DE2738291C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zufüh­ ren von Stoffen mittels einer oder mehrerer Lanzen in Elektroöfen, bei der jede Lanze über eine Kupp­ lungseinrichtung mit einem Schlitten verbindbar ist und die Lanzen und die Schlitten jeweils mittels einer Vorschubeinrichtung in ein und demselben Führungsträger verfahrbar gehalten sind.

Zur Erzeugung von Stahl mit einer gewünschten chemischen Zusammensetzung ist es erforderlich, während des Reaktionsprozesses Stoffe wie Kalk, Kohlenstoff und gasförmigen Sauerstoff in den Elektroofen einzubringen. Aus verfahrenstechnischen Gründen müssen zumindest der Kohlenstoff und der Sauerstoff mittels Lanzen durch die Schlacken­ schicht hindurch unmittelbar in das Schmelzbad eingeleitet werden.

Die Lanzen, welche aus Stahlrohren bestehen und zumindest teilweise mit einer Keramikschicht überzogen sind, brennen während des Einblasens des Sauerstoffs bzw. des Kohlenstaub-Gasgemischs in den Elektroofen ab und müssen fortlaufend nachgeführt werden.

Bisher wurden die selbstverzehrenden Lanzen manuell betätigt, d. h. vom Schmelzer durch eine Öffnung in der Ofenwand eingeführt und - da eine Beobachtung des vorderen Lanzenendes nicht möglich ist - nach Gefühl nachgeführt. Der Nachteil dieser manuellen Handhabung besteht insbesondere darin, daß der Schmelzer physisch außerordentlich beansprucht wird und die Gefahr besteht, daß - bedingt durch die falsche Positionierung der Lanze im Elektroofen - Schäden auftreten bzw. die zuzuführenden Stoffe nicht in das Schmelzbad eingeleitet werden. Ein weiterer Nachteil der manuellen Handhabung ist darin zu sehen, daß die Tragkraft des Schmelzers begrenzt ist; der Verwendung größerer Blaslanzen­ querschnitte, welche eine Verkürzung der Prozeß­ dauer ermöglichen würde, sind daher Grenzen ge­ setzt. Eine exakte Steuerung der Eintauchtiefe der Lanze in das Schmelzbad ist nicht möglich, so daß die eingebrachten Stoffe nur unvollständig aus­ genutzt werden können. Eine Optimierung des Stoff­ einsatzes zur Erzielung von Einsparungen ist daher nicht erreichbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu ent­ wickeln, welche die mit der manuellen Handhabung der Lanzen verbundenen Nachteile zumindest weitgehend beseitigt, insbesondere die Bean­ spruchung des Bedienungspersonals vermindert und die Optimierung des Prozeßablaufs ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Einrichtung der eingangs angegebenen Art der Führungsträger auf und ab schwenkbar und gleich­ zeitig quer vor dem Ofen verfahrbar sowie die Vor­ schubvorrichtung mit einer Regelvorrichtung ausge­ stattet ist, welche während des Betriebes der zuge­ hörigen Lanze deren Eintauchtiefe in das Schmelz­ bad kontant hält.

Aus der französischen Patentschrift 12 25 126 ist zwar für Siemens-Martin-Öfen bereits eine Lanzen­ halterung bekannt, bei der jede Lanze über eine Kupp­ lung mit einem Schlitten verbindbar und beide über eine Vorschubeinrichtung in einem Führungsträger verschiebbar sind. Eine solche Halterung ist jedoch bei Elektroöfen mit ihren durch Abwälzen des auf Wälzkufen ruhenden Ofens erzeugten, einander überlagernden Horizontal- und Vertikal­ bewegungen der Lanzenöffnungen nicht anwendbar, zumal auch keine Regelung der Eintauchtiefe der Lanze in das Schmelzbad vorgesehen ist, die diese Bewegungen kompensieren könnte.

Wegen des höheren Abbrandes der Sauerstofflanzen im Vergleich zu den Kohlenstofflanzen weist die Ein­ richtung vorzugsweise einen Führungsträger auf, welcher nebeneinander zwei Führungsschlitten für je eine eine Sauerstofflanze und einen Führungs­ schlitten für die Kohlenstofflanze aufnimmt. Um die Lanzen ohne Verstellung der Einrichtung wahlweise durch ein und dieselbe Öffnung im Elek­ troofen einführen zu können, ist der Führungsträger vorzugsweise zusätzlich in Längsrichtung verfahr­ bar angeordnet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsge­ genstandes stützen sich die Lanzen und Schlitten über Führungsrollen in kastenförmigen Führungsbahnen ab, die an dem Führungsträger befestigt sind.

Die Schwenkvorrichtung der neu vorgeschlagenen Einrich­ tung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsträger sich beidseitig auf zwei Schwenkarmen mit unterschied­ licher Hebellänge abstützt und über diese mittels eines Geradführungsantriebs bewegbar ist. Die dem Elektroofen zugewandten Schwenkarme weisen dabei vorzugsweise eine geringere Hebellänge auf als die hinteren Schwenkarme. Der Geradführungsantrieb besteht vorteilhaft aus einem Hydraulik-Zylinderaggregat, welches gelenkig mit dem Führungsträger verbunden ist.

Um die vorzugsweise selbstverzehrenden Lanzen in be­ stimmten Zeitabständen durch neue Lanzen ersetzen zu können, weist jeder Schlitten im Bereich seiner dem Elektroofen zugewandten Stirnseite eine Kupplungsvor­ richtung mit einem axial verschiebbaren Klemmteil auf, welches die austauschbare Lanze beim Kupplungsvorgang in Richtung des Schlitten-Anschlußrohres mitnimmt.

Die Lanzen werden vorzugsweise mittels einer oberhalb des Führungsträgers angeordneten Zuführvor­ richtung in die jeweilige Führungsbahn eingelegt. Die Zuführvorrichtung besteht dabei vorteilhaft aus einem quer zur Längsachse des Führungsträgers verfahrbaren Traggestell, dessen dem Führungsträger zugewandter End­ abschnitt als schwenkbare Mitnahmevorrichtung ausgebil­ det ist, in welche die auszutauschende Lanze eingelegt wird.

Die Führungsbahn, welche die Schlitten und die mit diesen verbundenen Lanzen aufnehmen, weisen beidseitig nach oben gerichtete abgeschrägte Führungsbleche auf, welche eine dreieckförmige Aufnahmeöffnung für die Lan­ zen bilden.

Die jeder Führungsbahn zugeordnete Vorschubvorrichtung besteht vorzugweise aus einem Getriebemotor - insbe­ sondere einem Kurzschlußlaufmotor - mit eingebauter Bremse, der eine am Schlitten befestigte Kette antreibt.

In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform des Er­ findungsgegenstandes ist auf dem Endabschnitt des Schlitten-Anschlußrohrs eine Kupplungshülse mit einer drehbaren Kulisse geführt, in die ein am Anschlußrohr befestigter Zapfen eingreift; innerhalb der Hülse sind dabei Klemmsegmente angeordnet, die sich - in axialer Richtung gesehen - einerseits auf einer konischen Ge­ genfläche der Hülse und andererseits unter Zwischen­ schaltung eines Federelements und eines Dichtelements an dem Anschlußrohr abstützen. Die Drehung der Kulis­ se hat also eine Axialbewegung der Hülse in Richtung auf das Schlitten-Anschlußrohr zur Folge, wodurch das Federelement gespannt wird. Unter der Wirkung der An­ preßkraft des Federelements wird das Dichtelement so­ wohl gegen das Anschlußrohr als auch gegen die anzu­ kuppelnde Lanze gepreßt und letztere gleichzeitig durch die ebenfalls unter Einwirkung der Anpreßkraft des Federelements stehenden Klemmsegmente in der Kupp­ lungshülse festgeklemmt.

Die neu vorgeschlagene Einrichtung ist vorzugsweise in der Weise ausgebildet, daß die Schwenkvorrichtung im Bereich der Stirnseite des Führungsträgers angeordnet ist, wobei dieser im Bereich seiner Rückseite eine Ge­ wichtsausgleich-Vorrichtung aufweist. Diese kann ins­ besondere als mit einem Gegengewicht versehener Seilzug ausgebildet sein, der am Führungsträger befestigt ist.

Um sicherzustellen, daß die mittels der Lanzen einzu­ bringenden Stoffe unmittelbar in das Schmelzbad gelan­ gen, ist der Lanze eine Gebereinheit zugeordnet, welche den in der Lanze vorhandenen ferrostatischen Druck als Regelgröße in die Regelvorrichtung eingibt. Der ferrosta­ tische Druck ist dabei der Druck, der sich aus dem im Vorderbereich der Lanze herrschenden Gasdruck und dem in der Lanze auftretenden Druckverlust zusammensetzt. Die Regelvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß sie bei abnehmendem ferrostatischem Druck - d. h. bei geringer werdender Eintauchtiefe der Lanze in das Schmelzbad infolge Abbrandes - die Vorschubvor­ richtung in Tätigkeit setzt und die betreffende Lan­ ze über die mit ihr verbundene Kette soweit in Rich­ tung des Elektroofens bewegt, bis der Einstellwert des ferrostatischen Drucks wieder erreicht wird.

Die wesentlichen Merkmale des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht der neu vorgeschlage­ nen Einrichtung (ohne Transportvor­ richtung),

Fig. 2a, b eine Teilansicht bzw. eine Teil­ draufsicht des Schlittens (mit sche­ matisch dargestellter Kupplungsvor­ richtung),

Fig. 3 einen Schnitt durch die nebeneinan­ der liegenden Führungsbahnen mit auf­ gesetzten Führungsblechen,

Fig. 4a, b eine Seitenansicht bzw. einen Schnitt durch die Kupplungsvorrichtung im Be­ reich des in die Kulisse eingreifen­ den Zapfens, und

Fig. 5 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht der neu vorgeschlagenen Ein­ richtung mit zugehöriger Transportvorrichtung.

Die neu vorgeschlagene Einrichtung (vgl. Fig. 1) weist einen Führungsträger auf, dessen Oberteil 2 mehrere nebeneinander liegende Führungsbahnen (vgl. dazu Fig. 3) aufnimmt und dessen Unterteil zur Aussteifung mehrere Stützrohre aufweist. Der Führungsträger 1 ist im Bereich seines Vorder­ abschnitts beidseitig über zwei Schwenkarme 4 und 5 mit seiner Konsole 6 verbunden, welche sich über Führungsrohre 7 seitenverschiebbar in Lagern 8 einer ortsfesten Stützkonstruktion 9 abstützt. Der dem Elektroofen 10 zugewandte vordere Schwenk­ arm 4 weist eine geringere Hebellänge auf als der hintere Schwenkarm 5. Die Schwenkarme sind vorzugs­ weise in der Weise angeordnet, und ausgebildet, daß die im Führungsträger 1 befindlichen Lanzen 11 auch dann noch in die Ofenöffnung 10′ eingeführt werden können, wenn die Ofenachse 10′′ um 5° gegen­ über der Lotrechten nach vorn oder nach hinten ge­ kippt ist. Die der hinteren Kippstellung des Elektroofens 10 zugeordnete Stellung der Lanze 11 und der Schwenkarme 4 und 5 ist in der Zeichnung strichpunktiert dargestellt.

Die Lanzen 11 sind jeweils über ein Schlittenan­ schlußrohr 13 mit einem Schlitten 14 verbunden, der seinerseits an eine Speiseleitung 15 angeschlossen ist. Der Schlitten 14 stützt sich über mehrere Führungsrollen 16 bzw. 17 in der auf dem Führungs­ träger 1 angeordneten Führungsbahn ab.

Jeder Schlitten 14 ist über eine (in Fig. 2a) dar­ gestellte Kette 18 mit einer Vorschubvorrichtung 19, 20 ausgestattet, welche aus einem Kurzschluß­ läufermotor 19 mit eingebauter Bremse und einem Eckgetriebe 20 besteht, dessen (nicht darge­ stelltes) Kettenrad in die Kette 18 eingreift.

Die Verschwenkung des Führungsträgers 1 erfolgt über einen Geradführungsantrieb 21 in Form eines Hydraulik-Zylinderaggregats, welches gelenkig mit der Konsole 6 und im Bereich des Schwenkarms 5 mit dem Führungsträger 1 verbunden ist. Der Hinterabschnitt des Führungsträgers 1 ist mit einer Gewichtsausgleichvorrichtung versehen, welche aus einem Seilzug 22, einem drehbar gelagerten Umlenkträger 23 und einem Gegengewicht 24 besteht.

Die Vorschubvorrichtungen 19, 20 sind vorzugsweise mit einer (nicht dargestellten) Regelvorrichtung ausgestattet, welche eine konstante Eintauchtiefe der Lanzenspitze in das Schmelzbad 25 sicherstellt. Die Regelvorrichtung arbeitet dabei mit einer (nicht dargestellten) Gebereinheit zusammen, welche den in der Lanzenspitze vorhandenen ferrostatischen Druck als Regelgröße in die Regelvorrichtung ein­ gibt. Sobald die Eintauchtiefe der Lanze 11 infolge Abbrandes abnimmt, wird der zugehörige Schlitten 14 über die Vorschubvorrichtung 19, 20 und die Kette 18 so lange auf den Elektroofen 10 zu bewegt, bis ein vorgegebener Sollwert des ferrostatischen Drucks erreicht ist.

Das Schlitten-Anschlußrohr 13 (vgl. Fig. 2a, b) ist nur mittelbar mit dem Gehäuse 14′ - welches auch die lotrechten und waagerechten Führungsrollen 16 bzw. 17 trägt - verbunden. Im Bereich zwischen dem Vorder- und Hinterabschnitt des Schlittens 14 weist das Schlitten-Anschlußrohr 13 zwei Halte-Arme 26 auf, die seitlich an einer Stange 27 befestigt sind. Diese ist über Führungen 28 mit dem Gehäuse 14′ des Schlittens 14 verbunden; die Stange 17 ist im Bereich ihrer über die Führungen 28 hinausragen­ den Endabschnitte über vorgespannte Schraubenfedern 29 - die sich einerseits an einer angeschraubten Anschlagscheibe 30 und andererseits an den Füh­ rungen 28 abstützen - in einer vorgegebenen Aus­ gangslage gehalten.

Die Führungsrollen 16 und 17 stützen sich über senk­ recht zueinander angeordnete Schienen 31 und 32 in der jeweils zugehörigen Führungsbahn 33 ab, welche kastenförmig ausgebildet ist. Die Führungsbahnen 33 sind dabei im Bereich ihrer nach oben gerichteten Öffnung 33′ mit Führungsblechen 34 versehen, welche das Einführen neuer Lanzen von oben erleichtern sollen.

Wie der Darstellung gemäß Fig. 3 zu entnehmen ist, weist der in Fig. 1 dargestellte Führungs­ träger 1 drei nebeneinanderliegende Führungsbahnen 33 auf, die zwei Lanzen zum Einblasen von Sauer­ stoff und eine Lanze zum Einblasen von Kohlenstaub aufnehmen.

Das Schlitten-Anschlußrohr 13 ist auf seiner dem Elektroofen zugewandten Stirnseite mit einer Kupp­ lungsvorrichtung 35 versehen, welche als wesent­ liche Bestandteile eine Kupplungshülse 36, eine drehbar mit dieser verbundene Kulisse 37 und einen am Schlitten-Anschlußrohr 13 befestigten Zapfen 38 aufweist (Fig. 4a, b).

Die mit einem Betätigungshebel 39 versehene Ku­ lisse 37 weist eine spiralförmig gekrümmte Aus­ nehmung 37′ auf, in welche der Zapfen 38 eingreift. Die Kupplungshülse 36 stützt sich auf dem Schlitten-Anschlußrohr 13 ab und ist über eine Paß­ feder 36′′ gegen Verdrehung gesichert. Im Innern der Kupplungshülse 36 ist ein aus mehreren Ringab­ schnitten bestehendes Klemmteil 40 angeordnet, welches durch ein als Schraubenfeder ausgebildetes Federelement 41 an einer konischen Gegenfläche 36′ der Kupplungshülse 36 zur Anlage gebracht ist. Die zwischen zwei Stützscheiben 42 und 43 angeordnete Schraubenfeder stützt sich über die letztgenannte Scheibe und ein als ein Gummipolster wirkendes Dichtelement 44 an der Stirnseite des Schlitten- Anschlußrohrs 13 ab.

In der Entkupplungsstellung - in welcher die Kupp­ lungshülse 36 und der Betätigungshebel 39 die ge­ strichelt angedeutete Stellung einnehmen - ist die Schraubenfeder entspannt, so daß das Klemmteil 40 in Richtung auf das Schlitten-Anschlußrohr 13 ver­ schoben werden kann und das Einführen einer neuen Lanze 11 in die Kupplungshülse 36 zuläßt. Die End­ lage der eingeführten Lanze 11 ist durch einen in das Schlitten-Anschlußrohr 13 eingesetzten Federring 13′ festgelegt.

Mit der Schwenkung des Betätigungshebels 39 im Uhr­ zeigersinn wird die Kupplungshülse 36 über die Kulisse 37 und den Zapfen 38 gegen das Schlitten-Anschlußrohr 13 gezogen, wodurch die Schraubenfeder - nachdem das Dichtelement 44 an der Stirnseite des Anschlußrohrs 13 zur Anlage gelangt ist - vorgespannt wird. Unter der Wirkung der Federkraft wird das Klemmteil 40 an der konischen Gegenfläche 36′ entlang gegen die Oberfläche der Lanze 11 gepreßt, so daß diese in axialer Richtung fixiert ist. Das Dichtelement 44 wird unter der Wirkung der Federkraft ebenfalls gegen die Oberfläche der Lanze 11 gepreßt und dichtet den Ringspalt zwischen der Lanze 11 und dem Schlitten-Anschlußrohr 13 ab.

Hinter der Kupplungsvorrichtung 35 ist die Füh­ rungsbahn 33 mit einem Anschlag 45 versehen, an dem bei Erreichen einer vorgegebenen Endstellung eine am Schlitten-Anschlußrohr 13 befestigte Anschlag­ scheibe 46 zur Anlage gelangt. Die Lanze 11 kann also nur bis zu der festgelegten Endstellung in Richtung auf den Elektroofen zu bewegt werden.

Die Kupplungsvorrichtung 35 mit den Hauptbestand­ teilen 36 und 37 - die vorzugsweise innerhalb des Schlittens 14 angeordnet ist - ist in Fig. 2a, b aus Gründen der Übersichtlichkeit nur schematisch dargestellt.

Um das Auswechseln der Lanzen 11 zu erleichtern, weist die neu vorgeschlagene Einrichtung vorzugs­ weise eine Transportvorrichtung 47 auf, welche es ermöglicht, auf eine Plattform 48 abgelegte Lanzen 11′ von oben in die gewünschte Führungsbahn einzu­ legen (Fig. 5).

Die Transportvorrichtung 47 besteht im wesentlichen aus einem Traggestell 49, welches an Führungs­ schienen 50 quer zur Längsachse des Führungs­ trägers 1 verfahrbar aufgehängt ist. An den dem Füh­ rungsträger 1 zugewandten Abschnitt des Tragge­ stells 49 ist gelenkig eine Mitnahmevorrichtung 51 angeschlossen, welche mittels eines Hydraulik- Zylinderaggregats 52 in die gestrichelt angedeutete Stellung geschwenkt werden kann. Durch Betätigung des Geradführungsantriebs 21 kann nunmehr der Füh­ rungsträger 1 soweit nach oben bewegt werden, bis die in der Mitnahmevorrichtung 51 festgehaltene Lanze 11′ im Bereich der gewünschten Führungsbahn liegt. Die Mitnahmevorrichtung kann in an sich be­ kannter Weise mit Klemmbacken versehen sein, welche die auszuwechselnde Lanze 11′ festhalten.

Es ist jedoch auch möglich, die Mitnahmevorrichtung mit einem abschaltbaren Magnetsystem auszustatten.

Um eine einwandfreie Führung der Lanzen 11 in den zugehörigen Führungsbahnen 33 sicherzustellen, sind diese außerhalb des Bereichs - der von dem Schlitten 14 und der Kupplungsvorrichtung 35 durch­ fahren wird - mit einer oder mehreren ortsfesten Führungsrollen 53 versehen (vgl. die Fig. 1 und 5).

Claims (8)

1. Einrichtung zum Zuführen von Stoffen mittels einer oder mehrerer Lanzen in Elektroöfen, bei der jede Lanze über eine Kupplungseinrichtung mit einem Schlitten verbindbar ist und die Lanzen und die Schlitten jeweils mittels einer Vorschubvorrichtung in ein und demselben Füh­ rungsträger verfahrbar gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsträger (1) auf und ab schwenkbar und gleichzeitig quer vor dem Ofen verfahrbar ist sowie daß die Vorschubein­ richtung mit einer Regelvorrichtung ausgestat­ tet ist, welche während des Betriebes der zuge­ hörigen Lanze (11) deren Eintauchtiefe in das Schmelzbad (25) konstant hält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lanzen (11) und Schlit­ ten (14) sich über Führungsrollen (16, 17, 53) in kastenförmigen Führungsbahnen (33) abstützen, die an dem Führungsträger (1) befestigt sind.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsträger (1) sich beid­ seitig auf zwei Schwenkarmen (4, 5) mit unterschied­ licher Hebellänge abstützt und über diese mittels eines Geradführungsantriebs (21) bewegbar ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß jeder Schlitten (14) im Bereich seiner dem Elektroofen (10) zugeordneten Stirnseite eine Kupplungsvorrichtung (35) mit ei­ nem axial verschiebbaren Klemmteil (36) aufweist, welches die austauschbare Lanze (11) beim Kupplungs­ vorgang in Richtung des Schlitten-Anschlußrohres (13) mitnimmt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubvorrichtung aus einem Getriebemotor (19, 20) mit eingebauter Bremse be­ steht, der eine am Schlitten (14) befestigte Kette (18) antreibt.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Endabschnitt des Schlitten-Anschlußrohrs (13) eine Kupplungshülse (36) mit einer drehbaren Kulisse (37) geführt ist, in die ein am Anschlußrohr befestigter Zapfen (38) eingreift, und daß innerhalb der Hülse Klemmsegmente angeordnet sind, die sich - in axialer Richtung gesehen - einerseits auf einer konischen Gegenfläche (36′) der Kupplungshülse und andererseits unter Zwischenschaltung eines Federele­ ments (41) und eines Dichtelements (44) an dem An­ schlußrohr abstützen.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkvorrichtung (4, 5, 21) im Bereich der Stirnseite des Führungsträgers (1) an­ geordnet ist, wobei dieser im Bereich seiner Rück­ seite eine Gewichtsausgleichvorrichtung (22, 23, 24) aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lanze (11) eine Gebereinheit zugeordnet ist, welche den in der Lanze vorhandenen ferrostatischen Druck als Regelgröße in die Regelvorrichtung ein­ gibt.