DE1919769A1

DE1919769A1 - Warmgaengiges Gefaess,insbesondere metallurgisches Gefaess fuer den Stahlerzeugungsbetrieb

Info

Publication number: DE1919769A1
Application number: DE19691919769
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Langlitz; Heinrich Maehringer
Original assignee: Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1969-04-18
Filing date: 1969-04-18
Publication date: 1970-11-05
Also published as: DE1919769B2; FR2039257A1; SE375548B; DE1919769C3; FR2039257B1; GB1290931A

Description

DEMAG Aktiengesellschaft 14. 4. 1969

41 Duisburg - 5482/HS f>

Wolfgang-Reuter-Platz Fl/i'l

Warmgängiges Gefäß, insbesondere metallurgisches Gefäß für den Stahlerzeugungsbetrieb (Stahlwerkskonverter)

Die Erfindung betrifft ein warmgängiges Gefäß, insbesondere metallurgisches Gefäß für den Stahlerzeugungsbetrieb (Stahlwerkskonverter), das entweder kippbar in einem Tragring gehalten ist und/oder Laufringe für eine Rotationsbewegung um die Gefäßlängsachse trägt und Tragringe bzw. Laufringe jeweils mittels Zugelementen am Gefäßmantel befestigt sind.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß die Befestigung eines Tragringes bzw. eines Laufringpaares relativ zum Gefäß nicht ohne zusätzliche Maßnahmen durchgeführt werden kann, wenn nicht schädliche Auswirkungen der Wärmespannungen befürchtet werden sollen. Das bisher bekannte Verbinden eines Laufringes mit dem Gefäßmantel bei Kaldo-Gefäßen mittels Keilen, die gegenläufig in Ausschnitte der Ringe und am Gefäömantel anliegend eingeführt werden, erwies sich als nachteilig wegen der wärmel«itfähigen Verbindung zwischen Gefäßmantel und Laufring, so daß dia Laufring® praktisch die Temperatur des GefäßmantelB annehmen. Das direkte Umfassen des Gefäßes behindert Jedoch auch di© öafäßausdahnung selbst und hemmt das 0®fä3 eelbst mi seiner nafciirHohen Wärme-

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Neuere Kaldo-Oefäße besitzen deshalb Laufringe, die durch einen Luftspalt getrennt vom Gefäß angeordnet sind, wie der Luftspalt schon von entsprechenden Tragring-Anordnungen bekannt ist.

Gemäß einer bekannten Lösung dienen als überbrückung zwisohen per Luftspalt angeordneten Laufringen Blattfedern rechteckigen Querschnitts, von denen eine größere Anzahl polygonförmig um den Gefäßumfang angeordnet ist. Jede einzelne Blattfeder, unter denen Stahlplatten von 40 mm Dicke zu verstehen sind, besitzt eine mittige Anschluß» stelle an der Gefäßwandung und jeweils endseitige Anschluß»

ψ stellen an den beiden Laufringen. Der an und für sich gegebene Vorteil der Luftspalt-Anordnung erfährt zumindest eine beträchtliche Minderung durch die Bildung des polygonförmigen Käfigs, der mehr oder weniger geschlossen die natürliche Wärmeabfuhr bremst, d.h» die Wärme am Umfang des Gefäßes eher staut als eine Abfuhr zu unterstützen.-■ Die Anordnung von breiteren Spalten zwischen zwei angrenzenden* Blattfedern wird insofern erschwert» als das Verhältnie von Breite zu Dicke nicht unter einen bestimmten Wert sinken darf, ohne die Tragfähigkeit der Vorrichtung zu beeinträchtigen. Eine Vergrößerung der Plattendicke jedoch ist ausgeschlossen wegen der notwendigen Verbaulungs=

k fähigkelt der einzelnen Blattfeder, von der eine bestimmte Nachgiebigkeit gefordert werden muß. .

Ein besonderes Problem der bekannten Lösung bilden die mittigen Ansohlußstöllen der Blattfedern am Gefäßmantel, die im vorliegenden Pail aus Bolzen bestehen, die in Bohrungen der Blattfeder zu gleiten befähigt sind. Einzeln betrachtet kann die Gefäßwandung eine Wärmedehnungs« ; Bewegung ausführen, jedoch bildet die pesamfeahl der über den Umfang des Gefäßmantels angeordneten Bolsen ein Hemmnis für ®ln gleichmäßiges radiales Wärmedehnen-· - Pen.:-.-.,.■■ Grund hierfür bildet die Mehrzahl der Aneohlufietelleii'^ -■■ Blattfeder und Qefäßmantel, di© sisfe eegmentweiae.

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unterschiedlich verhalten wegen der über den Umfang unterschiedlichen Erwärmung des Gefäßes. Unterschiedliche Erwärmungsstellen treten wegen Inhomogenitäten des Ausmauerungsfutters schon bei Stahlwerkskonvertern gewöhnlicher Bauart auf, in erhöhtem Maße Jedo'oh bei Kaldo-Gefäßen, deren Rotationslage aus einer um 17° zur Horizontalen geneigten Achsstellung besteht. Tritt nunmehr eine einseitige Erwärmung des metallurgischen Gefäßes auf, so wölbt sich an dieser Stelle der Gefäßmantel in der Art einer mit Wellen behafteten Mantelfläche."Die im Bereich einer Welle befindlichen Blattfeder-Bolzen nehmen eine von der theoretischen Lage abweichende Position ein, wobei nicht unterstellt werden darf, daß sich die Bolzenachse entweder nach links oder rechte oder nach unten oder oben verlagert, sondern irgendeine Schräglage auftritt. Die an den Bolzen angelenkte Blattfeder ist lediglich im Stande, eine Durchbiegung in radialer Richtung auszuführen. Verdrehungen des Blattfeder-Querschnitts führen zur sofortigen Verklemmung zwischen Blattfederbohrung und Bolzen, SQäaß, wenn mehrere in der Achslage veränderte Bolzen am Umfang des Gefäßes vorliegen, das GefäS an seiner natürlichen Ausdehnung gehindert wird. Dementsprechend steigt die Beanspruchung des Gefäßmantels und in Verbindung mit der durch die Blattfedern gegebenen Abschirmung sinkt wegen der höheren M&nfcaltemperaturen die Beanspruchungsfähigkeit, so daß Schäden am Gefäßmantel befürchtet werden müssen, die über bleibende Verformungen hinausreichen.

Der bekannten Lösung haften diese Mängel deshalb an, weil die Einleitung der Gewichtslast, herrührend aus Eigengewicht des Gefäßes, Ausmauerung und Nutzinhalt in sämtlichen Kippstellungen ausschließlich über die Blattfeder-Bolzen in den Gefäßmantel erfolgt.

Demgegenüber sieht eine andere bekannte Lösung bereits vor, das Gefäß in senkrechter Achslage auf den Tragring mittels gefäßwandfester Pratzen aufzustützen und lediglich aufgrund

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einer besonders gelenkig gehaltenen Zuge lenient-Be f estigung die radiale Dehnung zuzulassen. In liegender Position hingegen dienen getrennte Zugelemente (Schrauben), deren Achsen in Radialebene des Gefäßes verlaufen,als gesonderte Tragmittel. Den Vorzug, einer solchen Ausbildung bildet die Verhinderung einer Gefäßverlagerung beim übergehen aus der Senkrecht-Qefäßstellung in eine liegende, bei der es bisher immer zu heftigen Schlägen kam, die die Ursache erhöhten Verschleißes der üblichen Pratzenlagerungen bildete.

Die zweite bekannte Lösung vermag somit eine gelenkige Bewegung zum Gefäß und Tragring zu gestatten, deren unterschiedliches Wärmeausdehn-Verhalten aufgefangen wird. Die Befestigungen an der Gefäßwandung und am Tragring bestehen aus Gelenken, die ein Schrägstellen der Zugelemente, die dort aus Schrauben bestehen, erlauben. Verbesserungsfähig an einer solchen Gefäßbefestigung ist das Merkmal, daß /Sich das Gefäß zumindest in Senkrechtstellung mittels Beilagen auf dem Tragring abstützt· In geringem Umfang können deshalb dort immer noch Reibungskräfte entstehen, da eine scharf getrennte Lastübernahme zwischen Zugschrauben und den Beilagen nicht besteht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluß der Reibung nooh weiter zu vermindern, so daß das Gefäß in seiner Ausdehnungsfreiheit gegenüber dem Tragring in höherem Grade unbeeinflußt bleibt. Die Aufgabe geht dabei von einem vorgesehenen Spalt zwischen Tragring (Laufringen) und der Gefäßwandung aus, um jeglichen Wärmestau zu vermeiden und eine natürliche Umspülung der Gefäßwandung mittels Umgebungsluft zu sichern.

Die Erfindung erreicht das gesteokte Ziel daduroh, daß das Gefäß sowohl in stehender als auch in liegender Position mittels auf Zug beanspruchbarer und biegungsfähiger Vorspannglieder gehalten 1st, die an Konsolen bzw. Konsolringen des Tragringes bzw, der Laufringe .und an weiteren

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Konsolen des Gefäßmantels mit die Vorspannung übertragenden Spannköpfen befestigt sind* wobei die Vorspannglieder für die liegende Position aus tangential verlaufenden Paaren von Zugstangen bestehen, deren einer Spannkopf an einer . gemeinsamen Konsole an der Gefäßwandung gehalten ist. Die Verwendung von vorgespannten, Jedoch stark biegungsfähigen Vorspanngliedern führt zu einer beliebigen Helativ-Verlagerung zwischen Tragring (Laufring) und Gefäß, etwa im Sinne einer Aufhängung, die zwar elastisch ist, Jedoch starr genug, um die Last des Gefäßes in Jeder Kipplage zu tragen. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann der Spannkopf an seiner Konsole starr gehalten werden und Jegliche Verlagerung der Befestigungsstellen geht auf Kosten der Durchbiegungsfälligkeit· Die Vorspannglieder bedürfen hierzu dieser Eigenschaften, wie sie beispielsweise durch das Bündeln von Einzeldrähten erzeugt werden können. Hiermit lassen sich große Vorspannkräfte /bei guter Durchbiegungsfähigkeit übertragen, so daß ohne die so gefürchtete Rutschbewegung ein Übergang von der senkrechten Gefäßstellung in die liegende stattfinden kann.

Der übergang von der einen in die andere Kipplage unter gleichzeitigem sicheren Halten des Gefäßes im Trag- bzw. Laufring läßt sich ferner dadurch verbessern, daß eine Vielzahl von Paaren Jeweils eine Tangente bildender Vorspannglieder sich kreuzend am Umfang des Gefäßes verteilt angeordnet ist. Ein Vorzug dieser Maßnahme bildet eine größtmögliche Verteilung tragender Vorspannglieder, beispielsweise in liegender Position des Gefäßes und somit eine gute Verteilung der Kräfte, die in den Gefäßmantel eingeleitet werden müssen. Die Beanspruchung des Gefäßmantels vermindert sich und trotzdem können Verlagerungen der Konsol-Befestigungsstellen stattfinden, beispielsweise in Form von ungleichmäßig erwärmten Wandungszonen·

Eine noch stärkere, Jedooh trotzdem elastische Verbindung zwischen Gefäßmantel und Trag- bzw. Laufringen erfolgt nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung dadurch» daß die

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tangential verlaufenden Paare von Vorspanngliedern in mehreren Radialebenen angeordnet sind. Entweder erfolgt dann eine geringere Bemessung der einzelnen Vorspannstränge, womit sich das Federverhalten des Systems beeinflussen läßt, oder die Tragfähigkeit wird gesteigert, was für wachsende Gefäßgrößen Über 300 t von Wert ist.

Weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich bei den sogenannten Kaldo-Gefäßen, welche 'Gefäße mit zwei Laufringen darstellen, die im axialen Abstand im Mittelbereich angeordnet sind und mittels eines Ringsteges miteinander in Verbindung stehen. Nach der Erfindung kann nämlich der Mittelsteg als Träger von Konsolen -dienen, an denen die Spannköpfe der Vorspannglieder aufliegen. Somit ist eine Anordnungsmöglichkeit der Vorspannglieder in der Distanz zwischen zwei Laufringen gegeben, was gestattet, geradezu ein Netzwerk „von Spannsträngen um das Gefäß zu legen, ohne daß der Weg für die natürliche Luftströmung versperrt wird. Laufringe land Mittelstege mit daran befestigten Konsolen bilden im übrigen eine günstige Einheit, einen schnellen Wechsel, entweder des Gefäßes (Wechselgefäß-System) oder der Laufringe selbst bei deren Verschleiß durchzuführen.

Die einfache Zugänglichkeit eines die Konsolen tragenden Mittelsteges gestattet ferner, sowohl Konsolen für axial verlaufende Vorspannglieder als auch tangential verlaufende am Stegring vorzusehen.

Für das Aufbringen der Vorspannung, d.h. das Einsetzen bestimmter Vorrichtungen, sind nach weiteren Merkmalen im Bereich der Konsolen am Stegring Öffnungen vorgesehen, deren Größe sich nach den Vorrichtungen zwecks Vorspannung der Vorspannglieder richtet. Die Öffnungen dienen ebenfalls der Beobachtungsmögliohkeit des Betriebsverhaltens, so daß eventuell© Veränderungen rechtzeitig bemerkt werden können.

Schließlich sind sowohl «in Gefäßmantel als auch am Tragring

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bzw. an den Laufringen um den Umfang laufende Verstärkungsringe vorgesehen, die zusammen mit parallel zur Gefäß-•achse verlaufenden Verstärkungsrippen beanspruchungsfähige Konsolen bilden. Für die Aufnahme von großen Vorspannkräften bedarf es derartig starrer Befestigungsstellen. Dagegen liegt es im Bereich der Vorspannung, ein Verziehen der Befestigungskonsolen aufzunehmen.

Gewisse Besonderheiten in der Befestigung eines Konvertergefäßes in einem mittels Kippzapfen schwenkbar gelagerten Tragring ergeben sich wegen anderer Abmessungen des Tragringquerschnittes im Verhältnis zu einem Kaldo-Käfig, der aus Laufringen und einem beide verbindenden Mittelsteg besteht. FUr ein solches Beispiel bzw. falls eine besonders geschützte Unterbringung der Vorspannglieder erwünscht ist, was unter Umständen auch an einem Käüo-Käfig vorkommen kann, oder falls die Länge der Vorspannglieder einen bedeutenden Einfluß auf das Gesamtverhalten der Gefäßbefestigung ausübt, schlägt die Erfindung zusätzlich vor, daß im Mittelbereich ein einziger, am Gefäßmantel befestigter Konsolring angeordnet ist, auf dem Paare von Vorspanngliedern jeweils an die Stirnseiten des Tragriogss bzw. der Laufring verlegt sind.

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

Fig. 1 zeigt die Ansicht eines Kaldo-Konverters mit zwei Laufringen, Jedoch ohne das Kippgestell, in dem sich die Laufrollen befinden, auf denen das Gefäß sowohl in radialer als auch in axialer Richtung abgestutzt ist.

Fig· 2 stellt einen radialen Schnitt durch den Gefäßmantel und den Mittelsteg zwischen den Lauf ringen dar, mit den Befestigungs-Konsolen für die Vorspannglieder. Pi* Darstellung ist rechts der senkrechten Symmetrie·«

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linie des Schnittes in Höhe der Linie II-II aus Fig. 1 gezeichnet.

Pig. J entspricht in der Darstellung Fig. 1 und zeigt ein zusätzliches AusfUhrungsbeispiel für die Anordnung der Vorspannglieder, wobei anstelle der gezeichneten Laufringe ein einzelner Tragring treten kann.

Das Gefäß 1 ist von den Laufringen 2 und 3 umgeben, die auch einen Tragring darstellen könnten, an dem in üblicher Weise Kippzapfen befestigt sind. Die Lauf ringe 2 und 3 bilden eine bauliohe Einheit zusammen mit dem Mittelsteg Kräfte ax^s dem Laufring 2 überträgt demnach der als Ring ausgeführte Mittelsteg 4 auf den Laufring >. Am Mittelsteg befestigt liegen Konsolen 5, wobei die gleichen Konsolen 6 für die Gefäßbefestigung in stehender Position an den Gefäß-» mantel la aufgesetzt sind. Am Gefäßmantel la liegen ferner Konsolen 7 zur Befestigung von Vorspanngliedern für die liegende Position des Gefäßes 1. In Fig. 1 sind insbesondere die Vorspannglieder 8 für die stehende Position erkennbar, währenddem die Vorspannglieder 9 für die liegende Gefäßposition lediglich mit ihren Enden sichtbar sind.

Für ihren Verlauf deutlich erkennbar, zeigt Fig. 2 die Vorspannglieder 9 in ihrer prinzipiellen Anordnung. Am Gefäßmantel la befinden sich die Konsolen 7 in der Form von VorsprUngen, die mittels Wandplatten 10 und 11 und Querrippen 12 zur eigentlichen Konsole 7 vereinigt sind. Auf der einen Seite der Wandplatten 10 und 11 liegen Spannköpfe 13 und auf der anderen Seite verläuft der Strang des Vorspanngliedes, bestehend aus einem Bündel von Einzeldrähten, bis zur laufringseitigen Konsole 14, die ebenfalls aus Wandplatten 15 und l6 gebildet wird. Auch hier befindet sich ein Spannkopf* 13 auf der Innenseite der Wandplatte, um dem Vorspannglied 9 die notwendige Stützkraft zu geben. Die Vorapannglleder sind paarweise angeordnet und verlaufen als Tangenten 17 derart, daß sioh kreuzende Tangenten 17 und l8 in verschiedenen Radialebenen liegen, wie dies in Fig.

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angegeben ist. Die Konsolen 7 bzw. 1A- befinden sich in entsprechenden Abständen am Umfang des Gefäßmantels 1a bzw. am Umfang des Laufringes 3·

Auf der rechten Hälfte der Darstellung der Fig. 2, entsprechend Schnittangabe aus Fig. 1 (H-II), bestehen die Konsolen 5 und 6 au3 Konsolringen 19» wobei die eigentliche
Konsole 5 mittels Verstärkungsrippen 20 gebildet sind. Der
für die Konsolbreite maßgebende Abstand dient als öffnung 22, um die Arbeiten an den Spannköpfen durchführen zu können.
Ähnliche Konsolringe 23 weist auch der Gefäßmantel 1a auf,
wobei auf die gleiche Art mittels Verstärkungsrippen 20 die Konsolen 6 gebildet sind.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 3 umfaßt den mittleren Bereich 29 des Gefäßes 1 der Konsolring 24-, der beispielsweise durch Schweißen mit dem Gcfäßrnantel 1a verbunden ist. Solche Schweißnähte sind an beiden Seiten des Ringes dargestellt. Zur Versteifung zwischen Konsolring 24 und Gefäßwandung 1a können auch in Richtung der Gefäßmittelachse verlaufende Rippen, Streben, Spanten oder dergleichen dienen.
Der Konsolring 24 bildet ähnlich wie eine bereits beschriebene Ausführungsform der Konsolen 5r 6, 7 Widerlager für die Spannköpfe 13 der Vorspannglieder 8. Die Vorspannglieder 8 können entweder, wie gezeichnet, parallel zur Gefäßachse 30 verlaufen oder aber in einem Verlauf gewählt sein, wie dieser mit 25 und 26 bezeichnet ist.

In Betracht gezogene Druckschrifte-h; ·

Deutsche Gebrauchsmusterschrift 1.981.865 (DEMAG)
Deutsche Gebrauchsmuaterschrift 1.968.150 (GHH)

BAD ORiGiNAL

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Claims

DEMAG Aktiengesellschaft 14. 4. I969

Duisburg - 5482/HS J

Wolfgang-Reuther-Platz . Fl /Un.

Patentansprüche

1. Warmgängiges Gefäß, insbesondere metallurgisches Gefäß für den Stahlerzeugungsbetrieb (Stahlwerkskonverter), das entweder kippbar in einem Tragring gehalten ist und/oder Laufringe für eine Rotationsbewegung um die Gefäßlängsachse trägt und Tragring bzw. Laufringe jeweils mittels Zugelementen am Gefäßmantel befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, ' daß das Gefäß (l) sowohl in stehender als auch in liegender Position mittels auf Zug bearispruchbarer und biegungsfähiger Vorspannglieder (8, 9) gehalten ist, die an Konsolen (5* 6, 7, 14) bzw. Konsolringen (19* 23) des Tragringes bzw. der Laufringe (3* 4) und an weiteren Konsolen des Gefäßmantels (la) mit die Vorspannung übertragenden Spannköpfen (1-5) befestigt sind, wobei die Vorspannglieder (8, 9) für die liegende Position aus tangential verlaufenden Paaren (9* 9) von Zugstangen bestehen, deren einer Spannkopf (I5) an einer gemeinsamen Konsole (7) an der Gefäßwandung (la) gehalten ist.

2. Gefäß nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine Vielzahl von Paaren jeweils eine Tangente (17, 18) bildender Vorspannglieder (8, 9) sich kreuzend am Umfang des Gefäßes (1) verteilt angeordnet ist«

BAD ORIGINAL

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5. Gefäß nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die tangential verlaufenden Paare von Vorspanngliedern (8, 9) in mehreren Radialebenen angeordnet sind.

4. Gefäß mit zwei Laufringen, die im axialen Abstand im Mittelbereich angeordnet und mittels eines Ringsteges miteinander in Verbindung stehen, nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, _fdaß der Mittelsteg (4) als Träger von Konsolen (5) dient, an denen die Spannköpfe (IJ) der Vorspannglieder (8) aufliegen.

5. Gefäß nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß sowohl Konsolen (5) für axial verlaufende Vorspannglieder (8) als auch tangential verlaufende am Mittelsteg (4) vorgesehen sind.

6. Gefäß nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet,

daß im Bereich der Konsolen (5) am Mittelsteg (4) Öffnungen (22) vorgesehen sind, deren Größe sich nach den Vorrichtungen zwecks Vorspannung der Vorspannglieder (8, 9) richtet.

7. Gefäß nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß sowohl am Gefäßmantel (la) als auch am Tragring bzw. an den Laufringen (y, 4) um den Umfang laufende Verstärkungsringe (19, 22) vorgesehen sind, die zusammen mit parallel zur Gefäßachse verlaufenden Verstärkungsrippen (20) beanspruchungsfähige Konsolen (5) bilden.

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8. Gefäß nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 7* dadurch gekennzeichnet,

daß im Mittelibereich ein einziger« am Gefäßmantel (la) befestigter Konsolring (24) angeordnet ist, von dem Paare von Vorspanngliedern jeweils an die Stirn« selten (27* 28) des Tragringes bzw. der Laufringe (2,3) verlegt sind.

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