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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Montage und Demontage eines Lanzenkopfes an einem Ende einer Blaslanze zum Einbringen von einem Gas in ein metallurgisches Gefäß gemäß Anspruch 1, Bei den metallurgischen Gefäßen kann es sich insbesondere um Konverter, wie beispielsweise Basic-Oxygen-Furnace BOF- oder Argon-Oxygen-Dicarbonisation AOD-Konverter handeln.
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Ein Lanzenkopf besteht aus Kupfer und enthält in der Regel zwischen vier und sechs Überschalldüsen, durch welche Sauerstoff in den Konverter eingeblasen wird. Auf diese Weise wird Schmelze in dem Konverter entkohlt. In Folge der hohen thermischen Belastung in der Nähe des Brennflecks sowie aufgrund seiner Verbärung ist der Lanzenkopf ein Verschleißteil, das nach ca. 100 bis 400 Konverterschmelzen ausgewechselt werden muss. Diese Arbeit wird in den meisten Stahlwerken in einer Lanzenwerkstatt von zwei Arbeitskräften ausgeführt. Die Montage und Demontage des Lanzenkopfes ist zeitaufwendig und schwierig, da der Lanzenkopf selbst zwischen 30 kg und 50 kg wiegt und meistens manuell gehoben und auf die Blaslanze aufgeschoben werden muss. Die Montage des Lanzenkopfes auf die Blaslanze umfasst im Stand der Technik folgende Verfahrensschritte:
- a) Das Stahlrohr der Blaslanze wird gegebenenfalls verlängert, die Schweißkante anschließend mit einer Schleifhexe glatt geschliffen, die Kanten werden angefast.
- b) Der eigentliche Lanzenkopf wird entweder manuell angehoben oder mit einem kleinen Hubwagen angehoben und vor der Blaslanze positioniert.
- c) Der Lanzenkopf wird mit Spezialwerkzeugen aufgeschoben, wobei die Gummidichtungen (meist drei Stück) zwischen der Sauerstoff- und Wasserführung nicht beschädigt werden dürfen. Beim Aufschieben besteht die Gefahr, dass der Lanzenkopf sich verkantet, der Lanzenkopf wird dann häufig mit einem Vorschlaghammer bearbeitet. In manchen Fällen wird der Lanzenkopf mit einem Schweißbrenner erwärmt, um das Nachschieben überhaupt zu ermöglichen.
- d) In manchen Fällen muss der Schweißspalt nachgeschliffen werden, z. B. wenn die Spaltbreite unregelmäßig ist und deshalb nicht geschweißt werden kann.
- e) Anschweißen des Lanzenkopfes, teilweise auch in Überkopflage.
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Die Demontage des Lanzenkopfes von der Blaslanze umfasst im Stand der Technik folgende Schritte:
- f) Der Lanzenkopf wird ca. 20 cm bis 50 cm oberhalb der Lanzenspitze abgebrannt, beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Nachführbrennvorrichtung, die auf das Lanzenrohr aufgespannt und mittels Kurbel nachgeführt wird. Das manuelle Nachbrennen beinhaltet ein höheres Gefährdungspotential als das Abbrennen mittels Nachführbrennvorrichtung. In manchen Werken wird der Lanzenkopf auch abgeflext.
- g) Der eigentlich schwierige Vorgang ist das Abziehen des Lanzenkopfes, da dieser unter thermischer Spannung steht. Daher wird mittels Schraubenzieher oder Stemmeisen ein kleiner Spalt frei gehebelt, woraufhin das Stemmeisen dann so lange an immer wieder anderen Spaltpositionen angesetzt wird, bis der Lanzenkopf sich final abziehen lässt und herunterfällt.
- h) In einigen Fällen steht der Lanzenkopf unter so hohen Spannungen, dass er sich nicht mit einem Stemmeisen abziehen lässt. In diesem Fall werden kleine Metallklötzchen auf die Blaslanze geschweißt, um eine Art Gegenlager zu erzeugen; mittels eines geeigneten Werkzeuges wird der Lanzenkopf dann an den Metallklötzchen verspannt und aufgehebelt.
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Zur Erleichterung dieser genannten Verfahrensschritte sind im Stand der Technik bereits eine Mehrzahl von Vorrichtungen zur Montage und Demontage von Lanzenköpfen bekannt, z. B. aus der
WO 98/35065 A1 , der
DE 38 28 928 A1 und der
DE 2 312 309 C3 , die eine Vorrichtung zum Abtrennen und Anschweißen eines Lanzenkopfes einer Blaslanze offenbart.
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Darüber hinaus offenbart die
EP 0 464 427 B1 eine Vorrichtung zum automatischen Ankuppeln einer Einblaslanze an ein Sammelgefäß, das mit Rohrleitungen in Verbindung steht, die Fluide befördern. Die Fluide sind dazu bestimmt, in ein schmelzflüssiges metallisches Bad über Kanäle, die durch die Lanze hindurch verlaufen injiziert zu werden. Dabei ist die Lanze auf einem längs einer Laufschiene vertikal verschiebbaren Lanzenwagen angebracht und das Sammelgefäß umfasst Mittel zur dichten Ankupplung an dem Lanzenkopf Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch Mittel, um die Lanze an dem Lanzenwagen starr festzuhaken, und durch Mittel, die die Befestigung des Sammelgefäßes an dem Lanzenwagen sicherstellen und eine vertikale Verschiebung des Sammelgefäßes bezüglich des Lanzenwagens oder umgekehrt ermöglichen.
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Weiter beschreibt die
EP 0 441 767 A2 eine Einrichtung zur Medienversorgung einer Blaslanze für ein metallurgisches Gefäß, insbesondere einen Stahlwerkskonverter, mit einer an einem Lanzenträger angeordneten Blaslanze, wobei ein mit mindestens einer Medienversorgungsleitung verbundenes Anschlussstück des Lanzenträgers an ein Gegenanschlussstück der Blaslanze anpressbar und die mindestens eine Medienversorgungsleitung an einen korrespondierenden Medienkanal der Blaslanze dichtend anschließbar ist. Dabei ist an dem Lanzenträger eine Verschiebeeinrichtung mit einer Aufnahme für die Blaslanze zum Bewegen des Gegenanschlussstückes von einer Freigabeposition in eine Kuppelposition und umgekehrt vorgesehen. Die Verschiebeeinrichtung ist mittels einer Antriebsvorrichtung bewegbar, die das Gegenanschlussstück gegen das Anschlussstück in Kuppelposition anpresst und die Verschiebeeinrichtung in Kuppelposition unter Formschluss selbsthemmend fixiert.
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Weiterhin offenbart die europäische Patentschrift
EP 0 858 515 B2 eine Wechselvorrichtung für eine Blaslanze mit einem Kupplungskopf mit einem Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Lanzenkopfes. Der Kupplungskopf ist mittels mindestens eines schwenkbar an ihm befestigten Hakens mit der Blaslanze verriegelbar. Der mindestens eine Haken bewegt sich während des Einschiebens der Blaslanze in den Aufnahmeraum des Kupplungskopfes selbsttätig in eine Verriegelungsstellung. Nach einem Wegschwenken des mindestens einen Hakens kann die Blaslanze aus der Aufnahme herausgezogen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative Vorrichtung und ein alternatives Verfahren zur Montage und Demontage eines Lanzenkopfes an einem Ende einer Blaslanze bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird vorrichtungstechnisch durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die dort beanspruchte Vorrichtung weist eine Schubeinrichtung zum Aufschieben des Lanzenkopfes auf die Blaslanze und eine Zugeinrichtung zum Abziehen des Lanzenkopfes von der Blaslanze auf. Die Zugeinrichtung und die Schubeinrichtung sind in Form einer baulichen Einheit als Schub- und Zugeinrichtung ausgebildet, die einen in dem Boden des becherförmigen Gehäuses gelagerten und sich im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des Gehäuses erstreckenden Bolzen, beispielsweise eine Spindel aufweist, welcher in das Innere der Vorrichtung hinein- und herausverlagerbar, beispielsweise schraubbar ist.
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Der Begriff „Gehäuse“ meint nicht notwendiger Weise ein geschlossenes Gehäuse. Vielmehr umfasst er auch transparente Gehäuse oder offene Rahmen- oder Skelettkonstruktionen, die zumindest andeutungsweise einen Aufnahmeraum aufspannen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Arbeit für das Bedienpersonal wesentlich vereinfacht und erleichtert wird. So kann insbesondere der manuelle Transport des schweren Lanzenkopfes sowie auch das Aufschieben des Lanzenkopfes auf die Blaslanze und das Abziehen des Lanzenkopfes von der Blaslanze mit maschineller Unterstützung erfolgen.
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Eine Bewegung des Bolzens in das Innere des Aufnahmeraumes dient zum Aufdrücken bzw. Aufschieben des Lanzenkopfes auf ein Ende der mit Hilfe der Spanneinrichtung fest eingespannten Blaslanze. Umgekehrt dient eine Bewegung des Bolzens aus dem Aufnahmeraume heraus zum Abziehen des Lanzenkopfes von der Blaslanze, nachdem der Bolzen zuvor mit dem Lanzenkopf in Eingriff gebracht wurde.
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Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird der Bolzen zum Abziehen des Lanzenkopfes mit einer Mehrzahl von Krallen mit Widerhaken mit dem Lanzenkopf in Eingriff gebracht.
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Weitere Ausführungsbeispiele für die Schub- und Zugeinrichtung sowie für ein Rollenlager an der Innenseite des Aufnahmeraumes der Spanneinrichtung und für die Antriebe der Spanneinrichtung, der Schub- und Zugeinrichtung sowie für eine Hubeinrichtung sind Gegenstand der abhängigen Vorrichtungsansprüche. Es ist vorteilhaft, dass die Kupplungseinrichtung auf einem Ständer montiert ist, weil dies ein leichteres Verfahren des schweren Lanzenkopfes ermöglicht. Eine in dem Ständer vorgesehene Hubeinrichtung bietet den Vorteil, dass der Kopf, wenn er in dem Aufnahmeraum gelagert ist, auf eine bequeme Arbeitshöhe positioniert werden kann.
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Außerhalb des Aufnahmeraumes kann ein Antrieb für die Schub- und Zugeinrichtung vorgesehen sein.
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Verfahrenstechnisch wird die oben genannte Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Montieren des Lanzenkopfes an der Blaslanze gemäß Anspruch 10 sowie durch ein Verfahren zum Demontieren des Lanzenkopfes von der Blaslanze gemäß Anspruch 11. Die Vorteile dieser Lösungen entsprechen den oben mit Bezug auf die beanspruchte Vorrichtung genannten Vorteilen.
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Der Erfindung sind neun Figuren beigefügt, wobei
- 1 eine erste perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2 eine zweite perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 3 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung;
- 4 bis 6 eine Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Demontage des Lanzenkopfes von der Blaslanze; und
- 7 bis 9 eine Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Montage des Lanzenkopfs auf die Blaslanze;
zeigt.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 in einer ersten perspektivischen Ansicht. Die Vorrichtung dient zur Montage und Demontage eines Lanzenkopfes 200 an einem Ende einer Blaslanze (in 1 nicht gezeigt). Die Vorrichtung 100 umfasst ein becherförmiges Gehäuse 110, welches in der Ausbildungsform gemäß 1 lediglich als Rahmen- bzw. Skelettkonstruktion ausgebildet ist. Dieses Gehäuse 110 spannt einen Aufnahmeraum 112 zumindest andeutungsweise auf. Es ist eine Spanneinrichtung 120 angeordnet zum lösbaren Einspannen der Blaslanze. Die Spanneinrichtung 120 umfasst bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel drei Spannschrauben 122, welche im Bereich der Öffnung des Gehäuses über den Umfang des Gehäuses verteilt angeordnet sind. Die Spannschrauben sind in radialer Richtung in das Innere des Aufnahmeraumes 112 hinein und heraus bewegbar und ermöglichen so das Festspannen und Lösen der Blaslanze in dem Gehäuse bzw. in dem Aufnahmeraum. In der Seitenwand des becherförmigen Gehäuses 110 Ist ein Rollenlager 140 ausgebildet zum Drehen des Lanzenkopfes 200 innerhalb des Aufnahmeraumes 112. Mit Hilfe des Rollenlagers 140 kann der aufliegende Lanzenkopf 200 leicht, d. h. ohne großen Kraftaufwand durch eine Bedienperson in eine solche Drehposition gedreht werden, dass seine Düsen 220 zum Austritt eines Gases mit entsprechenden Zuführleitungen innerhalb der Blaslanze ausgerichtet werden können.
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In dem Boden 114 des Gehäuses ist eine Schub- und Zugeinrichtung 130 angeordnet und gelagert. Die Schub- und Zugeinrichtung besteht im Wesentlichen aus einem sich in Richtung der Längsachse des Gehäuses bzw. des Aufnahmeraumes erstreckenden Bolzen 132, welcher in das Innere des Aufnahmeraumes 112 hinein- und herausschiebbar ist. Vorzugsweise ist der Bolzen als Schraube ausgebildet, die in das Innere des Aufnahmeraumes 112 hinein- und herausschraubbar ist. Für die Demontage des Lanzenkopfes 200 von der Blaslanze ist an dem in das Gehäuse bzw. in den Aufnahmeraum hineinragenden freien Ende des Bolzen mindestens eine Kralle 134 vorzugsweise mit Widerhaken angebracht zum Hintergreifen des Lanzenkopfes. Wenn die Kralle 134 mit dem Lanzenkopf 200 in Eingriff steht, kann der Lanzenkopf 200 mit Hilfe des Bolzens von der Blaslanze 300 abgezogen werden.
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Das besagte Gehäuse 110 mit der Spanneinrichtung 120 und der Schub- und Zugeinrichtung 130 ist auf einem vorzugsweise fahrbaren Ständer 150 montiert. Der Ständer 150 weist vorzugsweise eine Hubeinrichtung 160 auf zum Anheben des Gehäuses gegebenenfalls mit dem Lanzenkopf auf eine bequeme Arbeitshöhe oder auf Höhe der Blaslanze, auf welche der Lanzenkopf montiert werden soll.
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Für die Spanneinrichtung 120, die Schub- und Zugeinrichtung 130 und/oder für die Hubeinrichtung 160 können elektrische, pneumatische, hydraulische oder mechanische Antriebe 170 vorgesehen sein. In 1 sind die Antriebe für die Hubeinrichtung 160 und die Schubeinrichtung 130 als einfache Handkurbel ausgebildet.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 in einer perspektivischen Frontansicht. Hier ist besonders gut die Öffnung des Gehäuses 110 zu erkennen. Die Öffnung gewährt einen Blick in das Innere des Aufnahmeraumes 112, in welchem der Lanzenkopf 200 gelagert ist.
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3 zeigt eine Draufsicht auf das Gehäuse 110, wobei diese Draufsicht ebenfalls einen Blick in das Innere des Aufnahmeraumes 112 gewährt. Zu erkennen ist neben den Krallen 134 zum Abziehen des Lanzenkopfes von der Blaslanze ein Druckkopf 136 an dem Aufnahmeraum-seitigen Ende des Bolzens 132 zum Aufschieben des Lanzenkopfes 200 auf die Blaslanze. An den Krallen 134 sind die Widerhaken 135 zu erkennen zum Hintergreifen des Lanzenkopfes, um diesen von der Blaslanze abziehen zu können.
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Die 4 bis 6 veranschaulichen das erfindungsgemäße Verfahren zum Demontieren bzw. Abziehen des Lanzenkopfes von der Blaslanze. Demgegenüber veranschaulichen die 7 bis 9 das erfindungsgemäße Verfahren zum Montieren bzw. Aufschieben des Lanzenkopfes 200 auf die Blaslanze 300. Alle 4 bis 9 umfassen jeweils zwei Teilbilder, wobei die oberen Bilder jeweils eine Draufsicht und die unteren Bilder jeweils eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen.
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Das Verfahren zum Demontieren des Lanzenkopfes 200 von der Blaslanze 300 mit Hilfe der Vorrichtung 100 weist folgende Schritte auf:
- a) Festspannen der Blaslanze 300 - nicht des aufgeschobenen Lanzenkopfes 200 - mit Hilfe der Spanneinrichtung in dem Gehäuses 110; siehe 4;
- b) Auftrennen einer Schweißverbindung 250 zwischen dem Lanzenkopf 200 und der Blaslanze und Aufhebeln eines zumindest teilweise umlaufenden Spaltes 260 zwischen der Blaslanze 300 und dem auf die Blaslanze aufgeschobenen Lanzenkopf 200; siehe 5;
- d) Aufschieben der Schub- und Zugeinrichtung 130 über den Lanzenkopf innerhalb des Aufnahmeraumes; siehe 5. Dabei greifen die Krallen 134 der Schub- und Zugeinrichtung 130 - vorzugsweise automatisch - in den Spalt ein zum Hintergreifen des Lanzenkopfes 200; siehe 6.
- e) Abziehen des Lanzenkopfs von der Blaslanze 300 mit Hilfe der Schub- und Zugeinrichtung 130 innerhalb des Aufnahmeraumes 112; siehe 6.
- f) Lösen der Blaslanze aus ihrer Einspannung in der Vorrichtung und Entfernen der Blaslanze 300 aus der Vorrichtung; und
- g) Entnehmen des Lanzenkopfes 200 aus der Vorrichtung.
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Das Verfahren zum Montieren des Lanzenkopfes 200 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 weist folgende Schritte auf:
- h) Einbringen des Lanzenkopfes 200 in den Aufnahmeraum 112 der Vorrichtung 100, vorzugsweise mit Hilfe eines Hubwagens;
- i) Verfahren der Vorrichtung 100 mit dem Lanzenkopf 200 zu der Blaslanze 300 oder umgekehrt;
- j) Festspannen eines Endes der Blaslanze 300 mit Hilfe der Spanneinrichtung 120 in dem Gehäuse 110; siehe 7;
- k) Drehen des Lanzenkopfes 200 innerhalb des Aufnahmeraumes 112 in eine solche Drehposition, dass Überschalldüsen 220 des Lanzenkopfs passend zu einem Medienanschluss der Blaslanze 300 ausgerichtet sind;
- l) Aufschieben des Lanzenkopfes 200 auf das eingespannte freie Ende der Blaslanze durch Verfahren des Druckkopfes 136 der Schub- und Zugeinrichtung 130 unter Druck gegen den Lanzenkopf 200 In den Aufnahmeraum 112 hinein; siehe 8;
- m) Schließen des Spaltes zwischen dem Lanzenkopf 200 und der Blaslanze 300 durch Verschweißen; siehe 8 und 9,
- n) Zurückziehen der Schub- und Zugeinrichtung 130 von dem aufgeschobenen Lanzenkopf 200 innerhalb des Aufnahmeraumes 112; und
- n) Lösen der Blaslanze 300 mit dem montierten Lanzenkopf 200 aus der Vorrichtung.
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Die zuvor beschriebene und in den Ansprüchen beanspruchte Reihenfolge der Verfahrensschritte ist nicht zwingend. Vielmehr gilt jede andere in der Praxis sinnvolle Reihenfolge der Verfahrensschritte, inklusive einer gleichzeitigen Durchführung einzelner Verfahrensschritte als mitoffenbart.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung
- 105
- Öffnung des Aufnahmeraumes
- 110
- Gehäuse
- 112
- Aufnahmeraum
- 114
- Boden des Gehäuses
- 120
- Spanneinrichtung
- 122
- Spannschrauben
- 130
- Schub- und Zugeinrichtung
- 132
- Bolzen
- 134
- Krallen
- 135
- Widerhaken
- 136
- Druckkopf
- 140
- Rollenlager
- 150
- Ständer
- 160
- Hubvorrichtung
- 170
- Antriebe
- 200
- Lanzenkopf
- 220
- Überschalldüse
- 250
- Schweißverbindung
- 260
- Spalt
- 300
- Blaslanze
- L
- Längsachse
