CH666491A5

CH666491A5 - GAS PURGE FOR METALLURGICAL VESSELS.

Info

Publication number: CH666491A5
Application number: CH342785A
Authority: CH
Inventors: Heinz Wertz
Original assignee: Burbach & Bender Ohg
Priority date: 1985-09-04
Filing date: 1985-08-09
Publication date: 1988-07-29
Also published as: DE3531533C2; DE3531533A1

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft einen Gasspülstein für metallurgische Gefässe, bestehend aus einem in die Wand oder den Boden des Gefässes einsetzbaren gasdurchlässigen Formstein aus feuerfestem Material, einer diesen teilweise umgebenden gasdichten Blechumkleidung, die aus einem sich in die Um-5 fangsfläche des Formsteins erstreckenden Blechmantel und einem die äussere Stirnfläche des Formsteins überdeckenden Blechdeckel zusammengeschweisst ist, sowie einem Gaszuführungsrohr, das an den Rand einer mittigen Gaseintrittsöffnung des Blechdeckels angeschweisst ist. 10 Ein Gasspülstein der genannten Art ist z.B. aus der DE-PS 15 33 886 bekannt. Derartige Vorrichtungen werden insbesondere zum Einblasen von Spülgasen in metallurgische Gefässe, wie Konverter oder Pfannen, bei der Behandlung bzw. Herstellung von hochwertigen Metallqualitäten ver-15 wendet. The invention relates to a gas purging plug for metallurgical vessels, consisting of a gas-permeable molded brick made of refractory material which can be inserted into the wall or the bottom of the vessel, a gas-tight sheet metal casing which partially surrounds this and which consists of a sheet metal jacket which extends into the peripheral surface of the molded brick and a the outer end face of the sheet metal cover covering the molded block is welded together, and a gas supply pipe which is welded to the edge of a central gas inlet opening of the sheet metal cover. 10 A gas purging plug of the type mentioned is e.g. known from DE-PS 15 33 886. Such devices are used in particular for blowing purge gases into metallurgical vessels, such as converters or pans, in the treatment or manufacture of high-quality metal qualities.

Der bekannte Gasspülstein besteht aus mindestens einem porösen gasdurchlässigen feuerfesten Block, der auf seiner Aussenseite von einer gasdichten Metallhülle und einer weiteren porösen gasdurchlässigen feuerfesten und metallum-20 hüllten M,asse umschlossen ist, die an ein zweites Strömungs-mittelzufuhrrohr angeschlossen ist. Nachteilig hierbei ist, The known gas purging plug consists of at least one porous gas-permeable refractory block, which is surrounded on the outside by a gas-tight metal shell and another porous gas-permeable refractory and metal-encased masses, which is connected to a second fluid supply pipe. The disadvantage here is

dass die Spülgaszuführungsrohre unmittelbar ohne einen Freiraum in den porösen permeablen Spülstein bzw. die permeable Feuerfestmasse einmünden. Das Spülgas wird den 25 Spülstein auf kürzestem Weg mit dem geringsten Druckverlust mittig durch wenige grossporige Hauptkanäle durchströmen, so dass im Randbereich des Spülsteines in der Metallschmelze kaum noch Spülgas austritt. Das führt dazu, dass in der Mitte des Spülgassteines relativ grosse Blasen austre-30 ten, wodurch der Spüleffekt der Metallschmelze verschlechtert wird. Wenn evtl. Metallschmelze in den Ausgangsquerschnitt des Spülsteins eindringt oder sich auf diesem absetzt, so kann eine Verstopfung des Spülsteins auftreten, durch die dieser unbrauchbar wird. that the purge gas supply pipes open directly into the porous permeable sink or the permeable refractory mass without any free space. The purge gas will flow through the shortest way with the lowest pressure loss in the middle through a few large-pored main channels, so that hardly any purge gas escapes in the molten metal in the edge area of the purge block. As a result, relatively large bubbles emerge in the middle of the purge gas stone, which worsens the purge effect of the molten metal. If any molten metal penetrates into the outlet cross-section of the sink or settles on it, the sink may become blocked, rendering it unusable.

35 Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des bekannten Standes der Technik zu vermeiden und einen einfachen und kostengünstigen Gasspülstein für metallurgische Gefässe zu schaffen, der eine gleichmässige Durchgasung des porösen Formsteines ermöglicht und im Falle einer austritts-40 seitigen Verstopfung eine Freispülung ermöglicht. 35 It is therefore an object of the invention to avoid the disadvantages of the known prior art and to provide a simple and inexpensive gas purging plug for metallurgical vessels, which enables a uniform gas flow through the porous molded block and, in the event of a blockage on the outlet side, enables flushing.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen dem Formstein und dem Blechdeckel eine Druckkammer vorgesehen ist, die sich bis in den Bereich einer zwischen der Umfangsfläche des Formsteins und dem Blech-45 mantel angeordneten Mörtelschicht erstreckt. Durch diese Massnahme wird sehr vorteilhaft erreicht, dass dem Spülgas, von der Druckkammer ausgehend, überall gleichlange Wege durch den porösen Formstein mit gleichen Durchgasungswi-derständen vorgegeben sind, so dass sich keine mittigen 50 Hauptgasströme ausbilden können. Bei Verstopfung des Ausgangsquerschnittes des Formsteins kann sich das Spülgas seinen Weg durch die zwischen dem Formstein und der Blechumkleidung vorgesehene Mörtelschicht suchen, so dass eine Randspülung entsteht. According to the invention, the object is achieved in that a pressure chamber is provided between the molded block and the sheet metal cover, which extends into the region of a mortar layer arranged between the peripheral surface of the molded block and the sheet metal jacket. This measure very advantageously ensures that the purge gas, starting from the pressure chamber, is given the same length of path through the porous molded block with the same through-gas resistances, so that no central 50 main gas streams can form. If the initial cross-section of the molded block becomes blocked, the purging gas can find its way through the mortar layer provided between the molded block and the sheet metal cladding, so that an edge purging occurs.

55 In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Druckkammer zwischen dem Formstein und dem Blechdek-kel durch Abstandshalter gebildet und zweckmässigerweise sind dabei die Abstandshalter an mindestens einer Seite einer Blecheinlage angebracht. So kann bei der Herstellung des 60 Gasspülsteines durch Einsetzen einfacher und billiger Bauelemente wie einzelner Abstandshalter oder mehrerer auf einer Blecheinlage angebrachter Abstandshalter der Freiraum für die Druckkammer zwischen Formstein und Blechdeckel geschaffen werden. In a preferred embodiment of the invention, the pressure chamber between the molded block and the sheet metal cover is formed by spacers and the spacers are expediently attached to at least one side of a sheet metal insert. In the manufacture of the 60 gas purging plug, the free space for the pressure chamber between the molded block and the sheet metal cover can be created by inserting simple and inexpensive components such as individual spacers or a plurality of spacers attached to a sheet metal insert.

65 In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Blecheinlage aus mehreren Blechstreifen gebildet ist, deren radial aussenliegende Enden um den äusseren Rand des Formsteins herumgebogen sind und ein Stück in die mit In one embodiment of the invention, it is provided that the sheet metal insert is formed from a plurality of sheet metal strips, the radially outer ends of which are bent around the outer edge of the shaped block and a piece into the

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Mörtel ausgefüllte Fuge zwischen dem Formstein und dem Blechmantel hineinragen. Mortar-filled joint protrude between the molded block and the metal jacket.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Blecheinlage aus einem sternförmigen Blechstück, dessen radial aussenliegende Enden um den äusseren Rand des 5 Formsteins herumgebogen sind und ein Stück in die mit Mörtel ausgefüllte Fuge zwischen dem Formstein und dem Blechmantel hineinragen. In another embodiment of the invention, the sheet metal insert consists of a star-shaped piece of sheet metal, the radially outer ends of which are bent around the outer edge of the molded block and protrude a little into the joint filled with mortar between the molded block and the sheet metal jacket.

Durch das Eingreifen der radial aussenliegenden Enden der Blechstreifen bzw. des sternförmigen Blechstückes in die 10 mit Mörtel ausgefüllte Fuge wird ein Verrutschen der Abstandshalter bzw. der Blechstreifen während der Montage bzw. während des Betriebes des Gasspülsteines mit Sicherheit verhindert. Die Verwendung des einteiligen sternförmigen Blechstückes vereinfacht weiterhin die Herstellung des 15 Gasspülsteines. By engaging the radially outer ends of the sheet metal strips or the star-shaped sheet metal piece in the joint filled with 10 mortar, the spacers or the sheet metal strips will certainly not slip during assembly or during operation of the gas purging plug. The use of the one-piece star-shaped sheet metal piece further simplifies the manufacture of the gas purging plug.

Bei zweckmässigen Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abstandshalter an die Ober- und/oder Unterseite der Blecheinlage angeschweisst sind, oder dass als Abstandshalter Halbrundnieten vorgesehen sind, die durch 20 Bohrungen in der Blecheinlage hindurchgreifen. Durch diese Massnahmen wird die Blecheinlage mittig in der Druckkammer festgehalten und kann beiderseitig frei vom Spülgas umströmt werden. In expedient embodiments of the invention, it is provided that the spacers are welded to the top and / or bottom of the sheet metal insert, or semicircular rivets are provided as spacers which reach through 20 holes in the sheet metal insert. As a result of these measures, the sheet insert is held in the center of the pressure chamber and the flushing gas can flow freely around both sides.

In weiterer Ausführungsform der Erfindung ist vorgese- 25 hen, dass die Druckkammer durch eine in der äusseren Stirnfläche des Formsteins vorgesehene Ausnehmung gebildet ist. Durch diese besondere Ausbildung des Formsteines mit einer hohlraumartigen Ausnehmung kann auf den Einsatz von zusätzlichen Abstandshaltern völlig verzichtet werden und 30 eine weitere Vereinfachung bei der Herstellung des Gasspülsteines erzielt werden. In a further embodiment of the invention it is provided that the pressure chamber is formed by a recess provided in the outer end face of the shaped block. This special design of the molded block with a cavity-like recess means that additional spacers can be completely dispensed with and a further simplification can be achieved in the production of the gas purging block.

Die Erfindung wird nachfolgend in den Zeichnungen durch Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus denen auch weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile zu 35 entnehmen sind. The invention is explained in more detail below in the drawings by means of exemplary embodiments, from which further features and advantages essential to the invention can be seen.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemässen Gasspülstein mit Druckkammer Fig. 1 shows a section through an inventive gas purging plug with pressure chamber

Fig. 2 eine Draufsicht auf den erfindungsgemässen Gas- 40 spülstein mit Druckkammer nach Schnittlinie II aus Fig. 1 FIG. 2 shows a top view of the gas flushing plug according to the invention with a pressure chamber according to section line II from FIG. 1

Fig. 3 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Gasspülsteines mit Druckkammer im Schnitt Fig. 3 shows another embodiment of a gas purging plug according to the invention with a pressure chamber in section

Fig. 4 eine Draufsicht auf den erfindungsgemässen Gasspülstein mit Druckkammer nach Schnittlinie IV aus Fig. 3. 45 4 shows a plan view of the gas purging plug according to the invention with a pressure chamber according to section line IV from FIG. 3. 45

In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 1 ein Gasspülstein beziffert, der aus einem porösen gasdurchlässigen Formstein 2 und einer gasdichten Blechumkleidung 3 besteht. Die Blechumkleidung 3 umfasst einen sich um die Umfangsfläche des Formsteines 2 erstreckenden Blechmantel 4 und einen die so äussere Stirnfläche 18, des Formsteines 2 überdeckenden kreisförmigen Blechdeckel 5, der an seinem äusseren Umfang gasdicht mit dem Blechmantel 4 verschweisst ist. Der Formstein 2 ist mittels einer Mörtelschicht 6 in die gasdichte Blechumkleidung 3 eingefügt. Mittig in den Blechdeckel 5 ist 55 der Anschluss eines Gaszuführungsrohres 7 eingeschweisst, das über eine Gaseintrittsöffnung 8 in eine zwischen dem Blechdeckel 5 und der Stirnfläche 18 des Formsteines 2 angeordneten Druckkammer 9 einmündet. Zur Bildung der Druckkammer 9 bzw. der Aufrechterhaltung einer gewissen 60 Distanz sind zwischen dem Blechdeckel 5 und dem permeablen Formstein 2 einige Abstandshalter 10 eingesetzt, die zu ihrer Fixierung zweckmässigerweise auf einer aus mehreren Blechstreifen 12 bestehenden Blecheinlage 11 befestigt sind. Die Abstandshalter 10 können beliebige Formen aufweisen, 65 In Fig. 1, the reference numeral 1 denotes a gas purging plug, which consists of a porous gas-permeable molded block 2 and a gas-tight sheet metal casing 3. The sheet metal casing 3 comprises a sheet metal jacket 4 extending around the peripheral surface of the molded block 2 and a circular sheet metal cover 5 covering the outer end face 18 of the molded block 2, which is welded gas-tight to the sheet metal jacket 4 on its outer circumference. The molded block 2 is inserted into the gas-tight sheet metal casing 3 by means of a mortar layer 6. The connection of a gas supply pipe 7 is welded in the middle of the sheet metal cover 5, which opens via a gas inlet opening 8 into a pressure chamber 9 arranged between the sheet metal cover 5 and the end face 18 of the molded block 2. To form the pressure chamber 9 or to maintain a certain distance 60, a few spacers 10 are inserted between the sheet metal cover 5 and the permeable molded block 2, which are expediently attached to a sheet insert 11 consisting of a plurality of sheet strips 12 for their fixing. The spacers 10 can have any shape, 65

die an die Ober- und/oder Unterseite der Blecheinlage 11 angeschweisst sind oder aus Halbrundnieten 15 bestehen, die durch Bohrungen in der Blecheinlage 11 hindurchgreifen. Beispielsweise können die Abstandshalter 10 auch aus kurzen aufgetragenen Schweissraupen bestehen. which are welded to the top and / or bottom of the sheet metal insert 11 or consist of half-round rivets 15 which reach through holes in the sheet metal insert 11. For example, the spacers 10 can also consist of short applied welding beads.

Zur Befestigung der Blecheinlage 11 sind deren radial aussenliegende Blechstreifenenden 13 um den äusseren Rand des Formsteines 2 nach oben herumgebogen und ragen ein Stück weit in die Mörtelschicht 6 zwischen dem Formstein 2 und dem Blechmantel 4 hinein. To fasten the sheet metal insert 11, its radially outer sheet metal strip ends 13 are bent upward around the outer edge of the molded block 2 and protrude a little into the mortar layer 6 between the molded block 2 and the sheet metal jacket 4.

In Fig. 2 ist die Blecheinlage 11 in einer anderen Ausführungsform als sternförmiges Blechstück 14 ausgeführt, auf dem als Abstandshalter 10 auf der Ober- und/oder Unterseite Halbrundnieten 15 befestigt sind. Im Bereich des Gaszuführungsrohres 7 bzw. der Gaseintrittsöffnung 8 weist die Blecheinlage 11 eine mittige Öffnung 16 zum besseren Einströmen des Spülgases in die Druckkammer 9 auf. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der äussere Rand 17 der dem Blechdek-kel 5 zugewandten Seite des Formsteins 2 in einem kurzen Bereich zylindrisch ausgebildet, wodurch zwischen Formstein 2 und dem unteren Rand des Blechmantels 4 ein gewisser Freiraum geschaffen wird, in den auf vorteilhafte Weise von unten die nach oben gebogenen Blechstreifenenden 13 in die dort befindliche Mörtelschicht 6 eingreifen. Die untere zylinderförmige Ausbildung des Formsteinrandes 17 ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. In another embodiment, the sheet-metal insert 11 is designed as a star-shaped sheet-metal piece 14 on which semicircular rivets 15 are fastened as spacers 10 on the top and / or bottom. In the area of the gas feed pipe 7 or the gas inlet opening 8, the sheet metal insert 11 has a central opening 16 for better flow of the purge gas into the pressure chamber 9. As can be seen from FIG. 1, the outer edge 17 of the side of the shaped block 2 facing the sheet metal cover 5 is cylindrical in a short area, as a result of which a certain free space is created between the shaped block 2 and the lower edge of the sheet metal casing 4 advantageously engage from below the upwardly bent sheet metal strip ends 13 in the mortar layer 6 located there. The lower cylindrical configuration of the shaped stone edge 17 is indicated by a dashed line.

In den Figuren 3 und 4 ist eine weitere vorteilhafte Aus-führungsform des erfindungsgemässen Gasspülsteines dargestellt. Die Bezugsziffern für gleiche Bauteile werden beibehalten. Im Unterschied zu der Ausführungsform des Gasspülsteines mit Blecheinlage und Abstandshaltern ist hierbei die Druckkammer 31 durch eine in der äusseren Stirnfläche FIGS. 3 and 4 show a further advantageous embodiment of the gas purging plug according to the invention. The reference numbers for the same components are retained. In contrast to the embodiment of the gas purging plug with sheet metal insert and spacers, the pressure chamber 31 is here through an in the outer end face

32 des Formsteines 30 eingeformte Ausnehmung 33 gebildet. In vorteilhafter Ausführungsform besteht die AusneTimung 32 of the molded block 30 formed recess 33. In an advantageous embodiment, there is sufficient time

33 aus einem mit der Gaseintrittsöffnung 8 in Verbindung stehenden Hohlraum 34, der über mehrere radiale Kanäle 35, die bis an die Mörtelschicht 6 reichen, verzweigt ist. Zwischen den sternförmig nach aussen verlaufenden Gaskanälen 35 reichen kreissegmentartige Stützflächen des porösen Formsteines 30 bis auf den Blechdeckel 5 hinab und stützen den Formstein 30 gegen den Blechdeckel 5 ab. Das Gaszuführungsrohr 7 mündet hierbei mit seiner Gaseintrittsöffnung 8 in den mittigen zylindischen Hohlraum 34. 33 from a cavity 34 which is connected to the gas inlet opening 8 and which is branched via a plurality of radial channels 35 which extend as far as the mortar layer 6. Between the gas channels 35, which run outward in a star shape, circular segment-like support surfaces of the porous molded block 30 extend down to the sheet metal cover 5 and support the molded block 30 against the sheet metal cover 5. The gas supply pipe 7 opens into the central cylindrical cavity 34 with its gas inlet opening 8.

Der erfindungsgemässe Gasspülstein 1 ist bis zu seiner Ober- und Unterseite bündig abschliessend in die Feuerfestausmauerung eines metallurgischen Gefässes eingesetzt. Durch die äusserst flache Ausbildung der Druckkammer 9 bzw. 31 im Gasspülstein geht dem gasdurchlässigen Formstein 2 bzw. 30 nur sehr wenig von seiner Höhe verloren. Im Betrieb kann das Spülgas auf vorteilhafte Weise nahezu den gesamten Boden bzw. die äussere Formsteinstirnfläche 18 bzw. 32 anströmen, so dass auf gleichlangen Wegen mit etwa gleichen Durchgasungswiderständen für das Spülgas eine gleichmässige Durchgasung des permeablen Formsteines 1 ermöglicht wird. Ein bevorzugtes Eindringen von Metallschmelze im Randbereich des Formsteines 1 wird hierbei mit Sicherheit verhindert, insbesondere auch deshalb, weil die den Formstein 1 umschliessende Mörtelschicht 6 nach langen Betriebszeiten und fortschreitendem Verschleiss des Formsteines 1 durch Kanalbildung eine vermehrte Rand-durchgasung erlaubt, so dass sich ein verstärkter ringförmiger Gasaustritt aus dem Formstein ausbildet, der ein Eindringen von feuerflüssiger Metallschmelze an dieser gefährdeten Stelle der Gasspülsteinoberfläche wirksam unterbindet. The gas purging plug 1 according to the invention is inserted flush into the refractory lining of a metallurgical vessel up to its top and bottom. Due to the extremely flat design of the pressure chamber 9 or 31 in the gas purging stone, the gas-permeable molded block 2 or 30 is only very little lost from its height. In operation, the purge gas can advantageously flow almost to the entire floor or the outer shaped stone face 18 or 32, so that uniform gas flow through the permeable shaped stone 1 is made possible in the same way with approximately the same gas resistance for the purge gas. A preferred penetration of molten metal in the edge region of the molded block 1 is prevented with certainty, in particular also because the mortar layer 6 surrounding the molded block 1 allows increased edge gassing after long operating times and progressive wear of the molded block 1 through channel formation, so that a reinforced ring-shaped gas outlet from the molded block, which effectively prevents the penetration of molten metal at this endangered point on the gas purging stone surface.

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

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1. gas purging plug (1) for metallurgical vessels, consisting of a gas-permeable molded block (2; 30) made of refractory material that can be inserted into the wall or the bottom of the vessel, a gas-tight sheet metal casing (3) that partially surrounds this, which consists of a surface area that is -che of the shaped block (2) extending sheet metal jacket (4) and a sheet metal cover (5) covering the outer end face (18; 32) of the shaped block (2), and a gas supply pipe (7) which is connected to the edge of a central gas inlet opening ( 8) of the sheet metal cover (5) is welded on, characterized in that a pressure chamber (9; 31) is provided between the molded block (2) and the sheet metal cover (5), which extends into the area between the peripheral surface of the molded block (2) and the metal jacket (4) arranged mortar layer (6) extends.

2. Gas purging plug according to claim 1, characterized in that the pressure chamber (9) is formed by spacers (10) between the molded block and the sheet metal cover (5).

2nd

PATENT CLAIMS

3. Gas purging plug according to claim 2, characterized in that the spacers are attached to at least one side of a sheet metal insert (11).

4. Gas purging plug according to claim 3, characterized in that the sheet metal insert is formed from a plurality of sheet metal strips (12), the radially outer ends (13) of which are bent around the outer edge of the molded block (2) and a piece into the joint filled with mortar between protrude the molded block (2) and the sheet metal jacket (4).

5. A gas purging plug according to claim 3, characterized in that the sheet insert is a star-shaped piece of sheet metal (14), the radially outer ends (13) of which are bent around the outer edge of the molded block (2) and a piece into the joint filled with mortar between the Project the shaped stone (2) and the sheet metal jacket (4).

6. Gas purging plug according to one of claims 3 to 5, characterized in that the spacers (10) on the top and / or bottom of the sheet metal insert (11) are welded.

7. Gas purging plug according to one of claims 3 to 5, characterized in that half-round rivets (15) are provided as spacers (10) which reach through holes in the sheet metal insert (11).

8. Gas purging plug according to one of claims 3 to 7, characterized in that the sheet metal insert (11) in the region of the gas inlet opening (8) of the sheet metal cover (5) has a recess (16).

9. gas purging plug according to claim 1 with a conical shape, characterized in that the outer edge (17) of the sheet metal cover (5) facing side of the shaped block (2) is approximately cylindrical.

10. Gas purging plug according to claim 1, characterized in that the pressure chamber (31) is formed by a recess (33) provided in the outer end face (32) of the molded block (30).

11. A gas purging plug according to claim 10, characterized in that the recess (33) is formed by a central cylindrical cavity (34) which is connected to the gas inlet opening (8) and which has essentially radial channels (34) with the mortar layer ( 6) is connected.

12. Gas purging plug according to claim 10, characterized in that the recess (33) is star-shaped, the radially outer ends of the recess being connected to the mortar layer (6).