[0001] Die Erfindung betrifft ein Hubwerk zum Anheben einer mit flüssigem Stahl gefüllten
Pfanne von einem Pfannentransportwagen an die Tauchrohre des Vakuumbehandlungsgefäßes
einer RH-Anlage.
[0002] In einer sogenannten RH-Anlage wird flüssiger Stahl einer Vakuumbehandlung unterzogen,
indem das Vakuumbehandlungsgefäß mit seinen Tauchrohren in die in der Pfanne befindliche
Stahlschmelze eingetaucht wird. Um die Behandlungszeiten dabei kurz zu halten, besteht
die Forderung, den Durchmesser der Tauchrohre entsprechend der Pfannenabmessung möglichst
groß auszulegen. In der betrieblichen Praxis wird hierzu in einer Ausführungsform
das Vakuumbehandlungsgefäß in die auf einem Pfannentransportwagen stehende Pfanne
abgesenkt. Hiermit ist jedoch der Nachteil verbunden, dass das Vakuumbehandlungsgefäß
zahlreiche Anschlüsse für die Vakuumerzeugung und die Durchleitung/Absaugung von Behandlungsgasen
aufweist, so dass jede Bewegung des Vakuumbehandlungsgefäßes eine entsprechende Beanspruchung
seiner Anschlüsse und deren Zuleitungen bedeutet.
[0003] Alternativ werden die Pfannen mittels geeigneter Hubwerke von dem Pfannentransportwagen
oder auch einschließlich des Pfannentransportwagens hochgehoben und an die Tauchrohre
des fest installierten Vakuumbehandlungsgefäßes herangebracht. Dies geschieht mittels
Kranseilgehängen oder hydraulischer Hubvorrichtungen, die eine exakte Vertikalbewegung
der Pfanne gewährleisten, da wegen des erwünscht großen Tauchrohrdurchmessers eine
exakte Positionierung der Pfanne bezüglich der Tauchrohre zu gewährleisten ist. Derartige
Kranseilgehänge wie auch hydraulische Hubvorrichtungen sind jedoch platzaufwendig
und erfordern daher einen entsprechend großen Bau- und Inventionsaufwand.
[0005] Nachteilig bei derartigen Schwenk-Hubwerken ist, dass bei der Drehbewegung des Schwenkarms
zwangsläufig nicht nur eine Vertikal- also Hubbewegung der von dem Schwenkarm getragenen
Pfanne entsteht, sondern auch eine vom Schwenkwinkel und den entsprechenden Radien
abhängige Horizontalbewegung mit einer horizontalen Verlagerung der Hochachse der
Pfanne. Diese Kinematik würde bei dem Einsatz eines derartigen Schwenk-Hubwerkes für
das Heranbringen einer Pfanne an die Tauchrohre eines Vakuumbehandlungsgefäßes dazu
führen, dass die Durchmesser der Tauchrohre entsprechend zu verringern sind, um der
Horizontalbewegung der Pfanne bei deren Hub- bzw. Absetzbewegung Rechnung zu tragen.
[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hubwerk für eine flüssigen Stahl
enthaltende Pfanne zum Anheben von einem Pfannentransportwagen an die Tauchrohre des
Vakuumbehandlungsgefäßes einer RH-Anlage zur Verfügung zu stellen, welches auf der
Basis von drehbaren Hubarmen, jedoch weitgehend ohne eine bei der Drehbewegung der
Hubarme eintretende Horizontalbewegung des Pfanne arbeitet.
[0007] Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser
Beschreibung nachgestellt sind.
[0008] Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken ein Hubwerk vor, bestehend aus zwei an
ihrem einen Ende mit an der Pfanne ausgebildeten Haltevorrichtungen in Eingriff zu
bringenden Hubarmen, die an ihrem anderen Lagerende in einem ortsfesten Auflager gehalten
sind, wobei das Auflager aus einer an den Lagerenden der Hubarme angeordneten, als
Kreisbogenabschnitt ausgebildeten Ablaufbahn und aus einer die Ablaufbahn bei der
Drehbewegung des Hubarme axial ortsfest führenden Wälzbahn besteht derart, dass aufgrund
der bei der Hubbewegung entstehenden Verlagerung des Lasteinleitungspunktes in dem
Auflager eine Verringerung der horizontalen Bewegung der Pfanne eintritt. Mit der
Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass bei der Drehung der Hubarme zum Anheben
beziehungsweise Absetzen der Pfanne aufgrund der Ausbildung des Auflagers mit einer
sich an einer ortsfesten Wälzbahn abwälzenden kreisbogenabschnittsförmigen Ablaufbahn
und der damit verbundenen Verlagerung des Drehpunktes für die Schwenkbewegung der
Hubarme auch eine Horizontalverschiebung der Hubarme bewirkt ist, mittels derer die
mit dem Schwenkweg bei der Hub- bzw. Absetzbewegung der Pfanne verbundene Horizontalverschiebung
der Pfanne ausgeglichen wird.
[0009] Um den erheblichen auftretenden Kräften Rechnung zu tragen, ist nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung vorgesehen, dass die kreisbogenabschnittsförmige Ablaufbahn und die
ortsfeste Wälzbahn mit ineinander greifenden Verzahnungen versehen sind.
[0010] In Abhängigkeit von den Einbauverhältnissen eines derartigen Hubwerkes kann alternativ
zu einem gleich bleibenden Radius der kreisbogenabschnittsförmigen Ablaufbahn nach
einem Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, dass der Radius der kreisbogenabschnittsförmigen
Ablaufbahn sich in Abhängigkeit von der Drehstellung und der Länge der Hubarme ändert,
und dass als Folge davon die Ablaufbahn kurvenförmig ausgebildet ist. Somit ist eine
bessere Anpassung des Maßes der Horizontalverschiebung der Hubarme in dem Drehlager
in Abhängigkeit von dem Drehwinkel möglich.
[0011] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die beiden
Hubarme durch einen den Pfannentransportwagen übergreifenden Querverbindungsträger
miteinander verbunden sind, wobei der durch die Bewegung der Hubarme in Drehung versetzte
Querverbindungsträger in dem Auflager gehalten und geführt ist. Aufgrund der symmetrischen
Anordnung und Ausbildung der Hubarme mit Querverbindungsträger ist eine gute Lastaufnahme
auch in dem Auflager gewährleistet.
[0012] Alternativ kann dabei vorgesehen sein, dass die kreisbogenabschnittsförmige Ablaufbahn
unmittelbar an dem Querverbindungsträger selbst ausgebildet ist, oder dass der Querverbindungsträger
in einem Gehäusekasten gehalten und die kreisbogenabschnittsförmige Ablaufbahn an
dem Gehäusekasten ausgebildet ist.
[0013] Soweit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung jeder der beiden Hubarme von
einem zugeordneten Hydraulikzylinder beaufschlagt ist, kann in einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung auch vorgesehen sein, dass nur einem der Hubarme ein Hydraulikzylinder
zugeordnet und der Querverbindungsträger mit einer derartigen Torsionssteifigkeit
ausgebildet ist, dass der zweite Hubarm bei der Bewegung des von dem Hydraulikzylinder
beaufschlagten ersten Hubarmes mitgenommen wird.
[0014] Zur Erleichterung der Betriebsabläufe und Verkürzung der Prozessspielzeiten kann
nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass der Querverbindungsträger
den Pfannentransportwagen in einer solchen Höhe übergreift, dass der Pfannentransportwagen
mit der darauf aufgeständerten Pfanne unter dem Querverbindungsträger herbewegbar
ist, so dass die Pfannentransportwagen unter dem Hubwerk frei verfahrbar sind.
[0015] Da die Pfanne während der Drehbewegung der Hubarme jeweils in ihrer Vertikalen ausgerichtet
bleiben muss, ist nach einem Ausführungsbeispiel für eine Pfanne mit als beidseitig
radial abstehende Zapfen ausgebildeten Haltevorrichtungen vorgesehen, dass die Hubarme
an ihrem Ende wiegenartige, eine Relativbewegung der Zapfen zu den Hubarmen ermöglichende
Aufnahme für die Zapfen aufweist. Somit ist die Pfanne mit ihren Zapfen in den wiegenartigen
Aufnahmen beweglich aufgehängt und richtet sich auch bei einer Drehbewegung der Hubarme
jeweils selbsttätig in der Vertikalen aus.
[0016] In einer alternativen Ausführungsform sind Pfannen mit beidseitig radial abstehenden
Zapfen und daran drehbar gehalterten Laschen als Haltevorrichtungen versehen, wobei
die Laschen zum Einhängen von Kranhaken für die Bewegung der Pfannen im Betriebsablauf
dienlich sind. Da die Laschen gegenüber den an der Pfanne befindlichen Zapfen drehbar
sind, richtet sich die Pfanne bei ihrer Handhabung mittels an den Laschen angreifender
Handhabungsvorrichtungen jeweils selbsttätig in der Vertikalen aus. Hierzu ist dann
vorgesehen, dass die Hubarme an ihren Enden die Laschen formschlüssig untergreifende
Aufnahmen aufweisen, so dass während der Hub- bzw. Absetzbewegung der Pfanne sowie
während der Behandlungszeit die Pfanne mit den Laschen in den Aufnahmen der Hubarme
aufgeständert ist; eine Schiefstellung der Laschen in der angehobenen Behandlungsstellung
der Pfanne ist dabei nicht nachteilig, weil die Pfanne drehbar in den Laschen aufgehängt
ist und sich daher aufgrund des tiefer liegenden Schwerpunktes in der Vertikalen ausrichtet.
[0017] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend
beschrieben sind; es zeigen:
- Fig. 1
- ein Hubwerk mit einem davor stehenden Pfannentransportwagen in einer Seitenansicht,
- Fig. 2
- den Gegenstand der Figur 1 in einer Vorderansicht,
- Fig. 3
- das Hubwerk gemäß Figur 1 beim Angriff der Hubarme an der Pfanne,
- Fig. 4
- das Hubwerk gemäß Figuren 1 bzw. 3 bei von dem Pfannentransportwagen abgehobener und
in eine obere Behandlungsstellung hochgehobener Pfanne,
- Fig. 5
- das Auflager mit kreisbogenabschnittsförmiger Ablaufbahn und ortsfester Wälzbahn in
einer vergrößerten Einzeldarstellung,
- Fig. 6
- die gegenseitige Zuordnung von Pfanne und Auflager für die Hubarme in einer schematischen
Seitenansicht,
- Fig. 7
- die Pfanne mit eine Lasche aufweisenden Haltevorrichtungen und Auflager für die Hubarme
in einer schematischen Seitenansicht,
- Fig. 8 u. 9
- den Gegenstand der Figuren 3 und 4 in einer anderen Ausführungsform.
[0018] Wie sich zunächst aus Figuren 1 und 2 ergibt, dient zum Transport einer Pfanne 11
ein Pfannentransportwagen 10, auf welchem die Pfanne 11 bei ihrer Handhabung aufgeständert
ist. Zum Eingriff von Handhabvorrichtungen während des üblichen Betriebsablaufes ist
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Pfanne 11 mit seitlich abstehenden Zapfen
12 als Haltevorrichtung versehen, so dass beispielsweise Kranhaken an den Zapfen 12
der Pfanne 11 angreifen können.
[0019] Mit 13 ist ein Hubwerk für die Pfanne 11 dargestellt, mittels dessen die Pfanne an
nur schematisch dargestellte Tauchrohre 22 eines nicht weiter dargestellten Vakuumbehandlungsgefäßes
heran gehoben werden kann. Das Hubwerk 13 besteht aus zwei Hubarmen 14, die beidseitig
an den Zapfen 12 der Pfanne 11 angreifen können. Wie sich aus einer Zusammenschau
der Figuren 1 und 2 ergibt, sind die beiden Hubarme 14 über einen Querverbindungsträger
15 miteinander verbunden, wobei der Querverbindungsträger 15 in einem Gehäusekasten
16 gehaltert ist. Der Gehäusekasten 16 wird von seitlich der Bewegungsbahn für den
Pfannentransportwagen 10 angeordneten Fundamentsockeln 23 getragen, so dass eine den
Pfannentransportwagen 10 übergreifende portalartige Vorrichtung als Hubwerk 13 gebildet
ist. Dabei sind die seitlichen Fundamentsockeln 23 mit einer solchen Höhe ausgelegt,
dass der Querverbindungsträger 15 den Pfannentransportwagen 10 mit darauf aufgeständerter
Pfanne 11 in einer solchen Höhe übergreift, dass der Pfannentransportwagen 10 mit
darauf stehender Pfanne 11 durch das Hubwerk 13 hindurch fahrbar ist.
[0020] Soweit ein Auflager 17 für die Drehung der Hubarme 14 vorgesehen ist, ist der Querverbindungsträger
15 in einem Gehäusekasten 16 gelagert, an dessen Unterseiten jeweils eine kreisbogenabschnittsförmige
Ablaufbahn 18 ausgebildet ist, die auf einer ortsfesten Wälzbahn 19 aufsteht, die
bei der Drehbewegung der Hubarme die kreisbogenabschnittsförmige Ablaufbahn 18 in
ihrer Längsrichtung führt.
[0021] An ihrem vorderen Ende weisen die Hubarme 14 jeweils eine wiegenartige Aufnahme 20
zum Untergreifen der Zapfen 12 der Pfanne 11 auf. Aufgrund der besonderen Ausbildung
der Aufnahmen 20 können sich die Zapfen 12 der Pfanne 11 in den wiegenartigen Aufnahmen
20 relativ zu den Hubarmen 14 bewegen, so dass sich die in den Aufnahmen 20 ruhende
Pfanne 12, wie noch zu beschreiben sein wird, selbsttätig aufgrund des tief liegenden
Schwerpunktes mit ihrer Hochachse in der Vertikalen ausrichtet.
[0022] Am vorderen Ende der Hubarme 14 greifen Hydraulikzylinder 21 an, die beim Ausfahren
die Hubarme 14 und damit auch die Pfanne 11 anheben. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
mit je einem jedem Hubarm 14 zugeordneten Hydraulikzylinder 21 ist aus der gehobenen
Pfannenposition im Störfall eines Zylinders ein geregeltes Absenken der Pfanne mit
dem jeweils verbleibenden Hydraulikzylinder möglich.
[0023] Der Hubvorgang ist aus den Figuren 3 und 4 zu erkennen, wobei in Figur 3 diejenige
Betriebsphase dargestellt ist, in welcher die Pfanne 11 mit ihren Zapfen 12 über die
wiegenartigen Aufnahmen 20 der Hubarme 14 gefahren ist und die Hubarme 14 mittels
der Hydraulikzylinder 21 bereits soweit angehoben sind, dass die Zapfen 12 in den
wiegenartigen Aufnahmen 20 liegen. Beim weiteren Ausfahren der Hydraulikzylinder 21
gemäß Figur 4 wird die Pfanne 11 in Richtung der in diesen Figuren nicht mehr dargestellten
Tauchrohre 22 angehoben, wobei aufgrund der noch zu erläuternden besonderen Ausbildung
der Auflager 17 für die Hubarme 14 die bei einem Schwenk-Hubwerk an sich gegebene
Horizontalverlagerung der Hochachse der Pfanne 11 ausgeglichen wird. Es ist erkennbar,
dass in der angehobenen Stellung der Pfanne 11 gemäß Figur 4 eine kaum merkliche,
im Betriebsablauf zu vernachlässigende horizontale Verlagerung der Hochachse der Pfanne
11 stattgefunden hat.
[0024] Wie dazu aus Figur 5 näher ersichtlich ist, sind die kreisbogenförmige Ablaufbahn
18 und die Wälzbahn 19 jeweils mit einer Verzahnung 25 beziehungsweise 26 versehen,
so dass die Verzahnungen bei der Abrollbewegung ineinander greifen und somit die Hubarme
14 in dem Auflager 17 bei ihrer Verschiebung fixiert sind. Mit 34 ist dabei der Lasteinleitungspunkt
der Ablaufbahn 18 in die Wälzbahn 19 bezeichnet, der sich bei dem Abrollen der kreisbogenabschnittsförmigen
Ablaufbahn 18 an der Wälzbahn 19 axial verlagert (Figur 7). Diese Verlagerung führt
dazu, dass bei der Hubbewegung eine Verringerung der horizontalen Bewegung der Pfanne
eintritt.
[0025] Wie aus Figur 6 erkennbar, kommt es auf die Auslegung insbesondere des Radiuses R
1 für die Ausbildung der kreisbogenförmigen Ablaufbahn 18 an, und dieser Radius R
1 wird annähernd nach der Funktion ermittelt:

wobei mit α der bei der Hubbewegung der Pfanne 11 zu durchlaufende Schwenkwinkel bezeichnet
und R
0 der Drehradius der Zapfen um das Auflager 17 ist.
[0026] Die Parameter R
1 und R
0 können in Abhängigkeit von dem von der Pfanne 11 durchschrittenen Drehwinkel α geändert
werden.
[0027] Wie sich aus Figur 7 ergibt, können als Halterungen für das Aufnehmen der Pfanne
auch gesonderte seitliche Laschen 29 angeordnet sein, wobei die Laschen 29 die weiterhin
vorgesehenen Zapfen 12 umfassen und gegenüber den Zapfen 12 drehbeweglich sind. An
ihrem oberen Ende weisen die Laschen 29 einen Verbindungsbolzen 33 zum Angriff von
beispielsweise Kranhaken auf. Wird die Pfanne 11 an den Laschen 29 gehoben, so richtet
sich die Pfanne 11 aufgrund der drehbaren Halterung der Zapfen 12 in den Laschen 29
jeweils in der Vertikalen selbsttätig aus. Diese Kinematik wird bei einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung gemäß Figur 7 für den Anschlag der Hubarme 14 an der Pfanne 11 herangezogen,
indem die Hubarme 14 an ihrem zugeordneten vorderen Ende mit Aufnahmen 32 versehen
sind, die formschlüssig das jeweilige Unterteil 30 der Lasche 29 untergreifen, so
dass die Pfanne 11 mit den Laschen 29 in den Aufnahmen 32 der Hubarme 14 formschlüssig
aufgeständert ist. Wird nun die Pfanne über die Drehung der Hubarme 14 angehoben,
so hat die damit verbundene Schiefstellung der Laschen 29 keine Auswirkungen, da sich
die Pfanne 11 mit den drehbar in den Laschen 29 gelagerten Zapfen 12 selbsttätig in
der Vertikalen ausrichtet. Auch in Figur 7 ist nochmals dargestellt, wie sich aufgrund
der Verlängerung des Drehpunktes der Hubarm 14 in dem Auflager 17 ein Ausgleich der
Horizontalverschiebung der Hochachse 27 der Pfanne 11 ergibt, die bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel auch nur in einem zu vernachlässigenden Umfang auftritt.
[0028] Bei dem in Figuren 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel schließlich ist zur
besseren Beherrschung der an dem Hubwerk 13 auftretenden Kräfte noch ein Gegengewicht
31 an den Hubarmen 14 beziehungsweise dem den Querverbindungsträger 15 tragenden Gehäusekasten
16 vorgesehen.
[0029] Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und
der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln
als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung
in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
1. Hubwerk (13) zum Anheben einer mit flüssigem Stahl gefüllten Pfanne (11) von einem
Pfannentransportwagen (10) an die Tauchrohre (22) des Vakuumbehandlungsgefäßes einer
RH-Anlage, bestehend aus zwei an ihrem einen Ende mit an der Pfanne (11) ausgebildeten
Haltevorrichtungen (12, 29) in Eingriff zu bringenden Hubarmen (14), die an ihrem
anderen Lagerende in einem ortsfesten Auflager (17) gehalten sind, wobei das Auflager
(17) aus einer an den Lagerenden der Hubarme (14) angeordneten, als Kreisbogenabschnitt
ausgebildeten Ablaufbahn (18) und aus einer die Ablaufbahn (18) bei der Drehbewegung
des Hubarme (14) axial ortsfest führenden Wälzbahn (19) besteht derart, dass aufgrund
der bei der Hubbewegung entstehenden Verlagerung des Lasteinleitungspunktes (34) in
dem Auflager (17) eine Verringerung der horizontalen Bewegung der Pfanne (11) eintritt.
2. Hubwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisbogenabschnittsförmige Ablaufbahn (18) und die ortsfeste Wälzbahn (19) mit
ineinander greifenden Verzahnungen (25, 26) versehen sind.
3. Hubwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (R1)der kreisbogenabschnittsförmigen Ablaufbahn (18) sich in seiner Lage in Abhängigkeit
von der Drehstellung der Hubarme (14) ändert und als Folge davon die Ablaufbahn (18)
kurvenförmig ausgebildet ist.
4. Hubwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hubarme (14) durch einen den Pfannentransportwagen (10) übergreifenden
Querverbindungsträger (15) miteinander verbunden sind, wobei der durch die Bewegung
der Hubarme (14) in Drehung versetzte Querverbindungsträger (15) in dem Auflager (17)
gehalten und geführt ist.
5. Hubwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisbogenabschnittsförmige Ablaufbahn (18) an dem Querverbindungsträger (15)
ausgebildet ist.
6. Hubwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querverbindungsträger (15) in einem Gehäusekasten (16) gehalten und die kreisbogenabschnittsförmige
Ablaufbahn (18) an dem Gehäusekasten (18) ausgebildet ist.
7. Hubwerk nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass einem der Hubarme (14) ein Hydraulikzylinder (21) zugeordnet und der Querverbindungsträger
(15) mit einer derartigen Torsionssteifigkeit ausgebildet ist, dass der zweite Hubarm
(14) bei der Bewegung des von dem Hydraulikzylinder (21) beaufschlagten ersten Hubarmes
(14) mitgenommen wird.
8. Hubwerk nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Querverbindungsträger (15) den Pfannentransportwagen (10) in einer solchen Höhe
übergreift, dass der Pfannentransportwagen (10) mit der darauf aufgeständerten Pfanne
(11) unter dem Querverbindungsträger (15) herbewegbar ist.
9. Hubwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfanne (11) mit beidseitig radial abstehenden Zapfen (12) als Haltevorrichtungen
versehen ist und die Hubarme (14) an ihrem Ende wiegenartige, eine Relativbewegung
des Zapfen (12) zu den Hubarmen (14) ermöglichende Aufnahmen (20) für die Zapfen (12)
der Pfanne (11) aufweisen.
10. Hubwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfanne (11) mit beidseitig radial abstehenden Zapfen (12) und daran drehbar gehalterten
Laschen (29) als Haltevorrichtungen versehen ist, und die Hubarme (14) an ihrem Ende
die Laschen (29) formschlüssig untergreifende Aufnahmen (32) aufweisen.
11. Hubwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubarme (14) über das Auflager (17) hinaus verlängert und an ihrem über das Auflager
(17) überstehenden Ende mit einem Gegengewicht (31) versehen sind.