本发明涉及用于冶金熔炼设备例如电弧炉的炉料预热装置。

在例如美国专利US-A-5153894(欧洲专利EP-A-0 385 434)中公开过这种类型的炉料预热装置，该装置具有一个安装在电弧 炉熔炼坩埚上方的装料筒，这种装料筒的内部空间通过一个开口与电弧 炉的内部空间相连通，并且，它具有一个与熔炼坩埚无关的支承机构， 上述坩埚的炉盖也固定在该支承机构上，从而使熔炼坩埚与带有装料筒 的炉盖两者可以彼此相对移动。在装料筒的下部设有几个互相对置并可 旋转的支承抓手，可通过控制机构使上述支承抓手从关闭位置向下转动 至松开位置，当它们处于关闭位置时，便关闭通向电弧炉内部空间的连 接开口，并支承着装料筒内的炉料，当它们处于松开位置时，便打开通 向电弧炉内部空间的连接开口，将装料筒中已由熔炼过程的废气预热过 的炉料加入其下方的熔炼坩埚内。上述的支承抓手安装在两个互相对置 的水平辊子上，并可在装料筒内绕枢轴转动。作用在支承抓手上的力通 过水平辊子传给装料筒，再传给装料筒的支承机构。当炉料装入装料筒 时作用在支承抓手上的冲击应力通过安装在辊子与装料筒之间的缓冲 器减轻之。

美国专利US-A-4547099(国际专利WO-A-84/00947) 提出将支承抓手单独安装在装料筒的支承机构中，并且在进入装料筒的 入口处为这些支承抓手配置安装在装料筒的支承机构上的柔性支架，这 些柔性支架做成可吸收在炉料装入装料筒时作用在支承抓手上的冲击 应力。

国际专利WO 95/04910提出一种设计成可采用大缓冲器将冲击应 力直接引入装料筒的支承机构中的肘节构件。

因此，在上述的炉料预热装置中，向装料筒装入炉料时作用在支承 抓手上的冲击应力和各种力仅仅由装料筒的支承机构承受。因此必须适 当设计上述的支承机构，这就大大提高了装料筒的制造成本。还应指出 的是，即使是降低了冲击应力，仍然有较大的负荷作用在装料筒和炉盖 的支承机构上。这当然对设备的使用寿命有不利影响。

因此，本发明的基本任务是要显著减轻由作用在装料筒的支承机构 上的冲击应力所产生的负荷。

按照本发明的权利要求1规定的炉料预热装置可解决上述问题。本 发明的炉料预热装置与已知的炉料预热装置的主要不同之处在于采用 了安装有几个支承抓手的构架，这个构架安装在装料筒的支承机构内， 使它可作垂直移动，并且在支承抓手处于关闭位置时，支承在一个静态 地、与装料筒的支承机构无关的支架上，以便传递作用在支承抓手上的 力。因此，当装料筒内装入炉料时大致垂直地作用在支承抓手上的冲击 力便通过可在装料筒的支承结构内垂直移动的构架传递到上述的在静 态地、与装料筒的支承机构无关的支架上，而不再传递到装料筒的支承 机构上。另外，支承抓手安装在构架中有利于抓手的拆卸，因此，可快 速而方便地更换支承抓手而避免长时间的停工。

本发明的另一项任务是增大装料筒的有效容积。通过采用下述的炉 料预热装置解决这一问题，所述的炉料预热装置具有一个接收炉料的装 料筒，该装料筒的上部有一个加料口，在其下端则形成一个进入熔炉的 开口，在装料筒的下部设有多个支承抓手，该抓手可通过至少一个控制 机构使其从关闭位置向下旋转至松开位置，当它们处于关闭位置时，便 封闭向熔炉加料的开口，从而支承着装料筒内的炉料。当它们处于松开 位置时，炉料就可从装料筒加入到熔炉中，于是，这些支承抓手便相对 于装料筒而上升。

在这类装置中，处于关闭位置的支承抓手位于装料筒内比现有的炉 料预热装置中低得多的位置上，事实上，在现有的炉料预热装置中，支 承抓手位于装料筒内的较高处，结果，在向熔炉加料后，支承抓手的末 端处于炉料堆的上方，此时，炉料堆仍然凸起在装料筒内，而支承抓手 则从松开位置旋转至关闭位置。在本发明中，支承抓手可位于装料筒的 下端，因为它们在转至松开位置后可相对于装料筒14而提升。因此， 在转至松开位置后仍然处于炉料堆内的支承抓手的端部便可升高到炉 料堆之外，从而使支承抓手再次转至它们的关闭位置。然后，支承抓手 再次降低，并回到装料筒底部的正常位置。在本发明中，由于处于正常 位置的支承抓手位置较低，故可使装料筒的有效容积增大，因此，与具 有相同有效容积的普通炉料预热装置相比，本发明的装料筒的尺寸可做 得小些，或者说与尺寸相同的普通炉料预热装置相比，本发明的装料筒 具有较大的容量。

在本发明的一种可能的实施例中，由于各个支承抓手分别具有自己 的使其从关闭位置转至松开位置以及从松开位置转至关闭位置的传动 机构，因此，每个支承抓手都可在构架中旋转。上述的旋转传动机构可 以是例如装在构架内的液压气缸，它通过连杆系统使支承抓手在两个位 置之间旋转，并将其锁紧在各自的终极位置上。

在另一种实施例中，构架可在装料筒的支承机构中旋转，使它在位 于第一位置时，支承抓手处于关闭位置，而位于第二位置时，支承抓手 则处于松开位置。这种传动方式是通过使构架的上部借助于枢轴在支承 机构上转动并在第一位置时大致垂直向下而实现的。由于支承抓手安装 在构架的下部，故它们可侧向穿过装料筒的壁上的开口并稍微向下倾斜 地进入装料筒中，从而封闭装料筒的排料口。如果构架的下部从其第一 位置向侧向偏转，支承抓手便打开装料筒的排料口，使炉料滑入电弧炉 内。应当注意到，在本实施例中，支承抓手不需要被单独地驱动，因此 不需要为支承抓手设置独立的传动机构，这当然就明显地简化了整个装 置，因为支承装置只需要一个传动机构。另外，在构架中安装支承抓手 比较简便。所以，如果需要的话(例如在严重磨损的情况下)也可以更 换支承抓手。

如上所述，本装置最好具有可相对于装料筒提升构架的机构。在这 种情况下，构架最好安装在装料筒的支承机构内的联结导杆上。这种提 升机构具有例如一个安装在装料筒的支承机构上的液压气缸，该气缸通 过例如合适的连杆机构与构架相连接，在一个最佳实施例中，提升机构 用来提升炉盖和装料筒的液压气缸。在这种情况下，设置了特殊的脱锁 机构，以便可在传动机构的提升装料筒和炉盖与仅提升构架的工作模式 之间进行转换。

应当注意，虽然构架处于上升位置时是支承在支承机构上，但是在 此情况下支承抓手处于其松开位置，所以没有垂直的冲击力通过支承抓 手和构架传到支承机构上。实际上，在对装料筒装入炉料的过程中支承 抓手处在其降低的关闭位置，此时构架支承在其静态地独立的支架上。

在一个最佳实施例中，炉料预热装置含有可将构架的提升运动转换 成构架的旋转运动的机构，使得构架相对于装料筒上升的同时产生构架 从第一位置旋转至第二位置的运动。这类机构含有例如一种带有永久性 地安装在支承机构上的凸轮的凸轮传动机构和一个安装在构架下部由 上述凸轮沿专门路线导引的连接件，所述的专门路线最好设计成当构架 在脱开关闭位置后的上升过程中先发生快速的侧向偏转，然后，在到达 路线的最高点时转回到其垂直的位置上。因此，在构架重新下降之前， 支承抓手已重新处于其关闭位置，所以构架可以降低至其在装料筒下端 的正常位置，而支承抓手的端部不再穿入炉料堆中。

在一种首先是为了节约空间的改型实施例中，构架由熔炉支承。在 这种实施例中，构架穿过炉盖上的孔支承在炉体的壁上，因此，可使给 装料筒装料时产生的垂直的力通过炉壁偏移至熔炉的摇座上。另外，也 可由独立的支承件来支承构架。这种构架安装在炉体的侧面，并将产生 的力直接传至炉子的摇座，或者，必要时，直接传至炉子的基座。

不管是那一类支承机构，它最好含有缓冲件，以便使产生的任何冲 击力在传至熔炉摇座之前已有所减轻。在另一个有利的实施例中，构架 含有用来使支承抓手保持在其相对于构架的位置上的缓冲器。当炉料冲 击支承抓手时，所产生的力在传至构架之前就已减小，所以支架所受的 负荷较小。

下面参看附图说明本发明的实施例，附图中：

图1是装有本发明的炉料预热装置的第一实施例的电弧炉的剖视 图，其中示出支承抓手处于其关闭位置；

图2是图1的电弧炉的剖视图，其中示出支承抓手处于其松开位 置；

图3示出图1装置中的支承抓手从关闭位置转至松开位置再转回到 关闭位置的移动程序；

图4是装有本发明的炉料预热装置的第二实施例的电弧炉的剖视 图，示出支承抓手处于其关闭位置；

图5是图4的电弧炉的剖视图，其中示出支承抓手处于其松开位 置；

图6示出图4装置中的支承抓手从关闭位置转至松开位置再转回至 关闭位置的移动程序；

图7是构架的支承机构的一个有利的实施例；

图8是带有悬挂式支承抓手的构架的前视图(装料筒侧面)；

图9是带有旋转式构架的炉料预热装置的剖视图，所述构架具有使 它转至其松开位置的特别有利的传动机构；

图10示出用于使图9的构架旋转的传动机构的工作原理；

图11是图10a的放大图。

图1简单示出带有炉料预热装置4的电弧炉2的剖视图。电弧炉2 主要具有：一个在其底部具有耐热炉衬8的炉体6，一个盖住炉体6的 顶部的炉盖10，和至少一根下端穿过炉盖10上的相应孔进入炉体6内 的电极12。炉体6通常支承在炉子的支架11(图中仅局部示出)上， 使电弧炉2在倒出熔融金属时可通过摇杆或液压气缸使之倾斜。

炉料预热装置4含有一个装料筒14，该装料筒14安装在炉体6的 上方，并且它与炉体6可以彼此相对移动，为此，装料筒14由一种静 态地与炉体6无关的支承机构(未示出)支承，炉体6的炉盖10最好 也支承在这种支承机构上。应当注意，图中示出的装料筒14是上部稍 稍加宽的，以便增大其容积。

装料筒14在炉盖10上形成一个排料口，使它与炉体6连通。在上 述排料口附近设置一种支承炉料的装置16，该装置含有几个依次排列 并且互相间有一定间隔的支承抓手20，这些抓手20在装料筒14处于 关闭位置时穿过侧向开口22伸入该装料筒14内。上述支承抓手20伸 入装料筒14时它们是伸向炉子的中心并沿该方向向下稍稍倾斜的。在 这些支承抓手20的对面设有几个与抓手20互相作用而将炉料支承在装 料筒14内的短得多的辅助抓手24，由于该辅助抓手24的长度短，故 在对装料筒14装炉料时传递给支承机构的力矩很小，所以辅助抓手24 一般通过枢轴26安装在装料筒14上，并可通过一种旋转机构使其从关 闭位置(图1)旋转至放松位置(图2)。应当注意到，支承抓手20 和辅助抓手24的不同长度可使加入的炉料在支承抓手20处于放松位置 时撒向熔炉的中心。

按照本发明，支承抓手20安装在一个置于装料筒14侧面的壳体29 内并可垂直移动的构架28之下部，为此，构架28的上部最好设置多个 位于安装在装料筒14的支承机构上的联结杆内的横向枢轴30，在图1 所示的关闭位置时，构架28的底部由支承在炉子摇座或者说电弧炉2 的底座上并且静态地、与装料筒14的支承机构无关的支架32支承。因 此，构架28与装料筒14及其支承机构脱开，使得由于落料引起的垂直 冲击力不影响到支承机构，而是直接通过支架32传到炉子的底座上。

为了在上述冲击力传入炉子底座之前使其减弱，支架32最好具有 一个固定的支撑件34和一个固定在支撑件34上的可倾斜的摇杆36， 构架28靠在摇杆36杆臂的前端上，摇杆36杆臂的后端则通过一个缓 冲件(例如弹簧)38与支撑件34的支臂40相连接，使摇杆36大致呈 水平状态。另外，构架28含有缓冲件42，通过这些缓冲件42，可使 支承抓手20牢牢地保持在与构架28的相对位置上，通过这种既将支承 抓手20安装在构架28内又将构架28安装在支架32内的柔性安装法， 可以明显减弱发生的任何冲击，从而使支架32承受较小的负荷，因此 有较长的工作寿命。

在图1所示的炉料预热装置4的实施例中，支承抓手20仅需相对 于构架28作少量的转动，便能减弱所发生的冲击。若要使支承抓手20 旋转到离开装料筒14的排料口，构架28可绕联结杆摆动，从而使得在 本实施例中其安装支承抓手20的下部能向侧向偏移。因此，支承抓手 20便向下倾斜而从排料口撤回。图2示出构架28和支承抓手20处于 放松位置的情况。应当指出的是，在支承抓手20进入其放松位置的同 时，辅助抓手24也旋转，从而使装料筒14的排料口通畅，使炉料可滑 入炉体6内，在此之初，炉料由仍然伸入加料筒14内的较长的支承抓 手20导引向熔炉的中心。

然后，相对于装料筒14提升构架28，直至支承抓手20的端部高 于炉料表面为止。这种提升机构可以是例如安装在装料筒14的支承机 构上并与构架28相连接的液压气缸。

图3示出构架28和支承抓手20移动的全过程。构架28最初处于 大致被联锁在垂直位置的关闭位置上，从而使支承抓手20伸入装料筒 14之内并封闭装料筒14的排料口(图3a)。构架28松开之后，其下 端由于压在支承抓手20上的炉料重量而向侧向偏转(图3b)，结果使 支承抓手20向下倾斜并从装料筒14撤出。而后，构架28进入上升位 置(图3c)，使支承抓手20的端部高出炉料表面，然后，构架28旋 转回其垂直位置(图3d)，并在它下降至其下部位置(图3e)之后， 被联锁在关闭位置上(图3f)。

应当注意，处于偏转松开位置的构架28不再支承在支架32上，而 是通过提升机构支承在支承机构上。但是，这并不会对支承机构造成不 允许的负荷，因为撤回的支承抓手20不能向支承机构传递较大的力 矩。

图3还示出支承抓手20在构架28中的有利的悬挂状态，这种状态 可使支承抓手20不易被损伤。支承抓手20的伸出构架28的后端可在 构架28的支臂44上绕枢轴旋转，从而使其前端可沿垂直方向摆动。在 构架28内的中央区，支承抓手20的两侧都有支承轴颈46，通过该轴 颈46将支承抓手20悬挂在一个安装到构架28中的弹簧件42上。这种 柔性悬挂结构可保证作用在支承抓手20上的冲击力仅以缓冲的形式传 递给构架28。

下面通过图4和5说明本发明的炉料预热装置的另一个实施例。在 该实施例中，每个支承抓手20各具有可使其从关闭位置转至松开位置 的旋转机构50，为此，支承抓手20的后端不是直接安装在构架28的 固定支臂44上，而是通过一种由安装在构架28上的液压气缸54带动 的肘节构件52安装在构架28的固定支臂44上。肘节构件52作动时便 使支承抓手的后端向上偏转，从而使支承抓手20绕支承轴颈46转动， 结果便使支承抓手20的端部下降而打开装料筒14的排料口(见图5)。 很显然，在这种机构中，构架28不必转动便可使支承抓手20转至其松 开位置。

然后，构架28可像图1～3所示的机构中那样被提升，以便使支 承抓手20的前端高出炉料的表面。图6示出构架28和支承抓手20运 动的全过程。最初，支承抓手20处于其关闭位置，此时，它们的前端 穿入加料筒14内封闭装料筒14的排料口(图6a)，并通过其两个杆 件处于一条直线的肘节构件52实行联锁，从而使支臂44与支承抓手 20之间形成刚性连接。起动液压气缸54，松开支承抓手20，使它转 至其松开位置(图6b)。然后，构架28进入其上升位置(图6c)， 此时，支承抓手20的前端高于炉料表面。通过重新启动液压气缸54， 使肘节构件52再次松开，从而使支承抓手20转回其关闭位置(图6d)， 并被锁在该位置上(图6e)。然后，构架28下降至其正常的下部位置， 以便使装料筒14可再次装料(图6f)。

图7示出一种类似于图1的机构，但是与图1不同的是，在该实施 例中的构架28的底部不是通过独立的支承件支承在炉子的底座上，而 是在其关闭位置时通过炉壁支承在炉子的底座上。这就意味着，电弧炉 2的炉壁构成支架32并将冲击力传到其底座上。由于炉盖10通常盖住 炉子2的壁，故炉盖必须例如设置一个装有一个可将力从构架28传至 炉壁的传力器56的衬套，所述的传力器56最好制成一种缓冲件，它仅 以缓冲的形式将冲击力传递至炉体6上。

图8示出构架28的前视图(装料筒的侧面)。为了更清楚地看出 支承抓手20的悬挂状况，图中还分别示出两种悬挂形式的侧剖视图。 在图的上部可看到置于两侧的可使构架28移动和摆动的、位于安装在 装料筒14的支承机构上的联结杆内的枢轴30。在构架28的下部设有 向下延伸并由槽60互相隔开的梳形段58，在槽60的上部，梳形段58 的两侧装有如上所述的悬挂支承抓手20的缓冲件42，位于炉子侧面支 承抓手20上方的每个槽60最好用盖板61盖住，以保护其后面的悬挂 机构不会落上灰尘。在构架28的该实施例中，在支承抓手20之间向下 延伸并彼此有利地连接以加强构架28下端的梳形段58构成一个当构架 28处于正常位置时支承在支架32上的支承表面。

图9示出带有一个旋转构架和一个用于使构架转至其松开位置的 特别有利的传动机构的炉料预热装置的剖视图。装料筒14与炉盖10一 起被悬挂在静态地与炉子2无关的支承机构64中，该支承机构64可由 轨道68上的小车66带动相对于炉子2而移动。为此，装料筒14和炉 盖10最初由安装在小车66上的液压气缸70提升，并在每种情况下都 通过两根横杆72作用在支承机构64的两侧，然后向侧向移动，从而打 开炉体6的上部开口。两个横杆72安装在装料筒14的两侧使其面对支 承装置16的端部分别侧向地端接到相邻的构架28上。

为了使上述有利的传动机构能用于提升和转动构架28，每个横杆 72含有两根平行的横向支杆，它们可在装料筒14的远离支承装置16 的侧面上的支承机构64上绕枢轴转动。导向件74可在两根横向支杆的 面对支承装置16的端部上绕枢轴转动，而使它能垂直于构架28作侧向 移动。如果将带有炉盖10的装料筒14从电弧炉2移去，在导向件74 与安装在支承机构64上的壳体29的上缘之间安插一个可将导向件74 的移动传给支承机构64的联锁件76，(见图10a和图11)。在液压 气缸70起动时，每个横杆72随之在两侧均匀地上升，从而将气缸活塞 的向上移动传给支承机构64。此时，构架28仍然锁在其关闭位置，并 与装料筒14的支承机构64一起上升。

图10和11示出支承装置16的另一种结构和驱动机构的工作原 理。构架28随它的两个位于支承轴套78内的枢轴30作侧向转动，上 述的支承轴套78又可在支承机构64上例如沿联结导杆作垂直地移动， 当构架28处于关闭位置(图10a和图11)时，导向件74在每一侧上 位于支承轴套78下面但与其有一定间隙处，在此位置上，构架28被锁 紧机构79固定而不能转动(图9)，该锁紧机构在构架28的两侧上各 有一个锁紧凸轮80，该锁紧凸轮80可绕构架28后面(沿偏转方向看) 的壳体29内的水平轴销81转动，并在其锁紧位置时紧压安装在构架 28侧面上的导辊82，从而阻止构架28偏转。锁紧凸轮80由含有两根 用轴销86互相可转动地连接在一起的支杆的锁紧杆84固定以防止其转 动，所述的两根支杆中的一根在锁紧凸轮80上的轴销81上方的杆臂上 转动，另一根在壳体29的后部转动。当锁紧凸轮80处于锁紧位置时， 在回转节86上的两根支杆呈一直线排列，并在锁紧凸轮80与壳体29 之间形成刚性连接。

为了防止在关闭位置时锁紧杆84的两根支杆彼此相对转动，轴销 86最好具有一个侧向凸起端，该凸起端固定在锁紧连杆90中对应的槽 88内防止其垂直向下移动，并由一个安装在锁紧连杆90上且紧压着锁 紧杆84的侧向凸轮102的弹簧加载的杆件89阻止其向上移动。上述锁 紧连杆90最好做成一种可在壳体29上的回转节92处垂直倾斜的斜 杆，在它的对着凹槽的端部有一个与导向件74的导向支耳96相接合的 方形孔94。因此，上述导向支耳96可防止锁紧连杆90倾斜，因为在 构架28的关闭位置时由于锁紧件76的作用使导向件74不能作相对于 支承机构64的运动。

如果要将构架28转至其松开位置，首先要将锁紧件76从其位于导 向件74与壳体29的上缘之间的位置移出(图10b)，这可通过一个可 使锁紧件76从其位置作侧向移动的液压气缸98来实现。与此同时，支 承机构64的上部由另一个支靠在轨道68上的锁紧件100支承，从而固 定支承机构64防止其上升。在液压气缸70起动时，只有导向件74向 上移动，而支承机构64不随装料筒14而上升。由于导向件74向上移 动，导向支耳96便使锁紧连杆90倾斜，并松开轴销86。同时，弹簧 加载的杆件89对侧向安装在锁紧杆84上的凸轮102施加一个力，从而 使回转节86向下偏移，因此解除凸轮80的锁紧。

由于炉料作用在支承抓手20上的力矩和安装在支承机构64上的弹 簧件104的弹簧力的作用，使构架28向侧向偏转，而导向辊82则使锁 紧凸轮80倾斜。因此，导向辊82可向后面旋转并与凸轮件106的后面 相接合，这就使得构架28在偏转的同时向上升起。锁紧凸轮80随之通 过一个安装在壳体内的弹簧件108使其回到锁紧位置，而锁紧杆84则 再次处于其锁紧位置。

这时，如果通过液压气缸70使导向件74进一步升起，它就从下面 紧压可移动的支承轴套78，并使构架28升起(图10c)，导向辊82 被沿凸轮件106导引，从而使构架28的下端进一步偏转而处于松开位 置。当构架28达到其最高位置时，导向辊82与凸轮件106脱开，并通 过一个安装在壳体29的上部、构架28的后面的导向辊110使构架28 向着装料筒14移动，从而使导向辊82与凸轮件106的前面相接合。

然后，导向件74可由液压气缸70再次降低，从而使支承轴套78 和构架28向下移动至其正常位置。同时，凸轮件106和锁紧凸轮80使 构架28转回到其垂直位置，从而使导向辊82再次与锁紧凸轮80的后 面相接合。应当注意，当导向件74降低时，导向支耳96也向下移动， 从而使支耳在锁紧连杆90的方形孔94内滑动，并带动锁紧连杆90回 到其锁紧位置上。因此，再次将整个支承装置16锁紧，在将锁紧件76 推到导向件74与壳体29之间后，可通过液压气缸70再次提升整个支 承机构64。