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Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung von
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Ansätzen an bezüglich eines metallurgischen Gefäßes beweglichen Lanzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtuag zur Beseitigung von Anspitzen
an bezüglich eines metallurgischen Gefäßes beweglichen Lanzen mit auswechselbaren
Abschnitten, insbesondere an mit Neß-oder Probenahmesonden ausgestatteten Sondenlanzen.
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In ilüttenwerken und Gie.tereien müssen die Dhysikalischen und/oder
chemischen Eigenschaften - beispielsweise die Temperatur und/oder die chemische
Zusammensetzung - möglichst fortlaufend sorgfältig überwacht werden. Dies geschieht
mittels Meß- oder probenahmesonden, die an Sondenlanzen gekuppelt und mit diesen
in das die Schmelze enthaltende metallurgische Gefäß zur Durchführung einer messung
oder einer Probenahme eingetaucht werden.
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Die Sondenlanzen sind normalerweise höhenverstellbar an lotrechten
Längstragern gehalten und über ein Hubwerk angetrieben. Der Sondenlanze ist darüber
hinaus in vielen Fällen ein Magazin zur Speicherung und Vereinzelung ggf. unterschiedlich
ausgebildeter Sonden zugeordnet.
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Derartige Anordnungen sind beispielsweise aus den deutschen Offenlegungsschriften
25 21 833 und 28 07 152 bekannt.
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Da erwähnte Messungen oder Probenahmen während des zu überwachenden
metallurgischen Prozesses oder unmittelbar nach dessen Beendigung durchgeführt werden
müssen, entstehen im Bereich des Anschlußabschnitts der Lanze vielfach Ansätze (sog.
Bären) aus Schlacke oder aus einer Schlacke-Metall-Mischung.
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Diese Ansätze machen unter Umständen das selbsttätige Ankuppeln von
Sonden an die zugehörige Lanze insofern unmöglich als die Sonde nicht ausreichend
weit auf den Anschlußabschnitt der Lanze aufgeschoben werden kann.
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Bedingt durch die insbesondere beim Ankuppeln auftretenden Bewegungen
besteht die Gefahr, daß die Ansätze v-on der Lanze abplatzen und ungünstigstenfalls
in die anzukujpelnde Sonde hineinfallen. Dies führt zu einuor Beschädigung des in
der Sonde befindlichen Kupplungsorgans oder verhindert das ordnungsgemäße Ankuppeln.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Beseitigung von Ansätzen an Lanzen mit auswechselbaren Abschnitten anzugeben,
welche mit großer Sicherheit ein einwandfreies automatisches Ankuppeln der auswechselbaren
Abschnitte und damit eine ungestörte tberwachung me-tallurgischer Vorgänge durch
Meßvorgnge und Probenahmen ermöglichen.
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Das Verfahren und die Vorrichtung sollen darüber hinaus möglichst
wenig aufwendig ausgestaltet und im Zusammenhang mit unterschiedleh ausgebildeten
Lanzen
anwendbar sein, an deren Spitze auswechselbare Abschnitte
befestigt sind.
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Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, welches im
wesentlichen die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Das Verfahren besteht danach
im wesentlichen darin, während der Austrittsbewegung der Lanze aus dem Gefäß zeitweilig
mehrere Abstreifkanten an dieser zur Anlage zu bringen und die Lanze zumindest während
des Abstreifvorgangs zusätzlich senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung abzustützen.
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Zweckmäßigerweise wird das Verfahren so ausgeführt, daß die Abstreifkanten
allenfalls gleichzeitig, nicht jedoch vor dem Abstützen an der Lanze zur Anlage
gebracht werden (Anspruch 2). Dies hat den Vorteil, daß die Lanze während des Abstreifvorgangs
einwandfrei geführt ist.
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Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, daß der Anlege- und der Abstützvorgang durch etwa gleichzeitig ablaufende
Schwenkbewegungen in Richtung auf die Lanze bewirkt werden (Anspruch 3).
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Die erfindungsgema3e Ansatzbeseitigungssorrichtung, welche zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, weist einen außerhalb des Gefäßes
angeordneten Tragkörper, mehrere Messer und oberhalb dieser befindliche iMhrungsrollen
auf; sowohl die Messer als auch die Führungsrollen stützen sich am Tragkörper ab
und liegen in der Arbeitsstellung an der Lanze an.
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Vorzugsweise ist die Ansatzbeseitigung-vorrichtung so ausgestaltet,
daß die Messer und die Führungsrollen federnd an der Lanze in Anlage gehalten sind
(Anspruch
5); falls in der Arbeitsstelllulg der Messer und der Führungsrollen Widerstände
zu überwinden sind, die eine Beschädigung der genannten Teile nach sich ziehen könnten,
können diese eine Ausweichbewegung ausführen.
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Die federnde Anpressung an die Lanze kann in einfacher Weise dadurch
verwirklicht sein, daß die Messer und die Führungsrollen unter Zwischenschaltung
von Federelementen (Tellerfedern, Schraubenfedern, Kunststoffpuffern) mit dem zugehörigen
Antriebsorgan verbunden sind. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ans atzbeseitigungs vorrichtung besteht darin, daß die Messer und die Führungsrollen
pneumatisch angetrieben sind (Anspruch 6); die Verwendung eines pneumatischen Antriebsorgans
hat zur Folge, daß die Messer und die Führungsrollen sich automatisch auf einem
nachgiebigen Druckluftpolster abstützen und demzufolge die bereits erwahnte Ausweichbewegung
ausführen können.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dadurch weiter ausgestaltet
sein, daß die Messer und Führungsrollen sich bezüglich der Lanze jeweils paarweise
gegenuherliegen (Anspruch 7). Es sind also jeweils zwei, vier, sechs usw. Messer
und Führungsrollen vorhanden, die die Lanze kreisförmig urnschließen. Die einander
gegenüberliegenden Paare aus Messer und hrungsrolle sind dabei entweder auf gleicher
Höhle oder auch höhenmäßig gegeneinander versetzt angeordnet.
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Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der etindungsgemäßen
Vorrichtung sind jeweils ein Messer und eine Fuhrungsrolle Bestandteil einer gemeinsamen
Traverse, die bezüglich des Tragkörpers schwenkbar ist (Anspruch 8). Eine Bewegung
der Traverse in Richtung
auf die Lanze hat also das Mitführen des
zugehörigen Messers und der zugehörigen Führungsrolle zur Folge.
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Jeweils zwei der sich bezüglich der Lanze gegenüberliegenden Traversen
sind vorteilhaft außerhalb ihrer Drehachse gelenkig mit einem ihnen gemeinsamen
Pneumatikzylinder verbunden (Anspruch 9). Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin,
daß zur Bewegung zweier Traversen lediglich ein Antriebsorgan benötigt wird, welches
gleichzeitig sicherstellt, daß die zugehörigen Messer und Führungsrollen ggf. federnd
an der Lanze anliegen.
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In vielen Fällen ist es ausreichend, die Abstreifkanten der Messer
- unabhängig von der Form der Lanze - geradlinig auszubilden. Erforderlichenfalls
können die Abstreifkanten der Messer der Form der Lanze jedoch auch angepaßt sein
(Anspruch 10); falls also die Lanze einen Kreisquerschnitt aufweist, kann nen die
Abstreifkanten einen Krümmungsdurchmesser aufweisen, der in etwa ebenso groß oder
auch größer ist als der Krümmungsdurchmesser der Lanze.
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Die Abstreifkanten der esser können insbesondere in der Weise kreisbogen30rmig
ausgebildet sein, daß sie die kreisförmige Lanze auf einem Umfangsabschnitt bis
zu 900 oder im Extremfall auf einem Umfangsabschnitt bis zu 180° umschließen; bei
der letztgenamnerten Ausführungsform fassen also bereits zwei sich gegenüberliegende
Messer den gesamten Umfang der Lanze Um unterschiedlichen Betriebsverhältnissen
Rechnung tragen zu können, kann der Tragkörper bezüglich des metallurgischen Gefäßes
höhenverstellbar sein
(Anspruch 11). Zweckmäßigerweise wird die
Höhenverstellung ebenso wie die Anstellung der Messer und der Führungsrollen pneurnatisch
bewirkt.
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Sofern der Tragkörper bezüglich des Gefäßes höhenverstellbar ist,
kann das erfindungsgemäße Verfahren dadurch weiter ausgestaltet sein, daß der Austrittsbewegung
der Lanze aus dem metallurgischen Gefäß die entgegengesetzt gerichtete Bewegung
des Tragkörpers überlagert wird.
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Um insbesondere die Messer an unterschiedlichen Stellen des Umfangs
der Lanze zur Wirkung zu bringen, sind die Messer und Führungsrollen vorzugsweise
in einer Ebene senkrecht zur Lanzenachse um diese drehbar (Anspruch 12). Eine derartige
Ausbildung des Brfindungsgegenstandes empfiehlt sich insbesondere dann, wenn die
Lanze selbst nicht drehbar gehalten ist.
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Die drehbare Anordnung der Messer und Fuhrungsrollen kann in einfacher
Weise dadurch verwirklicht sein, daß die innen gemeinsame Traverse quer zur Lanzenachse
drehbar im Tragkörper gehalten ist. Es ist jedoch auch möglich,den Tragkörper selbst
an einer Kreisbogen-Führungsb-1J? verfahrbar anzuordnen, deren Mittelachse mit der
Achse der Lanze zusammenfällt (Anspruch 13); diese Alsführungsform weist den Vorteil
auf, daß eine Verschiebung sämtlicher Messer und Führungsrollen um einen Winkel
bis zu 900 oder bis zu 1800 den Einsatz lediglich eines einzigen Drehantriebs erforderlich
macht.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
im einzelnen erläutert.
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Es zeigen: 1 Fir. 1 stark schematisiert eine Anordnung bestehend aus
einer höhenverstellbaren Sondenlanze, der erfindungsgemäßen Ansatzbeseitigungsvorrichtung
und einem metallurgischen Gefäß, welches mittels der Sondenlanze überwacht wird,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ansatzbeseitigungsvorrichtung, Fig. 3 eine Stirnansicht
der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung mit Blickrichtung auf den als AntrieDsorgan
dienenden Pneumatikzylinder, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3, wobei
auf der linken Seite die Ruhestellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung angedeutet
ist und Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-in Fig. 3.
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Die Sondenlanze 1 (vgl. Fig. 1) ist über einen Befestigungsabschnitt
2 lösbar mit einem Schlitten 3 verbunden, der in Richtung des Doppelpfeils 4 höhenverstellbar
an zwei Längsträgern 5 gehalten ist. Der Schlitten 3 ist seinerseits über einen
Schwenkhebel 6 wnd einem Doppelseilzug 7 an ein Sanzen-Hubwerk 8
angeschlossen,
welches auf einer Plattform 9 oberhalb der Längsträger 5 ruht. Das Lanzen-Hubwerk
8 ist in an sich bekannter Weise ausgebildet; es besteht im wesentlichen aus einer
Seiltrommel, dem zugehörigen Antriebsmotor und einer Bremseinheit.
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Die Handhabungseinheit bestehend aus den Teilen 1 bis 9 ist in vielen
Fällen ortsfest gehalten; sie kann jedoch auch parallel zur Zeichenebene verfahrbar
und/oder um eine in der Zeichenebene liegende lotrechte Achse schwenkbar sein.
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Unterhalb der Handhabungseinrichtung ist die erfindungsgemäße Ansatzbeseitigungsvorrichtung
10 angeordnet, welche noch im einzelnen beschrieben werden wird. Die Ansatzbeseitigungsvorrichtung
10 kann in einfacher Weise unbeweglich mit der X«ændhabangseinrichtung verbunden
sein. In dem dargestellten bevorzugten Ausiührungsbeispiel ist die Ansatzbeseitigungsvorrichtung
getrennt von der Handhabungseinrichtung angeordnet und stützt sich über einen Träger
11 oberhalb einer Arbeitsplattform 12 an der ortsfesten Umgebung ab.
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Zur Überwachung der ablaufenden metallurgischen Prozesse wird die
Sondenlanze 1 mit der lösbar angeschlossenen Sonde 1' dadurch eine Uberwachungsöffnung
12' in der Arbeitsplattform 12 hindurch in das eine Schmelze 13 enthaltende metallurgische
Gefäß 14 eingeführt; die Sonde 1' durchdringt dabei die Oberfläche 13' der Schmelze
13.
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Je nach der Art der angekuppelten Sonde 1' kann in der angedeuteten
Uberaaachungsstellur.g der Sondenlanze 1 beispielsweise eine Temperaturmessung oder
eine
Probenahme durchgeführt werden. Die verbrauchte Sonde 1' wird
mittels an sich bekannter Einrichtungen oberhalb der Arbeitsplattform 12 von der
Sondenlanze 1 getrennt und beispielsweise in das metallurgische Gefäß 14 abgeworfen
oder zur Untersuchung in einem Labor weitergeleitet.
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Insbesondere in der abgesenkten tJberwachungsstellung d.er Sondenlanze
1 bilden sich an deren Anschlußabschnitt 1 Ansätze aus Schlacke oder aus einer Schlacke-Metall-Mischung.
Diese Ansätze machen es unter Umständen unmöglich, die verbrauchte Sonde 1 von der
Sondenlanze 1 zu trennen und an deren Anschlußabschnitt 1" eine neue, ggf. andersartige
Sonde anzusetzen. Zur Vermeidung derartiger Störungen oder Schwierigkeiten und der
damit verbundenen Zeit- und Produktionsverluste ist oberhalb der Arbeitsplattform
12 die bereits erwähnte Ansatzbessitigungsvorrichtung 10 angeordnet, durch die sich
die Sondenlanze 1 hindurchbewegl.
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Die Ansatzbeseitigungsvorrichtung 10 (vgl. Fig. 2) weist einen Tragkörper
auf, der im wesentlichen aus zwei parallel zueinander angeordneten T-Trägern 15
besteht; unterhalb dieser T-Träger 15 sind mit Abstand voneinander zwei Traversen
16 in i.agergehäusen 17 schwenkbar gehalten (vgl. Fig. 3).
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Jede Traverse 16 ist (in dargestellten Ausführungsbeispiel auf der
linken Seite) mit einer Konsole 18 ausgestattet, die jeweils drehbar eine Führungsrolle
19 und mit Abstand unter dieser ein Messer 20 mit einer geraden Abstreifkante 20'
aurnimmt. Jede
Führungsrolle 19 ist vorzugsweise mit zwei konischen
Führungsflächen 19' ausgestattet, die miteinander einen Winkel von 90° einschließen.
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Aus Fig. 2 im Zusammenhang mit Fig. 3 oder Fig. 4 ist ersichtlich,
daß sich jeweils zwei Führungsrollen 19 mit den zugehörigen unterLiegenden Messern
20 bezüglich der Sondenlanze 1 mit der Achse 1"' gegenüberliegen.
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Die beiden schwenkbaren Traversen 16 sind außerhalb des Bereichs der
Konsolen 18 und der Sondenlanze 1 mit einem doppelwandigen Schwenkhebel 21 bzw.
22 ausgestattet, an dem sich gelenkig ein Pneumatikzylinder 23 abstützt. Während
die Kolbenstange 23' des Pneumatikzylinders über einen Gelenkbolzen 24 mit dem Schwenkhebel
21 in Verbindung steht, ist das zugehörige Zylindergehäuse 23" unter Zwischenschaltung
eines Gelenkbolzens 25 an dem Schwenkhebel 22 befestigt.
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Die Konsolen 18 sind jeweils auf der Außenseite mit einem Anschlag
26 ausgestattet, welcher die Ruhestellung der betreffenden Konsole festlegt (vgl.
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dazu Fig. 4). In der Ruhestellung stutztsich der Anschlag 26 auf einer
Gegenfläche 27 ab, welche Bestandteil des benachbarten T-Trägers 15 ist.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel führt der Pneumatikzylinder
23 zwischen der Puhestellung und der Arbeitsstellung einen Hub von etwa 250 mm aus;
der kürzeste Abstand zwischen den Drehachsen 16' der Traversen 16 und der Längsachse
23n' t des Pneumatikzylinders beträgt in der (in Fig. 5 angedeuteten) Arbeitsstellung
etwa 240 mm.
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Die Kolbenstange 23' ist im Bereich des Schwenkarms 21 mit einem Gewinderohr
28 ausgestattet, über welches die wirksame Länge der Kolbenstange 23' stufenlos
verändert werden kann.
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Die erfindungsgemäße Ansatzbeseitigungs vorrichtung 10 arbeitet folgendermaßen:
Beim Einfahren der Sondenlanze 1 mit angekuppelter Sonde 1' in das metallurgische
Gefäß 14 werden die Traversen 16 mit den zugehörigen Führungsrollen 19 und Messern
20 durch Ausfahren des Pneumatikzylinders 23 in die Ruhesteilung geschwenkt, so
daß die Sondenlanze 1 ungehindert die beabsichtigte MeEsrLng oder Probenahme ausführen
kann.
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Sobald nach Beendigung des Überwachungsvorgangs die Austrittsgeschwindigkeit
der Sondenlanze einen bestimmten Wert erreicht naht, wird durch Ansteuern eines
nicht dargestellten Betätigungsventils der Pneumatikzylincier 23 betätigt mit der
Folge, daß die Konsolen 18 mit den zugehörigen Traversen 16 aufeinander zugeschwenkt
werden. DieserSchwenkvorgang bringt die Führungsrollen 19 mit len darunter angeordneten
Messern 20 an der Sondernanze 1 zur Anlage. An der Sondenlanze 1 haftende Ansätze
werden bei der sich fortsetzenden Austrittsbewegung mittels der Messerkanten 20'
abgestreift und fal'en unmitLelbar in das metallurgische Gefäß 14 hinein.
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Vorzugsweise ist die Ansatzbeseitigungsvcrrichtung 10 nicht nur mit
dem bereits erwähnten Betätigungsventil, sondern auch mit einem einstellbaren Druckbegrenzungsventil
ausgestattet, über welches
die vom Pneumatikzylinder 23 ausgehende
Ans-tellkraft in dem gewünschten Umfang verändert werden kann.
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Die Messer 20 sind jeweils lösbar in der zugehörigen Konsole 18 befestigt;
erforderlichenfalls können an Stelle der dargestellten Messer mit geraden Abstreifkanten
20' auch solche mit kreisbogenförmig gekrümmten Abstreifkanten zum Einsatz gelangen.
Der Vorteil der mit angepaßten Abstreifkanten ausgestatteten Messer besteht darin,
daß sie einen größeren Teil des Umfangs der Sondenlanze 1 erfassen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann darüber hinaus dadurch vorteilhaft
ausgestaltet sein, daß jede Führiuigsrolle 19 in einem bestimmten Umfang federnd
in der zugehörigen Konsole 18 gehalten ist;- dies führt zu einem Verfahren, bei
dem zunächst die Führungsrollen und erst anschließend die Messe an der Sondenlanze
zur Anlage kommen.
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An Stelle der oder auch zusätzlich zu der federnden Lagerung der Führungsrollen
kann eine Verstellvorrichtung vorgesehen sein, mittels welcher jede Führungsrolle
bezüglich der zugehörigen Konsole verschoben werden kann; dies hat den Vorteil,
daß die gegenseiGige Zuordnung der Führungsrollen und Messer zur Sondenlanze feinfühlig
verändert werden kann. Es ist insbesondere möglich, die Führunsroll*en so einzustellen,
daß die Abstreifkanten der Messer zur Sondenlanze-einen ganz geringen Abstand aufweisen.
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Erforderlichenfalls kann die erfindungsgemäße Ansatzbeseitigungsvorrichtung
bezüglich der Achse 1 " ' der Sondenlanze 1 (vgl. Fig. 2) beispielsweise um einen
Winkel bis zu 1800 drehbar angeordnt; sein. Eine der-*) in der Arbeitsstellung
artige
Ausbildung erlaubt es, die Abstreifkanten 20 der Messer 20 an unterschiedlichen
Stellen des Umfangs der Sondenlanze 1 zur Wirkung zu bringen.
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Anstelle des vorher erwähnten Druckbegrenzungsventils kann ein Druckminderventil
zum Einsatz kommen, welches Bestandteil des mit dem Pneumatikzylinder 23 verbundenen
Drucknetzes ist. Das Druckminderventil erlaubt es, den im Drucknetz herrschenden
Luftdruck auf einen gewünschten niedrigeren Druckwert herabzusetzen und damit ebenfalls
die vom Pneumatikzylinder 23 ausgehende Anstellkraft zu beeinflussen.