DE4038213A1

DE4038213A1 - Joint sealing and fracture prevention in molten metal vats - vertical joints have interlocking curved faces, wave-shaped connecting flanges, specially shaped ribs and different dia. in upper and lower parts

Info

Publication number: DE4038213A1
Application number: DE19904038213
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: GERLINDE EYRING FA
Current assignee: GERLINDE EYRING FA
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-06-04

Abstract

A vat for molten materials e.g. slag from melting furnaces comprises several interlocking parts, namely a single lower part and an upper part consisting of four separate segments. The joints between the components lie in both vertical and horizontal planes. The vat has improved joint sealing and features which prevent fracture. Individually these comprise (a) interlocking curved perpendicular sealing surfaces; (b) connecting flanges having a wave-shaped profile to prevent fracture; (c) connection between upper and lower components angled to reduce flange thickness; (d) stiffening ribs for both the trunnion hubs and also other areas with specially designed sections and (e) different internal dias. of upper and lower parts of the container to eliminate problems of emptying rigidified slag. USE/ADVANTAGE - The vat is used to contain molten metal slag from steel or iron melting furnaces and has features which greatly extend the life of multi-part vats and reduces repair cost.

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 daßSlag bucket for steel, iron and steel slags Metal melting furnaces as described in the DBGM document No. 76 38 261 have been described for years good success in action. These are of several construction share composed that in a special way are interconnected so that

1. the internal tensions cannot become so great like one-piece buckets.
2. damaged parts can be replaced, without scrapping the whole bucket right away have to.
3. There are a number of other advantages.

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.The invention solves the problem of the lifespan of such multi-part slag bucket, which has been considerable so far is higher than the one-piece tub of the same size, continue to improve and the susceptibility to repairs further decrease.

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.The improvements to the multi-part slag buckets or containers for molten material are as follows:
1. The upper part segments of such multi-part slag buckets, of which, for. B. 4 pieces in the assembled state form a truncated cone, warp due to the repeated uneven heating during their use, their radius of curvature in a horizontal plane, based on the upright position of the bucket, gradually becomes smaller, which results in that after prolonged use, the connecting flanges lying in vertical planes, via which two components installed next to one another are connected to one another, come closer to one another, so that the partial surfaces of the flanges, which in the new state are at a distance from one another, finally lie firmly on one another. Due to the constant stress caused by the high temperatures of the incoming slag, the deformation continues in the sense described above, so that, since the original air gap is now closed, an opening of the sealing surfaces takes place near the inner surface of the bucket. As a result, molten slag or possibly steel or metal melt that has got into the slag bucket can penetrate there and lead to wall breakthroughs that render the bucket or its parts unusable or make major repairs necessary.

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. This danger is counteracted by the fact that the sealing surfaces of the bucket upper part segments lying in vertical planes now consist in their entire radial extent exclusively of two interlocking arcuate surfaces ( 4 ) ( FIG. 2), for. B. with a quarter-circular cross-section, so that even after the deformation of the bucket upper part segments, which has an angular change in the sealing surfaces, the two arcuate support surfaces, one of which is concave, the other convex, in full width on each other lie and seal, while with a flat design of the sealing surfaces or a partially flat design after this deformation = reduction in the radius of curvature of the bucket wall, that is, for. B. the radii of a truncated cone jacket formed by them on the inside of the bucket.

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.The opposite, in vertical planes lying flange strips of two interconnected bucket components, in which z. B. holes for connecting screws are, according to the invention, such a large distance from one another, and their opposite surfaces ( 6 ) such a large angle with one another that they deform even after the maximum possible Ver when using the bucket, ie reducing the radii of curvature of the upper part Segments, can not touch yet.

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.2. The flanges, on the one hand, the segments of the upper part of the bucket on the vertical planes lying abutting edges, on the other hand upper and lower part of the bucket screwed in a horizontal plane or are otherwise connected to one another after long use of the bucket from the outside, and preferably, as is not to be expected otherwise is through the openings for the connection elements weakened areas. Set these cracks then in the further course of use of the bucket inwards into the actual wall and lead the need for repairs or the misuse the relevant bucket part.

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. To reduce or eliminate this risk entirely switch, the flanges between the openings retracted for the fasteners, d. H. narrower made so that the cross section of the flanges, about seen their course, changed less. The fact that the outer edges or outer surfaces of the Now don't flanges straight, but one Sine curve have similar surfaces, the possible tensile stresses, which are unequal result in moderate heating of the bucket components, degraded and thus the risk of cracking reduced.

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.3. The connecting flanges from the upper part of the bucket is composed of several segments, and bucket The lower part is designed to meet the demands. The fact that in the previous version with lower quite arranged fasteners, e.g. B. screw ben, the horizontal flange of the bottom or bottom part must protrude fairly far out to support surfaces for the holding elements of the connections, so z. B. Courage ters and washers is the way of Heat from the material of the bucket, in this case of the lower part of the bucket, extended, the surface enlarged and thereby the temperature gradient increased.

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.Now the connecting elements, e.g. B. screw ben, arranged obliquely, for. B. parallel to the wall ( 2 ) of the upper part of the bucket, but without the position of the partial surfaces = sealing surfaces between the upper and lower part of the bucket being changed in a horizontal plane ( 10 ). ( Fig. 4). The connecting flange at the top of the lower part of the bucket and thus the heat-emitting surface are reduced, the temperature gradient is reduced.

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.Furthermore, the lower surface of this flange in the form of a flat cone ( 11 ) is brought up to the wall of the lower container part ( 1 ), and only has cylindrical or similarly shaped depressions where the holding elements of the connecting members, e.g. B. screw heads and nuts with washers.

Dadurch wird der Wärmeverlauf innerhalb der Kübelwan dung verbessert, die Gefahr des Einreißens von der äußeren Kante her geringer. As a result, the heat flow inside the bucket wall the risk of tearing from the outer edge less.

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.4. To ensure safe handling of the slag buckets ensure that with a particular execution e.g. B. in the filled state, a total weight of Have 50,000 kg, the trunnions at the manufacturer made of certain steel materials and in a designated hub of a bucket segment poured. The bucket is z. B. picked up by a special transport vehicle and also dumped.

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.The have on the bucket segment, in which the trunnion inserted is poured, for example with 4 ribs in addition connected to the wall of the bucket segment and abge supports. These ribs, previously rectangular in cross-section and flat outer surfaces, tend to significant temperature differences within one Bucket part when molten slag flows in or molten steel or metal to enter from the outside eat.

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).This danger is countered by the fact that these ribs are now designed according to the invention with a trapezoidal or similar cross-section, so that they are considerably stronger at the transition to the bucket wall than at the outer contours, which are also rounded, for. B. be designed semicircular in cross section ( 7 ). ( Fig. 5).

In der zum Querschnitt senkrechten Ebene verlaufen die Außenkonturen nicht mehr als gerade Flächen, sondern in Form einer konvexen Kurve (13).In the plane perpendicular to the cross section, the outer contours no longer run as straight surfaces, but in the form of a convex curve ( 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. All of these measures make the temperature gradient the tensile stresses within the bucket wall are reduced reduced on the outer contours and thus by the risk of cracks.

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.5. The other rib-shaped, from the bucket walls to the outside components, such. B.
Connecting flanges,
Feet,
Equipment for tilting elements and
Tilting eyelets
were previously carried out with rectangular cross sections and straight outer edges.

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.To lower the temperature gradient in it, and thus the risk of tearing on the colder outer edges to reduce, these cross sections also become trapezoidal shaped with rounded outer edges, which, as far as the shape of the respective element allows, get the shape of a convex curve.

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.6. As far as the segments that make up the bucket upper is partially assembled when using the bucket deform, namely their radius of curvature in one horizontal level, there is a risk that the lower inner edge of the upper part over the upper inner edge of the lower part inwards protrudes, making it difficult to empty the bucket, especially when the slag is already whole or partially frozen.

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).Therefore, according to the invention, the inner dimensions of the upper part of the bucket in the vicinity of the connecting surfaces of the upper part and the lower part are chosen so much larger than the corresponding dimensions of the lower part that the lower inner edge of the ( 2 ) upper part does not occur at any stage of the deformation actually occurring when the bucket is used can protrude inward beyond the upper inner edge of the lower part ( 1 ). ( Fig. 4).

Claims

1. receptacle for molten material, such as casting mold, slag bucket, z. B. for slag from steel, iron or metal smelting furnaces, or the like, consisting of several releasably connected components ver, z. B. a lower part ( 1 ) and 4 upper part segments ( 2 ), wherein the abutting surfaces ( 10 ) of the individual components can lie both in vertical and in horizontal planes ( Fig. 1), characterized in that they lie in vertical planes Butt edges ( 3 ) = sealing surfaces z. B. the upper part of the bucket in its cross-sections exclusively from 2 arched interlocking support curves ( 4 ) in section AA, ( Fig. 2), z. B. similar to quarter circles, each of which is convex, concave, and trapezoidal surfaces as cross sections of z. B. flange strips ( 5 ) on each part, the opposite sides in the assembled state ( 6 ) form an angle to each other, which corresponds at least to the largest possible by the deformation of the bucket parts when using the bucket tending angle change of the abutting surfaces, and at the feet of the flange strips or the like. Have such a large distance from one another that they cannot touch one another even after the greatest possible deformation occurring when using the bucket, ie reducing the radii of curvature of the bucket parts in horizontal planes.

2. Container according to claim 1, characterized in that the connecting flanges of the individual components in vertical and / or horizontal planes, with respect to the upright position of the container, are designed in a wave shape on their outer surfaces, that is to say wider at the openings for the connecting elements, in between are narrower. ( Fig. 3).

3. Container according to claim 1, characterized in that the connecting elements, for. B. screws, the z. B. connect the top and bottom of the container together, and the support surfaces for their holding elements, for. B. screw heads, nuts and washers, are arranged obliquely, for. B. parallel to the wall of the container upper part ( 2 ) or at right angles thereto, ( 6 ) in section BB ( Fig. 4).

4. A container according to claim 1, characterized in that the ribs ( 7 ) stiffening the transition between the hubs for the trunnion ( 12 ) or the reinforcements for other lifting or receiving elements and the walls of the container, uneven, z. B. have trapezoidal cross-sections that are stronger on the walls of the container, weaker on the outer parts and rounded and rounded and have convex outer edges in their main plane. ( Fig. 5).

5. A container according to claim 1, characterized in that all further ribs, the z. B. as connec tion flanges ( 5 ), feet ( 8 ), contact surfaces and eyelets ( 9 ) for tilting elements, etc., just if reinforced on the foot, weaker on the outer contours, also have rounded cross-sections, which also, as far as possible, in the main planes of the ribs are convex.

6. Container according to claim 1, characterized in that on the connecting surfaces (sealing surfaces) ( 10 ) between the upper and lower part of the container, the inner dimensions, for. B. the inner diameter of the upper part are so much larger than the corresponding inner dimensions of the lower part that even after the greatest possible deformation of the upper part segments whose corners still do not protrude inward beyond the inner edge of the lower part.