-
Konvertertragring Die Erfindung betrifft einen unmittelbar auf den
Gefäßmantel von Stahlwerkskonvertern aufzuschweißenden Tragring, der nicht nur eine
sichere und gegen Erwärmung geschützte Anbringung der- Kippzapfen gewährleistet,
sondern der gegenüber den bekannten Zapfenbefestigungen an geschweißten Konvertern
auch noch weitere wesentliche Vorteile aufweist.
-
Die bisher bekanntgewordenen Stahlwerkskonverter in Schweißkonstruktionen
weisen Tragzapfenflansche auf, die über als Widerlager und Abstandshalter dienende,
auf dem Konvertermantel aufgeschweißte Auflageböcke vermittels Schrauben befestigt
sind, wobei die Tragzapfen mit einer Verlängerung auch noch den Gefäßmantel durchstoßen,
also unmittelbar mit der Ausmauerung in Berührung stehen. Dadurch besteht für die
Tragzapfen trotz der durch die Böckeauflage und zwischen deren Zwischenräumen möglichen
Zirkulation der Außenluft noch die Gefahr einer stärkeren Erwärmung, besonders dann,
wenn die Ausmauerung des Konverterinneren, was auch in dieser Konvertermittelzone
gewöhnlich noch eintritt, schon mehr oder weniger verschlissen ist und dann auch
zu den Tragzapfen hin ein stärkerer Wärmefluß eintritt. Diese Erwärmung wirkt sich
natürlich auch nachteilig auf die Zapfenlager selbst aus.
-
Da der Zapfen und die Auflageböcke sämtliche Kräftewirkungen direkt
auf den Gefäßmantel übertragen, muß der Gefäßmantel in der Zapfenzone als einziges
tragendes Element eine erhebliche Wandstärke aufweisen, um beim Kippen, Chargieren
oder gar beim Bärenbrechen nicht einzubeulen, was ja dann unter anderem ein völliges
Schiefstellen der Kippzapfen zur Folge haben könnte.
-
Durch die Erfindung ist ein Konvertertragring geschaffen worden, durch
dessen Anwendung die bisher bei Konvertern aufgetretenen Nachteilc in einfacher
und sicherer Weise vermieden werden.
-
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht darin, daß der
Konvertertragring derart unmittelbar auf den Konvertermantel geschweißt ist, daß
er mit lern überdeckten Konvertermantelteil gemeinsam einen geschlossenen, gasdichten
Kasten rechteckigen oder trapezförmigen Querschnittes bildet, der ringsherum von
einem Kühlmittel, insbesondere Luft, durchströmt werden kann.
-
Auf diese Weise ist es möglich, die Konvertermittelzone nicht aus
einem sehr starken Einzelblech, wie dies früher erforderlich war, sondern aus einem
Blech normaler Gefäßwandstärke herzustellen, wobei um dieses in gewissem Abstand
ein zweites Blech größtenteils konzentrisch herumgeführt wird und dieses mit dem
Mantelblech durch radiale oder auch konische Seitenbleche zu verbinden. Dadurch
ergibt sich, mit dem Gefäßmantel zusammengeschweißt, ein geschlossener, kastenförmiger
Tragring mit rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt, der selbst bei geringem
Materialaufwand noch wesentlich bessere Festigkeitseigenschaften aufweist als ein
starkes Einzelblech in der Kon-vertermittelzone. Der Materialaufwand ist bei gleichem
Widerstandsmoment trotz der erforderlichen Stegbleche, Rippen od. dgl. immer noch
wesentlich geringer als bei einem starken Einzelblech.
-
Durch die erzielte Steifheit des Konvertertragringes wird der weitere
Vorteil erreicht, daß die Kippzapfen in am Tragring angeordnete kräftige Flanschbleche
einzentriert und von außen herauf diese aufgeschraubt sind, ohne bis an den Konvertermantel
selbst heranzureichen oder diesen zu durchstoßen.
-
Dadurch wird es möglich, daß die Flanschbleche durch gelochte, den
Tragringlichtraum beiderseits der Flanschbleche durchstoßende Stehbleche zusätzlich
gegen den Konvertermantel abgestützt sind.
-
Da der Tragring kastenförmig gestaltet ist, kann dieser zur Verwendung
an bodenwindgeblasenen Konvertern so gestaltet sein, daß ein hohl ausgeführter Kippzapfen
zum Einleiten des Konverterwindes mit dem Tragringinneren in Verbindung steht, der
Tragring mit einem oder mehreren senkrecht oder schräg nach unten abgehenden Austrittsstutzen
versehen ist und die Windführung im Tragringinneren durch Leitbleche oder Zwischenwände
so ausgebildet ist, daß der Konverterwind erst zu den Austrittsstutzen gelangen
kann, nachdem er den gesamten Tragring einmal oder auch mehrmals in Hin- und Gegenstrom
durchströmt und auch den anderen Kippzapfen von innen erreicht oder bestrichen hat.
Durch diese zwangsweise Kühlung kann nun natürlich, je nachdem ob man ein
flüssiges
oder gasförmiges Kühlmittel, niedere oder höhere Durchströmungsgeschwindigkeiten
wählt, auf jeden Fall der jeweils optimale Kühleffekt erreicht werden, ganz gleich
welcher Verschleißgrad des Mauerwerkes oder welche sonstigen Verhältnisse gerade
vorliegen. Das läßt sich natürlich mit einer einfachen Konventionskühlung durch
die Außenluft, ,,vie sie bei der bekannten erwähnten Ausführung geschweißter Konverter
in Anwendung gelangt, nicht erreichen, da man die Außenluft weder hinsichtlich ihrer
aufsteigenden Menge noch Temperatur ohne weiteres beeinflussen kann.
-
Eine besonders einfache Möglichkeit zur Anwendung der Erfindung ergibt
sich nun aber an normalen windgeblasenen Thomaskonvertern. Bei derartigen Konvertern
hatte man bisher den Gebläsewind bekanntlich durch einen hohlen Tragzapfen in das
kippbare System eingeführt und dann von hier direkt nach unten in den Windkasten
geleitet, über dem der Düsenboden angeordnet ist.
-
Erfindungsgemäß wird nun der Gebläsewind durch einen hohlen Tragzapfen
eingeführt, dann erst nach beiden Seiten ringsherum durch den auf den Gefäßmantel
geschweißten Tragring geleitet, so daß er auch an den gegenüberliegenden Tragzapfen
gelangen und diesen kühlen kann, und dann erst in den Windkasten geleitet.
-
Durch entsprechende Einbauten im Tragring, Leitbleche, Zwischenwände
od. dgl., die gleichzeitig der Aussteifung dienen können, kann man nun den Gebläsewind
oder auch ein sonstiges Kühlmedium in alle gewünschten Richtungen leiten, in Zweigströme
aufteilen oder auch zwangsweise in eine einzige gewollte Richtung bringen. Beispielsweise
kann man dann auch den Gebläsewind zunächst im Tragring in der einen Richtung herum-
und in der anderen - also im Gegenstrom - wieder zurückleiten, dann zwischen beiden
Tragzapfen an einer zweckmäßigen Stelle nach unten zum Windkasten abführen, womit
man dann - durch Distanzierung der Windabführung aus dem Kippzapfen- und Ständerbereich
- unter Umständen Baulänge für den Konverterständerabstand sparen oder auch einen
älteren Konverter ohne Änderung seiner Ständer durch einen größeren Konvertertyp
ersetzen kann, wenn dieser mit einem derartig erfindungsgemäß ausgebildeten Tragring
ausgerüstet wird.
-
Der Konverterwind wird nun beim Umlauf im Tragring, insbesondere wenn
die Wärmeübergangsfläche durch Einbau von Zwischenwänden, Leitblechen od. dgl. noch
erhöht wird, um eine gewisse Temperaturspanne erwärmt, was bekanntlich dem Wärmeprozeß
im Konverter zugute kommt. Den Konverterwind vorzuwärmen ist an sich bekannt, und
man hat hierzu Einrichtungen verschiedener Art, beispielsweise Abgas-Konverterwind-Wärmetauscher
und ähnliche Einrichtungen vorgeschlagen. Wenn nun auch die Luftvorwärmung durch
Kühlung der Zapfen und Konv ertermittelzone keine besonders hohen Werte erlangen
kann, so ist das aber immerhin ein weiterer Vorteil der Erfindung, der praktisch
ohne jede besonderen Einrichtungen noch nebenher anfällt.
-
Wird der Konvertertragring an von oben her mittels Sauerstoffpflanze
geblasenen Konvertern verwendet, so ist vorgesehen, daß ein hohl ausgeführter Kippzapfen
mit besonderem, in die Kippzapfenbohrung eingesetztem Zuführungsrohr sowohl zum
Einleiten als auch zum Ausleiten von Kühlmitteln, insbesondere Kühlluft, mit dem
Tragringinneren so in Verbindung steht, daß das Kühlmittel zwangsweise den gesamten
Tragring, auch innen am gegenüberliegenden Kippzapfen vorbei, in gleichbleibender
oder auch mehrfach wechselnder Richtung durchströmt.
-
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt, und zwar veranschaulicht Fig. 1 einen auf den Gefäßmantel eines Thomaskonverters
geschweißten Tragring mit Rechteckquerschnitt, links von der Mittellinie aufgeschnitten,
rechts davon in Ansicht, Fig. 2 den gleichen Tragring im Längsschnitt durch die
Kippzapfen, Fig. 3 einen bodengeblasenen Stahlwerkskonverter mit aufgeschweißtem
Tragring trapezförmigen Querschnittes, links vor der Mittellinie im Schnitt, rechts
davon in Ansicht, wobei die nach unten abgehenden Windleitungen in die Zeichenebene
gedreht dargestellt sind, Fig. 4 den Horizontalschnitt durch die Kippzapfen des
Konverters nach Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt durch den Tragring eines von oben her
sauerstoffgeblasenen, sogenannten LD-Konverters.
-
Im einzelnen zeigen Fig. 1 und 2 den Mittelteil eines Konvertermantel.s
1, die äußeren Tragringgurtbleche 2, die oberen und unteren ebenen Ringbleche 3
und 4, die gelochten Stehbleche 5, die Flanschbleche 6 und die eingesetzten Leitbleche
7. In die Flanschbleche 6 sind die mit quadratischen Flanschen versehenen Kippzapfen
8 bzw. 9 einzentriert und festgeschraubt. Der Zapfen 9, auf dessen Verlängerung
9 a das Zahnritzel des Kippantriebes wie üblich mit Tangentialkeilverbindung aufgezogen
wird, ist außerdem mit dem Flanschblech 6 zur übertragung des erheblichen Kipp-
bzw. Drehmomentes mit einer Nut-und Federverbindung verbunden, die, wie hier dargestellt,
in den Diagonalen angeordnet und vierfach ausgeführt sein kann, wobei die Federn
10 in den Nuten des Flanschbleches oder in denen der Zapfenflansche in bekannter
Weise angeschraubt werden. Beide Kippzapfen 8 und 9 sind hohl ausgeführt, Zapfen
9 jedoch nur zur Gewichtsersparnis und durch eine eingeschweißte Platte 9 b verschlossen,
Zapfen 8 hingegen zur Einleitung des Konverterwindes über eine Stopfbüchse üblicher
Bauart (nicht dargestellt).
-
Die Strömungsrichtung -des Konverterwindes im Tragring ist durch in
Fig. 1 und 2 eingezeichnete Pfeile gekennzeichnet. In Fig.1 ist außerdem die Strömungsrichtung
von unten durch die Zeichnungsebene durch einen Kreis mit zentrischem Punkt, in
Fig.3 außerdem die Richtung von oben durch die Zeichnungsebene durch einen Kreis
mit zentrischem Kreuz gekennzeichnet.
-
Der Konv erterwind verzweigt sich nach Eintritt in Kippzapfen 8 und
strömt nach beiden Seiten im Tragring herum, überströmt das Leitblech 7 und gelangt
durch die gelochten Stehbleche 5 in den Raum hinter Zapfen 9, um hier umzukehren
und wieder durch die Stehbleche 5 unter die Leitbleche 7 hinweg in die Austrittstutzen
4 a zu strömen, von wo aus er dann nach unten zum Windkasten des Konverters geleitet
,werden kann.
-
Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 sind die am Mantelblech
11 angesetzten Seitenbleche 12 und 13 konisch ausgebildet, was dem Tragring besonders
in der Axialrichtung, also in der Hauptbelastungsrichtung, eine noch wesentlich
höhere Steifigkeit als bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 verleiht. Dabei ist
der Materialmehraufwand gegenüber der ersten Ausführung nur unbedeutend, besonders
aber dann, wenn auf die erste Ausführung
zum Ableiten von Spritzern
und Schmutz noch konische Abdeckbleche aufgesetzt werden, was beim zweiten Ausführungsbeispiel
nicht erforderlich ist. Außerdem ist beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig.
3 und 4 die vom Konverterwind bestrichene Fläche am Mantelblech 11 noch um etwa
30% größer als beim ersten Beispiel.
-
Die Wärmeübergangsfläche wird weiterhin durch das mittlere Trennblech
14 vergrößert, welches sich zu etwa drei Viertel des Ringumfanges zwischen Außenblech
15 und Mantelblech 11 bis an die Stehbleche 16 auf der Seite des Antriebskippzapfens
17 (hier abgebrochen dargestellt) herumzieht. Die Trennbleche 14 sind jenseits der
darunter angeordneten Austrittsstutzen senkrecht an die konischen Seitenbleche 13
heruntergezogen, so daß die hinter dem Windeintrittszapfen 18 verzweigenden Konverterwindströmungen
nicht direkt zu den Austrittsstutzen 19 und 20 gelangen, sondern zunächst über dem
Trennblech 14 zum Zapfen 17 geführt und von hier unterhalb des Trennbleches 14 -
also im Gegenstrom wieder zurück -zu den Austrittsstutzen 19 und 20 geleitet werden,
wie dies unterhalb des Trennbleches 14 durch gestrichelte Pfeile gekennzeichnet
ist.
-
Die Austrittsstutzen 19 und 20, von denen der Konverterwind durch
die Fallrohre 21 und 22 in den Windkasten 23 gelangt, sind schräg am unteren konischen
Seitenblech 13 angesetzt, was in der aus Fig. 4 ersichtlichen Entfernung vom Windeintrittszapfen
18 noch ohne Behinderung der Kippbewegung am Traglager oder Konverterständer möglich
ist. Bei dieser Ausführung erübrigen sich daher auch die für einen senkrechten Abgang
der Austrittstutzen erforderlichen Ringausbauchungen, wie sie aus Fig. 2 ersichtlich
sind. Hierdurch ergibt sich wieder eine vereinfachte Herstellungsweise des durch
Konusbleche begrenzten Tragringes wie auch ein formschönes Aussehen überhaupt.
-
Fig. 5 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel des aufgeschweißten Tragringes
für einen nicht bodenwindgeblasenen Konverter, beispielsweise für einen von oben
her sauerstoffgeblasenen, sogenannten LD-Konverter. Die Kühlluftzuführung erfolgt
hier, ebenso wie die Wiederabführung, durch den hohlgebohrten Zapfen 24, in welchem
ein besonderes, in eine den Ringquerschnitt unterbrechende Querwand 29 mündendes
Zuführungsrohr 28 eingesetzt ist, über den feststehenden Anschlußkopf 25 mit zwei
konzentrischen Stopfbuchsen, Manschetten- oder sonstigen Abdichtungen an sich bekannter
Bauart in der durch Pfeile gekennzeichneten Weise. In diesem Ausführungsbeispiel
wird die Kühlluft also nur in einer Richtung ringsherum durch den Tragring geleitet.
Ebensogut kann man jedoch auch bei dieser Ausführung durch Einbau von Zwischen-
und Umlenkblechen den Kühlluftstrom mehrmals in wechselnden oder ganz entgegengesetzten
Richtungen durch den Tragring leiten, bevor er diesen wieder verläßt, und so die
Wärmeübergangsfläche noch erhöhen.
-
Wenn man nun auch in einem solchen Konverter selbst die erwärmte Kühlluft
nicht weiter nutzbringend verwenden kann, so kann aber gerade bei derartigen LD-Konvertern,
bei denen bekanntlich eine Sauerstofflanze von oben her auf das Bad bläst, ganz
abgesehen von der Kühlung der Kippzapfen 24 und 26, auch die Kühlung der
Gefäßmittelzone bzw. der Ausmauerung 27 in diesem Bereich noch beachtliche Vorteile
mit sich bringen. Gerade in dieser Zone ist die Ausmauerung derartiger Konverter
einer ganz besonderen thermischen Beanspruchung unterworfen. Während die Badtemperatur
im Konvertergrund, je nach dem Stadium des Blasprozesses, etwa zwischen 1400 und
1650° C liegt, ist die Abgastemperatur in der Konv ertermittelzone von Anfang des
Prozesses an noch wesentlich höher und entsprechend auch die hier auftretende thermische
Beanspruchung des Mauerwerks. Die Kühlung des Tragringes wirkt daher auch auf die
Ausmauerung schonend und Standzeit verlängernd, sofern die Kühlung nicht zu kraß
erfolgt und ein hierfür geeignetes Mauerwerk (beispielsweise Teerdolomit) Verwendung
findet. Darüber hinaus bringt ja die Kühlung der Konvertermittelzone, insbesondere
bei einem entsprechend Fig. 3 nach unten konisch an den Gefäßmantel gezogenen Tragring,
auch noch eine gewisse Kühlung der unteren Konverterzone mit sich.
-
Die Anwendung der Erfindung auch an LD-Konvertern kann nun gerade
deshalb sehr vorteilhaft sein, weil der Luftdurchsatz im Tragring durch keinen weiteren
Faktor mitbestimmt wird als durch die Erfordernisse der Kühlung selbst. Während
beim bodenwindgeblasenen Thomaskonverter der Kühlluftdurchsatz durch den Tragring
natürlich an den Blaswindbedarf des Konverters gekoppelt ist, kann man beim LD-Konverter
den Luftdurchsatz durch den in Fig. 5 dargestellten Tragring jederzeit unterbrechen,
drosseln oder auch forcieren, je nachdem, ob es aus metallurgischen oder anderen
Gründen gerade zweckmäßig ist oder nicht. Beispielsweise kann man auch nach Abschalten
der Sauerstofflanze und in jeder Kippstellung des Konverters die Kühlluft noch durch
den Tragring schicken, was gerade bei derartigen gegenüber Thomaskonvertern thermisch
wesentlich höher beanspruchten Konvertern unter Umständen erheblich zur Erhöhung
der Wirtschaftlichkeit beitragen kann.