DE2415341B2 - Lagerung für kippbare Konverter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerung für kippbare Konverter mit einander gegenüberliegenden Drehbzw. Tragzapfen, die in Winkel- bzw. Taumelbewegungen aufnehmenden Lagern, z.B. Gleit-Gelenk- oder Wälzlagern, in Lagergehäusen gelagert sind, wobei ein Lagergehäuse auf einer ortsfesten Stütze und das ^TO andere Lagergehäuse auf einer Pendelstütze befestigt ist.

An die Lagerkonstruktion eines Konverters zur Erzeugung von Stahl werden infolge der hohen und schwankenden Temperaturen, denen der Konverter und der Tragring ausgesetzt sind, besonders hohe Anforderungen gestellt. Die Lager für die Dreh- bzw. Tragzapfen müssen Lasten voi? mehr ah 1000 t aufnehmen können, wobei die Durchmesser der Zapfen ofi 600 mm oder sogar mehr betragen. Da sich die Tragzapfen oft schief stellen, müssen die Lager auch Taumel- bzw. Winkelbewegungen der Zapfen aufnehmen können. Schließlich müssen die Lager auch Längsverschiebungen folgen können, die je nach Konvertergröße bzw. Tragzapfenabstand mehr als 100 mm betragen können, weshalb das eine Lager auf der Antriebsseite des Konverters als sogenanntes »Festlager« und das andere Lager als sogenanntes »Loslager« ausgebildet werden.

Für die Ausbildung des Loslagers sind bereits zahlreiche Vorschläge gemacht worden. In der USA.-Patentschrift 32 91 541 ist eine Loslagerkonstruktion beschrieben, wobei die axiale Bewegung des Tragzapfens durch lineare Rollenlager aufgenommen wird, die unterhalb des Lagergehäuses angeordnet sind. Nach der USA-Patentschrift 29 76 090 werden zu beiden Seiten des Loslagers ebene Gleitstücke vorgesehen, die unter Zwischenschaltung von Wälzkörpern in einem Ausdehnungsgehäuse auf einer Unterstützung aufliegen. Um zu vermeiden, daß die gesamte Lagerkonstruktion axial verschoben werden muß, wird gemäß der österreichischen Patentschrift 2 74 870 der Außenring des Loslagers in einer Schiebebüchse gelagert, die gegenüber dem das gesamte Lager umschließenden Gehäuse, das selbst ortsfest bleibt, axial verschiebbar ist. Diese bekannten Loslagerkonstruktionen haben den Nachteil, daß sie gegenüber der Festlagerkonstruktion vollkommen verschieden ausgeführt sind, was bei Schadensfällen nachteilig ist und außerdem die Ersatzteilhaltung verteuert

Eine weitere bekannte Konstruktion, die einen Beitrag zur Lösung des Problems darstellt, ist die Verwendung einer Pendelstütze unterhalb des LosLagers gemäß der USA-Patentschrift 31 95 875. Hier wird ein Winkel- und Taumelbewegungen aufnehmendes Lager starr auf einer langen Pendelstütze derart befestigt, daß bei einer Dehnung des Tragringes bzw. bei Auftreten eines axialen Schubes auf der Loslagerseite das Lager als Ganzes zusammen mit der Pendelstütze um einen am unteren Ende der Pendelstütze gelegenen Drehpunkt ausschwenkt Bei Großkonvertern, bei denen der axiale Schub sehr groß sein kann, muß der Außenring dieses Lagers sehr breit — breiter als auf der gegenüberliegenden Festlagerseite — ausgeführt werden, um die Schiefstellung des Loslagers um den Winkel (ac—//) aufnehmen zu können, wenn « den Neigungswinkel der Pendelstütze zur Vertikalen und β den Neigungswinkel der Tragzapfenachse zur Horizontalen — bedingt durch das Senken des Lagermittelpunktes beim Ausschwenken der Pendelstütze — bedeuten. Bei der Dimensionierung des Loslagers müssen nicht nur die von der Größe des axialen Schubes und von der Länge der Pendelstütze bzw. vom Abstand der Mittelpunkte zwischen Festlager und Loslager abhängigen Winkel « und β berücksichtigt werden, sondern zusätzlich noch eine als Folge der Wärmeeinwirkung bzw. plastischen Verformung der Tragzapfen entstehende Winkelabweichung. Da sich beide Einflüsse überlagern, muß aus Sicherheitsgründen der Außenring des Lagers auf der Loslagerseite ausreichend breit bemessen sein, so daß wiederum eine konstruktive Abweichung von der Festlagerkonstruktion vorhanden ist.

Aus der DE-AS 11 78 097 ist eine Lagerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt, bei der das Loslager auf zwei Wälzkörper gestellt ist, die sich einerseits auf einer am Fundament angeordneten Wälzbahr· und andererseits an der Unterseite einer das Loslager tragenden Stützplatte abwälzen. Diese Konstruktion ermöglicht in kinematisch gleicher Weise wie ein auf Rollen gelagertes Loslager eine Loslagerverschiebung, weist jedoch den Nachteil auf, daß die Wälzkörper insbesondere bei großen Linearverschiebungen, wie sie bei Konvertern auftreten, sehr dick, schwer und materialaufwendig gestaltet sein müssen. Außerdem kommt es zu Abplattungen an den theoretisch vorhandenen Berührungslinien zwischen den Wälzkörpern und den Wälzbahnen, wodurch sich der Bewegungswiderstand der Wälzkörper erhöht. Weiter sind die Wälzbahnen nur schwer abdeckbar, so daß es im rauhen Stahlwerksbetrieb zu Störungen infolge von Verschmutzung dieser Wälzbahnen kommeiri kann. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß es zu einer Blockierung der Linearbewegung des Loslagers kommen kann, sobald sich einer der Wälzkörper schräg stellt, so daß die Achsen der Wälzkörper zueinander verschränkt stehen.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine Lagerkonstruktion der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß auf der Loslagerseite und der Festlagerseite des Konverters identische Lager verwendet werden und dadurch eine gewichtsmäßig leichte Pendelstützenkonstruktion erzielt wird, wobei gewichts- und temperaturbedingt Verformungen im System Tragring-Tragzapfen, die eine zu große Auslenkung der Pendelstütze bewirken würden, ausge-

glichen werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Konstruktion der eingangs definierten Art durch die im Kennseichen des Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung beschrieben.

F i g. 1 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Konverteranlage, Fig.2 eine in größerem Maßstab gezeichnete Seitenansicht in Richtung »A« der F i g. 1 auf die Loskgerseite des Konverters; F i g. 3 ist ein zur F i g. 2 gehöriger Grundriß. F i g. 4 ist eine schematische Darstellung der Kinematik beim Auftreten einer axialen Verschiebung in Richtung der Tragzapfenachse. In F i g. 5, die einen Längsschnitt durch den Oberteil des Lagers auf der Loslagerseite in vergrößertem Maßstab zeigt, wird die als Folge dieser Verschiebung auftretende Relativbewegung der Lagerteile gezeigt

In F i g. 1 ist mit 1 ein kippbarer Konverter zur Durchführung eines Frischprozesses nach dem Sauerstoffaufblasverfahren bezeichnet, der von einem Tragring 2 umgeben ist Am Tragring 2 sind Tragzapfen 3,4 befestigt, die in zwei gleichartig ausgebildeten Lagern S, 6 drehbar gelagert sind. Das Lager 6 auf der Antriebsseite des Konverters, die üblicherweise die Festlagerseite ist, ist starr auf einer Stütze 7, die mit dem Fundament 8 unbeweglich verbunden ist, befestigt. Mit 9 ist ein am Zapfen 4 befestigtes Aufsteckgetrieoe mit Antriebsmotoren bezeichnet, das durch eine Drehmomentenstütze 10 gegenüber dem Fundament 8 in Umfangsrichtung festgelegt ist. Das Lager 5 auf der Jo Loslagerseite ist mit seinem Gehäuse starr auf einer StUtzpIatte 11 befestigt. An diese Stützplatte U sind eine Pendelstütze 12 und eine parallel zu dieser angeordnete, gleich lange Lenkerstange 13 angelenkt. Die Pendelstütze 12 und die Lenkerstange 13 sind an ihrem unteren Ende gegenüber dem Fundament 14 in noch näher zu beschreibender Weise gelenkig angeordnet, wobei die Achse 34 der Pendelstütze 12 mit der vertikalen Achse des Lagers 5 fluchtet bzw. im Einbauzustand mit der Tragzapfenachse 15 einen rechten Winkel bildet; die durch die Lagermittelpunkte M₅, Me gehende Achse 15 schneidet die durch die Drehpunkte der Pendelstütze 12 Μη, Mt gehende Achse 34 in Ms, und die Drehpunkte A/9, Mio der Lenkerstange 13 liegen auf einer zur Achse 34 parallelen Achse. Die Pendelstütze 12 und die Lenkerstange 13 sind dabei nicht direkt an das Fundament 14 angelenkt, sondern an einer Stützplatte 22, die zwischen Anschlägen 27, 28 horizontal gegenüber einer Fundamentplatte 33 verschiebbar ist.

Aus den Fig.2 und 3 ist die Befestigung der Lenkerstange 13 und der Pendelstütze 12 an den Stützplatten 11 und 22 zu entnehmen: Hierfür sind an der Unterseite der Stützplatte 11 Laschen 16, 17 und Bolzen 18 und an der Oberseite der Stützplatte 22 korrespondierende Laschen 19,20 und Bolzen 21 für die gelenkige Befestigung der die Form eitles H aufweisenden Pendelstütze 12 und entsprechend für die Lenkerstange 13 Laschen 23, 25 und Bolzen 24, 26 vorgesehen. Die Stützplatte 22 ist zwischen den *>o Anschlägen 27 und 28 durch Distanzstücke 29, 30 lagefixiert, bzw. kann nach Austausch der Distanzstücke 29, 30 ein Nachstellen (Verschieben) der Stützplatte 22 gegenüber der ortsfesten Fundamentplatte 33 zum Zweck einer Verschiebung der Pendelstützenachse 34 in Richtung der Tragzapfenachse 15 erfolgen. Um den Axialschub der Tragzaplen 3, 4 bzw. den Schwenkweg der Pendelstütze 12 kontrollieren zu können, ist auf einer der Laschen 19 ein Zeiger 31 und auf der Stirnseite der Pendelstütze 12 eine Skala 32 mit entsprechenden Markierungen für die maximal zulässige Auslenkung der Pendelstüzte 12 befestigt Wird die Auslenkung zu groß, kann durch Verwendung kleinerer bzw. größerer Distanzstücke 29,30 nach vorheriger Unterstützung des Konverters 1 bzw. Entlastung der Pendelstütze 12 ein Nachstellen der Stützplatte 22 erfolgen.

In F i g. 4 ist die Veränderung der Mittelpunkte M₅, Mj und M₉ bei der erfindungsgemäßen Konstruktion dargestellt, wenn sich der Abstand a zwischen den Lagermittelpunkten Ms, M& der im Bereich zwischen 9 und lim liegt, infolge Wärmedehnung um den Abstand b vergrößert; b kann bei Stahlwerkskonvertern mit großen Lagerabständen etwa 100 mm betragen, eist der konstruktiv bedingte, gleichbleibende Abstand zwischen M₅ und dem oberen Drehpunkt M? der Pendelstütze 12, und d ist die Länge der Pendelstütze zwischen Μη und dem unteren Drehpunkt Mg. d soll so klein wie möglich gehalten werden, damit die Pendelstütze nicht zu schwer ausgeführt werden muß; d liegt im Bereich zwischen 1000 und 2000 mm. Wenn nun als Folge des Axialschubes die Pendelstütze 12 und die Lenkerstange 13 entsprechend h um den Winkel « ausschwenken, so senken sich die Mittelpunkte Ms, Mi, M9 um den Abstand e auf M₅', M₇', M₉', und die Tragzapfenachse 15 verschiebt sich um den Winkel β entsprechend 15', während die Vertikalachse durch das Lager 5 nur parallel verschoben wird (34'). Wenn d 1000 mm beträgt, so beträgt ot 5°4Γ und e etwa 5 mm; ist dagegen c/2000 mm, so beträgt χ 2° 52' und e etwa 1,2 mm. Dementsprechend ist bei einer Länge von a gleich 9 m der Winkel β etwa 1 '54" bzw. 0'28" und bei a gleich 11 m liegt β im Bereich zwischen 1'34" und 0'23"; der Winke! β ist also in allen Fällen sehr klein, und das Lager 5 auf der Loslagerseite des Konverters kann diese Verstellung um den Winkel β zusätzlich zu einer Schiefstellung des Tragzapfens 3 bzw. Montageungenauigkeiten ohne weiteres aufnehmen.

In Fig.5 ist mit 35 der am Tragzapfen 3 befestigte Innenring und mit 36 der eine kugelige Lauffläche aufweisende Außenring bezeichnet; dazwischen befinden sich die Rollen 37. Der Außenring 36 ist in einem Gehäusedeckel 38 fixiert; mit 39 sind seitliche, ringförmige Gehäusedeckel bezeichnet. Zwischen den Gehäusedeckeln 39 den flanschförmigen Ansätzen 44, 45 der den Innenring 35 fixierenden Distanzringe 42,43 sind kugelige Dichtflächen 40 mit dem Radius R und dem Mittelpunkt Ms und dazwischen eingelegte ringförmige Dichtungen 41 aus Kunststoff, Gummi od. dgl. vorgesehen, damit nicht Feststoffe, wie Eisen- und Schlackenteilchen, in das Lagerinnere eindringen können.

Stellt sich der Zapfen 3 als Folge eines Längsschubes b und zusätzlich infolge Wärmeeinwirkung bzw. plastische Verformung schief, d. h. wenn β ein Maximum wird, was in Fig.5 durch die Bezeichnung +ß angedeutet ist, tritt also die maximale Auslenkung ein, so bleibt die Lagerachse 34' absolut vertikal, während sich die Achsen 46,47 durch die Mittelpunkte der Rollen 37 in die Position 46', 47' verschieben; diese Verschiebung ist aber bei der erfindungsgemäßen Unterstützung auf der Loslagerseite so klein, daß der Außenring 36 des Lagers 5 nicht breiter zu sein braucht als der des Lagers 6. Treten während der Betriebszeit der Konverteranlage extreme Verformungen des Tragringes 2 und/oder der Zapfen 3,4 auf, so kann in der vorher beschriebenen ^^<*icf> Hig p*»nHgictiit7g 19 horizontal verschoben

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werden, bis sie wieder mit der Vertikalachse des Lagers stange, so nimmt die Pendelstütze und das Lagergehäu-

5 fluchtet se die strichliert gezeichnete Position 34" ein, und der

Aus der in F i g. 4 veranschaulichten Kinematik ist der Winkel beträgt«"; das Gleit-Gelenk- oder Wälzlager 5 Fortschritt der erfindungsgemäßen Lagerung gegen- bzw. dessen Außenring 36 muß dann für eine

über der bekannten Konstruktion mit Pendelstütze ο Auslenkung um den Winkel («" -ß) ausgelegt werden

erkennbar: Verwendet man nämlich kein Gelenk und damit wesentlich breiter sein, denn («" — ß) ist

zwischen Pendelstütze und Lager und keine Lenker- größer als ß.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Lagerung für kippbare Konverter mit einander gegenüberliegenden Dreh- bzw. Tragzapfen, die in Winkel- bzw. Taumelbewegungen aufnehmenden Lagern, z.B. deit-Gelenk- oder Wälzlagern, in Lagergehäusen gelagert sind, wobei ein Lagergehäuse auf einer ortsfesten Stütze befestigt ist, und sich das andere Lagergehäuse über eine starr mit diesem verbundene Stützplatte auf einer F'endelabstützung abstützt, dadurch gekennzeichnet, da3 eine einzige, die Lagerlast aufnehmende Pendelstütze (12) und eine zu ihr parallel angeordnete, gleich lange Lenkerstange (13) an ihren oberen Enden an der Stützplatte (11) angelenkt sind, und daß die Pendelstütze (12) und die Lenkerstange (13) an ihrem unteren Ende an einer weiteren Stützplatte (22) angelenkt sind, die gegenüber einer Fundamentplatte (33) horizontal verschiebbar ist 3>