Die Erfindung betrifft eine Stichlo chstopfmaschinenkanone für metallurgische Öfen, mit einem Druckzylinder zur Aufnahme der Stopfmasse und einem Stopfko lben zum Herauspressen der Stopfmasse aus einem an das Stichloch des Ofens gepressten Mundstück des Druckzylinders

Stichlochstopfmaschinenkanonen der eingangs genannten Art werden zum S chließen der Abstichö ffnungen von Reduktions- oder Schmelzö fen, z.B . Hochö fen zur Roheisengewinnung und Niederschachtöfen zur Erschmelzung von Nichteisen-Metallen, Ferrolegierungen usw. eingesetzt. Beim Stopfarbeitsgang wird die Stopfkanone mittels einer

Schwenkvorrichtung mit einer großen Kraft gegen die Ofenbrust ge- presst, wobei die Anpresskraft der Stopfmaschine so lange aufrechterhalten wird, bis die durch die Stopfkanone in die Stichlochö ffnung des Ofens eingepresste plastische Stopfmasse erhärtet ist.

Mit der Steigerung der Schmelzleistung der Öfen sind im Laufe der Zeit auch die Anforderungen an die Abstichtechnik, vor allem hinsichtlich eines schnellen und betriebssicheren Öffnens und Schließens der Stichlö cher, gestiegen. In diesem Zusammenhang sind insbesondere große Anstrengungen hinsichtlich der Verbesserung der Stopfmasse gemacht worden, mit dem Ziel, durch eine besonders feste und widerstandsfähige Stopfmasse die Standzeit der Stopfmasse im Stichloch zu erhöhen und die Stopfmasse aufgrund ihrer verbessertem Materialeigenschaften auch zur Reparatur des Stichlochkanals verwenden zu können. Ergebnis dieser Entwicklung ist eine besonders verschleiß feste Stopfmasse, die jedoch aufgrund ihrer Verschleiß- oder Abriebfestigkeit einen entsprechend hohen Verschleiß der mit der Stopfmasse in Berührung kommenden Bauteile der Stichlo chstopfmaschine, insbesondere des Druckzylinders verursacht, in dem Stopfmassenpressungen von 200 daN/cm ² und mehr erreicht werden.

Mit der Entwicklung dieser verschleiß festeren und somit abriebsintensi- veren Stopfmassen sind daher entsprechende Entwicklungen einhergegangen, um insbesondere die Verschleiß festigkeit des Druckzylinders bzw. der der Verschleißbeanspruchung unmittelbar ausgesetzten Zylinderbohrung zu verbessern.

Besonders zufriedenstellende Ergebnisse hinsichtlich der erwünschten Erhöhung der Verschleiß festigkeit der Zylinderbohrung des Druckzylinders wurden zwischenzeitlich dadurch erreicht, dass die Bohrungswandung des Druckzylinders mit einer verschleiß festen Schicht, insbesondere einer Hartchromschicht, versehen wurden. Da jedoch unabhängig von der Qualität einer die Verschleiß festigkeit erhöhenden Maßnahme diese in jedem Fall lediglich zu einer Verlängerung der Standzeit des Druckzylinders führen kann, muss nach Erreichen der Standzeit eine Reparatur des Druckzylinders bzw. der Oberfläche der Zylinderbohrung erfo lgen, um einen einwandfreien Betrieb der Stichlochstopfmaschine sicherstellen zu können. Wie die Praxis zeigt, erfordert die Reparatur bzw. die Erneuerung einer Oberflächenbeschichtung der Bohrungswandung des Druckzylinders ein erhebliches verfahrenstechnisches Know-how, mit der Fo lge, dass eine derartige Reparatur des Druckzylinders regelmäßig nur beim Hersteller des Druckzylinders durchführbar ist, so dass damit ein entsprechender Aufwand für den Betreiber metallurgischer Öfen, an denen die Stichlo chstopfmaschine zum Einsatz kommt, verbunden ist. Um eine Verbesserung hinsichtlich des Reparaturaufwandes bei Druckzylindern zu ermöglichen, wurden bereits vor längerer Zeit beim Anmelder Versuche durchgeführt, die Druckzylinder mit eingesetzten gehärteten Buchsen zu versehen. Insbesondere aufgrund des mit der Herstellung entsprechender Buchsen erforderlichen Aufwands sind die entsprechenden Bemühungen jedoch als für die Praxis ungeeignet eingestellt worden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Stichlo chstopfmaschine mit einer hohen Verschleiß festigkeit des Druckzylinders vorzuschlagen, der bei reparaturfreundlicher Konstruktion kosten- günstig herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Stichlo chstopfmaschine die Merkmale des Anspruchs 1 auf.

Bei der erfindungsgemäßen Stichlochstopfmaschine weist der Druckzylinder ein Zylinderrohr mit einer in das Zylinderrohr eingesetzten Ver- schleißhülsenanordnung auf, die aus zumindest einer Einsatzhülse aus einem zu einem Rohr verschweißten Blechzuschnitt gebildet ist.

Eine derartig erfindungsgemäß ausgestaltete Verschleiß hülsenanordnung ist einerseits aufgrund der Herstellung der Einsatzhülse aus einem

Blechzuschnitt kostengünstig herstellbar. Andererseits bildet die

Einsatzhülse ein vom Zylinderrohr des Druckzylinders unabhängiges

Bauteil, das im Verbund mit dem Zylinderohr den Druckzylinder ausbildet, so dass nach einem etwaigen Verschleiß der Einsatzhülse dieses Bauteil durch einfaches mechanisches Auflö sen des Verbunds zwischen dem Zylinderrohr und der Einsatzhülse entfernt bzw. ausgetauscht werden kann. Insbesondere in dem Fall, dass das Zylinderrohr des

Druckzylinders ebenfalls als S chweißkonstruktion ausgeführt ist, ergibt sich eine im Hinblick auf größtmögliche Bauteilfestigkeit bei gleichzeitig geringstmöglichen Herstellungskosten optimierte Konstruktion. Anders als bei einer Reparatur eines mit einer Verschleißbeschichtung auf seiner Bohrungswandung versehenen Druckzylinders muss bei einer Reparatur eines erfindungsgemäß mit einer Verschleiß hülsenanordnung versehenen Druckzylinders lediglich ein Austausch der Verschleißhülse erfo lgen. Hierzu ist anders als es für ein Aufbringen einer Verschleißbeschichtung auf die Bohrungswandung des Druckzylinders der Fall ist, kein besonderes verfahrenstechnisches Know-how, das insbesondere entsprechend ausgebildete Vorrichtungen zu dessen Durchführung umfasst, erforderlich. Vielmehr reicht in der Regel eine relativ einfach ausgebildete hydraulische Vorrichtung zum Auspressen und nachfolgenden Einsetzen einer Austausch-Einsatzhülse aus, um eine Instandsetzung des Druckzylinders durchführen zu können. Dies kann daher auch bei Betreibern von metallurgischen Öfen vor Ort erfo lgen, die oftmals lediglich über eine in ihren Möglichkeiten eingeschränkte Betriebsmit- teltechnik verfügen.

Wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Einsatzhülse diese aus einer mit Längsschweißnaht zu einem Rohr ausgebildeten Blechzuschnitt gebildet ist, kann die Einsatzhülse so in das Zylinderrohr des Druckzylinders eingesetzt werden, dass die Schweißnaht radial definiert im Zylinderrohr des Druckzylinders angeordnet ist. Dies ist inso fern von Bedeutung, als der in der Regel im Stopfeinsatz horizontal oberhalb der Abstichrinne angeordnete Druckzylinder schwerkraftbedingt in seinem am tiefsten gelegenen Längsabschnitt des Zylinderrohrs dem größten Verschleiß ausgesetzt ist. Darüber hinaus kann ein möglicherweise den Verschleiß fördernder Schweißnahtbereich somit gezielt außerhalb dieses verschleiß intensiven Längsabschnitts des Druckzylinders angeordnet werden.

Als besonders vorteilhaft hinsichtlich einer verschleiß festen Ausführung der Einsatzhülse erweist es sich, wenn der Blechzuschnitt aus einem durch Wärmebehandlung gehärteten kohlenstoffarmen Stahl gebildet ist, da in diesem Fall bei gleichzeitig guten S chweiß eigenschaften aufgrund eines relativ geringen Kohlenstoffgehalts eine ausreichende Härte der Einsatzhülse erreichbar ist, ohne dass hierzu sich möglicherweise negativ auf die Schweiß eigenschaften auswirkende Legierungsbestandteile notwendig wären. Bereits sehr gute Ergebnisse hinsichtlich der Herstellbarkeit der Einsatzhülse im Schweißverfahren sind bei Verwendung eines Blechzuschnitts aus einem Stahl erzielt worden, dessen C-Gehalt weniger als 0,5 Gew. -% und dessen Cr-Gehalt weniger als 1 ,5 Gew. -% beträgt.

Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung eines Stahlblechs herausgestellt, dessen C-Gehalt weniger als 0,25 Gew. -% und dessen Cr- Gehalt weniger als 0,75 Gew. -% beträgt.

Ein wesentlicher Beitrag der Einsatzhülse zur Gesamtbauteilfestigkeit des Druckzylinders kann erzielt werden, wenn die Wandstärke der Einsatzhülse mindestens 10 % der Wandstärke des Zylinderrohrs beträgt. Hierbei wirkt die Einsatzhülse nicht nur vorteilhaft als austauschbares Verschleißteil, sondern trägt in der Verbundwirkung mit dem Zylinderrohr entscheidend zur Bauteilfestigkeit des Druckzylinders bei. Entsprechend sind im Vergleich zu einem Druckzylinder, dessen Zylinderrohr auf seiner Bohrungswandung mit einer Beschichtung versehen ist, redu- zierte Wandstärken des Zylinderrohrs möglich, so dass entsprechende Material- und Kosteneinsparungen möglich sind.

Besonders ausgeprägt stellt sich der vorstehend erörterte Effekt ein, wenn die Wandstärke der Einsatzhülse zwischen 20 und 40 % der Wandstärke des Zylinderrohrs beträgt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Verschleiß hül- senanordnung aus zwei Einsatzhülsen zusammengesetzt, so dass beispielsweise in dem einem besonders hohen Verschleiß unterliegenden vorderen, dem Mundstück des Druckzylinders zugewandten Teil des Druckzylinders ein lokal begrenzter oder partieller Austausch der Verschleißhülsenanordnung möglich wird.

Besonders vorteilhaft ist die aus zwei oder auch mehreren Einsatzhülsen zusammengesetzte Verschleiß hülsenanordnung ausgebildet, wenn die Einsatzhülsen derart in das Zylinderrohr eingesetzt sind, dass sie mit einander gegenüberliegenden Stirnflächen einen Verbindungsstoß ausbilden mit einem durch Fasen an den Innenrändern der Stirnflächen gebildeten Nutquerschnitt. Einerseits wird hierdurch verhindert, dass im Bereich des Verbindungsstoßes zwischen den Einsatzhülsen eine sprunghaft aus der Kontaktfläche des Druckzylinders mit dem Kolben hervorragende Kante entsteht. Gleichzeitig wird durch den derart ausgebildeten Nutquerschnitt ein radial umlaufender Füll- oder Aufnahmeraum gebildet, in dem sich im Betrieb der Stichlochstopfmaschine Stopfmasse bzw. Stopfmassepartikel sammeln können, um diesen Füllraum zu verfüllen und somit eine kontinuierlichen, möglichst verschleißarmen Übergang zwischen den Einsatzhülsen auszubilden, wenn der Ko lben bei einer axialen Bewegung den Verbindungsstoß überstreicht.

Wenn die Einsatzhülsen bei übereinstimmendem Innendurchmesser unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen und zur Ausbildung einer sich kontinuierlich axial erstreckenden Verschleißhülsenanordnung in eine abgestufte Aufnahmebohrung des Zylinderrohrs eingesetzt sind, können die Einsatzhülsen von ein und derselben S eite in die Bohrung des Zylinderrohrs eingesetzt werden, ohne dass über die gesamte Bohrungstiefe aufgrund eines mechanischen Umfangskontakt zwischen den

Einsatzhülsen und der Bohrung des Zylinderrohrs ein entsprechender Einsatzwiderstand zu überwinden wäre.

Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn zwischen den Einsatzhülsen und der Aufnahmebohrung des Zylinderrohres eine Spielpassung gebildet ist, so dass ein Einsetzen bzw. ein Austausch der Einsatzhülsen in dem

Zylinderrohr mit relativ geringen Kräften möglich ist. Hierdurch wird es auch erleichtert, bedarfsweise lediglich die radiale Relativanordnung einer Einsatzhülse in der Bohrung des Zylinderrohrs zu ändern, um beispielsweise den schwerkraftbedingt besonders verschleißbelasteten, tiefstgelegenen Längsabschnitt der Einsatzhülse außerhalb dieser Verschleißzone anzuordnen, und stattdessen einen bislang relativ unbelasteten Längsabschnitt der Einsatzhülsen in dieser Verschleißzone anzuordnen und somit insgesamt die Standzeit der Einsatzhülse zu erhöhen.

Nachfo lgend wird eine bevorzugte Ausführungsform anhand der Zeichnung näher erörtert :

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Stichlo chstopfma- schinenkanone mit einem Druckzylinder;

Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung des Druckzylinders;

Fig. 3 eine Querschnittdarstellung des Druckzylinders gemäß

Schnittlinienverlauf III-III in Figur 2 ;

Fig. 4 eine vergrößerte Detailansicht eines in Figur 2 mit IV gekennzeichneten Verbindungs Stoßbereichs.

Fig. 1 zeigt als Hauptbestandteile einer Stichlochstopfmaschinenkanone 10 einen Druckzylinder 1 1 mit einer Einfüllö ffnung 12 für die Stopfmasse 13 sowie einen in dem Druckzylinder 1 1 hin- und her bewegbaren Stopfko lben 14 mit einem hydraulischen Antrieb 15. Der Stopfko lben 14 ist durch einen radial verschiebbaren Ko lbenring 16 gegen eine innere Mantelfläche 17 des Druckzylinders 1 1 abgedichtet, die durch eine in den Druckzylinder 1 1 eingesetzte Verschleiß hülsenanordnung 1 8 gebildet wird.

Die Stopfmasse 13 wird beim Vorlauf des Stopfko lbens 14 durch ein am vorderen Ende des Druckzylinders 1 1 angebrachtes Mundstück 19 in das Stichloch eines Ofens gepresst.

Fig. 2 zeigt den Druckzylinder 1 1 mit der in eine Aufnahmebohrung 20 des Druckzylinders 1 1 eingesetzten Verschleiß hülsenanordnung 1 8 in einer Längsschnittdarstellung. Der Druckzylinder 1 1 ist im vorliegenden Fall als Schweißkonstruktion ausgeführt mit einem Zylinderrohr 21 und an stirnseitigen Enden des Zylinderrohrs 2 1 über Schweißverbindungen 22 angeschlo ssen Flanschringen 23 , 24, die eine Verbindung des Druckzylinders 1 1 mit angrenzenden Bauteilen der Stichlochstopfmaschinen- kanone 10 ermö glichen.

Die Verschleißhülsenanordnung 1 8 ist im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels aus zwei Einsatzhülsen 25 und 26 zusammengesetzt, die in die als Stufenbohrung ausgeführte Aufnahmebohrung 20 eingesetzt sind. Dabei befindet sich die Einsatzhülse 26 in einem an ein Anschlagende 27 des Zylinderrohrs 21 angrenzenden Bohrungsteil 28 mit einem Durchmesser d _ß i , der gegenüber einem benachbart angrenzenden, zu einem Einführende 29 sich erstreckenden Bohrungsteil 30 mit einem Durchmesser d _ß2 einen kleineren Durchmesser aufweist.

Wie insbesondere aus einer Zusammenschau der Fig. 2 und 4 hervorgeht, weisen die Einsatzhülsen 25 und 26 bei identischem Innendurchmesser dH unterschiedliche Außendurchmesser D _H i und D _H2 auf. Die unterschiedlichen Außendurchmesser D _H i und D _H2 der Einsatzhülsen 26 und 25 sind so auf die Bohrungsdurchmesser dß i und dß ₂ der Bohrungsteile

28 und 30 abgestimmt, dass sich jeweils zwischen der Einsatzhülse 26 und dem Bohrungsteil 28 sowie der Einsatzhülse 25 und dem Bohrungsteil 30 eine Spielpassung ergibt. Bei einem Einsetzen der Einsatzhülsen 25 und 26 vom Einführende 29 des Zylinderrohrs 21 her ergibt sich ein Umfangsflächenberührungskontakt zwischen der Einsatzhülse 26 und der Aufnahmebohrung 20 erst im Bereich des bezogen auf das Einführende

29 hinteren Bohrungsteils 28.

Fig. 3 zeigt die in Bezug auf das Einführende 29 vordere Einsatzhülse 25 aufgenommen im vorderen Bohrungsteil 30 des Zylinderrohrs 21 . Wie aus Fig. 3 ersichtlich, besteht die Einsatzhülse 25 , wie im übrigen auch die in Fig. 2 dargestellte Einsatzhülse 26, aus einem als Halbzeug eben ausgeführten Blechzuschnitt 3 1 , der in an sich bekannter Umformtechnik aus einer ebenen Erstreckung in die in Fig. 3 dargestellte Rohrform umgeformt ist. Zur Ausbildung der in Fig. 3 dargestellten Einsatzhülse 25 sind als Fo lge des Umformvorgangs gegeneinander gerichtete Längsränder 32, 33 des Blechzuschnitts 3 1 über eine Schweißverbindung 34 miteinander verbunden.

Abweichend von der Darstellung des Zylinderrohrs 21 in Fig. 3 kann auch das Zylinderrohr 21 aus einem in einem Umformvorgang mit anschließender Verschweißung hergestelltem Rohr gebildet sein. Im Unterschied zu den Einsatzhülsen 25 , 26, die vorzugsweise aus einem durch Wärmebehandlung gehärteten, niedriglegiertem Blechmaterial bestehen, kann das Zylinderrohr 21 aus einem Baustahl hergestellt sein, der sich durch gute Schweißbarkeit auszeichnet.

Wie in Fig. 3 dargestellt, kann die radiale Relativanordnung der

Schweißverbindung 34 der Einsatzhülse 25 vorteilhaft so gewählt wer- den, dass sie sich außerhalb einer Verschleißzone 35 , nämlich im vorliegenden Fall diametral gegenüberliegend, befindet, die in dem radial am tiefsten gelegenen Umfangsbereich des Zylinderrohrs 21 ausgebildet ist. Im Bereich der Verschleißzone 35 sammeln sich schwerkraftbedingt Stopfmassepartikel 37 an, die sich bei einer Hubbewegung des Stopfko l- bens 14 zwischen einer Ko lbenmantelfläche 36 und der Mantelfläche 17 bzw. den Einsatzhülsen 25 , 26 anordnen können (siehe Fig. 1) .

Abweichend von einer den Verschleiß erhöhenden Wirkung kann eine Ansammlung von Stopfmassepartikeln 37, wie in Fig. 4 dargestellt, in einem durch an gegenüberliegenden Stirnflächen 41 , 42 ausgebildete Fasen 43 , 44 entstandenen Nutquerschnitt 38 einer im Bereich eines

Verbindungsstoßes 39 ausgebildeten Stoßnut 40 für die Ausbildung eines kontinuierlichen und somit absatzlosen Übergangs zwischen den Einsatzhülsen 25 und 26 sorgen, so dass im Bereich des Verbindungsstoßes 39 die Stopfmassepartikel 37 bei einer derartig vorteilhaften konstruktiven Gestaltung sogar für eine Reibungsminderung sorgen können.