DE2062390C3 - Kippantrieb für metallurgische Schmelzbadbehalter, insbesondere fur Stahlwerkskonverter oder Pfannen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kippantrieb für einen metallurgischen Schmelzbadbehälter, insbesondere für einen Stahlwerkskonverter oder für eine Pfanne, die beidseitig in Drehlagern mittels Kippzapfen gehalten sind, bestehend aus hydraulischen Kolbentriebwerken, deren Kraft auf die Kippzapfen übertragbar ist.

Stahlwerkskonverter werden entweder mittels eines elektrischen oder eines hydraulischen Antriebes gekippt. Zwischen die Antriebsmotoren und den Kippzapfen ist ein Zahnradgetriebe geschaltet, das entweder aus einer Einheit ZahnstangeRitzel oder aus einem Zahnradpaar besteht.

Elektrische Antriebe für metallurgische Schmelzbadbehälter verlangen die Zwischenschaltung von Zahnradgetrieben, um über höhere Drehzahlen der Elektromotoren bei entsprechend niedrigem Drehmoment die verlangten Drehgeschwindigkeiten für den Schmelzbehälter zu erzeugen. Die Drehzahlen dieser Gefäße liegen etwa um eine Umdrehung pro Minute. Die Anordnung eines Kippzapfenzahnrades, einem mit diesem kämmenden Zahnritzel, dessen Welle an ein Reduktionsgeiriebe angeschlossen ist sowie der das Reduktionsgetriebe treibende Elektromotor nehmen mit wachsender Gefäßgröße immer mehr Raum auf der Konveuerbühne ein. Auch die sogenannten »reitenden Getriebe«, die als geschlossene Antriebseinheiten auf den Kippzapfen von Konvertern aufgeschoben sind und deren Drehmoment mittels einer getriebegehäusefesten Drehmomenisiütze abgefangen wird, wobei diese Stütze an eine

ίο ortsfeste Stelle unbefestigt anliegt, beanspruchen bereits einen größeren Raum seitlich des Kippzapfen-Drehlagers.

Andererseits nehmen hydraulische Antriebe weniger einen Raum seitlich des Kippzapfen-Drehlagers ein als in Richtung des Fundamentes. Hydraulische Kippantriebe für Konverter wurden bisher als Plunger mit angesetzter Zahnstange gebaut, so daß die Plungerbewegung tangential zum anzutreibenden Kippzapfen-Zahnrad erfolgt (deutsche Patentschrift

2" 934 891). Der Vorschub der Zahnstange setzt eine gewisse Länge voraus. Die gleiche Länge muß noch einmal für den Plungervorschub vorhanden sein. Derartige hydraulische Antriebe konnten daher nur in etwa lotrechter Richtung bewegt werden. Hierdurch ergibt sich eine beträchtliche Höhe der Antriebsvorrichtung. Entweder muß der Konverter entsprechend hoch angeordnet sein odef aber eine entsprechend tiefe Aussparung im Fundament der Stahlwerkshalle vorgesehen werden.

Die vorliegende Erfindung bevorzugt hydraulische Antriebe wegen der verhältnismäßig einfachen Kraftübersetzung und -wegen des geringen Raumbedarfs seitlich vom Schmelzbadbehälter. Trotzdem sind auch solche hydraulischen Kippantriebe noch verbesserungsbedürftig. Zunächst ist der erwähnte Nachteil der hohen Antriebsvorrichtung zu beseitigen. Sodann befaßt sich die vorliegende Erfindung mit der Verbesserung des hydraulisch wirkenden Kippantriebs in seiner Leistung.

Das bekannte Plunger-Zahnstangen-Ritzel-Prinzip zieht unterschiedliche Betriebsmitteldrücke nach sich.

Das aufgebrachte Drehmoment ist schwierig an das Lastmoment anzupassen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hydraulischen Kippantrieb für metallurgische Schmelzbadbehälter zu schaffen, der einesteils einen geringen Raum beansprucht und andernteils imstande ist, dem stark schwankenden Lastmoment beim Kippen von metallurgischen Schmelzbadbehältern entgegenzukommen.

Im metallurgischen Bereich weisen Schmelzbadbehälter stark unterschiedliche Eigenschaften ihres Antriebsverhaltens auf. Konverter werden im Betriebszustand gekippt, wobei der Schwerpunkt des aufrechtstehenden, ovalen Gefäßes sehr tief liegt. Während des Kippens verlagert sich der Schwerpunkt, weil das flüssige Metall sich auf eine größere Behälterinnenfläche verteilt. In Ständen für die Neuzustellung des verschlissenen Mauerwerkes fehlt sowohl die Nutzlast als auch ein Teil des Mauerwerkes, wobei das Restmauerwerk vollends ausgebrochen wird. In einem solchen Ausmauerungsstand ist das Konvertergefäß daher besonders leipht, in einigen Ausbrech-Phasen jedoch ab und zu kopf- oder bodenlastig. Dem jeweils zu fordernden Lastmoment soll nunmehr das aufzubringende Drehmoment angepaßt werden.

Die Erfindung sieht hierzu vor, daß die Kippzapfen

Kurbeln bilden, an deren Kurbelzapfen die Kolbenstangen angelenkt sind und je zwei Kurbeln vorgesehen sind, die mit ihren Mittelachsen einen Winkel von etwa 60 einschließen. Der solcherart gebildete Hydraulik-Kippantrieb weicht von dem bekannten Antrieb mit einer geraden Wirkungslinie der Antriebskraft und unveränderlicher Richtung ab. Je nach Kurbelstellung ergibt sich eine veränderte Vor- >chubrichtung des Kolbens. Mit den Kurbeln ist naturgemäß eine obere und untere Totpunktstelluna verbunden. Jedoch tritt diese bei der Erfindung nicht in Fir->cheinung. weil sich stets eine der KurbeliTaußerhalb beider Totpunkte befindet. Der hierfür vorgesehene Nachlaufwinkel von etwa 60 ~ ist besonders für das Lastdrehmoment-Verhalien beim Kippen metallurgischer Sci.melzbadbehälter als besonders günstig gefunden worden.

Ohne den eingeschlagenen Weg der Erfindung verladen zu müssen, ist es ferner möglich, eventuelles Klemmen der Kippzapfen in ihren Drehlagern auf beiden Seiten des Schmelzbadbehälters zu verhindern. Hierzu wird vorgeschlagen, daß die Kurbeln zu beiden Seiten des Schmelzbadbehälters vorgesehen sind. Die raumsparende Bauweise eines solchen Antriebes gestattet, jeweils auf einer Seite des Sciimelzbadbehälters ein Kolbentriebwerk anzuordnen.

Gemäß der Erfindung sind die Triebwerksgehäuse am kolbenstangenseitigen Ende in einer Pendelaufhängung gelagert. Diese Lagerung führt zu einer niedrigen Bauweise des Kippantriebs, so daß weder der Schmelzbadbehälter auf ein hochbeiniges Lager gesetzt werden muß, noch tiefe Ausnehmungen, die bis in das Fundament der Halle reichen, vorgesehen werden müssen.

Es ist vorteilhaft, wenn die Pendelaufhängung aus im Bereich unter einer Kurbel angeordneten Drehlagern für am Gehäuse der Kolbentriebwerke befestigten Schwenkzapfen besteht und zwischen den Drciiiagern eine im wesentlichen lotrecht verlaufende Ausnehmung für Bewegungen des Kolbentriebwerksgehäuses vorgesehen ist. Die Ausnehmung nimmt dabei eine spaltähnliche Gestalt an. Die Spaltbreite entspricht der Lichtweite für den zylindrischen Umriß des Triebwerksgehäuses. Eine solche Anordnung spart insbesondere deshalb Platz, weil die Drehlager für das Kolbentriebwerksgehäuse unterhalb der Kurbel eingerückt vorgesehen werden können.

Die Angleichung an das Lastmoment erfolgt gemäß einem zusätzlichen Verfahren zum Steuern des Kippantriebs. Danach ist das aufzubringende Drehmoment dem Lastmoment dann besonders günstig anzupassen, wenn die Hydraulik-Kolbentriebwerke beider Kurbeln zwischen den Kippwinkeln von etwa 30 bis 120- gemeinsam eingeschaltet werden und in den Bereichen von 0 bis etwa 30- bzw. von 120 bis 180^; Kippwinkel nur jeweils an einer Kurbel eingeschaltet werden. Auf diese Weise kann das beim Kippen dem metallurgischen Betrieb eigentümliche Lastmoment mit einer großen Annäherung in jedem Zeitpunkt des Kippvorganges aufgebracht werden.

In der Zeichnung ist der erfindungsgemäße Kippantrieb schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Anwendung des Kippantriebes an einem Stahlwerkskonverter, wobei nur eine Konverterseite gezeichnet ist und die nicht gezeigte Seite symmetrische Anordnung der Teile voraussetzt.

F i g. 2 eine zu F i ". 1 gehörende Seitenansicht und F i g. 3 ein Diagramm des Drehmomentveriaufs. wobei die jeweilige Kippstellung zum zugehörigen Kippwinkel des Konverters gezeichnet ist. Der Konverter 1 stützt sich auf den Tragring 2. an dem symmetrisch — wie bereits erwähnt — Kippzapfen 3 befestigt sind. Die Kippzapfen 3 ruhen jeweils in Drehlagern 4, die sich auf das Drehlager-Gesiell 5 stützen. Mit diesem Gestell S sind die Dreh-Ό lager 4 fest verbunden. Die Kippzapfen 3 ragen durch die Drehlager 4 hindurch und bilden Kurbeln 6. In einem dem jeweilig aufzubringenden Drehmoment angepaßten Abstand von der Kippachse 7 sind Kurbel-Zapfen 8 an der Kurbel 6 befestigt. Die Kurbeln 6 bilden an dieser Stelle ein Zapfengelenk. Ein Teil des Zapfengelenkes besteht aus der Kolbenstange 9 des Kolbentriebwerks 10.

Im gezeichneten Ausiührungsbeispiel befinden sich jeweils eine Kurbel 6 auf einer Seite des Stahlwerkskonverters 1. In Fig. 2 ist daher nur eine Kurbel 6 zu sehen, während die andere Kurbel 6 sich auf der gegenüberliegenden Seite befindet und daher durch gestrichelte Linien dargestellt werden muß. Die Kurbeln 6 bzw. 6« weisen jeweils Mittelachsen 11 und 12 auf. Diese Mittelachsen 11 und 12 schließen einen Winkel 13 ein. der mit 60 gezeichnet ist. Die Kolbentriebwerke K) bzw. 10« werden mit konstantem Beiriebsmitteldruck betrieben. In Abhängigkeit des Drehwinkels, jeweils gemessen zur Mittelachse 14 und somit zum wirksamen Hebelarm, übernimmt das Kolbentriebwerk 10 bzw. das Kolbentriebwerk lOti den Antrieb der Kippzapfen 3. Dabei kommt jeweils die Wirkung des mit dem größten Hebelarm zur Mittelachse 14 arbeitenden Kolbentriebwerks vorwiegend zur Wirkung. Die Kolbentriebwerke 10 bzw. 10« können mit einseitig bzw. doppelseitig beaufschlagbaren Kolben versehen sein.

Das Gehäuse 15 der Kolbentriebwerke 10bzw. 10« ist in der Pendelaufhängung 16 gelagert. Diese besteht im wesentlichen aus den Drehlagern 17 und 18. die zur Aufnahme von Schwenkzapfen 19 und 20 dienen, wobei letztere am Gehäuse 15 befestigt sind. Durch die Pendelaufhängung 16 ergibt sich die in Fig. 2 gezeigte gekreuzte Anordnung der Kolbentriebwerke 10 bzw. 10«. Jedes der Kolbentriebwerke 10. lOfl schwingt in der Ausnehmung 21 des Kippgestelles 5.

In Fig. 3 ist der Verlauf des durch die wie beschrieben arbeitenden Kolbentriebwerke 10 bzw. 10« aufgebrachten Drehmomentes dargestellt. Auf der Abszisse ist der Drehwinkel von 0 bis 180 aufgetragen. Auf der Ordinate ist das Drehmoment in in ■ t abzulesen. Für die Kippwinkel 0 , 45 . 90 . 135 und 180 ergibt sich die jeweils gezeichnete Kipplage des Gefäßes. Das Konvertergefäß 1 steht bei 0^: in seiner aufrechten Stellung, bei 45 geneigt, so daß das Flüssigmetall 22 eine Schwerpunktverlagerung mit sich bringt. Bei 90 ist der Schwerpunkt ebenfalls entsprechend der Innenform 23 (Ausmauerung) des Konverters verlagert. Für die Kippstellungen von 135 und 180 wird vorausgesetzt, daß sich kein Flüssigmetall im Konverter 1 befindet. Es versteht sich, daß für einen im Ausmauerungsstand befindlichen Konverter 1 ein abgeändertes Lastmoment entsteht, wobei je nach Ausbruchzustand der verschlissenen Ausmauerung eine entsprechende Verlagerung des Schwerpunktes auftritt. Im Diagramm ist nunmehr mit der Kurve 24 das von den

beiden Kolbentriebwerken 10. 10a aufgebrachte Drehmoment dargestellt. Dieses ist mit seinem Höchstwert bei etwa 500 Mpm mit einem Sicherheitszuschlag ausgelegt. Es kann jedoch davon ausgegangen werden, daß die nicht eingetragene Lastmomentenkurve in etwa gleichbleibendem Abstand zur gezeichneten Kurve 24 verläuft. Der für den vorliegenden Kurvenverlauf vorgesehene Öldruck im Kolbentriebwerk 10 bzw. 10« beträgt etwa 150 atü und wird beständig konstant gehalten. Für den konstanten Öldruck sorgt ein an geschützter Stelle angeordneter Elektromotor mit angeschlossener Pumpe. Von der Pumpe ausgehend (nicht dargestellt) verlaufen Öldruckleitungen zu den Kolbentriebwerken 10 bzw. 10a.

Es ist ferner vorteilhaft, das Drehlager 4 sowie das Zapfcngclenk, bestehend aus Kurbelzapfen 8 und Kolbenstange 9. in der Art eines Kugelgelenklagers bzw. eines Pendellagers auszuführen. Den Durchbicgungen der Kippzapfen 3 kann ferner in besonders günstiger Weise derart entgegengewirkt werden, daß die Schwenkzapfen 19 und 20 in den Drehlagern 17 und 18 pendelnd gelagert sind. Das Gehäuse 15 folgt somit jeglichen von der auf der Zeichenebene der

ίο Fig. 1 und 2 senkrecht stehenden Ebene vorkommenden Abweichungen, falls Bewegungen der Kippachse 7 etwa auf dem Mantel eines Trichters auftreten. Die Erfindung ist daher besonders geeignet, die Schwierigkeiten an metallurgischen Gefäßen zu überwinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

1. Patentansprüche:

   J. Kippantrieb für metallurgische Schmelzbadbehälter, insbesondere für Stahhverkskonverier oder Pfannen, die beidseitig in Drehlagern mittels Kippzapfen gehalten sind, bestehend aus hydraulischen Kolbentriebwerken, deren Kraft auf die Kippzapfen übertragbar ist. dadurch gek e η η ζ e i c Ii net. daß die Kippzapfen (3) Kurbeln (6. 6«) bilden, an deren Kurbelzapfen (H) die Kolbenstangen (9) angelenkt sind und je zwei Kurbeln (6. fio) vorgesehen sind, die mit ihren Mittelachsen (11. 12) einen Winkel (13) von etwa 6U einschließen.
2. 2. Kippantrieb nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbeln (6. 6«) zu beiden Seiten dos Schmelzbadbehäliers (1) vorgesehen sind.
3. 3. Kippantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebwerksgehäuse (15) am kolbenstangenseitigen Ende in einer Pendelaufhängung (16) gelagert sind.
4. 4. Kippantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelaufhängung (16) aus im Bereich unter einer Kurbel (6) angeordneten Drehlagern (17, 18) für am Gehäuse (15) der Kolbentriebwerke (10, 1On) befestigten Schwenkzapfen (19, 20) besteht und zwischen den Drehlagern (17, 18) eine im wesentlichen lotrecht verlaufende Ausnehmung (21) für Bewegungen des Kolbentriebwerksgehäuses (15) vorgesehen ist.
5. 5. Verfahren zum Steuern des Kippantriebs nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulik-Kolbentriebwerke beider Kurbeln zwischen den Kippwinkeln von etwa 30 bis 120 gemeinsam eingeschaltet werden und in den Bereichen von 0 bis etwa 30 bzw. von 120 bis 180^: Kippwinkel nur jeweils an einer Kurbel eingeschaltet werden.