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Schüttelkonverter Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Schüttelkonverter,
der kippbar mittels Kippzapfen gehalten ist und in einem Tragrahmen derart schüttelbar
gelagert ist, daß die Bahn seiner Gefäßhauptachse einen Zylinder- oder Kegelmantel
bildet oder in einer vertikalen Ebene liegt.
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Es ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 1142 061), Schüttelpfannen
stehend auf einem horizontalen Rahmen zu lagern. Der Rahmen ist mit drei parallelen
Exzenterwellen gehalten, welche über ortsfeste Antriebe gedreht werden. Dabei beschreibt
die Gefäßachse einen Zylindermantel. Diese Vorrichtung ist sehr vorteilhaft, die
translatorische Bewegung aufrechtzuerhalten, d. h. trotz der bewegten Schmelze im
Innern der Pfanne stets in allen Totpunktlagen der Exzenter das Schütteln des Gefäßes
zu bewirken.
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Derartige Schüttelrahmen lassen die gefüllte Pfanne so kreisen, wie
es beim Schwenken eines Glases Wasser mit der Hand geschieht. Dabei nimmt die Oberfläche
des Eisens mit zunehmender Drehung mehr und mehr die Form eines Paraboloids an.
Ist die kritische Drehzahl erreicht, so breiten sich auf der Oberfläche Wellen aus,
die mit der Brandung des Meeres zu vergleichen sind. Der Mischeffekt dieser »Brandung«
besteht darin, daß alle Teilchen des Eisenbades nacheinander an die Oberfläche gelangen
und hier in innigen Kontakt mit den auf der Oberfläche schwimmenden Zusätzen treten.
Der Vorteil des Verfahrens liegt in der schnellen und wirksamen Entschwefelung,
in der möglichen Aufkohlung und im besonderen in der guten Verteilung der Zuschläge.
Für Gießereien ist diese Schüttelpfanne äußerst interessant im Hinblick auf die
Behandlung von Grauguß und Sphäroguß.
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Nach einem noch unveröffentlichten, jedoch älteren Vorschlag ist es
ferner möglich, die Schüttelpfanne so zu bewegen, daß die Bahn der Gefäßhauptachse
einen Kegelmantel bildet oder in einer vertikalen Ebene liegt.
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Bekannt sind ferner Kaldo-Gefäße, d. h. drehbar um die eigene Gefäßhauptachse
in einem Kipprahmen gelagerte Konverter, wobei der Kipprahmen über Rollenlagerungen
abgestützt und gekippt wird. Beispiele hierfür sind in den deutschen Auslegeschriften
1066 751, 1137 458 enthalten.
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Der Effekt des Sauerstoffaufblasens beim rotierenden Kaldo-Gefäß liegt
darin, daß sowohl Erz und Schrott der Schmelze zugesetzt werden können, wobei ein
minimaler Phosphorendgehalt von beispielsweise 0,01421% im Durchschnitt erreicht
wird. Das Ausgangsmaterial hierfür bildet hochphosporhaltiges Thomas-Roheisen mit
1,75 % Phosphor. Praktisch können alle Roheisensorten in hochwertigen Stahl, wie
beispielsweise Tiefziehstahl, umgewandelt werden.
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Als Zusammenfassung des Standes der Technik kann gesagt werden, daß
die bekannte Schüttelpfanne im wesentlichen eine Durchmischungsvorrichtung darstellt,
dagegen der Kaldo-Ofen eine Stahlerzeugungsvorrichtung mit der Möglichkeit hoher
Schrott-bzw. Erzeinsätze unter weitestgehender Entfernung unerwünschter Eisenbegleiter
bildet.
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Die jeweilige Wahl des metallurgischen Gefäßes wird also sowohl vom
Ausgangsmaterial (Roheisenzusammensetzung, Schrottzusätze) als auch vom geforderten
Endprodukt (Qualitätsstahl, QuaIitätsgußeisen) bestimmt. Zu diesem Zweck stehen
der Kaldo-Ofen sowie die Schüttelpfanne bereit. Eine wirtschaftliche Stahlerzeugung
mittels Sauerstoffaufblasens in der Schüttelpfanne ist jedoch noch nicht durchführbar.
Lediglich Versuche in dieser Richtung sind bekanntgeworden.
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Die erwähnten Arten von metallurgischen Gefäßen bringen beträchtliche
Investitionskosten mit sich. Insbesondere stellt eine Kaldo-Anlage einen relativ
großen Aufwand dar. Bei der Planung einer neuen Anlage wird man deshalb wirtschaftliche
Rechnungen anstellen, ob es sich lohnt, jegliche Art von metallurgischen Gefäßen
überhaupt vorzusehen. Von wesentlicher Bedeutung für die Entscheidung dieser Frage
ist deshalb, welche Rohstoffe in welcher Menge preisgünstig zur Verfügung stehen
und in Zukunft zur Verfügung stehen werden.
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Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, diese Fragen
auf wirtschaftliche Art lösen zu helfen. Besondere Berücksichtigung muß dabei das
metallurgisch zweckmäßige Behandeln des Ausp,angsmaterials finden.
| Die Lösung der Aufgabe wurde darin gefunden, |
| daß ein über die Kippzapfen m einem Kippgestell ge- |
| lagerter Tragring außer den Schüttelorganen eine |
| Drehlagerung aufweist, mittels der das Gefäß um |
| seine Hauptachse zusätzlich zur Schüttelbewe5ung in |
| 0 o'@s@o@re |
Möglichkeit des Mischens von gewünschten Eisenlegierungen mit der Raffination von
Roheisen. Jedoch können beide Vorgänge einander überlagert werden. Der Frischofen
kann so den verschiedenartigsten Bedingungen bzw. Anforderungen gerecht werden.
Es können sowohl Mengenstahl als auch Sonderstahl und sogar, wie in der Schüttelpfanne,
Gußeisen höchster Qualität erzeugt werden. Roheisensorten der verschiedensten Gehalte
an Phosphor und Silizium können mit Erfolg zu Qualitätsstählen gefrischt werden.
Die gleichzeitige Schüttelung und Drehung vermag eine Beschleunigung der Reaktion
in dem Maß herbeizuführen, daß eine unerwünscht hohe Wallung der Schmelze unterbleibt.
Während bisher die Reaktion der Schmelze unter anderem von der chemischen Zusammensetzung
der Schlacke abhing, fällt es im vorliegenden Fall leichter, eine Steuerung desmetallurgischen
Reaktionsablaufes durchzuführen. Die Intensivierung der Reaktion wirkt sich aber
auch auf die Qualität des erblasenen Stahles günstig aus.
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In Ausgestaltung dieses Erfindungsgedankens stützt sich auf. dem Tragring
die Drehlagerung mit Drehantrieb über den Schüttelrahmen ab. In jeder Gefäßlage
ist auf diese Weise eine steife Konstruktion geschaffen, die den auftretenden Belastungen
gewachsen ist. Die- aus der Last herrührenden Kräfte können auf den Umfang verteilt
gleichmäßig in den Tragring eingeleitet werden.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt die Abstützung des
Schüttelrahmens über Tragexzenter, von denen zumindest einer mit einem Antrieb versehen
ist. Dadurch wird eine gedrängte Bauweise geschaffen, die es ermöglicht, die Massenschwerpunkte
von Schüttelrahmen und Tragring einander so nahe wie möglich zu bringen.
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Eine noch günstigere Führung und Abstützung der großen Summe der Massen
von Gefäß und Schüttelrahmen wird dadurch erreicht, daß der Schüttelrahmen unterhalb
der Kippachse mit einem glockenförmigen oder speichenartigen Fortsatz sowie mit
einer Drehlagerung für das Gefäß ausgestattet ist.
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Selbst eine kegelmantelförmige Bahn der Gefäßhauptachse beim Schütteln
des Konverters kann beschrieben werden, wobei eine günstige Lagerung des Gefäßes
sich dadurch ergibt, daß erfindungsgemäß der Tragring unterhalb der Kippachse des
Kippgestells mit einem glockenförmigen oder speichenartigen Fortsatz sowie mit einer
Drehlagerung für den Schüttelrahmen ausgestattet ist.
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Für die vorstehende Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erweist
es sich demnach auch als vorteilhaft, in bezug auf den Antrieb der Ausgestaltungsform,
daß der Tragring als Träger für den sich auf einer an ihm vorgesehenen Kreisbahn
abwälzenden Schüttelrahmen sowie für den Wälzantrieb dient.
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-In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt und im folgenden näher erläutert.
| F i g. 2 ist die zu F i g. 1 zugehörende Draufsicht; |
| F i g. 3 zeigt den Schüttelkonverter in gekippter |
| Stellung, in der er wie ein Kaldo-Ofen arbeitet; |
| F i g. 4 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel dar, |
| ,#ezeIcbnetIB derAr7,fle»teW |
| prec@lC7dF'Ig l |
| @@x ,Hauptteil des @'xagsystems wira' durch a'e@ |
| der über ppzapfen 2 im I pp@ |
gestell 3 kippbar gelagert ist. Der Kippantrieb erfolgt wie üblich durch Motor 4
und Getriebe 5. In den Tragring 1 sind Triebwerke 6 eingebaut, welche mit Tragexzentern
7 oder Tragkurbeln versehen sind. Im vorgenannten Beispiel sind drei Exzenter 7
vorgesehen, von denen nur einer angetrieben zu sein braucht. Auf diese Tragexzenter
7 stützt sich der Schüttelrahmen 10 ab, welcher die Rollen 16 trägt. Außerdem ist
der Schüttelrahmen 10 mit Fortsätzen 11 versehen, die eine untere Drehlagerung 12
tragen. Diese Drehlagerung ist als Spurlager ausgebildet und nimmt den entsprechenden
Zapfen 13 am Gefäß 15 auf.
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Das Gefäß 15 wird außer in dem Spurlager 12 in den Rollen 16 drehbar
gehalten, die am Schüttelrahmen 10 gelagert sind. In F i g. 2 sind lediglich
zwei dieser Rollen 16 dargestellt, weil das Gefäß vornehmlich in leicht geneigter
Lage (F i g. 3) gedreht werden soll. Es kann aber auch den beiden Rollen 16 eine
weitere Rolle 17 gegenübergestellt werden, so daß das Gefäß auch in senkrechter
Lage in Umdrehungen versetzt werden kann, wie dies in F i g. 1 dargestellt ist.
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Die Rollen 16 und 17 können durch die bei 18 angedeutete Anstellvorrichtung
entsprechend verstellt werden. Beide Rollen 16 werden durch Motoren 19 angetrieben.
Der Antrieb wird durch Reibung übertragen. Es könnte jedoch auch durch eine Verzahnung,
Kette od. dgl. angetrieben werden.
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Statt die Rollen 16 bzw. 17 anzutreiben, könnte der
Antrieb an der Drehlagerung 12 befestigt sein und den Spurzapfen 13 antreiben. .
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Die dargestellte Bauart erlaubt es, das Gefäß entweder in eine Schüttelbewegung
zu versetzen, wobei die Exzenter 7 gedreht werden und der Schüttelrahmen 10 eine
kreisende Bewegung samt dem Gefäß 15 ausführt, oder das Gefäß kann um seine Längsachse
mittels der Drehorgane 16, 17 und 19 oder dem erwähnten Spurzapfenantrieb gedreht
werden, wobei das Gefäß sich entweder in der Lage nach F i g. 3 oder in senkrechter
und annähernd senkrechter Lage befindet. Es können auch Schüttelbewegung und Drehbewegung
überlagert werden, so daß das Gefäß sich während der Schüttelbewegung um seine eigene
Hauptachse dreht.
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Die Erfindung kann in mannigfaltiger Hinsicht abgewandelt werden.
Beispielsweise kann statt der Schüttelexzenter 7 ein Taumelantrieb gewählt werden,
wie er in F i g. 4 dargestellt ist. Das Gefäß 15 wird in diesem Fall mit zwei Laufringen
1 a und 1 b ausgestattet, welche in radialer Richtung durch die Rollen 16 und in
axialer Richtung durch die Rollen 26 gehalten sind. Sämtliche Rollen sind wiederum
in dem Schüttelrahmen 10 gelagert. Auch dieser Schüttelrahmen ist am unteren Ende
mit Zapfen 13 versehen, der sich in der Drehlagerung 12 a des Tragringes 21 abstützt,
welcher in diesem Fall bis unter das Gefäß herabgezogen ist.
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Der Tragring 21 ist auch hier durch Kippzapfen 2
kann das Gefäß in eine Taumelbewegung versetzt werden, so daß es
mit dem Ringwulst 22 auf der Bahn bei 21 des Tragringes abrollt.
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Statt das Gefäß während der Drehung abzurollen bzw. in Taumel- oder
Schüttelbewegungen zu versetzen, kann man es auch in eine Pendelbewegung versetzen,
also in eine Bewegung, die nur in einer Ebene ausgeführt wird, insbesondere in einer
senkrechten Ebene. In diesem Fall kann die bei der Bezugszahl21 gezeigte Kreisbahn
am Tragring sowie der Ringwulst 22 am Schüttelrahmen 10 entfallen. Das Konvertergefäß
15 wird dann um eine horizontale Pendelachse im Schüttelrahmen 10 oder am
Tragring 21 schwingbar aufgehängt oder abgestützt.