DE1583315A1

DE1583315A1 - Kippbarer Tiegel oder Konverter zum Frischen von Roheisen

Info

Publication number: DE1583315A1
Application number: DE19671583315
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Othmar Puehringer
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1967-01-17
Filing date: 1967-12-15
Publication date: 1970-08-06
Also published as: DE6605749U; AT276452B; US3502314A

Description

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ü AKi¹IESGESELLSCHAi¹T in Linz

Kippbarer Tiegel oder Konverter zum Prischen von Roheisen

Die Erfindung betrifft einen kippbaren Tiegel oder Konverter zum Prischen von Roheisen, der mittels Auflagerkräfte aufnehmender Stützelemente, vie Pratzenpaare, auf einem um den Mantel des Tiegels gelegten ringförmigen Tragkörper abgestützt ist. i)er Tragring ist mit zwei gegenüberliegenden Drehzapfen starr verbunden. Der Tiegel muß mittels an den Drehzapfen angreifender elektrischer oder hydraulischer Antriebe aus annähernd senkrechter Blasestellung bis zur völligen Entleerung in den Kopfstand gekippt und wieder aufgerichtet werden können. Dabei hat der Tragring die Aufgabe, den Tiegel in allen Lagen sicher zu halten und die durch den Antrieb ausgeübten Kräfte auf den Tiegel zu übertragen.

Ein wichtiges Problem bei der Konstruktion von Tiegel- oder Konverteranlagen besteht darin, Vorsorge zu treffen, daß die hohen Temperaturen, die der Tiegel-

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mantel während des Betriebes ρηnimmt, keinen nachteiligen Einfluß auf die Konstruktion ausüben. Im besonderen muß Vorsorge .getroffen werden, daß ^flie Wärmedehnungen im Tiegelmantel und der Dehnung*mnterschied zwischen dem Tiegelmantel und der feuerfesten Auskleidung die diametral gegenüberliegenden Tragzapfen nicht »us ihrer koaxialen Lage verschieben können» Zusatz! i.cn muß sichergestellt sein, daß durch freiwerdendes Spiel keine gefährlichen Stoßbelastungen in der Konverterauf hän£'ung entstehen können.

Man hat sich auf verschiedene Veise bemüht, diesen Anforderungen gerecht zu werden,, So hat man tragringlose Konverter gebaut, bei denen die Tragzapfen über Verbindungselemente direkt am Mantel angeschlossen sind. Hier kann zwar kein Spiel in der Konverteraufhängung auftreten, jedoch sind die Beanspruchungen, die durch Wärmedehnung auftreten, schwer zu erfassen, und die unvermeidlichen uefäßverformungen wirken sich direkt als Flucütungs ungenauigkeit der Tragzapfen aus» luan hat auch vorgeschlagen, Konverter mit eingeschweißtem Tragring zu bauen, bei welchen der Tragring als verstärkter Mittelteil des Konverters ausgeführt ist und die Tragzapfen an den tragenden Mittelteil direkt angeschlossen sind. Auch bei dieser Konstruktion ist es schwierig, die durch die Wärmedehnungen bzw. den W'armedehnungsunterschied zwischen feuerfester Auskleidung und tragendem Mantel auftretenden

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Beanspruchungen sicher zu erfassen»

Die bis heute bekannte robustere Ausführung bleibt nach wie vor ein Tiegel oder Konverter, der in einem gesondert ausgeführten Bauteil, dem Tragring, aufgehängt ist, welcher mit Abstand um den Mantel des Tiegels etwa in Höhe des Schwerpunktes gelebt ist,.und auf diese Art einer riegel- oder Konverteranlage bezieht sich die vorliegende Erfindungc

Bei den bisher üblichen Ausführungen dieser Art einer Tiegelkonstruktion waren die Auf lagerkrtif te aufnehmenden Stützelemente meist in Form von Pratzenpnaren ausgebildet, die um den Umfang des Tiefjelmantels im Abstand befestigt waren und sicn mit einem abstehenden Flansch auf dem Tragring abstützten, ^ei aufrechter Tiegelstellung bilden die Auflagerflächen eine horizontale ilbene, Erreicht der Tiegelmantel während des Betriebes eine höhere Temperatur, so bewirkt die närmedehnung ein dpi el an den entlasteten Auflagerflächen, weil sich der iiegel samt den daran befestigten Pratzen starker -msdehnt als der Tragring. Uies führt bei.r. Kippen des riegels zu starken Schlagen, da der Tiegel zwischen den überpratzen und Unterpratzen hin- und herfällt. Die aus dem Deimun isspiel resultierende otoßbelastung ist für die «resamte Konstruktion, insbesondere für die La^er, äußerst .^ch.tdli cn, und sie ni:r..:it bei aroükonvertern mit

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einer Leistungskapazität von etwa 150 bis 300 t unzulässig hohe Werte an.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist nach der USA-Patentschrift Nr. 3,191.921 bereits vorgeschlagen worden, die Auflagerflächen der unteren Stützelemente als zur Ringmitte geneigte schiefe Ebenen auszubilden, wobei die Neigung einem Winkel oC entsprach , der definiert ist durch das Verhältnis des Abstandes zwischen den oberen und unteren Auflagerflächen dividiert durch den Radius des Gefäßes. Dieser Winkel CK entspricht den Verhältnis von axialer zu radialer Dehnung und würde theoretisch eine spielfreie Ausdehnung an den unteren Fratzen ermöglichen. In der Praxis läßt sich jedoch dieser Zustand nicht erreichen, u. zw. deshalb nicht,, weil die Erwärmung der Tiegeloberfläche im Verlaufe einer Tiegelreise ungleichmäßig ist. Außerdem treten neben theoretischen Längs- und Radialwärmedehnung auch noch andere Verformungen und Verzüge auf« Z. B. verstülpt sich ein Tragring mit kastenförmigem Profil infolge des Temperaturunterschiedes zwischen seiner Innen- und Außenfläche. Er wird infolge der ungleichmäßigkeit der Temperatur längs des Urofanges oval und biegt sich aus seiner Ebene heraus» Veiters bat sich in der Praxis gezeigt_? daß bei Erwärmung der betreffenden Teile des Tiegelmantels und des Tragringes Spannungen wirksam werden, die von der Herstellung ("walzen, Schweißen)

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herrühren, die zum Ausgleich drängen und Formänderungen hervorrufen. Eine Folge davon sind plastische Verformungen, die permanent sind» Diese Formänderungen gehen auch bei Temperatμrausgleich nicht mehr zurück. Aus diesen Gründen führt die Ausbildung eines Neigungswinkels ^- an den unteren Tragpratzen nicht zu der gewünschten spielfreien Dehnung, sondern zu einem gefährlichen Klemmen, was zu unberechenbaren Spannungserhöhungen in der Tiegelwand und im Tragring führt.

Nach der österreichischen Patentschrift

Nr„ 237.0659, die auf einem ähnlichen Gedankengang beruht, wurde vorgeschlagen, den theoretischen ¥ärmedehnungswinkel <X auf die oberen und unteren Pratzen aufzuteilen, so daß bei dieser Konstruktion die Auflagerflächen nur .. mit der Hälfte der Neigung. J¹^ /_2, ausgeführt sind« _{.B.qidieser Konstruktion wird die Klemmungsgefahr~bereits . vermindert.: ,-.

.... Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Verbesserung und Ausgestaltung einer Tiegellagerung mit zur Ringmitte geneigten Auflagerflächen, deren Ziel·es ist,. _t;eine zuverlässige Konverteraüf hängung auch bei extremen ..Unterschieden in der Temperaturverteilung sicäierzust.ell.en» Bei gewissen Aufblaseverfahren, wie z, B. dem "LDAC"-Verfahren, ist der Konverteroberteil im ge;--

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samten, wesentlich heißer als der Konverterunterteil. Es'' gibt auch Fälle einer umgekehrten Temper aturverte.ilujn₍g, Zo B. am Ende einer Tiegelreise, wenn di e Au sma^erimg ,_: < im Badbereich stärker angegriffen ist. Dann ist der Jxan,-; verterünterteil im Bereich der Unterpratzen wesendlich heißer als der Oberteil» Aus diesen starken Temperatur-*: ■ unterschieden können sich örtliche radiale Dehnungen im Bereich der Qberpratzen öder der Liiterpratzen ergeben, ^v die größer sind als die axiale Dehnung. Dementsprechend» wäre der 'Winkel (X. oder "auch der Winkel ^ /2 als j\eig\mg der Auflagerflächen für echte Betriebsvörhältnisse nicht geeignet. Es kann zu Klemmungen zwischen Pratzen und-Tragring kommen, die unkontrollierbare lirä'fte in die ■ gesamte Verbindungskonstruktion einbringen. ' ■'""■ .

Ein Weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, · auch bei horizontaler'Kipplage des Siegels -.'eine -sichere · ·; Aufhängung und Auflagerung zu gewährleisten. Bei den bisher bekannten Konstruktionen ist es vielfach vorgekommen, daß es infolge des Auftretens eines Seitenspieles zwischen den Tragpratzen und einem Anschlag am Tragring zu schlagartigen Stoß.beanspruchungen gekommen ist.

Die erfindungsgemäße Konstruktion, mit der diese Aufgaben gelöst werden, ist nach ihrem wesentlichen Merkmal dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der AuflagerflUchen geringer ist als das Verhältnis H/D, wobei

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H den axialen Abstand zwischen den oberen und unteren Auflagerflächen und D den doppelten radialen Abstand der Auflagerflächen von der Längsachse des Tiegels bedeuten, und vorzugsweise H/2D beträgt. Nach der bevorzugten Ausführungsform wird also die Neigung der Auflagerflächen entsprechend einem Winkel von ⁰^/4 ausgebildet. Die geneigten Auflagerflächen sind sowohl an den unteren als auch an den oberen Stützelementen vorgesehen. Zweckmäßig sind die geneigten Auflagerflächen an paarweise angeordneten Stützelementen, sogenannten Pratzenpaaren, vorgesehen, von denen zwei Pratzenpaare, die Tragpratzenpaare, einander gegenüberliegend im wesentlichen in der Zapfenachse angeordnet sind und ein weiteres Pratzenpaar, das Kipppratzenpaar, im wesentlichen senkrecht zur Zapfenachse liegt« Die geneigten Auflagerflächen können nach einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung auch im Abstand an mehreren Stellen einer um den Tiegelmantel reichenden und an diesem befestigten ringförmigen Stützkonstruktion vorgesehen sein, ,die aus einem Obergurt, einem Untergurt und dazwischen befestigten Rippen besteht, wobei gegebenenfalls die ringförmige Stützkonstruktion Unterbrechungsausnehmungen aufweist.

Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung sind die geneigten Auflagerflächen lösbar und einstellbar ausgebildet. Sie können an einem Keilpaar ausgebildet

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sein>- vonJMS» ji.er fine* Ke|l Λίt dem abstehenden Flansch eines Stutzelementes fest verschweißt oder über einen Scherbolzen lösbar verbunden ist und der andere Keil mit einer Führungseinrichtung des Tragringes lösbar und nachstellbar verbunden ist. Siebei besteht die Führungseinrichtung des Tragringes einerseits aus einer Seitenführung und anderseits aus einer Radialführung, wobei die Seitenführung von am Tragring mit Schrauben befestigten Leisten gebildet wird und die Radialführung einen am Tragring aufliegenden Zentrierschuh mit einer in den Keil reichenden, iaßbleche durchsetzeUlen¹Ha¥Hechraübe aufweist.

Eia besonderes Merkaal der^^ Erfindung, gemä© welchem die horizontale Kipplage des iiegels gesichert wird* besteht darin, daß die geneigten Auflagerfläeken an jeder Tragpratze durch zwei symmetrisch zur Zapfenachse liegende Keilpaare gebildet sind, zwischen denen in einer konischen Ausnehmung am Tragring ein Anschlagblock vorgesehen ist, wobei der Anschlagblock gegenüber den Wänden der konischen Ausnehmung des Tragringes durch Seitenkeile mit Paßblechen und SaIteschrauben zentrierbar ist. .^: / - --'. :' ' .- ' - ".■'""■"-■■:." ^: '" ' '

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion werden die Vorteile der bekannten Konstruktion vereinigt, ohne ihre Kachteile in Kauf nehmen zu müssen. Die Gefahr von

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Klemmungen ist ausgeschaltet, während das bei der Värme-' dehnung auftretende Spiel sich noch in akzeptablen Grenzen hält, d.h. plötzliche Stoßbelastungen beim Kippen vermieden werden« Das Gewicht des Tiegels oder Konverters samt Inhalt wird bei vertikale* Tiegelstellung von den Haupttragpratzen im Beieich der Tragzapfen aufgenommen. Die Belastung zufolge des Kippmomentes beim Drehen des Tiegels wird durch die Kipppratze aufgenommen. Die theoretische Berechnung für Auflagerung des Tiegels kann somit als Dreipunktlagerung erfolgen, wobei jeder der drei Punkte aus konstruktiven Gründen in je zwei nahe aneinanderliegende Auflagerflächen auseinandergezogen wird, was begünstigend auf die theoretisch ermittelten Spannungen wirkt.

In der "Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Tiegel samt Tragring und Stützelementen im Aufriß und teilweise im Schnitt. Pig. 2 zeigt den Grundriß zu Fig. 1. Fig„ 3 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Tragpratze entsprechend der Linie III-III der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, und Fig. 5 stellt den zu Fig. 4 zugehörigen Grundriß dar, entsprechend der Schnittlinie V-V der Fig. 4. Figo 6 zeigt einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig„ 1 und veranschaulicht die Halterung der Nachstellkeile für

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die Anschlagblöeke zur Aufnahme des Tiegelgewichtes bei horizontaler Tiegelstellung, In den fig. 7 und 8 ist eine abgewandelte Ausführungsform, ebenfalls im Aufriß und (Jxundriß, dargestellt.

In den Zeichnungen ist mit 1 der Tiegel bezeichnet» der eine feuerfeste Ausmauerung 2 besitzt. Um den Mantel des Tiegels ist der Tragring 10 gelegt, der, wie aus Fig. 2 hervorgeht, mehrteilig ausgebildet sein kann· Der Tiegel 1 ist mittels Pratzenpaare im Tragring aufgehängt, wobei die Pratzenpaare 4, 4* und 3, 3' im we sent-* * liehen in der Zapfenachse angeordnet sind und die Tragpratzenpaare darstellen, während senkrecht hiezu das Kipppratzenpaar 5, 5¹ angeordnet ist. Diese drei Pratzenpaare sind gleich ausgebildet. Sie sind aus konstruktiven Gründen jeweils als Doppelpratzenpaar ausgebildet. Diametral gegenüber dem Kipi>pratzenpaar ist eine Führungseinrichtung 6 angeordnet, die in bekannter Veise zur Aufnahme von Seitenkräften ausgebildet ist, aber am Tragring nicht aufliegt.

Jede Pratze 3, 3¹, 4, 4¹, 5* 5¹ ist, wie aus Fig. 3 hervorgebt, aus einem am Konvertermantel 1 angeschweißten Obergurt 3a, einem am Konv0rtermantel angeschweißten Obergurt 3b und dazwischenliegenden, am Konvertermantel angeschweißten Rippen 3c gebildet. Alternativ dazu ist die althergebrachte Schraubenverbindung der Pratzen

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mit dem Gefäß möglich. Am Untergurt 3b ist über einen ScherboIren 7 eine Keilauflagerplatte 8 lösbar, befestigt, die auf einem entsprechend ausgebildeten keilförmigen Gegenstück 9 aufliegt, welches am Tragring 10 lösbar befestigt ist· Die Auflagerflachen der Keilplatte 8 und des Gegenstückes 9 sind zur Ringmitte geneigt, wobei ihre Neigung H/2D ist (Fig. 1), entsprechend einem Winkel ⁰^ /4 nach der früher gegebenen Definition. Die lösbare Befestigung des Gegenstückes 9 erfolgt mittels eines Zentrierschuhes 11, der eine Nase 11a aufweist. In die Ausnehmung zwischen der Nase 11a und dem Gegenstück 9 sind Paßbleche 12 eingesetzt» Halteschrauben 13 reichen, durch Bohrungen des Nasenteiles 11a und der Paßbleche 12 in das Gegenstück unÄ halten dieses gegen die Nase 1ta fest,

Zur Seitenführung des Keilstückes 9 am Tragring sind Leisten 14 und 15 am Tragring 10 befestigt (Fig. 4), wobei die Leiste 15 auswechselbar angeordnet ist, damit das Keilstück 9'seitlich demontiert werden kann. Die Befestigung der Leiste 15 am Tragring erfolgt durch die Schrauben

. Die erfindungsgemäße Halterung des Tiegels für die horizontale Kipplage ist aus den 3?ig» i und 6> ersichtlich. Die Aufnahme des Tiegelgewichtes erfolgt durch Anschlagblöcke 17, 17% die an den Tragpratzen zwischen zwei Keilstücken S angeordnet sind und in einer Ausnehmung des Tragringes liegen, welche Ausnehmung τοη. Tragringnasen 19 ge-

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bildet wird. Vie aus Pig. 6 ersichtlich, erweitert sich die Ausnehmung radial von innen nach außen. Sie ist also konisch. Beiderseits des Anschlagblockes 17 gegen die Vände der Tragringnasen 19 sind seitliche Keile 18 eingefügt und mit geringem Spiel gegen die Tragringnasen 19 gehalten. Zur Nachstellung der Keile 18 sind Paßbleche 20 vorgesehen, welche zwischen der an den Nasen 19 befestigten Brücke 21 und den Keilen 18 eingepaßt sind. Die Keile werden mittels der Schrauben 22 gegen die Brücke 21 gehalten.

Nach der abgewandelten Ausführungsform gemäß den Fig. 7 und 8 ist zur Versteifung des gesamten Gefäßes ein rundum laufender Tragpratzenring vorgesehen, der aus dem Übergurt 23a und dem Untergurt 23b mit dazwischenliegenden Rippen 23c besteht. Die Gurten und Rippen sind am Tiegelmantel angeschweißt} wobei an dem Ring Unterbrechungsausnehmungen 23d vorgesehen sind, die zur Verhinderung übermäßiger Spannungen infolge eines Temperaturgefälles in den Ringen dienen. Im Bereich dieser durch die Entlastungsöffnungen freistehenden Zonen des Tiegelmantels ist es möglich, eventuell auftretende übermäßige Spannungen durch Zulassung örtlichen Pließens der Konverterschale abzubauen. Im übrigen ist die Ausbildung der geneigten Auflagerflachen in Form.von Keilpaaren und ebenso die horizontale Stützkonstruktion die gleiche,wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 hi« (■■ hpciPhriAbpn. 009832/ 0'4 08

Claims

- 13 Patentansprüche :

1. Kippbarer Tiegel oder Konverter zum Frischen von Roheisen, der mittels Auflagerkräfte aufnehmender Stützelemente, vie Pratzenpaare, auf einem um den Mantel des Tiegels gelegten ringförmigen Tragkörper abgestützt ist, wobei die Auflagerflächen der Stutzelemente und des Tragkörpers als zur Ringmitte geneigte schiefe Ebene ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Auflagerflächen geringer ist als das Verhältnis H/D, wobei H den axialen Abstand zwischen den oberen und unteren Auflagerflächen und D den doppelten radialen Abstand der Auflagerflächen von der Längsachse des Tiegels bedeuten, und vorzugsweise H/2D beträgt.

2. Tiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

geneigten Auflagerflächen sowohl an den unteren als auch den oberen Stützelementen vorgesehen sind.

3. Tiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Auflagerflächen an paarweise angeordneten Stutzelementen, sogenannten Pratzenpaaren, vorgesehen sind, von denen zwei Pratzenpaare, die Tragpratzenpaare) einander gegenüberliegend im wesentlichen in der Zapfenachse angeordnet sind und ein weiteres Pratzenpaar, das Kipppratzenpaar, im wesentlichen senkrecht zur Zapfenachse liegt.

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4. Tiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, datt die geneigten Auflagerflächen im Abstand an mehreren Stellen einer um den Tiegelmantel reichenden und an diesem befestigten ringförmigen Stützkonstruktion vorgesehen sind, die aus einem Obergurt (23a), einem Untergurt (23b) und dazwischen befestigten Bippen (23c) besteht, Vobei gegebenenfalls die ringförmige Stützkonstruktion Unterbrechungsausnehmungen (23d) aufweist.

5. Tiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Auflagerflächen an einem Keilpaar ausgebildet sind, von dem der eine Keil (8) mit dem abstehenden Flansch (3b) eines Stützelementes fest verschweißt oder über einen Scherbolzen (7) lösbar verbunden ist und der andere Keil (9) mit einer Führungseinrichtung des Tragringes (1O) lösbar und nachstellbar verbunden ist,

6. Tiegel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung des Tragringes (1O) einerseits eine Seitenführung und anderseits eine Radialführung umfaßt, wobei die Seitenführung aus am Tragring mit Schrauben (16) befestigten Leisten (14, 15) besteht und die Radialführung einen am Tragring aufliegenden Zentrierschuh (11) mit einer in den Keil (9) reichenden Halteschra.ube (13) aufweist.

7. Tiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daii c'io geneigten Auflagerflächen an jeder

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Tragpratze (3, 3*> 4, 4¹) durch zvei symmetrisch zur Zapfenachse liegende Keilpaare (8,9) gebildet sind, .«wischen denen in einer konischen Ausnehmung em Tragring (1O) ein Anschlagblock (17) Torgesehen ist, wobei der Anschlagblock (17) gegenüber den Wänden der konischen Ausnehmung des Tragringes durch Seitenkeile (18) nit FaSbIechen und Halteechrauben (22) zentrierbar ist.

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