AT505051B1 - CONVERTER WITH AT LEAST ONE LOS BEARING - Google Patents
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Description
österreichisches Patentamt AT505 051 B1 201-10-15Austrian Patent Office AT505 051 B1 201-10-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung geht aus von einem Konverter mit zwei einander gegenüberliegenden Tragzapfen und einer Lagervorrichtung mit einem in einem Loslagergehäuse zwischen zwei Dichtungsdeckeln axial anschlagbegrenzt verschiebbar angeordneten Loslager.Description: The invention is based on a converter with two opposite trunnions and a bearing device with a movable bearing in a floating bearing housing between two sealing covers slidably mounted movable bearing.
[0002] Lagervorrichtungen mit wenigstens einem Loslager zur axial beweglichen Lagerung eines Tragzapfens oder einer Welle sind in großer Vielfalt bekannt.Bearing devices with at least one movable bearing for axially movable mounting of a trunnion or a shaft are known in great diversity.
[0003] Wenn der Bewegungsspielraum des Loslagers nicht hinreichend groß ist, kann das Loslager eine Endlage erreichen, in der es beispielsweise an ein Loslagergehäuse anstößt. Dies führt zu einer Überlastung der Bauteile und zu Schäden.If the range of motion of the floating bearing is not sufficiently large, the floating bearing can reach an end position in which it abuts, for example, a floating bearing housing. This leads to an overload of the components and to damage.
[0004] Insbesondere in der Hüttentechnik werden Lagervorrichtungen mit einem Loslager zur Lagerung eines Konverters verwendet. Ein Konverter ist ein kippbares, früher birnen- oder tulpenförmiges metallurgisches Frischgefäß mit feuerfester Auskleidung, in dem flüssiges Roheisen, Kupferstein und Legierungen gefrischt werden, um Begleit- oder Verunreinigungselemente so weit wie nötig zu reduzieren. Der zum Frischen notwendige Sauerstoff wird entweder von oben über eine Lanze oder von unten durch einen Düsenboden zugeführt.In particular, in the field of warehousing storage devices are used with a floating bearing for storage of a converter. A converter is a tiltable, formerly pear- or tulip-shaped refractory metallurgical refining vessel, in which molten pig iron, matte and alloys are refined to reduce trace or impurity elements as much as necessary. The oxygen required for freshness is supplied either from above via a lance or from below through a nozzle bottom.
[0005] Man unterscheidet zwischen stationären Konvertern, in denen das eigentliche Konvertergefäß in einem Tragring befestigt ist, und Wechselkonvertern, in denen häufig das eigentliche Konvertergefäß austauschbar in einem halbkreis- oder hufeisenförmigen Tragring gehalten ist. Die Befestigung des Konvertergefäßes im Tragring kann durch Spannelemente oder Lamellen erfolgen und sollte eine spielfreie, zentrierte Befestigung des Konvertergefäßes gewährleisten, die einerseits eine ungehinderte Ausdehnung des Konvertergefäßes erlaubt und andererseits den Tragring möglichst gleichmäßig belastet.A distinction is made between stationary converters, in which the actual converter vessel is mounted in a support ring, and exchange converters, in which often the actual converter vessel is held interchangeable in a semicircular or horseshoe-shaped support ring. The attachment of the converter vessel in the support ring can be done by clamping elements or lamellae and should ensure a play-free, centered attachment of the converter vessel, on the one hand allows unimpeded expansion of the converter vessel and on the other hand, the support ring as evenly as possible.
[0006] Das Fassungsvermögen von Konvertern beträgt in modernen Großanlagen bis zu 400t Roheisen, so dass die Bauteile einer Lagervorrichtung einer Konverteranlage neben einer Unempfindlichkeit gegenüber hohen Temperaturschwankungen auch zum Tragen großer Lasten ausgelegt sein müssen.The capacity of converters is up to 400t pig iron in modern large plants, so that the components of a bearing device of a converter system in addition to insensitivity to high temperature fluctuations must be designed to carry large loads.
[0007] Der Tragring des Konverters oder das Konvertergefäß selbst weist zur drehbaren bzw. kippbaren Lagerung des Konverters zwei einander gegenüberliegende Tragzapfen auf, die in einer Lagervorrichtung gelagert und im Fundament abgestützt sind. Wegen des hohen Gewichts des Konverters bzw. seiner Füllung muss die Lagerkonstruktion sehr hohe Radialbelastungen aufnehmen. Ferner können plastische Verformungen zu Fluchtungsfehlern der Tragzapfen führen, was zu einem Kurbeln der Tragzapfen führen kann. Zudem können sich infolge der Temperaturunterschiede an einem Konverter und infolge einer Ovalverformung des Tragrings Längsverschiebungen bzw. Axialverschiebungen der Tragzapfen ergeben, die abhängig von der Konvertergöße und kann +/-100 mm betragen. Um diese Axialverschiebungen aufnehmen zu können, muss die Lagervorrichtung ein Loslager aufweisen, das die bei der Axialverschiebung auftretenden Kräfte beherrschen kann. Um die durch thermische Ausdehnung und durch andere Ursachen bedingte Axialverschiebung aufnehmen zu können, muss das Lagerspiel bzw. der Lagersitz entsprechend der zu erwartenden Ausdehnung bemessen werden.The support ring of the converter or the converter vessel itself has for rotatable or tiltable mounting of the converter on two opposing trunnions, which are mounted in a bearing device and supported in the foundation. Because of the high weight of the converter or its filling, the bearing structure must absorb very high radial loads. Furthermore, plastic deformation can lead to misalignment of the trunnions, which can lead to a cranking of the trunnions. In addition, as a result of the temperature differences on a converter and as a result of oval deformation of the support ring, longitudinal displacements or axial displacements of the support pins can result, which depend on the converter size and can be +/- 100 mm. To accommodate these axial displacements, the bearing device must have a floating bearing, which can control the forces occurring during the axial displacement. In order to absorb the axial displacement caused by thermal expansion and other causes, the bearing clearance or the bearing seat must be dimensioned according to the expected extent.
[0008] Die Ausmauerung bzw. Auskleidung des Konverters unterliegt einem Verschleiß, so dass in regelmäßigen Intervallen eine Erneuerung der Auskleidung bzw. ein Austausch des Konvertergefäßes nötig ist. Dabei geht der Tragring üblicherweise wieder in seine ursprüngliche Form zurück.The lining or lining of the converter is subject to wear, so that renewal of the lining or replacement of the converter vessel is necessary at regular intervals. The support ring usually goes back to its original shape.
[0009] Da die tatsächliche Verformung des Konverters im Betrieb schwierig vorherzusagen ist, wird üblicherweise der Bewegungsspielraum des Loslagers von Instandhaltungspersonal für einen sicheren Konverterbetrieb regelmäßig überprüft. Eine solche Überprüfung ist für das Personal gefährlich und zudem fehleranfällig. Irrtümer, Fehlmessungen oder fehlende Messungen aus Personalmangel oder aufgrund anderer Zwänge und Prioritäten sind möglich, was zu kostspieligen Schäden der gesamten Anlage führen kann. österreichisches Patentamt AT505 051 B1 201-10-15 [0010] Aus der JP 52-030 656 A ist eine Vorrichtung bekannt, mit der über Schwingungsmessungen in axialer Richtung des Tragzapfens oder der Tragwelle eines Konverters Informationen über die Ausbildung und Löschung der Stahlschmelze und die Größe sektionaler Beunruhigungen in der Stahlschmelze sowie in der Schlacke erhalten werden. Aus der Schwingungsmessung sind somit Rückschlüsse auf das Verhalten der Schmelze möglich. Entsprechendes gilt für aus den Dokumenten JP 62-185 818 A und JP 58-213 815 A bekannte Vorrichtungen.Since the actual deformation of the converter during operation is difficult to predict, usually the range of motion of the floating bearing is regularly checked by maintenance personnel for safe operation of the converter. Such a check is dangerous for the staff and error-prone. Errors, incorrect measurements or missing measurements due to lack of staff or due to other constraints and priorities are possible, which can lead to costly damage to the entire system. From the JP 52-030 656 A a device is known with the vibration measurements in the axial direction of the trunnion or the support shaft of a converter information about the formation and extinction of the molten steel and the Size of sectional disturbances in the molten steel and in the slag can be obtained. From the vibration measurement conclusions on the behavior of the melt are possible. The same applies to devices known from JP 62-185 818 A and JP 58-213 815 A.
[0011] Nach einer anderen bekannten Vorrichtung (WO 2002/092 277 A2) zur Lagerung einer Spindel ist für diesen Zweck in allgemein üblicher Weise ebenfalls ein Loslager vorgesehen. Allerdings ist aufgrund der gegebenen Konstruktion ein Überschreiten eines erlaubten Bewegungsspielraumes bei der eine Antriebsspindel darstellenden Vorrichtung nicht möglich. Mit dieser bekannten Vorrichtung sollen kleine Axialverschiebungen erkannt und für eine einwandfreie Genauigkeit der Antriebsspindel kompensiert werden. Derartige Spindeln sind allerdings nicht zur Lagerung von Konvertern geeignet.According to another known device (WO 2002/092 277 A2) for supporting a spindle, a loose bearing is also provided for this purpose in a generally conventional manner. However, due to the given construction, it is not possible to exceed a permitted range of motion in the case of a device representing a drive spindle. With this known device small axial displacements are recognized and compensated for a perfect accuracy of the drive spindle. However, such spindles are not suitable for the storage of converters.
[0012] Aus der KR 2004/0 036 009 A ist ein Axialversatzsensor für einen Konverter bekannt, mit dem eine Verschiebung des Konverters in Folge thermischer Ausdehnung überwacht werden kann, was aber keine Überwachung des Loslagers der Konverterlagerung erlaubt.From KR 2004/0 036 009 A an axial displacement sensor for a converter is known with which a shift of the converter can be monitored as a result of thermal expansion, but this does not allow monitoring of the movable bearing of the converter storage.
[0013] Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine automatisierte Überwachung des Bewegungsspielraums des Loslagers einer Lagervorrichtung zu ermöglichen.The object of the invention is in particular to enable automated monitoring of the range of motion of the movable bearing of a bearing device.
[0014] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.The object is achieved by the features of claim 1, while advantageous embodiments and modifications of the invention can be taken from the dependent claims.
[0015] Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages will be apparent from the following description. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
[0016] Es zeigen: [0017] Fig. 1 einen Konverter mit zwei Tragzapfen und eine Lagervorrichtung mit einem Losla ger zum kippbaren Lagern des Konverters, [0018] Fig. 2 das Loslager der Lagervorrichtung aus Figur 1 mit einem an einer Stirnseite eines1 shows a converter with two trunnions and a bearing device with a Losla ger for tiltable bearings of the converter, Fig. 2 shows the movable bearing of the bearing device of Figure 1 with a front end of a
Loslagergehäuses angeordneten Messsensor in einer Schnittdarstellung und [0019] Fig. 3 ein Loslager einer Lagervorrichtung nach einer alternativen Ausgestaltung derMoving bearing housing arranged measuring sensor in a sectional view, and Fig. 3 shows a movable bearing of a bearing device according to an alternative embodiment of
Erfindung mit einem an einer Stirnseite eines Tragzapfens befestigten Messsensor.Invention with a mounted on a front side of a trunnion measuring sensor.
[0020] Figur 1 zeigt einen Konverter 10 mit zwei Tragzapfen 12 und eine Lagervorrichtung 14 mit einem Loslager 24 zum kippbaren bzw. drehbaren Lagern des Konverters 10. Der Konverter 10 ist hier nur schematisch dargestellt und besteht aus einem Konvertergefäß 16 und einem Tragring. Die Lagervorrichtung 14 lagert den Konverter 10 über die Tragzapfen 12 derart, dass der Konverter 10 um eine horizontale Achse 20 schwenkbar ist. Im Verlauf eines Frischzyklus wird der Konverter 10 um die horizontale Achse 20 zum Befüllen, Entleeren, Schlack ausgießen geschwenkt bzw. gekippt.Figure 1 shows a converter 10 with two support pins 12 and a bearing device 14 with a floating bearing 24 for tilting or rotatable bearings of the converter 10. The converter 10 is shown here only schematically and consists of a converter vessel 16 and a support ring. The bearing device 14 supports the converter 10 via the support pins 12 such that the converter 10 is pivotable about a horizontal axis 20. During the course of a fresh cycle, the converter 10 is pivoted or tilted about the horizontal axis 20 for filling, emptying, slag.
[0021] Das Loslager 24 der Lagervorrichtung 14 ist zum Schutz vor Verschmutzungen in einem Loslagergehäuse 28 untergebracht. Das Loslagergehäuse 28 ist vorzugsweise lösbar mit dem Traggerüst 26 verbunden, so dass es in einem Einstellungsvorgang in axialer Richtung verschoben werden kann. Langlöcher für die Befestigungsschrauben im Traggerüst 26 unterstützen diese Einstellmöglichkeit. In dem Einstellvorgang muss die Position des Loslagergehäuses 28 immer derart gewählt werden, dass das Loslager 24 bei den im Betrieb auftretenden Axialbewegungen nicht an die Ränder des Loslagergehäuses 28 anstößt, was zu Beschädigungen führen würde. 2/7 österreichisches Patentamt AT505 051 B1 201-10-15 [0022] Figur 2 zeigt das Loslager 24 der Lagervorrichtung 14 aus Figur 1 mit einem an einer Stirnseite eines Loslagergehäuses 28 angeordneten Messsensor 30 in einer Schnittdarstellung.The movable bearing 24 of the bearing device 14 is housed in a floating bearing housing 28 for protection against contamination. The floating bearing housing 28 is preferably detachably connected to the support frame 26 so that it can be moved in an adjustment process in the axial direction. Slots for the screws in the support frame 26 support this adjustment. In the adjustment, the position of the floating bearing housing 28 must always be selected such that the floating bearing 24 does not abut the edges of the floating bearing housing 28 in the axial movements occurring during operation, which would lead to damage. FIG. 2 shows the movable bearing 24 of the bearing device 14 from FIG. 1 with a measuring sensor 30 arranged on an end face of a non-locating bearing housing 28 in a sectional illustration.
[0023] Das Loslager 24 ist mittig im Loslagergehäuse 28 angeordnet, so dass sowohl ein Bewegungsspielraum 32 für eine thermische Ausdehnung des Konverters 10 vorhanden ist als auch ein Bewegungsspielraum 34 für ein Schrumpfen des Konverters 10. Offene, sogenannte hufeisenförmige Tragringe von Wechselkonvertern gehen auseinander. Hingegen führt bei geschlossenen Tragringen die Ovalverformung zu einem Schrumpfen in Zapfenrichtung oder durch kurzzeitige Überhitzung zu einem Ausdehnen. Um der wahrscheinlichen Verformung vorzubeugen wird bei der Erstmontage bei hufeisenförmigen Tragringen das Loslagergehäuse nach außen, bei geschlossenen Tragringen nach innen versetzt montiert. Damit soll die Notwendigkeit, das Gehäuse versetzen zu müssen, weitgehend vermieden werden.The floating bearing 24 is arranged centrally in the floating bearing housing 28, so that both a movement margin 32 for a thermal expansion of the converter 10 is present as well as a movement margin 34 for a shrinkage of the converter 10. Open, so-called horseshoe-shaped support rings of AC converters go apart. On the other hand, in the case of closed support rings, the oval deformation leads to shrinkage in the direction of the pin or to expansion due to short-term overheating. In order to prevent the probable deformation, the non-locating bearing housing is mounted outwards during the initial assembly with horseshoe-shaped support rings, and offset inwards with the support rings closed. This should largely avoid the need to move the housing.
[0024] Der Tragzapfen 12 hat einen gestuften Endbereich mit einem sich in zwei Stufen verringernden Durchmesser. Auf einen ersten Bereich 42 ist der Innenring 38 des Loslagers 24 aufgesteckt und auf einen zweiten Bereich 44 ist ein Endstück 46 aufgesteckt, das über Schrauben 48 mit einer Stirnseite des Tragzapfens 12 verschraubt ist und das den Innenring 38 des Loslagers 24 axial am Tragzapfen 12 sichert.The support pin 12 has a stepped end portion with a decreasing diameter in two stages. On a first portion 42 of the inner ring 38 of the movable bearing 24 is attached and a second portion 44, an end piece 46 is attached, which is screwed by screws 48 with a front side of the support pin 12 and the inner ring 38 of the movable bearing 24 axially secured to the support pin 12 ,
[0025] Das axial versetzbare Loslagergehäuse 28 zum Aufnehmen des Loslagers 24 umfasst in der Industrie gängigen Lösung einen Gleitring 50 aus Grauguss, der ein axiales Gleiten des Außenrings 40 des Loslagers 24 erlaubt und der bei Verschleiß einzeln ausgetauscht werden kann. Ferner ist das Loslagergehäuse 28 an seinen beiden axialen Enden über Dichtungsdeckel 52, 52' abgeschlossen, die jeweils aus zwei Ringelementen bestehen, zwischen welchen auf einer radialen Außenseite des Tragzapfens 12 bzw. des Endstücks 46 gleitende Dichtringe 54 gehalten sind, die den Innenraum des Loslagergehäuses 28, in welchem das eigentliche Loslager 24 angeordnet ist, gegen das Eindringen von Verschmutzungen schützen.The axially displaceable floating bearing housing 28 for receiving the floating bearing 24 includes in industry standard solution a sliding ring 50 made of gray cast iron, which allows axial sliding of the outer ring 40 of the movable bearing 24 and can be replaced individually when worn. Further, the floating bearing housing 28 at its two axial ends on sealing cover 52, 52 'completed, each consisting of two ring elements, between which on a radial outer side of the support pin 12 and the end piece 46 sliding sealing rings 54 are held, the interior of the floating bearing housing 28, in which the actual floating bearing 24 is arranged to protect against the ingress of contaminants.
[0026] An einer Stirnseite des Loslagergehäuses 28, und zwar in einer Ausnehmung in dem dem Konverter 10 abgewandten Dichtungsdeckel 52, ist ein Messsensor 30 angeordnet. Am Endstück 46 des Tragzapfens 12 ist eine ringförmige Reflektorscheibe 56 befestigt, die sich mit dem Tragzapfen 12 bewegt. Der Messsensor 30 ist als Infrarot-Messsensor ausgebildet und kann in alternativen Ausgestaltungen der Erfindung auch als Laser-Entfernungsmesser, als Ultraschall-Messsensor oder als magnetischer/induktiver/kapazitiver Sensor ausgebildet sein.On a front side of the floating bearing housing 28, in a recess in the converter 10 facing away from the sealing cover 52, a measuring sensor 30 is arranged. At the end piece 46 of the support pin 12, an annular reflector disk 56 is fixed, which moves with the support pin 12. The measuring sensor 30 is designed as an infrared measuring sensor and, in alternative embodiments of the invention, can also be designed as a laser rangefinder, as an ultrasonic measuring sensor or as a magnetic / inductive / capacitive sensor.
[0027] Die Reflektorscheibe 56 dient zum Reflektieren eines Messsignals des Messsensors 30, der das Messsignal einerseits erzeugt und andererseits das reflektierte Messsignal empfängt. Aus einer Laufzeit des Messsignals oder aus Interferenzen zwischen dem gesendeten und dem empfangenen Signal bestimmt eine in den Messsensor 30 integrierte Auswerteinheit eine Kenngröße, die als Messwert auslesbar ist und die in einer eindeutigen Beziehung zu der Entfernung zwischen der Reflektorscheibe 56 und dem Messsensor 30 steht.The reflector disk 56 serves to reflect a measuring signal of the measuring sensor 30, which generates the measuring signal on the one hand and on the other hand receives the reflected measuring signal. From a transit time of the measurement signal or from interferences between the transmitted and the received signal, an evaluation unit integrated in the measurement sensor 30 determines a parameter which can be read out as the measurement value and which has a clear relationship to the distance between the reflector disk 56 and the measurement sensor 30.
[0028] Da die Reflektorscheibe 56 fest mit dem Endstück 46 verbunden ist, das wiederum fest mit dem Tragzapfen 12 verbunden ist, kann aus dem Messwert die axiale Position des Tragzapfens 12 und damit auch die axiale Position des Loslagers 24 im Loslagergehäuse 28 bestimmt werden. Der Messsensor 30 ist daher dazu ausgelegt, indirekt eine Position einer Stirnseite des Tragzapfens 12 zu erfassen.Since the reflector plate 56 is fixedly connected to the end piece 46, which in turn is fixedly connected to the support pin 12, the axial position of the support pin 12 and thus also the axial position of the movable bearing 24 in the floating bearing housing 28 can be determined from the measured value. The measuring sensor 30 is therefore designed to indirectly detect a position of an end face of the trunnion 12.
[0029] Die Steuereinheit 58 kommuniziert mit einer mit dem Messsensor 30 verbundenen Signalerzeugungseinheit 60 (Figur 1). Die Signalerzeigungseinheit 60 wertet die Messwerte des Messsensors 30 aus und erzeugt ein Alarmsignal, wenn ein Messwert des Messsensors 30 einen kritischen Wert über- oder unterschreitet, aus dem geschlossen werden kann, dass das Loslager 24 Gefahr läuft, an einen Anschlag des linken oder rechten Dichtungsdeckels 52, 52' des Loslagergehäuses 28 anzustoßen. Das Wartungspersonal kann dann das Loslagergehäuse 28 in einer geeigneten Weise axial versetzen, um eine Kollision zu vermeiden.The control unit 58 communicates with a signal generating unit 60 connected to the measuring sensor 30 (FIG. 1). The signal display unit 60 evaluates the measured values of the measuring sensor 30 and generates an alarm signal when a measured value of the measuring sensor 30 exceeds or falls below a critical value from which it can be concluded that the movable bearing 24 is in danger of abutting the left or right-hand sealing cover 52, 52 'of the floating bearing housing 28 abut. Maintenance personnel may then axially displace the floating bearing housing 28 in a suitable manner to avoid collision.
[0030] Die Steuereinheit 58 umfasst zudem eine als Software implementierte Messeinrichtung 62 zum Messen einer Schiefstellung des Tragzapfens 12. Die Messeinrichtung 62 ist dazu ausgelegt, den Verlauf eines Messwerts des Messsensors 30 zur Messung einer axialen Lage 3/7The control unit 58 also includes a software implemented as measuring device 62 for measuring a misalignment of the trunnion 12. The measuring device 62 is adapted to the course of a measured value of the measuring sensor 30 for measuring an axial position 3/7
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM01 | Lapse because of not paying annual fees |
Effective date: 20130430 |