EP1312883A2

EP1312883A2 - Vorrichtung zum Verschliessen des Bodenabstichs eines metallurgischen Gefässes für flüssigen Stahl, insbesondere eines Elektroschmelzofens

Info

Publication number: EP1312883A2
Application number: EP02022821A
Authority: EP
Inventors: Hans-Peter Dörken; Dieter Figge
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2002-10-12
Publication date: 2003-05-21
Also published as: DE10156455A1; EP1312883A3

Abstract

Eine Vorrichtung zum Verschließen eines Bodenabstichs eines metallurgischen Gefäßes (1) für flüssigen Stahl, insbesondere eines Elektroschmelzofens (2), mit einer verschiebbaren Verschlussplatte (8) und bei dem das Abstichloch (7) mit feuerfestem Material aufgefüllt wird, das mittels eines Presskolbens (11a) eingedrückt wird, vermeidet bogenförmige Presskanäle und das senkrechte Einführen von mit Stampfmasse umhüllten Kartuschen aus FF-Material, indem der Presskolben (11a) mittels eines in mehreren Stationen (14) horizontal verfahrbaren Wagens, in denen Granulat (15) in den Zylinder (11 b) eingebracht und vorbereitet wird, auf einer mit dem Abstichloch (7) fluchtenden Presskolben-Achse (11c) senkrecht von unten nach oben verstellbar und dabei das Granulat (15), das Abstichloch (7) voll ausfüllend unter Druck einbringbar ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen des Bodenabstichs eines metallurgischen Gefäßes für flüssigen Stahl, insbesondere eines Elektroschmelzofens, der im Schmelzbetrieb mittels einer verschiebbaren Verschlussplatte und darüber befindlichem feuerfestem Material verschlossen ist, dessen Schmelze während des Abstichs durch Öffnen der Verschlussplatte durch das Abstichloch abgestochen wird und der bei Vorhandensein einer Restschmelze durch Befüllen des Abstichlochs mit dem feuerfesten Material und eines von unten nach oben bewegbaren Presskolbens verschließbar und die Verschlussplatte in ihre Verschlussstellung verschiebbar ist.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 32 30 646 C1 bekannt. Dabei ist der Presskanal für das feuerfeste Material bogenförmig aus der Horizontalen in die Vertikale geführt. Es ist jedoch bekannt, dass körniges Feuerfest-Material sehr schwierig um einen bogenförmigen Rohrkanal geschoben werden kann und sich immer wieder Lücken, d.h. Hohlräume ergeben, die das Arbeits-Ergebnis erheblich verschlechtern. Es ist aus derselben Literaturstelle bekannt, durch einen senkrechten Kanal, der gerade verläuft, Feuerfest-Material von unten nach oben mittels einer Stopfmasse zu ummanteln, und mittels des Presskolbens als Kartusche einzudrücken, um dadurch solche Hohlräume zu vermeiden. Diese Gestaltung setzt jedoch die Haltbarkeit von Stopfmasse mit einer Kartusche voraus, die vorrätig gehalten werden muss.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bogenförmigen Presskanäle für schüttbare Materialen zu beseitigen und ohne Kartuschen und anderen Mischungen von Stopfmasse mit Feuerfest-Materialien bei senkrechten Kanälen auszukommen.

Die gestellte Aufgabe wird bei der eingangs bezeichneten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Presskolben mittels eines in mehreren Stationen horizontal verfahrbaren Wagens, in denen Granulat in den Zylinder des Presskolbens eingebracht und vorbereitet wird, auf einer mit dem Abstichloch fluchtenden Presskolben-Achse das Granulat, das Abstichloch voll ausfüllend, unter Druck einbringbar ist. Dadurch wird ein in der Praxis erforderliches Zusammenspiel mit der Schieberplatte ermöglicht, das auch das Verdrängen der sich im Abstichloch befindlichen Schmelzenreste, Schlacke u. dgl. ermöglicht. Die Vorgehensweise ist beliebig oft wiederholbar ohne besonderen Aufwand. Die Vorrichtung ist robust und stahlwerksgerecht. Die Vorrichtung ist auch bei allen Anlagen nachrüstbar.

Ein solches Zusammenspiel ist z.B. zwischen der Verschlussplatte und anderen Elementen notwendig. Für diesen Fall ist vorgesehen, dass der Zylinder für den Presskolben auf dem Wagen höhenverstellbar ist zum Anpressen des Zylinders gegen die Verschlussplatte .

Ohne die bekannten Kartuschen, die mit Stampfmasse ummantelt sein müssten, kann die Erfindung auskommen, zu der nach weiteren Merkmalen vorgeschlagen wird, dass im Bereich des metallurgischen Gefäßes eine erste Station zum Befüllen des Zylinders mit Granulat, eine zweite Station zum Beschichten des Granulats mit einem Bindemittel, eine dritte Station zum Beheizen des Bindemittels bis zum Versintern und eine horizontale Schienenbahn bis unter das metallurgische Gefäß vorgesehen sind. Dadurch kann das Ausfüllen des Abstichlochs mit schüttfähigen Granulaten beliebig oft wiederholt werden. Vorteilhaft ist eine oberste Schicht des Granulats mit Bindemittel bedeckt. Das Beheizen des Bindemittels führt zu einer Sinterplatte auf der Granulatoberschicht. Im Moment des Kontaktes zwischen Flüssigstahl und Granulat verhindert die Sinterplatte ein Aufschwimmen von Granulat in der Stahlsäule.

Das System der Stationen kann noch dadurch erweitert werden, dass im Bereich der Gefäßwandung des metallurgischen Gefäßes eine zusätzliche, vierte Station für das Absenken des Presskolbens im Zylinder vorgesehen ist.

Eine weitere Ergänzung besteht darin, dass die zusätzliche Station mit einem Presswerkzeug für das Absenken des Presskolbens versehen ist.

Eine Raumausnutzung, die bei senkrecht abstechenden metallurgischen Gefäßen besonders vorteilhaft ist, besteht darin, dass das Presswerkzeug als Ausleger mit einer senkrechten Achsstellung an der Gefäßwandung des metallurgischen Gefäßes befestigt ist.

Die Gestaltung des Wagens kann in mehrerer Hinsicht genutzt werden. So ist nach weiteren Merkmalen vorgesehen, dass der Zylinder am Umfang mittels einer Führung im Wagenrahmen höhenverstellbar und mittels über den Umfang verteilten Federn in eine Grundstellung rückstellbar ist.

Dabei ist der Wagen weiter dahingehend gestaltet, dass die Führung aus am Zylinder in axialem Abstand befestigten Stützarmen besteht, die in am Wagenrahmen parallel zum Zylinder verlaufenden und befestigten Führungsstangen geführt sind.

Eine andere Ausgestaltung besteht darin, dass die Federn für die Rückstellung des Zylinders zwischen oberen Vorsprüngen des Wagenrahmens und unteren Stützarmen des Zylinders eingespannt sind.

Die Verfahrbarkeit des Wagens auf der Ofenbühne ist dabei derart gestaltet, dass die Räder des Wagens zwischen einer Deckplatte, die einen Ausschnitt für den Zylinder aufweist, und am Wagenrahmen angebrachten Konsolen drehgelagert sind.

Die Funktionen für das Einbringen des Granulats in den Zylinder und das Einschieben in das Abstichloch hängen von der geeigneten Gestaltung des Presskolbens ab. Eine besonders hervorzuhebende Bauweise ergibt sich dadurch, dass der Presskolben in dem Zylinder mittels eines gegen das Granulat dichtenden Hauptkolbens und in dessen Zentrum angeordneten, von unten stützenden Teleskop-Abschnitte und eines im Sockelbereich des Zylinders angeordneten Abschlusskolbens gebildet ist. Dabei kann die Druckkraft für den Presskolben hydraulisch erzeugt werden und die Bauhöhe der Presskolben-Zylinder-Einheit wird sehr gering.

Ein anderer Vorteil entsteht dadurch, dass die Zylinder-Innenfläche mit Wolframkarbid beschichtet ist. Dadurch kann ein Abrieb durch das aggressive Granulat gering gehalten werden.

Die hydraulische Ausführungsform ist dann nach weiteren Merkmalen derart gestaltet, dass in dem Zylinder ein einziger, abdichtender Presskolben durch ein flüssiges Druckmittel betätigbar ist, das durch Anschlüsse in einem den Zylinder nach unten verschließenden Boden zu- oder abführbar ist. Diese Bauweise hat den Vorteil, eine sehr niedrige Bauhöhe erzielen zu können.

Ausgehend von der Gefahr, dass das Granulat und / oder das flüssige Druckmittel die Zylinderwandung und den Presskolben selbst angreifen könnten und zur Verhinderung von Druckverlusten beim Pressen des Granulats ist weiterhin vorteilhaft, dass der Presskolben bzw. der Hauptkolben im unteren Bereich mit einer oder mehreren Ringdichtungen gegen das flüssige Druckmittel und im Kopfbereich mit einer separaten Granulat-Ringdichtung versehen ist.

Weitere Dichtungsmaßnahmen ergeben sich daraus, dass auf der Stirnseite des Presskolbens bzw. des Hauptkolbens ein Ringaufsatz befestigt ist, der neben einem Dichtungsring einen Metallabstreifer-Ring trägt.

Die Dichtwirkungen können außerdem dadurch noch verstärkt werden, dass zwischen dem Ringaufsatz und einer Druckmittel-Ringdichtung und im Fußbereich des Presskolbens jeweils Führungsbänder aus Teflon eingesetzt sind.

Eine andere Antriebsübertragung auf den Presskolben wird dadurch erzielt, dass der Presskolben mittels einer zentrischen und / oder mehreren, über den Umfang verteilten Gewindespindeln und ortsfesten oder höhenverstellbaren Gewindemuttern im Presshub verstellbar ist.

Eine praktische Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass der Presskolben mittels zumindest einer drehgelagerten, antreibbaren Gewindespindel und einer im Presskolben stationären Gewindemutter sowie einer Längsnut in der Zylinderwandung, in der ein am Presskolben fester Gleitstein gleitet, betätigbar ist, wobei der Drehantriebsmotor und ein Vorschaltgetriebe für die Gewindespindel am Zylinderfuß gelagert sind.

In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Drehantriebsmotor und das Vorschaltgetriebe außen an der Zylinderwandung gelagert sind.

In Ausgestaltung der Antriebskonstruktion ist es auch möglich, dass das Vorschaltgetriebe und der Drehantriebsmotor auf einer Konsole am Zylinderfuß angeordnet sind.

Bei einer Aufgliederung der Antriebskräfte, die auf den Presskolben wirken kann es auch vorteilhaft sein, dass ein Vorschaltgetriebe und ein Drehantriebsmotor jeweils symmetrisch zur Presskolben-Achse auf einer jeweils außen an der Zylinderwandung befestigten Konsole angeordnet sind und dass vom Vorschaltgetriebe jeweils eine Gewindespindel bis zum Zylinderfuß verläuft, die mittels eines Jochs in jeweils einer parallelen Führung der Zylinderwandung auf Hubhöhe verstellbar ist und jeweils eine Gewindemutter trägt.

Eine andere sehr niedrige und kompakte Bauweise ergibt sich dadurch, dass der Presskolben unter seinem Kopf mehrere über den Umfang verteilte Hülsen als Gewindemuttern für die Gewindespindeln aufweist und dass die Gewindespindeln stationär sind und mit dem jeweiligen Vorschaltgetriebe verbunden sind, die jeweils zusammen mit dem Drehantriebsmotor auf dem Sockelbereich am Zylinderfuß gelagert sind.

Eine weitere vorteilhafte Bauweise entsteht dadurch, dass der Presskolben im Kolbenhub stufenweise mechanisch und / oder hydraulisch verstellbar ist.

Diese Bauweise kann z.B. dahingehend ausgeführt sein, dass eine oder mehrere Hubstufen mechanisch mittels den Gewindespindeln und Gewindemuttern und die letzte Hubstufe hydraulisch mittels synchron arbeitenden Kolben-Zylinder-Einheiten verstellbar sind.

In einem vorteilhaften Beispiel ist diese Gestaltung derart ausgeführt, dass eine erste Hubstufe mittels einer zentrisch unter dem Kopf des Presskolbens angreifenden Gewindespindel, eine zweite Hubstufe mittels mehrerer Seiten-Gewindespindeln und die dritte Hubstufe mittels eines oder mehrerer Paare von hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten einstellbar sind.

Eine andersgeartete Variante der Antriebskonstruktion ist nach einem völlig anderen Prinzip dahingehend gewählt, dass die über den Umfang des Zylinders verteilten Gewindespindeln von einem Eingangs-Flansch des Zylinders auf voller Hubhöhe verlaufen, dass auf einer Gewindespindel jeweils eine Gewindemutter mit einem ersten Magneten angeordnet ist, der mit einem gegenüberliegenden zweiten Magneten innerhalb des relativ kurzen Presskolbens korrespondiert, wobei zumindest ein Vorschaltgetriebe und der Drehantriebsmotor für die Gewindespindel jeweils am Zylinderfuß stationär gelagert sind.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachfolgend näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1: eine Gesamtansicht einer Schmelzofenanlage mit den Stationen für das Füllen des Zylinders mit Granulat, mit einem E-Ofen beim Abstich,
Fig. 2: dieselbe Gesamtansicht der Schmelzofenanlage mit eingefahrenem Wagen für das Granulat,
Fig. 3: der Wagen mit dem Presskolben und dem Zylinder für das Granulat in Seitenansicht,
Fig. 4: eine Draufsicht auf den Wagen mit Zylinder für das Granulat,
Fig. 5A: einen senkrechten Schnitt durch den Zylinder mit Presskolben in der oberen Stellung,
Fig. 5B: denselben Schnitt wie Fig. 5A , in der der Zylinder mit Granulat gefüllt ist,
Fig. 6: eine alternative Ausführungsform für den Presskolben mit einem Hydrozylinder im senkrechten Schnitt,
Fig. 7: den Presskolben im axialen Schnitt mit Einzelheiten der Abdichtung,
Fig. 8: einen senkrechten Schnitt durch eine alternative Ausführung des Presskolbens mit Spindelantrieb,
Fig. 9: einen weiteren senkrechten Schnitt durch den Presskolben mit einer weiteren Alternativen einer Doppelspindel-Ausführung,
Fig. 10: eine andere alternative Ausführungsform im senkrechten Schnitt mit unter dem Presskolbenkopf angeordneten Spindeln in eingezogener Stellung der Spindeln,
Fig. 11: die Ausführungsform der Fig. 10 in Mittelposition bei ausgefahrenen Spindeln,
Fig. 12: eine alternative Ausführungsform mit mechanisch-hydraulischem Antrieb für den Presskolben,
Fig. 13: eine weitere alternative Ausführungsform für den Antrieb des Presskolbens im senkrechten Schnitt mit Magneten,
Fig. 14A: eine Draufsicht auf eine weitere alternative Bauweise mit mehreren Spindel-Hub-Elementen und
Fig. 14B: den zu Fig. 14A gehörenden axialen Längsschnitt.

In Fig. 1 ist als metallurgisches Gefäß 1 ein Elektroschmelzofen 2 dargestellt, der insbesondere nicht kippbar ist. Der Elektroschmelzofen 2 ruht auf Stützen 3, die sich selbst auf die Ofenbühne 4 aufstützen. Auf dem Hüttenflur 5 ist ein Pfannentransportwagen 6 mit einer Pfanne 6a in Abstichposition unter dem Abstichloch 7 bei geöffneter Verschlussplatte 8 positioniert. Die Stahlschmelze 9 strömt durch das Abstichloch 7 mit dem Schmelzenstrahl 10 in die Pfanne 6a. In der Phase, in der nur noch eine Restschmelze 9a vorhanden ist, wird die Verschlussplatte 8 geschlossen.

Zum Verschließen des Abstichlochs 7 ist nunmehr ein Presskolben 11a vorhanden, der auf einem Wagen 12 angeordnet ist. Der Wagen 12 wird längs einer Schienenbahn 13 auf der Ofenbühne 4 vorbei an mehreren Stationen 14 verfahren. In einer ersten Station 14a wird der Zylinder 11b mit einem feuerbeständigen Granulat 15 befüllt. Beim Einfüllen mit Granulat 15 befindet sich der Presskolben 11a in seiner untersten Position. Zum Einpressen des Granulats 15 in das Abstichloch 7 wird der Presskolben 11a ganz nach oben eingestellt. Der Hub des Presskolbens 11a muss so groß wie die Länge des Abstichlochs 7 sein, d.h. der Kolbenweg ist ca. 4mal so groß wie der Kolbendurchmesser. In einer zweiten Station 14b erhält das Granulat 15 eine Schicht Bindemittel 16 und in einer dritten Station 14c wird diese BindemittelSchicht 16 beheizt und dadurch gesintert. In einer vierten Station 14d wird der Presskolben 11a zur Verdichtung des Granulats 15 nach unten gedrückt.

In diesem Zustand wird der Wagen 12 soweit unter den Elektroschmelzofen 2 gefahren bis die Presskolben-Achse 11c mit der Achse des Abstichlochs 7 fluchtet. Dann wird der Zylinder 11b gegen die Verschlussplatte 8 gedrückt, wozu in dem Wagen 12 ein kurzhubiger Hydraulikzylinder 17 vorgesehen ist, die Verschlussplatte 8 kurzzeitig geöffnet und der Presskolben 11 a zusammen mit dem Granulat 15 in das Abstichloch 7 geradlinig von unten nach oben gedrückt, wodurch das Abstichloch 7 völlig dicht mit Granulat 15 ausgefüllt wird. Die Verschlussplatte 8 kann kurzzeitig in Schließstellung gefahren werden, wobei der Zylinder 11 b vorübergehend abdichtet.

Gemäß Fig. 2 ist zum Zweck des Befüllens des Abstichlochs 7 der Pfannentransportwagen 6 mit der Pfanne 6a weggefahren, so dass der Wagen 12 in die beschriebene Position gebracht werden kann. Dafür ist der Wagen 12 zusammen mit dem Zylinder 11b niedrig wie möglich gestaltet. Für den Fall, dass der Abtransport der vollen Pfanne 6a aus irgend einem Grund nicht möglich sein sollte, ist der nachstehend beschriebene Ablauf für die Verschlussplatte 8 und das Abstichloch 7 trotzdem möglich. Aus diesem Grund kann der Wagen 12 unabhängig von der Pfannenposition hin und her verfahren werden. Die Pfanne 6a kann sich deshalb auch unter dem Wagen 12 befinden.

Im Bereich der Gefäßwandung 1a ist eine zusätzliche, vierte Station 14d für das Absenken des Presskolbens 11a im Zylinder 11b vorhanden. Die zusätzliche Station 14d ist mit einem Presswerkzeug 18 zum Absenken des Presskolbens 11a versehen.

Dazu ist das Presswerkzeug 18 als Ausleger 19 gestaltet und ist mit einer senkrechten Achsstellung 18a an der Gefäßwandung 1 a des metallurgischen Gefäßes 1 befestigt.

Nachstehend wird für einen störungsfreien Pfannentransport der Ablauf der Funktionen beschrieben: Die Stahlschmelze 9 läuft bei geöffneter Verschlussplatte 8, wobei die Verschlussplatte 8 aus einem normalen Plattenschieber bestehen kann (vor allen Dingen ist keine Sonderbauart erforderlich), durch das Abstichloch 7 in die Pfanne 6a. Zur Erhaltung des Restsumpfes, der Restschmelze 9a, im Elektroschmelzofen 2 wird die Verschlussplatte 8 geschlossen. Danach (oder vorher) wird die Pfanne 6a weggefahren. Der Wagen 12 mit dem Zylinder 11b fährt unter die Verschlussplatte 8, wobei der Zylinder 11b bis zu seinem Rand mit Granulat 15 gefüllt ist. Der Zylinder 11b wird dichtend vertikal unter die Verschlussplatte 8 bewegt. Die Verschlussplatte 8 wird geöffnet. Bis zu diesem Zeitpunkt beträgt die maximale Zeit für alle genannten Operationen T_max = 1,5 min, um ein Festbacken von Stahlschmelze 9 an der Verschlussplatte 8 zu vermeiden.

Der Presskolben 11 a drückt das Füllmaterial gegen die Flüssigstahlsäule und bewegt diese durch das Abstichloch 7 nach oben bis die Gefäßausfütterung erreicht ist.. Die Verschlussplatte 8 wird durch das Füllmaterial (Granulat 15) hindurch geschlossen. Der Zylinder 11b wird nach unten bewegt. Die Pfanne 6a wird seitlich mit dem Wagen 12 weggefahren. Der Wagen 12 fährt seitlich weg, unabhängig von der Pfannenposition. Es beginnt nun ein neuer Zyklus. Eine leere Pfanne 6a kann unter das metallurgische Gefäß 1 gefahren werden.

Der Wagen 12 ist im vergrößerten Maßstab in Fig. 3 dargestellt. Der Zylinder 11b ist am Umfang 11d mittels einer Führung 20 im Wagenrahmen 12a höhenverstellbar und mittels über den Umfang 11d verteilten Federn 21 in seine untere Grundstellung rückstellbar. Die Kraft der Federn 21 drückt also den Zylinder 11 b stets in seine untere Grundstellung zurück. Die Führung 20 ist aus am Zylinder 11b in axialem Abstand befestigten Stützarmen 22 gebildet, die in am Wagenrahmen 12a parallel zum Zylinder 11b verlaufenden und befestigten Führungsstangen 23 geführt sind. Die Federn 21 sind für die Rückstellung des Zylinders 11b zwischen Vorsprüngen 24 des Wagenrahmens 12a und unteren Stützarmen 25 des Zylinders 11b eingespannt. Die Führung des Wagens 12 selbst erfolgt mit Rädern 26, die zwischen einer Deckplatte 27, die einen Ausschnitt 27a für den Zylinder 11b aufweist und am Wagenrahmen 12a sind die Räder 26 auf Konsolen 28 drehgelagert.

In Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Wagen 12 gezeigt. Den vier Rädern 26 entsprechend ist der Zylinder 11b an den vier um 90° versetzten Führungsstangen 23 geführt.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Presskolbens 11 a ist in den Fig. 5A und 5B dargestellt. Der Presskolben 11a ist in dem Zylinder 11 b mittels eines gegen das Granulat 15 dichtenden Hauptkolbens 11e und in dem Zentrum angeordneten, von unten stützenden Teleskop-Abschnitten 29 und eines im Sockelbereich 30 des Zylinders 11b angeordneten Abschlusskolbens 31 gebildet . Die Zylinder-Innenfläche 32 ist mit Wolframkarbid (HRC = 70; R_a = 0,3-04 um) beschichtet.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 wird nur ein einziger, abdichtender Presskolben 11a mittels eines flüssigen Druckmittels 33 betätigt. Das Druckmittel 33 wird durch Anschlüsse 34 und 35 durch einen den Zylinder 11b nach unten abschließenden Boden 36 zu- oder abgeführt.

Der Presskolben 11a oder der Hauptkolben 11e ist im unteren Bereich (Fig. 7) mit einer oder mehreren Ringdichtungen 37, 38 gegen das flüssige Druckmittel 33 und im Kopfbereich 39 mit einer separaten Granulat-Ringdichtung 40 abgedichtet. Auf der Stirnseite 41 ist ein Ringaufsatz 42 befestigt, der neben einer Druckmittel-Ringdichtung 43 einen Metallabstreifer-Ring 44 trägt. Zwischen dem Ringaufsatz 42 und der Druckmittel-Ringdichtung 43 und im Fußbereich 45 des Presskolbens 11 a sind jeweils Führungsbänder 46 aus Teflon (PTFE) eingesetzt.

Der Antrieb für den Presskolben 11a kann alternativ (Fig. 8) mittels zentrischen und /oder mehreren, über den Umfang verteilte Gewindespindeln 47 und einer stationären Gewindemutter 48 im Presskolben 11a in oberster Position - z.B. als Einspindel-Antrieb - gebildet werden. Als Verdrehsicherung ist im Presskolben 11 a ein Gleitstein 49 vorgesehen, der in einer Längsnut 50 in der Zylinderwandung 11f gleitet. Die Gewindespindel 47 wird durch einen Drehantriebsmotor 51 und ein Vorschaltgetriebe 52 angetrieben, die an einem Zylinderfuß 11g gelagert sind.

Alternativ können sowohl der Drehantriebsmotor 51 als auch das Vorschaltgetriebe 52 außen an der Zylinderwandung 11f auf Konsolen 53 am Zylinderfuß 11g gelagert sein (Fig. 9). In diesem Fall sind synchronisierte Gewindespindeln 47 auf beiden Seiten angeordnet. Von einem Vorschaltgetriebe 52 ist jeweils eine Gewindespindel 47 bis zum Zylinderfuß 11g geführt, die mittels eines Jochs 54 in jeweils einer parallelen Führung 55 geführt, die durch Schlitze in der Zylinderwandung 11f auf Hubhöhe verstellbar ist und jeweils eine Gewindemutter 48 trägt.

Eine Antriebsalternative für den Presskolben 11 a ist in den Fig. 10 und 11 dargestellt. Der Presskolben 11a bildet einen Kopf 56, unter dem mehrere, über den Umfang 11d verteilte Hülsen 57 als Gewindemuttern 48 für die Gewindespindeln 47 vorgesehen sind. Die Gewindespindeln 47 sind stationär und mit dem jeweiligen Vorschaltgetriebe 52 verbunden und jeweils zusammen mit dem Drehantriebsmotor 51 auf dem Sockelbereich 30 am Zylinderfuß 11g gelagert. Die Hülsen 57 weisen jeweils einen Gleitstein 49 auf, der in seiner Längsnute 50 in der Zylinderwandung 11f gleitet.

In Fig. 11 ist der Presskolben 11a ausgefahren, wobei die Hülsen 57 voll ausgefahren sind.

Der Presskolben 11a kann im Kolbenhub stufenweise mechanisch und / oder hydraulisch verstellt werden. Eine oder mehrere Hubstufen 58, 59 können mechanisch mittels den Gewindespindeln 47 und Gewindemuttern 48 und die dritte Hubstufe 60 kann hydraulisch mittels synchron arbeitenden Kolben-Zylinder-Einheiten 61 eingestellt werden (Fig. 12). Die erste Hubstufe 58 arbeitet mittels einer zentrisch unter dem Kopf 56 des Presskolbens 11a angreifenden Gewindespindel 47, eine zweite Hubstufe 59 mittels mehrerer Seiten-Gewindespindeln 47 und die dritte Hubstufe 60 mittels eines oder mehrerer Paare von hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten 61.

Gemäß Fig. 13 ist eine weitere alternative Gestaltung für den Hubantrieb des Presskolbens 11a dargestellt: Die über den Umfang 11d des Zylinders 11 b verteilten Gewindespindeln 47 verlaufen von einem Eingangs-Flansch 62 auf voller Hubhöhe 63. Auf einer Gewindespindel 47 ist jeweils eine Gewindemutter 48 mit einem ersten Magneten 64 angeordnet, der mit einem gegenüberliegenden zweiten Magneten 65 innerhalb des relativ kurzen Presskolbens 11 a korrespondiert. Zumindest ein Vorschaltgetriebe 52 und der Drehantriebsmotor 51 für die Gewindespindel 47 weist jeweils am Zylinderfuß 11g die stationär gelagerte Gewindespindel 47 auf.

Gemäß den Fig. 14A und 14B ist (in Draufsicht) eine weitere alternative Gestaltung des Presskolbens 11 a mit Zylinder 11b aus einzelnen Teleskopabschnitten 29 vorgesehen, die ineinander gleiten und jeweils mit einem Boden 66 versehen sind, wobei die Gewindespindeln 47 und die Gewindemuttern 48 auf jeweils einem Boden 66 gelagert sind. Für die Gewindespindeln 47 sind in gegenüberliegenden Böden 66 jeweils Durchgangsöffnungen 67 angeordnet. Die Gewindespindeln 47 sind wie beschrieben über jeweils einen Drehantriebsmotor 51 mit Vorschaltgetriebe 52 angetrieben. Der Drehantriebsmotor 51 und die Vorschaltgetrieben 52 können auch außen angeordnet sein (Fig. 14A) und verbinden in der untersten Stufe die Gewindespindeln 47 / Gewindemuttern 48 mit einer horizontalen Welle 68.

Bezugszeichenliste

1: metallurgisches Gefäß
1a: Gefäßwandung
2: Elektroschmelzofen
3: Stütze
4: Ofenbühne
5: Hüttenflur
6: Pfannentransportwagen
6a: Pfanne
7: Abstichloch
8: Verschlussplatte
9: Stahlschmelze
9a: Restschmelze
10: Schmelzenstrahl
11a: Presskolben
11b: Zylinder
11 c: Presskolben-Achse
11d: Umfang
11e: Hauptkolben
11f: Zylinderwandung
11g: Zylinderfuß
12: Wagen
12a: Wagenrahmen
13: Schienenbahn
14: Stationen
14a: erste Station
14b: zweite Station
14c: dritte Station
14d: vierte Station
15: Granulat
16: Schicht / Bindemittel
17: Hydraulikzylinder
18: Presswerkzeug
18a: senkrechte Achsstellung
19: Ausleger
20: Führung
21: Federn
22: Stützarme
23: Führungsstangen
24: Vorsprünge
25: Stützarme
26: Räder
27: Deckplatte
27a: Ausschnitt
28: Konsolen
29: Teleskop-Abschnitte
30: Sockelbereich
31: Abschlusskolben
32: Zylinder-Innenfläche
33: flüssiges Druckmittel
34: Anschluss
35: Anschluss
36: Boden
37: Ringdichtung
38: Ringdichtung
39: Kopfbereich
40: Granulat-Ringdichtung
41: Stirnseite
42: Ringaufsatz
43: Druckmittel-Ringdichtung
44: Metallabstreifer-Ring
45: Fußbereich des Presskolbens
46: Führungsbänder
47: Gewindespindel
48: Gewindemutter
49: Gleitstein
50: Längsnut
51: Drehantriebsmotor
52: Vorschaltgetriebe
53: Konsolen
54: Joch
55: parallele Führung
56: Kopf
57: Hülsen
58: erste Hubstufe
59: zweite Hubstufe
60: dritte Hubstufe
61: Kolben-Zylinder-Einheit
62: Eingangs-Flansch
63: volle Hubhöhe
64: Magnet
65: Magnet
66: Boden
67: Durchgangsöffnung
68: horizontale Welle

Claims

Vorrichtung zum Verschließen des Bodenabstichs eines metallurgischen Gefäßes für flüssigen Stahl, insbesondere eines Elektroschmelzofens, der im Schmelzbetrieb mittels einer verschiebbaren Verschlussplatte und darüber befindlichem feuerfestem Material verschlossen ist, dessen Schmelze während des Abstichs durch Öffnen der Verschlussplatte durch das Abstichloch abgestochen wird und der bei Vorhandensein einer Restschmelze durch Befüllen des Abstichlochs mit dem feuerfesten Material und eines senkrecht von unten nach oben verstellbaren Presskolbens verschließbar und die Verschlussplatte in ihre Verschlusstellung verschiebbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Presskolben (11 a) mittels eines in mehreren Stationen (14) horizontal verfahrbaren Wagens (12), in denen Granulat (15) in den Zylinder (11b) des Presskolbens (11a) eingebracht und vorbereitet wird, auf einer mit dem Abstichloch (7) fluchtenden Presskolben-Achse (11c) und dabei das Granulat (15), das Abstichloch (7) voll ausfüllend, unter Druck einbringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (11b) für den Presskolben (11a) auf dem Wagen (12) höhenverstellbar zum Anpressen des Zylinders (11b) gegen die Verschlussplatte (8) ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des metallurgischen Gefäßes (1) eine erste Station (14a) zum Befüllen des Zylinders (11b) mit Granulat (15), eine zweite Station (14b) zum Beschichten des Granulats (15) mit einem Bindemittel (16), eine dritte Station (14c) zum Beheizen des Bindemittels (16) bis zum Versintern und eine horizontale Schienenbahn (13) bis unter das metallurgische Gefäß (1) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Gefäßwandung (1a) des metallurgischen Gefäßes (1) eine zusätzliche, vierte Station (14d) für das Absenken des Presskolbens (11a) im Zylinder (11 b) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Station (14d) mit einem Presswerkzeug (18) für das Absenken des Presskolbens (11a) versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Presswerkzeug (18) als Ausleger (19) mit einer senkrechten Achsstellung (18a) an der Gefäßwandung (1a) des metallurgischen Gefäßes (1) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (11b) am Umfang (11d) mittels einer Führung (20) im Wagenrahmen (12a) höhenverstellbar und mittels über den Umfang (11d) verteilten Federn (21) in eine Grundstellung rückstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (20) aus am Zylinder (11b) in axialem Abstand befestigten Stützarmen (22) besteht, die in am Wagenrahmen (12a) parallel zum Zylinder (11b) verlaufenden und befestigten Führungsstangen (22) geführt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (21) für die Rückstellung des Zylinders (11b) zwischen oberen Vorsprüngen (24) des Wagenrahmens (12a) und unteren Stützarmen (25) des Zylinders (11b) eingespannt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (26) des Wagens (12) zwischen einer Deckplatte (27), die einen Ausschnitt (27a) für den Zylinder (11b) aufweist, und am Wagenrahmen (12a) angebrachter Konsolen (28) drehgelagert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass der Presskolben (11a) in dem Zylinder (11b) mittels eines gegen das Granulat (15) dichtenden Hauptkolbens (11e) und in dessen Zentrum angeordneten, von unten stützenden Teleskop-Abschnitte (29) und eines im Sokkelbereich (30) des Zylinders (11b) angeordneten Abschlusskolbens (31) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder-Innenfläche (32) mit Wolframkarbid beschichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und 11,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zylinder (11b) ein einziger, abdichtender Presskolben (11a) durch ein flüssiges Druckmittel (33) betätigbar ist, das durch Anschlüsse (34, 35) in einem den Zylinder (11b) nach unten verschließenden Boden (36) zu- oder abführbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass der Presskolben (11a) bzw. der Hauptkolben (11e) im unteren Bereich mit einer oder mehreren Ringdichtungen (37, 38) gegen das flüssige Druckmittel (33) und im Kopfbereich (39) mit einer separaten Granulat-Ringdichtung (40) versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass auf der Stirnseite (41) des Presskolbens (11a) bzw. des Hauptkolbens (11e) ein Ringaufsatz (42) befestigt ist, der neben einem Dichtungsring (43) einen Metallabstreifer-Ring (44) trägt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ringaufsatz (42) und einer Druckmittel-Ringdichtung (43) und im Fußbereich (45) des Presskolbens (11a) jeweils Führungsbänder (46) aus Teflon eingesetzt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass der Presskolben (11a) mittels einer zentrischen und / oder mehreren, über den Umfang verteilter Gewindespindeln (47) und ortsfesten oder höhenverstellbaren Gewindemuttern (48) im Presshub verstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und 17,
dadurch gekennzeichnet, dass der Presskolben (11a) mittels zumindest einer drehgelagerten, antreibbaren Gewindespindel (47) und einer im Presskolben (11a) stationären Gewindemutter (48) sowie einer Längsnut (50) in der Zylinderwandung (11f), in der ein am Presskolben (11a) fester Gleitstein (49) gleitet, betätigbar ist, wobei der Drehantriebsmotor (51) und ein Vorschaltgetriebe (52) für die Gewindespindel (47) am Zylinderfuß (11g) gelagert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantriebsmotor (51) und das Vorschaltgetriebe (52) außen an der Zylinderwandung (11f) gelagert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgetriebe (52) und der Drehantriebsmotor (51) auf einer Konsole (53) am Zylinderfuß (11g) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorschaltgetriebe (52) und ein Drehantriebsmotor (51) jeweils symmetrisch zur Presskolben-Achse (12c) auf einer jeweils außen an der Zylinderwandung (11f) befestigten Konsole (53) angeordnet sind und dass vom Vorschaltgetriebe (52) jeweils eine Gewindespindel (47) bis zum Zylinderfuß (11 g) verläuft, die mittels eines Jochs (54) in jeweils einer parallelen Führung (55) der Zylinderwandung ( 11f auf Hubhöhe verstellbar ist und jeweils eine Gewindemutter (48) trägt.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, dass der Presskolben (11 a) unter seinem Kopf (56) mehrere über den Umfang (11d) verteilte Hülsen (57) als Gewindemuttern (48) für die Gewindespindeln (47) aufweist und dass die Gewindespindeln (47) stationär sind und mit dem jeweiligen Vorschaltgetriebe (52) verbunden sind, die jeweils zusammen mit dem Drehantriebsmotor (51) auf dem Sockelbereich (30) am Zylinderfuß (11g) gelagert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, dass der Presskolben (11a) im Kolbenhub stufenweise mechanisch und / oder hydraulisch verstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Hubstufen (58) mechanisch mittels den Gewindespindeln (47) und Gewindemuttern (48) und die letzte Hubstufe hydraulisch mittels synchron arbeitenden Kolben-Zylinder-Einheiten (58) verstellbar sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 23 oder 24,
dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Hubstufe (58) mittels einer zentrisch unter dem Kopf (56) des Presskolbens (11a) angreifenden Gewindespindel (47), eine zweite Hubstufe (59) mittels mehrerer Seiten-Gewindespindeln (47) und die dritte Hubstufe (60) mittels eines oder mehrerer Paare von hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten (61) einstellbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, dass die über den Umfang (11d) des Zylinders (11b) verteilten Gewindespindeln (47) von einem Eingangs-Flansch ( 62) des Zylinders (11b) auf voller Hubhöhe (63) verlaufen, dass auf einer Gewindespindel (47) jeweils eine Gewindemutter (48) mit einem ersten Magneten (64) angeordnet ist, der mit einem gegenüberliegenden zweiten Magneten (65) innerhalb des relativ kurzen Presskolbens (11a) korrespondiert, wobei zumindest ein Vorschaltgetriebe (52) und der Drehantriebsmotor (51) für die Gewindespindel (47) jeweils am Zylinderfuß (11g) stationär gelagert sind.