Giesspfanne für flüssigen Stahl
Für die von Moos AG, heute Swiss Steel in Emmenbrücke entwickelten wir die jüngste Generation ihrer Stahlgiesspfannen.
Die Pfanne kann am Boden geöffnet werden, um ein gleichmässiges Ausfliessen des Stahls zu ermöglichen.
Die ebenfalls von Niederberger-Engineering AG entwickelte Kippvorrichtung zum geregelten Vorwärmen der Giesspfannen finden Sie weiter unten in diesem Artikel.
Hohe Sicherheitsanforderungen
Der Behälter wird mit 80 Tonnen flüssigem Stahl gefüllt.
Der Stahl in der Giesspfanne ist mit über 1500° C Temperatur und dieser Masse nur sehr schwer zu handhaben.
Die Giesspfannen werden innerhalb der Stahlwerks mit Kranen bewegt.
Ein Auslaufen oder Verschütten des flüssigen Stahls hätte tödliche Folgen für die Mitarbeiter in der näheren Umgebung.
Es wurden deswegen besonders hohe Sicherheitsanforderungen an die Konstruktion und an die Berechnungen gestellt.
Die Niederberger-Engineering AG erstellte die Konstruktionszeichnungen und Festigkeitsberechnungen für die Giesspfanne.
Berechnung und Simulation
Angesichts des hohen Sicherheitsstandards für die Anlage, musste grosser Wert auf die Sicherheit gelegt werden.
Die starke und teilweise unklare Temperaturausdehnung verkomplizierte die Berechnungen beträchtlich.
Aus diesen Gründen wurden einerseits umfassende Festigkeitsberechnungen von Hand durchgeführt, andererseits wurde unabhängig davon eine FEM-Analyse am Computer erstellt.
FEM Simulation
Die FEM-Analyse erforderte das Erstellen dieser virtuellen Vernetzung, um Verformungen simulieren zu können.
Die Giesspfanne wurde anschliessend nach den Gesichtspunkten Festigkeit und Verformung analysiert.
Aus der Analyse ergab sich folgendes Bild:
FEM Berechnung Stahlwerk Swisssteel
Die am stärksten verformten Stellen sind blau eingefärbt.
Der Pfannenboden beult aus, deshalb ergibt sich eine so grosse verformung.
Der Boden wurde nun mit zwei Stegen gegen das Ausbeulen versteift.
Am Rand des Bodens galt es, kerbvermindernde Massnahmen zu treffen.
Pfannenboden Swiss Steel
Die am stärksten beanspruchten Partien sind rot markiert, die blauen Stellen sind praktisch unbelastet.
An den Stegen, am Pfannenboden und beim Übergang zwischen Boden und Wand sind die Belastungen am grössten.
Kippvorrichtung
Swiss Steel bestellte zur konstruierten Gusspfanne eine Kippvorrichtung für das Handling der leeren Stahlpfanne.
Der 60 Tonnen schwere Behälter muss gekippt werden, um ihn mit dem Flammenerhitzer korrekt vorwärmen zu können.
Dies ist nötig, weil die Pfanne zerspringen würde, wenn der Stahl mit 1500 C in die Kalte Pfanne gegossen würde.
Die Niederberger-Engineering AG zeichnete die Konstruktionspläne und lieferte ausführliche Berechnungen der Kippvorrichtung
Die Kippvorrichtung muss das gesamte Gewicht der leeren Giesspfanne aushalten.
Während die Pfanne erhitzt wird, kann auch die Kippvorrichtung heiss werden, deshalb ist es nötig, dass diese Hitzeeinflüsse keine negativen Auswirkungen auf die Funktion oder Stabilität der Vorrichtung hat.
Das Vorwärmen der Pfanne wird mit unglaublich heissen Flammenwerfern erreicht.
Bei Unaufmerksamkeit könnte der Hitzestrahl sogar die Kippvorrichtung treffen und erhitzen.
Dieses Bild zeigt die Aufheizposition. Der Hitzeerzeuger wird von links eingeführt.