LU84997A1 - Vorrichtung zum bestimmen des moellerprofils in einem schachtofen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen des Möllerprofils in einem Schachtofen mit einer verfahrbaren Rohrlanze und einem an einem in der Rohrlanze geführten Strang befestigten Senkgewicht,

Bei einem Hochofen hängen die spezifische Schmelzleistung und der spezifische Brennstoffverbrauch vor allem von einem möglichst gleichmäßigen Ofengang, insbesondere einer gleichmäßigen Durchgasung der Beschickungssäule im Hochofenschacht ab. Denn die Leistung eines Hochofens wird vor allem von der den Ofenschacht in der Zeiteinheit durchströmenden Gasmenge bestimmt. Dem kommt gerade bei Großhochöfen mit einem Gestelldurchmesser von beispielsweise 14 m 2 und einer Mölleroberflâche von nahezu 100 m bei einem Gichtdurchmesser von etwa 11 m entscheidende Bedeutung zu. Dabei kommt es darauf an, daß möglichst der gesamte Schachtquerschnitt gleichbleibend durchgast wird. Eine gleichbleibende Durchgasung des Schachtquerschnitts läßt sich aber nur dann erreichen, wenn die Ofenbeschickung möglichst gleichmäßig ist. Eine gleichmäßige Ofenbeschickung verbessert den Wärmeaustausch zwischen den im Schacht aufsteigenden Gasen und der Möllerung, so daß sich geringere Wärmeverluste und damit eine bessere Brennstoffausnutzung ergibt, Des weiteren ergeben sich bei einer geringeren Neigung zum Hängen stabilere Ofenbedingungen und erhöht sich zudem die Lebensdauer des Hochofens.

Eine möglichst gleichmäßige Beschickung gehört daher zu dem vorrangigsten Ziel des Hochofenbetriebs. Die Praxis ist in den letzten Jahren mehr und mehr von dem klassischen Glockenverschluß mit seinem M-förmigen rotationssymmetrischen Schüttprofil im Hochofenkopf abgekommen und verwendet statt dessen glockenlose Gichtverschlüsse, die ein - 4 - gezieltes Begichten und damit eine gleichmäßige Beschik-kungssäule im Hochofenkopf erlauben. Voraussetzung für eine gleichmäßige Beschickung ist jedoch zunächstmal ein möglichst genaues Erfassen des Möllerprofils, um aufgrund einer SchüttStrukturanalyse die Beschickung zu steuern.

Es ist seit langem bekannt, das Möllerprofil, die Höhe der BeschickungsSäule und die Absinkgeschwindigkeit der Mölleroberfläche mit Hilfe angetriebener Vertikalsonden zu messen, die mehr oder minder häufig über die Ofenperipherie verteilt, von Zeit zu Zeit in den Ofen eingefahren werden, bis sie auf die Mölleroberfläche treffen. Aus dem jeweiligen Sondenhub läßt sich dann der Füllstand messen und die Möllerverteilung im Hochofen abschätzen. Hierbei handelt es sich jedoch um ein äußerst ungenaues Verfahren, weil mit Hilfe der Vertikalsonden stets nur eine punktuelle Teufebestimmung möglich ist und die Gefahr besteht, daß die Sondenspitze in die Beschickung eindringt. Außerdem wird die Topographie der Mölleroberfläche durch die Sonden teilweise geändert.

Die Praxis ist daher mehr und mehr zu der Verwendung von Diametral- oder Halbmessersonden übergegangen. Bei diesen Sonden ragt üblicherweise eine Rohrlanze in den Ofenschacht hinein. Auf diese Weise läßt sich mit Hilfe einer die Mölleroberflâche kontaktierenden oder auch kontaktlosen Meßvorrichtung der Ofenradius oder -durchmesser abfahren.

Die deutsche Offenlegungsschrift 2 258 306 beschreibt eine Profilsonde zum Messen des Füllstands und des Ofenprofils, bei der horizontal in den Ofenkopf eine Meßsonde mit am ofeninneren Sondenende im Abstand voneinander angeordneten

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Schwingarmen eingefahren wird. Die Schwingarme werden beim Ein- und Ausfahren in den Ofen horizontal gestellt und fallen im Ofeninneren unter dem Einfluß der Schwerkraft auf die Mölleroberfläche. Beim Zurückfahren der Sonde werden die Schwingarme dann mit Hilfe einer an der Innenwandung des Ofens angeordneten Leitrolle wieder in die Horizontale geschwenkt. Je nach der Höhe und dem Profil der Mölleroberfläche nehmen die einzelnen Schwingarme eine unterschiedliche WinkelStellung zu der Sondenachse ein. Mit Hilfe dieser WinkelStellung ist es möglich, das Schüttprofil zu erfassen, Ein wesentlicher Nachteil dieser Meßvorrichtung besteht darin, daß die Schwingarme allemal eine bestimmte Länge haben und daher das Möllerprofil nur dort abtasten können, wo der Abstand der Mölleroberfläche zur Sonde nicht größer als die Schwingarmlänge ist. Andernfalls würden die Schwingarme im Ofenschacht senkrecht herabhängen, ohne daß festgestellt werden könnte, in welchem Abstand und mit welchem Profil sich die Mölleroberfläche unterhalb der Schwingarmspitze erstreckt.

Eine weitere, aus der deutschen Offenlegungsschrift 30 16 535 bekannte Profilsonde vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß sich am vorderen Ende der ebenfalls horizontal verfahrbaren Rohrsonde eine nach unten weisende Öffnung mit zwei Seilrollen befindet, über die ein Seil zu einer Seilwinde geführt ist. Zwischen den Umlenkrollen bildet das Seil eine Schlaufe, in deren Grund sich eine Rolle mit einem Senklot befindet. Aus dem an der Seilwinde gemessenen Seilweg bis zum Auftreffen des Senklots auf die Mölleroberfläche läßt sich das Möllerprofil in Richtung der Sondenachse bestimmen. Bei dieser Meßweise besteht jedoch der Nachteil, daß sich die Mölleroberfläche beim Auftreffen des Senklots ändert und das Senklot auf der Mölleroberfläche abgleitet, - 6 - so daß das Seil weiter nachgelassen wird, bis das Senklot zur Ruhe kommt. Die Sonde mißt dann eine der größeren Seillänge entsprechende geringere Möllerhöhe und ein snderes Möllerprofil als es den tatsächlichen Verhältnissen entspricht.

Um die vorerwähnten Schwierigkeiten der mechanischen Profilsonden zu vermeiden, schlägt die deutsche Offenlegungsschrift 30 15 006 eine kontaktlose Meßvorrichtung vor, bei der am Ofenkopf ein Entfernungsmesser und ein optisches Abtastgerät angeordnet sind. Diese Vorrichtung leidet jedoch unter denselben Nachteilen wie die ebenfalls bekannten, radial in den Ofen einfahrbaren Meßsonden mit einem Sensor an der Sondenspitze. In beiden Fällen ist der Abstand zur Mölleroberfläche so groß, daß sich nur die mittlere Teufe ermitteln läßt, nicht aber das Schüttprofil.

Das gilt vor allem beim Messen mit Ultraschall, weil der Schallkegel dann mit einer relativ großen Projektionsfläche auf die Mölleroberfläche trifft, die mit zunehmendem Abstand des Sensors von der Mölleroberfläche noch erheblich zunimmt. Demzufolge ist ein profilgenaues Messen nicht möglich. Hinzu kommen Fehlerscheinungen, die aus der Ofenatmosphäre über der Mölleroberfläche resultieren. So verändern Reflexionen, die hohe Innentemperatur des Ofenkopfs, die zum Teil unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeit des Gichtgases und dessen mitgeführter Staub das Meßergebnis.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Profilsonde zu schaffen, die ein im wesentlichen störungsfreies und genaues berührungsloses Abtasten der Mölleroberfläche erlaubt.

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Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß das Senkgewicht mit einem Meßkopf, beispielsweise einem Sensor versehen ist. Der Sensor strahlt einen Impuls ab, bei dem die Frequenz der Schwingungsimpulse ca. 28 kHz und die Tastfrequenz ca, 3 Hz betragen. Die Ultraschwellen werden von der Mölleroberfläche reflektiert und vom Sensor wieder aufgenommen. Die Laufzeit des Ultraschalls zwischen Aussenden und Empfangen jedes Impulses wird elektronisch ausgewertet und als proportionales Abstandssignal an die angeschlossenen Anzeigegeräte weitergegeben. Auf diese Weise läßt sich das Möllerprofil mit einem für alle Messungen gleichen Abstand bestimmen.

Da jedoch auch der Temperaturverteilung über dem Möller eine wesentliche Bedeutung für die Steuerung des Hochofenprozesses zukommt, ist der Meßkopf vorzugsweise zusätzlich noch mit einem Temperaturmeßgerät versehen. Darüber hinaus können an dem Senkgewicht auch noch ein Greifer und/oder ein Elektromagnet angeordnet sein, um entweder beispielsweise radioaktive Meßkugeln an bestimmten Stellen der Mölleroberfläche abzulegen, mit deren Hilfe sich beim Niedergehen des Möllers dessen Senkgeschwindigkeit und der Meßkugelweg verfolgen lassen, oder auch lokale Möllerproben nehmen zu können.

Je nach der Temperatur im Ofenkopf sollten der Sensor und/ oder das Temperaturmeßgerät über eine Schlauchleitung mit einer Kühlmittelquelle verbunden sein. In diesem Falle sollten die Meßleitungen des Sensors und/oder des Temperaturmeßgeräts sowie die Zuleitungen zu dem Greifer und/oder dem Elektromagneten durch die Schlauchleitung geführt sein, imi auf diese Weise einen wirksamen Schutz vor einer zu starken Temperaturbeanspruchung zu erreichen.

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Der das Senkgewicht mit den einzelnen Instrumenten tragende Strang, beispielsweise ein Drahtseil oder eine Kette, kann zusammen mit der Schlauchleitung über eine Umlenkrolle am vorderen Lanzenende zu 3e einer mit einem Antriebsmotor verbundenen Trommel geführt sein.

Um ein Herausfahren des Lanzenrohrs aus dem Ofen zu ermöglichen, kann am vorderen Lanzenende eine angetriebene Hubklappe angeordnet und über ein Hebelarmgestänge mit einem Stellantrieb verbunden sein. Diese Hubklappe bringt das Senkgewicht mit dessen Instrumenten nach dem Einziehen des Strangs im Verlaufe ihrer Schwenkbewegung in eine Lage vor der Lanzenspitze, in der die Hubplatte mit dem darauf befindlichen Senkgewicht nirgendwo über dem Lanzenquerschnitt hinausragt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert, In der Zeichnung zeigen;

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Hochofen,

Fig, 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1 und

Fig, 3 die schematische Darstellung eines Vertikalschnitts nach der Linie III - III in Fig. 2,

Auf einer Plattform 1 an einem Hochofen 2, von dem lediglich die eine Hälfte des Ofenkopfs dargestellt ist, ruht auf Stützen 3 einerseits sowie einer Konsole 4 am Hochofen - 9 - 2 andererseits ein Rahmen 5 mit einer Rohrlanze 6, die über ein Querhaupt 7 mit Rollen 8 in dem Rahmen 5 verfahrbar geführt ist. Am Hochofen 2 befindet sich als Lanzendurchführung 9 ein Rohrstutzen mit einem Flansch 10 und einer Lagerbüchse 11, Der Flansch 10 ist mit einem Absperrschieber 12, einer Dichtung 13 und einem Kompensator 14 der in der deutschen OffenlegungsSchrift 29 50 672 beschriebenen Art versehen.

Die Rohrlanze 6 wird mit Hilfe zweier Motoren 15 über Kettenräder 16 und Ketten 17 in dem Rahmen 5 verfahren. Am vorderen Ende der Lanze befindet sich eine Umlenkrolle 19, über die ein Drahtseil 20 mit einem Senkgewicht 21 zu einer Seiltrommel 22 geführt ist. Am Senkgewicht 21 befindet sich je ein Sensor 23 und ein Temperaturmeßgerät 24 sowie ein Elektromagnet 25, von denen eine Schlauchleitung 26 über die Umlenkrolle 19* zu einer Seiltrommel 27 geführt ist. Durch die Schlauchleitung strömt ein Kühlmittel zu den Instrumenten 23, 25 und verlaufen die Zuleitungen zu den Meßinstrumenten 23, 24 und dem Elektromagneten 25. Die beiden Seiltrommeln 22, 27 befinden sich in einem Gehäuse 28 xind sind jeweils mit einem Getriebe-Kurzschlußläufermotor 29, 30 verbunden.

Am vorderen Ende der Lanze 6 ist schwenkbar eine Hubklappe 32 mit einem Hebelarm 33 angeordnet, an dem eine Betätigungsstange 34 angreift. Das andere Ende der Betätigungsstange 34 ist über einen Doppelarmhebel 35 und eine Schubstange 36 mit einem Stellantrieb 37, beispielsweise einem Schubzylinder, verbunden. Mit Hilfe der Hubklappe 32 läßt sich das Senkgewicht mit seinen Instrumenten 23, 24, 25 bei h ‘τη - 10 - * voll eingezogénéra Seil 20 in die in Fig. 3 gestrichelt dargestellte Lage hochschwenken. In dieser Lage überragt das komplette Senkgewicht mit der Hubklappe den Lanzenquerschnitt nicht mehr, so daß sich die gesamte Vorrichtung aus dem Ofen herausfahren und danach die Ofendurchführung 9 mit Hilfe des Absperrschiebers 12 verschließen läßt.

Zum Abtasten der Mölleroberfläche wird die Lanze 6 mit dem Senkgewicht 21 und der Hubklappe 32 in der in Fig. 3 gestrichelt dargestellten Lage nach dem Hochfahren des Absperrschiebers 12 radial schrittweise in den Hochofen 2 hineingefahren. Sobald sich die Lanze in ihrer ersten (in Fig, 1 gestrichelt dargestellten) Meßposition befindet, schaltet der Motor 29 der Seiltrommel 22 ein und senkt sich das Senkgewicht 21 im Ofenschacht bis zu einem vorgegebenen, für alle Messungen gleichbleibenden Abstand zum Möller ab. Von diesem Niveau aus wird das Möllerprofil schrittweise abgetastet. Die dabei anfallenden Meßwerte werden mit Hilfe der Wegmeßeinrichtungen, vorzugsweise Win-kelcodierer 31, ermittelt und eines nicht dargestellten Geräts aufgezeichnet und/oder in die Hochofensteuerung eingegeben. Der Abstand der Meßebene von der Mölleroberfläche ist dabei so gering, daß es zu keiner nennenswerten Verfälschung des Meßergebnisses durch die im Ofen aufsteigenden Gase und deren Staubbeladung kommt.

Für den Fall, daß mit Hilfe des Elektromagneten radioaktive Meßkugeln auf der Mölleroberfläche abgelegt werden sollen, braucht lediglich der Trommelmotor 29 eingeschaltet und das Seil 20 um ein entsprechendes Stück nachgelassen zu werden.

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Im Anschluß an das Messen und/oder das Ablegen der Meßkugeln wird das Halteseil 20 eingezogen, bis sich das Senkge-wicht 21 dicht an der Umlenkrolle 9 befindet. Alsdann wird der Stellantrieb 37 betätigt und über das Hebelgestänge 33* 34, 35, 36 die Hubklappe 32 mit dem vor ihr befindlichen Senkgewicht 21 in die in Fig. 3 gestrichelt dargestellte Lage verschwenkt. Die Sonde läßt sich alsdann zu ihrer Schonung, aber auch zum Zwecke der Reparatur oder Wartung und zum Anbringen einer Meßkugel an dem Elektromagneten 25 aus dem Ofen herausfahren.

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Claims (9)

1. Vorrichtung zum Bestimmen des Möllerprofils in einem Schachtofen mit einer verfahrbaren Rohrlanze und einem an einem in der Rohrlanze verlaufenden Strang befestigten Senkgewicht, dadurch gekennzeichnet« daß das Senkgewicht (21) mit einem Meßkopf (23, 24) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Senkgewicht (21) mit einem Sensor (23) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet. daß das Senkgewicht (21) mit einem Temperaturmeßgerät (24) versehen ist. $ - 2 -

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 his 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Senkgewicht (21) mit einem Greifer und/oder einem Elektromagneten (25) versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (23) und/oder das Temperaturmeßgerät (24) über eine Schlauchleitung (26) mit einer Kühlmittelquelle verbunden ist,

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßleitungen des Sensors (23) und/oder des Temperaturmeßgerätes (24) sowie die Zuleitungen des Elektromagneten (25) und/oder Greifers durch die Schlauchleitung (26) geführt sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang (20) und die Schlauchleitung (26) über Umlenkrollen (19) am vorderen Lanzenende zu je einer mit einem Antriebsmotor (29, 30) verbundenen Trommel (22, 27) geführt sind.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine am vorderen Lanzenende angeordnete Hubklappe (32),

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubklappe (32) über ein Hebelgestänge (33, 34, 35, 36) mit einem Stellantrieb (37) verbunden ist.