EP0015408B1 - Metallurgical crucible, particularly a tiltable and/or rotatable steel works converter - Google Patents

Metallurgical crucible, particularly a tiltable and/or rotatable steel works converter Download PDF

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EP0015408B1
EP0015408B1 EP80100688A EP80100688A EP0015408B1 EP 0015408 B1 EP0015408 B1 EP 0015408B1 EP 80100688 A EP80100688 A EP 80100688A EP 80100688 A EP80100688 A EP 80100688A EP 0015408 B1 EP0015408 B1 EP 0015408B1
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EP
European Patent Office
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stressed
vessel
tie rods
units
stressing
Prior art date
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Expired
Application number
EP80100688A
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German (de)
French (fr)
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EP0015408A1 (en
Inventor
Günter Schmitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mannesmann Demag AG
Original Assignee
Mannesmann Demag AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Mannesmann Demag AG filed Critical Mannesmann Demag AG
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Publication of EP0015408A1 publication Critical patent/EP0015408A1/en
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4633—Supporting means

Definitions

  • the invention relates to a metallurgical vessel, in particular a tiltable and / or revolving steel mill converter, which, by means of individual or coherent support brackets attached to the vessel wall and prestressed parallel and / or perpendicular to the longitudinal axis of the vessel, bendable, flexible, extensible tie rods in one or more, optionally with the vessel Distance surrounding support or races is held, each consisting of claws with clamping heads, stretchable tie rods and support ring or race with clamping heads existing pretensioning units.
  • the present invention is therefore based on the object of better utilizing the load capacity of the pretensioning units mentioned in the introduction in order to make do with a relatively smaller number of pretensioning units for the fastening surfaces available on the support ring or raceway end faces.
  • the invention achieves the stated object in the case of the vessel fastenings mentioned at the outset, provided with the aforementioned pretensioning units, in that at least one further pretensioning unit is superimposed on one pretensioning unit, the clamping heads of which are each indirectly or directly supported on the first pretensioning stage, one pretensioning unit in each case the other or penetrated the others with their stretchy tie rods.
  • the solution according to the invention has several advantages: A / double or multiple pretensioning unit is created, which also distributes the required pretensioning forces or loads, as is normally transmitted by at least two pretensioning units, to two separate pretensioning units, but in such a way that the one pre-tensioning unit absorbs the other.
  • the pretensioning unit according to the invention also leads to particularly favorable solutions in the case of narrow support rings in the tilting pin area thereof, so that existing difficulties are frequently eliminated in conversions and the associated enlargement of the vessels.
  • the extremely space-saving design therefore allows tie rods that transmit high preload forces to be accommodated on particularly narrow support rings.
  • a plurality of the superimposed pretensioning units are arranged symmetrically to a common central axis. This measure serves to simplify the systematic calculation of equal pre-tensioning forces & in the individual tensile rods.
  • the space-saving arrangement is further improved in that several clamping heads of different biasing units are arranged concentrically to the common central axis.
  • the following measure also contributes to the easy, independent transfer of preload, according to which the clamping heads with their clamping nuts are each independently supported on the claws and supporting rings or races to be clamped.
  • the metallurgical vessel 1 consists of a converter vessel which is operated in the fresh process. Within this metallurgical process, temperatures of over 2000 ° C occur in the center of the fresh gas supply. These high temperatures generate correspondingly high temperatures in the masonry and in the vessel shell surrounding it. The heat radiates from the vessel jacket onto the equipment parts surrounding the metallurgical vessel.
  • the container 1 is tiltably mounted for charging, freshening and parting.
  • the support ring 2 serves as the tilting device, which is itself supported in tilting bearings (not shown) by means of tilting pins 4 provided in the tilting axis 3.
  • the support ring 2 is replaced with rotating vessels 1 by races which are based on known roller arrangements, the rollers being rotatably mounted in the support ring 2 of comparable tilting frames (not shown).
  • the connection between the vessel 1 and the support ring 2 initially consists of individual Support claws 5, which are formed by means of ribs 5a and struts 5b welded to the vessel jacket and have a bearing-shaped projection 5c.
  • the claws 5 can also be formed from claw rings 5d and the struts 5b. Because of the lower operating temperatures, the claw rings 5d can be arranged in the bottom region 1a of the vessel 1 without constriction stress. In this embodiment, the projections 5c are also present.
  • Abutments 6 are fastened to the support ring 2 and are formed from welded-on housing constructions.
  • the prestressing units according to the invention are arranged in the direction of the central axes 7, which run parallel to the main vessel axis 1 and in the direction of the central axes 8, which run perpendicular to the main axis 1b of the vessel.
  • the prestressing units on the central axes 7 carry the vessel 1 in an upright and upright position and carry weight portions in the tilted positions between 0 ° and 180 ° or between 180 ° and 360 °.
  • the prestressing units on the central axes 8 In the horizontal position of the main axis 1b of the vessel (so-called 90 ° position of the vessel), the prestressing units on the central axes 8 essentially bear, which are provided in pairs in the exemplary embodiment per side of the vessel. 1 is connected to the support ring 2 via a total of twelve prestressing units. Eight of these bear preload units in the direction of the central axes 7 and four preload units in the direction of the central axes 8.
  • a prestressing unit (FIG. 2) consists in each case of a projection 5c, which is fixed to the vessel 1, the abutment 6 on the support ring 2, between the two spacers 9a, 9b, a spacer tube 10, clamping heads 11 and 12, and the one to be explained in more detail System of several tie rods 13, 14.
  • the spacer tube 10 With the length of the spacer tube 10, the length of the tie rods 13, 14 is structurally determined.
  • the length of the tie rods 13, 14 affects, as mentioned, their evasion transversely to the central axes 7 and 8, d. H.
  • the pull rods 13 and 14 assume a weak S-shape in extreme cases.
  • the tie rods 13 and 14 are made either from rods with a full cross-section, from rods with a tubular cross-section or from bundles of individual wires.
  • the package consisting of projection 5c, spacers 9a, 9b abutment 6 and spacer tube 10
  • the tie rods 13, 14 are tensioned and this tension state by means of tension nuts to be described on the Clamping heads 11 and 12 fixed by tightening.
  • tension nuts to be described on the Clamping heads 11 and 12 fixed by tightening.
  • a two-stage or multi-stage prestressing process can be carried out either only on the side of the clamping head 11 or only on the side of the clamping head 12.
  • the application of the first pretension stage in the direction of arrow 18a and the application of the second pretension stage take place in the direction of arrow 18b (FIG. 3).
  • the core clamping head 12d is therefore provided with an extension on the side of the clamping head 12, so that the clamping nut of a hydraulic clamping device, not shown, can be screwed onto the thread 16 of the core clamping head 12d in addition to the clamping nut 12c which has already been screwed on.
  • FIGS. 1 and 2 the metallurgical vessel 1 equipped with the invention in FIGS. 1 and 2 is shown with its prestressing units.
  • a spherical bearing ring 15 protrudes in the center, resting on the bearing ring 15 with the same spherical underside, the first clamping head nut 12a, into which the clamping head ring 12b is screwed with thread 16a.
  • the tie rods 13a and 13b are anchored in the clamping head ring 12b. In this phase, the clamping nut 12c and the core clamping head 12d are not yet installed.
  • the clamping head ring 12b is therefore used with its internal thread 16b to screw in a clamping screw of the hydraulic clamping device provided with a suitable thread 16b.
  • the z. B. may be 300 Mp
  • the first biasing stage is formed by tensioning the tie rods 13a, 13b.
  • the clamping head nut 12a is tightened until it rests on the bearing ring 15.
  • the clamping head ring 12b and the clamping head nut 12a are matched to the position of the bearing ring 15.
  • a pair of the core clamping heads 12d can now be brought into the position shown in FIG. together with the tie rods 14a, 14b. Then the clamping nuts 12c are screwed on. Then a clamping nut (not shown) of the hydraulic clamping device is screwed onto the thread 16 of the core clamping nut 12d (FIG. 2).
  • the clamping nut 12c After applying the second biasing force, which in turn z. B. 300 Mp, the clamping nut 12c is tightened on the side of the clamping head 12.
  • the clamping nut 12c thus rests on the clamping head ring 12b located under the first pretensioning stage.
  • the clamping nut 12c by pressing together the clamping nut 12c, the clamping head ring 12b, the clamping head nut 12a, the bearing ring 15, the spacer tube 10, the abutment 6 on the support ring 2 (FIG. 2), the spacer rings 9a, 9b of the projection 5c on the vessel 1 and the support ring 17 formed the second biasing unit superimposed on the first biasing unit.
  • the core clamping head 12d in which the tie rods 14a, 14b are anchored, is then tightened in the clamping nut 12c.
  • the hydraulic tensioning device therefore works in the direction of arrow 18b.
  • the tie rods 13, 14 are arranged on inner and outer circular or annular surfaces. Their number is only limited by a spacing of the bores 19 in the core clamping head 12d or in the clamping head ring 12b that is larger than the diameter of the tie rods 13 and 14.
  • the tie rods 13 and 14 can also consist of bundles of thin individual wires, which increases the ability to bend, so that the thermal expansion forces between the vessel 1 and the support ring 2 are opposed less resistance.
  • the attachment of the ends of the tie rods 13 and 14 can be done by means of upsetting heads 20, threaded lock nuts 21 or otherwise, e.g. B. as shown in Fig. 3, formed.
  • the first prestressing unit corresponds in principle to that corresponding to FIG. 3.
  • the second pretensioning unit is only different with respect to the clamping nut 12e.
  • the tension nut 12e has the shape of an annular housing 12f. It is therefore not on the clamping head ring 12b, but on the spacer tube 10 to 12g.
  • the clamping head ring 12b, the clamping head nut 12a on the one hand and the clamping nut 12e and the core clamping head 12d on the other hand thus form separate braces. This separation allows the tension stages to be built up or taken down one after the other. At the same time, only smaller, possibly portable hydraulic tensioning devices can be used to preload the two separate preloading units.

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Abstract

A support is provided for a metallurgical vessel, in which paired tie rods are provided superimposed upon each other to absorb the stress resulting from thermal expansion and contraction in the support. By superimposing pairs of the tie rods upon each other and pre-stressing them, a substantial capacity is provided for absorbing built-up stresses in the support while requiring relatively less space for accommodating the tie rods. The paired compression heads and tie rods are positioned concentric to each other on the same axis.

Description

Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Gefäß, insbesondere einen kippbaren und/oder umlaufenden Stahlwerkskonverter, das mittels an der Gefäßwandung befestigten einzelnen oder zusammenhängenden Tragpratzen und vorgespannten parallel und/oder senkrecht zur Gefäßlängsachse verlaufenden, biegeweichen, dehnbaren Zugstangen in einem oder mehreren, gegebenenfalls das Gefäß mit Abstand umgebenden Trag- oder Laufringen gehalten ist, wobei jeweils aus Pratze mit Spannköpfen, dehnbaren Zugstangen und Tragring bzw. Laufring mit Spannköpfen bestehende Vorspannungseinheiten gebildet sind.The invention relates to a metallurgical vessel, in particular a tiltable and / or revolving steel mill converter, which, by means of individual or coherent support brackets attached to the vessel wall and prestressed parallel and / or perpendicular to the longitudinal axis of the vessel, bendable, flexible, extensible tie rods in one or more, optionally with the vessel Distance surrounding support or races is held, each consisting of claws with clamping heads, stretchable tie rods and support ring or race with clamping heads existing pretensioning units.

Lagerungen metallurgischer Gefäße bedürfen zusätzlicher Mittel zum Wärmeausgleich gegenüber den das Gefäß haltenden und umgebenden Einrichtungen. Unter den üblichen, in der Praxis bewährten Gefäßlagerungen nehmen diejenigen nach dem System der vorgespannten Zugstangen eine besondere Stelllung ein. Die an biegeweichen, dehnbaren Zugstangen im Tragring aufgehängten Gefäße können ruckfrei in beliebige Kipp Positionen geschwenkt werden, und nicht kippbare Gefäße lassen sich ohne jede Schwierigkeit gegenüber den hohen Wärmedehnungskräften unter optimaler Ausnutzung der durch Zugkraft beanspruchten Zugstangen lagern. Für jede der wichtigsten im Betrieb vorkommenden Belastungsrichtungen sind Zugstangen vorzusehen und in der Belastungsrichtung anzuordnen. Senkrecht zu diesen Belastungsrichtungen nehmen die Zugstangen daher keine wesentlichen Kräfte auf, d. h. sie verhalten sich in diesen Richtungen biegeweich und gestalten dadurch bei auftretenden Wärmespannungen die Lagerung nachgiebig. Ein weiterer Vorteil des Systems der Vorspannung ergibt sich aus der Dehnbarkeit der Zugstangen im Bereich der sogenannten Hooke'schen Spannung, in dem bekanntlich die Verlängerung des Zugstabes linear mit der Belastung wächst. Das System der vorgespannten biegeweichen, dehnbaren Zugstangen arbeitet nunmehr derart, daß die Zugstangen bis zu einer Vorspannkraft bei der Montage des Gefäßes belastet werden, wobei sich die Zugstangen um den vorgesehenen Betrag längen, während die von den Zugstangen zusammengespannten Teile (Pratze und Tragring bzw. Pratze und Laufring) gleichzeitig um einen bestimmten Betrag zusammengedrückt werden. Tritt jetzt eine Betriebskraft hinzu, die in dem Konvertergewicht zusammen mit dem Gewicht seiner Ausmauerung und seiner Füllung besteht, so werden die Zugstangen noch mehr belastet und die Pratzen bzw. Trag- oder Laufringe entlastet. Bei einer Änderung der Betriebskraft von Null bis zu einer maximalen Kraft ändert sich die Kraft in den Zugstangen nur um die Differenzkraft=Maximalkraft minus Vorspannkraft, wenn die Verbindung von Pratze mit Tragring bzw. von Pratze mit Laufring mit der Betriebskraft vorgespannt ist. Fehlt dagegen die Vorspannkraft, so wird diese Differenzkraft erheblich größer, nämlich gleich der Maximalkraft.Storage of metallurgical vessels require additional means of heat balance compared to the facilities holding and surrounding the vessel. Among the usual, tried and tested vascular supports, those based on the system of prestressed tie rods occupy a special position. The vessels suspended from flexible, stretchable tie rods in the support ring can be swiveled smoothly into any tilt positions, and non-tiltable vessels can be stored without any difficulty compared to the high thermal expansion forces with optimal use of the tie rods that are subjected to tensile force. Drawbars must be provided for each of the most important load directions occurring during operation and arranged in the load direction. Perpendicular to these load directions, the tie rods therefore do not absorb any significant forces. H. they behave in a flexible manner in these directions and thus make the bearing flexible in the event of thermal stresses occurring. Another advantage of the system of prestressing arises from the extensibility of the tension rods in the area of the so-called Hooke's tension, in which, as is known, the extension of the tension rod increases linearly with the load. The system of pre-tensioned, flexible, stretchable tension rods now works in such a way that the tension rods are loaded up to a pre-tensioning force during assembly of the vessel, the tension rods lengthening by the intended amount, while the parts clamped together by the tension rods (claw and support ring or Claw and race) can be squeezed together by a certain amount. If an operating force is added, which consists of the converter weight together with the weight of its lining and its filling, the pull rods are loaded even more and the claws or support or race rings are relieved. If the operating force changes from zero to a maximum force, the force in the tie rods changes only by the differential force = maximum force minus pretensioning force if the connection of claw with support ring or between claw and raceway is preloaded with the operating force. On the other hand, if the pretensioning force is missing, this differential force becomes considerably larger, namely equal to the maximum force.

Je länger derartige Zugstangen gewählt werden, desto leichter erfolgt eine etwa leicht S-förmige Verbiegung der Zugstangen und damit stellt sich eine entsprechende Nachgiebig keit gegenüber Wärmespannungen ein. Für eine große konstruktive Länge der Zugstangen werden daher zwischen Pratze und Tragring bzw. zwischen Pratze und Laufring entsprechende Distanzrohre eingefügt, deren Länge somit ein Mittel zur Beeinflussung des Biegeverhaltens der Zugstangen darstellt.The longer such pull rods are selected, the easier an approximately slightly S-shaped deflection of the pull rods takes place, and thus a corresponding resilience to thermal stresses occurs. For a large structural length of the tie rods, corresponding spacer tubes are therefore inserted between the claw and the support ring or between the claw and the race, the length of which therefore represents a means of influencing the bending behavior of the tie rods.

Es ist bekannt (DE-C-1 533 909), derartige Gefäßlagerungen aufgrund von einer beliebigen Anzahl von Vorspannungseinheiten entsprechend der eingangs genannten Kombination als Verbindung zwischen einem metallurgischen Gefäß und einem Trag- oder Laufring vorzusehen. Je nach der hohen Belastung einer Zugstange, die sich aus dem Gewicht des Gefäßes zusammen mit seiner Ausmauerung und seinem Füllgewicht ergibt, ist notwendig, in einem Befestigungsfeld zwischen Gefäß und Tragring bzw. zwischen Gefäß und Laufring mehr als eine Zugstange vorzusehen. Es ist bekannt, zwei solcher Zugstangen in einem Befestigungsfeld nebeneinander oder übereinander anzuordnen. Die Größe der einzelnen Zugstangen-Querschnitte ist jedoch durch die aufzubringende Vorspannung und durch auftretende Flächenpressungen zwischen Pratze und Tragring bzw. Laufring begrenzt. Größere Gefäße erfordern andererseits entsprechend stärker dimensionierte Zugstangen, denen entsprechend hohe Belastungen aufgebürdet werden können. Allerdings ist die Belastungsfähigkeit einzelner Zugstangen durch die ihnen zugeordnete Vorspannungskraft begrenzt. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß derartige Vorspannungskräfte aufgrund der zur Verfügung stehenden bewegbaren hydraulischen Spannvorrichtungen nur bis zu Größen von etwa 300 Mp einigermaßen leicht beherrscht werden können, so daß die Leistungsfähigkeit von Zugstangen, die aus hochwertigen Werkstoffen gefertigt sind, nicht voll ausgenutzt werden kann. Andererseits verbietet sich eine Anordnung einer beliebigen Anzahl von Zugstangen, die jeweils eine Vorspannungseinheit bilden, auf Trag- oder Laufringen, da diese schon im Hinblick auf ihre wirtschaftliche Erstellung schmal gehalten werden müssen. Derartige Trag- oder Laufringe können weiterhin auch schmal gehalten werden, was sich durch ihre Biegebeanspruchung ergibt. Diesen Dimensionierungs-Bestrebungen stünden daher unangemessene Forderungen seitens der verlangten Grundflächen für die Anordnung von Zugstangen gegenüber, wenn nur entsprechende Querschnittsflächen geschaffen werden müßten, um eine beliebige Anzahl von Zugstangen unterzubringen.It is known (DE-C-1 533 909) to provide such vessel supports based on any number of prestressing units in accordance with the combination mentioned at the outset as a connection between a metallurgical vessel and a support or race. Depending on the high load on a tie rod, which results from the weight of the vessel together with its lining and its filling weight, it is necessary to provide more than one tie rod in a fastening field between the vessel and the support ring or between the vessel and the race. It is known to arrange two such tie rods next to one another or one above the other in a fastening field. However, the size of the individual tie rod cross-sections is limited by the preload to be applied and by surface pressures occurring between the claw and the support ring or race. Larger vessels, on the other hand, require correspondingly larger tie rods, which can be subjected to correspondingly high loads. However, the load capacity of individual tie rods is limited by the prestressing force assigned to them. It has been shown in practice that such pretensioning forces can only be reasonably easily controlled up to sizes of approximately 300 Mp due to the available movable hydraulic tensioning devices, so that the performance of tie rods which are made of high-quality materials is not fully utilized can be. On the other hand, an arrangement of any number of tie rods, each of which forms a pretensioning unit, on support rings or races is forbidden, since these have to be kept narrow with a view to their economical production. Such support or races can also be kept narrow, which results from their bending stress. These dimensioning efforts would therefore be countered by inadequate demands on the part of the required base areas for the arrangement of tie rods if only appropriate cross-sectional areas were created would have to accommodate any number of tie rods.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Belastungsfähigkeit der eingangs genannten Vorspannungseinheiten besser auszunutzen, um für die auf den Tragring bzw. Laufring-Stirnseiten zur Verfügung stehenden Befestigungsflächen mit einer relativ geringeren Anzahl von Vorspannungseinheiten auszukommen.The present invention is therefore based on the object of better utilizing the load capacity of the pretensioning units mentioned in the introduction in order to make do with a relatively smaller number of pretensioning units for the fastening surfaces available on the support ring or raceway end faces.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei der eingangs bezeichneten mit den genannten Vorspannungseinheiten versehenen Gefäßbefestigungen erfindungsgemäß dadurch, daß einer Vorspannungseinheit zumindest eine weitere Vorspannungseinheit überlagert ist, deren Spannköpfe jeweils mittelbar oder unmittelbar auf die erste Vorspannungsstufe gestützt sind, wobei jeweils eine Vorspannungseinheit die andere bzw. die anderen mit ihren dehnbaren Zugstangen durchdringt. Die erfindungsgemäße Lösung besitzt mehrere Vorteile: Es entsteht eine /Doppel- oder Mehrfach-Vorspannungseinheit, der die erforderlichen Vorspannkräfte bzw. -belastungen, wie sonst von mindestens zwei Vorspannungseinheiten übertragen werden, zwar ebenfalls auf zwei separate Vorspannungseinheiten verteilt, jedoch in der Weise, daß die eine Vorspannungseinheit die andere in sich aufnimmt. Dadurch wird eine äußerst raumsparende Bauweise erzielt, die zu erheblichen weiteren Vorteilen bei der übrigen Gestaltung der Gefäßkonstruktion führt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Aufbringen der Vorspannkraft und das Abbauen der Vorspannkraft in zwei oder mehr Stufen erfolgen kann, und zwar in der Weise, daß zuerst die eine Vorspannungseinheit mit der Maximalkraft der zur Verfügung stehenden hydraulischen Spannvorrichtung vorgespannt wird und danach jede weitere Vorspannungseinheit. Dadurch können einerseits die zur Verfügung stehenden Maximalkräfte der markt- üblichen hydraulischen Spannvorrichtungen voll ausgenutzt, verdoppelt bzw. vervielfacht werden oder können andererseits die verwendeten hydraulischen Spannvorrichtungen verhältnismäßig klein gehalten werden. Konstruktiv führt die erfindungsgemäße Vorspannungseinheit außerdem zu besonders günstigen Lösungen bei schmalen Tragringen in deren Kippzapfenbereich, so daß häufig bei Umbauten und damit verbundenen Gefäßvergrößerungen bestehende Schwierigkeiten ausgeräumt werden. Die äußerst raumsparende Bauweise gestattet demnach, auf besonders schmalen Tragringen hohe Vorspannkräfte übertragende Zugstangen unterzubringen.The invention achieves the stated object in the case of the vessel fastenings mentioned at the outset, provided with the aforementioned pretensioning units, in that at least one further pretensioning unit is superimposed on one pretensioning unit, the clamping heads of which are each indirectly or directly supported on the first pretensioning stage, one pretensioning unit in each case the other or penetrated the others with their stretchy tie rods. The solution according to the invention has several advantages: A / double or multiple pretensioning unit is created, which also distributes the required pretensioning forces or loads, as is normally transmitted by at least two pretensioning units, to two separate pretensioning units, but in such a way that the one pre-tensioning unit absorbs the other. This results in an extremely space-saving design, which leads to considerable further advantages in the rest of the design of the vessel construction. Another advantage is that the application of the biasing force and the reduction of the biasing force can be done in two or more stages, in such a way that the one pretensioning unit is preloaded with the maximum force of the available hydraulic tensioning device and then each further Preload unit. As a result, the available maximum forces of the hydraulic tensioning devices customary on the market can be fully utilized, doubled or multiplied, or the hydraulic tensioning devices used can be kept relatively small. In terms of design, the pretensioning unit according to the invention also leads to particularly favorable solutions in the case of narrow support rings in the tilting pin area thereof, so that existing difficulties are frequently eliminated in conversions and the associated enlargement of the vessels. The extremely space-saving design therefore allows tie rods that transmit high preload forces to be accommodated on particularly narrow support rings.

Nach einer weiteren, den Erfindungsgedanken ausgestaltenden Verbesserung sind mehrere der einander überlagerten Vorspannungseinheiten symmetrisch zu einer gemeinsamen Mittelachse angeordnet. Diese Maßnahme dient der vereinfachenden systematischen Berechnung gleichgroßer Vorspannkräft& in den einzelnen dehnbaren Zugstangen.According to a further improvement which embodies the idea of the invention, a plurality of the superimposed pretensioning units are arranged symmetrically to a common central axis. This measure serves to simplify the systematic calculation of equal pre-tensioning forces & in the individual tensile rods.

Die raumsparende Anordnung wird ferner dadurch verbessert, daß mehrere Spannköpfe unterschiedlicher Vorspannungseinheiten konzentrisch zur gemeinsamen Mittelachse angeordnet sind.The space-saving arrangement is further improved in that several clamping heads of different biasing units are arranged concentrically to the common central axis.

Das Aufbringen der Vorspannungskräfte mittels der genannten hydraulischen Spannvorrichtungen wird vereinfacht, wenn die Zugstangen einer Vorspannungseinheit auf einer inneren Grundrißfläche und die Zugstangen der anderen Vorspannungseinheiten auf äußeren, ringförmigen Grundrißflächen angeordnet sind.The application of the prestressing forces by means of the hydraulic tensioning devices mentioned is simplified if the tie rods of one prestressing unit are arranged on an inner plan area and the tie rods of the other prestressing units are arranged on outer, annular plan areas.

Das stufenweise Aufbringen der Vorspannkräfte wird ferner dadurch erleichtert, daß die Spannköpfe mehrerer Vorspannungseinheiten aufeinander abgstützt sind.The gradual application of the prestressing forces is further facilitated in that the clamping heads of several prestressing units are supported on one another.

Ebenso trägt die folgende Maßnahme zur leichten unabhängigen Vorspannungsübertragung bei, nach der die Spannköpfe sich mit ihren Spannmuttern jeweils unabhängig auf die zu verspannenden Pratzen und Tragringe bzw. Laufringe stützen.The following measure also contributes to the easy, independent transfer of preload, according to which the clamping heads with their clamping nuts are each independently supported on the claws and supporting rings or races to be clamped.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below.

Es zeigt

  • Fig. 1 einen Stahlwerkskonverter, der mittels in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen angeordneten Vorspannungseinheiten auf dem ihn umgebenden Tragring gelagert ist, im Aufriß,
  • Fig.2 einen zur Gefäßhauptachse senkrecht verlaufenden Querschnitt (gemäß der Schnittangabe 11-11 in Fig. 1) in einer Symmetriehälfte und in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab,
  • Fig.3 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Voispannungseinheit im Achsenschnitt an einem Ende der Spannungsverbindung,
  • Fig.4 eine gegenüber Fig. 3 veränderte Ausführungsform der Vorspannungseinheit im Achsenschnitt.
It shows
  • 1 shows a steel mill converter, which is mounted on the supporting ring surrounding it by means of prestressing units arranged in two mutually perpendicular directions, in elevation,
  • 2 shows a cross section running perpendicular to the main axis of the vessel (according to section 11-11 in FIG. 1) in a half of symmetry and on an enlarged scale compared to FIG. 1,
  • 3 shows an embodiment of the voltage unit according to the invention in an axial section at one end of the voltage connection,
  • 4 shows an embodiment of the pretensioning unit, modified in comparison to FIG. 3, in the axial section.

Das metallurgische Gefäß 1 besteht aus einem Konvertergefäß, das im Frischverfahren betrieben wird. Innerhalb dieses metallurgischen Prozesses treten Temperaturen von über 2000° C im Zentrum der Frischgaszuführung auf. Diese hohen Temperaturen erzeugen entsprechend hohe Temperaturen im Mauerwerk und in dem dieses umgebenden Gefäßmantel. Vom Gefäßmantel strahlt die Wärme auf die das metallurgische Gefäß umgebenden Einrichtungsteile.The metallurgical vessel 1 consists of a converter vessel which is operated in the fresh process. Within this metallurgical process, temperatures of over 2000 ° C occur in the center of the fresh gas supply. These high temperatures generate correspondingly high temperatures in the masonry and in the vessel shell surrounding it. The heat radiates from the vessel jacket onto the equipment parts surrounding the metallurgical vessel.

Zum Chargieren, Frischen und Abstechen ist das Gefäß 1 kippbar gelagert. Als Kippvorrichtung dient derTragring 2, der selbst mittels in der Kippachse 3 vorgesehenen Kippzapfen 4 in weiter nicht dargestellten Kipplagern abgestützt ist.The container 1 is tiltably mounted for charging, freshening and parting. The support ring 2 serves as the tilting device, which is itself supported in tilting bearings (not shown) by means of tilting pins 4 provided in the tilting axis 3.

Der Tragring 2 ist bei umlaufenden Gefäßen 1 durch Laufringe ersetzt, die sich auf bekannte Rollenanordnungen abstützen, wobei die Rollen in dem Tragring 2 vergleichbaren Kippgestellen drehbar gelagert sind (nicht dargestellt).The support ring 2 is replaced with rotating vessels 1 by races which are based on known roller arrangements, the rollers being rotatably mounted in the support ring 2 of comparable tilting frames (not shown).

Die Verbindung zwischen dem Gefäß 1 und dem Tragring 2 besteht zunächst aus einzelnen Tragpratzen 5, die mittels an dem Gefäßmantel angeschweißter Rippen 5a und Streben 5b gebildet sind und einen lagerförmigen Vorsprung 5c aufweisen. Die Tragpratzen 5 können auch zusammenhängend aus Pratzenringen 5d und den Streben 5b gebildet sein. Die Pratzenringe 5d lassen sich wegen der niedrigeren Betriebstemperaturen ohne Einschnürungs-Beanspruchung im Bodenbereich 1a des Gefäßes 1 anordnen. Bei dieser Ausbildung sind die Vorsprünge 5c ebenso vorhanden. Am Tragring 2 sind Widerlager 6 befestigt, die aus angeschweißten Gehäusekonstruktionen gebildet sind. In Richtung der Mittelachsen 7, die parallel zur Gefäßhauptachse 1 verlaufen und in Richtung der Mittelachsen 8, die senkrecht zur Gefäßhauptachse 1b verläuft, sind die erfindungsgemäßen Vorspannungseinheiten angeordnet. Die Vorspannungseinheiten auf den Mittelachsen 7 tragen das Gefäß 1 in Aufrecht-und Kopflage und tragen Gewichtsanteile in den Kipplagen zwischen 0° und 180° bzw. zwischen 180° und 360°. In der Horizontallage der Gefäßhauptachse 1b (sogenannte 90°-Lage des Gefäßes) tragen im wesentlichen die Vorspannungseinheiten auf den Mittelachsen 8, die im Ausführungsbeispiel paarweise pro Gefäßseite vorgesehen sind. Das Gefäß gemäß Fig. 1 ist über insgesamt zwölf Vorspannungseinheiten mit dem Tragring 2 verbunden. Davon tragen acht Vorspannungseinheiten in Richtung der Mittelachsen 7 und vier Vorspannungseinheiten in Richtung der Mittelachsen 8.The connection between the vessel 1 and the support ring 2 initially consists of individual Support claws 5, which are formed by means of ribs 5a and struts 5b welded to the vessel jacket and have a bearing-shaped projection 5c. The claws 5 can also be formed from claw rings 5d and the struts 5b. Because of the lower operating temperatures, the claw rings 5d can be arranged in the bottom region 1a of the vessel 1 without constriction stress. In this embodiment, the projections 5c are also present. Abutments 6 are fastened to the support ring 2 and are formed from welded-on housing constructions. The prestressing units according to the invention are arranged in the direction of the central axes 7, which run parallel to the main vessel axis 1 and in the direction of the central axes 8, which run perpendicular to the main axis 1b of the vessel. The prestressing units on the central axes 7 carry the vessel 1 in an upright and upright position and carry weight portions in the tilted positions between 0 ° and 180 ° or between 180 ° and 360 °. In the horizontal position of the main axis 1b of the vessel (so-called 90 ° position of the vessel), the prestressing units on the central axes 8 essentially bear, which are provided in pairs in the exemplary embodiment per side of the vessel. 1 is connected to the support ring 2 via a total of twelve prestressing units. Eight of these bear preload units in the direction of the central axes 7 and four preload units in the direction of the central axes 8.

Die Verbindung zwischen dem Gefäß 1 und dem Tragring 2 besteht sodann aus den Vorspannungseinheiten. Eine Vorspannungseinheit (Fig.2) besteht im einzelnen aus jeweils einem am Gefäß 1 festen Vorsprung 5c, dem Widerlager 6 am Tragring 2, zwischen beiden angeordneten Distanzscheiben 9a, 9b, einem Distanzrohr 10, Spannköpfen 11 und 12, sowie dem noch genauer zu erläuternden System von mehreren Zugstangen 13, 14. Mit der Länge des Distanzrohres 10 wird die Länge der Zugstangen 13, 14 konstruktiv festgelegt. Die Länge der Zugstangen 13, 14 beeinflußt, wie erwähnt, deren Ausweichen quer zu den Mittelachsen 7 bzw. 8, d. h. deren Durchbiegen wodurch Wärmespannungen zwischen dem Gefäß 1 und dem Tragring 2 aufgefangen werden, ohne daß sich das Gefäß während des Kippens im Tragring 2 ruckartig verlagern könnte. Die Zugstangen 13 und 14 nehmen hierbei im extremen Fall eine schwache S-Form an. Die Zugstangen 13 und 14 sind hierzu entweder aus Stangen mit vollem Querschnitt, aus Stangen mit Rohrquerschnitt oder aus Bündeln von Einzeldrähten angefertigt.The connection between the vessel 1 and the support ring 2 then consists of the prestressing units. A prestressing unit (FIG. 2) consists in each case of a projection 5c, which is fixed to the vessel 1, the abutment 6 on the support ring 2, between the two spacers 9a, 9b, a spacer tube 10, clamping heads 11 and 12, and the one to be explained in more detail System of several tie rods 13, 14. With the length of the spacer tube 10, the length of the tie rods 13, 14 is structurally determined. The length of the tie rods 13, 14 affects, as mentioned, their evasion transversely to the central axes 7 and 8, d. H. the bending thereof, whereby thermal stresses between the vessel 1 and the support ring 2 are absorbed without the vessel being able to shift suddenly during the tilting in the support ring 2. The pull rods 13 and 14 assume a weak S-shape in extreme cases. The tie rods 13 and 14 are made either from rods with a full cross-section, from rods with a tubular cross-section or from bundles of individual wires.

Bei der Montage des Gefäßes 1 im Tragring 2 wird das Paket, bestehend aus Vorsprung 5c, Distanzscheiben 9a, 9b Widerlager 6 und Distanzrohr 10 mit der gewünschten Vorspannkraft zusammengepreßt, danach die Zugstangen 13, 14 gespannt und dieser Spannungszustand mittels noch zu beschreibender Spannmuttern an den Spannköpfen 11 und 12 durch Festziehen fixiert. Ein solcher Spannvorgang wird an jeder Vorspannungseinheit ausgeführt.When assembling the vessel 1 in the support ring 2, the package, consisting of projection 5c, spacers 9a, 9b abutment 6 and spacer tube 10, is pressed together with the desired pretensioning force, then the tie rods 13, 14 are tensioned and this tension state by means of tension nuts to be described on the Clamping heads 11 and 12 fixed by tightening. Such a tensioning process is carried out on each pretensioning unit.

Im Prinzip kann ein zwei- oder mehrstufiger Vorspannungs-Vorgang entweder nur auf der Seite des Spannkopfes 11 oder nur auf der Seite des Spannkopfes 12 ausgeführt werden. Im vorliegenden Beispiel erfolgt das Aufbringen der ersten Vorspannungsstufe in Richtung des Pfeiles 18a und das Aufbringen der zweiten Vorspannungsstufe in Richtung des Pfeiles 18b (Fig. 3).In principle, a two-stage or multi-stage prestressing process can be carried out either only on the side of the clamping head 11 or only on the side of the clamping head 12. In the present example, the application of the first pretension stage in the direction of arrow 18a and the application of the second pretension stage take place in the direction of arrow 18b (FIG. 3).

Für den zweiten Vorspannungs-Vorgang ist daher auf der Seite des Spannkopfes 12 der Kernspannkopf 12d mit einer Verlängerung ausgeführt, so daß die Spannmutter einer nicht dargestellten hydraulischen Spannvorrichtung auf das Gewinde 16 des Kernspannkopfes 12d zusätzlich zur bereits aufgeschraubten Spannmutter 12c aufgeschraubt werden kann.For the second pretensioning operation, the core clamping head 12d is therefore provided with an extension on the side of the clamping head 12, so that the clamping nut of a hydraulic clamping device, not shown, can be screwed onto the thread 16 of the core clamping head 12d in addition to the clamping nut 12c which has already been screwed on.

In den Fig. 3 und 4 ist das in den Fig. 1 und 2 mit der Erfindung ausgestattete metallurgische Gefäß 1 mit seinen Vorspannungseinheiten dargestellt. Einer ersten Vorspannungseinheit, von der das Distanzrohr 10 gezeichnet ist, ist eine weitere, auf der ersten Vorspannungseinheit aufbauende zweite Vorspannungseinheit überlagert. In das Distanzrohr 10 ragt zentriert ein einseitig balliger Lagerring 15. An dem Lagerring 15 anliegend ruht mit ebensolch balliger Unterseite die erste Spannkopfmutter 12a, in die mit Gewinde 16a der Spannkopfring 12b eingeschraubt wird. Im Spannkopfring 12b sind die Zugstangen 13a und 13b verankert. In dieser Phase sind die Spannmutter 12c und der Kernspannkopf 12d noch nicht eingebaut. Der Spannkopfring 12b wird daher mit seinem Innengewinde 16b dazu genutzt, eine mit passendem Gewinde 16b versehene Spannschraube der hydraulischen Spannvorrichtung einzuschrauben. Nach Aufbringen der Vorspannkraft, die z. B. 300 Mp betragen kann, auf den Spannkopfring 12b in Richtung des Pfeiles 18a, wird die erste Vorspannungsstufe durch Spannen der Zugstangen 13a, 13b gebildet. In diesem Zustand erfolgt das Festschrauben der Spannkopfmutter 12a bis zum Aufliegen auf dem Lagerring 15. Gegen Ende des Schraubvorganges findet eine Angleichung von Spannkopfring 12b und Spannkopfmutter 12a an die lage des Lagerringes 15 statt.3 and 4, the metallurgical vessel 1 equipped with the invention in FIGS. 1 and 2 is shown with its prestressing units. A first pretension unit, from which the spacer tube 10 is drawn, is superimposed on a second pretension unit, which is based on the first pretension unit. In the spacer tube 10, a spherical bearing ring 15 protrudes in the center, resting on the bearing ring 15 with the same spherical underside, the first clamping head nut 12a, into which the clamping head ring 12b is screwed with thread 16a. The tie rods 13a and 13b are anchored in the clamping head ring 12b. In this phase, the clamping nut 12c and the core clamping head 12d are not yet installed. The clamping head ring 12b is therefore used with its internal thread 16b to screw in a clamping screw of the hydraulic clamping device provided with a suitable thread 16b. After applying the preload, the z. B. may be 300 Mp, on the clamping head ring 12b in the direction of arrow 18a, the first biasing stage is formed by tensioning the tie rods 13a, 13b. In this state, the clamping head nut 12a is tightened until it rests on the bearing ring 15. Towards the end of the screwing process, the clamping head ring 12b and the clamping head nut 12a are matched to the position of the bearing ring 15.

in dieser Phase kann nunmehr ein Paar der Kernspannköpfe 12d zusammen mit den Zugstangen 14a, 14b in die in Fig. gezeichnete Position gebracht werden. Danach werden die Spannmuttern 12c aufgeschraubt. Anschließend erfolgt das Aufschrauben einer weiter nicht dargestellten Spannmutter der hydraulischen Spannvorrichtung auf das Gewinde 16 der Kernspannmutter 12d (Fig. 2).in this phase, a pair of the core clamping heads 12d can now be brought into the position shown in FIG. together with the tie rods 14a, 14b. Then the clamping nuts 12c are screwed on. Then a clamping nut (not shown) of the hydraulic clamping device is screwed onto the thread 16 of the core clamping nut 12d (FIG. 2).

Nach Aufbringen der zweiten Vorspannungskraft, die wiederum z. B. 300 Mp betragen kann, erfolgt das Festziehen der Spannmutter 12c auf der Seite des Spannkopfes 12. Die Spannmutter 12c ruht somit auf dem unter der ersten Vorspannstufe stehenden Spannkopfring 12b. Damit wird nun durch Zusammenpressen der Spannmutter 12c, des Spannkopfringes 12b der Spannkopfmutter 12a, des Lagerringes 15, des Distanzrohres 10, des Widerlagers 6 am Tragring 2 (Fig. 2), der Distanzringe 9a, 9b des Vorsprunges 5c am Gefäß 1 und des Auflageringes 17 die der ersten Vorspannungseinheit überlagerte zweite Vorspannungseinheit gebildet. In der Spannmutter 12c ist danach der Kernspannkopf 12d, in dem die Zugstangen 14a, 14b verankert sind, festgezogen. Beim Bilden der zweiten Vorspannungsstufe arbeitet die hydraulische Spannvorrichtung daher in Richtung des Pfeiles 18b.After applying the second biasing force, which in turn z. B. 300 Mp, the clamping nut 12c is tightened on the side of the clamping head 12. The clamping nut 12c thus rests on the clamping head ring 12b located under the first pretensioning stage. Thus, by pressing together the clamping nut 12c, the clamping head ring 12b, the clamping head nut 12a, the bearing ring 15, the spacer tube 10, the abutment 6 on the support ring 2 (FIG. 2), the spacer rings 9a, 9b of the projection 5c on the vessel 1 and the support ring 17 formed the second biasing unit superimposed on the first biasing unit. The core clamping head 12d, in which the tie rods 14a, 14b are anchored, is then tightened in the clamping nut 12c. When forming the second preload stage, the hydraulic tensioning device therefore works in the direction of arrow 18b.

Die Zugstangen 13, 14 sind auf inneren und äußeren Kreis- bzw. Kreisringflächen angeordnet. Ihre Anzahl ist lediglich durch einen im Kernspannkopf 12d bzw. im Spannkopfring 12b einzuhaltenden Abstand der Bohrungen 19, die größer als der Durchmesser der Zugstangen 13 und 14 sind, beschränkt. Die Zugstangen 13 und 14 können auch aus Bündeln dünner Einzeldrähte bestehen, was die Biegefähigkeit erhöht, so daß den Wärmedehnungskräften zwischen Gefäß 1 und Tragring 2 geringerer Widerstand entgegengesetzt wird. Die Befestigung der Enden der Zugstangen 13 und 14 kann mittels Stauchköpfen 20, Gewindekontermuttern 21 oder anders, z. B. wie in Fig. 3 gezeichnet, ausgebildet sein.The tie rods 13, 14 are arranged on inner and outer circular or annular surfaces. Their number is only limited by a spacing of the bores 19 in the core clamping head 12d or in the clamping head ring 12b that is larger than the diameter of the tie rods 13 and 14. The tie rods 13 and 14 can also consist of bundles of thin individual wires, which increases the ability to bend, so that the thermal expansion forces between the vessel 1 and the support ring 2 are opposed less resistance. The attachment of the ends of the tie rods 13 and 14 can be done by means of upsetting heads 20, threaded lock nuts 21 or otherwise, e.g. B. as shown in Fig. 3, formed.

In der Ausführungsform nach Fig. 4 stimmt die erste Vorspannungseinheit mit derjenigen entsprechend Fig. 3 im Prinzip überein. Lediglich unterschiedlich ist die zweite Vorspannungseinheit in bezug auf die Spannmutter 12e. Die Spannmutter 12e weist die Form eines ringförmigen Gehäuses 12f auf. Sie liegt daher nicht auf dem Spannkopfring 12b, sondern auf dem Distanzrohr 10 bis 12g auf. Damit bilden der Spannkopfring 12b, die Spannkopfmutter 12a einerseits und die Spannmutter 12e sowie der Kernspannkopf 12d andererseits getrennte Verspannungen. Diese Trennung gestattet, die Spannstufen nacheinander auf- oder abzubauen. Gleichzeitig können auch nur kleinere, ggf. tragbare hydraulische Spannvorrichtungen zum Vorspannen der beiden getrennten Vorspannungseinheiten verwendet werden.In the embodiment according to FIG. 4, the first prestressing unit corresponds in principle to that corresponding to FIG. 3. The second pretensioning unit is only different with respect to the clamping nut 12e. The tension nut 12e has the shape of an annular housing 12f. It is therefore not on the clamping head ring 12b, but on the spacer tube 10 to 12g. The clamping head ring 12b, the clamping head nut 12a on the one hand and the clamping nut 12e and the core clamping head 12d on the other hand thus form separate braces. This separation allows the tension stages to be built up or taken down one after the other. At the same time, only smaller, possibly portable hydraulic tensioning devices can be used to preload the two separate preloading units.

Das Aufbringen der zweiten Vorspannungsstufe auf die erste, bereits vorgespannte Vorspannungseinheit führt zu einer vernachlässigbaren Minderung der Vorspannkraft in der ersten Vorspannungseinheit. Nach einem Beispiel, das für die erste Vorspannungseinheit 320 Mp und für die zweite Vorspannungseinheit 300 Mp vorsieht, so daß eigentlich eine Gesamtvorspannungskraft von 620 Mp zu erwarten wäre, werden deshalb insgesamt nur 600 Mp Gesamtvorspannungskraft erreicht. Diesen Vorspannungskräften, die in den Mittelachsen 7 bzw. 8 erzeugt werden können, stehen niedrigere Betriebskräfte gegenüber, so daß das Gefäß stets spielfrei, jedoch elastisch im Tragring bzw. in den Laufringen befestigt ist.Applying the second prestressing stage to the first, already prestressed prestressing unit leads to a negligible reduction in the prestressing force in the first prestressing unit. According to an example which provides 320 Mp for the first pretensioning unit and 300 Mp for the second pretensioning unit, so that a total pretensioning force of 620 Mp would actually be expected, a total of 600 Mp total pretensioning force is therefore achieved. These prestressing forces, which can be generated in the central axes 7 and 8, are opposed by lower operating forces, so that the vessel is always attached without play, but elastically in the support ring or in the races.

Claims (6)

1. Metallurgical vessel, in particular a tiltable and/or rotatable steel works converter, which is held in one or more supporting rings or rotations rings, if necessary surrounding the vessel with a clearance, by means of individual or interconnected support brackets fixed to the vessel wall and pre-stressed flexible, resilient ties extending parallel and/or transversely of the vessel longitudinal axis, in which connection independent pre-stressed units are formed from a bracket with stressing heads, resilient ties and the supporting ring or rotations rings with stressing heads, characterised in that one pre-stressed unit is superimposed upon at least one further pre-stressed unit, the stressing heads (11, 12) of which respectively are directly or indirectly supported at the first pre-stressing step, whereby one pre-stressed unit passes through the other or others by means of their resilient ties (13,14).
2. Metallurgical vessel according to claim 1, characterised in that several of the superimposed pre-stressed units are arranged symmetrically with respect to a common central axis (7, 8).
3. Metallurgical vessel according to claims 1 and 2, characterised in that several stressing heads (11, 12) of different pre-stressed units are arranged concentrically with respect to the common central axis (7 or 8).
4. Metallurgical vessel according to claims 1 to 3, characterised in that the ties (14) of a pre-stressed unit are arranged on an inner ground plan surface and the ties (13) of the other pre-stressed unit upon an outer ground plan surface.
5. Metalluigical vessel according to claims 1 to 4, characterised in that the stressing heads (11, 12) or several pre-stressed units are supported upon one another.
6. Metallurgical vessel according to claims 1 to 4, characterised in that the stressing heads (11, 12) with their clamp nuts (12a, 12e) are supported independently of the braced brackets (5) and support ring (2) or raceway.
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