DE1533909B2 - Metallurgisches Gefäß, insbesondere kippbarer und/oder umlaufender Stahlwerkskonverter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein metallurgisches-Gefäß, insbesondere einen kippbaren und/oder umlaufenden Stahlwerkskonverter, das mittels an der Gefäßwandung befestigter Tragpratzen und Befestigungsschrauben od. dgl. mit einem oder mehreren, das Gefäß umgebenden Trag- oder Laufringen in Verbindung steht, wobei die Befestigungsschrauben mit ihren Gewindemuttern in an den Pratzen vorgesehenen Gelenkträgern gelagert und durch Wandungen der Pratzen in sich in radialer Richtung zur Gefäßachse erstreckenden Schlitzen geführt verlaufen.

Stahlwerkskonverter sind als Einheit mit dem sie umgebenden Ring unter Zuhilfenahme von Schrauben, Keilen od. dgl. mittels Pratzen gelagert. Die Trennung in Gefäß und Tragring dient der Wärmedehnung zwi-. sehen Gefäßwandung und innerem Tragringdurchmesser. Naturgemäß führt die bei der metallurgischen Reaktion frei werdende Wärme zeitlich unterschiedlicher Mengen und auch bereits das Aufheizen des Gefäßes zu Verschiebungen der tragenden Teile. Dabei dürfen die Wärmespannungen die Elastizitätsgrenze nicht überschreiten, allerdings werden hin und wieder bleibende Verformungen in Kauf genommen, da bis jetzt die Betriebsbedingungen keine andere Wahl gestatteten.

Auch das Eindringen der Stampfmasse zwischen Ausmauerung und Gefäßwandung in Haarrisse des Dauerfutters, das auf der Gefäßwandung mit einer Isolierschicht aufliegt, führt zu einer Ausdehnung, zum sogenannten Wachsen des Gefäßes.

Zum Chargieren, Blasen, Abziehen der Schlacke, Abgießen und Ausmauern bedarf es der Kippbarkeit des Gefäßes, wobei ob seiner dünnen Wandung je nach Schräglage eine Formveränderung, wenn auch nicht eine bleibende, auftritt.

Während des Betriebes kommt es immer wieder vor, daß aus Gründen der inhomogenen Struktur, teils herrührend von der Schmelze, teils herrührend vom Aufbau der Ausmauerung, das Futter an mehreren Stellen ungleichmäßig verschlissen wird. Besonders dünn gewordene Ausmauerungsflächen bieten eine kürzere Strecke des Wärmedurchgangs, so daß in verhältnismäßig kurzer Zeit mehr Wärme an die Außenhaut gelangt, als erwünscht sein kann. In diesen Fällen treten stark erwärmte Zonen des Gefäßmantels auf, wobei es zu rotglühenden Flächenteilen kommen kann. Diese halten dem inneren Überdruck meist nicht stand, wodurch ebenfalls zumindest bleibende Verformungen des Gefäßaußenmantels hingenommen werden müssen.

Es ist nicht ausgeschlossen, daß diese hocherhitzten Zonen gerade mit den Befestigungsstellen von Pratzen zusammenfallen, wobei im günstigsten Fall die Pratzen eine entsprechende Wärmedehnung, meist aber ein Verdrehen ihrer Auflagefläche, mit ausführen.

Sämtliche im Bereich der Trag- oder Laufringe angebrachten Pratzen sowie das Gefäß als Ganzes ist demnach hoch wärmebeansprücht und einem beständigen Dehnen, Schrumpen und Verziehen unterworfen.

Der Stand der Technik sieht hierzu vor, die Gefäße mittefs Schrauben auf ihre sie umgebenden Ringe zu einem gewissen Teil gelenkig zu lagern (»Iron and Steel Engineer«, Oktober 1965, S. 95 bis 98, Fig. 4 mit zugehöriger Beschreibung). Am bekannten Gegenstand ist zwar auf dem Tragring keine gelenkige Lagerung ' vorgesehen, jedoch sind die Befestigungsschrauben mit ihren Gewindemuttern in an den Pratzen vorgesehenen Gelenkträgern gelagert und verlaufen durch Wandungen der Pratzen in sich in radialer Richtung zur Gefäßachse erstreckenden Schlitzen geführt. Hierbei bestehen die Befestigungsschrauben aus vertikalen Bolzen, die einen Gewindeteil mit zugehöriger Mutter aufweisen. Die Mutter ist nicht etwa fest auf die Tragpratze geschraubt. Ein Festziehen der Mutter würde die Prat-

•' ze auf dem Tragring festklemmen. Die Mutter ist vielmehr nur. leicht angezogen und mittels eines Stiftes gesichert. Es verbleibt daher immer ein gewisses Spiel, um der Pratze ein radiales Ausdehnen zu gestatten. Das Ausdehnen der Pratze in.axialer Richtung (parallel zur Gefäßhauptachse) wäre ohne dieses Spiel nicht möglich. Andererseits ist die axiale Ausdehnung der Prat-. zen durch dieses Spiel begrenzt. Das Spiel zwischen Mutter, Tragpratze und Tragring ist im bekannten Fall notwendig, um das Ausdehnen der Pratze in radialer und axialer Richtung, bezogen auf die Gefäßhauptachse, zu ermöglichen. Ein Klemmen der Pratzen wird dennoch nicht mit Sicherheit verhindert. Das Spiel ist -schädlich, weil das Gefäß beim Kippen um den Betrag ^v'des Spiels fällt und laute harte Stöße verursacht, die die Gefäßwandung, die Pratzen und den Tragring beanspruchen. Das Spiel wird außerdem durch das Fallen des Gefäßes beständig vergrößert, so daß nach einer bestimmten Anzahl von Schlägen die gesamte Gefäßlagerung überholungsbedürftig wird.

Die innerhalb der Pratze gebildete Verbindung bildet nunmehr über eine an der Unterseite sphärisch geformte Mutter, die in einer ebenso kugelig ausgebildeten Unterlegscheibe ruht, ein Gelenk. Die Bewegung der das Gelenk bildenden Teile ist jedoch durch das erwähnte Spiel beschränkt. Die Verbindung ist daher nicht in der Lage, zusammengesetzte Bewegungen, wie

ζ. B. ein Verdrehen der Tragpratze bei gleichzeitigem Kippen aufzunehmen. Es ist daher nicht ausgeschlossen, daß die Tragpratze nach einiger Zeit klemmt und sich nicht mehr radial ausdehnen kann.

Die Verbindungsschraube ist ferner im Tragring mittels eines fest am Tragring angeordneten ersten Distanzringes am Schaft geführt, so daß eine elastische Lagerung des Gefäßes über eine seitliche Verlagerung der Verbindungsschraube ausgeschlossen ist. Davon ausgehend, daß die Tragpratze ein Langloch aufweist, durch das die vertikale Verbindungsschraube verläuft, wird angestrebt, ein radiales Ausdehnen der Tragpratze auf einem außen auf dem Tragring aufliegenden zweiten Distanzring zu gestatten. Dieser zweite Distanzring ist jedoch mit dem durch die Tragpratze übertragenen Gewicht belastet, so daß tragringseitig keinerlei Gelenkwirkung vorhanden ist.

Es versteht sich, daß damit weder eine axiale noch eine radiale Dehnung im erwünschten Ausmaß möglich ist. Es sind ebenfalls einige Vorschläge bekannt, das Gleiten der Pratzen auf ihren Ringen zu erleichtern, jedoch erfordert eine solche Einrichtung ebenfalls ein bestimmtes Spiel, um das das Gefäß beim Kippen wandern kann. Eine solche Bewegungsfreiheit läßt sich bei kleineren Gefäßen durchaus erträglich gestalten, jedoch sind solche Lösungen für Großgefäße, etwa in der Größenordnung von einigen 100 t Nutzgewicht, nicht mehr brauchbar.

Die vorliegende Erfindung hat sich deshalb zur Aufgabe gestellt, die Verbindungen zwischen Gefäßwandung und Trag- bzw. Laufringen zu verbessern und dabei insbesondere die freie Wärmedehnungsmöglichkeit in radialer und axialer Richtung zu berücksichtigen. Auch sollen alle Schwierigkeiten der zonenweisen Verformung der Gefäßwandung gewissermaßen als Unteraufgäbe mit beseitigt werden.

Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß für die Befestigungsschrauben auch an Trag- oder Laufringen Gelenkträger und sich in radialer Richtung zur Gefäßachse erstreckende Schlitze vorgesehen sind, daß die Befestigungsschrauben beidendig mit Gewindemuttern versehen und als Dehnschrauben ausgebildet sind und daß die Dehnschrauben vorgespannt sind. Der Vorteil dieses Systems liegt in der Verbindung der ra- > dialen und axialen Dehnungsbewegungen, die nicht unabhängig, sondern überlagert zur gleichen Zeit stattfinden können. Auch das Wachsen des Gefäßes sowie eine bleibende Verformung vermag die erfindungsgemäße Lösung zu berücksichtigen, wobei im Fall einer zonenweisen Formveränderung eine einzelne Pratze nach außen wandert und trotzdem eine feste Verbindung gegeben ist. Die Befestigung ist ausreichend in ihrer Starrheit bzw. im Maß der Elastizität, ohne daß die Dehnschrauben unter eine größere Vorspannung versetzt werden. Die beim Ausdehnen des Gefäßes auftretende Reibungskraft bleibt somit in einem erträglichen Maß. Dabei kann auf Grund des gewählten Werkstoffes für die Dehnschrauben im voraus mit großer Sicherheit gerechnet werden. Besonders günstig wirken sich bei auf Verdrehung beanspruchten Pratzen die Gelenkträger an beiden Enden der Dehnschrauben aus, so daß nicht nur reine Axial- oder Radialbewegungen, sondern auch sich schiefstellende Pratzen auf große Dauer sicher befestigt bleiben. Die nach der Erfindung vorgeschlagene Befestigungsart bietet eine große Sicherheit, so daß Gefäße großer Abmessungen in jeder Schräglage spielfrei gehalten sind.

Die Befestigungsanordnung gemäß der Erfindung läßt sich ferner dahingehend gemäß einem weiteren erfinderischen Merkmal verbessern, daß zusätzlich Dehnschrauben als Befestigungsmittel zwischen Laufringe und einem Abstandsring vorgesehen sind. Im Fall der Anwendung der Erfindung bei einem umlaufenden Gefäß, wie beispielsweise einem Kaldogefäß, läßt sich nicht verhindern, daß die Laufringe Wärme aufnehmen und sich mit dem Gefäß ausdehnen. Zwar ist diese Dehnung wegen der verhältnismäßig großen Temperaturdifferenz zwischen Gefäßmantel und Ring nicht gefährlich, jedoch wandern die Laufringe in axialer Richtung, so daß hier eine entsprechende Dehnung und Verlagerungsmöglichkeit vorhanden sein muß, wenn die Verschiebungen aufgefangen werden sollen.

Schließlich besteht ein erfinderisches Merkmal darin, daß die Pratzen oder Erweiterungen eines Laufringes beidseitig der Dehnschrauben in zur Gefäßachse radialer und/oder paralleler Richtung mittels Schlitz- oder Schienenführung dehnbar gelagert sind. Es können also zusätzlich zu den. Haltekräften der Dehnschrauben Stützkräfte untergebracht werden, die im wesentlichen Biegebeanspruchungen der Dehnschrauben verhindern und gleichzeitig die gewünschte zentrische Lage des Gefäßes zum Tragring bzw. Laufring sichern.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert:

F i g. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel einen Kaldo-Konverter mit zwei Laufringen, die über einen Abstandsring verbunden sind, im Aufriß;

F i g. 2 stellt die Seitenansicht von Gehängeschlaufen dar, mit denen das Gefäß nach F i g. 1 transportiert, beispielsweise ausgetauscht werden kann;

F i g. 3 ist eine Draufsicht zu F i g. 1, wobei Teile der Tragpratzenbereiche im Schnitt dargestellt sind;

Fig.4 stellt einen Ausschnitt gemäß der Schnittangabe A-B aus F i g. 3 dar und zeigt die Dehnschrauben zwischen einem Laufring und dem Abstandsring zwischen zwei Laufringen;

F i g. 5 ist ein vergrößerter Längsschnitt der erfindungsgemäßen Pratzenbefestigung;

F i g. 6 stellt die Draufsicht zu F i g. 5 dar;

F i g. 7 ist eine Außenansicht zu den F i g. 5 und 6 mit radialer Blickrichtung auf den Gefäßmittelpunkt.

Das Gefäß 1 besitzt in seinem mittleren Bereich (F i g. 1) Pratzen 3, die in gleichmäßigen Abständen auf den Umfang verteilt und mit Streben versehen, beispielsweise durch Schweißen am Gefäßmantel 2 befestigt sind. Die Pratzen 3 stützen sich auf den unteren Laufring 4, der über den Abstandsring 5 mit dem oberen Laufring 6 in Verbindung steht. Die Pratzen und Laufringverbindungsstelle 8 ist in F i g. 5 größer dargestellt und dort näher beschrieben.

Das Gefäß t (Fig.2) dient mit seinem Mantel 2 gleichzeitig als Anlenkfläche für die Gehängeschlaufen 10. Die Gehängeschlaufe 10 kann aber auch, wie auf der rechten Seite der F i g. 1 strichpunktiert gezeichnet und von der Seite in F i g. 2 gesehen über Verschraubungen 11 an den oberen Laufring 6 angeschlossen sein. Die Verschraubung mit dem Laufring bietet ein genaueres Maß für die Einhaltung des Gehängeschlaufen-Abstandes über viele Betriebsstunden, da der Laufring 6 sich nicht so stark erhitzt wie der Gefäßmantel 2 und somit keine Gefahr besteht, daß bei zu starker Überhitzung eine Verminderung der Festigkeit eintritt.

Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß die Pratzen 3 des Gefäßes 1 ringsum verteilt am Umfang angeordnet sind und jeweils in Ausnehmungen 12 des Abstandsrings 5

zwischen den Laufringen 4 und 6 hineinreichen. Die genaue Pratzenlagerung 13 ist in der F i g. 6 größer dargestellt.

Die Verbindung zwischen dem unteren bzw. dem oberen Laufring 4, 6 und dem Abstandsring 5 erfolgt über Dehnschrauben 14, die im einfachsten Fall mittels Kronenmuttern 15 verschraubt sind (F i g. 4).

Am Gefäßmantel 2 sind (F i g. 5), wie bereits erwähnt, mittels Streben 16 die Pratzen 3 angeschlossen und ragen in die Ausnehmungen 12 der Abstandsringe 5. Letztere weisen einen Paßflächenring 17 auf, der sich in eine genaue Ausnehmung 18 des unteren (bzw. oberen) Laufrings 4 einfügt. Die Pratzen 3 und der Laufring 4 besitzen radiale Schlitze 19a bzw. 19b, in denen seitlich geführt, jedoch radial zur Gefäßlängsachse frei, Dehnschrauben 20 angeordnet sind, deren Kronenmuttern 21 auf sphärisch geformten Scheiben 22 ruhen, die wiederum in gleichermaßen gebildeten Gelenkträgern 23, 24 gelagert sind, die für die Dehnschrauben 20 in ihrer Mittenbohrung 25 Spiel aufweisen.

Die Pratzen 3, die in den Ausnehmungen 12 liegen, weisen vertikale Schlitzführungen 26 auf, die mittels Verschraubungen 27 an den Seitenwänden 28 des Abstandsrings 5 befestigt sind. Ähnliche Schlitz- oder Schienenführungen 29 sind auch in horizontaler Ebene vorgesehen. Beide Führungen stützen die Pratze 3 und lassen in geringem Umfang ein Verdrehen derselben zu.

F i g. 7 zeigt insbesondere die vertikalen Schlitzführungen 26 mit ihren Verschraubungen 27 sowie die Ausnehmung 12. Der Laufring 4 ist mit pratzenartig

jo nach innen gerichteten Vorsprüngen 30 versehen, an denen die für die Tragpratzen 3 vorgesehenen Führungen angreifen. Auftretende Längenänderungen des Abstandsrings 5 lassen die Pratzen 3 in ihrer vorgesehenen Stellung, wobei deren Auflage-Augen 31 stets in Berührung mit dem Vorsprung 30 bleiben.

Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung auch bezüglich der Anordnung der Dehnschrauben in Gruppen, sei es radial oder am Umfang verteilt, in Variationen Anwendung finden kann. Auch sind andere Ausführungen bezüglich der Gelenkträger möglich, so daß beispielsweise nur eine einzige Verschraubung 21 notwendig wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Metallurgisches Gefäß, insbesondere kippbarer und/oder umlaufender Stahlwerkskonverter, das mittels an der Gefäßwandung befestigter Tragpratzen und Befestigungsschrauben od. dgl. mit einem oder mehreren, das Gefäß umgebenden Trag- oder Laufringen in Verbindung steht, wobei die Befestigungsschrauben mit ihren Gewindemuttern in an den Pratzen vorgesehenen Gelenkträgern gelagert und durch Wandungen der Pratzen in sich in radialer Richtung zur Gefäßachse erstreckenden Schlitzen geführt verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß für die Befestigungsschrauben auch an Trag- oder Laufringen (4, 6) Gelenkträger und sich in radialer Richtung zur Gefäßachse erstreckende Schlitze (18,19) vorgesehen sind, daß die Befestigungsschrauben beidendig mit Gewindemuttern versehen und als Dehnschrauben (20) ausgebildet sind und daß die Dehnschrauben (20) vorgespannt sind.

2. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Dehnschrauben (14) als Befestigungsmittel zwischen Laufring (4,6) und einem Abstandsring (5) vorgesehen sind.

3. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pratzen (3) oder Erweiterungen (30) eines Laufringes beidseitig der Dehnschrauben (20) in zur Gefäßachse radialer und/oder paralleler Richtung mittels Schlitz- oder Schienenführung (26,27,29) dehnbar gelagert sind.