Blasstahlwerk mit Antrieb der Konverter und Krane

• Projektbeschreibung
• Das Anlagenkonzept
• Die Konverter
• Die Schrottfähren
• Die Krane
• Das Bedienpanel
• Bildergalerie
• Video

Projektbeschreibung

Bei einer früher im rechteckigen Format aufgebauten N-Spur Modellbahnanlage ergab sich die Möglichkeit einer Erweiterung auf eine L-förmige Grundfläche. Während die ursprüngliche Anlage klassisch mit Berglandschaft, Dorf und Bahnhof aufgebaut war, sollte für den neuen Bereich ein industrielles Thema gewählt werden. Hier bot sich natürlich meine berufliche Erfahrung aus dem Industrieanlagenbau der Eisen- und Stahlerzeugung an. Die Aufgabenstellung war somit klar, es sollten ein Hochofenwerk und ein Blasstahlwerk entstehen.

Während für ein Hochofenwerk ein Bausatz im Maßstab 1:160 verfügbar war, gab es für ein Blasstahlwerk nichts Vergleichbares auf dem Markt. Das gesamte Stahlwerk musste also komplett neu geplant und gebaut werden. Als Besonderheit sollten die Einrichtungen wie Konverter, Krane und Fahrzeuge beweglich ausgeführt werden und über ein Schaltpult gesteuert werden.

Die Ausführung der Anlage zog sich über mehrere Jahre hin, immer wieder waren Optimierungen besonders beim Antrieb der Einheiten in diesem kleinen Maßstab erforderlich. Letztlich wurde aber eine funktionssichere Lösung gefunden, die sich harmonisch in das Bild der Gesamtanlage einfügt.

Das Anlagenkonzept

Für das Layout des Blasstahlwerkes wurde ein klassisches Konzept mit zwei Konvertern gewählt. Die Roheisenanlieferung vom Hochofen mittels Torpedowagen erfolgt über eine Roheisenumfüllgrube mit Transferfahrzeug auf der rechten Seite. Auf der linken Seite befindet sich der Schrottplatz mit zwei Transferfahrzeugen. Das Layout zeigt die Abmessungen der gesamten Anlage und die Einbindung in das Gleisbild.

Die folgenden Zeichnungen zeigen die Roheisen-Chargiersituation des Konverters im Querschnitt sowie einen Längsschnitt des Konverters mit Kühlkamin und Blaslanze:

Der gesamte Stahlwerkskomplex wird im nächsten Bild als Rohbau des Stahlgerüstes sichtbar:

Die Konverter

Die Konvertergefäße wurden aus Polyesterharz in einer Eierbecherform gegossen und anschließend entsprechend bearbeitet. Im Boden wurde eine rote LED mit eingegossen und die Anschlüsse über die Drehachsen der Konverter hinausgeführt. Zusammen mit dem verwendeten rötlichen Härter ergibt sich beim Einschalten der LED ein sehr realistisches Bild der heißen „Ausmauerung“ des Konverters. Als Antrieb wurden Mini-Getriebemotoren verwendet. Das Bild zeigt einen Versuchsaufbau der beiden Konverter mit den Antrieben.

Die Blaslanzen der Konverter wurden aus einem 3 mm Messingrohr gefertigt. Am unteren Ende befand sich eine blaue Leuchtdiode, welche über ein Flackerlicht -Modul angesteuert wurde. Der Antrieb der Lanzen wurde zunächst über einen Servo mit Drahtgestänge realisiert. Dies erwies sich jedoch nicht als zufriedenstellend, insbesondere weil die Servos nicht immer ihre Endlage erreichten und daher ständig nachregelten (Störgeräusche). Die endgültige Version bestand daher aus einem Mini-getriebemotor und einer an dem Lanzenrohr angebrachten Zahnstange. Über Endschalter erfolgte eine zuverlässige Abschaltung.

Die Bauteile für die Ansteuerung von Konvertern und Lanzen wurden auf mehreren Platinen untergebracht, verbunden durch Flachbandkabel:

• Schalter für die Bedienung sowie LEDs für die Rückmeldung gemeinsam mit der Kransteuerung auf dem Haupt-Bedienpanel
• Relais-Steuerung und Flackerlicht für die Lanzen auf einer Zwischenplatine an der Stahlwerksrückwand
• Einzelpatinen für die Konverter und jede Lanze

Die komplette Schaltung wird aus den folgenden Einzelbildern ersichtlich:

Die Schrottfähren

Für den Transfer der Schrottmulden vom Schrottverladeplatz in die Chargierhalle sowie für den Transfer der Stahlentnahmewagen kamen jeweils zwei Fähren zum Einsatz. Da der Fahrweg nur ca. 80 mm betrug wurde für diese kurze Bewegung zunächst ein Zahnstangenantrieb gewählt und die komplette Einheit mit Antrieb, Endschaltern und Warnleuchten mit Cu-beschichteten Pertinaxplatten aufgebaut. Die folgende Abbildung zeigt den Rohbau der Einheit.

Dieser Antrieb erwies sich jedoch als zu instabil, ein Umrüsten auf Gewindestangenantrieb brachte auch noch nicht die gewünschte ruckfreie Bewegung. Abhilfe schaffte hier letztlich der Antrieb von motorgesteuerten Lautstärke-Schiebereglern. Hier ist ein lautloser Zahnriemenantrieb verbaut, der durch eine Höhe von etwa 3 mm problemlos unter den Schienen angebracht werden konnte. Die Steuereinheit mit Motor, Wechselblinker und Endschaltern konnte unauffällig in einem kleinen Gehäuse an der Rückwand des Stahlwerkes untergebracht werden. Die folgende Abbildung zeigt am Beispiel der Schrottfähren den Einbauzustand.

Die Krane

Für das Chargieren von Roheisen und Schrott in die Konverter sowie für das Beladen der Schrottmulden waren entsprechende Krane erforderlich. In der Praxis reicht jeweils ein Kran sicherlich nicht aus, da es hier in diesem Maßstab ohnehin schwierig genug war bewegliche Krane einzubauen habe ich mich auf jeweils einen Kran beschränkt.

Erste Versuche orientierten sich am Original, d.h. ein Kran sollte auf Schienen auf einer Kranbahn durch die Halle laufen. Wie aus dem Grundriss ersichtlich betrug die Hallenbreite 74 mm, die Spurweite der Kranbahn musste also in dieser Größenordnung liegen. Der gesamte Kran mit allen Antrieben hatte somit ein fast quadratisches Ausmaß von 70 x 70 mm. Das Gehäuse wurde aus Cu-beschichteten Pertinaxplatten hergestellt, diese dienten gleichzeitig als Leiterbahnen für den Strom.

Drei Motore für Kranfahrt, Katzfahrt und Hub waren mit Strom zu versorgen, also mussten sechs Adern über Schleifer durchgeführt werden. Da dieses Problem kaum lösbar erschien wurde für die Mini-Motore im Kran ein Akkubetrieb vorgesehen. Für die Bedienung wurde eine simple Funkfernsteuerung aus kleinen Automodellen eingebaut. Die folgende Zeichnung zeigt das aufgeklappte Krangehäuse, die Schaltung ist im nächsten Bild dargestellt.

Der Akku wurde über die Schienen aufgeladen, somit war die Stromversorgung gewährleistet, auch wenn kurzfristig kein Kontakt zur Schiene bestand. Ein weiteres Problem wurde aber schließlich zum KO-Kriterium für diese Art des Aufbaus. Es konnte kein sauberer und gerader Lauf der Krane erreicht werden, da bei dieser vergleichsweise riesigen Spurweite immer wieder ein leichtes Verkannten auftrat und somit kein Vortrieb des Kranes gegeben war. Es war also nach einer grundsätzlich anderen Lösung zu suchen.

Die Lösung wurde letztlich beim Ausschlachten eines alten Tintenstrahldruckers gefunden. Die Aufnahme für die Tintenpatrone wird über einen Schrittmotor mittels Zahnriemen angetrieben. Diese Einheit wurde ausgebaut und wieder in ein aus Leiterplatten gefertigtes Gehäuse eingebaut. Die Aufnahme für die Tintenpatrone wurde durch das Krangehäuse ersetzt. Für die Stromversorgung der Motoren für Katzfahrt und Hub wurde das flexible Band des Druckers verwendet, welches auch im Druckbetrieb den Druckkopf mit Strom versorgte. Somit entstand eine komplette funktionsfähige Einheit, die außerhalb des Gebäudes abgestimmt und getestet werden konnte. Anschließend konnte diese Einheit von der Stirnseite in das Stahlwerksgebäude eingeschoben werden.

Die folgenden Bilder zeigen die Platinen für den Chargierkran von der Löt- und Bestückungsseite sowie die komplette Schaltung für die Kranantriebe.

Das Bedienpanel

Die komplette Steuerung mit Schaltern für die Konverter- und Lanzenbewegungen, den Schrottkran und den Chargierkran sowie die Schrott- und Stahlfähren wurden auf einer gemeinsamen Leiterplatine untergebracht und mit der Alu-Frontplatte verschraubt. Die folgende Abbildung zeigt die Gesamtansicht des Stahlwerkes mit dem unter der Arbeitsplatte herausziehbar angebrachten Bedienpanel.

Bildergalerie

Video

Betriebsablauf im Stahlwerk