DE19706056C1 - Gefäß für metallurgische Zwecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gefäß für metallurgische Zwecke zum Transport von schmelzflüssigen Metallen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Gefäße dienen nicht nur dem Transport von schmelzflüssigen Metallen wie z. B. Roheisen vom Hochofen zum Roheisenmischer oder vom Roheisenmischer zum Konverter, sondern können auch ein metallurgisches Behandlungsgefäß sein. Insbesondere hat im Zuge der Erhöhung der Anforderung an den Reinheitsgrad und der Absenkung der Gehalte an gelösten Gasen die Vakuumbehandlung stetig an Bedeutung gewonnen. Bei diesem Verfahren ist die thermische Belastung für das Behandlungsgefäß besonders hoch, da verfahrensbedingt mit einer hohen Überhitzungstemperatur gefahren wird.

Zur Lösung dieses Problems wurde ein Gefäß für metallurgische Zwecke vorgeschlagen (DE 195 38 530 C1), bei dem im Unterschied zur konventionellen Bauweise die Versteifungsringe nicht außen auf der Mantelfläche aufgeschweißt, sondern im Metallmantel integriert sind. Weiterhin weist die den Gefäßtragzapfen abstützende Platte einen geringen Abstand zum Metallmantel auf und der obere und untere krempenartig ausgebildete Randbereich der Platte ist mit den benachbart liegenden Versteifungsringen verbunden, wobei der an der Platte befestigte Gefäßtragzapfen sich nur nach außen erstreckt. Was die Dicke der Versteifungsringe betrifft, so weist der dem Boden näher liegende Versteifungsring eine Dicke auf, die bis um den Faktor 4 und der vom Boden weiter entfernt liegende zweite Versteifungsring eine Dicke auf, die bis um den Faktor 6 größer ist als die des anschließenden Metallmantels, wobei die axiale Erstreckung des erstgenannten Versteifungsringes gleich oder größer ist als die des zweiten. Im Falle, daß das Gefäß als Stahlgießpfanne verwendet wird, ist der Gefäßrand mit einem Deckelaufsatz verbunden, der vorzugsweise einen kegelstumpfartigen Querschnitt aufweist. Zur Versteifung dieses Bereiches ist die Anordnung eines weiteren Versteifungsringes am Gefäßrand vorgesehen.

Dieses bekannte Gefäß wird bei kombinierter Belastung von Last und Wärme gleichmäßig beansprucht und es kann einer Eigentemperatur bis zu 400°C widerstehen. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, daß die Schweißverbindungen zwischen den Versteifungsringen und der Platte großen Belastungen ausgesetzt sind und der Übergang vom Versteifungsring zur Platte kraftlinienmäßig ungünstig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von dem bekannten Gefäß die Konstruktion so zu verbessern, daß die geschilderten Nachteile vermieden werden und die Herstellung des Gefäßes vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.

Die wesentliche erfindungsgemäße Abänderung der an sich bekannten Konstruktion betrifft die Ausbildung der Versteifungsringe im Bereich der als Schildsegment ausgebildeten Platte. Beide Versteifungsringe weisen eine nasenförmige Fortführung auf, die zum einen nach oben und zum anderen nach unten gerichtet ist. Das Schildsegment ist zwischen den beiden Fortführungen eingeschweißt. Damit werden die Verbindungsschweißnähte in eine Zone mit geringerer Belastung gelegt so daß die Dauerfestigkeit dieses Bereiches erhöht wird. Zum anderen ist der Übergang vom Versteifungsring zum Schildsegment stark abgerundet, wobei diese Abrundung sich im Schildsegment fortsetzt. Diese Art der Ausbildung verbessert den Kraftlinienfluß, so daß sich eine nahezu isotensische Ausführung ergibt. Die besondere Form und Lage der beiden Versteifungsringe in Verbindung mit dem Schildsegment macht es möglich auf den ansonsten üblichen am Gefäßrand angeordneten Versteifungsring zu verzichten. Auch bei Gefäßen ohne Ringdeckel ist das Gefäß im oberen Randbereich steif genug, so daß die Anordnung eines Randwinkels ausreichend ist.

Ein weiteres Merkmal betrifft die Art der Verbindung des Gefäßtragzapfens mit dem Schildsegment. Im Unterschied zum bekannten Stand der Technik wird der Tragzapfen nicht auf eine Platte aufgeschweißt, sondern in eine Bohrung des Schildsegmentes eingeschweißt. Um auch diese Schweißnähte zu entlasten, wird der Einschweißbereich des Gefäßtragzapfens als ein einen größeren Durchmesser aufweisender Flansch ausgebildet. Zur Verbesserung der Schweißnahtgüte wird der Mantel des Flansches dachartig ausgebildet, so daß erst von einer Seite eingeschweißt werden kann, danach die Wurzel ausgedreht wird und abschließend die Gegenlage von der anderen Seite her geschweißt wird.

Als vorteilhaft hat sich ebenfalls herausgestellt, wenn die Versteifungsringe aus Segmenten sich zusammensetzen. Dies gilt insbesondere für Gefäße mit einem ovalen Querschnitt. Die einzelnen Segmente der Versteifungsringe weisen dann einen unterschiedlichen Radius auf, was die Herstellung der Versteifungsringe vereinfacht, zumal man auf diese Weise den Bereich mit der nasenförmig ausgebildeten Fortführung separat herstellen kann. Um ein optimales Füllvolumen für das Gefäß zu erreichen, ist es vorteilhaft, die einzelnen Rohrschüsse im Längsschnitt gesehen zylindrisch auszubilden.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Gefäßes ist darin zu sehen, daß zum einen auch unter hohen Eigentemperaturen keine unzulässigen Verformungen auftreten und die Spannung im Material des Gefäßes gleichmäßig verteilt sind. Eine Folge davon ist auch eine unter hoher Gewichts- und Temperaturbelastung sich nicht verändernde Geometrie des Gefäßes. Dies ist insbesondere daran zu erkennen, daß die Tragzapfen waagerecht verbleiben. Weiterhin ist die Herstellung vereinfacht, da auf den ansonsten üblichen am Gefäßrand angeordneten Versteifungsring verzichtet werden kann.

In der Zeichnung wird anhand eines Ausführungsbeispiels das erfindungsgemäß ausgebildete Gefäß für metallurgische Zwecke näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Gefäßes.

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1.

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1.

Fig. 4 im vergrößerten Maßstab die Ausbildung des Tragzapfens einschließlich der Verbindung mit dem Schildsegment.

Fig. 5 im vergrößerten Maßstab der Tragzapfen.

Fig. 1 zeigt in einer Ansicht ein erfindungsgemäß konstruiertes metallurgisches Gefäß, das hier beispielsweise als Stahlgießpfanne 1 ausgebildet ist. Die Stahlgießpfanne 1 besteht aus einem Metallmantel und einem Pfannenboden 2. Der Metallmantel ist in diesem Ausführungsbeispiel in drei unterschiedlich breite Rohrschüsse 3-5 aufgeteilt. Je nach Pfannenhöhe und Ausgestaltung kann die Anzahl der Rohrschüsse geringer oder größer sein. Zwischen den Rohrschüssen 3-5 sind im Metallmantel zwei Versteifungsringe 6, 7 integriert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der oberste Gefäßrand 8 mit einem als Ringdeckel 9 ausgebildeten Deckelaufsatz verbunden. Vorzugsweise weist dieser Ringdeckel 9 einen kegelstumpfartigen Querschnitt auf. An der hier links liegenden Außenseite ist ein Kippgestänge 10 angebracht, um die Stahlgießpfanne 1 mittels eines hier nicht dargestellten Kranes kippen zu können.

Fig. 2 zeigt in einem Schnitt in Richtung B-B in Fig. 1 die besondere Querschnittsform der hier dargestellten Stahlgießpfanne. Die Querschnittsform ist elliptisch, wobei der hinter dem jeweiligen Schildsegment 16, 16' liegende Bereich des mittleren Rohrschusses 4 aus statischen Gründen einen sehr großen Kreisradius R aufweist. Bei einer solchen Konfiguration ist es vorteilhaft die Versteifungsringe 6, 7 aus Segmenten zusammenzusetzen, wobei die einzelnen Segmente unterschiedliche Radien r, R aufweisen. In Fig. 3 ist in einem Schnitt in Richtung A-A in Fig. 1 die gleiche Stahlgießpfanne 1 gemäß Fig. 1 dargestellt. In dieser Darstellung kann man besser die Einzelelemente der Stahlgießpfanne 1 erkennen. Dazu gehören die besondere Ausbildung der Versteifungsringe 6, 7 sowie das Einschweißen des jeweiligen Tragzapfens 11, 11' in das jeweilige Schildsegment 16, 16'. Mit 13, 13' sind die Füße bezeichnet.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Teil der Stahlgießpfanne 1 ist in einem vergrößerten Maßstab in Fig. 4 wiedergegeben. Der eine wesentliche Aspekt betrifft die nasenförmige Fortführung 17, 18 des jeweiligen Versteifungsringes 6, 7, die sich für den dem Pfannenboden 2 näher liegenden Versteifungsring 6 nach oben und für den weiter vom Pfannenboden 2 entfernt liegenden Versteifungsring 7 nach unten erstreckt. Der im Längsschnitt zu erkennende Übergang von der jeweiligen Fortführung 17, 18 in den eigentlichen Versteifungsring 6, 7 ist mit einem entsprechenden Radius 19, 20 versehen. Durch diese Art der Ausbildung der Versteifungsringe 6, 7 im Bereich des jeweiligen Schildsegmentes 16, 16' konnten die Verbindungsschweißnähte 21, 22 in eine Zone mit niedrigerer Belastung gelegt werden. Der zweite Aspekt betrifft die in der Ansicht liegende Abrundung 23, 24 der jeweiligen Fortführung 17, 18, die kontinuierlich in eine entsprechende Abrundung 25, 26 des Schildsegmentes 16 sich fortsetzt (siehe Fig. 1).

Der dritte Aspekt betrifft die Einschweißung des jeweiligen Tragzapfens 11, 11' in eine Bohrung 27 des jeweiligen Schildsegmentes 16, 16'. Vorteilhaft ist dazu der der Stahlgießpfanne 1 zugewandte Endbereich des Tragzapfens 11' als ein einen größeren Durchmesser aufweisender Flansch 28 ausgebildet. Um eine hohe Schweißnahtgüte zu erreichen, weist der Mantel 29 des Flansches 28 eine dachartige Kontur auf. Dadurch ist es möglich, zuerst die eine Seite mit einer Schweißnaht zu versehen, danach die Wurzel dieser erstgelegten Schweißnaht auszudrehen und dann von der anderen Seite her die Gegenlage zu schweißen. Um die Kontaktreibung zwischen Tragzapfen 11' und Schlaufe 12' zu minimieren, ist der Tragzapfen 11' mit einer Lagerschale 30 versehen. Die seitliche Abstützung für die Schlaufe 12' bildet ein Streifblech 31, das mittels eines auf der Stirnseite des Tragzapfens 11' befestigten Haltebleches 32 fixiert ist. Die Befestigung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel über Schrauben 33.

In der Phase der Herstellung der Stahlgießpfanne 1 ist der mittlere Rohrschuß 4 des Metallmantels mit einer kleinen Bohrung 34 versehen (Fig. 4), die fluchtend zu einer im jeweiligen Tragzapfen 11, 11' angeordneten größeren Längsbohrung 35 liegt. In diese Längsbohrung 35 kann eine Meßvorrichtung eingelegt werden, um die Fluchtgleichheit der beiden gegenüberliegenden Tragzapfen 11, 11' zu überprüfen. Nach der Messung wird die Bohrung 34 im Metallmantel wieder verschlossen.

Claims (8)

1. Gefäß für metallurgische Zwecke zum Transport von schmelzflüssigen Metallen mit einem eine hitzebeständige Auskleidung aufnehmenden, aus einzelnen rohrförmigen Schüssen zusammengesetzten Metallmantel, der zwei in Umfangsrichtung verlaufende im axialen Abstand zueinander im Metallmantel integrierte Versteifungsringe aufweist und an dem zwei Tragzapfen an der Außenseite gegenüberliegend angeordnet und mittels je einer mit den Versteifungsringen verbundenen Platte abgestützt sind, wobei die Platte einen geringen Abstand zum Metallmantel aufweist und der dem Boden näher liegende Versteifungsring eine Dicke aufweist, die bis um den Faktor 4 und der vom Boden weiter entfernt liegende zweite Versteifungsring eine Dicke aufweist, die bis um den Faktor 6 größer ist als die des anschließenden Metallmantels und die axiale Erstreckung des erstgenannten Versteifungsringes gleich oder größer ist als die des zweiten und ggf. am Gefäßrand ein Deckelaufsatz befestigt ist, der einen kegelstumpfartigen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Boden (2) näher liegende erste Versteifungsring (6) im Bereich der als Schildsegment (16, 16') ausgebildeten Platte eine nach oben gerichtete nasenartig ausgebildete Fortführung (17) und der dem Boden (2) weiter entfernt liegende zweite Versteifungsring (7) im Bereich des Schildsegmentes (16, 16') eine nach unten gerichtete nasenartig ausgebildete Fortführung (18) aufweist und zwischen den Fortführungen (17, 18) das Schildsegment eingeschweißt ist, wobei der Übergang von der jeweiligen Fortführung (17, 18) in den jeweiligen Versteifungsring (6, 7) sowohl im Längsschnitt als auch in der Draufsicht abgerundet ist und die letztgenannten Abrundungen (23, 24) knickfrei in entsprechende Abrundungen (25, 26) des Schildsegmentes (16, 16') übergehen.

2. Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragzapfen (11, 11') in einer Bohrung (27) des Schildsegmentes (16, 16') eingeschweißt ist.

3. Gefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Schildsegment (16, 16') zugewandte Endbereich des Tragzapfens (11, 11') mit einem einen größeren Durchmesser aufweisenden Flansch (28) ausgebildet ist.

4. Gefäß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelbereich (29) des Flansches (28) im Querschnitt gesehen dachartig ausgebildet ist.

5. Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsringe (6, 7) aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt sind.

6. Gefäß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Segmente unterschiedliche Radien r, R aufweisen.

7. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschüsse (3, 4, 5) im Längsschnitt zylindrisch sind.

8. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des oberen Rohrschusses (5) ein Randwinkel angeschweißt ist.