EP1054067A2 - Verfahren zum Verschliessen und Öffnen eines Stichloches eines metallurgischen Gefässes - Google Patents

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EP1054067A2
EP1054067A2 EP00108441A EP00108441A EP1054067A2 EP 1054067 A2 EP1054067 A2 EP 1054067A2 EP 00108441 A EP00108441 A EP 00108441A EP 00108441 A EP00108441 A EP 00108441A EP 1054067 A2 EP1054067 A2 EP 1054067A2
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EP
European Patent Office
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tap hole
movement
closure body
longitudinal axis
approximately
Prior art date
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EP00108441A
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English (en)
French (fr)
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EP1054067B1 (de
EP1054067A3 (de
Inventor
Bernhard Dipl.-Ing. Enkner
Helmut Ing. Kerschbaum
Ernst Ing. Höllwarth
Albert Paster
Christian Dipl.-Ing. Post
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
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Publication of EP1054067A3 publication Critical patent/EP1054067A3/de
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    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1509—Tapping equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14—Closures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/12—Opening or sealing the tap holes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
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    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
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    • C21C5/46—Details or accessories
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge

Definitions

  • the invention relates to a method for closing and opening a tap hole metallurgical vessel, in particular a steel plant converter, wherein a Closure body leaving an annular gap between the closure body and the Wall of the tap hole from a waiting position into one that covers the tap hole Closing position and return can be brought, and being, at least in the Closed position, a pressurized gas in the tap hole against the outflow direction in the metallurgical vessel contained melt is introduced, as well as a facility for Execution of the procedure.
  • a method of this type and an apparatus for carrying out the method are known DE 32 08 490 C and from AT 350 090 B known.
  • Oxygen-blowing steelwork converters have for the purpose of parting off the steel bath its own tap hole, which is located far below the mouth of the converter.
  • tap hole which is located far below the mouth of the converter.
  • Amount of slag - called moving slag - is carried away, in the end, if the converter is empty of steel, the tail slag until the converter is tipped back.
  • Oxidation reactions make unwanted pig iron into steel accompanying elements of the iron smelter bound to oxygen and the formed oxides released in gaseous form or transferred into the slag.
  • After freshening up elements often have to be added to the steel for deoxidation and alloying purposes that have a higher affinity for oxygen than that in the slag tied unwanted accompanying elements.
  • the consequence of this is that such Alloy elements reduce the unwanted accompanying elements from the slag can, slagging themselves.
  • Fresh slag can also be very aggressive compared to the refractory material of the melting pot and ladle. Out For reasons of quality and for reasons of economy, one strives to: Tapping and alloying a melt in the pan, as far as possible with the slag to prevent.
  • Opening and closing the tap hole with one of the above Facilities has proven itself in practice, but the following disadvantage occurs:
  • the transition from the slag outlet to the steel outlet is by means of of a ratio pyrometer observed which occurs during the transition from steel to slag or Slag to steel gives an impulse for the swinging in and out of the Closure body is used to close or open the tap hole.
  • the problem is the uniqueness of the signal. If with a compressed gas, e.g. With Nitrogen, which is blown to retain slag, is blown out of the tap hole itself. If steel also comes to the inside opening of the tap hole, it becomes heavier is to enter the tap hole. It is initially mixed with slag and it forms extremely turbulent condition.
  • the jet itself is caused by the pressurized gas initially held back. As a result, it comes from a certain bath level above the tap hole suddenly due to the increasing pressure of the steel bath This increasingly unstable state topples over until there is a surge of steel fluid pours into the tap hole.
  • the signal receiver will then respond, but it is not closed prevent part of this amount from pouring out before the closure body front tap hole is removed.
  • Steel is already flowing before the tap hole is fully opened through the tap hole on the closure body.
  • the amount of steel flowing out is in of the order of 120 to 250 kg steel and depends on the taphole condition. This Quantity pours over the closure device, which places an extraordinary burden on it and is bearded.
  • the invention aims to avoid the disadvantages and difficulties of the prior art Technology and set themselves the task, a method and an implementation facility to create the process by which a danger of becoming essential is reduced and which is a racking with significantly reduced slag discharge enable.
  • This object is achieved according to the invention in a method of the type described in the introduction solved in that the closure body with lying in different areas Movement directions from the waiting position to the closed position and back is moved.
  • the closure body is moved from the waiting position into the Closing position initially in a main movement component approximately transverse to Longitudinal axis of the tap hole movement direction and just before reaching the Closed position in a main movement component approximately in the direction of the longitudinal axis the direction of movement and when moving from the Closing position in the waiting position initially via a short path in one Direction of movement with a main movement component approximately in the direction of Longitudinal axis of the tap hole and then over a longer path in one Direction of movement with a main movement component approximately transverse to the direction of Longitudinal axis of the tap hole is moved.
  • This enables the movement of the Closure body in the area of the jet emerging from the tap hole on the unconditional reduce necessary measure.
  • a compressed gas jet is placed in the tap hole
  • the closure body in one plane moves in which the longitudinal axis of the tap hole lies, whereby the closure body with its compressed gas outlet comes to lie within the tap hole.
  • the movement with the main movement component is expediently approximately transverse to Longitudinal axis of the tap hole over a much longer path than that Movement with the main movement component in the direction of the longitudinal axis of the Tap hole, preferably over a path at least five to ten times as long.
  • a device for closing a tap hole of a metallurgical vessel, in particular a steelworks converter, a closure body leaving a Annular gap between the closure body and the wall of the tap hole from one Waiting position in a closing position covering the taphole and back by means of a Movement device can be brought, and wherein the closure body with at least one pressure gas outlet connected to a gas supply line at its closed position the taphole facing side is characterized in that the Closure body with the movement device for moving the closure body the waiting position in the closed position first in a direction of movement with a Main motion component approximately transverse to the longitudinal axis of the tap hole and then in the closed position with a main movement component approximately in the direction of the longitudinal axis the tap hole is movable.
  • two movement devices are provided, one of which is a movement of the closure body with the main movement component approximately transverse to the direction of Longitudinal axis of the tap hole and the further movement means a movement of the Closure body with a main movement component approximately in the direction of the longitudinal axis of the tap hole, two advantageous as movement devices Swiveling devices are provided, the closure body being mounted on an arm which is pivotable in two planes approximately at right angles to each other.
  • a device has been found to be particularly robust which is characterized in that the movement devices of pressure medium cylinders, each via a lever system attack the arm carrying the closure body, are formed.
  • a preferred embodiment is characterized in that the closure body an arm projecting from a pivot axis is arranged, which pivot axis an approximately perpendicular to her pendulum shaft is pivotally mounted, the Pendulum shaft rotatable on a holding device arranged on the metallurgical vessel is mounted, the rotational movement of the pendulum shaft advantageously over approximately 40 to 60 °, and the pivoting movement extends about 5 to 15 ° about the pivot axis.
  • a structurally simple solution is characterized in that the pressure medium cylinder to perform a rotation of the pendulum shaft via one on the pendulum shaft attacking lever and the pressure cylinder to carry out the pivoting movement about the pivot axis via a radially projecting spherical bearing at one end of an arm attacks an angle lever, the other arm carries the closure body.
  • Fig. 1 illustrates the area in which when opening or closing a tap hole closure according to the prior art the tap hole body is in the immediate vicinity or within the tapping beam.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a device of the type according to the invention in Diagonal tear;
  • Fig. 3 illustrates a plan view of the tap hole in the direction of Longitudinal axis of the tap hole and shows the device according to the invention and the Closure body pivoted out laterally,
  • Fig. 4 in a representation analogous to Fig. 3 Lock body swung in and approximately flush with the longitudinal axis of the tap hole.
  • the 5 and 6 each illustrate a side view approximately perpendicular to the longitudinal axis of the Taphole, etc. cut, once (Fig. 6) in the closed position and once (Fig. 5) short before.
  • Fig. 7 shows the movement of the closure body in diagram form.
  • Fig. 1 is a tapping beam 1, which emerges from the tap hole 2 of a pivotable and according to FIG. 1 converter pivoted in tapping position 3 (of which only the tap hole exhibiting area) emerges, shown.
  • a schematically represented Lock body 4 which is attached to a pivot arm 5, is in one plane pivotable, which is placed through the longitudinal axis 6 of the tap hole 2.
  • the Closure body 4 has on its side facing the tap hole 2 in the closed position II a compressed gas outlet 7, which to a flexible not shown in the drawing Compressed gas line is connected and through the compressed gas as a retention medium Tap hole 2 is inflatable.
  • the activation of the compressed gas can already during the Swivel process, etc. from a point in time from which the closure body in is located near the tapping beam 1.
  • the closure body 4 when pivoting in or out of the Waiting position 1 in the closed position II or vice versa from the closed position II in the Waiting position 1 over a swivel angle ⁇ of approximately 30 ° in the immediate heat-affected close range of the tapping beam 1 or in direct contact with the tapping beam 1.
  • This configuration results in a long period of time in which the tapping beam 1 acts on the closure body 4, and there can be a bear do not avoid the same and the swivel arm 5.
  • the closure body 4 is on an arm 8 a two-armed angle lever 9 attached, which forms a pivot axis 10 ' Pivot bearing 10 is pivotally mounted on a pendulum shaft 11.
  • the pendulum shaft 11 is rotatable via bearing 12 on a holding device attached to the metallurgical vessel 3 13 hinged.
  • the second arm 14 of the angle lever 9 is by means of a Pressure medium cylinder 15 designed movement device with respect to the pendulum shaft 11 pivotable, what by a pivot bearing 16 on which the piston 17 of the pressure cylinder 15 attacks, is realized.
  • the angle ⁇ about which the angle lever 9 can be pivoted is relatively small; it is about 10 °.
  • the direction of movement in which the closure body 4 is pivotable by means of the angle lever 9, has a main movement component 18 in Direction of the longitudinal axis 6 of the tap hole 2.
  • the angle ⁇ around which the pendulum shaft 11 is pivotable is greater than the angle ⁇ by which the angle lever 9 can be pivoted. It extends over about 50 °.
  • the closure body 4 which is in one plane is directed more or less perpendicular to the longitudinal axis 6 of the tap hole 2, pivoted become.
  • the retention medium e.g. nitrogen
  • the retention medium is advantageously applied radially via a rotary valve the pendulum axis 11 initiated.
  • the nitrogen reaches a sliding surface in this wave and from this over the arm 8 to the closure body 4.
  • the not shown The sliding surface creates the connection from the pendulum axis to the arm 8.
  • the invention can also be implemented in other ways. For example, by the swiveling and rotating movements via link controls or Quadrangular movement devices can be realized.
  • Fig. 7 shows that with the device according to the invention very short opening and closing Allow closing times that are of great metallurgical importance to be achieved.
  • On the The ordinate is the swiveling or rotating movements of the pendulum shaft 11 and Angle lever 9 specified in degrees.
  • the abscissa shows the times for the Rotation of the pendulum shaft 11 and pivoting of the angle lever 9 are required. From A to B the pendulum shaft 11 is rotated, from C to D the angle lever 9 is pivoted, etc. to close the tap hole 2. The closed position is from D to D ' adhered to. From D 'to C' the angle lever 9 is pivoted back, and from B 'to A 'turning back the pendulum shaft 11; both while opening the tap hole 2. Die Points A and A 'illustrate the waiting position I, points D and D' that Closed position II and B and B 'the intermediate position III of the closure body 4th
  • the essence of the invention is the fact that when opening the tap hole 2 of Closure body 4 initially from the tap hole 2 in a first direction of movement a main movement component 18, which is approximately in the direction of the longitudinal axis 6 of the Stitch hole 2 is directed, is moved out until it is just below it, whereupon with a main movement component 21 approximately transversely to the longitudinal axis 6 of the tap hole 2 is moved away.
  • a main movement component 18 which is approximately in the direction of the longitudinal axis 6 of the Stitch hole 2 is directed
  • closure body 4th not only in one plane of movement, as is realized in the prior art, moved, that is pivoted about only in one plane through the longitudinal axis 6 of the Stitch hole 2 is placed, but a spatially combined movement in different Areas that do not necessarily have to be flat are completed.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Verschließen und Öffnen eines Stichloches eines metallurgischen Gefäßes, bei dem ein Verschlußkörper (4) unter Freilassung eines Ringspaltes zwischen dem Verschlußkörper (4) und der Wand des Stichloches aus einer Warteposition (I) in eine das Stichloch verdeckende Schließposition (II) und retour gebracht werden kann, und wobei, zumindest in der Schließposition (II), ein Druckgas in das Stichloch entgegen der Ausströmrichtung einer im metallurgischen Gefäß enthaltenen Schmelze eingeleitet wird, wird zur Vermeidung einer Verbärung der Verschlußkörper (4) mit in unterschiedlichen Flächen liegenden Bewegungsrichtungen aus der Warteposition (I) in die Schließposition (II) und retour bewegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschließen und Öffnen eines Stichloches eines metallurgischen Gefäßes, insbesondere eines Stahlwerkskonverters, wobei ein Verschlußkörper unter Freilassung eines Ringspaltes zwischen dem Verschlußkörper und der Wand des Stichloches aus einer Warteposition in eine das Stichloch verdeckende Schließposition und retour gebracht werden kann, und wobei, zumindest in der Schließposition, ein Druckgas in das Stichloch entgegen der Ausströmrichtung einer im metallurgischen Gefäß enthaltenen Schmelze eingeleitet wird, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein Verfahren dieser Art und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind aus der DE 32 08 490 C sowie aus der AT 350 090 B bekannt.
Sauerstoffblasende Stahlwerkskonverter haben zum Zweck des Abstechens des Stahlbades eine eigene Abstichöffnung, die weit unter dem Konvertermund angebracht ist. Beim Kippen des Konverters in die Abstichposition fließt zunächst Schlacke aus diesem Stichloch - Erst-oder Vorlaufschlacke genannt -, dann folgt Stahl, wobei durch den Vortexeffekt eine gewisse Menge an Schlacke - Mitlaufschlacke genannt -, mitgerissen wird, am Ende schließlich, wenn der Konverter von Stahl entleert ist, die Nachlaufschlacke, solange bis der Konverter zurückgekippt wird.
Beim Frischen von Roheisen zu Stahl werden durch Oxidationsreaktionen unerwünschte sauerstoffaffine Begleitelemente der Eisenschmelze an Sauerstoff gebunden und die gebildeten Oxide gasförmig abgegeben oder in die Schlacke überführt. Nach dem Frischen müssen dem Stahl vielfach Elemente zu Desoxidations- und Legierungszwecken zugesetzt werden, die eine höhere Affinität zu Sauerstoff besitzen als die in der Schlacke abgebundenen unerwünschten Begleitelemente. Die Folge davon ist, daß solche Legierungselemente die unerwünschten Begleitelemente aus der Schlacke reduzieren können, wobei sie selbst verschlacken. Frischschlacken können außerdem sehr aggressiv gegenüber dem feuerfesten Material von Schmelzgefäß und Gießpfanne sein. Aus Qualitätsgründen und aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist man daher bestrebt, beim Abstechen und Legieren einer Schmelze in der Pfanne das Mitlaufen von Schlacke möglichst zu verhindern.
Die Rückhaltung der Schlacke beim Abstichvorgang des sauerstoffblasenden Stahlwerkskonverters ist - wie oben dargelegt - eine Forderung der Metallurgen: Das Stahlbad wird aus dem Konverter über das Abstichloch in die Stahlgießpfanne abgestochen, mitlaufende Schlacke schwimmt auf dem Stahlbad in der Pfanne und beeinflußt die Stahlqualität negativ.
Verfahren und Einrichtungen der eingangs beschriebenen Art haben sich in der Praxis bewährt. Der Verschlußkörper läßt gegenüber der Wandung des Stichloches einen Ringspalt frei, durch den Luft in das Innere des metallurgischen Gefäßes aufgrund des durch den Verschlußkörper zugeleiteten Druckgases, das in das Stichloch eingeblasen wird, gesaugt wird. Hierdurch wird die Schmelze im Inneren des Gefäßes am Ausströmen gehindert und das Abstichloch pneumatisch völlig abgedichtet. Mit einer Einrichtung dieser Art können etwa 50 % der Gesamtschlacke im Konverter zurückgehalten werden. 20 % der Gesamtschlacke fließen als Erst- oder Vorlaufschlacke mit. 30 % der Gesamtschlacke resultieren aus der Mitlaufschlacke - Vortex genannt -, die beim Abstich mitläuft und durch keine Einrichtung beeinflußbar ist.
Das Öffnen und Schließen des Abstichloches mit einer der oben beschriebenen Einrichtungen hat sich in der Praxis bewährt, jedoch tritt folgender Nachteil auf: Mit den bekannten Einrichtungen wird der Übergang vom Schlackenauslauf zum Stahlauslauf mittels eines Verhältnispyrometers beobachtet, welches beim Übergang von Stahl zu Schlacke bzw. Schlacke zu Stahl einen Impuls abgibt, der für das Ein- und Ausschwenken des Verschlußkörpers zum Schließen bzw. Öffnen des Stichloches herangezogen wird. Das Problem liegt in der Eindeutigkeit des Signals. Wenn mit einem Druckgas, wie z.B. mit Stickstoff, schlackerückhaltend geblasen wird, wird das Stichloch selbst freigeblasen. Kommt nun auch Stahl an die Innenöffnung des Abstichloches, wird dieser, weil er schwerer ist, in das Stichloch eindringen. Er ist zunächst mit Schlacke vermischt und es entsteht ein außerordentlich turbulenter Zustand. Der Strahl selbst wird durch das Druckgas jedoch zunächst noch zurückgehalten. In der Folge kommt es ab einer bestimmten Badspiegelhöhe über dem Abstichloch durch den steigenden Druck des Stahlbades plötzlich zu einem Umkippen dieses immer labiler werdenden Zustandes, bis sich ein Stahlflüssigkeits-Schwall in das Abstichloch ergießt. Der Signalempfänger wird dann ansprechen, es ist aber nicht zu verhindern, daß sich ein Teil dieser Menge nach außen ergießt, bevor der Verschlußkörper vorn Abstichloch entfernt ist. Bevor das Abstichloch voll geöffnet ist, fließt Stahl bereits durch das Stichloch auf den Verschlußkörper. Die Menge des ausfließendes Stahles liegt in der Größenordnung von 120 bis 250 kg Stahl und ist abhängig vom Stichlochzustand. Diese Menge ergießt sich über die Verschlußeinrichtung, wodurch diese außerordentlich belastet und verbärt wird.
Auch wenn die Schwenkbewegung des Verschlußkörpers bei den bekannten Einrichtungen sofort nach Erkennen des Austretens von Stahl in die Wege geleitet wird, so bewegt sich der Verschlußkörper dennoch relativ lange in Richtung der Längsachse des Stichloches, so daß es auch bei schnell durchgeführter Schwenkbewegung zu starken Verbärungen des Verschlußkörpers kommt. Nur solange kein Stahl mit dem aus dem Stichloch ausströmenden Strahl mitgerissen wird, besteht für die Einrichtung keine Gefahr einer Bärenbildung, d.h. einer Materialablagerung auf der Einrichtung. Erstarrte Schlacke fällt nach dem Erkalten relativ leicht ab und behindert die Bewegungsfähigkeit der Einrichtung kaum.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der Nachteile und Schwierigkeiten des Standes der Technik und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, durch welche eine Gefahr der Verbärung wesentlich herabgesetzt ist und welche einen Abstich mit wesentlich reduziertem Schlackenauslauf ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der Verschlußkörper mit in unterschiedlichen Flächen liegenden Bewegungsrichtungen aus der Warteposition in die Schließposition und retour bewegt wird.
Vorzugsweise wird der Verschlußkörper beim Verbringen aus der Warteposition in die Schließposition zunächst in einer eine Hauptbewegungskomponente etwa quer zur Längsachse des Stichloches aufweisenden Bewegungsrichtung und knapp vor Erreichen der Schließposition in einer eine Hauptbewegungskomponente etwa in Richtung der Längsachse des Stichloches aufweisenden Bewegungsrichtung und beim Bewegen aus der Schließposition in die Warteposition zunächst über einen kurzen Weg in einer Bewegungsrichtung mit einer Hauptbewegungskomponente etwa in Richtung der Längsachse des Stichloches und anschließend über einen längeren Weg in einer Bewegungsrichtung mit einer Hauptbewegungskomponente etwa quer zur Richtung der Längsachse des Stichloches bewegt wird. Hierdurch gelingt es, die Bewegung des Verschlußkörpers im Bereich des aus dem Stichloch austretenden Strahles auf das unbedingt notwendige Maß zu reduzieren.
Gemäß dem Stand der Technik wird, um einen Druckgasstrahl in das Stichloch unter Ansaugen von Umgebungsluft einleiten zu können, der Verschlußkörper in einer Ebene bewegt, in der die Längsachse des Stichloches liegt, wodurch der Verschlußkörper mit seinem Druckgasauslaß innerhalb des Stichloches zu liegen kommt. Hierdurch war ein relativ langer Bewegungsweg des Verschlußkörpers im Bereich des aus dem Stichloch austretenden Strahles gegeben, was erfindungsgemäß vermieden werden kann.
Zweckmäßigerweise wird die Bewegung mit der Hauptbewegungskomponente etwa quer zur Längsachse des Stichloches über einen wesentlich längeren Weg durchgeführt als die Bewegung mit der Hauptbewegungskomponente in Richtung der Längsachse des Stichloches, vorzugsweise über einen mindestens fünf- bis zehnmal so langen Weg.
Eine Einrichtung zum Verschließen eines Stichloches eines metallurgischen Gefäßes, insbesondere eines Stahlwerkskonverters, wobei ein Verschlußkörper unter Freilassung eines Ringspaltes zwischen dem Verschlußkörper und der Wandung des Stichloches aus einer Warteposition in eine das Stichloch bedeckende Schließposition und retour mittels einer Bewegungseinrichtung bringbar ist, und wobei der Verschlußkörper mit mindestens einem an eine Gaszuführungsleitung angeschlossenen Druckgasauslaß an seiner in Schließstellung dem Stichloch zugewendeten Seite versehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper mit der Bewegungseinrichtung zum Verbringen des Verschlußkörpers aus der Warteposition in die Schließposition zuerst in eine Bewegungsrichtung mit einer Hauptbewegungskomponente etwa quer zur Längsachse des Stichloches und anschließend in die Schließposition mit einer Hauptbewegungskomponente etwa in Richtung der Längsachse des Stichloches bewegbar ist.
Vorzugsweise sind zwei Bewegungseinrichtungen vorgesehen, wovon eine eine Bewegung des Verschlußkörpers mit der Hauptbewegungskomponente etwa quer zur Richtung der Längsachse des Stichloches und die weitere Bewegungseinrichtung eine Bewegung des Verschlußkörpers mit einer Hauptbewegungskomponente etwa in Richtung der Längsachse des Stichloches ermöglicht, wobei vorteilhaft als Bewegungseinrichtungen zwei Schwenkeinrichtungen vorgesehen sind, wobei der Verschlußkörper an einem Arm gelagert ist, der in zwei zueinander etwa im rechten Winkel stehende Ebenen schwenkbar ist.
Als besonders robust hat sich eine Einrichtung erwiesen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Bewegungseinrichtungen von Druckmittelzylindern, die jeweils über ein Hebelsystem am den Verschlußkörper tragenden Arm angreifen, gebildet sind.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper an einem von einer Schwenkachse auskragenden Arm angeordnet ist, welche Schwenkachse an einer etwa senkrecht zu ihr gerichteten Pendelwelle schwenkbar gelagert ist, wobei die Pendelwelle an einer am metallurgischen Gefäß angeordneten Haltevorrichtung drehbar gelagert ist, wobei sich vorteilhaft die Drehbewegung der Pendelwelle über etwa 40 bis 60°, und die Schwenkbewegung um die Schwenkachse über 5 bis 15° erstreckt.
Eine konstruktiv einfache Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelzylinder zur Durchführung einer Drehung der Pendelwelle über einen an der Pendelwelle angreifenden Hebel und der Druckmittelzylinder zur Durchführung der Schwenkbewegung um die Schwenkachse über ein radial auskragendes Gelenklager an einem Ende eines Armes eines Winkelhebels angreift, dessen anderer Arm den Verschlußkörper trägt.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei Fig. 1 in schematischer Darstellung den Bereich veranschaulicht, in dem sich beim Öffnen oder Schließen eines Stichlochverschlusses gemäß dem Stand der Technik der Stichlochkörper in unmittelbarer Nähe bzw. innerhalb des Abstichstrahles befindet. Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Einrichtung der erfindungsgemäßen Art im Schrägriß; Fig. 3 veranschaulicht eine Draufsicht auf das Stichloch in Richtung der Längsachse des Stichloches und zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung und den Verschlußkörper seitlich ausgeschwenkt, Fig. 4 in zu Fig. 3 analoger Darstellung den Verschlußkörper eingeschwenkt und etwa fluchtend mit der Längsachse des Stichloches. Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen je eine Seitenansicht etwa senkrecht zur Längsächse des Stichloches, u.zw. geschnitten, einmal (Fig. 6) in Schließstellung und einmal (Fig. 5) knapp davor. Fig. 7 gibt die Bewegung des Verschlußkörpers in Diagrammform wieder.
In Fig. 1 ist ein Abstichstrahl 1, der aus dem Stichloch 2 eines schwenkbaren und gemäß Fig. 1 in Abstichstellung geschwenkten Konverters 3 (von dem nur der das Stichloch aufweisende Bereich gezeigt ist) austritt, gezeigt. Ein schematisch dargestellter Verschlußkörper 4, der an einem Schwenkarm 5 befestigt ist, ist in einer Ebene verschwenkbar, die durch die Längsachse 6 des Stichloches 2 gelegt ist. Der Verschlußkörper 4 weist an seiner in Schließstellung II dem Stichloch 2 zugewendeten Seite einen Druckgasauslaß 7 auf, der an eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte flexible Druckgasleitung angeschlossen ist und durch den Druckgas als Rückhaltemedium durch das Stichloch 2 einblasbar ist. Die Aktivierung des Druckgases kann schon während des Schwenkvorganges erfolgen, u.zw. ab einem Zeitpunkt, ab dem sich der Verschlußkörper in der Nähe des Abstichstrahles 1 befindet.
Es ist zu erkennen, daß sich der Verschlußkörper 4 beim Ein- oder Ausschwenken von der Warteposition 1 in die Schließposition II bzw. umgekehrt von der Schließposition II in die Warteposition 1 über einen Schwenkwinkel α von etwa 30° im unmittelbaren, hitzebeeinflußten Nahbereich des Abstichstrahles 1 bzw. überhaupt in direktem Kontakt mit dem Abstichstrahl 1 befindet. Aus dieser Konfiguration resultiert eine lange Zeitdauer, in der der Abstichstrahl 1 auf den Verschlußkörper 4 einwirkt, und es läßt sich eine Verbärung desselben und des Schwenkarmes 5 nicht vermeiden.
In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch veranschaulicht. Der Verschlußkörper 4 ist an einem Arm 8 eines zweiarmigen Winkelhebels 9 befestigt, welcher über eine eine Schwenkachse 10' bildende Schwenklagerung 10 schwenkbar an einer Pendelwelle 11 gelagert ist. Die Pendelwelle 11 ist über Lager 12 drehbar an einer am metallurgischen Gefäß 3 befestigten Haltevorrichtung 13 angelenkt. Der zweite Arm 14 des Winkelhebels 9 ist mittels einer als Druckmittelzylinder 15 ausgebildeten Bewegungseinrichtung gegenüber der Pendelwelle 11 schwenkbar, was durch ein Gelenklager 16, an dem der Kolben 17 des Druckmittelzylinders 15 angreift, verwirklicht ist. Der Winkel β, um den der Winkelhebel 9 schwenkbar ist, ist relativ klein; er beträgt etwa 10°. Die Bewegungsrichtung, in der der Verschlußkörper 4 mittels des Winkelhebels 9 verschwenkbar ist, weist eine Hauptbewegungskomponente 18 in Richtung der Längsachse 6 des Stichloches 2 auf.
An der Pendelwelle 11 greift ein Hebel 19 an, der mit einer ebenfalls als Druckmittelzylinder 20 ausgebildeten weiteren Bewegungseinrichtung bewegt werden kann, wodurch es zu einem Verdrehen der Pendelwelle 11 mitsamt dem Winkelhebel 9 und damit zu einer Pendelbewegung des Verschlußkörpers 4 kommt. Der Winkel χ, um den die Pendelwelle 11 verschwenkbar ist, ist größer als der Winkel β, um den der Winkelhebel 9 verschwenkbar ist. Er erstreckt sich über etwa 50°. Hierdurch kann der Verschlußkörper 4, der in einer Ebene mehr oder weniger senkrecht zur Längsachse 6 des Stichloches 2 gerichtet ist, verschwenkt werden. Die Hauptbewegungskomponente 21 des Verschlußkörpers 4 bei Verdrehen der Pendelwelle 11 erstreckt sich etwa quer zur Längsachse 6 des Stichloches 2.
Wie insbesondere die Fig. 5 und 6 erkennen lassen, gelingt es durch alleiniges Verschwenken des Winkelhebels 9, den Verschlußkörper 4 aus seiner in das Stichloch 2 eintauchenden Schließposition II, in der zwischen dem Verschlußkörper 4 und der Wandung 22 des Stichloches 2 lediglich ein Ringspalt 23 zum Ansaugen von Luft frei ist, d.h. aus der Schließposition II in eine Zwischenposition III zu bringen, die in Fig. 5 veranschaulicht ist, in der der Verschlußkörper 4 zur Gänze außerhalb des Stichloches 2 knapp unterhalb desselben zu liegen kommt. Diese Position ist auch in Fig. 4 in Draufsicht auf das Stichloch 2 veranschaulicht. Anschließend wird durch alleiniges Pendeln des Winkelhebels 9 um die Pendelwelle 11 der Verschlußkörper 4 mit einer Hauptbewegungskomponente 21 quer zur Längsachse 6 des Stichloches 2 seitlich wegbewegt, so daß er die in Fig. 3 dargestellte Warteposition I erreicht.
Selbstverständlich läßt sich auch eine Kombination dieser beiden Bewegungen, also der Drehbewegung der Pendelwelle 11 und der Schwenkbewegung des Winkelhebels 9, verwirklichen, indem zunächst der Winkelhebel 9 mit großer Geschwindigkeit und die Pendelwelle 11 nur mit kleinerer Geschwindigkeit geschwenkt bzw. gedreht werden, welche Geschwindigkeit der Drehbewegung der Pendelwelle 11 sodann erhöht werden kann, worauf die Schwenkbewegung des Winkelhebels 9 eingestellt wird.
Das Rückhaltemedium (z.B. Stickstoff) wird vorteilhaft radial über einen Drehschieber in die Pendelachse 11 eingeleitet. Der Stickstoff gelangt in dieser Welle zu einer Gleitfläche und von dieser über den Arm 8 zum Verschlußkörper 4. Die nicht näher dargestellte Gleitfläche stellt die Verbindung von der Pendelachse zum Arm 8 her.
Die Erfindung läßt sich auch auf andere Art und Weise verwirklichen. Beispielsweise indem die Schwenkbewegungen und Drehbewegungen über Kulissensteuerungen oder Gelenkviereck-Bewegungseinrichtungen verwirklicht werden.
Fig. 7 läßt erkennen, daß sich mit der erfindungsgemäßen Einrichtung sehr kurze Öffnungs-und Schließzeiten, die metallurgisch von hoher Bedeutung sind, erzielen lassen. Auf der Ordinate sind die Schwenk- bzw. Drehbewegungen der Pendelwelle 11 und des Winkelhebels 9 in Winkelgraden angegeben. Die Abszisse gibt die Zeiten wieder, die für das Drehen der Pendelwelle 11 sowie Schwenken des Winkelhebels 9 benötigt werden. Von A bis B wird die Pendelwelle 11 verdreht, von C bis D der Winkelhebel 9 verschwenkt, u.zw. zwecks Schließens des Stichloches 2. Die geschlossene Stellung wird von D bis D' eingehalten. Von D' bis C' erfolgt das Zurückschwenken des Winkelhebels 9, und von B' bis A' das Zurückdrehen der Pendelwelle 11; beides während des Öffnens des Stichloches 2. Die Punkte A und A' veranschaulichen die Warteposition I, die Punkte D und D' die Schließposition II und B und B' die Zwischenposition III des Verschlußkörpers 4.
Es ist aus Fig. 7 zu erkennen, daß zwischen der Drehbewegung der Pendelwelle 11 und der Schwenkbewegung des Winkelhebels 9 eine kurze Stillstandszeit eingeplant ist. Diese kann auch vermieden werden bzw. kann das Schwenken des Winkelhebels 9 bereits mit dem Ende der Drehbewegung der Pendelwelle 11, wie weiter oben ausgeführt, über einen kurzen Zeitraum kombiniert werden.
Der Kern der Erfindung ist darin zu sehen, daß beim Öffnen des Stichloches 2 der Verschlußkörper 4 zunächst aus dem Stichloch 2 in einer ersten Bewegungsrichtung mit einer Hauptbewegungskomponente 18, die etwa in Richtung der Längsachse 6 des Stichloches 2 gerichtet ist, herausbewegt wird, bis er knapp unterhalb desselben liegt, worauf ermit einer Hauptbewegungskomponente 21 etwa quer zur Längsachse 6 des Stichloches 2 wegbewegt wird. Selbstverständlich sind Abweichungen von den Hauptbewegungsrichtungen 18 und 21, die beim Öffnen des Stichloches zunächst in der Längsachse 6 des Stichloches 2 liegen und sodann quer hierzu, möglich (beim Schließen des Stichloches in umgekehrter Reihenfolge). Wesentlich ist nur, daß sich der Verschlußkörper 4 nicht nur in einer Bewegungsebene, wie dies beim Stand der Technik verwirklicht ist, bewegt, also etwa nur in einer Ebene verschwenkt wird, die durch die Längsachse 6 des Stichloches 2 gelegt ist, sondern eine räumlich kombinierte Bewegung in unterschiedlichen Flächen, die nicht unbedingt eben sein müssen, vollführt.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Verschließen und Öffnen eines Stichloches (2) eines metallurgischen Gefäßes (3), insbesondere eines Stahlwerkskonverters, wobei ein Verschlußkörper (4) unter Freilassung eines Ringspaltes (23) zwischen dem Verschlußkörper (4) und der Wand (22) des Stichloches (2) aus einer Warteposition (I) in eine das Stichloch (2) verdeckende Schließposition (II) und retour gebracht werden kann, und wobei, zumindest in der Schließposition (II), ein Druckgas in das Stichloch (2) entgegen der Ausströmrichtung einer im metallurgischen Gefäß (3) enthaltenen Schmelze eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (4) mit in unterschiedlichen Flächen liegenden Bewegungsrichtungen aus der Warteposition (I) in die Schließposition (II) und retour bewegt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (4) beim Verbringen aus der Warteposition (I) in die Schließposition (II) zunächst in einer eine Hauptbewegungskomponente (21) etwa quer zur Längsachse (6) des Stichloches (2) aufweisenden Bewegungsrichtung und knapp vor Erreichen der Schließposition (II) in einer eine Hauptbewegungskomponente (18) etwa in Richtung der Längsachse (6) des Stichloches (2) aufweisenden Bewegungsrichtung und beim Bewegen aus der Schließposition (II) in die Warteposition (I) zunächst über einen kurzen Weg in einer Bewegungsrichtung mit einer Hauptbewegungskomponente (18) etwa in Richtung der Längsachse (6) des Stichloches (2) und anschließend über einen längeren Weg in einer Bewegungsrichtung mit einer Hauptbewegungskomponente (21) etwa quer zur Richtung der Längsachse (6) des Stichloches (2) bewegt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung mit einer Hauptbewegungskomponente (18) etwa in Richtung der Längsachse (6) des Stichloches (2) nur über eine sehr geringe Weglänge durchgeführt wird, insbesondere nur über eine Weglänge, ab der der Verschlußkörper (4) zur Gänze außerhalb des Stichloches (2) liegt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung mit der Hauptbewegungskomponente (21) etwa quer zur Längsachse (6) des Stichloches (2) über einen wesentlich längeren Weg durchgeführt wird als die Bewegung mit der Hauptbewegungskomponente (18) in Richtung der Längsachse (6) des Stichloches (2), vorzugsweise über einen mindestens fünf- bis zehnmal so langen Weg.
  5. Einrichtung zum Verschließen eines Stichloches (2) eines metallurgischen Gefäßes (3), insbesondere eines Stahlwerkskonverters, wobei ein Verschlußkörper (4) unter Freilassung eines Ringspaltes (23) zwischen dem Verschlußkörper (4) und der Wandung (22) des Stichloches (2) aus einer Warteposition (I) in eine das Stichloch (2) bedeckende Schließposition (II) und retour mittels einer Bewegungseinrichtung (14, 20) bringbar ist, und wobei der Verschlußkörper (4) mit mindestens einem an eine Gaszuführungsleitung angeschlossenen Druckgasauslaß (7) an seiner in Schließstellung (II) dem Stichloch (2) zugewendeten Seite versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (4) mit der Bewegungseinrichtung (14, 20) zum Verbringen des Verschlußkörpers (4) aus der Warteposition (I) in die Schließposition (II) zuerst in eine Bewegungsrichtung mit einer Hauptbewegungskomponente (21) etwa quer zur Längsachse (6) des Stichloches (2) und anschließend in die Schließposition (II) mit einer Hauptbewegungskomponente (18) etwa in Richtung der Längsachse (6) des Stichloches (2) bewegbar ist.
  6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Bewegungseinrichtungen (14, 20) vorgesehen sind, wovon eine (20) eine Bewegung des Verschlußkörpers (4) mit der Hauptbewegungskomponente (21) etwa quer zur Richtung der Längsachse (6) des Stichloches (2) und die weitere Bewegungseinrichtung (14) eine Bewegung des Verschlußkörpers (4) mit einer Hauptbewegungskomponente (18) etwa in Richtung der Längsachse (6) des Stichloches (2) ermöglicht.
  7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Bewegungseinrichtungen zwei Schwenkeinrichtungen (14, 9, 20, 19) vorgesehen sind, wobei der Verschlußkörper (4) an einem Arm (8) gelagert ist, der in zwei zueinander etwa im rechten Winkel stehende Ebenen schwenkbar ist.
  8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtungen von Druckmittelzylindern (14, 20), die jeweils über ein Hebelsystem (9, 14, 8; 19) am den Verschlußkörper (4) tragenden Arm (8) angreifen, gebildet sind.
  9. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (4) an einem von einer Schwenkachse (10') auskragenden Arm (8) angeordnet ist, welche Schwenkachse (10) an einer etwa senkrecht zu ihr gerichteten Pendelwelle (11) schwenkbar gelagen ist, wobei die Pendelwelle (11) an einer am metallurgischen Gefäß (3) angeordneten Haltevorrichtung (13) drehbar gelagert ist.
  10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung der Pendelwelle (11) sich über etwa 40 bis 60°, und die Schwenkbewegung um die Schwenkachse (10') sich über 5 bis 15° erstreckt.
  11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelzylinder (20) zur Durchführung einer Drehung der Pendelwelle (11) über einen an der Pendelwelle (11) angreifenden Hebel (19) und der Druckmittelzylinder (14) zur Durchführung der Schwenkbewegung um die Schwenkachse (10') über ein radial auskragendes Gelenklager (16) an einem Ende eines Armes (14) eines Winkelhebels (9) angreift, dessen anderer Arm (8) den Verschlußkörper (4) trägt.
  12. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelzylinder mit nur zwei Steuerleitungen aktivierbar sind.
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