DE2739540C3 - Tragringlagerung für ein metallurgisches Gefäß - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich &>·' ein metallurgisches Gefäß zur Behandlung von Metalten, wie Konverter zur Herstellung von Stahl, welches vn eine Querachse kippbar gelagert ist, wobei zwischen den Drehzapfen der Querachse und dem Gefäßaußenmantel ein diesen umgebender Tragring vorgesehen ist, wobei der Tragring den Gefäßaußenmantel lose umgibt, das Gefäß mittels Lenkern in dem Tragring aufgehängt ist, und die Lenker in beiderseitigen sphärisch ausgebildeten Gelenklagern gehalten sind, die einerseits am Gefäßaußenmantel und andererseits am Tragring angebrach', sind.

Bei einer großen Zahl heute bekannter Verfahren zur Herstellung von Stahl und anderen Verfahren zur Behandlung anderer Metalle werden Gefäße benutzt, die vornehmlich aus einem aus Blechen genieteten oder auch geschweißten Stahlmantel bestehen, der mit einem feuerfesten Futter bzw. einer Auskleidung ausgemauert und in einem kräftigen Tragring aus Stahl befestigt ist.

Der Tragring besitzt zwei in einer Achse, nämlich einer Querachse, liegende Drehzapfen, die in seitlich des Gefäßes befindlichen Lagern eines das Gefäß tragenden Ständers ruhen. Dabei ist meist der eine Drehzapfen mit einem Zahnrad für eine bekannte Kippvorrichtung versehen, die dazu dient, das Gefäß zum Füllen und Entleeren um die Querachse zu kippen.

Diese Gefäße sind im Betrieb hohen Temperaturbeanspruchungen ausgesetzt, die zu erheblichen Deformationen der Gefäße führen- Hinzu kommen auch mechanische Beanspruchungen, wenn man bedenkt, daß die Gefäße unter Umständen bis zu 50 Tonnen und mehr Gewicht beinhalten.

Die früher üblichen Konstruktionen, bei denen der Tragring unmittelbar mit dem Gefäß verbunden ist, den Gefäßaußenmantel also unmittelbar umgibt oder bei denen das Gefäß mittels einer Vielzahl von Pratzen auf dem Tragring abgestutzt ist, haben sich nicht bewährt Als Folge der konstruktionsbedingten Zwänge und Behinderungen der durch die hohen Betriebstemperaturen verursachten Verformungen der Gefäße treten immer wieder Schäden auf, die nicht nur langwierige und kostspielige Reparaturen mit Betriebsunterbrechungen notwendig machen, sondern auch ein hohes Betriebssicherheitsrisiko darstellen.

Man hat nun zwar schon verschiedene konstruktive ίο Lösungen vorgeschlagen und zum Teil auch in der Praxis ausgeführt, um dieser Probleme Herr zu werden. Bei einer Lösung ist von der Überlegung ausgegangen worden, daß das Gefäß sich im Idealfall bei einer Temperaturerhöhung nach allen Seiten gleichmäßig

i^r· ausdehnt. Es wurde deshalb vorgeschlagen, Pratzen mit einer geneigten Gleitfläche vorzusehen, wobei der Neigungswinkel von der erwarteten Ausdehnung abhängig ist.

Andere Lösungsvorschläge sehen die Verwendung biegeweicher Elemente zur Aufhängung des Gefäßes im Tragring vor, so zum Beispiel sogenannte Tragstreifen aus Federstahi (Bornscheuer »Der Stahlbau« 9/1971, Seiten 263 bis 272) oder Tragbolzen oder Spannglieder, zum Teil mit zwischengeschalteten Pendelrollen.

Bei den zuletzt genannten Lösungen wurden außerdem für die Übertragung von Längs- und Querkräften gesonderte Tragelemente vorgesehen.

Der zu Anfang erfäuterte Stand der Technik, von dem bei der Erfindung ausgegangen ist, ist aus der DE-AS 19 46 892 bekannt. In dieser Schrift ist ein Stahlwerkskonverter beschrieben, welcher um eine Querachse kippbar gelagert ist, und zwar mittels eines den Konverter umgebenden Tragringes, welcher entsprechend der Kippachse mit radial nach außen verlaufenden Drehzapfen versehen ist. Die Verbindung zwischen Tragring und Konverteraußenmantel erfolgt unter anderem mittels Lenkern und mit Hilfe von sphärisch ausgebildeten Lenklagern, die einerseits am Konverteraußenmantel und andererseits am Tragring angebracht

■to sind. Bei diesem bekannten Konvervei erfolgt jedoch die Aufhängung des Gefäßes in dem Tragring nicht ausschließlich durch Lenker, sondern auf der einen Seite im Bereich des einen Drehzapfens durch ein Kugelgelenk. Da dieses Kugelgelenk ohne Zwischenschaltung

■•5 eines Lenkers unmittelbar zwischen Gefäß und Tragring angeordnet ist, besteht keine Ausdehnungsmöglichkeit des Gefäßes nach dieser Seite hin. Eine waagerechte Zugstange ermöglicht zwar eine Ausdehnung bzw. Verformung des Gefäßes nach der Seite dieser Zugstange hin, jedoch wirkt sich dies besonders beim Kippen des Gefäßes zu einer unsymmetrischen Verformung aus. Des weiteren greift das vorgenannte Kjgelgelenk und die Zugstange, ebenso wie die beiden weiteren vorhandenen senkrechten Zugstangen, ausschließlich im Bereich unterhalb des Tragringes an den Behälter an, und zwar etwa im unteren Drittel des Behälters in gleicher Höhenlage. Die beiden oberen Drittel des Gefäßes werden überhaupt nicht abgestützt, was sich besonders beim Kipptn ungünstig auswirkt.

Das unsymmetrische Verformen wird noch dadurch unterstützt, daß die beiden senkrechten Zugstangen auf der einen nach dem Tragzapfen zu liegenden Seite mit Abstand von der Mittelachse des Gefäßes angeordnet sind, wobei man hier offenbar nur an eine Dreipunktaufhängung mit den drei auf dem Umfang gleichmäßig verteilten Angriffs- bzw. Abstützpunkten gedacht hat.

Das Gefäß besitzt keine genügende Querstabilität in Richtung bzw. parallel zu der Drehachse, da sowohl die

waagerechte Zugstange, als auch die senkrechten Zugstangen in dieser Richtung keinerlei Kräfte aufnehmen und auf den Tragring übertragen können. Es können auch keine Biegungskräfte aufgenommen und auf den Tragring übertragen werden, die insbesondere beim Kippen des Gefäßes auftreten. Schließlich ist noch zu vermerken, daß nur insgesamt vier Stützpunkte vorhanden sind, die etwa in gleicher Höhe am Gefäß angreifen. Wenn man sich eine Bildebene vorstellt, die senkrecht zur Zeichenebene und gleichzeitig senkrecht zur Drehachse und durch die Mittelachse des Gefäßes verläuft, so sieht man, daß nur das feststehende Kugelgelenk auf der einen Seite dieser Ebene, sämtliche drei anderen Stützpunkte aber auf der anderen Seite dieser Ebene vorhanden sind.

Bei dem aus der DE-AS 15 83 232 bekannten Konverter ist der Gefäßmantel von einem Tragring lose umgeben ;ind das Gefäß mittels gelenkiger Tragelemente an dem Tragring gehalten. Bei dieser bekannten Konstruktion soll eine nachgiebige Verbindung zwischen Gefäßwandung und Trag- bzw. Laufringen unter Berücksichtigung der verschiedenen Lagen des Kippgefäßes derart realisiert werden, daß sowohl die freie Wärmedehnungsmöglichkeit bei Überlagerung In radialer und axialer Richtung, als auch eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet sind. Diese so hochgestellte Aufgabe wird aber durch die beschriebene Konstruktion keineswegs optimal gelöst, denn es handelt sich im Prinzip um eine konventionelle Pratzenlagerung, wobei der eigentliche Tragring zu beiden Seiten, also auf der Oberseite und auf der Unterseite, von Pratzenringen eingeschlossen ist. Diese Pratzenringe sollen zur Gefäßwandung hin zusätzliche Versteifungen erhalten, so daß das Gefäß, wenn auch nicht unmittelbar durch den Tragring, so doch durch die beiderseitigen Pratzenringe, sehr stark eingespannt ist.

Es ist zwar in diesem Zusammenhang von gelenkigen Verbindungen die Rede, jedoch handelt es sich hierbei um Spannschrauben, die mit Kugelpfannen unterlegt sind, um bei Bewegungen quer zur Schraubenachse ein Verbiegen der Schrauben zu vermeiden. Eine zwängungsfreie Gefäßaufhängung kann hier nicht verwirklicht werden, da d'e Gefäßtragpratzen mit u<;m eigentlichen Tragring durch die vorgenannten Schrauben reibschlüssig verspannt sind, wodurch bei Wärmedeformationen des Gefäßes erhebliche Beanspruchungen im Gefäßmantel und in der Tragkonstruktion verursacht werden.

Ferner ist aus der DE-OS 19 58 158 als bekannt zu entnehmen, bei einem metallurgischen Gefäß ein parallel zueinander verlaufendes Lenkerpaar ober- und unterhalb des Tragringes vorzusehen. Diese Lenkerpaare verlaufen jedoch in Ebenen seitlich des Gefäßes senkrecht zur der Drehachse und arbeiten im übrigen mit einem Balancierstock zusammen. Außer diesen vier horizontalen Zugstäben sind noch drei vertikale Zugstäbe erforderlich, die jeweils mit Verstärkungsrippen zusammenarbeiten sollen. Trotz des hohen Konstruktionsaufwandes wird keine genügende Querstabilität des Gefäßes erreicht, lediglich eine Sicherung gegen axiales Verschieben durch eine Rastvorrichtung. Auch eine Übertragung von Biegungskräften von dem Gefäß auf den Tragring wird nicht oder zumindest nicht in ausreichendem Maße erreicht.

Schließlich offenbart die DE-OS 22 00 849 zwar Dreieckslenke; zur Verbindung von Gefäß und Tragring. Die bekannten Dreieckslenker sind jedoch als dreieckige Federplatten ausgebildet, wobei es wegen der Zug- und Druckspannungen sehr auf die Federwirkung ankommt Die dreieckigen Federplatten sind zwar mit zwei Befestigungsstellen an ihrer Grundseite am Tragring und mit einer Befestigungsstelle an bügelförmigen Böcken angelenkt, die sich ihrerseits am Gefäßmantel befinden. Dennoch ist die Anordnung insgesamt eine andere, weil der aus einzelnen Abschnitten zusammengesetzte Tragring ausschließlich über die zahlreichen dreieckigen Federplatten, die auf

ίο dem Umfang verteilt und zwischen Tragring und Behälterwandung angeordnet sind, mit dem Behälter befestigt ist Dies ergibt insgesamt eine grundsätzlich andere und noch dazu komplizierte Konstruktion.

Alle die vorerläuterten Vorschläge und Lösungen gehen entweder von idealen Voraussetzungen aus, die im praktischen Betrieb niemals gegeben sind oder sie stellen Kompromißlösungen dar, die das beabsichtigte Ziel einer zwängungsfreien Aufhängung nur unvollkommen erreichen.

Der Erf'ndung liegt die Aufgabe zugrunde, ein metallurgisches Gefäß mit einer T-.igvorrichtung zu schaffen, wobei eine sichere und stable Aufhängung in allen Kippstellungen ermöglicht und zugleich eine ungehinderte Verformung des Gefäßes bei allen in der Praxis vorkommenden Betriebsbedingungen gewäiirleistet ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Lenker oberhalb des Tragringes zu beiden Seiten des Gefäßes und quer zur Drehachse und zur Behälterachse verlaufend im Bereich der Drehzapfen vorgesehen sind, daß zwei auf die Spitze gestellte Dreieckslenker unterhalb des Tragringes zu beiden Seiten des Gefäßes im Bereich der Drehzapfen mit ihren beiden oberen Gelenklagern am Tragring und ihrem unteren Gelenklager am Gefäßaußenmantel angeordnet sind, und daß mindestens ein weiterer Lenker an der in Kipprichtung liegenden Seite des Gefäßes im wesentlichen drehachsenparallel unter- und/oder oberhalb des Tragringes vorhanden in. Auf

■»ο diese Weise wird erreicht, daß das Gefäß ausschließlich mit Hilfe von Lenkern in dem Tragring aufgehängt ist. Die \ngriffspunkte dieser Lenker an dem Gefäß liegen -dabei nicht auf gleicher Höhe, sondern sind in unterschiedlicher Höhe zu beiden Seiten des Tragringes vorgesehen. Außerdem sind auf diese Weise die Lenker symmetrisch zueinander und im Bereich der beiden Drehzapfen angeordnet, so daß das Gefäß weder in der Ruhelage, noch vor allem während des Kippens irgendwelcher Zwängen unterworfen ist. Gleichzeitig wird durch die Lenker eine genügende Querstabilität in Drehachsenrichtung bzw. parallel zur Drehachse erreicht und durch die Dreieckslenker können schließlich auch auftretende Biegungskräfte aufgenommen und auf d"n Tragring abgeleitet werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schema dargestellt, und zwar ieigt
F i g. 1 eine Ansicht auf die Vorderseite des Gefäßes.
Fig. 2 eine Seitenansicht auf das Gefäß in Richtung des Pfeiles II in F i g. 1 und

Fig. 3 eine Drat.isicht zu Fig. 1.

Bei dem :n der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das metallurgische Gefäß 1 in an sich bekannter Weise aus einem oberen konis;:hen Gefäßteil la mit Einfüll- und Ausfüllöffnung \d, einem mittleren im wesentlichen zylindrischen Teil lcund einem unteren wiederum konischer. Teil 16. Der Einfachheit halber sind nur die äußeren Konturen des Gefäßaußenmantels in vereinfachter Form dargestellt, nicht dagegen die

Innenverkleidung oder die sonstigen Ausrüstungen, die je nach Größe und Anwendungsgebiet in an sich bekannter Weise unterschiedlich sein können.

Der Gefäßaußenmantel, und zwar im vorliegenden Falle der mittlere Gefäßteil Ic ist von einem Tragring 2 umgeben, und zwar was besonders wichtig ist, der Tragring umgibt den Gefäßaußenmantel lose, also unter Freilassung eines ringförmigen Spaltes 10.

Wie insbesondere Fig. I veranschaulicht, besitzt der Tragring zwei nach außen ragende Drehzapfen 6, 7, die h vereinfacht dargestellten Lagern 8, 9 eines nicht dargestellten Ständers gehalten sind, und zwar so, daß mit Hilfe einer nicht gezeichneten Kippvorrichtung eine Schwenkbewegung zum Beispiel in Richtung des Pfeiles 19 (Fig. 2) um die horizontale Querachse 18 erfolgen kann.

Das Gefäß ist nun mittels gelenkiger Tragelemente in dem Tragring aufgehängt, und zwar so, daß mit Hilfe der gelenkig angeordneten Tragelemente eine sichere und stabile Aufhangung des metallurgischen Gefälles in dem losen Tragring ermöglicht und zugleich eine ungehinderte Verformung des Gefäßes gewährleistet ist.

Nach dem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Tragelemente 3, 4 und 5 als Lenker ausgebildet, die an den Enden Gelenklager 3a, 3b, 3c bzw. 4a, 4b bzw. 5a, 5b aufweisen. Dabei ist jeweils ein Gelenklager 3a, 4b, 5b an dem Gefäßaußenmantel Ic und jeweils ein Gelenklager 3b, 3c, 4a, 5a an dem Tragring 2 vorgesehen.

Im Bereich der Drehzapfen 6, 7 ist zu beiden Seiten des Gefäßes 1 oberhalb des Tragringes 2 je ein quer zur Drehachse 18 verlaufender Lenker 4 vorgesehen, dessen eines Gelenklager 4a an dem Tragring 2 und dessen anderes Gelenklager 4b an dem Gefäßaußenmantel Ic angebracht sind. Im Bereich der Drehzapfen 6, 7 ist ferner zu beiden Seiten des Gefäßes 1 unterhalb des Tragringes 2 je ein auf die Spitze gestellter Dreieckslenker 3 vorgesehen, dessen beiden oberen Gelenklager 36, 3c an dem Tragring 2 und dessen unteres Gelenklager 3a an dem Gefäßaußenmantel Ic angebracht sind. An mindestens der in Kipprichtung (Pfeil 19) liegenden Seite des Gefäßes 1 ist mindestens ein weiterer, im wesentlichen achsparallel verlaufender Lenker 5 /wischen GefiiUaußenmantel Ic und Tragring 2 vorgesehen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein parallel zueinander verlaufendes Lenkerpaar 5. wie insbesondere aus Fig. I ersichtlich ist. ober- und unterhalb des Tragringes vorgesehen.

Die beschriebenen Gelenklager 3 a, 3b. 3c bzw. 4,7, 4b bzw. 5a, 5b sind vorteilhafterweise sphärisch ausgebildet, so daß sie eine beliebige räumliche Umstellung ermöglichen. Zur konstruktiven Verbesserung sind die sphärischen Gelenklager in konsolartigen Stutzen 11 — 17 sowohl am Tragring 2 als auch am Gefaßaußen mantel I gehalten.

Die als Dreieckslenker 3 ausgebildeten Tragclemente sind konstruktiv so ausgebildet, daß sie sowohl Kräfte in Richtung der Gefäßachse als auch quer zur Gefäß- und Kippachse übertragen können, ohne dabei die Wärmeausdehnung des Gefälles zu behindern. Die Tragelemente 4 dienen in der vertikalen GefäUstellung zur Stabilisierung des Gefäßes quer zur Kippachse, erlauben jedoch eine ungehinderte Wärmeausdehnung des Gefäßes sowohl radial als auch axial. Wird das Gefäß gekippt, übernehmen die Tragelemente 4 mit zunehmender Neigung einen Teil des Gefäßgewichtes quer zur Kippachse.

Die Tragelemente 5 dienen lediglich der Stabilisierung des Gefäßes in Richtung der Kippachse und haben nur eine geringe oder meist keinerlei Tragfunktion. Alle Tragelemente sind konstruktiv so ausgeführt, daß sie sowohl Zug- als auch Druckkräfte übertragen können. Die Tragelemente 3 übertragen wie gesagt darüber hinaus auch Biegekräfte in der Ebene ihrer Befestigungspunkte. Die Befestigungspunkte sind nicht etwa als punktförmige Anschlüsse an den Gefäßaußenmantel zu betrachten, vielmehr kann die Befestigung der konsolenartigen Stützen zum Beispiel unter Zwischenschaltung von Veräiärkungsplaiten oder dergleichen vorgenommen werden. Wesentlich ist dem gegenüber, daß die sphärischen Gelenklager nahezu als Konstruktionspunkte angesehen werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Metallurgisches Gefäß zur Behandlung von Metallen, wie Konverter zur Herstellung von Stahl, welches um eine Querachse kippbar gelagert ist, wobei zwischen den Drehzapfen der Querachse und dem Gefäßaußenmantel ein diesen umgebender Tragring vorgesehen ist, wobei der Tragring den Gefäßaußenmantel lose umgibt, das Gefäß mittels Lenkern in dem Tragring aufgehängt ist und die Lenker in beiderseitigen sphärisch ausgebildeten Gelenklagern gehalten sind, die einerseits am Gefäßaußenmantel und andererseits am Tragring angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lenker (4) oberhalb des Tragringes (2) zu beiden Seiten des Gefäßes (1) und quer zur Drehachse (18) und zur Behälterachse verlaufend im Bereich der Drehzapfen (6, 7) vorgesehen sind, daß zwei auf die Spitze gestellte Dreieckslenker (3) unterhalb des Tragringes (2) zu beiden Seiten des Gefäßes {i^ im Bereich der Drehzapfen (6, 7) mit ihren beiden oberen Geienklagem (3b, 3c) am Tragring (2) und ihrem unteren Gelenklager (3a) am Gefäßaußenmantel (ic) angeordnet sind, und daß mindestens ein weiterer Lenker (5) an der in Kipprichtung (19) liegenden Seite des Gefäßes (1) im wesentlichen drehachsenpar^llel unter- und/oder oberhalb des Tragringes (2) vorhanden ist