DE1583239A1 - Vorrichtung zur Trag- oder Laufringbefestigung eines metallurgischen Gefaesses,insbesondere Stahlwerkskonverters - Google Patents

Description

DEMAG Aktiengesellschaft 1583239 20. 9.

¹M Duisburg -5297/HS3

Wolfgang-Reuter-Platz .· Fl/il

Vorrichtung zur Trag- oder Laufringbefestigung eines
metallurgischen Gefäßes, insbesondere Stahlwerkskonverters

Die Ei'findung beschäftigt sich mit einer Vorrichtung
zur Trag- oder Laufringbefestigung eines metallurgischen Gefäßes, insbesondere Stahlwerkskonverters, das mittels an seinem Mantel befestigter Pratzen am Ring mehrfach abgestützt ist.

Metallurgische Gefäße bedürfen einer sicheren Lagerung in ihren Kippgestellen. Das noch ungelöste Sicherheitsproblem bezieht sich weniger auf die Tragfähigkeit der Elemente. Es ist ausreichende Festigkeit im Hinblick
auf diese Aufgabe gegeben. Die schwierige Stelle liegt jedoch an der Lagerung zwischen Gefäß und dem es umgebenden Tragring. Der Aufbau eines metallurgischen Gefäßes bedingt die Verbindung einer keramischen Ausmauerungsschieht mit einer diese umgebenden Stahlwand hoher
Festigkeit. Die eigentlichen Tragelemente bilden sogenannte Pratzen, das sind Winkelstücke, die an der Stahlwand starr befestigt sind, dagegen ohne großen Aufwand nach dem Stand der Technik auf den Tragringstirnseiten aufliegen. Eine wesentliche Eigenheit des metallurgischen Betriebes liegt in der Wärmebelastung der Ausmauerung, des Stahlmantels und dem kühleren Bereich des Tragringes. Es bildet sich demnach ein Wärmegefälle vom Innern der Ausmauerung bis zur weiteren Umgebung aus. Eine andere Eigenheit bildet die Kippbarkeit des Gefäßes, wodurch

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wechselnde Belastungszustände sowohl auf die Stahlwand als auch auf die Pratzen entfallen.

Bei senkrechter Gefäßachslage liegt der Gesamtschwerpunkt meist unterhalb des Tragringes. Die entstehende Beansprücnung ist unterhalb der oberen Pratzenringebene etwa Zugspannung in der Stahlwand. Hierzu überlagert sich jedoch die Wärmespannung sowie Radialkräfte, die im Laufe der Betriebsdauer aus dem Mauerwerk erwachsen. Zwar verschiebt sich in waagerechter Gefäßachslage der Schwerpunkt, jecioch ist in gewissen Zonen der Stahlwand die Beanspruchung deshalb nicht kleiner. Hinzu kommt eine Unsicherheit der örtlich anfallenden Wärmebelastung, weil im Lauf de:· Betriebszeit die Abnutzung der Ausmauerung ungleichmäßig fortschreitet. In ein-igen Fällen sind Wandungserwärmungen bis zum Rotglühen nicht ausgeschlossenen. Der Stahlwerker spricht dabei von der "roten Backe", die ihrer Gefährlichkeit willen Polgen eines VJandungsdurchbruches befürchten läßt.

Die Befestigungsstellen der Pratzen können nach den zu erwartenden Mauerwerksverschleißstellen nur unzureichend festgelegt werden. Die Gesamtheit des Mauerwerks-, Stahlmantels- und Pratzengewichts erfordert eine gleichmäßige Lastverteilung, um Spannungsspitzen zu vermeiden. Die tatsächliche Lage der Pratzen erlegt diesen wechselnde Biege- und/oder Torsionsbeanspruchungen auf. Die Unsicherheit des Verhaltens der Stahlwand überträgt sich auf die Verhaltensweise der Pratzen. Diese folgen weder einer berechenbaren Bewegungsbahn noch dehnen sie sich nur radial aus. Es muß weitestgehend mit Schräglagen zu allen drei Raumachsen gerechnet werden, wie die Praxis nahelegt.

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Eine bisher unerkannt gebliebene Folge ist aber von beträchtlicher Bedeutung für die Lagerung des Gefäßes auf dem Tragring. Wenn schon der Verzug jeder einzelnen Pratze nicht vorhersehbar ist und sich im Lauf der Betriebsdauer noch ändert, dann ist ausgeschlossen, daß Jeder Pratze ein sicherer Lastanteil übertragen werden kann. Nach Inbetriebnahme eines Gefäßes wird sich demgemäß der anfänglich auf kalter Basis gegebene Zustand aufheben. Jede einzelne Pratze erfährt entweder eine Entlastung oder eine zusätzliche Belastung. Eine entlastete Pratze erfüllt ihren Zweck nicht. Jede Pratze eines Vielpratzen-Systems kann aber kaum für eine größere Last ausgelegt werden, wenn das Gefäß in wirtschaftliche** vertretbarer Weise hergestellt sein' soll·

Zum Stand der Technik gehören neben dem Vielpratzensystem mit dessen aufgezeigten Nachteilen auch statisch bestimmte Lösungen, wie beispielsweise eine Dreipratzenlagerung gemäß der USA-Patentschrift 3 239 206 (Puxkandl), Zwei runde Zapfen bilden eine Achse, auf der die Achse des dritten senkrecht steht. Das Zapfenpaar liegt in keiner Radialebene· Der Grundsatz einer von einem zentralen Punkt kugelförmig ausgehenden Wärmedehnung kann nicht erfüllt werden· Eine verdrehende Verzugsbewegung einer einzelnen Pratze führt zu einer Spannungserhöhung im Tragring.

Dem bekannten Beispiel einer Dreipratzenlagerung fehlt die Berücksichtigung der unabhängigen Verdrehunrsmöglichkeit einer einzelnen Pratze sowie der grundsätzlichen Dehnungsvorgänge. Insofern bereitet die bekannte Lösung allerdings schon Schwierigkeiten besonderer Art, weil der Tragring nicht geschlossen, sondern hufeisenförmig ausgeführt ist·

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Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe genommen, die aufgezeigten Mängel des Standes der Technik zu beheben, das heißt eine Gefäßlagerung zu schaffen, deren Verhalten sich während der Betriebsdauer nicht wesentlich ändert. Es soll eine sichere Bestimmung der anteiligen Pratzenlasten möglich gemacht werden.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Gefäß nur in zwei gegenüberliegenden Kreisringzonen am Ringumfang mittels radial- und winkelbeweglicher Pratzen gelagert ist. Zunächst liegt ein wesentlicher Gedanke in der Kombination einer statisch bestimmten Lagerung mit der Dehnungs- und Verdrehungsmöglichkeit der Pratzen. Weitergehend Jedoch stellt sich heraus, daß der auf zwei Zonen, die sich gegenüberliegen, verteilte Lastanteil sicher bestimmt werden kann. Bei einer Dreipratzenlagerung können somit beispielsweise zwei Pratzen um einen gewissen Betrag näher zusammengerückt werden. Sie können auch durch einen gemeinsamen Rahmen miteinander verbunden sein.

Neben der statischen Bestimmtheit einer Drei-Punktauflage gestattet die freie Beweglichkeit der Pratzen ein freies Ausdehnen des Gefäßes. Die vorausgesetzten Lastanteile jeder einzelnen Pratze bleiben über die gesamte Betriebsdauer erhalten.

Nach der weiteren Erfindung ist es möglich,_#daß Jede Pratze zugleich in einer radial-parallel verschiebbaren und im Inneren kugeligen Aufnahme auf dem Ring liegt. Die Erfindung geht somit von dem Prinzip aus, Wärmespannungen ihren freien Lauf zu lassen, das heißt, Jede Verlagerungsbewegung einer Pratze weitestgehend zu gestatten. Auf diese Weise verhindert man eine Rückwirkung der auftretenden Wärme-

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spannung auf die Gefäßwancn:ng. Insbesondere lassen sich aber auch radiale und in anderen Ebenen ablaufende Bewegungen der Pratzen zu gleicher Zeit auffangen.

Die Erfindung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß bei zwei einzeln sich gegenüberliegenden Pratzen eine zusätzliche, als Kippmomentstütze dienende Pratze an der anderen Stirnringseite vorgesehen ist, -die zur Aufnahme von Radialkräften dient. Während bei einer Drei-Punktauflage die Last des Gefäßes in drei gleiche oder ungleiche Teile gespalten ist, bringt die vorstehende Lösung die Möglichkeit, nur auf zwei Befestigungsstellen die Last bei senkrechter Gefäßachslage zu verteilen. Eine solche Konstruktion ist gewissermaßen nach dem Muster eines Trägers auf zwei Stützen ausgeführt. Für die Bauchlage des Gefäßes dient deshalb die zusätzliche Kippmomentenstütze, die auch in leichter Schräglage bereits Lastanteile zu übernehmen imstande ist. Bei Zwei- und Dreipunktauflage besteht keinerlei Unsicherheitsfaktor über die Aufteilung der einzelnen Lastzustände. Die in der Rechnung enthaltenen Größen können somit über die gesamte Betriebsdauer vorausgesetzt werden.

Nach den bisherigen Beispielen war es teilweise zweckmäßig, Pratzen auch für das Senkrechtstellen des Gefäßes (Kopflage) auf der unteren Trag-ringseite vorzusehen. Derartige Pratzenpaare können gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal dadurch entfallen, daß die Pratzen-Aufnahmen in Ausnehmungen des Tragringes eingelassen und verriegelbar sind.

Schließlich besteht eine erfinderische Ausführungsform daraus, daß die Aufnahmen auf einer Stirnseite des Ringes befestigt sind. Insbesondere für die Gattung der Wechselgefäße zeigt sich ein schnelles Loslösen des Gefäßes vom Tragring als günstig, um die Ausbauvorgänge zu beschleunigen.

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Der Gegenstand der Erfindung ist In seiner Gesamtheit geeignet, von einer einzelnen Radialebene durch das Gefäß hindurch ausgehend eine Wärmedehnung sowohl in axialer als auch in radialer Richtung zu erlauben. Es werden also Einzelbewegungen der Pratzen in gleichem Maße erfaßt wie auch die gesamte Ausdehnung des Gefäße? als solche. Die Gesamtausdehnung des Gefäßes rührt dabei von der normalen Wärmedehnung her, während einzelne Pratzen zusätzlich bedingt durch überhitzte Wandungszonen am Gefäß Verlagerungen ausführen können.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und irn folgenden näher erläutert:

Fig. i ist die Draufsicht in Richtung der Hauptachse eines Konvertergof ä'ies.

Fig. 2 stellt die Ansicht einer Pratzenlagerung gemäß aer Erfindung dar.

Fig. 3 zeigt das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 in derselben Ansicht, jedoch anstelle einer Drei-Punktauflagerung als Zwei-Punktausführung.

Fig. 4 ist die zu Figur 3 gehörende Seitenansicht, wobei das Gefäß in Bauchlage gezeichnet ist.

Fig. 5 ist wiederum eine Einzelheit entsprechend Figur 2 der Pratzenlagerung in einer besonderen Ausführungsform.

In Figur 1 wird das Gefäß 1 über drei Pratzen 2 vom Tragring ρ getragen, wobei auf diesem an allen Pratzen 2 besondere Pratzenlagerungen 4 vorgesehen sind. Diese Bestehen im wesentlichen aus einer radialen Führung 5, 6 und einer kugeligen Lagerung ¹J. Die Pratzenlagerung 4. ist in Figur 2 näher dargestellt, wobei der Blick senkrecht von außen auf eine Pratze 2 gerichtet ist. Pratzen 2 sind sowohl an der Unter- und Oberseite des Tragringes 3 vorgesehen. Sie lagern jeweils in einer kugeligen Aufnahme 8,

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deren äußere Kugelform genauso in einer gleichgeformten Aufnahme 9 geführt ist. Jede Pratze 2 kann also radiale Ausdehnungen innerhalb der Führungen 5 und 6 ausführen und jede Winkelbewegung innerhalb der Kugelaufnähmen 8 und 9 vollziehen. Es versteht sich, daß die radialen Führungen 5* 6 auch aus auf die Tragringstirnseite 10 geschweißten oder geschraubten Führungsleisten gebildet werden kann.

Ein anderes AusfUhrungsbeispiel (Figur jj) sieht vor, auf dem Tragring 3 das Gefäß 1 nur jeweils mit zwei Pratzen 2 zu lagern. Wenn, wie in Figur 4 gezeigt, die kugeligen Aufnahmen 8 und 9 innerhalb eines auf den Tragring 3 gesetzten Gehäuses 11 eingebaut sind, und dieses Gehäuse 11 nicht auf der Unterseite des Tragringes j5 wiederholt werden soll, dann genügt auch eine am Gefäß 1 befestigte Kippmomentstütze 12, die über Leisten Ij5 an Vorsprüngen l4 anliegt, um so das Gefäß daran zu hindern, um die durchgehende Achse 15 (Figur 5) s^vdngen zu können.

Für alle AusfUhrungsformen ist es auch möglich, die kugeligen Aufnahmen 8, 9 innerhalb des Tragringes 3* wie in Figur 5 gezeigt, einzulassen und hierführ eine Ausnehmung 16 vorzusehen. In dieser vermag die Aufnahme 9 radial zu gleiten, wie dies mit den ursprünglichen radialen Führungen 5 und 6 vorgeschlagen ist. Um einen raschen Ein- und Ausbau des Gefäßes zu gewährleisten, schließt hierbei eine Abdeckung 17 die Ausnehmung derart ab, daß die Zapfen 2 des Gefäßes 1 praktisch verriegelt sind und das Gefäß sich sowohl radial als auch axial ausdehnen kann, jedoch fest in seiner Verbindung mit dem Tragring J> steht.

Es versteht sich, daß die Ausführungsbeispiele nur in ihrer schematischen Form dargestellt sind und im übrigen die Regeln

, der praktischen Ausführung, sei es betreffend einer Gleit-}/ oder sphärischen Lagerung, anzuwenden sind.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Vorrichtung zur Trag- oder Laufringbefestigung eines metallurgischen Gefäßes, insbesondere Stahlwerkskonverters, das mittels an seinem i-üantel befestigter Pratzen am King mehrfach abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Gefäß (l) nur in zwei gegenüberliegenden Kreisringzonen an¹. Ringumfang mittels radial- und winkelbeweglicher Pratzen (2) gelagert ist. .

   Vorrichtung nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet,

   da3 jede Pratze (2) zugleich in einer racialparallel-verschiebbaren und im Innern kugeligen Aufnahme (o,9) auf dem Ring (3) liegt.

   Vorrichtung nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet,

   dai bei zwei einzeln sich gegenüberliegender.

   Pratzen (2) eine zusätzliche, als !'ippmementetütze'

   (12) dienende Pratze (2) an der anderen Stimrin-seite vorgesehen ist, iie zur Aufnahme ven ?:^:':ial-

   l:r LL ft en dient.

   Vorrichtung nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet,

   da.: die Pratzen-Aufnah-T.er. (5,;·) in Ausnehmungen

   (i¹.) des Tragringes (

   eingelasser, und verriegel

   bar sind.

   Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis _;,

   dadurch gekennzeichnet,

   ca.? die Ai::"i.ahnen (;,;"} auf einer Stirnseite (IC)

   ;-'cs ".ir.-er (J) befestigt sinn. 0Ό9832/0383"

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