DE102018216285A1 - Slag stopper - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Schlackenstopper (1) zum Verschließen eines Abstichloches (2) eines metallurgischen Gefäßes (3) zur Trennung eines flüssigen Metalls und einer Schlacke, wobei der Schlackenstopper (1) einen um eine Achse (a) schwenkbaren Arm (4) aufweist, an dessen einem Ende ein Verschlusskörper (5) zum Verschluss des Abstichloches (2) des metallurgischen Gefäßes (3) angeordnet ist und wobei der Arm (4) mit einem Antrieb (6) verbunden ist, der eine Schwenkbewegung um die Achse (a) veranlassen kann. Um für einen solchen Schlackenstopper einen wartungsarmen und störungsunempfindlichen Betrieb sicherzustellen, sieht die Erfindung vor, dass der Antrieb (6) umfasst: eine Welle (7), die mit dem Arm (4) fest verbunden ist, ein mit der Welle (7) drehfest verbundenes Zahnrad (8), einen Linearaktuator (9), der eine lineare Verschiebebewegung (b, b) mindestens eines Aktuator-Bauteils (10, 11) veranlassen kann, wobei das mindestens eine Aktuator-Bauteil (10, 11) eine Zahnstange (12, 13) aufweist, die mit dem Zahnrad (8) in Eingriff steht.The invention relates to a slag stopper (1) for closing a tap hole (2) of a metallurgical vessel (3) for separating a liquid metal and a slag, the slag stopper (1) having an arm (4) which can be pivoted about an axis (a), at one end there is a closure body (5) for closing the tap hole (2) of the metallurgical vessel (3) and the arm (4) is connected to a drive (6) which causes a pivoting movement about the axis (a) can. In order to ensure low-maintenance and failure-insensitive operation for such a slag stopper, the invention provides that the drive (6) comprises: a shaft (7) which is fixedly connected to the arm (4) and a shaft which is non-rotatable with the shaft (7) connected gear (8), a linear actuator (9) which can cause a linear displacement movement (b, b) of at least one actuator component (10, 11), the at least one actuator component (10, 11) being a rack (12 , 13) which is in engagement with the gear wheel (8).
Description
Die Erfindung betrifft einen Schlackenstopper zum Verschließen eines Abstichloches eines metallurgischen Gefäßes zur Trennung eines flüssigen Metalls und einer Schlacke, wobei der Schlackenstopper einen um eine Achse schwenkbaren Arm aufweist, an dessen einem Ende ein Verschlusskörper zum Verschluss des Abstichloches des metallurgischen Gefäßes angeordnet ist und wobei der Arm mit einem Antrieb verbunden ist, der eine Schwenkbewegung um die Achse veranlassen kann.The invention relates to a slag stopper for closing a tap hole of a metallurgical vessel for separating a liquid metal and a slag, the slag stopper having an arm pivotable about an axis, at one end of which a closure body for closing the tap hole of the metallurgical vessel is arranged, and wherein the Arm is connected to a drive that can cause a pivoting movement about the axis.
Ein gattungsgemäßer Schlackenstopper wird insbesondere in Stahlwerken zum Trennen von flüssigem Metall und Schlacke durch das Verschließen der Abstichöffnung eines metallurgischen Gefäßes eingesetzt. Dabei wird durch eine rotatorische Bewegung ein Arm mit einem Verschlussstück an die Öffnung des metallurgischen Gefäßes geschwenkt.A generic slag stopper is used in particular in steelworks to separate liquid metal and slag by closing the tap opening of a metallurgical vessel. In this way, an arm with a closure piece is pivoted to the opening of the metallurgical vessel by means of a rotary movement.
Der Aufbau und die Funktion eines solchen Schlackenstoppers sowie der verfahrenstechnische Hintergrund sind in der
Nachteilig ist bei der vorbekannten Lösung, dass zwecks Erreichens der benötigten Endlagenpositionen des Schwenkarms (Arbeits- und Verweilposition) ein Antrieb angesetzt wird, bei dem zunächst durch einen Linearantrieb eine erste Welle gedreht wird. Da durch die Komponenten (Linearantrieb samt Nocke zum Drehen der Welle) eine Drehbewegung des Schwenkarmes von nur ca. 90° erfolgen kann, wird durch eine mechanische Übersetzung (in Form einer Stirnradverzahnung) eine zweite Welle so angetrieben, dass mit dieser ein größerer Schwenkwinkel erreicht werden kann; auf dieser zweiten Welle ist der Schwenkarm befestigt.A disadvantage of the previously known solution is that a drive is set in order to reach the required end position positions of the swivel arm (working and dwell position), in which a first shaft is first rotated by a linear drive. Since the components (linear drive including cam for rotating the shaft) can only rotate the swivel arm by approx. 90 °, a mechanical shaft (in the form of spur gear teeth) drives a second shaft so that it achieves a larger swivel angle can be; the swivel arm is attached to this second shaft.
Durch hohe thermische Belastungen aus dem Konverterprozess (Strahlungswärme der Schmelze, die ca. 1650 °C hat, und Konvertermantel-Außentemperatur bis ca. 400°C) und durch die verschmutzte Umgebung ist diese Bauweise störungsanfällig und wartungsintensiv. Die Stirnradverzahnung (Übersetzung) muss zur Vermeidung von Verschleiß und Klemmung gefettet oder geölt werden. Durch den typischerweise im Stahlwerk vorhandenen Staub, welcher auch in kleinste Öffnung eindringen kann, setzt sich die mechanische Übersetzung durch Staubansammlung auf den geölten Flächen zu. Dasselbe gilt auch für Lagerstellen. Dadurch, dass die Komponenten störanfällig sind, kommt es in der Praxis des Öfteren zu Ausfällen. Durch die relativ hohe Anzahl an Bauteilen, die im Stahlwerksbetrieb störanfällig sind, ist die Ausfallwahrscheinlichkeit relativ hoch. Der Konverter durchläuft in der Regel einen ca. viermonatigen Betrieb, bevor er zum Stillstand kommt und wieder heruntergekühlt wird. Alle Wartungsarbeiten am heißen Konverter (im Falle eines Ausfalls) sind ein Sicherheitsrisiko für das Personal.Due to high thermal loads from the converter process (radiant heat of the melt, which has approx. 1650 ° C and converter jacket outside temperature up to approx. 400 ° C) and the contaminated environment, this design is prone to failure and maintenance-intensive. The spur gear teeth (gear ratio) must be greased or oiled to avoid wear and clamping. Due to the dust typically present in the steel mill, which can penetrate even the smallest opening, the mechanical translation is clogged by dust accumulation on the oiled surfaces. The same applies to storage locations. Due to the fact that the components are susceptible to failure, failures often occur in practice. Due to the relatively high number of components that are prone to failure in steel mill operations, the probability of failure is relatively high. The converter usually runs for about four months before it comes to a standstill and is cooled down again. All maintenance work on the hot converter (in the event of a failure) is a safety risk for the personnel.
Ähnliche und andere Lösungen betreffend einen Schlackenstopper sind in der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Schlackenstopper so weiterzuentwickeln, dass ein wartungsarmer und störungsunempfindlicher Betrieb gewährleistet werden kann. Dabei soll ein einfacher Aufbau möglich sein, sodass eine Realisierung mit wenigen Bauteilen erfolgen kann, was auch die Herstellkosten reduzieren soll.The invention is therefore based on the object of further developing a generic slag stopper in such a way that low-maintenance and trouble-free operation can be ensured. A simple construction should be possible, so that it can be implemented with a few components, which should also reduce the manufacturing costs.
Die Lös u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb umfasst:
- - eine Welle, die mit dem Arm fest verbunden ist,
- - ein mit der Welle drehfest verbundenes Zahnrad und
- - einen Linearaktuator, der eine lineare Verschiebebewegung mindestens eines Aktuator-Bauteils veranlassen kann,
- - a shaft that is firmly connected to the arm,
- - A gear connected to the shaft in a rotationally fixed manner and
- a linear actuator which can cause a linear displacement movement of at least one actuator component,
Der Linearaktuator umfasst dabei bevorzugt zwei Aktuator-Bauteile, wobei sich die beiden Aktuator-Bauteile gegensinnig zueinander linear bewegen können und wobei beide Aktuator-Bauteile jeweils eine Zahnstange aufweisen.The linear actuator preferably comprises two actuator components, the two actuator components being able to move linearly in opposite directions to one another and the two actuator components each having a rack.
Bevorzugt sind Begrenzungsmittel vorhanden, mit denen die Schwenkbewegung des Arms begrenzt werden kann. Demgemäß werden eine Begrenzung und die Möglichkeit einer Feineinstellung von definierten Endlagepositionen der Arbeits- und Ruhezustandspositionen vorgesehen, was beispielsweise durch eine zentrisch rotierend ausgeführte Nocke in einem Begrenzungsmodul erfolgen kann.Limiting means are preferably provided with which the pivoting movement of the arm can be limited. Accordingly, a limitation and the possibility of fine adjustment of defined end position positions of the working and rest positions are provided, which can be done, for example, by a centrally rotating cam in a limitation module.
Weiterhin ist bevorzugt ein einziger Linearaktuator vorhanden, mit dem der Arm geschwenkt werden kann. Furthermore, there is preferably a single linear actuator with which the arm can be pivoted.
Der Linearaktuator kann als pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet sein. Es sind aber auch andere Lösungen möglich.The linear actuator can be designed as a pneumatic piston-cylinder unit. However, other solutions are also possible.
Die Lagerung der Welle erfolgt bevorzugt durch Lager, die integrierten Festschmierstoff aufweisen. Hiernach kann eine wartungsfreie und ausfallsichere Ausführung der Lagerstellen erreicht werden.The shaft is preferably supported by bearings that have integrated solid lubricant. After this, maintenance-free and fail-safe execution of the bearing points can be achieved.
Der Antrieb kann in einem Gehäuse angeordnet sein, wobei das Gehäuse über Abstandshalter, insbesondere in Form von Distanzscheiben, an einem Umgebungsbauteil befestigt ist. Vorteilhaft wird hierdurch eine thermische Entkopplung des Antriebs von äußeren Temperaturschwankungen durch ein Außenschutzgehäuse realisiert, was durch den Einsatz besagter Abstandsscheiben mit minimierter Kontaktfläche zwischen Antrieb und Gehäuse und den Einsatz von Werkstoffen mit geringer Wärmeleitfähigkeit begünstigt wird.The drive can be arranged in a housing, the housing being fastened to a surrounding component via spacers, in particular in the form of spacers. This advantageously realizes a thermal decoupling of the drive from external temperature fluctuations by means of an outer protective housing, which is favored by the use of said spacers with a minimized contact area between the drive and the housing and the use of materials with low thermal conductivity.
Das Gehäuse ist bevorzugt mit flächig ausgebildeten Isolationselementen versehen.The housing is preferably provided with flat insulation elements.
Das Gehäuse kann weiterhin mit Kühlelementen, insbesondere in Form von Kühlringleitungen, versehen sein.The housing can also be provided with cooling elements, in particular in the form of cooling ring lines.
Weiterhin kann eine Temperierung der Innenkammer des Antriebsgehäuses auf Betriebstemperatur des Schwenkantriebes durch Isolierungsplatten und eine strömungsausgerichtete und optimierte Kühlluftführung durch eine Kühlringleitung erfolgen.Furthermore, the inner chamber of the drive housing can be tempered to the operating temperature of the rotary actuator by means of insulation plates and a flow-oriented and optimized cooling air duct through a cooling ring line.
Der Antrieb kann mit einem Energiespeicher, insbesondere einem Druckspeicher, in Verbindung stehen. Der Einsatz eines Druckspeichers für die Betätigung des Antriebs sorgt für einen unabhängigen Betrieb des Antriebes im Falle von Energienetzschwankungen; weiterhin besteht hierdurch Sicherheit gegen Ausfall.The drive can be connected to an energy store, in particular a pressure store. The use of a pressure accumulator for the actuation of the drive ensures independent operation of the drive in the event of fluctuations in the power grid; this also provides security against failure.
In vorteilhafter Weise können nunmehr problemlos große Schwenkwinkelbereiche von bis zu 180° des Schlackenstopper-Arms durch einen einzigen Antrieb und ohne weitere Komponenten direkt auf die Antriebswelle gefahren werden. Somit erfolgt das Schwenken des Arms um bis zu 180° mit nur einem einzigen Schwenkantrieb bzw. Drehantrieb und eine einzigen Welle, ohne dass es weiterer Bauteile zur Über- bzw. Untersetzung der Drehbewegung bedarf.Advantageously, large swivel angle ranges of up to 180 ° of the slag stopper arm can now be driven directly onto the drive shaft without any additional components. Thus, the arm is swiveled by up to 180 ° with only a single swivel drive or rotary drive and a single shaft, without the need for further components for increasing or reducing the rotary movement.
Der Antrieb kann dabei durch verschiedene Energiequellen (Federkraft, Druckluft bzw. Gasdruck) mit doppelwirkender Antriebseinheitsfläche betätigt werden, wodurch schnellere Reaktionszeiten und hohe Kräfte bzw. Momente möglich sind; gleichzeitig liegt eine kompakte Bauweise vor.The drive can be actuated by various energy sources (spring force, compressed air or gas pressure) with a double-acting drive unit surface, which enables faster reaction times and high forces or moments; at the same time, there is a compact design.
Der Schlackenstopper kann durch die geringe Anzahl an Komponenten bzw. Bauteilen ein kompaktes und masseminimiertes Gehäuse (Außenschutzgehäuse) bekommen. Es bestehen zahlreiche Platzierungsvarianten um den Abstichstutzen des Konvertergefäßes.The slag stopper can get a compact and mass-minimized housing (outer protective housing) due to the small number of components. There are numerous placement options around the tapping piece of the converter vessel.
Durch die vorgeschlagene Lösung können alle benötigten Schwenkpositionen des Arms problemlos erreicht werden, d. h. die Endlagenpositionen können problemlos angefahren werden. Gleichzeitig wird die Anzahl der benötigten Bauteile reduziert. Letzteres erhöht die Wartungsfreundlichkeit sowie die Herstellkosten. Weiterhin ist die Betriebssicherheit der Anlage verbessert, da der heiße Bereich weniger Instandhaltung benötigt.With the proposed solution, all required pivot positions of the arm can be reached without any problems, i. H. the end positions can be approached without any problems. At the same time, the number of components required is reduced. The latter increases ease of maintenance and manufacturing costs. The operational safety of the system is also improved since the hot area requires less maintenance.
Bevorzugt wird auch eine Vorrichtung zur Montage und Demontage des Schlackenstoppers am Konvertergefäß eingesetzt.A device for assembling and disassembling the slag stopper on the converter vessel is also preferably used.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
-
1 in perspektivischer Ansicht einen Schlackenstopper, -
2 die Vorderansicht eines Antriebs des Schlackenstopper (oben) sowie den Schnitt C-C durch den Antrieb (unten), wobei der Ruhezustand (geöffnetes Abstichloch) dargestellt ist, -
3 in der Darstellung gemäß2 die Arbeitsposition des Schlackenstoppers (geschlossenes Abstichloch), -
4 in perspektivischer Ansicht eine Montagevorrichtung für den Schlackenstopper und -
5 in perspektivischer Ansicht einen Teil eines metallurgischen Gefäßes, an dem eine Montage- und Instandhaltungsbühne zur Montage des Schlackenstoppers angeordnet ist.
-
1 a perspective view of a slag stopper, -
2nd the front view of a drive of the slag stopper (top) and the section CC through the drive (bottom), showing the idle state (open tap hole), -
3rd in the representation according to2nd the working position of the slag stopper (closed tap hole), -
4th a perspective view of a mounting device for the slag stopper and -
5 a perspective view of a part of a metallurgical vessel on which an assembly and maintenance platform for assembling the slag stopper is arranged.
In
Zur Ausführung der Verschwenkbewegung ist ein Antrieb
Dabei hat der Antrieb
Werden nun die beiden Aktuator-Bauteile
Die Verschwenkbewegung wird in beiden Drehrichtungen durch Begrenzungsmittel
In
Damit die thermische Belastung des Antriebs weiter vermindert werden kann, sind Isolationselemente
Die in
Die Montagevorrichtung
In
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- SchlackenstopperSlag stopper
- 22nd
- AbstichlochTap hole
- 33rd
- metallurgisches Gefäßmetallurgical vessel
- 44th
- Armpoor
- 55
- VerschlusskörperClosure body
- 66
- Antriebdrive
- 77
- Wellewave
- 88th
- Zahnradgear
- 99
- LinearaktuatorLinear actuator
- 1010th
- Aktuator-BauteilActuator component
- 1111
- Aktuator-BauteilActuator component
- 1212th
- ZahnstangeRack
- 1313
- ZahnstangeRack
- 1414
- BegrenzungsmittelLimiting means
- 1515
- BegrenzungsmittelLimiting means
- 1616
- Lagercamp
- 1717th
- Gehäusecasing
- 1818th
- AbstandshalterSpacers
- 1919th
- IsolationselementInsulation element
- 2020th
- KühlelementCooling element
- 2121
- MontagevorrichtungMounting device
- 2222
- GabelaufnahmenFork mounts
- 2323
- AufnahmelagerReception center
- 2424th
- PinPin code
- 2525th
- PositionierungsstützePositioning support
- 2626
- Montage- und InstandhaltungsbühneAssembly and maintenance platform
- 2727
- StahlwerksbühneSteel mill platform
- 2828
- Tragring Support ring
- aa
- Achseaxis
- b1 b 1
- lineare Verschiebebewegunglinear movement
- b2 b 2
- lineare Verschiebebewegunglinear movement
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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