DE10227239A1

DE10227239A1 - Metallurgisches Gefäß, insbesondere Elektrolichtbogenofen als Schnauzenkipper

Info

Publication number: DE10227239A1
Application number: DE2002127239
Authority: DE
Inventors: Fritz-Peter Prof. Dr. Pleschiutschnigg; Peter Dr. Meierling
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-20
Also published as: DE10227239B4

Abstract

Ein metallurgisches Gefäß (1), insbesondere ein Elektrolichtbogenofen (2) als Schnauzenkipper (2a), das mittels Laufrollen (3a) um einen Rollmittelpunkt (4) auf einem Kreisbogen (5) kippbar ist, wobei der Vor-Kippwinkel (alpha) und der Rück-Kippwinkel (beta) zum Abstechen oder Abschlacken und/oder zum Entleeren jeweils größer als 15 DEG vorgesehen ist, kann derart mit einer Kippvorrichtung für größere Kippwinkel versehen werden, indem das Gefäß (1) auf dem Kreisbogen (5) mittels zumindest eines Abschnitts einer kreisförmig gebogenen Schienenführung (6) und mittels mehreren, diese an zumindest zwei gegenüberliegenden Querschnittsseiten (7a; 7b) stützenden und führenden Paaren von Laufrollen (3a) oder anderen Führungselementen (3) gelagert und über einen Antrieb (8) kippbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Gefäß, insbesondere einen Elektrolichtbogenofen als Schnauzenkipper, das mittels Laufrollen um einen Rollmittelpunkt auf einem Kreisbogen kippbar ist, wobei der Vor- und Rückkippwinkel zum Abstechen oder Abschlacken und/oder zum Entleeren jeweils größer als 15° vorgesehen ist.
Das Abstechen, Abschlacken und/oder Entleeren eines Elektrolichtbogenofens erfordert jeweils nach der angewendeten Verfahrensweise unterschiedliche Kippvorrichtungen, falls das Abstechen oder ein vollständiges Entleeren bei einem Ofenbetrieb mit kontinuierlicher oder schrittweiser Schrottzugabe, oder bei Sumpffahrweise, oder einer außermittigen Bodenabstichöffnung oder einer Schnauzenkippvorrichtung, einer Sauerstoffblas-Einrichtung und/oder einer wegbewegbaren Elektroden-Einrichtung (wie z.B. Bodenelektroden) verbunden ist. Entscheidend für die Wahl oder Gestaltung der Kippvorrichtung ist die während des Kippvorgangs auftretende Lage des Gesamt-Schwerpunkts in Bezug auf den Rollmittelpunkt.

Eine weit verbreitete Kippvorrichtung sind zwei parallel angeordnete Kippwiegen, auf die sich das Gefäß mittels Paaren der Laufrollen stützt ( DE 42 44 228 A1 ). Um ein Durchkippen zu verhindern, falls der Gesamt-Schwerpunkt über den Rollmittelpunkt wandert, ist außer einem am Gefäßboden angreifenden Antrieb in der Form einer Kolben-Zylinder-Einheit, an der Kippwiege ein Nocken angebracht, der gegen die ortsfesten Laufrollen anschlägt und den Kippwinkel nach beiden Richtungen begrenzt. Dazu sind Kippwinkel von ±5° bis ±15° vorgeschlagen.

Bei einigen Elektrolichtbogenofen-Gefäßen kippt die Sauerstoff-Blaslanze bei hochgezogenen Elektroden-Einrichtungen mit einer Plattform oder dem Ofendeckel.

Elektrolichtbogen-Öfen mit einer außermittigen Bodenabstich-Öffnung werden nur etwa ±10° gekippt, so dass die Schwerpunkt-Lage keine Probleme bereitet.

Bei einer Doppelofen-Anlage ( DE 44 45 209 C2 ) mit feststehender Elektroden-Einrichtung liegt deren Drehpunkt im Ofendeckel, wobei, um eine größere Deckelöffnung zu vermeiden, für die Herstellung von Baustahl Kippwinkel von ±10° ausreichend sind. Für die Herstellung von rostfreien Stählen werden außer dem Doppelofen-Prinzip die erwähnten Schnauzenkipper eingesetzt, deren Kippwinkel größer als ±15° sein muss.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Elektrolichtbogen-Öfen die Kippvorrichtung derart zu gestalten, dass auch bei größeren Kippwinkeln als ±15° der Gesamt-Schwerpunkt sich beim völligen Entleeren des Gefäßes zwischen den Stützstellen auf der Kippwiege befindet, so dass ein Umkippen nicht möglich ist.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Elektrolichtbogenofen der eingangs bezeichneten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gefäß auf dem Kreisbogen mittels zumindest eines Abschnitts einer kreisförmig gebogenen Schienenführung und mittels mehreren, diese an zumindest zwei gegenüberliegenden Quer schnittsebenen stützenden und führenden Paaren von Laufrollen oder anderen Führungselementen gelagert und über einen Antrieb kippbar ist. Der Vorteil besteht darin, dass auch bei größeren Kippwinkeln von z.B. über 40° noch eine stabile Lage des Gefäßes gewährleistet ist und der Gesamtschwerpunkt zwischen den Stützstellen auf der Schienenführung bleibt. Diese Wirkung tritt insbesondere dann ein, wenn die Schmelze mit zunehmendem Kippwinkel immer mehr zur Schnauze eines Schnauzenkippers hin wandert und sich der Gesamt-Schwerpunkt nach links oder rechts von der senkrechten Achse aus bewegt. Dann können Kippwinkel von +45° bis –20° erzielt werden, ohne das Gefäß in eine labile Lage zu bringen. Bei Schnauzenkippern ist bei +45° eine völlige Entleerung des Gefäßes möglich.

Dabei ist ausgestaltend vorgesehen, dass sich die Schienenführung zumindest über einen Kippwinkel des Gefäßes von ±25° erstreckt. Dadurch kann eine noch annehmbare Wiegenhöhe erreicht werden.

Da die Schienenführung neben der Führung beim Kippen auch das Gesamtgewicht des Gefäßes mit Ausmauerung, Schmelze, Schrott und Schlacke aufnehmen muss, kann eine zweckmäßige Ausgestaltung dadurch geschaffen werden, dass die Schienenführung aus einem kreisbogenförmigen Rohr besteht und die Führungselemente aus Paaren von im axialen Querschnitt parabolischen Führungsrollen.

Eine Ausführungsform kann darin bestehen, dass die kreisbogenförmige Schienenführung am Gefäßboden befestigt ist und dass die Führungselemente an einer auf dem Fundament angeordneten Lagervorrichtung vorgesehen sind.

Dazu ist die Aufnahme der Führungs- und Gewichtskräfte derart gelöst, dass die aus paarweisen Führungsrollen bestehenden Führungselemente mit senkrechten Drehachsen in der Lagervorrichtung drehbar gelagert sind.

Eine andere konstruktive Alternative besteht darin, dass die kreisbogenförmige Schienenführung auf dem Fundament angeordnet ist und dass die Führungselemente paarweise am Gefäßboden befestigt sind.

Für eine Schienenführung, die kreisbogenförmig in einer Ebene liegt und in einer anderen Ebene angepasst ist, kann es vorteilhaft sein, dass die aus Führungsrollen bestehenden Führungselemente mit ihren Drehachsen dem Verlauf der Schienenführung folgend parallel auf zwei gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind.

Dabei sind unterschiedliche Gestaltungen für die Lagerung der Führungselemente möglich, wobei eine solche darin besteht, dass die Führungselemente mit ihren Drehachsen parallel und horizontal verlaufend am Gefäßboden angeordnet sind.

Ebenso ist eine Gestaltung vorteilhaft, dass die aus Führungsrollen bestehenden Führungselemente mit ihren Drehachsen parallel und horizontal auf dem Fundament angeordnet sind.

Die die beiden Wiegen ersetzende Konstruktion ist nach weiteren Merkmalen dadurch für hohe Kräfte aufnahmefähig, dass zwei symmetrisch zueinander angeordnete Lagervorrichtungen für die Führungselemente mittels Verstrebungen miteinander verbunden sind.

Ebenso kann vorgesehen werden, dass zwei symmetrisch und parallel zueinander verlaufende, auf dem Fundament beabstandet angeordnete Führungsschienen mittels Verstrebungen miteinander verbunden sind. Der Vorteil einer hohen Lastaufnahmefähigkeit wird dadurch ebenfalls erreicht.

Für die Übertragung der Kippantriebskräfte sind verschiedene Gestaltungen möglich. Eine erste Gestaltung besteht darin, dass der Antrieb zum Kippen des Gefäßes an einer oder mehreren Führungsrollen angreift. Die Antriebskräfte werden hierbei durch Reibkraft oder durch in einen Zahnkranz auf der Führungsschiene eingreifende Zahnritzel übertragen.

Eine andere Alternative sieht vor, die auch zusätzlich zu dem Reibkraft- oder Zahn-Antrieb eingesetzt werden kann, indem der Antrieb zum Kippen des Gefäßes aus einer am Fundament gelenkig gelagerten Kolben-Zylinder-Einheit besteht , die am Gefäßboden angreift.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt, die nachfolgend näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 einen senkrechten Schnitt durch das Gefäß mit Schienenführung und Laufrollen als Führungselemente,
1A eine ±0°-Kippposition des Gefäßes mit einer unteren und oberen Schmeldbadhöhe einschließlich Schlackenschicht, im Schnitt ohne Oberofen,
1B die +40°-Kippposition des Gefäßes zum Abstechen der Schmelze, im Schnitt ohne Oberofen,
1C die –20°-Kippposition des Gefäßes beim Abschlacken, d.h. völligem Entleeren des Gefäßes oder bei Sumpffahrweise im Schnitt ohne Oberofen,
2 eine Einzelheit „A" aus 1 in vergrößertem Maßstab, mit senkrechtstehenden Rollenachsen und am Gefäß befestigter Schienenführung, im symmetrischen Halbschnitt;
3 die kinematische Umkehr für die Schienenführung und die Laufrollen, ebenfalls im symmetrischen Halbschnitt,
4 die Einzelheit „A" aus 1 in einer alternativen Anordnung der Schienenführung und der Laufrollen im symmetrischen Halbschnitt und
5 ebenfalls wieder die kinematische Umkehrung von Schienführung und Laufrollen im symmetrischen Halbschnitt.
Das metallurgische Gefäß 1 besteht gemäß 1 aus einem Elektrolichtbogenofen 2 in der Form eines Schnauzenkippers 2a und ist mittels Laufrollen 3a um einen Rollmittelpunkt 4 auf einem Kreisbogen 5 kippbar, wobei der Vor-Kippwinkel ? und der Rück-Kippwinkel β zum Abschlacken und/oder zum Entleeren jeweils größer als 15° vorgesehen ist.
Das als Schnauzenkipper 2a gezeigte Gefäß 1 besteht im wesentlichen aus einem Gefäßboden 1a und einem Ofendeckel 1b, wobei die Ausmauerung 1c auf einer Bodenwandung 1d aufgebaut ist. Der Ofendeckel 1b besitzt eine Öffnung 18, durch die eine Sauerstoffblaslanze oder, wie gezeichnet, eine Elektrodenvorrichtung 19 eingebracht werden.
Anstelle von üblichen Kippwiegen (oder zusätzlich) ist das Gefäß 1 auf dem Kreisbogen 5 mittels einer kreisförmig gebogenen Schienenführung 6 und mittels mehreren, diese an zumindest zwei gegenüberliegenden Querschnittsseiten 7a und 7b stützenden und führenden Paaren von Laufrollen 3a oder anderen Führungselementen 3 gelagert und kann über einen Antrieb 8 gekippt werden. Die Schienenführung 6 erstreckt sich dabei zumindest über einen Kippwinkel 9 des Gefäßes 1 von ± 25°. Dabei besteht die Schienenführung 6 aus einem kreisbogenförmigen Rohr 10 und die Führungselemente 3 aus Paaren von im axialen Querschnitt paraboloidförmigen Laufrollen 3a.
In 1 ist die kreisbogenfömige Schienenführung 6 am Gefäßboden 1a befestigt und die Führungselemente 3 sind an einer auf dem Fundament 11 angeordneten Lagervorrichtung 12 angeordnet. Die aus paarweisen Führungsrollen 3a bestehenden Führungselemente 3 sind mit senkrechten Drehachsen 13 in der Lagervorrichtung 12 drehbar gelagert (2).
Gemäß 3 ist die kreisbogenförmige Schienenführung 6 auf dem Fundament 11 angeordnet und die Führungselemente 3 sind paarweise am Gefäßboden 1a befestigt.
Das Gefäß 1 (1A) kann in ±0°-Position z. B. mit Schmelze bis zum unteren Schmelzenspiegel 20 für 50 t Schmelze gefüllt werden und bis zum oberen Schmelzenspiegel 21 für 110 t Schmelze. Der Ausgangs-Schwerpunkt 22 liegt dabei mittig auf der senkrechten Gefäßmittelachse 1e und wird am Drehpunkt der Drehachse 25 des nach oben weisen Pfeils gestützt.
Beim Abstechen der Schmelze (1B) wandert der Ausgangs-Schwerpunkt 22 von der in Schrägstellung befindlichen Gefäßmittelachse 1e nach links von der Gefäßmittelachse 1e zum Schwerpunkt 23 nach dem Kippen beim Schmelzen-Abstich und das Gefäß 1 würde, falls die Schienenführung 6 nicht vorhanden wäre, nach links drehend durchkippen. Der Drehpunkt ist durch den linken, nach oben weisenden Pfeil gekennzeichnet.
Beim Entleeren des Gefäßes 1 (Abschlacken) oder bei einer angedeuteten Sumpffahrweise (1C) wandert der Ausgangs-Schwerpunkt 22 von der nach rechts geneigten Gefäßmittelachse 1e nach rechts bis zum Schwerpunkt 24 nach Kippen beim Schlacke-Abstich und das Gefäß 1 würde in dieser Situation, weil der Schwerpunkt vor der Drehachse 25 liegt (vgl. Pfeil rechts außen nach oben) stabil sein.
Eine andere Alternative zeigt 4, wonach die aus Führungsrollen 3a bestehenden Führungselemente 3 mit ihren Drehachsen 13 dem Verlauf der Schienenführung 6 folgend parallel auf zwei gegenüberliegenden Seiten 14a, 14b angeordnet sind. Die Führungselemente 3 können mit ihren Drehachsen 13 parallel und horizontal verlaufend am Gefäßboden 1a angeordnet sein. Die sich den symmetrischen Halbschnitten der 2 bis 5 ergebenden zunächst unabhängigen Seiten-Konstruktionen können als zwei symmetrisch und parallel zueinander verlaufende, auf dem Fundament 11 beabstandet angeordnete Führungsschienen 6 mittels Verstrebungen 16 und 1 oder Stützen 15a miteinander verbunden werden. Die Konstruktionen auf den beiden Seiten links und rechts zur Symmetrie-Achse 17 sind demzufolge spiegelbildlich gleich.
In dem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß 5 sind die aus Führungsrollen 3a bestehenden Führungselemente 3 mit ihren Drehachsen 13 parallel und horizontal auf dem Fundament 11 angeordnet. Dabei sind zwei symmetrisch und parallel verlaufende, auf dem Fundament 11 beabstandet angeordnete Führungsschienen 6 mittels Verstrebungen 15 miteinander verbunden.
Ebenso können die zwei symmetrisch zueinander angeordneten Lagervorrichtungen 12 für die Führungselemente 3 mittels Verstrebungen 16 miteinander verbunden werden (4).
Der Antrieb 8 zum Kippen des Gefäßes 1 kann gemäß 1 an einer oder mehreren Führungsrollen 3a angreifen. Alternativ oder kumulativ kann der Antrieb 8 zum Kippen des Gefäßes 1 aus einer am Fundament 11 gelenkig gelagerten Kolben-Zylinder-Einheit bestehen, die mit ihrer Kolbenstange am Gefäßboden 1a angreift.
Im Fall einer zusätzlichen Anwendung einer bisherigen Wiegelagerung mit zwei Wiegen kann auch eine Schienenführung 6 oder ein Abschnitt einer solchen Schienenführung 6 vorgesehen sein.
Außerdem können entsprechend der aufzunehmenden Belastung, eines zuzulassenden Spiels u. dgl., zwischen der Schienenführung 6 und den Laufrollen 3a auch einzelne Rollen 3a oder Führungselemente 3 einseitig vorgesehen sein (vgl. 2 und 3).

1: metallurgisches Gefäß
1a: Gefäßboden
1b: Ofendeckel
1c: Ausmauerung
1d: Bodenwandung
1e: Gefäßmittelachse
2: Elektrolichtbogenofen
2a: Schnauzenkipper
3: Führungselemente
3a: Laufrollen
4: Rollmittelpunkt
5: Kreisbogen
6: Schienenführung
7a: Querschnittsseite
7b: Querschnittsseite
8: Antrieb
9: Kippwinkel
10: bogenförmiges Rohr
11: Fundament
12: Lagervorrichtung
13: Drehachse
14a: gegenüberliegende Seite
14b: gegenüberliegende Seite
15: Verstrebungen
15a: Stützen
16: Verstrebungen
17: Symmetrie-Achse
18: Deckelöffnung
19: Elektrodenvorrichtung
20: unterer Schmelzenspiegel
21: oberer Schmelzenspiegel
22: Ausgangs-Schwerpunkt
23: Schwerpunkt nach dem Kippen beim Schmelzen-Abstich (z.B. 1A)
24: Schwerpunkt nach dem Kippen beim Schlacke-Abstich
25: Drehachse

Claims

Metallurgisches Gefäß, insbesondere Elektrolichtbogenofen als Schnauzenkipper, das mittels Laufrollen um einen Rollmittelpunkt auf einem Kreisbogen kippbar ist, wobei der Vor- und Rückkippwinkel zum Abstechen oder Abschlacken und/oder zum Entleeren jeweils größer als 15° vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß (1) auf dem Kreisbogen (5) mittels zumindest eines Abschnitts einer kreisförmig gebogenen Schienenführung (6) und mittels mehreren, diese an zumindest zwei gegenüberliegenden Querschnittsseiten (7a; 7b) stützenden und führenden Paaren von Laufrollen (3a) oder anderen Führungselementen (3) gelagert und über einen Antrieb (8) kippbar ist.
Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schienenführung (6) zumindest über einen Kippwinkel (9) des Gefäßes (1) von ±25° erstreckt.
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenführung (6) aus einem kreisbogenförmigen Rohr (10) besteht und die Führungselemente (3) aus Paaren von im axialen Querschnitt parabolischen Führungsrollen (3a).
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisbogenförmige Schienenführung (6) am Gefäßboden (1a) befestigt ist und dass die Führungselemente (3) an einer auf dem Fundament (11) angeordneten Lagervorrichtung (12) vorgesehen sind.
Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aus paarweisen Führungsrollen (3a) bestehenden Führungselemente (3) mit senkrechten Drehachsen (13) in der Lagervorrichtung (12) drehbar gelagert sind.
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisbogenförmige Schienenführung (6) auf dem Fundament (11) angeordnet ist und dass die Führungselemente (3) paarweise am Gefäßboden (1a) befestigt sind.
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Führungsrollen (3a) bestehenden Führungselemente (3) mit ihren Drehachsen (13) dem Verlauf der Schienenführung (6) folgend parallel auf zwei gegenüberliegenden Seiten (14a; 14b) angeordnet sind.
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (3) mit ihren Drehachsen (13) parallel und horizontal verlaufend am Gefäßboden (1a) angeordnet sind.
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Führungsrollen (3a) bestehenden Führungselemente (3) mit ihren Drehachsen (13) parallel und horizontal auf dem Fundament (11) angeordnet sind.
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei symmetrisch zueinander angeordnete Lagervorrichtungen (12) für die Führungselemente (3) mittels Verstrebungen (16) miteinander verbunden sind.
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei symmetrisch und parallel zueinander verlaufende, auf dem Fundament (11) beabstandet angeordnete Führungsschienen (6) mittels Verstrebungen (15) miteinander verbunden sind.
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (8) zum Kippen des Gefäßes (1) an einer oder mehreren Führungsrollen (3a) angreift.
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (8) zum Kippen des Gefäßes (1) aus einer am Fundament (11) gelenkig gelagerten Kolben-Zylinder-Einheit besteht , die am Gefäßboden (1a) angreift.