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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erstellung, insbesondere zur Erneuerung einer feuerfesten Auskleidung einer Abstichöffnung von metallurgischen Gefässen, wobei in deren Ab- stichbereich die Zustellung und/oder der stehende Teil der Lochauskleidung ausgebrochen und ein, einen durchgehenden Kanal aufweisender Lochsteinteil in die Gefässzustellung eingemauert wird. Weiters umfasst die Erfindung eine Vorrichtung zur Erstellung, insbesondere zur Erneuerung einer feuerfesten Auskleidung eine Abstichöffnung in der Zustellung von metallurgischen Gefässen.
Metallurgische Gefässe dienen zur Erschmelzung, Behandlung sowie zum Transport von flüssi- gen Metallen und Legierungen und besitzen im wesentlichen eine tragende Aussenwand aus Stahl- blech mit einer innenseitigen feuerfesten Zustellung aus einer Stampfmasse oder aus gemauertem Steinmaterial. Aus wirtschaftlichen Gründen werden oftmals metallurgische Gefässe, zum Beispiel Schmelzöfen, wie Konverter, Elektrolichtbogenöfen und dergleichen, mit hohen Schmelzgewichten von einigen hundert Tonnen betrieben, wobei neben operativen Gründen auch die Qualitätsanfor- derungen an die Legierung, insbesondere hinsichtlich deren Reinheitsgrades, ein Ausgiessen der Schmelze durch eine Abstichöffnung in der Gefässwand erforderlich machen.
Das feuerfeste Material der Auskleidung von Abstichöffnungen ist hohen thermischen und ins- besondere höchsten erosiven Beanspruchungen durch das fliessende Metall ausgesetzt. Aus diesen Gründen erfolgt die Zustellung durch einen oder mehrere Lochsteine mit höchster Güte.
Trotz einer Verwendung von hochwertigem Steinmaterial treten Erosionen bzw. Auswaschungen an der Innenwand der Steine auf, die stellenweise vergrössert sein können und eine zeitweise Auffächerung, ein sogenanntes "Flattern" des Giessstrahles in nachteiliger Weise bewirken. Weiters ist durch eine hohe Schmelzenzahl zumeist der Querschnitt der Abstichöffnung vergrössert, was eine höhere Giessrate und dadurch ein nachteiliges Einsaugen von Schlacke vom Giessspiegel bewirkt.
Weil nun die Zustellung der metallurgischen Gefässe eine wesentlich grössere Lebensdauer hat bzw. weil deren Verschleiss in Grenzen keine nachteilige Wirkung besitzt, hingegen eine un- vermeidliche erosionsbedingte Änderung des Querschnittes der Abstichöffnung im weit geringerem Ausmass aus giesstechnischen und metallurgischen Gründen nicht zugelassen werden kann, ist es notwendig, die feuerfeste Auskleidung der Abstichöffnung nach Bedarf auswechseln zu können.
Zur Erneuerung der feuerfesten Auskleidung der Abstichöffnung ist vorerst ein örtliches Aus- brechen erforderlich. Dabei erfolgt zumeist ein Zerteilen der stehenden bzw. verbliebenen erodier- ten Lochsteinauskleidung und ein Austrag der Bruckstücke, wobei vorzugsweise Presslufthämmer eingesetzt und diese zielgerichtet von Personen geführt werden. Nachfolgend wird die Öffnung, gegebenenfalls bis zu einem sogenannten Dauerfutter, durch Abtragen von Restmaterial, wofür vorzugsweise besondere Werkzeuge verwendet werden, auf ein im wesentlichen zylindrisches Mass gebracht. In die derart erstellte Öffnung im metallurgischen Gefäss wird darauf ein einen durchgehenden Kanal aufweisender Lochsteinteil eingemauert und gesichert.
Eine derartige Erneuerung des Abstiches erfordert den Auf- und Abbau einer Mannschafts- bzw. Bedienungsbühne am metallurgischen Gefäss, ist mit einem hohen Zeitaufwand, wodurch die Produktivität der Schmelzenanlage verschlechtert wird, verbunden und schliesst Einbaufehler nicht aus. Weiters ist die Mannschaft vor Ort grossen Hitzeeinwirkungen ausgesetzt.
Aus der FR 2 685 653 ist eine Vorrichtung zum Auswechseln der Ausmauerung eines Abstich- loches eines metallurgischen Gefässes bekannt, wobei im wesentlichen ein Perforierwerkzeug eine Bohrung in das Feuerfestmaterial einbringt. Nach einem Ausschwenken der Bohreinrichtung wird achsfluchtend ein Lochstein eingeschwenkt und mittels einer Lafette in die Bohrung eingebracht, wobei eine Zentrierung eine Achsfluchtung sicherstellt. Diese Vorrichtung besitzt jedoch die Nachteile, dass beim Einbringen der Bohrung das Bohrmittel auswandern bzw. die Achsposition verlassen kann und/oder Teile der spröden Feuerfestzustellung werden mit zu hohem Arbeitsdruck beaufschlagt und brechen aus.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Erstellung oder zur Er- neuerung einer feuerfesten Auskleidung einer Abstichöffnung von metallurgischen Gefässen an- zugeben, mit welchem bei hoher Sicherheit und Ausführungsgüte ein geringerer Zeitaufwand erforderlich und damit eine Erhöhung der Anlagenproduktivität erreichbar ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche mit hoher Genauigkeit und Schonung der Feuerfestzustellung des metallurgischen Gefässes ein Aus- brechen einer zylindrischen Öffnung mit geringerem Zeitaufwand ermöglicht und einen genauen Einbau eines Lochsteinteiles mit hoher Einmauerungs- bzw. Verbindungsgüte zur Zustellung
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sicherstellen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in einem ersten Schritt in die Zustel- lung und/oder in den stehenden Teil der Auskleidung einer Abstichöffnung des metallurgischen Gefässes eine zylindrische Öffnung mittels einer das Feuerfestmaterial brechenden bzw. abtragen- den Bearbeitung mit der Massnahme eingebracht wird, dass die Bearbeitung durch mindestens ein, kleinflächig in jeweils einem Teilbereich des Querschnittes vom zu erstellenden Durchbruch wir- kendes Werkzeug, welches als Pressluft- oder Hydraulikhammer ausgebildet ist, erfolgt, wobei dieses über den Durchbruchquerschnitt senkrecht zu dessen Achsrichtung insbesondere rotierend bewegt wird und, wie an sich bekannt,
in einem zweiten Schritt mindestens zwei Lochsteine mit einem gegenüber der in die Zustellung eingebrachten Öffnung geringerem Aussendurchmesser zu einem Rohrstapel zusammengestellt oder gemauert werden und dieser Stapel mittels einer Vor- richtung in die Öffnung der Zustellung des metallurgischen Gefässes eingebracht und gehalten wird, und dass in einem dritten Schritt, wie an sich bekannt, in den Spalt zwischen Innenoberfläche der Öffnung der Bohrung in der Gefässzustellung und der Aussenoberfläche des Lochsteinstapels ein Einbringen, insbesondere ein Eindrücken oder Eingiessen und ein Erhärtenlassen einer plastifizier- ten feuerfesten Masse erfolgt und gegebenenfalls das Einbringmittel abgezogen wird. Das weitere Ziel wird bei einer gattungsgemässen Einrichtung dadurch erreicht, dass die Vorrichtung aus min- destens einer Ausbrucheinrichtung zur Erstellung bzw.
Einbringung einer zylindrischen Öffnung in die Zustellung des metallurgischen Gefässes und mindestens einer Einsetzvorrichtung für ein Im- plantieren zumindest eines Lochsteines in die Gefässzustellung gebildet ist, wobei die Ausbruchein- richtung und die Einsatzvorrichtung in Sequenz aktivierbar sind.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass in zwei weitgehend mechanisierten und automatisierbaren Schritten eine Erstellung oder Erneuerung der Auskleidung einer Abstichöffnung vorgenommen wird. Dabei ist es wichtig, dass im ersten Schritt bei einem Ausbrechen einer zylindrischen Öffnung in die Ausmauerung mit geringer Schlagenergie des Werkzeuges, jedoch mit hoher spezifischer brechender bzw. abtragender Leistung desselben vorgegangen wird. Hohe Schlagenergien können zu einem trichterförmigem Ausbrechen ganzer Zustellungsteile führen und oftmals deren Dauerfutter im Anstichbereich ausschlagen. Geringe Schlagenergien eines dem Ausbruchsquerschnitt angepassten Werkzeuges sind für einen Vortrieb jedoch weitgehend wirkungslos.
Wenn, wie erfindungsgemäss vorgesehen, die Bearbeitung klein- flächig erfolgt, kann örtlich auch mit geringer Schlagenergie ein hohes spezifisches Brechen oder Abtragen von Feuerfestmaterial erreicht werden, ohne dass eine Zerstörungsgefahr für die Gefäss- zustellung im Umkreis der zu erstellenden Öffnung gegeben ist. Das Werkzeug bzw. der Hammer wird dabei über den Durchbruchquerschnitt senkrecht zu dessen Achsrichtung bewegt, so dass vorteilhaft eine weitgehend zylindrische Öffnung in der Zustellung entsteht.
Im zweiten Schritt erfolgt eine Bildung eines Lochsteinteiles durch Zusammenstellung eines Stapels aus mehreren Lochsteinen, die gegebenenfalls kooperierende Passflächen aufweisen.
Diese Vorgangsweise ist deshalb günstig, weil kleinere Lochsteine leichter bzw. mit besserer Güte als Grosse herstellbar sind. Wird nun der Lochsteinstapel in die zylindrische Öffnung, die im voran- gegangenen Verfahrensschritt erstellt wurde, eingebracht, so liegen für dessen volloberflächliches Einmauern auf Grund der durch die erfindungsgemässe Bearbeitung erstellten glatten Innenoberflä- che der Bohrung bzw. Öffnung besonders vorteilhafte Bedingungen vor. Erfindungsgemäss erfolgt ein Einmauern mit einer plastifizierten feuerfesten Masse, wobei besonders gute Dichte im Spalt- bereich zwischen Bohrung und Lochsteinen bei kurzer Härtezeit der Masse erreichbar sind.
Wenn dabei die Ausbruchseinrichtung und die Einsetzvorrichtung in Sequenz aktivierbar sind, können vorteilhaft kurze Zeitspannen für eine Absticherneuerung in einem metallurgischen Gefäss erreicht werden.
Eine besonders vorteilhafte Zeitersparnis beim Ausbrechen kann erreicht werden, wenn die Öffnung oder Bohrung in die Zustellung und/oder in den stehenden Teil der Auskleidung der Ab- stichöffnung durch die brechende Wirkung mehrerer zu einer rotierenden Bohreinheit zusammen- gefasster, jeweils werkzeugtragenden Pressluft- oder Hydraulikhämmer eingebracht wird.
Die Genauigkeit der Ausbruchsöffnung im metallurgischen Gefäss, insbesondere im Hinblick auf den Erhalt des Dauerfutters, kann gesteigert werden, wenn zur Einbringung der Bohrung die Bohr- einheit mit den Werkzeugen in ihrer Winkellage und Arbeitsposition mittels einer einstellbaren Lafette positioniert und achsial zur Bohrungserstellung verfahren wird.
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Wenn, wie gefunden wurde, zur Erstellung der feuerfesten Auskleidung der Abstichöffnung auf einer eine Basisplatte aufweisenden Vorrichtung ein Lochstein- bzw. Rohrsteinstapel gebildet und dieser mittels der Vorrichtung in der Bohrung der Zustellung derart zentriert bzw. positioniert wird, dass zwischen Basisplatte und Aussenwand des metallurgischen Gefässes, gegebenenfalls unter Zwischenlage eines Dichtmittels eine Abdichtung nach aussen erfolgt und plastifizierte Masse in den Spalt zwischen Mauerung und Lochsteinstempel eingebracht und erhärten gelassen wird, kann das Einsatzverfahren mit besonderer Güte vorteilhaft in kurzer Zeit durchgeführt werden.
Vorrichtungstechnisch ist wichtig, dass die Ausbrucheinrichtung aus mindestens einem klein- formatigen, jeweils zumindest eine das Feuerfestmaterial brechende oder abtragende Werkzeug- schneide aufweisenden Pressluft- oder Hydraulikkammer gebildet ist, welcher Hammer über dem Durchbruchquerschnitt senkrecht zu dessen Achsrichtung vorzugsweise rotierend bewegbar ist.
Um grössere Vortriebsleistungen in die Zustellung bei jeweils geringer Schlagenergie zu erzie- len, ist von Vorteil, wenn die Ausbruchsvorrichtung aus mehreren vorzugsweise Pressluft- oder Hydraulikhämmern besteht, die konzentrisch zu einer um die Achse drehbaren Bohreinheit zu- sammengefasst sind.
Für ein präzises Ansetzen an das metallurgische Gefäss und Einbringen der Öffnung in die Ausmauerung kann es günstig sein, wenn die Ausbrucheinrichtung mittels einer in deren Ausrich- tung einstellbarer Lafette achsial bewegbar ist.
Für ein Zustellen des Abstiches, insbesondere im Hinblick auf einen dafür erforderlichen mög- lichst geringen Zeitaufwand sowie auf eine hohe Betriebssicherheit hat es sich als vorteilhaft her- ausgestellt, wenn die Einsetzvorrichtung einen Tragteil mit einem Justier- und/oder Spannteil für eine achsiale Ausrichtung von zumindest zwei Loch- oder Rohrsteinen besitzt und die Einsetzvorrichtung mit dem Loch- oder Rohrsteinstapel achsfluchtend mit der in die Zustellung eingebrachten Öffnung einrichtbar und der Steinstapel vorzugsweise mittels einer Lafette in die Öffnung einführbar ist.
Aus wirtschaftlichen Gründen, aber auch betreffend eine aschsfluchtende Einstellung kann es vorteilhaft sein, wenn die Ausbrucheinrichtung und die Einsetzvorrichtung mittels derselben Lafette verschiebbar bzw. versetzbar sind.
Wenn jedoch gemäss einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, auf einem verfahrbaren Querträger, auf diesem verschiebbar, jeweils eine Ausbrucheinrichtung und eine Einsetzvorrich- tung im wesentlichen achsparallel angeordnet und in Sequenz an ein metallurgisches Gefäss anstellbar sind, so können insbesondere für grossvolumige Gefässe die gesamte Vorrichtung für das Erneuern des Abstiches kurzfristig und genau in die Arbeitsposition eingestellt und innerhalb klei- ner Zeitspannen ein Austausch des Lochauskleidungsteiles vorgenommen werden.
Im folgenden soll die Erfindung anhand von jeweils lediglich einen Ausführungsweg darstellen- de Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt
Fig. eine Ausbrucheinrichtung in Ansicht
Fig. 1a obige Einrichtung in Draufsicht
Fig. 2 eine Einsetzvorrichtung in Ansicht
Fig. 3a eine Ausbruchvorrichtung an einem metallurgischen Gefäss in Bereitschaft
Fig. 3b obige Einsetzvorrichtung im Betrieb
Fig. 3c ein Einbringen eines Lochsteinstapels
Fig.4a eine Ausbrucheinrichtung in Parkposition
Fig.4b eine Einsetzvorrichtung in Parkposition
Fig.4c obige Ausbrucheinrichtung in Arbeitsposition
Fig.4d obige Einsetzvorrichtung in Arbeitsposition
Fig. 5 eine Ausbrucheinrichtung und eine Einsetzvorrichtung verschiebbar auf einem Träger
Aus Fig. 1 ist eine Ausbrucheinrichtung 1 entnehmbar, welche eine Bohreinheit 20 besitzt, die auf einer Lafette 3 verschiebbar angeordnet ist.
Die Bohreinheit 20 besteht aus einer Vielzahl von kleinen Presslufthämmern 2,2', 2", welche jeweils Werkzeuge mit einer Schneide 21, 21' tragen. Als Schutz und als Führungsmittel für die Bohreinheit 20 ist ein diese umschliessender Rohrkörper vorgesehen. Durch einen Antrieb 11kann eine Drehbewegung der Bohreinheit 20 vorgenommen werden.
Aus der Draufsicht gemäss Fig. 1 a ist ersichtlich, dass die auf einer Lafette 3 verschiebbare Bohreinheit 20 vier Werkzeuge mit jeweils einer Werkzeugschneide 21 in Kreuzform besitzt.
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In Fig. 2 ist eine Einsetzvorrichtung 5 dargestellt, welche auf einer Lafette 3' verfahrbar ange- ordnet ist. Auf einem Tragteil 52, der mit einem Justier- oder Spannteil 53 in Wirkverbindung steht, sind Loch- oder Rohrsteine 51 übereinander zu einem Rohrsteinstapel 50 geformt.
In Fig. 3a bis 3c ist schematisch der Vorgang bei einer von innen vorgenommenen Erneuerung der Feuerfestauskleidung einer Abstichöffnung eines Lichtbogenofens A mit exzentrischem Bo- denabstich dargestellt. Fig. 3a zeigt eine mittels einer Vorrichtung 33 einrichtbare Lafette 3 für eine Ausbruchvorrichtung 1 mit einer Bohreinheit 20, welche Werkzeuge mit kleinflächig wirkenden Werkzeugschneiden 21 besitzt. Nach einer achsgenauer Ausrichtung der Bohreinheit 20 auf die Abstichöffnung wird die Einheit an die Zustellung 4, wie der Pfeil zeigt, angestellt und eine, wie aus Fig. 3b ersichtlich, Bearbeitung bzw. ein zylindrischer Ausbruch bei einem Drehen der Bohreinheit 20 vorgenommen.
Wenn in der Folge eine Öffnung mit einer durch eine jeweils kleinflächige Abtra- gung der Einzelwerkzeugschneiden 21 bei einem Drehen um die Achse der Bohreinheit 20 gebil- deten weitgehend glatten Innenoberfläche 42 im Dauerfutter 41 oder in der Ausmauerung 4 einge- bracht ist, kann, wie in Fig. 3c dargestellt, auf einfache Weise eine Einsetzvorrichtung 5 mit einem Lochsteinstapel 50 mittels eins Hebe- oder Zugelementes 54, welches am Justier- oder Spannteil 53 der Einsetzvorrichtung 5 einerseits und an der Bohreinheit 20 andererseits befestigt ist, in die Öffnung eingezogen und vermauert werden.
Fig. 4a bis Fig. 4d veranschaulichen die Wirkungsweise einer erfindungsgemässen Vorrichtung bei einer Erneuerung des Abstiches von aussen Fig. 4a und Fig. 4b zeigen jeweils eine Ausbruch- einrichtung 1 und eine Einsetzvorrichtung 5 auf einem Querträger 6 in einer sogenannten "Parkpo- sition". Fig. 4c und 4d veranschaulichen die Situation der Ausbrucheinrichtung 1 beim Einbringen einer zylindrischen Öffnung in eine Feuerfestauskleidung 4 sowie der Einsetzvorrichtung 5 beim Implantieren eines Lochsteinstapels 50 im Bereich des Dauerfutters 41 der Auskleidung eines metallurgischen Gefässes.
Fig. 5 zeigt eine Ausbrucheinrichtung 1 und eine Einsetzvorrichtung 5, welche in Pfeilrichtung verschiebbar auf einem verfahrbaren Querträger 6 befestigt sind.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Erstellung, insbesondere zur Erneuerung einer feuerfesten Auskleidung einer Abstichöffnung von metallurgischen Gefässen, wobei in deren Abstichbereich die Zu- stellung und/oder der stehende Teil der Lochauskleidung ausgebrochen und ein, einen durchgehenden Kanal aufweisender Lochsteinteil in die Gefässzustellung eingemauert wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die Zustellung und/oder in den stehenden Teil der Auskleidung einer Abstichöffnung des metallurgischen Gefässes eine zylindrische Öffnung mittels einer das Feuerfestmaterial brechenden bzw.
abtragen- den Bearbeitung mit der Massnahme eingebracht wird, dass die Bearbeitung durch mindes- tens ein, kleinflächig in jeweils einem Teilbereich des Querschnittes vom zu erstellenden
Durchbruch wirkendes Werkzeug, welches als Pressluft- oder Hydraulikhammer ausgebil- det ist, erfolgt, wobei dieses über den Durchbruchsquerschnitt senkrecht zu dessen Achs- richtung, insbesondere rotierend, bewegt wird, und, wie an sich bekannt, dass in einem zweiten Schritt mindestens zwei Lochsteine mit einem gegenüber der in die Zustellung eingebrachten Öffnung geringerem Aussendurchmesser zu einem Rohrstapel zusammen- gestellt oder gemauert werden und dieser Stapel mittels einer Vorrichtung in die Öffnung der Zustellung des metallurgischen Gefässes eingebracht und gehalten wird, und dass in einem dritten Schritt, wie an sich bekannt,
in dem Spalt zwischen Innenoberfläche der Öff- nung bzw. Bohrung in der Gefässzustellung und Aussenoberfläche des Lochsteinstapel ein
Einbringen, insbesondere ein Eindrücken oder Eingiessen und ein Erhärtenlassen einer plastifizierten feuerfesten Masse erfolgt und gegebenenfalls das Einbringmittel abgezogen wird.