DE1675765B1 - Steel mill converter drive - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stahlwerkskonverter-Antrieb für einen mit dem Konvertergefäß eine Einheit bildenden Kippzapfen, der mit seinem getrennt angeordneten starr gelagerten Kippzapfen-Zahnrad in gelenkiger Antriebsverbindung steht.The invention relates to a steelworks converter drive for a with the converter vessel a unit forming pivot pin, which is separated with his arranged rigidly mounted pivot pin gear in an articulated drive connection stands.

Stahlwerkskonverterantriebe bestehen ganz allgemein aus einem getrennt angeordneten Antrieb für das Kippzapfenzahnrad des Konverters. Ein starrer Antrieb, gegeben durch ein ortsfest angeordnetes Zahnradgetriebe, das in das Kippzapfenzahnrad eingreift, ist jedoch bei den gegebenen Verhältnissen unter der thermischen Belastung und der Massenbelastung nur in den seltensten Fällen möglich. Es haben. sich deshalb zwei Gattungen von Konverter-Kippantrieben ausgebildet, deren Vergleich hinsichtlich der Wirkungsweise und dem Aufwand und dem erzielten Ergebnis bezüglich Lebensdauer erhebliche Unterschiede ergibt.Steel mill converter drives generally consist of one separate arranged drive for the tilting pin gear of the converter. A rigid drive given by a stationary gear mechanism that is inserted into the pivot pinion intervenes, but is under the given conditions under the thermal load and the mass load is only possible in the rarest of cases. Have it. therefore formed two types of converter tilt drives, their comparison with regard to the mode of action and the effort and the result achieved in terms of service life results in significant differences.

Man unterscheidet zunächst den Konverterantrieb der bezeichneten Gattung. Nach einer bekannten Lösung (USA.-Patentschrift 2 483 017) soll sich das Gefäß mit den Kippzapfen in dem starren Lager des Kippgestells stützen. Das Kippzapfen-Zahnrad lagert im axialen Abstand in einem getrennten Gehäuse. Der Abstand zwischen Wellenstumpf und Kippzapfen ,wird mittels einer Kupplungsmuffe überbrückt. Beide Wellenstümpfe des Kippzapfens und des Kippzapfen-Zahnrades sind mit Kupplungs-Zahnkränzen ausgestattet. Dementsprechend weist auch die Kupplungsmuffe beidendig im Inneren eine passende Verzahnuna C auf.A distinction is first made between the converter drive of the specified genus. According to a known solution (US Pat. No. 2,483,017) , the vessel with the tilting pin should be supported in the rigid bearing of the tilting frame. The pivot pin gear is axially spaced apart in a separate housing. The distance between the stub shaft and the pivot pin is bridged by means of a coupling sleeve. Both shaft ends of the pivot pin and the pivot pin gear are equipped with coupling sprockets. Accordingly, the coupling sleeve also has matching teeth C on the inside at both ends.

12 Der auftretende Verschleiß äußert sich somit je- weils an beiden Kupplungsstellen. Außerdem baut eine solche Konverterantriebseinrichtung sehr breit, was unter allen Umständen Platzverluste bedeutet. Ein anderer Nachteil liegt in der Tatsache, daß das starre Kippzapfenlager keine Achsverlagerung zuläßt. Derartige Antriebsausbildungen sind besonders stoßempfindlich. Die relativ lange Kraftfluß-übertragungsstrecke zieht auch unerwünscht große Verdrehungswinkel nach sich, so daß bei heftigen Stößen die zulässiae Torsionsspannung überschritten werden könnte. Nun ist denkbar, daß der Mangel der starren Kippzapfen-Lagerung durch Übertragung eines ausgewählten Merkmals aus einem anderen bekannten Vorschlag (USA.-Patentschrift 2 976 090) beseitigt werden könnte. Danach können Pendellager in die Kippgestellager eingebaut werden. Eine diesbezügliehe Ausführung des Konverterantriebes ermangelt jedoch weiterhin optimal kinematisch gestalteter Antriebsverhältnisse.The 12 wear occurring thus manifests itself in each case on both coupling sites. In addition, such a converter drive device is very wide, which means a loss of space under all circumstances. Another disadvantage lies in the fact that the rigid pivot bearing does not permit any axial displacement. Such drive trainings are particularly sensitive to shock. The relatively long power transmission path also entails undesirably large angles of rotation, so that the permissible torsional stress could be exceeded in the event of violent impacts. It is now conceivable that the deficiency of the rigid pivot bearing could be eliminated by transferring a selected feature from another known proposal (US Pat. No. 2,976,090 ). Then self-aligning bearings can be installed in the tilting frame bearings. An embodiment of the converter drive in this regard, however, still lacks optimally kinematically designed drive conditions.

Ferner sind sogenannte reitende Getriebe mit Drehmomentstützen bekannt. Bei derartigen Antrieben sitzt ein Getriebegehäuse lose auf dem Kippzapfen gelagert, mit seinen Einzelritzen im Eingriff mit dem Zapfenzahnrad befindlich, und wird mittels einer gehäusefesten Stütze ortsfest abgefangen, Es ist bis zum heutigen Tage ungeklärt, in welchem Umfang die eine oder andere Gattung der Konverterkippantriebe noch beibehalten werden kann. Zunächst hat sich gezeigt, daß die starren Antriebe bei Gefäßen über einer bestimmten Nutztonnenzahl nicht mehr brauchbar sind. Es muß mit Zahnbrüchen sowie mit einer äußerst kurzen Lebensdauer gerechnet werden. Die reitenden Getriebe weisen zwar einige Vorteile auf; insbesondere bieten sich dafür auch Planeten-"etriebe an, deren Vorteile in einer kompakten Bau weise mit günstigen übersetzungsverhältnissen bei geringem Gewicht liegen, jedoch dürften solche Getriebe noch teuer in der Herstellung sein. Planetengetriebe spielen zwar ganz allgemein im Hüttenbau eine immer größere Rolle. Bei wachsendem Abtriebsdrehmoment sind diese vorteilhaft. Die Form der Getriebe bietet sich als Flanschgetriebe günstig an, weil dessen Gehäuse nicht unbedingt auf Hüttenflur lagern muß. Es können also Kosten für Fundamente eingespart werden.Furthermore, so-called riding gears with torque arms are known. With such drives, a gear housing sits loosely on the pivot pin, located with its individual scratches in engagement with the pin gear, and is by means of a fixed support, it is still unclear to this day, to what extent one or the other type of converter tilt drives is still retained can be. First, it has been shown that the rigid drives in vessels over a certain number of usable tons are no longer usable. It must have broken teeth and an extremely short service life can be expected. The riding gear have some advantages; Planetary gears are also particularly suitable for this on, their advantages in a compact design with favorable gear ratios are lightweight, but such transmissions are likely to be expensive to manufacture be. Planetary gears are generally playing an increasingly larger role in metallurgical engineering Role. These are advantageous as the output torque increases. The shape of the gears offers itself as a flange gear, because its housing is not necessarily must be stored on the hallway of the hut. So foundations costs can be saved.

Die Tendenz in den Stahlwerken geht jedoch dahin, immer größere Einheiten zu bauen; d. h. bei wachsendem Nutzinhalt der Gefäße müssen auch die gesamten Anlagen vergrößert werden. Wenn in Konvertern immer hochwertigere Stähle erblasen werden sollen, sind dafür auch einige weitere Bedingungen zu stellen. Beispielsweise sind bei weitem mehr Zuschlagstoffe und -sorten als bisher erforderlich. Der Betrieb auf der Konverterbühne wächst ständig an, bereits ist die Platzfrage Gegenstand von Überlegungen, wo überhaupt noch die Bunker für die Zuschlagstoffe unterzubringen sind, weil von diesen gefordert wird, daß sie auf kürzestem Weg und in kürzester Zeit dem gekippten Konverter' die Stoffe zuteilen. An diesen Gedankengang anknüpfend zeigt sich, daß zwar das auf der Kippachse des Konvertertragringes sitzende Zahnrad, das sogenannte Kippzapfenzahnrad, am allerwenigsten Platz beansprucht oder - mit anderen Worten ausgedrückt - der Platz auch bei beengten Raumverhältnissen noch für das Kippzapfenzahnrad ausreicht. Jedoch hat sich gezeigt, daß es nicht immer günstig ist, ein reitendes Getriebe zu verwenden, weil dadurch der noch vorhandene Rauin auf der Konverterbühne weiter eingeschränkt wird. Daraus resultiert nunmehr auch die Maßnahme, den Hauptteil des Getriebes unter die Konverterbühne zu legen, also wie bisher ein Zahnradgetriebe, das ortsfest ist, vorzusehen, wobei dessen Abtriebszahnrad mit dem Konverterkippzapfenzahnrad kämmen muß. Nunmehr tritt aber wie bei dem bisher - bekannten starren Getriebe die Schwierigkeit auf, daß, bedingt durch Abmessungen von Gefäß, Abmessungen von Getriebe sowie der verschiedenen Standorte von beiden Vorrichtungen und nicht zuletzt durch die mechanischen und thermischen Belastungen, eine einwandfreie Übertragung der Antriebskräfte, verbunden mit einer möglichst langen Lebensdauer, in Frage gestellt sind.The tendency in the steel mills, however, is to build ever larger units; d. H. If the useful volume of the vessels increases, the entire systems must also be enlarged. If ever higher quality steels are to be blown in converters, a few additional conditions must also be set. For example, far more aggregates and types are required than before. The operation on the converter stage is growing steadily, the question of space is already the subject of considerations as to where the bunkers for the aggregates are to be accommodated at all, because they are required to distribute the materials to the tilted converter in the shortest possible time . Following on from this line of thought, it can be seen that the gear wheel sitting on the tilt axis of the converter support ring, the so-called tilting pin gear, takes up the least amount of space or - in other words , the space is still sufficient for the tilting pin gear, even in confined spaces. However, it has been shown that it is not always beneficial to use a riding gear, because this further restricts the roughness that is still present on the converter platform. This now also results in the measure of placing the main part of the gearbox under the converter platform, thus providing a stationary gear transmission as before, the output gear of which must mesh with the converter tilting pin gear. Known rigid transmission, the difficulty in that, due to dimensions of vessel dimensions of gears as well as the different locations of two devices and last but not least connected by the mechanical and thermal loads, a proper transmission of the driving forces - now but as with the previously occurs with the longest possible service life.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich deshalb mit dem Problem der Wellenenden-Verbindung von Gefäß und Kippantrieb. Gerade diese Stelle ist eine der unsichersten im gesamten System der Konverterantriebe geworden. Ein Ausfall des Antriebs hat den Stillstand der Anlage und damit hohe wirtschaftliche Verluste zur Folge. überdies muß ein neues Getriebe bei Zahnbrüchen in Bereitschaft stehen, wobei das Umbauen, d. h. der Abtransport des schadhaften Getriebes sowie das Heranschaffen des neuen Getriebes e:ne solche Zeit in Anspruch nehmen, daß doch einige Chargen verlorengehen.The present invention therefore deals with the problem of the shaft end connection between the vessel and the tilt drive. This point in particular has become one of the most insecure in the entire system of converter drives. If the drive fails, the system comes to a standstill and thus high economic losses. In addition, a new gear must be ready in the event of broken teeth . H. The removal of the defective gearbox and the bringing in of the new gearbox take such time that some batches are lost.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den durch Verformungen infolge des großen Gewichts des Konverters und durch Hitzeeinwirkung zu Winkelabweichungen neigenden Konverterkippzapfen einwandfrei und mit hoher betrieblicher Sicherheit von einem starr gelagerten Kippzapfen-Zahnrad aus anzutrelben und zu lagern.The invention is based on the object due to deformations the great weight of the converter and angular deviations from the effects of heat tilting converter pivot pin flawlessly and with a high level of operational safety from a rigidly mounted pivot pin gear to be relied and stored.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungs-C aemäß darin, daß der Kippzapfen an seinem äußeren Umfang an einem Pendellager gelagert ist und in einer axialen Bohrung eine formschlüssige Gelenkkupplung aufnimmt, deren radiale Mittenebene mit der des Pendellagers zusammenfällt und in die ein Wellenstumpf des Kippzapfen-Zahnrades eingreift.The solution to this problem is according to the invention that the Tilt pin is mounted on its outer periphery on a self-aligning bearing and in a axial Bore receives a positive joint coupling, the radial center plane with that of the self-aligning bearing coincides with a stub shaft of the pivot pin gear intervenes.

Die Vorteile sind Platzersparnis, eine gute, schmutzgeschützte Baueinheit und vor allen Dingen nur eine einzige Gelenklagerung, so daß die zweite Gelenkstelle gemäß dem Vorschlag aus der USA.-Patentschrift 2 483 017 entfällt. Ein bisher unbeachtet gebliebener Effekt ergibt sich aber zusätzlich aus den beiden axial eng beisammenliegenden Gelenklagern, weil nur so ein denkbar ruhiger Lauf erhalten werden kann. Andererseits tritt eine wesentliche Verbesserung der Antriebsverhältnisse dadurch ein, daß bei der erfindungsgemäßen Bauweise erstmalig die technischen Grenzen eines Pendel-Wälzlagers Berücksichtigung finden. Entgegen der bekannten Lösung sind solche Pendelwälzlager nur in Grenzen schwenkbar. Während also eine Gelenkmuffe in einigem Ab- stand noch der Kippzapfenverlagerung zu folgen vermag, befindet sich das Pendelwälzlager bereits in seiner Grenzlage, -in -der bekanntlich der Verschleiß besonders aroß ist. Gemäß der Erfindung läßt sich dieser Nachteil durch die Anordnung der Kupplung im Inneren und des Pendelwälzlagers außen der Schwenkbereich des Pendellagers voll ausnutzen, ohne daß dabei an dessen Grenzen gegangen zu werden braucht.The advantages are space saving, a good, fully sealed unit and, above all, only one joint bearing, so that the second hinge point is omitted according to the proposal from the USA. Patent 2,483,017. A hitherto neglected effect also arises from the two spherical plain bearings that are axially close together, because this is the only way to obtain the smoothest possible run. On the other hand, there is a significant improvement in the drive conditions in that the construction according to the invention takes into account the technical limits of a self-aligning roller bearing for the first time. Contrary to the known solution, such self-aligning roller bearings can only be pivoted within limits. The wear in -the known to be particularly aross is - that is, during a joint socket to some waste was still able to follow the Kippzapfenverlagerung, the pendulum roller bearing is already in its border location. According to the invention, this disadvantage can be fully exploited by the arrangement of the coupling inside and the self-aligning roller bearing outside the pivoting range of the self-aligning bearing without having to go to its limits.

In einer solchen Lage sind die theoretischen Verhältnisse besonders günstig. Das Verschwenken des Kippzapfens bei eintretender Belastun- bzw. Wärmedehnung oder ähnlicher Wärmebelastung erfolgt für das Pendelrollenlager sowie für die Formschlußelemente-Kupplung mit den gleichen Geschwindigkeiten zu gleicher Zeit. Die Abnutzung der Teile ist somit gleichmäßig und stellt einen weiteren Gesichtspunkt für die Erhaltung des Getriebes auf lange Zeit dar.In such a situation the theoretical conditions are special cheap. The pivoting of the pivot pin in the event of stress or thermal expansion or a similar heat load occurs for the spherical roller bearing and for the form-locking element coupling at the same speeds at the same time. The wear and tear of the parts is thus evenly and represents a further point of view for the preservation of the Transmission for a long time.

Schließlich ist ein weiteres Erfindungsmerkmal dadurch gegeben, daß die formschlüssige Gelenkkupplung mit zwischen die Zähne der beiden Kopplungsteile eingreifenden Tonnenrollen ausgebildet ist.Finally, another feature of the invention is given in that the positive joint coupling with between the teeth of the two coupling parts engaging barrel rollers is formed.

Die Tonnenrollen bewegen sich nicht wle bei den vom Gebiet der Maschinenelemente her bekannten Kupplungen, sie verbleiben vielmehr stets in Ruhe und werden nur auf Scherung und Pressung beansprucht. Ihre notwendige rechnerische Erfassung ist damit leicht gegeben. Es ist einzusehen, daß, wenn auch einmal die Lebensdauer eines solchen Antriebs endet, leicht das Austauschen der verschlissenen Teile erfolgen kann, wobei diese nahezu am gleichen Ort des Getriebes ersetzt werden können; mit anderen Worten ausgedrückt, erfordert der Ausbau des Tonnenrollenlagers ohnehin den Ausbau der Pendelrollenlager.The barrel rollers do not move as in the area of the machine elements known clutches, they rather always remain at rest and are only open Shear and compression stressed. Your necessary computational recording is thus easily given. It is to be seen that, even if once the life of such a Drive ends, easily replacing the worn parts can be done these can be replaced at almost the same place on the transmission; in other words In other words, removing the barrel roller bearing requires removing the Spherical roller bearings.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawing shown and explained in more detail below.

F i g. 1 ist ein Achsenquerschnitt durch das Ende eines Konverterkippzapfens mit dem zugehörigen Kippzapfenzahnrad und dem Ausgangszahnrad des ortsfesten Getriebes; F i g. 2 stellt einen Querschnitt entsprechend der Schnittangabe II-II aus F i g. 1 dar.F i g. 1 is an axial cross-section through the end of a converter pivot with the associated pivot gear and the output gear of the stationary transmission; F i g. 2 shows a cross section corresponding to section II-II from FIG. 1 represents.

Gemäß F i g. 1 zeiet der Konverterkippzapfen 1 anschließend an dessen Verstärkung 2 einen Absatz 3. Der Kippzapfen 1 ist hohl und weist eine Ausnehmung 4 auf. Auf dem Absatz 3 ist ein Pendelrollenlager 5 mit seinem Innenring gelagert und der Außenring befindet sich in einer Lagerstelle 6 des Kippgestells 7. Die Lagerstelle 6 ist beidseitig mit Dekkeln 8 und 9 abgedeckt. Zweckmäßigerweise besitzen die Deckel Dichtungsmanschetten 10, um das Pendelrollenlager 5 vor Staubzutritt zu schützen. In das Innere des Absatzes 3 des Kippzapfens 1 ragt der Wellenstumpf 11 des Kippzapfenzahnrades 12. Zur weiteren Lagerung der erfindungsgemäßen Formschlußelemente-Kupplung ist eine zusätzliche Ausdrehung 13 im Absatz 3 des Kippzapfens angebracht. In dieser und mit dem Kippzapfen 1 fest verbunden sitzt eine Haltebuchse 14, in welcher Ausbuchtungen 15 für die eigentlichen Tonnenrollen 16 vorgesehen sind. Die Ausbuchtungen 15 befinden sich sowohl im Wellenstumpf 11 als auch in der Haltebuchse 14, so daß das Kippzapfenzahnrad 12 etwa um den Betrag des Winkels oc relativ zum Kippzapfen 1 verlagerbar ist. Den Abschluß des Wellenstumpfes bildet eine fest mit diesem verbundene Platte 17. Die Tonnenrollen können sich deshalb nur um einen geringen Teil um ihre Längsachse drehen. Bei Antrieb des Kippzapfenzahnrades 12 stellt sich sofort eine Verklemmung ein, die die Kupplung des Kippzapfens mit dem Kippzapfenzahnrad bewirkt. Trotzdem ist aber zwischen beiden Teilen die erwünschte Verlagerung gegeben.According to FIG. 1, the converter pivot pin 1 then shows a shoulder 3 on its reinforcement 2. The pivot pin 1 is hollow and has a recess 4. A spherical roller bearing 5 with its inner ring is mounted on the shoulder 3 and the outer ring is located in a bearing point 6 of the tilting frame 7. The bearing point 6 is covered with covers 8 and 9 on both sides. The covers expediently have sealing collars 10 in order to protect the spherical roller bearing 5 from the ingress of dust. In the interior of the paragraph 3 of the pivot pin 1 protrudes the stub shaft 11 of the pivot pin gear 12. For further storage of the positive locking element coupling according to the invention, an additional recess 13 is made in paragraph 3 of the pivot pin. In this and firmly connected to the pivot pin 1 sits a holding bushing 14 in which bulges 15 are provided for the actual barrel rollers 16 . The bulges 15 are located both in the stub shaft 11 and in the retaining sleeve 14, so that the pivot pin gear 12 can be displaced relative to the pivot pin 1 approximately by the amount of the angle oc. The end of the stub shaft is formed by a plate 17 firmly connected to it. The barrel rollers can therefore only rotate a small part about their longitudinal axis. When the tilting pin gear 12 is driven, a jamming occurs immediately, which causes the coupling of the tilting pin with the tilting pin gear. Nevertheless, there is the desired shift between the two parts.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Kippzapfenzahnrad 12 mit Rollen 18 geführt, die in Ringen 19 laufen. Die Ringe 19 sind fest mit dem Kippzapfenzahnrad zentrisch verbunden. Selbstverständlich können diese Ringe auch als Ganzes aus einem Stück bestehend mit dem Kippzapfenzahnrad 12 gefertigt werden, wie dies bei 20 angedeutet ist. Zur weiteren Abstützung des gelenkig mit dem Kippzapfen 1 verbundenen Kippzapfenzahnrades 12 sind Bordscheiben 22 am Ritzel 21,- eines weiter nicht gezeigten ortsfesten Getriebes, vorgesehen. Die Bordscheiben laufen auf der Ritzelwelle 23. Auf dieser sind auch Laschen 24 geführt, an denen mittels Verschraubungen 25 die Rollen 18 gelagert sind.In the present exemplary embodiment, the pivot pin gear 12 is guided by rollers 18 which run in rings 19 . The rings 19 are firmly connected centrally to the tilt pin gear. Of course, these rings can also be manufactured as a whole from a single piece with the pivot pin gear 12, as indicated at 20. To further support the pivot pin gear 12 articulated to the pivot pin 1 , flanged disks 22 are provided on the pinion 21 of a stationary gear (not shown further). The flanged disks run on the pinion shaft 23. On this there are also tabs 24 on which the rollers 18 are mounted by means of screw connections 25.

Die Festleaung des Kippzapfenzahnrades 12 kann selbstverständlich auch vom Kippgestell 7 aus erfolgen. Im vorliegenden Beispiel jedoch wird die Ab- stützung des Kippzapfenzahnrades 12 über die Lagerteile 26 des weiter nicht geze-gten ortsfesten Getriebes vorgenommen. Auch weist der Wellenstumpf 11 des Kippzapfenzahnrades 12 eine Abschrägung 27 auf, die gestattet, die vorliegenden Bauteile ohne Schwierigkeiten zu montieren.The tilting pin gear 12 can of course also be fixed in place from the tilting frame 7. In the present example, however, the exhaust support made via the bearing parts 26 of the further non-geze GTEN stationary gear of the Kippzapfenzahnrades 12th The stub shaft 11 of the pivot pin gear 12 also has a bevel 27 which allows the present components to be assembled without difficulty.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Stahlwerkskonverter-Antrieb für einen mit dem Konvertergefäß eine Einheit bildenden Kippzapfen, der mit seinem getrennt angeordneten, starr gelagerten Kippzapfen-Zahnrad in gelenkiger Antriebsverbindung steht, d a d u r c h g e - kennzeichnet, daß der Kippzapfen(1) an se:nem äußeren Umfang in einem Pendellager (5) gelagert ist und in einer axialen Bohrung (13) eme formschlüssige Gelenkkupplung (15, 16) aufnimmt, deren radiale Mittenebene mit der des Pendellagers zusammenfällt, und in die ein Wellenstumpf (11) des Kippzapfen-Zahnrades (12) ein-,areift. 3 1. A steel works converter drive for forming the converter vessel a unit pivot pins, which are arranged separately with its rigidly supported pivot pin gear is in an articulated driving connection, d a d u rch g e - denotes that the pivot pins (1) to se : Nem outer circumference is mounted in a self-aligning bearing (5) and in an axial bore (13) receives a form-fitting articulated coupling (15, 16) , the radial center plane of which coincides with that of the self-aligning bearing, and in which a stub shaft (11) of the pivot pin Gear (12) is engaged. 3 2. Stahlwerkskonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Gelenkkupplung (15, 16, 35, 36) mit zwischen die Zähne der beiden Kupplungsteile eingreifenden Tonnenrollen ausgebildet ist.2. Steel works converter according to claim 1, characterized in that the form-fitting articulated coupling (15, 16, 35, 36) is formed with barrel rollers engaging between the teeth of the two coupling parts.