ist es weiterhin mit der vorstehend beschriebenen Anordnung sehr schwielig, eine derartige Lanze in den Ölen einzuführen und daraus zu entnehmen. Die bekannte Lanze weist noch weitere Nachteile auf. beispielsweise neigt sie beim Einführen in den Ofen zum Knicken.

Aus der DE-AS 24 17 222 ist eine Einrichtung /um Abdichten und Richten von beweglichen Meßsonden an Hochöfen mit einem Gasabsperrventil, einer Lanzenrichtvorrichtung. einer Gasdichtung und einer Lanzenantriebsvorrichtung zur Einführung einer Lanze m den Hochofen und zur Entnahme daraus bekannt. Der Antrieb der Meßsonde erfolgt mittels in einem Gerüst gelagerter Kettenräder, um die Rollenketten zur Bewegung der Meßsonde umlaufen. Ferner ist eine Richtroilenanordnung mit mehreren Richtrollen mit gegeneinander versetzt angeordneten Achsen und eine Labyrinthdichtung mit Ringlamellen vorgesehen; durch die Richtrollenanordnung soll eine deformierte .Meßsonde gerichtet und bewegt werden.

In der DF-AS 19 28 629 ist eine Vorrichtung zur Probenentnahme und Temperatur- sowie Gasdruckmessung bei Hochöfen beschrieben, die zur Bewegung der Meßlanze endlos umlaufende Rollenketten mit mit dem Außenumfang der Meßlanze in reibungsschlüssigem Eingriff stehenden Klemmstücken aufweist. Dieser Kettenantrieb soll eine einwandfreie Kraftübertragung vom Antrieb auf die Meßlanze gewährleisten.

Die DE-AS 15 33 829 beschreibt eine Sonde zur Gas- und Möilerprobenentnahme und/oder Temperatur- sowie Gasdruckmessung bei Hochöfen, die mit regelbarer Geschwindigkeit in die Ofenbeschickung ein- und ausfahrbar sein soll und sich insbesondere zum kontinuierlichen Messen mit mehreren Sonden eignen soll. Die Meßlanze der Sonde ist über an ihrem rückwärtigen Ende angeordnete Führungsrollen in einem Führungsrahmen gelagert, sowie durch einen auf diesem Führungsrahmen angeordneten Hydraulikzylinder antreibbar.

Der Erfindung iiegt die Aufgabe zugt urne, eine Sondenvorrichtung mit einer Lanze für einen Hochofen zu schaffen, mit denen die Betriebsbedingungen im Hochofen sicher und zuverlässig bestimmt werden können und ein P^;egen oder Knicken der Lanze beim Einführen in den Hochofen sowie bei ihrer Entnahme daraus vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. ·', und 7 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die erfindungsgemäße, einfach aufgebaute Sondenvorrichtung beruht auf ausgedehnten Studien und weist eine am Schacht des Hochofens angeordnete Kette von geradlinig hintereinander angeordneten Vorrichtungen zum Einführen einer langen Lanze mit kleinem Durchmesser in einen Hochofen und zum Entnehmen der Lanze aus dem Hochofen auf. Mit dieser Sondenvorrichiung kann eine erfindunjsgemäße Lanze direkt durch eine Öffnung in der Ofenwand eingeführt und damit die tatsächlich im Hochofen herrschenden Bedingungen gemessen werden.

Die erfindungsgemäße Sondenvorrichtung ist für einen Hochofen geeignet, dessen Wand mit einer öffnung zum Ein- und Austritt einer Lanze versehen ist. durch die die Lanze in den Ofen eingeführt und daraus entnommen werden kann. Die Sondenvorrichtung weist ein Gasabsperrventil, eine Lanzenrichtvorrichtung und eine Gasdichtung auf. die hintereinander und in Verbindung miteinander angeordnet sind. Weiterhin ist in der Verlängerung dieser Vorrichtungskette eine Antriebsvorrichtung zum Einführen und Entnehmen der Lanze vorgesehen, wobei alle vorstehenden Vorrichtungen auf einer G-.vaden angeordnet sind, die eine Verlängerung der Achse der Lanzeneintritts- und Austrittsöffnung des Hochofens darstellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht der gesamten erfindungs gemäßen Vorrichtung.

1 ι g, 2 eine Teilaufsicht der erijndungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie B-B von F i g. 2,

Fig.3a einen Schnitt einer weiteren Ausführungsform, die sich teilweise von F i g. 3 unterscheidet.

F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie C-Cvon F i g. 2,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie A-A von Fig. I.

F ι g. 6 einen Teilschnitt einer erfindungsgemäßen Probeentnahmelanze.

F ι g 7 und 7a Schnitte einer weiteren, sich von F i g. 6 unterscheidenden Ausführungsform,

F ι g. 8 einen Teilschnitt einer erfindungsgemäßen Druckmeßlanze.

F 1 g. 9 und 9a Schnitte einer weiteren, sich von F i g. 8 unterscheidenden Ausführungsform,

Fig. 10 einen Schnitt einer erfindungsgemäßen Lanze /um Bestimmen der Niedergangsrate des Einsatzgutcs.

Fig. 11 einen Schnitt entlang der Linie D-D von

F if! H).

i ig. 12 einen Teilschnitt einer weiteren, sich von F 1 g 10 unterscheidenden Ausfuhrungsform und

F- 1 g. 13 einen Schnitt entlang der Linie E-E von F 1 ji 12.

Die erfmdungsgemaße Sonde ist in ihren Anwendungs'.v eisen und mögüchkeiten nicht besonders einge· schrark!. aber sie ist vorzugsweise an der Rast, dem Schacht usw. des Hochofens in waagrechter Stellung vorgesehen. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, werden die feuerfeste Auskleidung 3 und der Plattenkühler 1 des Hochofens durch einen Stahlmantel 2 geschützt. Direkt gcsemiber einer öffnung 9 der Ofenwand ist eine Lanzeneintntis und Lanzenaustrittsvorrichtung 10 vorgesehen, durch die die Einfuhrung und Entnahme einer erfindungsgemäßen Lanze erfolgt.

Die l.jn/enein- und austnttsvorrichtung 10 weist einen l.an/enein- und austrittsschhtz 8. eine aus einem umgebenden Kühlabschnitt 6 und/oder einer Nj-Gaseinblasoffnung 12 um Verhindern eines Gegenstroms von Ofengas und -staub in den Lanzenein- und -austrittsschlitz 8 bestehende Kühlvorrichtung lOa. ein Staubventil 11. einen gegossenen Eingang 4 zum Schutz des Fm- und Austrittsschlitzes 8, ein metallisches Führungsteil 5 und ein metallisches Lan/enführungsteil 19-5 ir, Form einer Ventun-Drosselklappe auf. das innerhalb uc> OicfiS üiVi UdS Ende dcS Lanzcficin- und -äüStrittS-schlitzes 8 angeordnet ist.

In dem in F 1 g. 5 gezeigten Schnitt entlang der Linie A A von F 1 g. 1 ist dargestellt, wie der Lanzenein- und -austmtsschlit/ 8 der Kuhlvorrichtung relativ zur Öffnung 9 exzentrisch, und zwar nach oben versetzt, am Hochofen angeordnet ist. Das metallische Lanzenfüh· rungsieil 19-5 ist innerhalb des Ofens um das Ende des Lar./enem- und -austrittsschlitzes 8 angeordnet.

In F 1 g. 1 ist außerhalb des Ofens in Verlängerung der Achse der Lanzenein- und -austnttsvorrichtung 10 eine erfindungsgemäße Lanzenrichtvorrichtung oder Lanzenstreckvorrichtung 25 vorgesehen. Zwischen der Vorrichtung 10 und der Richtvorrichtung 25 ist ein Gasabsperrventil 13 vorgesehen. Daneben ist gegebenenfalls ein geschlossener Kasten 20 vorgesehen, in dem eine Lan/entrennvorrichtung 22 und eine Lanzenkühlvorrichtung 21 untergebracht sind.

Die I-anzenkühlvorrichtung 21 ist dann nicht unbed:r.gr ro!·.'.end:g. wenn Bedingungen (Parameter), wie GdSiemperatur. -Zusammensetzung, -druck, in einer Zone Jes Hocho'en.s mn niedriger Temperatur, beispielsu eise im oberen Teil des Ofens in der Nähe der Füllhöhe oder Cjichilinie gemessen werden Andererseits wird d;e enrndungsgemaße Vorrichtung vorzugsweise zum Messen von Bedingungen in einer Zone des Hochofens mn hoher Temperatur, beispielsweise im unteren Teil dc- S: Mhtv ngeset/t. wo die Temperatur zwischen ciw.d j.» C aii der Ofenwand und civva !200"C in der Ofenrnü'e betraft.

Weiterhin ist die Lanzentrennvorrichtung 22 dann nicht unbedingt notwendig, wenn die Schub- und Zugkraft der Antriebsvorrichtung 35 für die Lanzeneinführung und -entnahme groß ist oder eine Lanze mit großem Durchmesser verwendet wird. Die Lanzentrennvorrichtung 22 ist vorzugsweise dann vorgesehen, wenn die Schub- und Zugkraft der Lanzenantriebsvorrichtung klein ist oder eine Lanze mit kleinem Durchmesser verwendet wird.

Die Länge der erfindungsgemäß verwendeten Lanze mit kleinem Durchmesser hängt vom Volumen des Hochofens ab· Um beispielsweise die Mitte eines übergroßen Hochofens mit einem Volumen von 5000 m¹ zu erreichen, muß ihre gesamte Länge etwa 14 m betragen.

Wenn bei der Entnahme einer im Ofen gebogenen Lanze 40 die Lanze zunächst durch die Lanzenrichtvorrichtung 25 begradigt und danach durch eine Gasdichtung 30 geführt wird, kann eine Beschädigung des Dichtmaterials der Gasdichtung 30 vermieden und gleichzeitig die Wiederverwendung der Lanze 40 und die Wiedergewinnung einer Probe des Einsatzgutes im Ofen sichergestellt werden. Das Richten bzw. Begradigen der Lanze erfolgt besser, wenn die Lanze vor dem Richten durch eine Kühlvorrichtung 21 gekühlt wird.

Aus diesem Grunde sind die Lanzenkühlvorrichtung 21. die Lanzenrichtvorrichtung 25 und die Gasdichtung 30 in der vorstehenden Reihenfolge nach dem Gasabsperrventil 13 entlang einer vom Ofen weggerichteten Verlängerung der Achse des L.anzenein- und -austrittsschlitzes 8 der Lanzencin- und -austragsvorrichtung 10 angeordnet.

Die kreissägenartige und frei nach oben und unten bewegliche Lanzentrennvorrichtung 22 kann, wenn erforderlich, vor der Lanzenkühlvorrichtung 21 vorgesehen sein.

Falls die Lanze 40 aufgrund einer durch Rutschen verursachten Kanalbildung bzw. einem Durchreißen oder anderer unerwarteter Änderungen innerhalb des Ofens so stark verbogen wird. claB ihre Eninänfnc während des Betriebs des Ofens unmöglich wird, wird die Lanze abgetrennt und der verbleibende Teil herausgezogen. Ein zweites Reduzierventil oder Absperrventil 23 wird dann ganz geschlossen, so daß der Betrieb sicher fortgesetzt werden kann.

Dte Lanzenrichtvorrichtung 25 mit mehreren, versetzt angeordneten Walzen 26-1 bis 26-5 ist der Lanzenkühlvorrichtung 21 benachbart und mit dieser verbunden. Die Richtwirkung der Richtvorrichtung 25 wird durch eine in F i g. 1 nicht gezeigte Seitenwalze in der Nähe des Lanzeneintritts weiter verstärkt.

Die hinter der Lanzenrichtvorrichtung 25 und in Verbindung mit dieser angeordnete Gasdichtung 3G ^-veist ein Dehnrohr (Balg) 27 auf, und ihr Dichtabschnitt 28 ist mit einer gasdichten Rohrdurchführung oder Stopfbuchse versehen, um einen festen, verschiebbaren Eingriff mit der äußeren Umfangswand sicherzustellen. Der Dichtabschnitt 28 und die Lanzenrichtvorrichtung 25 sind auf einer gemeinsamen Achse mit dem dazwischenliegenden zweiten Absperrventil 23 angeordnet. Die Gasdichtung 30 wird von mit dem Dichtabschnitt 28 verbundenen Federn 24 gehalten.

Auch nach dem Durchgang durch die Lanzenrichtvorrichtung 25 weist die Lanze 40 noch eine sehr geringe Biegung in der Größenordnung von 3 bis 5 mm pro m auf. Deshalb ist die Gasdichtung 30 frei beweglich und damit in der Lage, sich in ihrer Position an jede beliebige Krümmung der Lanze anzupassen. Diese Tatsache trägt sowohl zum Schutz der Gasdichtung 30 während der

Einführung der Lanze als auch zu einer besseren Abdichtung gegen Hochofengase bei, die die Kette der vor der Gasdichtung 30 angeordneten Vorrichtungen durchströmen.

Der Dichtabschnitt 28 der Gasdichtung 30 ist mit einem Kiihlmitteleinlaß 30-a, beispielsweise für Gas, Nebel, Flüssigkeiten oder Dampf als Kühlmittel, und einem Schmiermitteleinlaß 30-b versehen. Der geschlossene Kästet·. 20, die Lanzenrichtvorrichtung 25 und die Gasdichtung 30 sind auf einem am Stahlmantel 2 des Hochofens befestigten Ofenrahmen H\ angeordnet, und die Höhe und die Position des Rahmens folgen vorzugsweise den Änderungen in der Höhe und der Position des Stahlmantels 2 des Ofens aufgrund thermischer Ausdehnung.

Wie am besten aus F i g. 2 ersichtlich, weist die Lanzenantriebsvorrichtung 35 einen auf einem Laufrahmen 34 angeordneten Kettenantrieb 39. mehrere die Lanze verschiebbar haltende Knickverhütungsarme 29-1 bis 29-5, einen Antrieb 32 für den Kettenantrieb 39 und einen Lanzenschlitten 38 auf. Der Lanzenschlitten 38 trägt das hintere Ende der Lanze 40 und ist mit Ketten 36-2 des Kettenantriebs 39 verbunden. Durch die Bewegung des Lanzenschlittens 38 auf dem Laufrahmen 34 wird die Lanze 40 über den vom vorstehend beschriebenen Antriebs- und Fuhrungsmechanismus ausgebildeten Weg in den Ofen eingeführt und aus ihm entnommen. Der Abstand der Arme 29-1 bis 29-5 voneinander ist nicht besonders kritisch, und im Fall einer Lanze mit kleinem Durchmesser können die Arme 29-1 bis 29-5 beispielsweise in Abständen von etwa 1500 mm voneinander in Längsrichtung des Laufrahmens 34 angeordnet sein. Die Lanzenführungsteile 19-1, 19-2, 19-3 und 19-4 in F i g. 1 entsprechen dem Führungsteil 19-5 und sollen einen geradlinigen Weg der Lanze sicherstellen und die Reibung während der Einwärts- und Auswärtsbewegung der Lanze verringern.

Dtc Länge der Lanze wird je riäch Voiuiticti des Ofens geeignet festgelegt. Bei der Handhabung einer Lanze mit kleinem Durchmesser von etwa 30 mm und einer Länge bis zu 14 m ist es jedoch sehr wichtig, ein Verbiegen oder Knicken der Lanze zu verhindern. Zu diesem Zweck ist die Lanzenantriebsvorrichtung 35 mit einer geeigneten Anzahl von auf dem Laufrahmen 34 angeordneten Armen 29-1 bis 29-5 zum Verhindern eines Abknickens der Lanze versehen. Die Arme 29-1 bis 29-5 sind aus Konstruktionsgründen senkrecht zur Laufrichtung des Lanzenschlittens 38 angeordnet. Die Räder 38-2 auf beiden Seiten des Lanzenschlittens 38 stehen, wie in F i g. 3 gezeigt, mit U-förmigen Führungsschienen 41-1 und 41-2 auf dem Laufrahmen 34 in Eingriff. Der Lanzenschlitten 38 ist mit der sich zwischen den Kettenrädern 39-1 und 39-2 erstreckenden Kette 36-2 verbunden und wird vom Antrieb 32 in Richtung auf die Ofenmitte angetrieben. Die Kette 36-2 zwischen dem auf der Welle eines Zahnkranzes 33-2 angeordneten Rad 39-2 und dem Rad 39-1 erhält ihre Antriebskraft beispielsweise vom Antrieb 32 über das Rad 37. die Kette 36-1 und den Zahnkranz 33-2

Fig. 3 ist eine geschnittene Vorderansicht entlang der Linie B-B von F i g. 2, und F i g. 4 ist eine geschnittene Seitenansicht entlang der Linie C-C von F i g. 2.

Wie in F i g. 3 gezeigt, weist jeder Arm 29 Klemmvorrichtungen, wie eine hängende Lanzenklemmscheile 43 und eine hängende, bewegliche Klemmschelle 44 auf, die sich gegenüberstehen und einen Lanzenhalier 46 mit offenem unterem Ende ausbilden. Die Klemmschellen 43 und 44 sind mit halbkreisförmigen Nuten 46-1 und 46-2 oder mit in Fig. 3a gezeigten, sich gegenüberliegenden Fiihrungswalzen 100 versehen. Jeder der Arme 29-1 bis 29-5 weist die halbkreisförmigen Nuten 46-1 und 46-2 bzw. die Führungswalzen 100 auf.
Wie durch den Pfeil G in Fig. 3 angezeigt, kann die bewegliche Klemmschelle 44 durch Drehen um einen Winkel von 90° um die Achse 45-1 geöffnet und geschlossen werden. Somit kann die Lanze 40 mit kleinem Durchmesser von den Armen 29 beliebig festgeklemmt

ίο und wieder gelöst werden. Die Lanze 40 ist derart gehaltert, daß sich ihr Hauptkörper und eine Stütze 47 (siehe F i g. 4), die das hintere F.nde der Lanze trägt, frei bewegen können. Die bewegliche Klemmschelle 44 kann durch Einrasten oder Lösen einer Verriegelung 45-2 festgestellt oder /ur Drohung freigegeben werden; erfindungsgemäß können auch beide Klemmschellen 43 und 44 beweglich sein, so daß die Lanze 40 wahlweise nach beiden Seiten gelöst werden kann. Die lange Lanze mit kleinem Durchmesser ist mit der Stütze 47 versehen.

die lösbar mit einem Lanzenkäfig oder einer Lanzenhalterung 42 verbunden ist. Die Lanzenhalterung 42 weist Halter 42-3 und 42-4 und Verstärkungen 42-1 und 42-2 auf. die die Halter 42-3 und 42-4 am Lanzenschlitten 38 befestigen

Somit kann die lange Lanze mit kleinem Durchmesser vom Lanzenschlitten 38 betneben und bewegt werden, da die Lanze von mehreren Lanzenhaltern 46. die jeweils zwei Klemmschellen 43 und 44 aufweisen, geführt wird. Somit kann die Lanze 40 nahezu reibungs- und stoßfrei und sicher geradeaus in den Hochofen bewegt werden, ohne sich zr verbiegen oder zu knicken.

Wenn jedoch die Lanze 40 in den Hochofen eingeführt und während ihres Betriebs als Detektor oder Sonde hohen Temperaturen ausgesetzt ist. ist ein Abwärtsbiegen der in den Ofen eingeführten Teile der Lanze 40 unvermeidlich.

Wegen der in F i g. 5 dargestellten Exzentritzität 1 zwischen dem Eintritts- und Austrittsserritz 8 der Lanze einerseits und der Öffnung 9 andererseits kann jedoch die gebogene Lanze 40 aus dem Ofen zurückgezogen (entnommen) werden, ohne vom Rand der Öffnung 9 beschädigt zu werden und ohne die die öffnung 9 umgebende feuerfeste Auskleidung zu beschädigen.
Da die Lanze 40 weiterhin vom metallischen Lanzenführungsteil 19-5 und an mindestens zwei weiteren Punkten von den anderen Lanzenführungsteilen 19-1 und 19-4 gestützt wird, kann sie vollständig sicher bewegt und betrieben werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Erfindung ist die Vorrichtung 10 zum Ein- und Austritt der Lanze an der Wand des Hochofens vorgesehen, und die Lanzenkühivorrchtung 21, die Lanzenrichtvorrichtung 25 und die Gasdichtung 30 sind auf dem am Stahlmantel 2 des Hochofens befestigten Ofenrahmen Hi montiert. Die Lanzenantriebsvorrichtung 35 ist auf einem vom Rahmen Ht der vorstehenden Verrichtungen getrennten Rahmen H> angeordnet, und die auf dem Rahmen H_: angebrachten Vorrichtungen können sich entsprechend den aus thermischer Ausdehnung des Stahlmantels 2 resultierenden Höhen- und Positionsänderungen bewegen. Somit bleibt die Kette von Vorrichtungen, die den Eintritts- und Austrittsweg der Lanze 40 zwischen dem Lanzenführungsteil 19-4 und der Lanzeneintritts- und -austrittsvorrichtung 10 bildet, immer ausgerichtet bzw. justiert.

Da außerdem die lange Lanze 40 für alle praktischen Verwendungszwecke genügend gerichtet werden kann, können ohne Rücksicht auf die Häufigkeit der Verwen-

dung eine Vielzwecklar.ze oder verschiedene Arten von Speziallanzen verwendet werden. Ein Austausch der Lanzen ist ebenfalls leicht durchzuführen. Als Folge davon können erfindungsgemäß die Bedingungen im Ofen zuverlässig ermittelt werden, und es kann ein stabiler Betrieb des Hochofens aufrechterhalten werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung liefert somit einen beträchtlichen Beitrag zum industriellen technischen Fortschrill.

Nachstehend wird die erfindungsgemäße Lanze beschrieben.

Wie in F i g. 6 gezeigt, weist die Lanze 40 ein offenes vorderes Ende 52 auf. das als Einlaß zum Einführen des Einsatzgutes in eine innere Kammer 51 dient, während ihr hinteres Ende von einem Deckel 55 geschlossen ist. Das hintere untere Ende der Lanze 40 ist mit einer oder mehreren Stützen 47 zum Verbinden der Lanze 40 mit dem Lanzenschlitten 38 versehen. Am vorderen Ende der Lanze 40 ist ein Deckel 53 angeordnet, dessen abgestufter Teil 54 einen kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser der Lanze 40 aufweist. Das vordere Ende des Deckels 53 weist denselben Außendurchmesser wie die Lanze 40 auf und ist entweder als flacher Kopf Fi oder, wie in F i g. 6 als gestrichelte Linie dargestellt, ais halbkreisförmiger Kopf F2 ausgebildet. Der Deckel 53 ist abnehmbar in die Lanze 40 gesteckt.

Wenn Proben aus dem Einsatzgut des Hochofens entnommen werden sollen, wird die Lanze 40 über die Stützen 47 mit dem Lanzenschlitten 38 verbunden. Danach wird der Lanzenschlitten 38 nach vorn bewegt und damit die Lanze 40 durch den an der Wand des Hochofens vorgesehenen Lanzeneintritts- und -austrittsschütz 8 und die Öffnung 9 in die Schichten des Einsatzgutes im Ofen eingeführt.

Da das vordere Ende des Deckels 53 nicht angespitzt, sondern als flacher Kopf Fi oder als halbkreisförmiger Kopf F> ausgebildet ist, sucht es während seiner Vorwärtsbewegung im Einsatzgut des Hochofens nicht den Weg des geringster. Widerstandes sondern bewegt sich geradeaus und wird durch Unterschiede im Widerstand. den ihm das Einsatzgut, durch das es sich bewegt, entgegenbringt, fast nicht beeinflußt.

Anschließend wird der Lanzenschlitten 38 in umgekehrter Richtung bewegt, wodurch der Deckel 53 von der Lanze abgezogen wird. Der Lanzenschlitten wird dann in der Stellung angehalten, daß sich die Lanzenspitze dort befindet, wo Proben des Einsatzgutes entnommen werden können. Dann wird der Lanzenschlitten 38 wieder in Vorwärtsrichtung bewegt, wobei sich die innere Kammer 51 durch das offene vordere Ende 52 mit Einsatzgut füllt.

Wenn die Kammer 51 gefüllt ist, wird der Lanzenschlitten 38 in umgekehrter Richtung bewegt und zieht die Lanze 40 aus dem Ofen, so daß das Einsatzgut aus der inneren Kammer 51 entnommen werden kann.

Wie durch die gestrichelte Linie in F i g. 6 angedeutet, ist das hintere Ende der Lanze 40 mit einem mit einem Ventil 200 versehenen Rohr 201 verbunden.

Während des Herausziehens der Lanze 40 aus dem Ofen wird die Kammer 51 vorzugsweise mit N2 gespült. um eine Oxidation des Einsatzgutes in der inneren Kammer 51 zu verhindern. Dieses Begasen erfolgt durch Öffnen des Ventiles 200.

In F i g. 7 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lanze dargestellt. Bei dieser Ausführungsform kann das Vorderende 50-b der Lanze mit der inneren Kammer 51 von des Lanzenbasis 50-a gelöst werden.

Bei diesem Aufbau wird nach dem Herausziehen der Lanze aus dem Ofen die vordere Öffnung 52 des Vorderendes 50-b cVr Lanze 40, durch die das Einsatzgut eingeführt wurde, von einem (in F i g. 7 nicht gezeigten) Dichtungsdeckel geschlossen, um eine Oxidation des Einsatzgutes während des Abkühlens zu verhindern. Andererseits kann auch, wie in Fig. 7a dargestellt, der Stopfen 202 des Vorderendes 50-b der Lanze mit einem oder mehreren Schlitzen 203 versehen sein, durch die N)-Gas vom mit der Lanzenbasis 50-a über das Ventil 200 verbundenen Rohr 201 eingeleitet wird. Die innere Kammer 51 mit dem Einsatzgut wird dadurch mit nj-Gas gefüllt, wodurch eine analysenfähige Probe erreicht wird. Die Lanzenbasis 50-a kann wiederverwendet werden, da sie bei ihrer Verwendung kaum Beschädigungen erleidet.

Die in Fig. 8 gezeigte Lanze 40 weist eine Gas-Speicherkammer 64 mit einem Gaseinlaß 66 an ihrern vorderen Ende, eine von der Gasspeicherkammer 6Ί durch eine Trennwand 65 getrennte, rückwärtige Kühlkammer 67 und ein geschlossenes hinteres Ende aui. In den Gaseinlaß 66 ist ein abnehmbarer Deckel 53 gesteckt, und das hintere Ende des Deckels 53 ist etwas kleiner als der innere Durchmesser der Lanze 40, während der Durchmesser seines Vorderendes gleich groß ist wie der Außendurchmesser der Lanze 40.

In der Kühlkammer 67 ist ein Detektor, wie ein Druckmesser 63, angeordnet, dessen vordere Spitze die Mitte der Trennwand 65 durchbohrt und mit der Gasspeicherkammer 64 in Verbindung steht. Eine Leitung 70 ist vom Druckmesser 63 durch die Kühlkammer 67 und dann durch eine Dichtung 68 am hinteren Ende der Lanze 40 zu einem Anzeigegerät, wie einem Druckanzeiger 69, geführt. Durch Öffnen eines an einem Rohr 61-a vorgesehenen Ventils 61-b wird der Kühlkammer 67 Nj-Gas zugeführt. Ein Auslaß- bzw. eine Absaugöffnung 62 für das Nj-Gas ist ebenfalls vorgesehen. Die Lanze 40 ist über die Stützen 47 mit dem außerhalb des

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Bei der in F i g. 9a gezeigten Ausführungsform ist der Druckmesser 63 von einem mit einem oder mehreren Drosselbohrungen 301 versehenen Führungsteil 300 umgeben und in der Kühlkammer 67 angeordnet. Das N?-Gas strömt nach Passieren der Kühlkammer 67 durch die Bohrungen 301 des Führungsteiles 300, erhöht dadurch seine Strömungsgeschwindigkeit, wird gegen den Druckmesser 63 geblasen und kühlt diesen. Schließlich entweicht das N2-Gas durch die Auslässe 62 aus der Lanze 40. Auf diese Weise, insbesondere durch Kühlung, wird der Druckmesser 63 in gutem Zustand gehalten.

Nachstehend wird die Druckmessung im Hochofen beschrieben.

Zunächst wird N^-Gas zur Kühlung der Lanze 40 durch Öffnen des Ventils 61-έ> des Ni-Gasrohrs 61-a in die Kühlkammer 67 der Lanze 40 eingeleitet. Das zum Kühlen verwendete N₂-GaS wird durch den Gasauslaß 62 abgeführt. Während die Lanze 40 gekühlt wird, wird der Lanzenschlitten 38 vorwärts bewegt, wodurch das vordere Ende der Lanze 40 durch die in der Wand des Hochofenschachts vorgesehene Öffnung 9 tritt. Die Lanze 40 wird nach und nach in horizontaler Richtung entlang des Ofendurchmessers und durch die Schichten des Einsatzgutes bewegt

Da das vordere Ende des Deckels 53 als flacher Kopf Fi oder, wie jeweils durch die gestrichelte Linie angezeigt. a!s halbkreisförmiger Kopf F_> ausgebildet ist. kann sich die Lanze 40 dabei geradeaus in der beschriebenen

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Richtung vorwärts bewegen, ohne durch Unterschiede im ihr durch die verschiedenen Schichten des Einsatzgutes entgegengesetzten Widerstand beeinflußt zu werden. Sobald die Lanze 40 die vorher bestimmte Position erreicht hat, wird der Lanzenschlitten 38 angehalten und danach in entgegengesetzter Richtung bewegt, um den Deckel 53 unmittelbar jenseits der Meßposition vom vorderen Ende der Lanze 40 abzuziehen. Danach wird die Lanze ein wenig weiter zurückgezogen und der Lanzenschlitten 38 angehalten, sobald das vordere Ende der Lanze denjenigen Ort erreicht hat, an dem eine Gasmessung im Hochofen durchgeführt werden soll.

Das Ofengas fließt durch den Gaseinlaß 66 der Lanze 40 in die Gasspeicherkammer 64. Der Gasdruck in der Gasspeicherkammer 64 wird durch einen Druckmesser 63 gemessen, dessen Spitze die Trennwand 65 durchbohrt. Das vom Druckmesser 63 erzeugte Signal wird über die Leitung 70 zum außerhalb des Ofens angeordneter.· Druckanzeiger 69 übermittelt, der den Meßwert

Da die Lanze 40 in diesem Fall horizontal durch die Ofenwand eiiigeführt wird, ist mc im rechten Winkel zur Strömungsrichtung des Ofengases angeordnet. Da das Ofengas außerdem durch den Gaseinlaß 66 am vorderen Ende der Lanze 40 in die Gasspeicherkammer 64 eintritt, und der Gaseinlaß 66 im rechten Winkel zur Strömungsrichtung des Ofengases angeordnet ist, zeigt der Druckanzeiger 69 den statischen Druck an. Nach Abschluß der Gasdruckmessung wird der Lanzenschlitten 38 wieder zurückgezogen unc zieht die Lanze 40 aus dem Ofen. Gleichzeitig wird das Ventil 61-b geschlossen.

Vorstehend wurde die Messung des statischen Drucks im Ofen beschrieben, aber die Erfindung ist nicht auf diese Art der Messung beschränkt, sondern kann, wie in F i g. 9 gezeigt, auch für Messungen des dynamischen Drucks verwendet werden, wenn ein Gaseinlsß 66-a sm Boden der Gsssⁿeicherksrrim£r 64 angeordnet wird.

Vorstehend wurde die Verwendung der erfindungsgemäßen Lanzen zum Messen des Druckes des Ofengases beschrieben, es können aber auch weitere Lanzen zum Messen anderer Parameter, wie Gaszusammensetzung und Gastemperatur, verwendet werden, in diesen Fällen wird der Druckmesser 63 durch einen Gasanalysator oder ein Thermometer ersetzt bzw. die genannten Meßsonden oder Detektoren zusätzlich verwendet.

Nachstehend wird eine zur Messung der Niedergangsrate des Einsatzgutes im Hochofen verwendete Lanze beschrieben.

Die in F ig. 10 dargestellte Lanze 40 weist an ihrem vorderen bzw. hinteren Ende jeweils einen Deckel 71a und 71b auf. Beide Deckel sind mit Hilfe einer Schweißnaht A geschlossen. Die mit einem N>-Gasauslaß 72 versehene Lanze ist aus einem Stahlrohr mit der kleinsten Biegespannung hergestellt, die nicht zu einem Biegen oder Knicken während des EinfUhrens der Lanze in die Schichten des Einsatzgutes im Hochofen führt. Der vordere Deckel 71a weist einen flachen Kopf F, oder, wie durch die gestrichelte Linie angezeigt, einen halbkreisförmigen Kopf F2 auf, so daß er leicht geradlinig durch die Schichten des Einsatzgutes bewegt werden kann.

Am inneren Umfang der Lanze 40 ist durch Schweißen ein flacher Stab 73 aus 1 bis 2 mm starkem Stahlblech befestigt. An der vorderen und hinteren Oberfläche des flachen Stabes 73 ist in Längsrichtung jeweils mindestens ein Spannungsmesser 74, beispielsweise ein Dehnungsmeßstreifen mit Wiederslandsdiaht, befestigt.

Das von den Spannungsmessern 74 erhaltene Signal

wird über eine Leitung 75 durch eine im hinteren Deckel 716 der Lanze 40 angeordnete Dichtung 76 an ein An zcigegeräl 82 übermittelt, und zwar über einen Rechner 80 und einen Wandler 81. Das Innere der Lar ?e 40 wird durch über ein Rohr 77 eingeblasenes Ni-Gas gekühlt, um die Umgebungstemperatur der auf dem flachen S;ab 73 angebrachten Spannungsmesser 74 im Bereich zwisehen 200 und 300⁰C zu halten, um damit eine Beschädigung der Spannungsmesser 74 und das Auftreten von Meßfehlern aufgrund der Wärme zu verhindern.

Zur Ermittlung der Niedergangsrate des Einsatzgutes im Ofen durch eine darin eingeführte Lanze wird die Linze 40 zunächst über die Stützen 47 mit dem Lanzenschlitten 38 verbunden, und dann der Lanzenschlitten 38 vorwärts bewegt, während zutn Kühlen des Lanzeninneren N>-Gas durch das Rohr 77 in die Lanze eingeblasen wird. Während die Lanze gekühlt wird, wird sie durch die öffnung 9 in der Schachtwanc des Hochofens waagrecht und in Richtung des Ofendurchmessers in die Schichten des Einsatzgutes im Ofen eingeführt. Wenn das vordere Ende der Lanze 40 die vorher bestimmte Position erreicht hat, wird der Lanzenschlitten 38 angehalten und damit das Einführen der Lanze 40 gestoppt. Die Lanze 40 wird dann für eine gewisse Zeit in dieser Position belassen. In diesem Zustand ist die Lanze 40 vom Einsatzgut im Ofen umgeben, und sie wird mit dem Niedergang des Einsatzgutes allmählich nach unten gebogen.

Der flache Stab 73 innerhalb der Lanze 40 wird zusammen mit der Lanze 40 gebogen, und die dadurch erzeugte Spannung wird durch die vorne und hinten am flachen Stab 73 befestigten Spannungsmesser 74 ermittelt. Der ermittelte Wert wird über die Leitung 75 an den außerhalb des Ofens angeordneten Rechner 80 übertragen, der daraus die pro Zeiteinheit erzeugte

neten Wert an den (sekundären) Konverter 81 aus. und die Niedergangsrate des Ei,.satzgutes wird schließlich auf dem Anzeigegerät 82 angezeigt.

Nach einer bestimmten Meßzeit, beispielsweise etwa 3 hi<; "5 Minuten, wird der Lanzenschlitten 38 in entgegengesetzter Richtung bewegt und zieht die Ls-,7e 40 aus dem Ofen.

Aus dem vom Anzeigegerät 82 angezeigten Wert können sowohl die Niedergangsrate des Einsatzgutes an jedem Punkt als auch die Verteilung der Niedergangsrate des Einsatzgutes in Richtung des Ofendurchmessers bestimmt werden. Bei der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung wird die Meßgenauigkeit dadurch vergrößert, daß Spannungsmesser 74 am vorderen und hinteren Teil des flachen Stabes 73 vorgesehen sind. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, denn beispielsweise auch ein einziger Spannungsmesser auf nur einer Seite ergibt eine praktisch ausreichende Meßgenauigkeit.

Bei der vorstehenden Ausführungsform wird der flache Stab 73 als Träger für die Spannungsmesser verwendet, aber es sind, wie in den Fig. 12 und 13 gezeigt, auch andere Ausführungsformen möglich. Bei diesen Ausführungsformen wird ein Rundstab 73a als Träger für den bzw. die Spannungsmesser verwendet, und der Rundstab 73a wird an verschiedenen Stellen in Längsrichtung der Lanze 40 jeweils von einem Halter 83 mit mindestens einem Vcrbindungsschlitz 84 für das Nj-Gas gehaltert. Der Halter 83 ist vorzugsweise durch Schweißen entlang der Schweißnähte C an der Lanze 40 befe-

stigt. und es können auf allen Seiten des Rundstabes 73a,
also oben und unten, rechts und links. Spannungsmesser
derart vorgesehen sein, daß die Niedergangsrate in allen
Richtungen, nicht nur in senkrechter Richtung, gemessen w erden kann.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

10

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⁶⁵ I

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Sondenvorrichtung für einen Hochofen, mit

a) mindestens einem Gasabspei^ventil (13),

b) einer Lanzenrichtvorrichtung (25),

c) einer Gasdichtung (30),

d) wobei das Ventil (13), die Richtvorrichtung (25) und die Dichtung (30) hintereinander auf einer sich von einer Vorrichtung (10) zum Ein- und Austritt einer Lanze (40) an der Wand des Hochofens nach außen erstreckenden Geraden angeordnet sind, und

e) einer Lanzenantriebsvorrichtung (35) zur Einführung der Lanze (40) in den Hochofen und zur Entnahme daraus.