DE4026958C1 - Molten steel useful for degassing plant - has hood with graphite heating rod clamped by fixed and movable heads, and piston- cylinder pressure compensating means - Google Patents

Abstract

In a steel degassing plant, a vessel for the molten steel is closed by a hood, through which a graphite heating rod connected to a power source passes transversely. The rod is clamped by heads in passages formed in the hood. One clamping head is fixed and the other is movable w.r.t. the hood. A piston-cylinder arrangement produces a force to compensate for the low pressure formed in the vessel. ADVANTAGE - Reduced risk of rod fracture.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stahlentgasungsanlage mit einem unter Unterdruck setzbaren, durch eine Haube verschlossenen Gefäß für die Stahlschmelze und einem an einer Stromquelle anschließbaren Heizstab aus Graphit, der quer durch die Haube verläuft und mit ihn axial einspannenden Spannköpfen in Durchführungen der Haube abgedichtet gehalten ist.The invention relates to a steel degassing plant with a vacuum that can be placed under a hood sealed vessel for the steel melt and one a graphite heating element that can be connected to a power source runs across the hood and axially with it clamping heads in bushings of the hood is kept sealed.

Bei einer bekannten Stahlentgasungsanlage sind die beiden von außen nicht nur mit einer Vorspannkraft einer Feder sondern auch dem äußeren Atmosphärendruck beaufschlagten Spannköpfe beweglich in den Durchführungen der Haube gehalten, so daß sich der Heizstab bei Erwärmung axial gegen die Vorspannkraft ausdehnen kann. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Standzeit der Heizstäbe sehr kurz ist, weil sie leicht brechen (DE 36 37 065 A1). In a known steel degassing plant, the two are from the outside not only with a preload force of a spring but also the external atmospheric pressure Clamping heads movable in the hood bushings held so that the heating element axially against heating can expand the preload. In practice it has shown that the service life of the heating elements is very short because break them easily (DE 36 37 065 A1).  

Bei einer anderen bekannten Stahlentgasungsanlage ist von den beiden Spannköpfen der eine Spannkopf gegenüber der Haube festgesetzt und abgedichtet, während der andere Spannkopf in einer außerhalb des Gefäßes angeordneten dicht an den Durchführungen angeschlossenen Kammer in Form eines radialdruckfesten, gasdichten und axial beweglichen Wellrohrkörpers gehalten ist. Durch diese besondere Anordnung dieses Spannkopfes wird er von der Beaufschlagung mit Atmosphärendruck freigehalten, nur der Innendruck des Gefäßes ist in der Kammer wirksam. Druckunterschiede zwischen dem Inneren des Gefäßes und dem Äußeren des Gefäßes können sich deshalb nicht am Heizstab auswirken (DE-PS 7 48 911).In another known steel degassing plant is from the two clamping heads one clamping head opposite the Hood fixed and sealed while the other Clamping head in a tightly arranged outside of the vessel chamber connected to the bushings in the form of a radial pressure-resistant, gas-tight and axially movable Corrugated tube body is held. Through this special The arrangement of this clamping head will depend on the application kept free with atmospheric pressure, only the inside pressure of the Vessel is effective in the chamber. Pressure differences between the inside of the vessel and the outside of the Vessel can therefore not affect the heating element (DE-PS 7 48 911).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stahlentgasungsanlage zu schaffen, in der die Heizstäbe weniger bruchgefährdet als bei den bekannten Stahlentgasungsanlagen sind.The invention has for its object a  To create steel degassing system in which the heating rods less risk of breakage than the known ones Steel degassing plants are.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Stahlentgasungsanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß von den beiden Spannköpfen der eine Spannkopf gegenüber der Haube festgesetzt und der andere Spannkopf gegen die axiale Vorspannkraft gegenüber der Haube beweglich ist, und daß am beweglichen Spannkopf ein Krafterzeuger angreift, der eine entgegen der Richtung der Vorspannkraft wirkende, von dem Unterdruck im Gefäß abhängige Kompensationskraft erzeugt.This object is achieved with a Steel degassing plant of the type mentioned solved that of the two clamping heads one clamping head set against the hood and the other clamping head against the axial preload against the hood is, and that on the movable clamping head a force generator attacks one against the direction of the biasing force acting, depending on the negative pressure in the vessel Compensation force generated.

Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf der Erkenntnis, daß beim Absinken des Druckes im Gefäß der Heizstab auf Knickung nicht nur durch die einstellbare axiale Vorspannkraft, sondern zusätzlich noch dadurch belastet wird, daß auf die äußeren Stirnflächen der Spannköpfe der Atmosphärendruck einwirkt. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird der Heizstab von dieser zusätzlichen Belastung entlastet, ohne daß dadurch die für die Wärmeausdehnung des Heizstabes notwendige axiale Beweglichkeit des Heizstabes beeinträchtigt wird. Eine vollständige Entlastung von dem Atmosphärendruck wird dann erreicht, wenn die Kompensationskraft gleich der auf den beweglichen Spannkopf aufgrund des Unterdruckes wirkenden Saugkraft ist.The solution according to the invention is based on the knowledge that when the pressure in the vessel drops, the heating element bends not only due to the adjustable axial preload, but is additionally burdened by the fact that on the outer end faces of the clamping heads the atmospheric pressure acts. By the solution according to the invention Heating rod relieved of this additional burden without that thereby for the thermal expansion of the heating element necessary axial mobility of the heating element is affected. A complete discharge from that Atmospheric pressure is reached when the Compensation force equal to that on the movable clamping head due to the negative pressure acting suction force.

Die Ansteuerung des Krafterzeugers für die vom Unterdruck im Gefäß abhängige Kompensationskraft läßt sich ohne großen Aufwand nach einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch verwirklichen, daß der Krafterzeuger eine Zylinderkolbenanordnung ist, die mit dem Unterdruck des Gefäßes beaufschlagt ist. Anstelle der unmittelbaren Beaufschlagung der Zylinderkolbenanordnung mit dem Unterdruck des Gefäßes ist es auch möglich, die Zylinderkolbenanordnung über ein Servoventil, das in Abhängigkeit vom Druck im Gefäß 1 angesteuert wird, mit Fremddruck zu beaufschlagen. Diese Alternative hat den Vorteil, daß eine Druckübertragungsleitung zur Zylinderkolbenanordnung 23 entfällt, die wegen des Schmutzes im Gefäß 1 ständig gewartet werden müßte.The control of the force generator for the compensation force dependent on the negative pressure in the vessel can be achieved without great effort according to one embodiment of the invention in that the force generator is a cylinder piston arrangement which is acted upon by the negative pressure of the vessel. Instead of directly applying the negative pressure of the vessel to the cylinder piston arrangement, it is also possible to apply external pressure to the cylinder piston arrangement via a servo valve which is controlled as a function of the pressure in the vessel 1 . This alternative has the advantage that a pressure transmission line to the cylinder piston arrangement 23 is eliminated, which would have to be maintained constantly because of the dirt in the vessel 1 .

Der eine festgesetzte Spannkopf kann axial beweglich in der Durchführung der Haube gelagert und von einem Krafterzeuger gegen einen festen Anschlag mit einer Kraft gezogen oder gedrückt sein, die größer als die auf ihn einwirkende maximale Saugkraft ist, die vom Druckunterschied zwischen der Außenatmosphäre und dem Unterdruck im Gefäß erzeugt wird. Der andere Spannkopf dagegen ist vorzugsweise an einem nachgiebigen Anschlag abgestützt, der die Vorspannkraft erzeugt.A fixed clamping head can move axially in the Carrying out the hood and stored by a force generator pulled against a fixed stop with a force or pressed, which is larger than the one acting on it maximum suction power is that of the pressure difference between the outside atmosphere and the negative pressure in the vessel becomes. The other clamping head, however, is preferably on one resilient stop supported by the preload generated.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel der Stahlentgasungsanlage in Seitenansicht und teilweise im Axialschnitt schematisch darstellenden Zeichnung näher erläutert.In the following the invention is based on a Embodiment of the steel degassing plant in Side view and partially in axial section schematically illustrative drawing explained in more detail.

Die Stahlentgasungsanlage besteht aus einem Gefäß 1 für die Stahlschmelze und einer sie abschließenden Haube 2. Über einen Absaugstutzen 3 ist das Innere des Gefäßes 1 mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe verbunden.The steel degassing system consists of a vessel 1 for the molten steel and a hood 2 closing it. The interior of the vessel 1 is connected to a vacuum pump (not shown ) via a suction nozzle 3 .

Die Haube 2 weist an der gegenüberliegenden Seite Durchführungen 4, 5 für Spannköpfe 6, 7 auf, die zwischen sich einen quer durch die Haube 2 verlaufenden Heizstab 8 aus Graphit axial einspannen. Die Stromzufuhr zu dem Heizstab 8 erfolgt über die gegenüber den Durchführungen 4, 5 elektrisch isolierten und abgedichteten Einspannköpfe 6, 7. The hood 2 has bushings 4 , 5 for clamping heads 6 , 7 on the opposite side, which axially clamp a heating rod 8 made of graphite extending transversely through the hood 2 between them. The power supply to the heating element 8 takes place via the clamping heads 6 , 7 , which are electrically insulated and sealed from the bushings 4 , 5 .

Der Einspannkopf 6 ist auf einem auf Schienen 9 in Richtung des Doppelpfeiles verfahrbaren Schlitten 10 aufgebaut und wird mit einer ausreichend großen Kraft gegen einen festen Anschlag 11 gezogen und daran in Anlage auch dann gehalten, wenn Unterdruck im Gefäß 1 herrscht. Dafür greift am Einspannkopf 6 beziehungsweise am Schlitten 10 ein über eine Umlenkrolle 12 geführtes Seil 13 an, an dem ein Gewicht G hängt.The clamping head 6 is built on a carriage 10 which can be moved on rails 9 in the direction of the double arrow and is pulled with a sufficiently large force against a fixed stop 11 and held there against it even when there is negative pressure in the vessel 1 . For this purpose, a cable 13 , on which a weight G hangs, engages on the clamping head 6 or on the slide 10 and is guided over a deflection roller 12 .

Auf den anderen Einspannkopf 7, der ebenfalls auf einem auf Schienen 14 in Richtung des Doppelpfeiles verfahrbaren Schlitten 15 aufgebaut ist, wirkt über ein Übertragungsglied 16 eine Zylinderkolbenanordung 17 ein, die mit einem einstellbaren Druck beaufschlagt ist und die von einem auf Schienen 18 in Richtung des Doppelpfeiles verfahrbaren Schlitten 19 aufgebaut ist, der auch den Schlitten 15 trägt. Der Schlitten 19 ist an einem festen Anschlag 20 abgestützt. Bei Druckbeaufschlagung der Zylinderkolbenanordnung 17 wird der Heizstab 8 mit einer einstellbaren Vorspannkraft axial eingespannt.On the other clamping head 7 , which is also constructed on a carriage 15 which can be moved on rails 14 in the direction of the double arrow, acts via a transmission member 16, a cylinder piston arrangement 17 which is acted upon by an adjustable pressure and which is actuated by one on rails 18 in the direction of Double arrow movable carriage 19 is constructed, which also carries the carriage 15 . The carriage 19 is supported on a fixed stop 20 . When the cylinder piston arrangement 17 is pressurized, the heating element 8 is clamped axially with an adjustable pretensioning force.

Damit beim Absenken des Druckes im Gefäß 1 sich zu dieser Vorspannkraft nicht noch der auf den Spannkopf 7 einwirkende Atmosphärendruck hinzu addiert, wodurch der Heizstab 8 axial überlastet werden könnte, greift am Einspannkopf 7 über ein über eine Umlenkrolle 21 geführtes Seil 22 ein Krafterzeuger 23 in Form einer Zylinderkolbenanordnung an, deren einer Zylinderrraum mit dem Inneren des Gefäßes 1 über eine Leitung verbunden ist, die von der zu der Vakuumpumpe führenden Leitung hinter einem Gaskühler 24 abzweigt. Beim Absenken des Druckes im Gefäß 1 baut sich deshalb in diesem Zylinderraum ein dem Druck im Gefäß 1 entsprechender Unterdruck auf, der den auf den Spannkopf 7 wirkenden Atmosphärendruck kompensiert. Damit eine vollständige Kompensation stattfindet, ist es notwendig, die Kolbenfläche der Zylinderkolbenanordnung 23 entsprechend zu dimensionieren.So that when the pressure in the vessel 1 is reduced, the atmospheric pressure acting on the clamping head 7 is not added to this prestressing force, as a result of which the heating element 8 could be axially overloaded, a force generator 23 engages on the clamping head 7 via a cable 22 guided over a deflection roller 21 Form of a cylinder piston arrangement, one cylinder space of which is connected to the interior of the vessel 1 via a line which branches off from the line leading to the vacuum pump behind a gas cooler 24 . When lowering the pressure in the vessel 1, therefore, a pressure builds in this cylinder space in the vessel 1 corresponding vacuum on which compensates for the force acting on the clamping head 7 atmospheric pressure. So that complete compensation takes place, it is necessary to dimension the piston surface of the cylinder piston arrangement 23 accordingly.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, abweichend vom Ausführungsbeispiel den Spannkopf 6 fest mit dem Anschlag 11 zu verbinden und/oder die von der Zylinderkolbenanordnung 17 aufgebrachte Vorspannkraft mit einem Federelement zu erzeugen. Es versteht sich, daß auch der Krafterzeuger 23 keine Zylinderkolbenanordnung zu sein braucht, sondern auch mechanisch die Kraftkompensation vorgenommen werden kann. Sofern der Krafterzeuger 23 eine Zylinderkolbenanordnung ist, kann deren Druck auch über einen Regelkreis gesteuert werden, dessen Regelgröße durch den im Gefäß 1 gemessenen Druck bestimmt wird.In the context of the invention, it is possible, contrary to the exemplary embodiment, to firmly connect the clamping head 6 to the stop 11 and / or to generate the prestressing force applied by the cylinder piston arrangement 17 with a spring element. It goes without saying that the force generator 23 does not have to be a cylinder piston arrangement, but the force compensation can also be carried out mechanically. If the force generator 23 is a cylinder piston arrangement, its pressure can also be controlled via a control circuit, the controlled variable of which is determined by the pressure measured in the vessel 1 .

Claims (6)

1. Stahlentgasungsanlage mit einem unter Unterdruck setzbaren, durch eine Haube (2) verschlossenen Gefäß (1) für die Stahlschmelze und einem an einer Stromquelle anschließbaren Heizstab (8) aus Graphit, der quer durch die Haube (2) verläuft und mit ihn axial einspannenden Spannköpfen (6, 7) in Durchführungen (4, 5) der Haube (2) abgedichtet gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden Spannköpfen (6, 7) der eine Spannkopf (6) gegenüber der Haube (2) festgesetzt und der andere Spannkopf (7) gegen die axiale Vorspannkraft beweglich gegenüber der Haube (2) ist, und daß am beweglichen Spannkopf (7) ein Krafterzeuger (23) angreift, der eine entgegen der Richtung der Vorspannkraft wirkende, von dem Unterdruck im Gefäß (1) abhängige Kompensationskraft erzeugt.1. Steel degassing system with a pressurizable container ( 1 ) closed by a hood ( 2 ) for the molten steel and a heating element ( 8 ) made of graphite that can be connected to a power source, which runs across the hood ( 2 ) and clamps it axially Clamping heads ( 6 , 7 ) in bushings ( 4 , 5 ) of the hood ( 2 ) are kept sealed, characterized in that of the two clamping heads ( 6 , 7 ) one clamping head ( 6 ) is fixed relative to the hood ( 2 ) and the another clamping head ( 7 ) is movable against the axial pretensioning force relative to the hood ( 2 ), and that a force generator ( 23 ) acts on the movable clamping head ( 7 ) and acts against the direction of the pretensioning force from the negative pressure in the vessel ( 1 ) dependent compensation force generated. 2. Stahlentgasungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationskraft gleich der auf den beweglichen Spannkopf (7) aufgrund des Unterdrucks im Gefäß (1) wirkenden Saugkraft ist.2. Steel degassing system according to claim 1, characterized in that the compensation force is equal to the suction force acting on the movable clamping head ( 7 ) due to the negative pressure in the vessel ( 1 ). 3. Stahlentgasungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Krafterzeuger (23) eine Zylinderkolbenanordnung ist, die mit dem Unterdruck des Gefäßes (1) beaufschlagt ist. 3. Steel degassing system according to claim 1 or 2, characterized in that the force generator ( 23 ) is a cylinder piston arrangement which is acted upon by the negative pressure of the vessel ( 1 ). 4. Stahlentgasungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Krafterzeuger (23) eine Zylinderkolbenanordnung ist, die über eine Servosteuerung in Abhängigkeit von dem Druck im Gefäß (1) druckbeaufschlagt ist.4. Steel degassing system according to claim 1 or 2, characterized in that the force generator ( 23 ) is a cylinder piston arrangement which is pressurized via a servo control depending on the pressure in the vessel ( 1 ). 5. Stahlentgasungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine festgesetzte Spannkopf (6) axial beweglich in der Durchführung (4) der Haube (2) gelagert ist und von einem Krafterzeuger (G) gegen einen festen Anschlag (11) mit einer Kraft gezogen oder gedrückt wird, die größer als die auf ihn einwirkende maximale Saugkraft ist, die vom Druckunterschied zwischen der Außenatmosphäre und dem Unterdruck im Gefäß (1) abhängt.5. Steel degassing system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the one fixed clamping head ( 6 ) is axially movable in the implementation ( 4 ) of the hood ( 2 ) and is supported by a force generator (G) against a fixed stop ( 11 ) is pulled or pressed with a force that is greater than the maximum suction force acting on it, which depends on the pressure difference between the outside atmosphere and the negative pressure in the vessel ( 1 ). 6. Stahlentgasungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Spannkopf (7) an einem nachgiebigen Anschlag (17) abgestützt ist.6. Steel degassing system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the other clamping head ( 7 ) is supported on a resilient stop ( 17 ).