DE3106234C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrich­ tung zur Beseitigung von Ansätzen an bezüglich eines metallurgischen Gefäßes beweglichen Lanzen mit aus­ wechselbaren Abschnitten, insbesondere an mit Meß- oder Probenahmesonden ausgestatteten Sondenlanzen, mittels außerhalb des Gefäßes angeordneter, als Abstreifer dienender, quer zur Lanzenlängsrichtung beweglicher Messer.

In Hüttenwerken und Gießereien müssen die physikali­ schen und/oder chemischen Eigenschaften - beispiels­ weise die Temperatur und/oder die chemische Zusammen­ setzung - möglichst fortlaufend sorgfältig überwacht werden. Dies geschieht mittels Meß- oder Probenahme­ sonden, die an Sondenlanzen gekuppelt und mit diesen in das die Schmelze enthaltende metallurgische Gefäß zur Durchführung einer Messung oder einer Probenahme eingetaucht werden.

Die Sondenlanzen sind normalerweise höhenverstellbar an lotrechten Längsträgern gehalten und über ein Hub­ werk angetrieben. Der Sondenlanze ist darüber hinaus in vielen Fällen ein Magazin zur Speicherung und Ver­ einzelung ggf. unterschiedlich ausgebildeter Sonden zugeordnet.

Derartige Anordnungen sind beispielsweise aus den deutschen Offenlegungsschriften 25 21 833 und 28 07 152 bekannt.

Da erwähnte Messungen oder Probenahmen während des zu überwachenden metallurgischen Prozesses oder un­ mittelbar nach dessen Beendigung durchgeführt wer­ den müssen, entstehen im Bereich des Anschlußab­ schnitts der Lanze vielfach Ansätze (sog. Bären) aus Schlacke oder aus einer Schlacke-Metall-Mischung. 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.

Bedingt durch die insbesondere beim Ankuppeln auftre­ tenden Bewegungen besteht die Gefahr, daß die Ansätze von der Lanze abplatzen und ungünstigstenfalls in die anzukuppelnde Sonde hineinfallen. Dies führt zu einer Beschädigung des in der Sonde befindlichen Kupplungs­ organs oder verhindert das ordnungsgemäße Ankuppeln.

Nun ist es zwar aus der DE-OS 25 31 833 bekannt, Ansätze durch als Abstreifer dienende, quer zur Lanze bewegliche Messe zu entfernen. Jedoch besteht auf Grund der pendelnden oder federnd angedrückten Meißelschneiden die Gefahr, daß sie bei Kontakt mit den Ansätzen in den Lanzenkörper hineingezogen werden bzw. eindringen und diesen zerstören. Bei dünnen und besonders festen Ansätzen kann es wegen der Selbsthemmung der Klinkenform der Messer zur Blockierung des Systems führen. Ein Führen der Lanzen während des Abstreifvorganges ist hier auch bei einer der Lanzen angepaßten, kreisförmigen Messerschneide nicht gege­ ben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Beseitigung von Ansätzen an Lanzen mit auswechselbaren Abschnitten anzugeben, welche mit großer Sicherheit ein einwandfreies auto­ matisches Ankuppeln der auswechselbaren Abschnitte und damit eine ungestörte Überwachung metallurgischer Vorgänge durch Meßvorgänge und Probenahmen ermöglicht und darüber hin­ aus möglichst wenig aufwendig ausgestaltet und im Zu­ sammenhang mit unterschiedlich ausgebildeten Lanzen anwendbar ist, an deren Spitze auswechselbare Ab­ schnitte befestigt sind.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gemäß Gattungsbegriff des Anspruches 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles gelöst.

Durch den außerhalb des Ge­ fäßes angeordneten Tragkörper mit mehreren Messern und oberhalb dieser befindlichen Führungsrollen stützen sich so­ wohl die Messer als auch die Führungsrollen am Tragkörper ab und liegen in der Arbeitsstel­ lung an der Lanze an.

Vorzugsweise ist die Ansatzbeseitigungsvorrichtung so ausgestaltet, daß die Messer und die Führungs­ rollen federnd an der Lanze in Anlage gehalten sind (Anspruch 3); falls in der Arbeitsstellung der Mes­ ser und der Führungsrollen Widerstände zu überwin­ den sind, die eine Beschädigung der genannten Teile nach sich ziehen könnten, können diese eine Ausweich­ bewegung ausführen.

Die federnde Anpressung an die Lanze kann in einfacher Weise dadurch verwirklicht sein, daß die Messer und die Führungsrollen unter Zwischenschaltung von Feder­ elementen (Tellerfedern, Schraubenfedern, Kunststoff­ puffern) mit dem zugehörigen Antriebsorgan verbunden sind. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ansatzbeseitigungsvorrichtung be­ steht darin, daß die Messer und die Führungsrollen pneumatisch angetrieben sind (Anspruch 4); die Ver­ wendung eines pneumatischen Antriebsorgans hat zur Folge, daß die Messer und die Führungsrollen sich automatisch auf einem nachgiebigen Druckluftpolster abstützen und demzufolge die bereits erwähnte Aus­ weichbewegung ausführen können.

Dadurch, daß die Messer und Führungsrollen sich bezüglich der Lanze jeweils paarweise gegenüber­ liegen, können auch jeweils zwei, vier, sechs usw. Messer und Führungsrollen vorhanden sein, die die Lanze kreisförmig umschließen. Die einander gegen­ überliegenden Paare aus Messer und Führungsrolle sind dabei entweder auf gleicher Höhe oder auch höhenmäßig gegeneinander versetzt angeordnet.

Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Vorrichtung sind jeweils ein Messer und eine Führungsrolle Bestandteil einer gemeinsamen Traverse, die bezüglich des Tragkörpers schwenkbar ist. Eine Bewegung der Traverse in Richtung auf die Lanze hat also das Mitführen des zugehörigen Messers und der zugehörigen Führungsrolle zur Folge.

Jeweils zwei der sich bezüglich der Lanze gegenüber­ liegenden Traversen sind außerhalb ihrer Drehachse gelenkig mit einem ihnen gemeinsamen Pneu­ matikzylinder verbunden. Der Vorteil besteht darin, daß zur Bewegung zweier Traversen lediglich ein Antriebsorgan benö­ tigt wird, welches gleichzeitig sicherstellt, daß die zugehörigen Messer und Führungsrollen ggf. fe­ dernd an der Lanze anliegen.

In vielen Fällen ist es ausreichend, die Abstreif­ kanten der Messer - unabhängig von der Form der Lan­ ze - geradlinig auszubilden. Erforderlichenfalls können die Abstreifkanten der Messer der Form der Lanze jedoch auch angepaßt sein (Anspruch 5); falls also die Lanze einen Kreisquerschnitt aufweist, kön­ nen die Abstreifkanten einen Krümmungsdurchmesser aufweisen, der in etwa ebenso groß oder auch größer ist als der Krümmungsdurchmesser der Lanze. Die Abstreifkanten der Messer können insbesondere in der Weise kreisbogenförmig ausgebildet sein, daß sie die kreisförmige Lanze auf einem Umfangsabschnitt bis zu 90° oder im Extremfall auf einem Umfangsab­ schnitt bis zu 180° umschließen; bei der letztgenann­ ten Ausführungsform erfassen also bereits zwei sich ge­ genüberliegende Messer den gesamten Umfang der Lanze.

Um unterschiedlichen Betriebsverhältnissen Rechnung tragen zu können, kann der Tragkörper bezüglich des metallurgischen Gefäßes höhenverstellbar sein (Anspruch 6). Zweckmäßigerweise wird die Höhenverstel­ lung ebenso wie die Anstellung der Messer und der Füh­ rungsrollen pneumatisch bewirkt.

Sofern der Tragkörper bezüglich des Gefäßes höhenver­ stellbar ist, kann der Austrittsbe­ wegung der Lanze aus dem metallurgischen Gefäß die entgegengesetzt gerichtete Bewegung des Tragkörpers überlagert werden.

Um insbesondere die Messer an unterschiedlichen Stel­ len des Umfangs der Lanze zur Wirkung zu bringen, sind die Messer und Führungsrollen vorzugsweise in einer Ebene senkrecht zur Lanzenachse um diese drehbar (An­ spruch 7). Eine derartige Ausbildung des Erfindungs­ gegenstandes empfiehlt sich insbesondere dann, wenn die Lanze selbst nicht drehbar gehalten ist.

Die drehbare Anordnung der Messer und Führungsrollen kann in einfacher Weise dadurch verwirklicht sein, daß die ihnen gemeinsame Traverse quer zur Lan­ zenachse drehbar im Tragkörper gehalten ist. Es ist jedoch auch möglich, den Tragkörper selbst an einer Kreisbogen-Führungsbahn verfahrbar anzuordnen, deren Mittelachse mit der Achse der Lanze zusammenfällt (Anspruch 8); diese Ausführungsform weist den Vor­ teil auf, daß eine Verschiebung sämtlicher Messer und Führungsrollen um einen Winkel bis zu 90° oder bis zu 180° den Einsatz lediglich eines einzigen Drehantriebs erforderlich macht.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines bevor­ zugten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 stark schematisiert eine Anordnung bestehend aus einer höhenverstell­ baren Sondenlanze, der erfindungs­ gemäßen Ansatzbeseitigungsvorrich­ tung und einem metallurgischen Ge­ fäß, welches mittels der Sonden­ lanze überwacht wird,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ansatzbe­ seitigungsvorrichtung,

Fig. 3 eine Stirnansicht der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung mit Blickrichtung auf den als Antriebs­ organ dienenden Pheumatikzylinder,

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3, wobei auf der linken Seite die Ruhestellung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung angedeu­ tet ist und

Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V in Fig. 3.

Die Sondenlanze 1 (vgl. Fig. 1) ist über einen Befe­ stigungsabschnitt 2 lösbar mit einem Schlitten 3 ver­ bunden, der in Richtung des Doppelpfeils 4 höhenver­ stellbar an zwei Längsträgern 5 gehalten ist. Der Schlitten 3 ist seinerseits über einen Schwenkhebel 6 und einem Doppelseilzug 7 an ein Lanzen-Hubwerk 8 angeschlossen, welches auf einer Plattform 9 ober­ halb der Längsträger 5 ruht. Das Lanzen-Hubwerk 8 ist in an sich bekannter Weise ausgebildet; es be­ steht im wesentlichen aus einer Seiltrommel, dem zugehörigen Antriebsmotor und einer Bremseinheit. Die Handhabungseinheit bestehend aus den Teilen 1 bis 9 ist in vielen Fällen ortsfest gehalten; sie kann jedoch auch parallel zur Zeichenebene verfahr­ bar und/oder um eine in der Zeichenebene liegende lotrechte Achse schwenkbar sein.

Unterhalb der Handhabungseinrichtung ist die erfin­ dungsgemäße Ansatzbeseitigungsvorrichtung 10 ange­ ordnet, welche noch im einzelnen beschrieben werden wird. Erfindungsgemäß ist die Ansatzbeseiti­ gungsvorrichtung getrennt von der Handhabungsein­ richtung angeordnet und stützt sich über einen Trä­ ger 11 oberhalb einer Arbeitsplattform 12 an der ortsfesten Umgebung ab.

Zur Überwachung der ablaufenden metallurgischen Pro­ zesse wird die Sondenlanze 1 mit der lösbar ange­ schlossenen Sonde 1′ durch eine Überwachungsöffnung 12′in der Arbeitsplattform 12 hindurch in das eine Schmelze 13 enthaltende metallurgische Gefäß 14 eingeführt; die Sonde 1′ durchdringt dabei die Ober­ fläche 13′ der Schmelze. 13.

Je nach der Art der angekuppelten Sonde 1′ kann in der angedeuteten Überwachungsstellung der Sondenlan­ ze 1 beispielsweise eine Temperaturmessung oder eine Probenahme durchgeführt werden. Die verbrauchte Son­ de 1′ wird mittels an sich bekannter Einrichtungen oberhalb der Arbeitsplattform 12 von der Sondenlan­ ze 1 getrennt und beispielsweise in das metallurgi­ sche Gefäß 14 abgeworfen oder zur Untersuchung in einem Labor weitergeleitet.

Insbesondere in der abgesenkten Überwachungsstellung der Sondenlanze 1 bilden sich an deren Anschlußab­ schnitt 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 An­ schlußabschnitt 1′′ eine neue, ggf. andersartige Sonde anzusetzen. Zur Vermeidung derartiger Störungen oder Schwierigkeiten und der damit verbundenen Zeit- und Produktionsverluste ist oberhalb der Arbeitsplatt­ form 12 die bereits erwähnte Ansatzbeseitigungsvor­ richtung 10 angeordnet, durch die sich die Sondenlan­ ze 1 hindurchbewegt.

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 Ab­ stand voneinander zwei Traversen 16 in Lagergehäu­ sen 17 schwenkbar gehalten (vgl. Fig. 3).

Jede Traverse 16 ist mit einer Konsole 18 ausgestattet, die jeweils drehbar eine Führungsrol­ le 19 und mit Abstand unter dieser ein Messer 20 mit einer geraden Abstreifkante 20′ aufnimmt. Jede Führungsrolle 19 ist vorzugsweise mit zwei konischen Führungsflächen 19′ ausgestattet, die miteinander einen Winkel von 90° einschließen. Aus Fig. 2 im Zusammenhang mit Fig. 3 oder Fig. 4 ist ersichtlich, daß sich jeweils zwei Führungs­ rollen 19 mit den zugehörigen untenliegenden Messern 20 bezüglich der Sondenlanze 1 mit der Achse 1′′′ gegenüberliegen.

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 Pneumatik­ zylinder 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 Zwischen­ schaltung eines Gelenkbolzens 25 an dem Schwenkhe­ bel 22 befestigt.

Die Konsolen 18 sind jeweils auf der Außenseite mit einem Anschlag 26 ausgestattet, welcher die Ruhe­ stellung der betreffenden Konsole festlegt (vgl. dazu Fig. 4). In der Ruhestellung stützt sich der Anschlag 26 auf einer Gegenfläche 27 ab, welche Bestandteil des benachbarten T-Trägers 15 ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel führt der Pneumatikzylinder 23 zwischen der Ruhestellung und der Arbeitsstellung einen Hub von etwa 250 mm aus; der kürzeste Abstand zwischen den Drehachsen 16′ der Traversen 16 und der Längsachse 23′′′ des Pneu­ matikzylinders beträgt in der (in Fig. 5 angedeu­ teten) Arbeitsstellung etwa 240 mm.

Die Kolbenstange 23′ ist im Bereich des Schwenkarms 21 mit einem Gewinderohr 28 ausgestattet, über wel­ ches die wirksame Länge der Kolbenstange 23′ stufen­ los verändert werden kann.

Die erfindungsgemäße Ansatzbeseitigungsvorrichtung 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 Ruhestellung geschwenkt, so daß die Sonden­ lanze 1 ungehindert die beabsichtigte Messung oder Probenahme ausführen kann.

Sobald nach Beendigung des Überwachungsvorgangs die Austrittsgeschwindigkeit der Sondenlanze einen be­ stimmten Wert erreicht hat, wird durch Ansteuern ei­ nes nicht dargestellten Betätigungsventils der Pneu­ matikzylinder 23 betätigt mit der Folge, daß die Kon­ solen 18 mit den zugehörigen Traversen 16 aufeinander zugeschwenkt werden. Dieser Schwenkvorgang bringt die Führungsrollen 19 mit den darunter angeordneten Mes­ sern 20 an der Sondenlanze 1 zur Anlage. An der Son­ denlanze 1 haftende Ansätze werden bei der sich fort­ setzenden Austrittsbewegung mittels der Messerkanten 20′ abgestreift und fallen unmittelbar in das metal­ lurgische Gefäß 14 hinein.

Vorzugsweise ist die Ansatzbeseitigungsvorrichtung 10 nicht nur mit dem bereits erwähnten Betätigungsventil, sondern auch mit einem einstellbaren Druckbegrenzungs­ ventil ausgestattet, über welches die vom Pneumatikzylinder 23 ausgehende Anstellkraft in dem gewünschten Umfang verändert werden kann.

Die Messer 20 sind jeweils lösbar in der zugehörigen Konsole 18 befestigt; erforderlichenfalls können an Stelle der dargestellten Messer mit geraden Ab­ streifkanten 20′ auch solche mit kreisbogenförmig ge­ krümmten Abstreifkanten zum Einsatz gelangen. Der Vorteil der mit angepaßten Abstreifkanten ausgestat­ teten Messer besteht darin, daß sie einen größeren Teil des Umfangs der Sondenlanze 1 erfassen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann darüber hinaus dadurch vorteilhaft ausgestaltet sein, daß jede Füh­ rungsrolle 19 in einem bestimmten Umfang federnd in der zugehörigen Konsole 18 gehalten ist; dies führt zu einem Verfahren, bei dem zunächst die Führungsrol­ len und erst anschließend die Messer an der Sondenlan­ ze zur Anlage kommen.

An Stelle der oder auch zusätzlich zu der federnden Lagerung der Führungsrollen kann eine Verstellvorrich­ tung vorgesehen sein, mittels welcher jede Führungs­ rolle bezüglich der zugehörigen Konsole verschoben wer­ den kann; dies hat den Vorteil, daß die gegenseitige Zu­ ordnung der Führungsrollen und Messer zur Sondenlanze feinfühlig verändert werden kann. Es ist insbesondere möglich, die Führungsrollen so einzustellen, daß die Abstreifkanten der Messer in der Arbeitsstellung zur Sondenlanze einen ganz geringen Abstand aufweisen.

Erforderlichenfalls kann die erfindungsgemäße Ansatz­ beseitigungsvorrichtung bezüglich der Achse 1′′′ der Sondenlanze 1 (vgl. Fig. 2) beispielsweise um einen Winkel bis zu 180° drehbar angeordnet sein. Eine der­ artige Ausbildung erlaubt es, die Abstreifkanten 20′ der Messer 20 an unterschiedlichen Stellen des Um­ fangs der Sondenlanze 1 zur Wirkung zu bringen.

An Stelle des vorher erwähnten Druckbegrenzungsventils kann ein Druckminderventil zum Einsatz kommen, welches Bestandteil des mit dem Pneumatikzylinder 23 verbun­ denen Drucknetzes ist. Das Druckminderventil erlaubt es, den im Drucknetz herrschenden Luftdruck auf einen gewünschten niedrigeren Druckwert herabzusetzen und damit ebenfalls die vom Pneumatikzylinder 23 ausgehen­ de Anstellkraft zu beeinflussen.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Beseitigung von Ansätzen an bezüglich eines metallurgi­ schen Gefäßes beweglichen Lanzen mit auswechselbaren Abschnitten, insbe­ sondere an mit Meß- oder Probenahmesonden ausgestatteten Sondenlanzen, mittels außerhalb des Gefäßes angeordneter, als Abstreifer dienender, quer zur Lanzenlängsrichtung beweglicher Messer, gekennzeichnet durch eine Abstreifeinheit in Form eines Tragkörpers (15), auf dem jeweils zwei sich in bezug auf die Lanze (1) gegenüberliegende Traversen (16) schwenk­ bar gelagert sind und durch Traversen (16), die außerhalb ihrer Drehachsen (16′) gelenkig über einen Pneumatikzylinder (23) verbun­ den sind, wobei jeder Traverse (16) ein Messer (20) und eine Führungsrolle (19) bezüglich der Lanze (1) paar­ weise gegenüberliegend zugeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrolle (19) und das Messer (20) an einer an der Traverse (16) angeordneten Konsole (18) befestigt sind und die Führungsrolle (18) voreinstellbar verschiebbar gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (19) federnd an der Lanze (1) in Anlage gehalten sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer (20) zusammen mit den Führungsrollen (19) pneumatisch angetrieben sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifkante (20′) der Messer (20) der Form der Lanze (1) angepaßt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (15) bezüglich des Gefäßes (14) höhenverstellbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer (20) und Führungsrollen (19) in einer Ebene senkrecht zur Lanzenachse (1′′′) um diese drehbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (15) an einer Kreisbogen-Führungsbahn verfahrbar ist, deren Mittelachse mit einer Lanzenachse (1′′′) zusammenfällt.