DE1919769C3 - Metallurgisches Gefäß, insbesondere Stahlwerkskonverter - Google Patents

Description

ungsfutters schon bei Stahlwerkskonvertern gevöhnlicher Bauart auf, in erhöhtem Maße jedoch bei im ihre Längsachse drehbaren Konvertergefäßen, leren Rotationslage aus einer um 17^J-zur Horizonalen geneigten Achsstellung besteh·. Tritt nunmehr ;ine einseitige Erwärmung des metallurgischen Gefä-Jes auf, so wölbt sich an dieser Lielle der Gefäßmanel in der Art einer mit Wellen behafteten Mantelfläche. Die im Bereich einer Welle befindlichen Blattfeder-Bolzen nehmen eine von der theoietischen Lage abweichende Position ein, wobei nicht unterstellt werden darf, daß sich die Bolzenachse entweder nach links oder rechts, oder nach unten oder oben verlagert, sondern irgendeine Schräglage einnimmt. 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 Bob.en, so daß — wenn mehrere in der Achsiage veränderte Bolzen am Umfang des Gefäßes vorliegen — das Gefäß 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 Manteltemperaturen die Beanspruchungsfähigkeit, so daß Schaden am Gefäßmantel befürchtet werden müssen, die über bleibende Verformungen hinausreichen.

Der bekannten Lösung haften die 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 nvttels gefäßwandfester Pratzen aufzustützen und lediglich auf Grund einer besonders gelenkig gehaltenen Zugelement-Befestigung 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-Gefäßstellung in eine liegende, bei der es bisher immer zu heftigen Schlagen kam, die die Ursache erhöhten Verschleißes der üblichen Pratzer.lagerungcn bildete.

Die zweite bekannte Lösung vermag somit eine gelenkige Bewegung zum Gefäß und Tragring zu gestatten, deren unterschiedliches Wärmeausdehn-Verhalten aulgefangen wird. Die Befestigungen an der Gefäßwandung und am Tragring bestehen aus Gelenken, die ein Schrägstellen der Zugelementc, 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.

Für ein vorwiegend in stehender Position arbeitendes Konvertergefäß ist vorgeschlagen worden (deutsche Offenlegungsschrift 1433 501), Gefäß und Tragring mittels mehrerer stabförmiger Trap- und Stützelemente zu verbinden, die einerseits im Tragring und andererseits am Gefäß gelagert sind. Bei dieser Gefäßbefestigung sind die Trag- und Stützelemente so vorgesehen und gestaltet, daß sie in liegender Position des Gefäßes ausschließlich auf Biegung beansprucht werden.

Das Gleiche gilt für die zur Befestigung von Ofengefäßen oder Konvertern an deren Dreh- oder Tragringen vorgeschlagenen Verbindungsstreben (deut-

sehe Offenlegungsschrift 1 433 505) hoher Elastizität, die radial bis tangential, vorzugsweise schräg, angeordnet sind, wobei ihre Enden einerseits mit dem Gefäß und andererseits mit dem Dreh- oder Tragring verbunden sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluß der Reibung noch 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 gesteckte Ziel bei einem metallurgischen Gefäß der eingangs beschriebenen Art dadurch, daß das Gefäß sowohl in stehender als auch in liegender Position mittels ausschließlich auf Zug beanspruchbarer Vorspannglieder ge-

halten ist. die an Konsolen bzw. Konsolringen des Tragringes bzw. der Laufringe und an weiteren Konsolen des Gefäßmantels mit die Vorspannung übertragenden Spannköpfen befestigt sind, wobei die Vorspannglieder für die liegende Position aus tan-

gential 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

Relativ-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 ähnlich wie bei Speichenrädern starr gehalten werden, wobei aber bei der Erfindung jegliche Verlagerung der Befestigungsstellen auf Kosten der Durchbiegungsfähigkeil geht. Die Vorspannglieder bedürfen hierzu dieser Eigenschaften, wie sie beispielsweisc 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 sicherem Halten des Gefäßes im Trag- bzw. Laufring läßt sich ferner dadurch verbessern, daß eine Vielzahl von Paaren jeweils eine

fio Tangente bildender Vorspannglieder sich kreuzend am Umfang des Gefäßes verteilt angeordnet sind. Ein Vorzug dieser Maßnahme bildet eine größtmögliche Verteilung tragender Vorspanngliedcr. beispielsweise in liegender Position des Gefäßes, und so

mit eine gute Verteilung der Kräfte, die in den Gefäßmantel eingeleitet werden müssen. Die Beanspru cluing des GefiißmanteK vermindert sieh, und trotz dem können Yerlinje: unp-;i der Konsol-Befesti

gungsstellen stattfinden, beispielsweise in Form von ungleichmäßig erwärmten Wandungszonen.

Eine noch stärkere, jedoch trotzdem elastische Verbindung zwischen Gefäßmantel und Trag- bzw. Laufringen erfolgt nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung dadurch, daß die 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 3001 von Wert ist.

Weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich bei um ihre Längsachse drehbaren Konvertergefäßen mit zwei Laufringen, 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 und Mittelstcge mit daran befestigten Konsolen bilden im übrigen eine günstige Einheit, so daß ein schneller Wechsel entweder des Gefäßes (Wechselgefäß-System) oder der Laufringe selbst bei deren Verschleiß möglich ist.

Die einfache Zugänglichkeit eines die Konsolen tragenden Mittclsteges gestattet ferner, sowohl Konsolen für axial verlaufende Vorspanngliedcr 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 Beobachtungsmöglichkeit des Betriebsverhaltcns. so daß eventuelle Veränderungen rechtzeitig bemerkt werden können.

Schließlich sind sowohl am Gefäßmantel als auch am Tragring bzw. an den Laufringen um den Umfang laufende Verstärkungsringe vorgesehen, die zusammen mit parallel zur Gefäßachsc 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 nur kippbaren Konvertergefäßes in einem mittels Kippzapfen schwenkbar gelagerten Tragring ergeben sich wegen anderer Abmessungen des Tragringqucrschnittes im Verhältnis zu einem um seine Längsachse drehbaren Konvertergefäß-Käfig, der aus Laufringen und einem beide verbindenden Mittelsteg besteht. Für ein solches Beispiel bzw. falls eine besonders geschützte Unterbringung der Vorspanngliedcr erwünscht ist, was unter Umständen auch an einem um seine Längsachse drehbaren Konvertergcfäß-Käfig vorkommen kann, oder falls die Länge der Vorspanngliedcr einen bedeutenden Einfluß auf das Gcsamlvcrhallcn der Gefäßbefestigung ausübt, schlägt die Erfindung zusätzlich vor, daß im Mittelbereich ein einziger am Gefäßmantel befestigter Konsolring angeordnet ist, auf dem Paare von Vorspannglicdem jeweils an die Stirnseiten des Tragringes bzw. der Laufring verlegt sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert

F i g. 1 zeigt die Ansicht eines um seine Längsachse drehbaren Konvertergefäßes 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 abgestützt ist;

F i g. 2 stellt einen radialen Schnitt durch den Gefäßmantcl und den Mittelstcg zwischen den Laufringen dar mit den Befestigungskonsolen für die Vorspannglieder. Die Darstellung ist rechts der senkrechten Symmetrie-Linie des Schnittes in Höhe der Linie 11-11 aus F i g. 1 gezeichnet;

F i g. 3 cintspricht in der Darstellung F i g. 1 und zeigt ein zusätzliches Ausführungsbeispiel für die Anordnung der Vorspannglieder, wobei an Stelle 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 Laufringe 2 und 3 bilden eine bauliche Einheit zusammen mit dem Mitte)steg4. Kräfte aus dem Laufring 2 überträgt demnach der als Ring ausgeführte Mittelstcg 4 auf den Laufring 3. Am Mittclsteg4 befestigt liegen Konsolen 5, wobei die gleichen Konsolen 6 für die Gefäßbefestigung in stehender Position an den Gefäßmantel la aufgesetzt sind. Am Gefäßmantcl I α 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 1 α befinden sich die Konsolen? in der Form von Vorsprüngen, 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 Vorspanngliedcs, bestehend aus einem Bündel von Einzeldrähten, bis zur laufringseitigen Konsole 14, die ebenfalls aus Wandplatten 15 und 16 gebildet wird. Auch hier befindet sich ein Spannkopf 13 auf der Innenseite der Wandplatte, um dem Vorspannglied 9 die notwendige Stützkraft zu geben. Die Vorspannglieder sind paarweise angeordnet und verlaufen als Tangenten 17 derart, daß sich kreuzende Tangenten 17 und 18 in verschiedenen Radialebenen liegen, wie dies in F i g. 1 angegeben ist. Die Konsolen 7 bzw. 14 befinden sich in entsprechenden Abständen am Umfang des Gefäßmantels 1 α bzw. am Umfang des Laufringes 3.

Auf der rechten Hälfte der Darstellung der F i g. 2, entsprechend Schnittangabe aus Fig. 1 (1I-II), bestehen die Konsolen 5 und 6 aus Konsolringen 19, wobei die eigentliche Konsole 5 mittels Verstärkungsrippen 20 gebildet sind. Der für die Konsolbreitc maßgebende Abstand dient sls Öffnung 2,2. um die Arbeiten an den Spannköpfen durchführen zu kön-

nen. Ähnliche Konsolringe 23 weist auch der Gcfäßmantel 1 α auf. wobei auf die gleiche Art mittels Vcrsliirkungsrippcn 20 die Konsolen 6 gebildet sind.

Im AusITihrungsbcispiel der F i g. 3 umfalM den mittleren Bereich 29 des Gefäßes 1 der Konsolring 24, der beispielsweise durch Schweißen mit dem Gefäßmantel I α verbunden ist. Solche Schweißnähte sind an beiden Seiten des Ringes dargestellt. Zur Versteifung /wischen Konsolring 24 und Geläßwan-

dung I α können auch in Richtung der GeflißmiUclachse verlaufende Rippen, Streben, Spanten od. dgl. dienen. 15er Konsolring 24 bildet, ähnlich wie eine bereits beschriebene Ausführungsform der Konsolen 5. fi. 7, Widerlager für die Spannkopfe 13 der Vorspannglicdcr 8. Die Vorspannglieder 8 können entweder, wie gezeichnet, parallel /ur Gefäßachsc 30 verlaufen oder aber in einein Verlauf gewählt sein, wie dieser mit 25 und 26 bezeichnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309 6f

Claims (8)

Palentansprüche:

1. Metallurgisches Gefäß, insbesondere Stahlwerkskonverter, das entweder kippbar in einem Tragring gehalten ist und/oder Laufringe für eine Rotationsbewegung um die Gefäßlängsachse trägt, und bei dem Tragring bzw. Laufringe jeweils mittels biegungsfähiger Zugclemente am Gefäßmantel befestigt sind, dadurch gekenn reichnet, daß das Gefäß (1) sowohl in stehender als auch in liegender Position mittels ausschließlich auf Zug beanspruchbarer 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 (1 a) mit die Vorspannung übertragenden Spannköpfen (13) befestigt sind, wobei die Vorspannglieder (8, 9) für die liegende Position aus tangential verlaufenden Paaren (9, 9) von Zugstangen bestehen, deren einer Spannkopf (13) an einer gemeinsamen Konsole (7) an der Gefäßwandung (la) gehalten ist.

2. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Paaren jeweils eine Tangente (17, 18) bildender Vorsparinglicder (8, 9) sich kreuzend am Umfang des Gefäßes (1) verteilt angeordnet ist.

3. Metallurgisches 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 I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg (4) als Träger von Konsolen (5) dient, an denen die Spannköpfe (13) der Voispannglieder (8) aufliegen.

5. Gefäß nach Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Konsolen (5) für axial verlaufende Vorspannglieder (8) als auch für 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 (1 a) als auch am Tragring bzw. an den Laufrinsen (3. 4) um den Umfang laufende Verstärkungsringe (19. 23) vorgesehen sind, die zusammen mit parallel zur Gefäßachse verlaufenden Verstärkungsrippen (20) beanspruchungsfähige Konsolen (5) bilden.

8. Gefäß nach den Ansprüchen 1, 2.3 und 7. dadurch gekennzeichnet, daß im Mittclbercich ein einziger am Gefäßmantel (la) befestigter Konsolring (24) angeordnet ist. von dein Paare von Vorspanngliedern jeweils an die Stirnseiten (27/28) des Tragringes bzw. der Lauf ringe (2. 3) verlegt sind.

Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Gefäß, insbesondere Stahlwerkskonverter, das entweder kippbar in einem Tragring gehalten ist und/oder Laufringe für eine Rotationsbewegung um die Gefäßlängsachse trägt und dessen Tragringe bzw. Laufringe jeweils mittels, biegungsfähiger Zugelement 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 bei um ihre Längsachse drehbaren Gefäßen bekannte Verbinden eines Laufringes mit dem Gefäßmantel mittels Keilen, die gegenläufig in Ausschratte der Ringe und am Gefäßmantel anliegend eingeführt werden, erwies sich als nachteilig wegen der wärmeleitfähigen Verbindung zwischen Gefäßmante! und Laufring, so daß die Laufringe praktisch die Temperatur des Gefäßmantels annehmen. Das direkte Umfassen des Gefäßes behindert jedoch auch die Gefäßausdehnung selbst und hemmt das Gefäß selbst an seiner natürlichen Wärmeausdehnung.

Neuere, um ihre Längsachse drehbare Konvertergefäße 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 zwischen per Luftspalt angeordneten Laufringen Blattfedern rechteckigen Querschnittes, von denen eine größere Anzahl polygonförmig um den Gefäßumfang angeordnet ist. Jede einzelne Blattfeder, unter denen Stahlplatten von 40 mm Dicke zu verstellen sind, besitzt eine mi'tige Anschlußstelle an der Gefäßwandung und jeweils endseitige Anschlußstellen 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 aber bremst, d. h. die Wärme am Umfang des Gefäßes eher staut als deren Abfuhr zu unterstützen.

Die Anordnung von breiteren Spalten zwischen zwei angrenzenden Blattfedern wird insofern erschwert, als UaS Verhältnis 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 Verbeulungsfähigkeit der einzelnen Blattfeder, von der eine bestimmte Nachgiebigkeit gefordert werden muß.

Ein besonderes Problem der bekannten Lösung bilden die mittigen Anschlußstellen der Blattfedern am Gefäßmanlel, die im vorliegenden Fall aus Bolzen bestehen, die in Bohrungen der Blattfeder zu gleiten befähigt sind. Einzeln betrachtet kann die Gefäßwandung eine Wärmedehnungs-Bewegung ausfüh ren, jedoch bildet die Gesamtzahl der über den Um fang des Gcfäßmantels angeordneten Bolzen eit Hemmnis für ein gleichmäßiges radiales Wärmedeh nen. Den Grund hierfür bildet die Vielzahl der An schlußstcllen zwischen Blattfeder und Gefäßmantel die sich segmentweise unterschiedlich verhalten wc gen der über den Umfang unterschiedlichen Hrwär mung des Gefäßes. Unterschiedliche Erwärmungs stellen ireten wegen Inhomogenitäten des Ausmaue