DE2803457B1

DE2803457B1 - Spannvorrichtung fuer Zugelemente an metallurgischen Gefaessen,insbesondere an Wechselkonvertern

Info

Publication number: DE2803457B1
Application number: DE2803457A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Jansa; Erhard Pfeil; Paul Waldhorst
Original assignee: Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1978-01-27
Filing date: 1978-01-27
Publication date: 1978-08-31
Also published as: PT69038A; SE446744B; US4195824A; IN149669B; DE2803457C2; CA1113714A; BR7900431A; SE7900169L

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Zugelemente an metallurgischen Gefäßen, insbesondere an Wechselkonvertern, die an ihren Gefäßlagervor-Sprüngen gegen die zugehörigen Gegenlager eines das Gefäß stützenden Tragrings, Gestells oder dergleichen jeweils mittels mindestens eines Zugelementes gespannt sind, bestehend aus einer Zugkraft auf das Zugelement übertragenden hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit.

Die Zugelemente an metallurgischen Gefäßen übernehmen unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen dem sehr heißen Gefäß und in der Temperatur niedrigeren Bauteilen der Umgebung wie z. B. offene oder geschlossene Tragringe, Kippgestelle, Wiegen, Aufhängevorrichtungen für Krane und dergleichen.

Eine wesentliche Eigenschaft der Zugelemente ist ihre Biegeweichheit gegenüber Kräften, die senkrecht zur Zugelementachse wirken.

Die Spannvorrichtungen für solche Zugelemente dienen dem Zweck, das metallurgische Gefäß gegenüber seiner Trageinrichtung in einer Bezugslage, meist der senkrechten Lage, so zu verspannen, daß zumindest das Gewicht des Gefäßes mit Inhalt durch die Gesamtspannkraft mehrerer Zugelemente kompensiert wird. Die Spannvorrichtungen sind darüber hinaus so ausgebildet, daß auch mehrere Einzelspannkräfte, die zusammen höher als die Gewichte des Gefäßes mit Inhalt sind, in einem Zugelement erzeugt werden können.

In der Regel wird ein metallurgisches Gefäß, z. B. ein Wechselkonverter von etwa vier bis acht Zugelementen in seinem Tragring gehalten. Es ist bekannt, die für die Spannarbeiten an den vier bis acht Zugelementen

ORIGINAL INSPECTED

erforderliche Spannvorrichtung als eine fahrbare Einheit auszugestalten, die auf der Arbeitsbühne des Gefäßwechselwagens bereitgehalten wird (DE-PS 1911 948). Der Aufgabe entsprechend ist die Arbeitsfläche auf der Arbeitsbühne eines Gefäßwechselwagens oder auch auf anderen unter den metallurgischen Gefäßen befindlichen Arbeitsbühnen beschränkt. Der Wagen für die Spannvorrichtung nimmt erfahrungsgemäß einen gewissen Raum ein, der vorteilhafterweise anderen Aggregaten oder dem Arbeitspersonal vorbehalten bleiben könnte.

Es hat sich ferner in der Praxis gezeigt, daß die fahrbaren Spannvorrichtungen verhältnismäßig genau unter die Zugelemente eingefahren und einjustiert werden müssen. Der hierzu erforderliche Zeitaufwand wiederholt sich an jedem einzelnen Zugelement und bedeutet eine zusätzliche Arbeit.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die fahrbare Spannvorrichtung in Wegfall zu bringen und durch eine neue Vorrichtung zu ersetzen, die einfacher zu den Zugelementen zu justieren ist, so daß für die Justier- und Spannarbeiten Zeit eingespart werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an jedem Gefäßlagervorsprung bzw. dem zugehörigen Gegenlager zwischen dem auf einer Seite angeordneten Ankerkopf und der auf der anderen Seite angeordneten Spannmutter des jeweiligen Zugelementes konzentrisch zur Achse des Zugelementes zumindest ein hydraulischer, in Achsrichtung des Zugelements und im Sinn einer Längung des Zugelements betätigbare Kolben-Zylinder-Einheit parallel zu dem Betriebsspannkraft-Verlauf angeordnet ist, wobei im Betriebszustand des Gefäßes die Spannkraft durch den Ankerkopf, das Zugelement, die Spannmutter, das Gegenlager und den Gefäßlagervorsprung einen geschlossenen Kraftflußkreis bildet. Die neue Spannvorrichtung befindet sich somit jedem einzelnen Zugelement zugeordnet und ist nicht mehr verfahrbar. Von besonderem Vorteil ist, daß die Justierarbeit im Umfang, der durch das Ansetzen der Spannvorrichtung auf einem Wagen entsteht, nicht mehr erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil besteht in der Zeitersparnis für das Justieren der Spannvorrichtung, die stets betriebsbereit ist. Diese Betriebsbereitschaft wirkt sich insbesondere im Wechselbetrieb aus, bei dem in festgelegten Zeiträumen das Gefäß aus dem Kippgestell gelöst und durch ein frisches Gefäß ersetzt werden muß. Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung erleichtert ferner, in kurzen Zeitabschnitten Probemessungen der jeweils bestehenden Zugkräfte in den Zugelementen durchzuführen. Diese Kontrolle bringt erhebliche Vorteile und erhöht die Sicherheit für einen störungsfreien Betrieb der Gefäßanlage.

Anstelle einer einzigen größeren Kolben-Zylinder-Einheit kann die Erfindung auch so ausgeführt sein, daß mehrere Kolben-Zylinder-Einheiten um den Querschnittsumfang des Zugelements angeordnet sind.

Besonders raumsparend ist eine Anordnung, die in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine einzige, ringförmige Kolben-Zylinder-Einheit konzentrisch zum Querschnitt des Zugelements vorsieht.

Für den Fall, daß zwischen dem Gefäßlagervorsprung und dem zugehörigen Gegenlager ein größerer Abstand vorhanden i: t, der in etwa der Länge des Zugelementes entspricht, sind gemäß einer weiteren Verbesserung die Kolben-Zylinder-Einheit(en) zwischen Druckhülsen angeordnet, die bei Betätigung des Spannkolbens sich einerseits gegen das Gegenlager und andererseits gegen den Ankerkopf abstützen. Diese den Abstand ausfüllenden Bauteile dienen gleichzeitig der Justierung der Kolben-Zylinder-Einheit und dem Schutz des Zugelementes.

Die Parallelschaltung der Kolben-Zylinder-Einheit zur Betriebsspannkraft erfordert eine klare Trennung der Kraftübertragung vom Spannkolben auf den Spannkraftkreislauf während des Betriebes. Diese Trennung wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß die Kolben-Zylinder-Einheit und die Druckhülsen im Betriebszustand des Gefäßes in ihrer Länge zusammen kleiner sind als der Abstand der für die Druckhülsen vorgesehenen Stützflächen.

Die Anordnung sämtlicher Teile der Spannvorrichtung kann ferner noch weitgehend raumsparend erfolgen, indem sich eine der Druckhülsen auf den Ankerkopf des Zugelementes und die andere auf eine Stützfläche am zu einem Lagervorsprung des Gefäßes zugehörigen Gegenlager abstützt.

Die Justierung der Spannvorrichtung während der Montage kann außerdem dadurch erleichtert werden, daß die Stützfläche des Gegenlagers für eine Druckhülse an einer Ringplatte vorgesehen ist, die eine der Druckfläche der Hülse angepaßte Ausnehmung aufweist.

Da die Kolben-Zylinder-Einheit vorteilhafterweise im Inneren des betreffenden Bauteils angeordnet ist und eine günstige Betätigung von außen erfolgt, erweist es sich als vorteilhaft, daß in der dem Ankerkopf zugeordneten Druckhülse sowie in dem Ankerkopf hydraulische Zu- und Abflußleitungen für das Druckmittel vorgesehen sind.

Eine noch günstigere Möglichkeit, die Spannzylinder mit Druckmittel zu versorgen, besteht darin, daß an dem Ankerkopf die hydraulischen Anschlüsse für die Zu- und Abflußleitungen mittels Kupplungen an die Leitungen der Druckhülse bzw. des Zylinders angeschlossen sind.

Die Montage der Spannvorrichtung wird durch eine andere Maßnahme erleichtert, nach der die dem Ankerkopf zugeordnete Druckhülse aus zwei in der Achsebene getrennten Halbteilen gebildet sind.

Die Versorgung der Spannvorrichtung bzw. des Spannzylinders mit Druckmittel kann nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung mit einem Minimum an Aufwand derart erfolgen, daß an die hydraulischen Anschlüsse des Ankerkopfes eine trag- oder fahrbare Pumpe für das hydraulische Druckmittel anschließbar ist

Die Auflage der Spannmutter, die Übertragung der Betriebsspannkraft sowie die Montage und Demontage des Gefäßes können schließlich noch dadurch günstig beeinflußt werden, daß sich die Spannmutter auf eine gegen den Gefäßlagervorsprung am Gefäß anliegende Platte abstützt, die in zur Längsachse des Zugelementes senkrechter Ebene um parallel zur Zugelementachse verlaufende Achsen aufklappbare Segmente aufweist.

An metallurgischen Gefäßen lassen sich Wärmespannungen in vielen Fällen nicht vermeiden; selbst dann nicht, wenn die betreffenden Bauteile, die zum Festhalten des Gefäßes dienen, zweckmäßig gekühlt werden können. Im vorliegenden Fall erscheint jedoch eine Kühlung der hydraulischen Druckeinheit angebracht Es wird daher ferner vorgeschlagen, daß der Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit bei Umgebungstemperaturen, die höher als 423 K (150⁰C) sind, von einem mit Kühlmittelanschlüssen versehenen Kühl- und Stützmantel umgeben ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fi g. 1 die Gesamtansicht eines mit Zugelementen in seinem Kippgestell gelagerten metallurgischen Gefäßes, das aus einem Wechselkonverter besteht, der mittels eines Wechselwagens aus dem Kippgestell transportiert bzw. in das Kippgestell eingesetzt werden kann,

F i g. 2 eine zu F i g. 1 gehörende Draufsicht,

Fig.3 einen senkrechten Schnitt entsprechend der Schnittangabe HI-III in Fig.2 im Bereich eines Zugelementes,

Fig.4 die Ansicht der Druckhülse in Richtung IV gemäß F i g. 3 und

F i g. 5 die Draufsicht zu F i g. 4.

Das gezeichnete Ausführungsbeispiel zeigt einen Stahlwerkskonverter 1, der als Wechselgefäß in den Kipplagern 2 und 3 gelagert ist, die mit den Stützen 4 und 5 das Kippgestell bilden. Der Stahlwerkskonverter 1 hängt in dem Tragring 6, wobei der Tragring mit den Kippzapfen 6a und 66 in den Kipplagern 2 und 3 gehalten wird. Der Tragring 6 kann sowohl kreisringförmig geschlossen oder einseitig offen, d. h. z. B. U-förmig sein (F i g. 2). Der Stahlwerkskonverter 1 besitzt einen fest am Gefäßmantel la angeordneten Pratzenring oder auch einzelne Pratzen, die die erwähnten Gefäßlagervorsprünge Ta, Tb bilden. Der Tragring bildet hierzu die Gegenlager 6c, 6d. Auf dem Tragring 6 liegen die Zugelemente 8 mit ihren ersten Ankerköpfen 8a auf.

Die Zugelemente 8 bestehen aus Stangen oder Bündeln von Einzeldrähten, die quer zur Längsachse leicht auslenkbar, d.h. biegeweich sind. Am anderen Ende der Zugelemente sind Spannmuttern 86 auf Gewindeabschnitten aufgeschraubt. Vor dem Festziehen der Spannmuttern 8b wird die erfindungsgemäße Spannvorrichtung eingesetzt, um die gewünschten Zugkräfte auf die Zugelemente 8 bleibend zu übertragen. Im gespannten Zustand der Zugelemente 8, von denen in Fig.2 vier Stück dargestellt sind, kann die Spannmutter Sb ohne große Mühe festgedreht werden, wonach die Spannvorrichtung wieder entlastet wird. Die mittels der Spannvorrichtung eingestellte Zugkraft bleibt danach im Zugelement 8 bestehen. Diese Zugkraft ändert sich lediglich während des Kippens des Stahlwerkskonverters 1, je nachdem, ob das Gewicht des Stahlwerkskonverters an den Zugelementen 8 hängt oder auf dem Tragring 6 ruht, wobei dann die Zugelemente 8 entlastet werden.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ist nunmehr nach dem Grundgedanken der Erfindung an jedem der vier gezeichneten Zugelemente 8 stationär angeordnet. Der Aufbau ist an jedem Zugelement folgender (F i g. 3): Im Gefäßlagervorsprung Tb bzw. im Gegenlager 6c des Tragrings 6 verläuft das Zugelement 8 durch öffnungen, die von den nachfolgend beschriebenen Bauteilen gebildet werden. Am Tragring-Gegenlager 6c ist eine Ringplatte 9 befestigt. Weitere ringförmige Lagerplatten 10 und 11 stützen sich auf dem Gefäßlagervorsprung 76 auf, der selbst einen steifen Kasten Tc mit öffnungen 12 bildet. An der Unterseite des Gefäßlagervorsprungs Tb ist die Platte 13 fest angeschraubt, die aber aus montagetechnischen Gründen um die Achse 14 in horizontaler Ebene aufgrund zweier Segmente 13a, 136 aufklappbar ist. Die Darstellung zeigt den Betriebszustand des Stahlwerkskonverters. In diesem Zustand liegt gegen die Platte 13 die Spannmutter Sb an, die mittels des Gewindes 8c die Spannkraft von dem zweiten Ankerkopf 8c? des Zugelementes 8 übernimmt und letzten Endes am Gefäßvorsprung 76 abstützt. Die Spannmutter 86 und der Ankerkopf 8c? sind von der Schutzkapsel 15 umgeben. Auf dem Ankerkopf Sd liegt eine erste Druckhülse 16 auf. Auf dieser stützt sich der Zylinder 17a der Kolben-Zylinder-Einheit 17 auf. Die zweite Druckhülse 18 füllt den verbleibenden Abstand zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit 17 bis zum Tragring-Gegenlager 6c aus, wobei das noch zu erläuternde Restspiel 19 (von ca. 10 mm) zwischen der Stützfläche 9a der Gegenlagerplatte 9 und der Stützfläche 8e im Betriebszustand vorhanden ist. Die Montage bzw. Demontage der Spannvorrichtung wird noch dadurch erleichtert, daß (Fig.4 und 5) die Drückhülse 16 aus den spiegelbildlichen Halbteilen 16a und 166 gebildet ist, die mittels der Schraubenpaare 20a und 206 zusammengehalten sind. In den Halbteilen 16a und 166 sowie in dem Ankerkopf 8c? verlaufen Zu- und Abflußleitungen 21a und 216 für die hydraulische Druckflüssigkeit Die Leitungen 21a und 216 sind über Kupplungen 22 an den Trennflächen von Druckhülse 16 bzw. Zylinder 17a und Ankerkopf 8c? miteinander verbunden. Der Ankerkopf 8c? trägt hydraulische Anschlüsse 23a und 236, an die die Vor- und Rücklaufleitungen 24a, 246 (Fig. 1) einer trag- oder fahrbaren Pumpe 24 angeschlossen werden können.

In Fig.3 ist ferner noch der erwähnte Kühl- und Stützmantel 25 angedeutet, der auch nur in der Höhe des Zylinders 17a der Kolben-Zylinder-Einheit 17 erforderlich ist, um die gewünschte Kühlwirkung auf das Druckmedium, d. h. auf die hydraulische Druckflüssigkeit, auszuüben.

Für den Austausch des Stahlwerkskonverters 1 unterfährt der Gefäßwechselwagen 26 das Gefäß (F i g. 1) und übernimmt die Last des Gefäßes nach dem Anheben der Hubplatte 27 in die entsprechende Höhenlage. Als nächster Schritt erfolgt das Anschließen der tragbaren Pumpe 24 an die hydraulischen Anschlüsse 23a und 236. Der hydraulische Druck spreizt den Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit 17 zusammen mit der Druckhülse 18, so daß das Spiel 19 beseitigt wird und nach einer Drucksteigerung das Zugelement 8 eine Längsdehnung erfährt, so daß die Spannmutter 86 nicht mehr an der Platte 13 anliegt.

In diesem Zustand kann die Spannmutter 86 leicht gedreht werden. Nach einigen Umdrehungen der Spannmutter 86 ist auch die Aufrechterhaltung der Zugspannung im Zugelement 8 nicht mehr erforderlich, d.h. der Zylinder 17a wird bis zum Druck Null entspannt. Nach Entfernen der Pumpe 24 und der Segmente 13a und 136 kann der Stahlwerkskonverter 1 über die Druckhülse 18, die Kolben-Zylinder-Einheit 17 und die Druckhülse 16 abgenommen und durch die öffnung 28 herausgeführt werden. Sobald die Arbeiten an sämtlichen Zugelementen 8 beendet sind, wird der Stahlwerkskonverter 1 mit der Hubplatte 27 abgesenkt und mit dem Gefäßwechselwagen 26 in einen Behandlungsstand gefahren. Der Einbau des neu ausgemauerten Stahlwerkskonverters 1 erfolgt in der umgekehrten Reihenfolge der oben beschriebenen Arbeiten.

Für eine Messung der Zugkräfte in den Zugelementen 8 ist der beschriebene Ausbau der Teile ebenfalls nicht erforderlich. Diese Messungen können zu beliebigen Zeitpunkten erfolgen. Für eine Messung zwecks Feststellung der im Zugelement herrschenden Zugspannung ist lediglich der Anschluß der trag- oder fahrbaren Pumpe 24 an die Anschlüsse 23 bzw. 236 zusammen mit

einem Druckmeßgerät erforderlich. Das Druckmeßgerät kann bei entsprechender Eichung und einer Skala so ausgestaltet werden, daß unmittelbar die herrschenden Zugkräfte in der Größenordnung von Tonnen ablesbar gemacht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spannvorrichtung für Zugelemente an metallurgischen Gefäßen, insbesondere an Wechselkonvertern, die mit ihren Gefäßlagervorsprüngen gegen die zugehörigen Gegenlager eines das Gefäß stützenden Tragrings, Gestells oder dergleichen jeweils mittels mindestens eines Zugelements gespannt sind, bestehend aus einer Zugkraft auf das Zugelement übertragenden hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Gefäßlagervorsprung (7a, 7b) bzw. dem zugehörigen Gegenlager (6c, 6d) zwischen dem auf einer Seite angeordneten Ankerkopf (Sa) und der auf der anderen Seite angeordneten Spannmutter (Sb) des jeweiligen Zugelementes (8) konzentrisch zur Achse des Zugelementes (8) zumindest ein hydraulischer, in Achsrichtung des Zugelementes (8) und im Sinn einer Längung des Zugelementes (8) betätigbare Kolben-Zylinder-Einheit parallel zu dem Betriebsspannkraftverlauf angeordnet ist, wobei im Betriebszustand des Gefäßes die Spannkraft durch den Ankerkopf (8a), das Zugelement (8), die Spannmutter (Sb), das Gegenlager (6c, 6d) und den Gefäßlagervorsprung (7a, 7b) einen geschlossenen Kraftflußkreis bildet.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kolben-Zylinder-Einheiten (17) um den Querschnittsumfang des Zugelementes (8) angeordnet sind.

3. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige, ringförmige Kolben-Zylinder-Einheit (17) konzentrisch zum Querschnitt des Zugelements (8) vorgesehen ist.

4. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Kolben-Zylinder-Einheiten (17) zwischen Druckhülsen (16, 18) angeordnet sind, die bei Betätigung des Spannkolbens «ich einerseits gegen das Gegenlager (6c) und andererseits gegen den Ankerkopf (Sd) abstützen.

5. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheit (17) und die Druckhülsen (16, 18) im Betriebszustand des Gefäßes (1) in ihrer Länge zusammen kleiner sind als der Abstand der für die Druckhülsen (16,18) vorgesehenen Stützflächen (9a, Se).

6. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine der Druckhülsen (16) auf den Ankerkopf (8d) des Zugelements (8) und die andere (18) auf eine Stützfläche (9a) am zu einem Lagervorsprung (7Z>;des Gefäßes (1) zugehörigen Gegenlager (6c) abstützt.

7. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (9a) des Gegenlagers (6c; für eine Druckhülse (18) an einer Ringplatte (9) vorgesehen ist, die eine der Druckfläche der Hülse (18) angepaßte Ausnehmung (9a; aufweist.

8. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der dem Ankerkopf (Sd) zugeordneten Druckhülse (16) sowie in dem Ankerkopf (Sd) hydraulische Zu- und Abflußleitungen (21a, 2ib)iüT das Druckmittel vorgesehen sind.

9. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ankerkopf (Sd) die hydraulischen Anschlüsse für die Zu- und Abflußleitungen (21a, 21b) mittels Kupplungen (22) an die Leitungen (21a, 21 ,fender Druckhülse bzw. des Zylinders (17a; angeschlossen sind.

10. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ankerkopf (Sd) zugeordnete Druckhülse (16) aus zwei in der Achsebene getrennten Halbteilen (16a, 166; gebildet ist.

11. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß an die hydraulischen Anschlüsse (23a, 23b) des Ankerkopfes (Sd) eine trag- oder fahrbare Pumpe (24) für das hydraulische Druckmittel anschließbar ist

12. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spannmutter (8£>;auf eine gegen den Gefäßlagervorsprung (7a, 7b) am Gefäß anliegende Platte (13) abstützt, die in zur Längsachse des Zugelementes (8) senkrechter Ebene um parallel zur Zugelementachse verlaufende Achsen (14) aufklappbare Segmente (13a, 13£>; aufweist.

13. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (17a; der Kolben-Zylinder-Einheit (17) bei Umgebungstemperaturen, die höher als 423 K (150° C) sind, von einem mit Kühlmittelanschlüssen versehenen Kühl- und Stützmantel (25) umgeben ist.