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Verfahren und Vorrichtung zum Auswechseln von Hochofenwindformen Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auswechseln
der Formen an Hochöfen während des Betriebes des Hochofens unter vollem Druck.
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Man hat bisher gewöhnlich die Hochöfen mit zehn bis sechzehn einzelnen
Formen versehen, die symmetrisch um den oberen Umkreis des Gestells gerade unter
dem Schachtring verteilt sind. Diese Formen führen den Wind in den Ofen und bestimmen
die Höhe, bis zu der die Schlacke im Ofen steigen kann: Gewöhnlich werden derartige
Formen aus Kupfer hergestellt und durch Wasser gekühlt, damit sie eine möglichst
lange Lebensdauer besitzen. Infolge der starken Hitze, der sie ausgesetzt sind,
brennen jedoch die Formen mehr oder weniger rasch ab, so daß sie öfters erneuert
werden müssen.
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Da die Hochöfen unter verschiedenen Bedingungen arbeiten, die z. T.
von den Gewohnheiten und Ansichten des Betriebsleiters abhängig sind, kommt es oft
vor, daß sie unter einem Winddruck von o,7 bis :2,1 kg auf den Quadratzentimeter
stehen.
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Bei den bisher üblichen Einrichtungen muß zur Auswechslung der Form
der Wind abgestellt werden, die alte Form entfernt, eine neue eingesetzt und der
Wind wieder angelassen werden. Die Zeit zur Auswechslung einer Form beträgt ungefähr
io bis 15 Minuten, außerdem ist eine weitere Zeitspanne zur Wiederherstellung
der gewünschten Betriebsbedingungen im Hochofen nach dem Wiederzuführen des Windes
erforderlich. Unter der Annahme, daß bei einem großen Hochofen für. die Auswechslung
einer Form etwa 2o Minuten vergehen, wird die Eisenerzeugung des Hochofens etwa
um den Betrag von io bis 2o Tonnen vermindert; dies gilt für Hoch-Öfen, die eine
Eisenerzeugung von seiner hallen bis einer ganzen Tonne je Minute aufweisen.
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Nach obigem ist also eine Vorrichtung, die ein schnelles Auswechseln
der Form zuläßt, sehr wünschenswert, und zwar sowohl von dem Standpunkt einer fortlaufenden
Eisenerzeugung des Hochofens als auch von demjenigen der Sicherheit für die Arbeiter
während des Auswechslungsvorganges.
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Eine bekannte Formenbauart besitzt einen Formenkühler, der in der
Gestellwand untergebracht und so, gebaut ist, daß er eine Form in ihrer normalen
Betriebslage aufnehmen kann. Die hinter der Windform liegende Düse besitzt ein seitliches
Abzweigstück zum Anschluß an die schwanenhalsartige Anschlußleitung des Heißwindringes
und eine Luftabschlußkammer oder Schleuse zur Aufnahme der auszuwechselnden sowie
der neuen Form, ohne daß eine Unterbrechung des Betriebes erforderlich wird. Gewöhnlich
ist das außenliegende Ende der Düse mit einem Schauloch oder einer sonstigen Kontrolleinrichtung
versehen.
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Das Auswechseln der Formen erfolgt erfindungsgemäß bei einer solchen
bekannten Vorrichtung während des Betriebes in der Weise, daß die alte Form so lange
in Betriebslage bleibt, bis sie von der einzubring
enden neuen
Form in den Ofen gestoßen wird. Hierdurch wird vor allem erstrebt, daß man die alte
Form nicht, wie bisher, vor dem Einführen der neuen -herauszuziehen braucht, sondern
daß bei Auswechslung die alte Form in ihrer Betriebslage belassen werden kann, bis
die neue Form von hinten her durch die Düse vorgetrieben wird, so daß der Sitz des
Formenkühlers stets geschützt bleibt.
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Bau und Betriebsweise des Erfindungsgegenstandes werden an Hand der
folgenden Beschreibung und der anliegenden Zeichnungen des näheren erläutert.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand mehr oder weniger schematisch
in den Fig. i bis ii dargestellt. Es zeigen: Fig. i ein Stück der Hochofenwand mit
der neuartigen Form im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. i,
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Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. i, Fig. ¢ eine andere
Ausführungsform der Erfindung im Schnitt, Fig. 5 eine Stirnansicht auf einen Teil
der Ausführungsform nach Fig. q., Fiz. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI der Fig.
q., Fig. 6' einen Schnitt durch die Wasserverbindungsstellen, Fig. 6" einen Schnitt
nach Linie VI"-VI" der Fig. 6, Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Teil der Vorrichtung
nach Fig. q., wobei einige Teile in verschiedener Lage gezeigt sind, Fig. 8 eine
weitere Ausführungsform der Vorrichtung im Schnitt, Fig.9 das Blasrohr und die Ventilkonstruktion
nach Fig. 8 in Ansicht.
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Fig. io einen Schnitt nach Linie X-X der Fig. 8, Fig. i i eine Stirnansicht
auf die Konstruktion nach Fig. B.
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In der Zeichnung ist ein Teil der Gestellwandung 2 eines gewöhnlichen
Hochofens mit einem Formkühler 3 dargestellt. Von dem letzteren ragt die Form q.
nach innen. Die Form kann von einer beliebigen üblichen Bauart sein und wird mindestens
teilweise von einem Formträger getragen. Von der Form nach rückwärts erstreckt sich
eine Luftabschlußkammer 5, in die zwischen den beiden Enden eine Abschließvorrichtung
5' geeigneter Bauart eingeschaltet ist. Bei geschlossener Abschließvorrichtung wird
die Düse in einen inneren Abschnitt A und einen äußeren Abschnitt B unterteilt.
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Gewöhnlich ist in dem inneren Abschnitt A der Düse ein Formträger
oder Zwischenstück ä von solchen Gesamtabmessungen in bezug auf die Luftabschlußkammer
angeordnet, daß Windform und Zwischenstück in die Luftabschlußkammer bewegt werden
können. Das Zwischenstück 6 besitzt eine nach auf-und auswärts gekrümmte Wand 7,
die eine Fortsetzung der Windleitung 8 bildet, die mit der Form in Verbindung steht.
Außerdem bildet das Zwischenstück 6 die Rückenwand einer Öffnung 9. Die Öffnung
9 steht mit einem Rohrschenkel io in Verbindung, der eine seitliche Verlängerung
der Düse bildet und durch ein geeignetes Halsstück i i mit dem Heißwindring 12 in
Verbindung steht.
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Durch das Zwischenstück 6 gehen, wie an sich bekannt ist, der Länge
nach zweckmäßig durch Kanäle 1q. an diametral einander gegenüberliegenden Wänden
Wasserkühlrohre 15,
die an ihrem vorderen Ende mit der Form q. in Verbindung
stehen. Die Kühlwasserrohre 15 besitzen gemäß der Zeichnung konische Enden 16, welche
in eine entsprechende Aussparung der Form passen und so eine leichte Lösung der
Rohre ermöglichen. Die Kühlwasserrohre können bekanntlich auch mit der Form; verschraubt
oder in anderer Weise an ihr befestigt sein.
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Während des Betriebes kommt die Heißluft unter geeignetem Druck von
dem Heißwindring i2 durch das Halsstück ii zu dem Zwischenstück 6 und gelangt von
dort in die Form. Wenn die Form in einem solchen Maße abgebrannt ist, daß sie ersetzt
werden muß, so werden gemäß vorliegender Erfindung nur die Wasserrohre 15 und das
Zwischenstück 6 axial zur Düse aus dem inneren Abschnitt A in den äußeren
Abschnitt B bewegt. Diese Bewegung erfolgt, ohne daß der Wind abgestellt
wird. Sobald sich das Zwischenstück in dem Abschnitt B befindet, wird die Abschließvorrichtung
5' quer zur Düse 5 bewegt und hierdurch die Verbindung zwischen den beiden Abschnitten
A und B unterbrochen. Der Wind gelangt auch in diesem Verfahrensabschnitt
noch von dem Hei13windring zu der Form, so daß der normale Betrieb des Hochofens
nicht unterbrochen wird. Alsdann wird .der Verschluß 17 geöffnet und das Zwischenstück
aus .der Düse 5 entfernt. Nunmehr wird eine neue Windform an dem Ende des Zwischenstückes
unter gleichzeitigem-Anschluß an die Kühlrohre 15 angebracht und das Zwischenstück
zusammen mit der neuen Form in den Abschnitt B eingeschoben. Während des Einschiebens
wird die Wasserzufuhr für die Form aufgedreht, so daß sie während des Einschiebens,
in ihre endgültige Lage im Ofen gekühlt wird. -Der Verschluß. i7 wird dann wieder
angebracht, der Verschluß 5' geöffnet und das Zwischenstück mit der Form vorwärts
in die Lage nach Fig. i geschoben. Bei dieser Vorwärtsbewegung wird die alte Form
in den Ofen gestoßen.
Wenn man die alte Form nicht verlieren will,
so kann sie in geeigneter, ebenfalls bekannter Weise entweder an dem Zwischenstück
oder den Kühlrohren befestigt werden, wodurch sie dann bei dem Herausziehen des
Zwischenstückes mit herausgezogen wird.. In jedem Fall aber kann die Form ersetzt
werden, während der volle Winddruck in dem Ofen herrscht.
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Wenn man die alte Form in ihrer Lage läßt, so ergibt dies jedoch gewisse
Vorteile, insbesondere in Hinsicht auf den Schutz des Sitzes gegen Verbrennen oder
Ansetzen von irgendwelchen Stoffen. Das Schützen des Sitzes auf die beschriebene
Weise erleichtert jedenfalls das Anbringen der neuen Form.
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Gemäß Fig. i ist die Form im wesentlichen zylindrisch, wodurch ein
gerader Sitz an der Berührungsstelle mit dem Kühler 3 hervorgerufen wird. Dies ermöglicht
das Hineinstoßen der alten Form in den Ofen, wenn die neue Form in ihre Lage geschoben
wird und vereinfacht außerdem wesentlich die Bauart der Formen selbst. Die Anordnung
eines solchen geraden Sitzes an einer Form der beschriebenen Art bildet einen wichtigen
Vorteil dieser Bauart.
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Durch die vorliegende Erfindung wird ferner die Notwendigkeit vermieden,
Lehm um die Nase einer alten Form zu schmieren, wie es bisher zum Schutze der Form
und des Arbeiters während der Auswechslung üblich gewesen ist. Infolgedessen wird
auch mit der vorliegenden Erfindung das Durchstechen des Lehms zur Wiederherstellung
der Verbindung der Windleitung mit dem Inneren des Ofens nicht mehr erforderlich.
Schließlich wird auch durch die Erfindung das nachteilige Niederschlagen von staubförmigen
Stoffen am Ende des Gebläserohres vermieden, wenn der Wind abgestellt ist.
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In den Zeichnungen sind die Wasserzufuhranschlüsse für die Rohre 15
nicht dargestellt. Zweckmäßig wird das Wasser durch biegsame Leitungen 18 zugeführt,
die die erforderliche Bewegung der Kühlrohre zulassen, um das Einsetzen und Herausziehen
des Zwischenstückes zu ermöglichen.
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Weiter oben wurde das Zwischenstück als Formenträger bezeichnet. Es
-wird darauf hingewiesen, daß der Ausdruck »Formenträger«, wie er insbesondere in
den Ansprüchen gebraucht wird, in gleicher Weise auf die Röhren 15 zutrifft. Der
Formenträger kann auch eine andere Ausführungsform besitzen. Es können auch besondere
Mittel vorgesehen werden, um die Formen in der gewünschten Lage während des Einsetzens
oder Entfernens oder in ihrer Betriebslage im Ofen zu halten.
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Manchmal ist es wünschenswert, daß die Luftabschlußkammer während
der normalen Arbeit des Ofens ganz entfernt wird. In den Fig.4 bis 7 ist eine Ausführungsform
beschrieben, mit der ihre Entfernung möglich ist, sobald eine neue Form sich in
ihrer Lage befindet. Bei dieser Ausführungsform ist ein Formenkühler 2o mit einem
geraden Sitz 2i für eine Form 22 vorgesehen, wobei Form und Kühler im wesentlichendie
oben beschriebene Bauart besitzen. Mit der Form arbeitet ein Zwischenstück 23 mit
einer Seitenöffnung 24 zusammen, durch die der Wind von dem Heißwindring, durch
ein Halsstück 25 kommend, zu der Form gelangen kann. Zwischen dem Halsstück und
einem zum Heißwindring führenden Ansatz 27 ist eine Gelenkverbindung 26 angeordnet.
Ferner befindet sich ein Gelenk zwischen dem Halsstück und dem Rohrschenke129. Das
Halsstück ist außerdem mit dem Rohrschenkel durch eine Feder 30 nachgiebig
verbunden, die dauernd die erforderliche Abdichtung zwischen den Teilen aufrechterhält.
Der innere Abschnitt A' des Gebläserohres besteht in diesem Falle aus einem Stück
mit dem Rohrschenkel29 und besitzt am äußeren Ende einen Flansch 31.
Das Ende
32 des inneren Abschnittes ist zweckmäßig derart bearbeitet, daß es einen Sitz für
einen Schieber 33 entsprechend -dem Verschluß, 5' (Fig. 2) ergibt.
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Der äußere Abschnitt B' entspricht im wesentlichen dem Abschnitt B
nach Fig. i, nur daß er bei der Ausführungsform nach Fig. 4 mit Ohren 34 versehen
ist, die sich über die an dem Flansch 36 angeordneten Ansätze 35 legen können. Der
Flansch ist derart ausgebildet, daß er den anderen Sitz für den Schieber 33 bildet,
wobei der Flansch und der innere Abschnitt A' durch Feder 37 in nachgiebiger Verbindung
gehalten werden. Die Federn 37 üben einen genügenden Druck auf den Schieber aus,
um den gewünschten dichten Abschluß zwischen den Teilen während der Bewegung des
Schiebers aufrechtzuerhalten. Der Flansch 36 wird ferner durch eine Feder 38 nachgiebig
in seiner Lage gehalten. Die Feder 38 ist um einen Lenker 39 herum angeordnet, der
an der Stelle 4o drehbar an einem Ansatz der Ofenwand angeordnet ist. Die Teile
38 bis 4o dienen nur dazu, den inneren Rohrabschnitt A' nach vorn in den Formenkühler
2o hineinzupressen: Der Flansch 36 verbleibt dauernd an der gleichen Stelle; die
Kammer B' wird mit ihm durch Bolzen verbunden, die durch Bohrungen in den Ohren
34 und Ansätzen 35 gesteckt werden. Nach Wegnahme dieser Bolzen kann die Abschlußkammer
B' einfach vom Flansch 36 weggezogen werden.
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Das Zwischenstück 23 besitzt Kanäle 42 zur Aufnahme der Kühlrohre
43 entsprechend
den Kanälen 14 nach Fig. i. Gemäß Fig. 6' besitzt
das Zwischenstück Verbindungsteile, in deren Öffnungen 44 die Kühlrohre 43 eingeschraubt
sind. Diese runden Verbindungs= stücke besitzen Ansätze 45 (Fig. 6', 6"), in welche
Anschlußstücke 46 eingeschraubt sind, mit denen die Kühlrohre 47 verbunden werden
können. Mit den Öffnungen 44 sind die Kühlrohre verschraubt, die gemäß Fig.4 durch
die Luftabschlußkammer B' der Länge nach hindurchgehen, während die mit den Öffnungen
46 verbundenen Kühlrohre 47 seitlich von dem inneren Abschnitt A' nach außen gehen.
Das Zwischenstück ist mit Ventilen 48 geeigneter Ausführungsform versehen, welche
entweder die Öffnungen 44 oder 46 abschließen.
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Gemäß Fig. 6' und 6" wird das in Kugelform ausgebildete Ventil durch
eine Rippe 49 geführt. Wenn die Längsrohre 43 gebraucht werden, befinden sich die
Kugelventile 48 in der mit vollen Linien dargestellten Lage und verschließen somit
die Öffnungen 46: Wenn dagegen die Rohre 47 gebraucht werden, so bewegen sich die
Kugelventile in ihre mit gestrichelten Linien dargestellte Lage, wobei sie die Öffnungen
44 abschließen. Auf diese Weise können die Längsrohre 43 für die Zufuhr von Kühlwasser
zu der Düse während des Einbringens einer neuen Düse gebraucht werden. Diese Rohre
werden dann außer Betrieb gesetzt und die Rohre 47 für die Fortsetzung der Kühlwasserzufuhr
benutzt. Zweckmäßig befinden sich beide Rohrsätze in ihrer Lage, bevor die Kühlwasserzufuhr
durch die Rohre 43 unterbrochen wird. Zur Vornahme der Auswechslung ist es dann
nur nötig, den Wasserzufluß durch die Rohre 43 zu drosseln und das Wasser durch
die Rohre 47 fließen zu lassen, wobei sich die Ventile 48 in der beschriebenen Weise
zum Abschluß der Öffnungen 44 bewegen. Alsdann können die Rohre 43 entfernt werden.
Darauf kann man die Befestigungsbolzen entfernen, mit denen die Ohren. 34 mit den
Ansätzen 35 verbunden sind, so daß die ganze Luftabschlußkammer B' abgenommen werden
kann. Nunmehr wird eine Abschlußplatte 5o mit einem Schauloch an dem äußeren Ende
des inneren Abschnittes A' angebracht, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Hierdurch
wird eine Beobachtung der Arbeitsweise der Düse ermöglicht. Die Platte 5o besitzt
eine Hülse 50', deren inneres Ende mit dem Sitz 32 in Berührung steht und diesen
vor Ansätzen schützt.
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Wenn mit der soeben beschriebenen Einrichtung eine Form ersetzt werden
soll, so wird der Schieber 33 aus seiner Offenstellung (Fig. 5) durch Schieben nach
rechts in seine Abschlußstellung gebracht, die Schaulochplatte 50 entfernt
und die Kammer B' angesetzt. Der Schieber 33 wird -alsdann durch Schieben nach links
wieder in die Stellung nach Fig.5 (Schieberloch aufdeckend mit Bohrung des Flansches
36) gebracht, so daß eine Verbindung zwischen den inneren und äußeren Rohrabschnitten
A' und B' hergestellt ist. Hierauf werden die Rohre 47 entfernt und
die Längsrohre 43 an ihrer Stelle gebraucht. Das Zwischenstück kann dann aus dem
inneren Abschnitt A' in den äußeren Abschnitt B' gezogen werden, worauf man mit
dem Schieber 33 die Verbindung zwischen den Abschnitten unterbricht. Der Arbeitsvorgang
vollzieht sich dann in ähnlicher Weise wie weiter oben beschrieben. Nachdem man
die neue Form an dem Zwischenstück angeordnet hat, wird es mit der Windform durch
die Röhre 43 bis in seine endgültige Lage vorwärts bewegt. Hierauf werden die Rohre
43 durch die Rohre 47 ersetzt, der Schieber 33 geschlossen und die Luftabschlußkammer
B' entfernt, so daß dann wieder die Platte 5o angebracht werden kann.
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In den Fig. 8 bis i i ist eine etwas geänderte Ausführungsform dargestellt.
Das Zwischenstück 23' besitzt Ansätze 5i, hinter die eine durch die Stange 53 getragene
Kopfplatte 52 greifen kann. Die Schraubenspindel 53 steht an ihrem äußeren Ende
mit einer Zugmutter 54 in Eingriff, die sich mit dem Lager 56 an dem äußeren Ende
der Kammer B" abstützt und einen Zahnkranz 55 trägt, der mit dem Zahnrad 57 kämmt.
Wenn eine Form ersetzt werden soll, so vollzieht sich der Arbeitsvorgang im wesentlichen
in der vorbeschriebenen Weise. Durch das -Handrad 58 und das Getriebe 57 wird die
Zugmutter 54 in Drehung versetzt, wobei die Übersetzungsverhältnisse derart sind,
daß eine neue Form kräftig in ihre Lage getrieben bzw. die alte Form herausgezogen
werden kann. Wenn die Luftabschlußkammer B" angebracht ist, wird durch die Drehung
des -Handrades 58, des Getriebes 57 und der Mutter 54, 55 das Zwischenstück 23'
axial verschoben, da die Kopfplatte 52 zuvor in solche Lage gebracht worden ist,
daß sie hinter die Ansätze 5 i greift. Wenn das Zwischenstück 23' genügend weit
nach außen bewegt worden ist, um ein Schließen des Ventils oder Schiebers 33' (Fig.9)
zu ermöglichen, wird die Kammer B" abgenommen, eine neue Düse eingebracht und dann
der umgekehrte Vorgang durchgeführt.
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Bei allen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind Mittel
vorgesehen, um die Windformen während des Auswechslungsvorganges zu tragen. Auf
diese Weise kann sich .der Arbeiter in einem gewissen Abstand vom Ofen befinden
und die notwendigen Handgriffe für die Auswechslung der Düse
rasch
durchführen, wobei eine sichere Führung der Düse gewährleistet ist.
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Gewisse Vorteile der Erfindung ergeben sich auch dadurch, daß die
Düse ausgewechselt werden kann, während der volle Winddruck im Hochofen herrscht.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus dem verbesserten Verfahren zum Auswechseln
der Düsen dadurch, daß die Eisenerzeugung des Ofens und das Aufrechterhalten gleichmäßiger
Betriebsbedingungen im Ofen während des Auswechselns nicht gestört wird.
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In den obigen Darlegungen sind verschiedene Ausführungsformen der
Erfindung beschrieben, man kann jedoch auch von diesen abweichen, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen.