[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zur Zugabe
von Legierungsmitteln in eine Metallschmelze, insbesondere Stahlschmelze beim Abstich
eines Konverters in eine Gießpfanne, bei dem die Legierungsmittel in Form eines Strahles
mit dem ausfließenden Gießstrahl der Schmelze zusammengebracht werden, indem der Legierungsmittelstrahl
mittels einer am Gefäßmantel des Konverters angeordneten Zugabevorrichtung so geführt
wird, daß die beiden Strahlen sich treffen, wobei der Legierungsmittelstrahl mit der
durch den Gießstrahl gebildeten vertikalen Ebene einen Winkel einschließt. Die zugehörige
Vorrichtung besteht aus einem am Gefäßmantel des Konverters angeordneten Zugaberohr
für die Legierungsmittel, dessen im Bereich der Abstichöffnung des Konverters angeordnete
Austrittsöffnung in Richtung Gießstrahl weist sowie aus Mitteln zum Zuführen von Legierungsmitteln
zum Zugaberohr.
[0002] Eine derartige Vorrichtung ist aus der deutschen Patentschrift 25 47 686 bekannt.
Bei dieser Vorrichtung, bei der das Zugaberohr auf dem Gefäßmantel des Konverters
fest angeordnet ist, ist nachteilig, daß Lageänderungen des aus der Abstichöffnung
des Konverters austretenden Stahlgießstrahles nicht nachvollzogen werden können.
Ein Teil der zugegebenen Desoxidations- und Legierungsmittel trifft den Gießstrahl
nicht und löst sich entweder gar nicht oder zu einem nicht gewünschten Zeitpunkt in
der Schmelze auf. Hierdurch entstehen unerwünschte Konzentrationsunterschiede, Desoxidationsverzögerungen
und Legierungsmittelverluste.
[0003] In der deutschen Offenlegungsschrift 15 83 962 ist ein Verfahren und eine zugehörige
Vorrichtung beschrieben worden, bei dem die Legierungsmittel mittels einer Spritzvorrichtung
in den Metallschmelzengießstrahl eingebracht werden. Die Spritzvor richtung ist am
Mantel des Konverters fest angebracht und die Zuführung der Legierungsmittel und der
erforderlichen Druckluft erfolgt durch flexible Schläuche. Eine solche Vorrichtung
ist den erhöhten Belastungen beim Abstich von flüssigem Stahl vielfach nicht gewachsen.
Ferner zeigt die Erfahrung, daß zur Förderung mit einer Spritzvorrichtung ein sehr
gleichmäßiger Kornaufbau erfoderlich ist. Ein solcher liegt bei Legierungsmitteln
im allgemeinen aber nicht vor. Nachteilig ist ferner, daß beim senkrechten Aufeinandertreffen
von Gießstrahl und Legierungsmittelstrom Schwierigkeiten bei der Dosierung und Mischung
entstehen, und zwar dadurch, daß je nach der Geschwindigkeit, mit der das Legierungsmaterial
die Spritzpistole verläßt, ein Abprallen vom Gießstrahl auftreten kann mit zwangsläufig
großen Materialverlusten.
[0004] Aus der deutschen Patentschrift 27 06 096 ist eine Einrichtung zur Zugabe von Legierungsstoffen
bekannt, bei der eine zum Gießstrahl gerichtete Schurre für das Fördern der Legierungsstoffe
vorgesehen ist. Die Schurre ist unter einer Abdeckung von einer Ruhestellung in eine
Arbeitsstellung ausfahrbar, wobei eine Verstellung der Schurre zwischen der Anfangsposition
B und der Endposition C möglich ist.
[0005] Ein Nachteil ist darin zu sehen, daß die Legierungsstoffe aufgrund unterschiedlich
langer Fallstrecken in der Schurre und unterschiedlicher Neigungen der Schurre in
den verschiedenen Positionen unterschiedliche Geschwindigkeiten aufweisen. Diese
unterschiedlichen Geschwindigkeiten erschweren es dem Bedienungsmann, den Legierungsmittelstrom
mit dem ausfließenden Metallschmelzenstrom in jeder Lage zusammenzuführen. Weitere
Nachteile bestehen darin, daß die bekannte Vorrichtung einen größeren Platzbedarf
hat und ein nachträglicher Einbau aufgrund der örtlichen Gegebenheiten in einem Stahlwerk
häufig nicht möglich sein dürfte. Aufgrund größerer Transportwege für die Legierungsmittel
ergibt sich eine Erhöhung der Transportzeit und damit ein höherer Energieaufwand zum
Betreiben der Vorrichtung und höhere Instandhaltungs- und Reparaturkosten. Außerdem
bedingt die Vorrichtung einen höheren Investitionsaufwand.
[0006] Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile der bekannten
Vorrichtungen zu vermeiden und ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, die
es ermöglichen, daß der Legierungsmittelstrahl den Metallschmelzengießstrahl mit
großer Sicherheit trifft und auf diese Weise eine intensivere Auflösung und Verteilung
der Legierungsmittel im Schmelzbad eingestellt werden kann.
[0007] Die Erfindung löst diese Aufgabe verfahrensmäßig mit den im Patentanspruch 1 angegebenen
Merkmalen und vorrichtungsgemäß mit den Merkmalen von Patentanspruch 3.
[0008] Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist wesentlich, daß bei einer Auseinanderwanderung
der beiden Strahlen der Legierungsmittelstrahl bis zum Zusammentreffen mit dem Metallschmelzengießstrahl
kontinuierlich nachgestellt werden kann. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß
bei Nichtzusammentreffen der beiden Strahlen, z.B. bei sich ändernder Lage des Metallschmelzengießstrahles
infolge sich ändernder Neigung des Konverters beim Ausgießen der Metallschmelze aus
dem Konverter, die Strahlen wieder zusammengeführt werden. Ein Nichtzusammentreffen
der beiden Strahlen kann auch eintreten, wenn sich die Lage des Metallschmelzengießstrahles
ändert infolge sich ändernder Lage und Größe der Abstichöffnung des Konverters durch
Verschleiß oder wenn sich die Lage des Legierungsmittelstrahles ändert aufgrund einer
anderen Zusammensetzung des Legierungsmittels, hervorgerufen u.a. durch unterschiedliche
Körnungen, Reibungswerte und spezifische Gewichte der Legierungsmittel.
[0009] Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wesentlich, daß das Zugaberohr auf dem
Gefäßmantel des Konverters, vorzugsweise auf einem Tragring, verschwenkbar angeordnet
ist. Nach Anspruch 4 ist ein als Trichter ausgebildetes Gehäuse auf dem Tragring vorgesehen,
zur Aufnahme der mit einer Förderrinne herangebrachten Legierungsmittel und zur Weitergabe
an das sich anschließende Zugaberohr. Falls ein Tragring nicht oder nicht an der entsprechenden
Stelle des Konverters vorhanden ist, kann eine Konsole am Konvertermantel befestigt
werden.
[0010] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteranspruch 2 bezüglich
des Verfahrens und Gegenstand der Unteransprüche 5 bis 10 bezüglich der Vorrichtung.
[0011] Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bestehen darin, daß ein nachträglicher Einbau der Vorrichtung gut möglich ist und
dafür nur geringe Investitionskosten aufgewendet werden müssen. Ferner zeichnet sich
die Vorrichtung durch kurze Transportwege und hohe Betriebssicherheit aus; der Energieaufwand
zum Betreiben der Anlage und die Instandhaltungs- und Reparaturkosten sind gering.
[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt:
Figur 1: Die Ansicht eines Konverters zur Herstellung von Stahl in der senkrechten
Arbeitsposition.
Figur 2: Eine seitliche Ansicht des Konverters in Gießposition mit zugehöriger Gießpfanne
in Richtung des Pfeiles A gemäß Figur 1.
Figur 3: Eine Vorderansicht des Konverters in Gießposition in Richtung des Pfeiles
B gemäß Figur 2.
Figur 4: Eine Aufsicht auf den senkrecht stehenden Konverter in Richtung des Pfeiles
C gemäß Figur 1.
Figur 5: Ein Ausschnitt in vergrößertem Maßstab bei D gemäß Figur 1.
Figur 6: Ein Ausschnitt in vergrößertem Maßstab bei D gemäß Figur 1.
Figur 7: Ein Ausschnitt in vergrößertem Maßstab bei D gemäß Figur 1.
[0013] Die Figuren 1 bis 4 zeigen einen Konverter 1 zur Herstellung von Stahl, wobei in
den Figuren 1 und 4 der Konverter in der Arbeitsposition und in den Figuren 2 und
3 in der Gießposition dargestellt ist. Auf einem Tragring 2 oberhalb der Tragzapfen
1a im Bereich des Konverterhutes 3 ist ein trichter förmiges Gehäuse 4 zur Aufnahme
der Legierungsmittel angeordnet. Das Gehäuse 4 weist eine seitliche Beschickungsöffnung
5 und eine untere Austrittsöffnung 6 auf. An diese Austrittsöffnung 6 schließt sich
ein Zugaberohr 7 mit seiner Eintrittsöffnung 8 an.
[0014] Die Austrittsöffnung 9 des Zugaberohres 7 weist in Richtung des Stahlgießstrahles
11, der in Gießstellung des Konverters 1 aus der Abstichöffnung 10 austritt; wie die
Figuren 2 und 3 zeigen, trifft der Legierungsmittelstrahl 12 den Stahlgießstrahl
11 vor dem Eintritt in die Gießpfanne 13.
Das Zugaberohr 7 ist im Bereich seiner Eintrittsöffnung 8 über eine Gelenkvorrichtung
am Tragring 2 schwenkbar befestigt. Zur kontinuierlichen Verstellung des Zugaberohres
7 ist auf dem Tragring 2 ein elektro-mechanisches, wassergekühltes Verstellgerät
14 angeordnet.
Wie im einzelnen Figur 5 zeigt, ist das Verstellgerät 14 über ein Befestigungsstück
17 an einem Befestigungssupport 18 angelenkt, welches auf dem Tragring 2 befestigt
ist. An der Hubstange 16 ist ein Scherenheber 19 angeordnet, dessen oberer Arm 21
über eine Lagerscheibe 22 mit der Spitze des Zugaberohres 7 und dessen unterer Arm
20 über eine weitere Lagerscheibe 23 mit dem Tragring 2 gelenkig verbunden sind. Figur
6 zeigt, daß durch Ausfahren der Hubstange 16 die Arme 20 und 21 des Scherenhebers
19 gespreizt werden, so daß auf diese Weise das Zugaberohr 7 kontinuierlich verstellt
werden kann. Eine U-förmige Rohrführung 31 verhindert das Kippen des Zugaberohres
7 beim Schwenken des Konverters 1.
[0015] Figur 7 zeigt die Ausbildung der Gelenkvorrichtung im Bereich der Eintrittsöffnung
8 des Zugaberohres 7. Sie besteht aus einer Konsole 32, die auf dem Tragring 2 befestigt
ist und aus einer zugehörigen Halterung 33 am Zugaberohr 7. Die Konsole 32 und die
Halterung 33 sind über einen Gewindebolzen 34 mit Gegenmuttern 37, der in nicht dargestellen
Bohrungen der beiden Teile angeordnet ist, miteinander verbunden. Auf dem Gewindebolzen
34 angeordnete, ballig ausgebildete Scheiben 35 und ein Tellerfederpaket 36 sorgen
für die federnd gelenkige Ausbildung der Gelenkvorrichtung.
[0016] Die Stromversorgungs- und Steuerungskabel und die Kühlwasserleitungen für das Verstellgerät
14 verlaufen in nicht darge stellter Weise im Tragring 2 und durch einen der Tragzapfen
1a des Konverters 1 zu den Versorgungsquellen bzw. zu einem Konverter-Abstichstand
24 auf der Arbeitsplattform 25.
Wie in den Figuren 1, 3 und 4 dargestellt, ist auf der Arbeitsplattform 25 eine Schwingförderrinne
26 zur Beförderung der Legierungsmittel in das trichterförmige Gehäuse 4 angeordnet;
die Schwingförderrinne 26 ist auf Schienen 27 verfahrbar. Zum Vor- und Zurückfahren
der Förderrinne 26 dient ein pneumatisch wirkendes Kolben-Zylinder-Aggregat 28; der
Zylinder des Aggregates 28 ist dabei mit dem Fahrgestell der Förderrinne 26 und die
Kolbenstange 29, mit einem außen liegenden Festlager, verbunden.
Vom Abstichstand 24 aus wird das elektro-mechanische Verstellgerät 14 durch einen
Bedienungsmann betätigt. Ferner ist im Abstichstand 24 eine an sich bekannte Konverter-Lage-Erfassung
angeordnet, mit welcher entsprechend der Konverterlage und der Gießdauer die Schwingförderrinne
26 über einen Antrieb 26a in Betrieb gesetzt und das pneumatische Kolben-Zylinder-Aggregat
28 zum Vor- und Zurückfahren der Förderrinne 26 gesteuert wird. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung zum Einbringen von Legierungsstoffen wird wie folgt betätigt:
[0017] Nach Beendigung des Blasprozesses wird der Konverter 1 aus der Arbeitsposition gemäß
den Figuren 1 und 4 in die Gießposition gedreht, wie die Figuren 2 und 3 zeigen. Bei
Erreichen der Gießposition wird die Schwingförderrinne 26 entsprechend der Konverter-Lage-Erfassung
soweit vorgefahren, daß der vordere Abschnitt der Förderrinne 26 in die seitliche
Beschickungsöffnung 5 des trichterförmigen Gehäuses 4 hineinragt.
Aus nicht dargestellten Bunkern gelangen jetzt die Legierungsmittel über die in Betrieb
gesetzte Schwingförderrinne 26 in das Gehäuse 4 und durch das sich anschließende Zugaberohr
7 in den Stahlgießstrahl 11.
[0018] Die sinkende Höhe der Stahlschmelze im Konverter 1 wird durch weiteres Verschwenken
des Konverters ausgeglichen; hierdurch ändert sich jedoch die Lage des Stahlgießstrahles
11. Damit die Legierungsstoffe weiterhin den Gießstrahl 11 treffen, betätigt der
Bedienungsmann vom Abstichstand 24 aus das Verstellgerät 14, wodurch das Zugaberohr
7 entsprechend kontinuierlich nachgestellt wird. Hierdurch ist sichergestellt, daß
der aus tretende Legierungsmittelstrahl 12 den Stahlgießstrahl 11 trifft.
[0019] Die Verstellung des Zugaberohres 7 durch Betätigung des Verstellgerätes 14 wird
auch durchgeführt, wenn sich die Lage des Stahlgießstrahles 11 mit zunehmendem Alter
der Abstichöffnung 10 verändert oder wenn die Lage des Legierungsmittelstrahles 12
sich ändert infolge sich ändernder Zusammensetzung des Legierungsmittels.
[0020] Nach Abstichende wird die Schwingförderrinne 26 über die Konverter-Lage-Erfassung
so gesteuert, daß vor Beginn des Zurückschwenkens des Konverters 1 in die senkrechte
Position die Förderrinne 26 aus der Beschickungsöffnung 5 des trichterförmigen Gehäuses
4 herausgefahren wird.
1. Verfahren zur Zugabe von Legierungsmitteln in eine Metallschmelze, insbesondere
Stahlschmelze, beim Abstich eines Konverters in eine Gießpfanne, bei dem die Legierungsmittel
in Form eines Strahles mit dem ausfließenden Metallschmelzengießstrahl zusammengebracht
werden, indem der Legierungsmittelstrahl mittels einer am Gefäßmantel des Konverters
angeordneten Zugabevorrichtung so geführt wird, daß die beiden Strahlen sich treffen,
wobei der Legierungsmittelstrahl mit der durch den Metallschmelzengießstrahl gebildeten
vertikalen Ebene einen Winkel einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Auseinanderwanderung der beiden Strahlen der Legierungsmittelstrahl
bis zum Zusammentreffen mit dem Metallschmelzengießstrahl kontinuierlich nachgestellt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Konverters laufend erfaßt und Beginn und Ende der Legierungsmittelzugabe
in Abhängigkeit von der Lage des Konverters und der Gießdauer gesteuert werden.
3. Vorrichtung zum Zugeben von Legierungsmitteln in eine Metallschmelze, insbesondere
Stahlschmelze, beim Abstich eines Konverters in eine Gießpfanne, bei dem die Legierungsmittel
in Form eines Strahles in den ausfließenden Metallschmelzengießstrahl gebracht werden,
bestehend aus einem am Gefäßmantel des Konverters angeordneten Zugaberohr, dessen
im Bereich der Abstichöffnung des Konverters angeordnete Austrittsöffnung in Richtung
Metallschmelzengießstrahl weist sowie aus Mitteln zum Zuführen von Legierungsmitteln
zum Zugaberohr, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugaberohr (7) schwenkbar am Gefäßmantel des Konverters (1) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Tragring (2) oberhalb der Tragzapfen (1a) des Konverters (1) ein als
Trichter ausgebildetes Gehäuse (4) angeordnet ist mit einer Beschickungsöffnung
(5) für die mit einer Förderrinne (26) herangebrachten Legierungsmittel und einer
Austrittsöffnung (6) für den Austritt der Legierungsmittel in das Zugaberohr (7),
das ebenfalls auf dem Tragring (2) angeordnet ist und dessen Eintrittsöffnung (8)
mit der Austrittsöffnung (6) des Gehäuses (4) in Verbindung steht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugaberohr (7) im Bereich seiner Eintrittsöffnung (8) über eine Gelenkvorrichtung
(32, 33, 34, 35, 36) am Tragring (2) befestigt ist und daß im Bereich der Austrittsöffnung
(9) des Zugaberohres (7) ein kontinuierlich betätigbares Verstellgerät (14) auf dem
Tragring (2) angeordnet ist und über eine Hubstange (16) gelenkig am Zugaberohr (7)
befestigt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellgerät (14) wassergekühlt und elektro-mechanisch verstellbar ausgebildet
ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) des Verstellgerätes (14) am Tragring (2) gelenkig angeordnet
ist und daß an der Hubstange (16) des Verstellgerätes (14) ein zweiarmiger Scherenheber
(19) angelenkt ist, wobei der eine Arm (20) gelenkig am Tragring (2) und der andere
Arm (21) gelenkig am Zugaberohr (7) befestigt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungsöffnung (5) des tricherartigen Gehäuses (4) in Gießstellung
des Konverters (1) in Höhe der verfahrbaren Förderrinne (26) positioniert ist und
die Beschickungsöffnung (5) zum Einund Ausfahren des vorderen Abschnittes der Förderrinne
(26) ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die verfahrbare Förderrinne (26) als Schwingförderrinne ausgebildet und mittels
eines pneumatisch betätigbaren Kolben-Zylinder-Aggregates (28) verfahrbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, gekennzeichnet durch ein die Lage des Konverters erfassendes Gerät zur Steuerung der Förderrinne
(26) und des Kolben-Zylinder-Aggregates (28) entsprechend der Gießlage des Konverters
(1) während der Gießdauer.