DE4038213A1 - Verbesserte abdichtung und vorbeugung gegen rissbildung fuer mehrteilige schlackenkuebel und andere behaelter fuer schmelzfluessiges material - Google Patents

Description

Schlackenkübel für Schlacken von Stahl-, Eisen- und Metall-Schmelzöfen, wie sie in der DBGM-Schrift Nr. 76 38 261 beschrieben werden, sind seit Jahren mit gutem Erfolg im Einsatz. Diese sind aus mehreren Bau­ teilen zusammengesetzt, die auf eine besondere Weise miteinander verbunden sind, so daß

• 1. die inneren Spannungen nicht so groß werden kön­ nen wie bei einteiligen Kübeln.
• 2. beschädigte Teile ausgewechselt werden können, ohne gleich den ganzen Kübel verschrotten zu müssen.
• 3. sich eine Reihe weiterer Vorteile daraus ergeben.

Die Erfindung löst die Aufgabe, die Lebensdauer solcher mehrteiliger Schlackenkübel, die schon bisher erheblich höher ist, als die einteiliger Kübel gleicher Größe, weiter zu verbessern und die Reparaturanfälligkeit weiter zu vermindern.

Die Verbesserungen der mehrteiligen Schlackenkübel oder Behälter für schmelzflüssiges Material sind folgende:
1. Die Oberteil-Segmente solcher mehrteiliger Schlackenkübel, von denen z. B. 4 Stück in zusammen­ gebautem Zustand einen Kegelstumpf-Mantel bilden, verwerfen sich durch die wiederholte ungleichmäßige Erwärmung bei ihrem Gebrauch, ihr Krümmungsradius in waagerechter Ebene, bezogen auf die aufrechte Stellung des Kübels, wird nach und nach kleiner, was zur Folge hat, daß nach längerem Gebrauch die in senkrechten Ebenen liegenden Verbindungsflansche, über die zwei nebeneinander eingebaute Bauteile miteinander verbunden sind, sich einander nähern, so daß die Teilflächen der Flansche, die im Neuzustand einen Abstand voneinander aufweisen, schließlich fest aufeinander liegen. Durch die ständige Beanspruchung durch die hohen Temperatu­ ren der einfließenden Schlacke setzt sich die Ver­ formung in dem oben beschriebenen Sinne fort, so daß, da der ursprüngliche Luftspalt inzwischen geschlos­ sen ist, eine Öffnung der Dichtflächen nahe der Innenfläche des Kübels stattfindet. Dadurch kann schmelzflüssige Schlacke oder womöglich mit in den Schlackenkübel gelangte Stahl- oder Metallschmelze dort eindringen und zu Wand-Durchbrüchen führen, die den Kübel bzw. dessen Teile unbrauchbar machen oder größere Reparaturen notwendig machen.

Dieser Gefahr wird dadurch entgegengewirkt, daß die in senkrechten Ebenen liegenden Dichtflächen der Kübel-Oberteil-Segmente nunmehr in ihrer ganzen radialen Ausdehnung ausschließlich aus je zwei ineinandergreifenden bogenförmigen Flächen (4) (Fig. 2) bestehen, z. B. mit viertelkreisförmigem Querschnitt, so daß auch nach der Verformung der Kübel-Oberteil-Segmente, die eine Winkeländerung der Dichtflächen zur Folge hat, die beiden bogenförmigen Auflageflächen, von denen jeweils eine konkav, die andere konvex ausgebildet ist, in voller Breite auf­ einander liegen und abdichten, während sie bei ebener Ausbildung der Dichtflächen oder einer teilweise ebenen Ausführung nach dieser Verformung = Verkleinerung des Krümmungsradius der Kübelwandung, also z. B. der Radien eines von ihnen gebildeten Kegelstumpf-Mantels, auf der Innenseite des Kübels auseinanderklaffen müssen.

Die sich jeweils gegenüberliegenden, in senkrech­ ten Ebenen liegenden Flanschleisten zweier miteinander verbundener Kübel-Bauteile, in denen sich z. B. Bohrungen für Verbindungsschrauben befinden, haben erfindungsgemäß einen so großen Abstand voneinander, und deren gegenüberliegende Flächen (6) einen so großen Winkel miteinander, daß sie sich auch nach der beim Gebrauch der Kübel maximal möglichen Ver­ formung, d. h. Verkleinerung der Krümmungsradien der Oberteil-Segmente, noch nicht berühren können.

2. Die Flanschen, mit denen einerseits die Segmente des Kübel-Oberteils an den in senkrechten Ebenen liegenden Stoßkanten, andererseits Ober- und Unter­ teil des Kübels in einer waagerechten Ebene verschraubt oder anderweitig miteinander verbunden sind, reißen nach längerem Gebrauch des Kübels von außen ein, und zwar vorzugsweise, wie es nicht anders zu erwarten ist, an den durch die Öffnungen für die Verbindungs­ elemente geschwächten Stellen. Diese Risse setzen sich dann im weiteren Verlauf des Gebrauchs des Kübels nach innen in die eigentliche Wandung fort und führen zur Notwendigkeit von Reparaturen oder zum Unbrauch­ barwerden des betr. Kübelteils.

Um dieses Risiko zu vermindern oder gänzlich auszu­ schalten, werden die Flansche zwischen den Öffnungen für die Verbindungselemente eingezogen, d. h. schmaler gemacht, so daß der Querschnitt der Flansche, über deren Verlauf gesehen, sich weniger verändert. Dadurch, daß die Außenkanten bzw. Außenflächen der Flansche nun keine geraden, ebenen, sondern einer Sinuskurve ähnliche Oberflächen aufweisen, werden die darin möglichen Zugspannungen, die sich bei ungleich­ mäßiger Erwärmung der Kübel-Bestandteile ergeben, abgebaut und damit die Rißgefahr vermindert.

3. Die Verbindungsflansche von Kübel-Oberteil, das aus mehreren Segmenten zusammengesetzt ist, und Kübel- Unterteil werden beanspruchungsgerechter gestaltet. Dadurch, daß bei der bisherigen Ausführung mit senk­ recht angeordneten Verbindungselementen, z. B. Schrau­ ben, der waagerechte Flansch des Unter- oder Bodenteils ziemlich weit nach außen ragen muß, um Auflageflächen für die Halteelemente der Verbindungen, also z. B. Mut­ tern und Unterlegscheiben zu bieten, wird der Weg der Wärme durch das Material des Kübels, in diesem Falle des Kübel-Unterteils, verlängert, die Oberfläche vergrößert und dadurch der Temperatur-Gradient erhöht.

Nunmehr werden die Verbindungselemente, z. B. Schrau­ ben, schräge angeordnet, z. B. parallel zur Wandung (2) des Kübel-Oberteils, ohne daß allerdings die Lage der Teilflächen = Dichtflächen zwischen Ober- und Unterteil des Kübels in einer waagerechten Ebene (10) verändert wird. (Fig. 4). Der Verbindungsflansch am oberen Rand des Kübel-Unter­ teils und damit die wärmeabgebende Oberfläche werden dadurch verkleinert, der Temperatur-Gradient ver­ ringert.

Weiterhin wird die Unterfläche dieses Flansches in Form eines flachen Kegels (11) an die Wandung des Kübel-Unterteils (1) herangeführt, und weist nur dort zylindrisch oder ähnlich geformte Vertiefungen auf, wo die Halteelemente der Verbindungsglieder, z. B. Schraubenköpfe und Muttern mit Unterlegscheiben, aufliegen.

Dadurch wird der Wärmeverlauf innerhalb der Kübelwan­ dung verbessert, die Gefahr des Einreißens von der äußeren Kante her geringer.

4. Um eine sichere Handhabung der Schlackenkübel zu gewährleisten, die bei einer bestimmten Ausführung z. B. im gefüllten Zustand ein Gesamtgewicht von 50 000 kg haben, werden die Tragzapfen bei der Herstel­ lung aus bestimmten Materialien aus Stahl hergestellt und in einer dafür bestimmten Nabe eines Kübelsegments eingegossen. An diesen Tragzapfen wird der Kübel z. B. von einem Spezial-Transportfahrzeug aufgenommen und auch ausgekippt.

Die Habe am Kübelsegment, in die der Tragzapfen einge­ gossen ist, ist mit beispielsweise 4 Rippen zusätzlich mit der Wandung des Kübelsegments verbunden und abge­ stützt. Diese Rippen, bisher mit rechteckigem Querschnitt und ebenen Außenflächen ausgeführt, neigen infolge der erheblichen Temperatur-Unterschiede innerhalb eines Kübelteils beim Einfließen schmelzflüssiger Schlacke oder Stahl- bzw. Metallschmelze dazu, von außen einzurei­ ßen.

Dieser Gefahr wird dadurch begegnet, daß diese Rippen erfindungsgemäß nunmehr mit einem trapezförmigen oder ähnlichem Querschnitt ausgeführt werden, so daß sie am Übergang zur Kübelwandung erheblich stärker sind als an den Außenkonturen, die außerdem abgerundet, z. B. halbkreisförmig im Querschnitt gestaltet werden (7). (Fig. 5).

In der zum Querschnitt senkrechten Ebene verlaufen die Außenkonturen nicht mehr als gerade Flächen, sondern in Form einer konvexen Kurve (13).

Durch alle diese Maßnahmen wird der Temperatur-Gradient innerhalb der Kübelwandung verringert, die Zugspannungen an den äußeren Konturen verringert und so durch die Rißgefahr.

5. Auch die weiteren rippenförmigen, von den Kübel­ wandungen nach außen verlaufenden Bauelemente, wie z. B.
Verbindungs-Flansche,
Standfüße,
Anlagen für Kipp-Elemente und
Kippösen
werden bisher mit rechteckigen Querschnitten und geraden Außenkanten ausgeführt.

Um den Temperatur-Gradienten auch darin zu senken, und damit die Rißgefahr an den kälteren Außenkanten zu verringern, werden auch diese Querschnitte trapez­ förmig mit abgerundeten Außenkanten gestaltet, die, soweit es die Form des jeweiligen Elements zuläßt, die Form einer konvexen Kurve bekommen.

6. Soweit sich die Segmente, aus denen das Kübel-Ober­ teil zusammengebaut ist, beim Gebrauch des Kübels verformen, nämlich ihren Krümmungsradius in einer waagerechten Ebene verkleinern, besteht die Gefahr, daß die untere Innenkante des Oberteils über die obere Innenkante des Unterteils nach innen hinaus­ ragt und dadurch das Entleeren des Kübels erschwert, insbesondere dann, wenn die Schlacke schon ganz oder teilweise erstarrt ist.

Daher werden erfindungsgemäß die Innenmaße des Kübel- Oberteils in der Nähe der Verbindungsflächen von Ober- und Unterteil so viel großer gewählt als die entsprechenden Maße des Unterteils, daß in keinem Stadium der tatsächlich eintretenden Verformung beim Gebrauch des Kübels die untere Innenkante des (2) Oberteils über die obere Innenkante des Unterteils (1) nach innen hinausragen kann. (Fig. 4).

Claims (6)

1. Aufnahmebehälter für schmelzflüssiges Material, wie Gießform, Schlackenkübel, z. B. für Schlacke von Stahl-, Eisen oder Metall-Schmelzöfen, oder dergleichen, aus mehreren, lösbar miteinander ver­ bundenen Bauteilen bestehend, z. B. einem Unterteil (1) und 4 Oberteil-Segmenten (2), wobei die Stoßflächen (10) der einzelnen Bauteile sowohl in senkrechten als auch in waagerechten Ebenen liegen können (Fig. 1), dadurch gekennzeichnet, daß die in senkrechten Ebenen liegenden Stoßkanten (3) = Dichtflächen z. B. des Kübel-Oberteils in ihren Querschnitten ausschließlich aus je 2 bogenförmig ineinandergreifenden Auflage-Kurven (4) im Schnitt A-A, (Fig. 2), z. B. ähnlich Viertelkreisen, bestehen, von denen jeweils eine konvex, eine konkav ausgebildet ist, sowie aus Trapez - ähnlichen Flächen als Querschnitte von z. B. Flanschleisten (5) an jedem Teil, deren im zusammengebauten Zustand einander gegenüberlie­ gende Seiten (6) einen Winkel zu einander bilden, der mindestens der größtmöglichen, durch die Verfor­ mung der Kübelteile beim Gebrauch des Kübels eintre­ tenden Winkeländerung der Stoßflächen entspricht, und an den Füßen der Flanschleisten o. dgl. einen so großen Abstand voneinander aufweisen, daß sie sich auch nach der beim Gebrauch des Kübels eintre­ tenden größtmöglichen Verformung, d. h. Verringerung der Krümmungsradien der Kübelteile in waagerechten Ebenen, nicht berühren können.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsflansche der einzelnen Bauteile in senkrechten und/oder waagerechten Ebenen, bezo­ gen auf die aufrechte Stellung des Behälters, an ihren Außenflächen wellenförmig gestaltet sind, also an den Öffnungen für die Verbindungselemente breiter, dazwischen schmaler sind. (Fig. 3).

3. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente, z. B. Schrauben, die z. B. Ober- und Unterteil des Behälters miteinander verbinden, sowie die Auflageflächen für deren Halteelemente, z. B. Schraubenköpfe, Muttern und Unterlegscheiben, schräge angeordnet sind, z. B. parallel zur Wandung des Behälter-Oberteils (2) bzw. im rechten Winkel dazu, (6) im Schnitt B-B (Fig. 4).

4. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (7), die den Übergang zwischen den Naben für die Tragzapfen (12) oder den Verstärkun­ gen für andere Hebe- oder Aufnahmeelemente und den Wandungen der Behälter versteifen, ungleichmäßige, z. B. trapezförmige Querschnitte haben, die also an den Wandungen der Behälter stärker, an den Außen- Partien schwächer ausgebildet und abgerundet sind und in ihrer Hauptebene konvex verlaufende Außen­ kanten haben. (Fig. 5).

5. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle weiteren Rippen, die z. B. als Verbin­ dungsflansche (5), Standfüße (8), Anlageflächen und Ösen (9) für Kippelemente usw. dienen, eben­ falls am Fuß verstärkte, an den Außenkonturen schwächere, auch abgerundete Querschnitte haben, die darüber hinaus, soweit möglich, in den Hauptebenen der Rippen konvex verlaufen.

6. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Verbindungsflächen (Dichtflächen) (10) zwischen Ober- und Unterteil des Behälters die Innen­ maße, z. B. der Innendurchmesser, des Oberteils so viel größer sind als die entsprechenden Innenmaße des Unterteils, daß auch nach der größtmöglichen Verfor­ mung der Oberteil-Segmente deren Ecken noch immer nicht nach innen über die Innenkante des Unterteils hinausragen.