DE1905152C - Metallurgisches Gefäß, insbesondere Stahlwerkskonverter - Google Patents

Description

50 Steilheit mit der dann vorhandenen radialen Elastizität. Eine solche Zwischenlösung dient zum Aus-

gleich unterschiedlicher Temperaturen und damit

unterschiedlicher Wärmedehnungsstrecken zwischen Gefäßmantel und Tragring. Geringe Stützkräfte und

Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Gefäß, 55 eine möglichst weitgehende Wärmedehnungsfreiheit insbesondere einen Stahlwerkskonverter, mit einem lassen sich leichter vereinbaren. Je mehr die Stützes umgebenden losen Tragring und an diesem be- kräfte wachsen, desto schwieriger stellt sich das Profestigten Kippzapfenpaar für Kipplagen zwischen 0 blem. Der Tragring nimmt innerhalb des gesamten und 360°, in denen es mittels Stützen im Abstand zum Stützsystems eine Sonderstellung ein, weil er oft als Tragring gehalten ist, wobei die Stützen an den 60 Ausgangselement dient, das Gefäß auswechselbar zu Mündungs- bzw. Bodenteil und an den Tragring an- gestalten. Er besitzt ferner die Eigenschaft, einen geschlossen sind. Wärmeeinfluß auf die Kipplager und damit auf den

Der Lagerung metallurgischer Gefäße in dem zum Kippantrieb zu vermeiden. Mit diesen Tragringeigen-Kipperr notwendigen Tragring stehen im wesent- schäften, die sich für einen reibungslosen Betriebshchen zwei Schwierigkeiten entgegen. Zum einen wird 65 ablauf bei langer Lebensdauer der Aggregate als axiale und radiale Dehnungsfähigkeit gefordert, wo- günstig erweisen, stehen allerdings ungünstige bei sich am ehesten die axiale verwirklichen läßt, Merkmale hinsichtlich der Tragringbeanspruchung im ledoch die radiale Dehnung auf Widerstand stößt, Zusammenhang. An der Innenseite erhält der Trag-

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ring die Wärmestrahlung des Gefäßmanlels, die oft Gewicht des Gefäßes konzentriert aus dem Gefäii-H von einer Mantelerwärmung von e^:jiigen hundert maniel in die Kippzapfen überleiten zu können. !gh Grad Celsius ausgeht. Die Trr.gringaußenseite hin- Der Grundgedanke der Erfindung läßt sich weiter

gegen ist »kälter« als die Innenseite, so daß ein Tem- dahingehend ausgestalten, daß die Schale zumindest peraturabfall am Tragring von innen nach außen ver- S im Bereich des Tragringes aus mehreren Schichten ursacht wird, wobei die Differenz beispielsweise etwa gebildet ist und in allen Schichte!} Öffnungen zwecks 150 bis 170° C betragen kann. Luftzirkulation vorgesehen sind. Je weiter die Wand-

Zusamnjenfassend betrachtet, ermangelt es dem stärken vermindert werden, desto leichter erfolgt die Stand der Technik, ein möglichst günstiges Verhält- Ausbreitung der Wärmedehnung, so daß bei mehrenis zwischen Beanspruchungsfähigkeit der Verbin- io ren Schalenschichten besonders dünne, vorteilhafte dungselements für Gefäßmantel und Tragring einer- Wandungsteile, der Bedingung entsprechen, die notseits und der notwendigen Elastizität für die Wärme- wendige Steifigkeit des Gefäßes durch Aufteilen der dehnung andererseits zu finden. Kraftflüsse trotz entsprechender Elastizität der Ge-

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- samtschale zu erhalten. . .

gründe, ein möglichst günstiges Verhältnis zwischen 15 Ein zusätzliches Merkmal der Erfindung sieht einder Beanspruchungsfähigkeit und der Elastizität der zelne der Schalenschichten vor, die aus im wesenttragenden Elemente, jedoch ohne Verwendung be- liehen in Richtung der Gefäßlängsachse verlaufenden sonderer Stützen vom Tragring zur Gefäßwandung, Streifen gebildet sind. Während nach dem Vorher-ZU finden. Im speziellen sucht die Erfindung somit gesagten sich deckende Schalen bzw. -abschnitte vorgl.ichzeitig eine Lösung für die Wärmedehnungen in 20 gesehen sind, kann die notwendige Steifigkeit yeraxialer und radialer Richtung zu finden und zusatz- bunden mit günstigen Wärmedehnungs-Eigenscnatten lieh die Probleme der einzelnen Lastfälle im Kipp- auch durch unterbrochenes Anordnen von ubereinbereich zwischen 0 und 360° zu lösen. Die gestellte anderliegenden Tragelementcn Anwendung finden. Aufgabe geht demnach davon aus, keinerlei Stütz Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des

ekmente im Sinne der bekannten Pratzen anzuwen- 25 erfindungsgemäßen Vorschlags besteht darin, daß den, obgleich der Tragring als solcher mit seinem mehrere Schalenschichten im Abstand zueinander Abstand zur Gefäßwandung zwecks Auswechselbar- verlaufen und im Bereich von Gefäßverstärkungsnnkeit des Gefäßes erhalten bleiben soll. gen zusammengeführt und an diese angelenkt sind.

Das angestrebte Zitl der Erfindung wird dadurch Die Abstände verringern sich demnach bis zu den erreicht, daß zwischen Mündungs- und Bodenteil ein 30 Anlenkungsstellen, wodurch ebenfalls ein Zusammenim Abstand zum Tragring verlaufender Ringmantel wirken der Forderungen nach hoher Steifigkeit (Trag und mehrere zusätzliche, an den Mündungs- und/ fähigkeit) und geringem Widerstand gegen Warme- oder Bodenteil des Gefäßes sowie an den Tragring dehnen gefördert wird.

angeschlossene Mantelteile vorgesehen sind, die zu- Ein weiterer Gedanke, die Erfindung zu verbes-

sammen mit dem Tragring eine selbsttragende Schale 35 sern, zielt auf den Ausgleich, radiale Dehnungsbilden. Ein solches Schalengefäß besitzt den Vorzug, fähigkeit mit großer axialer Lastaufnahmefahigkeu in sich genügend steif zu sein bei geringstmöglicher in einen optimalen Einklang zu bringen. Hierzu ist Wandstärke, wodurch bleibende Verformungen auf erfindungsgemäß vorgesehen, daß die äußerste Scnaeinc größere Oberfläche des Mantelbleches verteilt lenschicht mittels einer Wölbung an der ^τ™£™£- werden können. Es treten keine örtlich stark konzen- 40 Stirnseite angeschlossen ist, deren Tangente unter 45 trierten Beulspannungen auf, sondern es erfolgt eine zur Horizontalen verläuft.

über weite Bereiche der Oberfläche des Gefäßes ab- Währenddem innere, an der Ausmauerung anlie-

laufende Streckung. Diese überlagert sich in radialer gende Gefäßwandungsteile einer gewissen Warme- und in axiaier Richtung der normalen Wärme- belastung nicht zu entziehen sind, es sei denn, die dehnung. 45 Luftzirkulation erzeugt eine genügende Kühlung, so

Die Erfindung ermöglicht demnach erstmalig, ist es trotzdem möglich, äußere Schalenschichten vor Wärmedehnungen zuzulassen, die mehr und mehr in einer Überwärmung zu bewahren, d. h. also die Einsphärischem Bereich liegen, d. h. kugelförmig nach flüsse auf den Tragring herabzusetzen. Die Erfindung allen Seiten ausstrahlen, ohne daß das Gefäß von lehrt hierzu, Räume zwischen den Schalenschichten Kugelformgestalt sein muß. Die Erfindung weist dem- 50 mittels unter höheren Temperaturen beständigen Isonach auch einen anderen Weg als nach einer ferner lierstoffeii gegebenenfalls mittels unter Warme ausnoch bekannten Lösung angestrebt wird (USA.-Pa- härtbaren Kunststoffen zu füllen. Geeignet sind instentschrift 3 262 690). In bekannter Weise wird eine besondere solche Stoffe, die unter der Wärmeeinwireiner Kugelform angenäherte Gefäßform — ohne kung eine gewisse Elastizität behalten, um bleibenden Tragring — erzielt, indem der Kippzapfen unmittel- 55 Verformungen der Schalenelemente keinen Widerbar an der Gefäßwandung befestigt wird. Hierzu ist stand entgegenzusetzen. Auch kann eine solche Isoim Bereich der Kippzapfenbefestigung eine innere und lation beispielsweise nur im Mündungsteil des Geäußere Rippe zur Befestigung des Kippzapfen-Lager- fäßes zweckmäßig und notwendig sein. .... auges vorgesehen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der

Diese Bauweise stellt daher einen verstärkten 60 Erfindung schematisch dargestellt und im folgenden Kippzapfen-Flansch dar. Eine Abänderung der bishe- näher erläutert: _

rigen Gefäßbauweise kann deswegen in der bekann- Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Mahlten Lösung nicht gesehen werden, weil diese nach werkskonverter im Aufriß in seinem Kippgestell, wowievor von nureinem einzigen, die Ausmauerung dicht bei die linke Hälfte, bezogen auf seine Symmetneumschließenden Mantel normaler Stärke Gebrauch 65 Längsachse, als Ansicht gezeichnet ist, wahrend die macht. Dabei sind auch die äußeren und inneren rechte Hälfte mit Ausnahme des Kipplagers gescnnit-Wandungsteile zur Befestigung des Kippzapfenauges ten gezeichnet ist. gleich stark gehalten, um — wie bekannt — das Das Gefäß 1 stützt sich auf den Tragring 2, der

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das Gefäß mit Abstand umgibt und selbst an ihm Bereich des Mündungsteiles 8 einen gekühlten Verbefestigte Kippzapfen 3 aufweist. Die Kippzapfen 3 Stärkungsring 15 zugrunde zu legen. Die Kühlung des lagern im Kippgestell 4, das sich über die Kipplager 5 Verstärkungsringes 15 kann als solche in Form von und Träger 6 auf den weiter nicht gezeichneten Hut- Luftkühlung ausgeführt werden; es sind jedoch auch tenflur oder ein übliches Fundament abstützt. Einem 5 innerhalb des Ringquerschnitts angeordnete Kühlder beiden Kipplager 5 zugeordnet, befindet sich ein rohre möglich, die von Wasser durchflossen sind. Ein Kippantrieb 7 auf dem Kippzapfen 3, um das Gefäß solcher Verstärkungsring 15 besitzt im übrigen den in eine beliebige Kipplage zwischen 0° und 360° zu Vorzug, den Mündungsteil 8 beliebig ersetzen zu köndrehen, d. h. um die verschiedenen Betriebsvorgänge nen, in dem der Mündungsteil 8 einfach autogen vom einzuleiten, die erforderlich sind, das Gefäß 1 zu xo Verstärkungsring getrennt wird und an dessen Stelle chargieren, dessen Inhalt zu frischen, den erzeugten ein neuer Konverterhut (Mündungsteil 8) tritt. Die Stahl abzustechen, zu entschlacken bzw. das Mauer- Anlage der Ausmauerung 12 erfolgt in jedem Fall werk auszubrechen und eine neue Zustellung des Ver- im Bereich des Mündungsteils 8 an diesem Teil und schleißfutters einzusetzen. im Bereich des Bodenteils 9 an dem betreffenden

Die Beanspruchung des Gefäßes in den einzelnen 15 Mantelteil des Gefäßes 1. Der Ringmantel 13 dient Kipplagen im gefüllten Zustand erzeugt Spannungen nur noch zur Befestigung des Mauerwerkes und zu im Mantelwerkstoff und im Tragring, die in zulässi- dessen Stützung insbesondere in der Gefäß-Bauchgen Grenzen bleiben müssen. lage. Die Schale des Gefäßes 1 kann wie gezeichnet

Gemäß der Erfindung baut sich das Gefäß 1 daher auch aus mehreren Schichten bestehen. So weist der aus einem Mündungsteil 8, einem Bodenteil 9, dem ao Tragring 2 an seiner oberen Stirnseite 11 oder seiner Tragring 2 und kraftübertragenden Elementen auf, unteren Stirnseite 17 oder an besonders dafür vorgewobei letztere im vorliegenden Fall aus einem Man- sehenen Anlagestellen 18, die rings um den Tragring 2 telteil 10 bestehen, der an den Mündungsteil 8 an- vorhanden sind, federnde oder biegsame Tragschließt und auf der Stirnfläche 11 des Tragringes 2 elemente 19 auf, die entweder aus konischen Ringen verschweißt ist. Ein solcher Mantelteil 10 befindet 35 bestehen oder aber über den Umfang des Gefäßes sich auch zwischen Bodenteil 9 und Tragring 2, so verteilt als einzelne Streifen ausgeführt sind. Zum daß das Gefäß 1 in dieser Gestaltungsweise eine ein- Zweck der Befestigung am Tragring 2 dienen Nietschichtige Schale bildet. bzw. Schraubverbindungen 20, deren Verlauf der

Je nach Gefäßbeanspruchung, d. h. nach dem Grad Einfachheit halber als strichpunktierte Linie angedeuder Warmgängigkeit, also nach der Wärmebelastung 30 tet ist. Die Niet- oder Schraubverbindungen 20 stel- und nach der rein statischen Beanspruchung, auch len eine starre Verbindung zwischen den Tragnach den gewählten Abmessungen und nach der ge- elementen 19 und dem Tragring 2 her. Die Tragwählten Form reicht eine einschichtige Schale aus, um elemente 19 weisen an ihrem gegenüberliegenden das Gefäß 1 selbsttragend zu erhalten. Die Ausmaue- Ende im Bereich der Verstärkungsringe 15 und 16 rung 12 stützt sich hierbei auf einen selbständigen 35 Schweißverbindungen 21 auf, deren Zustand jeweils Ringmantel 13 ab, der je nach den Verhältnissen mit durch Schaulöcher 22 während des Betriebes kon-Bezug auf den Mündungsteil 8 bzw. den Bodenteil 9 trolliert werden kann.

einen kleineren oder größeren .Anteil der Ausmaue- Der Gefäßzusammenbau geht derart vonstatten, rung 12 umgibt. Der Rest der Ausmauerung 12 er- daß zunächst der Ringmantel 13 an seinen Enden fährt seine äußere Stützung durch den Mündungs- 40 unter vorhergehendem Einschieben der Verstärkungsteil 8 bzw. den Bodenteil 9. ringe 15 und 16 umgebördelt wird. Die so gewonnene

Es ist besonders hervorzuheben, daß der Ring- Einheit aus den beiden Verstärkungsringen 15 und mantel 13 zum Tragring 2 mit einem Abstand 14 an- 16 sowie dem Ringmantel 13 wird nach und nach geordnet ist, so daß sich der mittlere Gefäßteil ohne ergänzt durch die Tragelemente 19 bzw. abschließend Schwierigkeiten ausdehnen kann, wie das an und für 45 die Mantelteile 10. Die Anzahl der Schalenschichten sich das Prinzip des losen Tragringes 2 gestattet. Der richtet sich ganz nach dem geforderten Lastauf-Ringmantel 13 kann nunmehr auf die verschieden- nahmevermögen der Gesamtschale und der durch die sten Arten mit dem Mündungsteil 8 bzw. dem Boden- Spitzentemperaturen des Blasbetriebes verlangten teil 9 und/oder mit dem Mantelteil 10 ober- und Wärmedehnungsmöglichkeit. Im Prinzip kann ein aus unterhalb des Tragringes 2 in Verbindung gebracht 50 mehreren Schichten bestehendes Gefäß eine Schale werden. erhalten, die aus verhältnismäßig dünnen Mantel-

Dem gezeichneten Ausführungsbeispiel kommt blechen gefertigt ist, jedoch eine um so größere Gehierzu eine besondere Bedeutung insofern zu, als je- samttragfähigkeit besetzt Zustatten kommt dabei die weils oberhalb des Tragringes 2 im Bereich des Mün- leichtere Verarbeitung von dünnen Blechteilen, deren dungsteiles 8 ein Verstärkungsring 15 und unterhalb 55 Gestehungskosten somit gesenkt werden können,
des Tragringes 2 ein solcher 16 vorgesehen sind. An Ein Verbeulen und Verbiegen dünner Schalenden Verstärkungsringen 15 und 16, die selbst von schichten wie beispielsweise des Mantelteiles 10 bzw. einer gewissen Steifigkeit durch eine besonders der Tragelemente 19 läßt sich weiterhin durch Einzweckmäßige, beispielsweise konische Formgebung fügen von elastischen Abstandshaltern 23 vermeiden, sein können, lassen sich sowohl der Mantelteil 10 als 60 Solche Abstandshalter bestehen aus Isolierstoffen, die auch der Ringmantel 13 befestigen, und darüber hin- unter höheren Temperaturen beständig sind und beiausgehend bedeutet der Verstärkungsring in der spielsweise als Kunststoffteile ausgeführt sind, soweit Bauchlage des Gefäßes eine brauchbare Abstützung, dies die Temperaturzonen zulassen. Die Räume 24 um das Gefäß vor Durchhang zu bewahren, d. h. and 25 zwischen den Schalenschichten 10 bzw. 19 einer entsprechenden Torsionsbeanspruchung gerecht 65 können auch ganz oder teilweise mit derartigen Isozu werden. Ferner ist zu beachten, den Verstärkungs- lationen versehen sein. Voraussetzung ist lediglich ring 16 ohne weitere Maßnahmen im Bodenteil 9 an- eine Wärmebeständigkeit und eine gewisse elastische bringen zu können, dagegen erforderlichenfalls im Wirkung, um das Wärmedehnungsvermögen der Ge-

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fäßwandungen. nicht unnötig einzuschränken. Derartige Isolierschichten unterscheiden sich von solchen, die bekannterweise zwischen Ringmantel 13 und Ausmauerung 12 in Form von Teer-Schichten gebraucht werden.

Die Ausbildung des Mantelteils 10 bedarf einer zusätzlichen Erläuterung: Die Anschlußstelle 26 auf dem Tragring 2 kann mit einer solchen Wölbung 27 vorteilhafterweise mit einem optimalen Wert der Aus-

dehnungsfähigkeit und der Tragfähigkeit gebildet Λ sein, wobei deren Tangente unter 45° zur Horizon- ^ talen verläuft. ·

Die Erfindung als solche bietet die Gewähr, in % Richtung der Gefäßlängsachse 28 auftretende Kräfte % genauso gut aufzunehmen, wie auf die Bauchlage entfallende Querkräfte und zusätzlich das Wärmedehnungsvermögen des Gesamtgefäßes 1 wesentlich zu steigern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

I 2 der durch Aufstützen des Gefäßes mittels reibungs- Patentansprüche: behafteter Pratzen auf dem Tragring verursacht wird. Zum anderen, so wurde in der Praxis festgestellt,

1. Metallurgisches Gefäß, insbesondere Stahl- können mit großen Wandstärken und damit mit einer werkskonverter, mit einem es umgebenden losen 5 gewissen Steifigkeit des Gefäßmantels nicht Probleme Tragring und an diesem befestigten Kippzapfen- der Wärmedehnung gelöst werden. Insbesondere paar für Kipplagen zwischen 0 und 360°, in denen dicke Wandplatten verhalten sich relativ ungünstig es mittels Stützen im Abstand zum Tragring ge- und stellen eher einen Wärmespeicher dar, als sie halten ist, wobei die Stützen an den Mündungs- sich wärmeabstrahlend verhalten. Eine notwendige bzw. Bodenteil und an den Tragring angeschlossen io Wärmedehnung führt bei hoher Wanddicke zur Steisind, dadurchgekennzeichnet, daß zwi- gerung der Werkstoffbeanspruchung, sehen Mündungs- (8) und Bodenteil (9) ein im Es ist bekannt (österreichische Patentschrift

Abstand zum Tragring (2) verlaufender Ring- 241503) mittels steil schräggestellter Stützen, die mantel (13) und mehrere zusätzliche, an den oberhalb und unterhalb des Tragringes angebracht Mündungs-(8) und/oder Bodenteil (9) des Ge- 15 sind, eine gewisse Starrheit des Mantels zu vermeiden, fäßes sowie an den Tragring (2) angeschlossene Die vorliegende Erfindung geht jedoch von der

Manlelteile (10, 19) vorgesehen sind, die zu- Erkenntnis aus, daß der den Ausdehnungskräften sammen mit dem Tragring (2) eine selbsttragende entgegengesetzte Widerstand in bestimmtem Verhalt-Schale bilden, nis zwischen Gefäßgewicht und Stützkräften stehen

2. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1, da- 20 muß, «eil m der Regel bei zcilgenVaiicn Gefäßen bedurch gekennzeichnet, daß die Schale (8, 9, 10, reits etwa 1000 t Stützkraft in den Tragring eingell) zumindest im Bereich des Tragringes (2) aus leitet werden müssen. Wenn man davon ausgeht, daß mehreren Schichten(10, 19) gebildet ist und in sich in Zukunft die Nutzgewichte von z.B. 300t allen Schichten öffnungen (22) zwecks Luft- Schmtlzenuihalt noch erhöhen werden, so daß die zirkulation vorgesehen sind. 35 derzeitig bedingte geringe Lebensdauer von Groß-

3. Metallurgisches Gefäß nach den An- gefäßen gegenüber älteren kleinen Gefäßen nicht zusprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß friedenstellend ist, so ist festzustellen, daß für steieinzelne der Schalenschichten (10, 19) aus im gende Gefäßgrößen grundsätzlich keine brauchbaren wesentlichen in Richtung der Gefäßlängsachse Lösungen der Gefäßlagerung bekannt sind.

(28) verlaufenden Streifen gebildet sind. 30 Die erwähnten Gegensätze »Wärmeausdehnungs-

4. Metallurgisches Gefäß nach den An- kräfte/Gewichtskräfte« finden ihre Ursache in der Sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Eigenart der unterschiedlichen Lastfälle »Senkrechtmehrere Schalenschichten (10, 19) im Abstand stellung« und »Bauchlage«. Bei Gefäß-Senkrechtstelzueinander verlaufen und im Bsreich von Gefäß- lung sind die senkrecht auf den Tragring wirkenden Verstärkungsringen (15, 16) zusammengeführt und 35 Stützkräfte so groß anzusetzen, daß die Last zuveran diese angelenkt sind. lässig getragen werden kann, dagegen eine radiale

5. Metallurgisches Gefäß nach den An- Ausdehnung gewährleistet ist. Dieselben Stützen, die Sprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß j_n Senkfechtlage Knick- und Biegebeanspruchung zu die äußerste Schalenschicht (8, 9, 10, 11) mittels ertragen haben, werden in Bauchlage des Gefäßes einer Wölbung (27) an der Tragringstimseite (11 40 auf Biegung bzw. Torsion beansprucht. Die Praxis bzw. 17) angeschlossen ist, deren Tangente unter beweist zwar, daß es möglich ist, die gegensätzlichen 45° zur Horizontalen verläuft. Forderungen zu einem Teil nebeneinander bestehend

6. Metallurgisches Gefäß nach den An- _zu erfüllen. Trotzdem, so ist aus der allgemeinen Sprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Technik bekannt, kann eine optimale Lösung ange-Räume (24, 25) zwischen den Schalenschichten 45 sichts gegensätzlich wirkender Kräfte nicht eintreten. (10, 19) mittels unter höheren Temperaturen be- Die vorliegende Erfindung besitzt ihren Ursprung ständigen Isolierstoffen (23), gegebenenfalls mit- j_n foleenden Gedankengängen: Die Beanspruchung tels unter Wärme aushärtbaren Kunststoffen ge- der am Gefäßmantel und am Tragring befestigten füllt sind. Stützen verbindet sich bei einer notwendig geringen