CH676811A5

CH676811A5 -

Info

Publication number: CH676811A5
Application number: CH3629/88A
Authority: CH
Inventors: Werner Keller; Rolf Waltenspuehl
Original assignee: Stopinc Ag
Priority date: 1988-09-29
Filing date: 1988-09-29
Publication date: 1991-03-15
Also published as: EP0361052A2; ATE97041T1; FI894405A0; CN1041553A; BR8904884A; FI87427B; IL91060A; DE58906160D1; ZA895689B; JPH02117767A; ES2048247T3; EP0361052A3; CA1340564C; CN1026563C; BR8904883A; KR900004433A; EP0361052B1; US5078306A; JPH0339785B2; DE3926249A1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Sta-tor/Rotor-Einheit für einen Verschluss am Ausguss eines Metallschmelze enthaltenden Gefässes, welche aus einem in der Gefässwandung befestigten Stator und einem in diesem drehbaren und/oder längsverschiebbaren, zum Öffnen resp. Schlies-sen des Verschlusses dienenden Rotor besteht, die Einheit dabei in das Gefäss hineinragt und darin mindestens eine querliegende und von dieser ausgehend aus dem Gefäss führende Ausgussöffnung aufweist.

Bei einem Verschluss (US-PS 3 651 998) der genannten Gattung ist ein in die Schmelze hineinragender Stator und ein in diesem konzentrisch angeordneter drehbarer Rotor gezeigt. Der Rotor ist dabei von an seiner unteren Stirnseite angreifenden Federn gegen den oben geschlossenen Stator ge-presst. Bei geöffnetem Verschluss fliesst die Schmelze von mehreren querliegenden Bohrungen in die zentrale Öffnung des Rotors und von dort zum Ausguss. Da zwischen dem äusseren Durchmesser des Rotors und dem der Bohrung des Stators ein relativ grosses Spiel vorgesehen ist, kann bei dem daraus enstehénden Spalt auch bei Zuführung von Gas ein Einfliessen von Metallschmelze kaum verhindert werden. Diese wird sehr schnell einfrieren und ein Verklemmen des Rotors bewirken. Zudem ist die von den Federn über den Rotor auf den Stator wirkende Zugkraft nicht unbedenklich, da das für den Stator zu verwendende feuerfeste Material an sich nur sehr geringe Zugkräfte aufnehmen kann und überdies durch die genannten Querbohrungen geschwächt ist.

Ein Zuflussstellglied gemäss der DE-PS 3 540 202 sieht zwei konzentrisch zueinander angeordnete, in ein Vorratsgefäss hineinragende und gegeneinander bewegbare Rohre mit Durchbrüchen für den Schmelzendurchtritt vor, bei dem das innere Rohr in der Ausgussöffnung des Behälters fixiert und das äussere Rohr darübergestülpt ist. Durch entsprechendes Dreh- bzw. Längsverschieben des äusseren Rohres lässt sich die Schmelze reguliert abgiessen. Für das Drehen des Rohres ist ein relativ aufwendiger, oberhalb des Gefässes befindlicher Mechanismus notwendig. Dieser darf keinerlei Querkräfte auf diese Rohre ausüben, ansonsten das innere stehende Rohr abbrechen würde. Handelt es sich beim Vorratsgefäss um einen Zwischenbehälter, sind normalerweise die Platzverhältnisse wegen der unmittelbar über ihm angeordneten Pfanne sehr beschränkt, was bei der genannten Anordnung ungünstig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, den Verschluss nach der eingangs beschriebenen Gattung so weiterzubilden, dass dieser bei grosser Betriebssicherheit und absoluter Funktionstüchtigkeit einfach und platzsparend gebaut ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der durch den Stator geführte Rotor vom Gefässboden aus äntreibbar ist und dass dabei zwischen dem Rotor und dem Stator in dem annähernd gesamten innerhalb des Gefässes liegenden Bereich eine die querliegende/n Öffnung/en umgebende abdichtende zylindrische Fläche während in dem in der Gefässwandung liegenden Bereich ein deren unterschiedliche Wärmeausdehnungen aufnehmendes Spiel zur Verhinderung eines Klemmens der Einheit vorgesehen ist.

In der Kombination der genannten Merkmale ergibt sich ein vom Stand der Technik erheblich abhebender Verschluss. Dadurch, dass zwischen dem Rotor und dem Stator praktisch keine Spannkräfte wirken und der Rotor vom Gefässboden aus antreibbar ist, kann ein sehr kleindimensionierter und platzsparender Antrieb vom Boden des Gefässes aus verwendet werden. Die abdichtende zylindrische Fläche im Bereich innerhalb des Gefässes und das vorgesehene Spiel in der Gefässwandung zwischen Rotor und Stator führen zu einem, den Bedingungen im Stahlwerksbetrieb sehr gut angepassten Verschlusssystem. Für ein sicheres Verhindern eines Klemmens der Einheit ist der Bohrungsdurchmesser des Stators im Bereich in der Gefässwandung gegenüber dem im Gefässinnern aufgeweitet und/oder der Aussendurchmesser des Rotors verkleinert. Damit ist deren sehr unterschiedlichen Wärmeausdehnungen Rechnung getragen. Bei einigen Zehntelmillimetern Spiel zwischen Rotor und Stator ist zudem gewährleistet, dass bei auf den Rotor wirkenden Querkräften dieser vom Stator trotzdem über seine gesamte Länge geführt ist und damit ein Abbrechen desselben verhindert werden kann.

Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Einheit ist der Rotor konzentrisch im Stator angeordnet, weist eine zentral verlaufende Durchflussöffnung und mindestens eine diese verbindende, innerhalb des Gefässes liegende quere Öffnung auf. Diese Ausführung ergibt zusammen mit der Statorausbildung als Hülse eine einfache und herstellungsmässig kostengünstige Variante der Erfindung.

Insbesondere bei Verwendung eines Giessroh-res unterhalb der Einheit kann es von Vorteil sein, dass dieses an einem stationären Teil des Verschlusses angeschlossen ist. Dies ist erfindungs-mässig so gelöst, dass der Stator eine querliegende und mit dieser verbundene, aus dem Gefäss führende Ausgussöffnung hat und der Rotor nur im Bereich der querliegenden Öffnung innerhalb drehbar und/oder längsverschiebbar des Stators angeordnet ist.

Im unteren Bereich zwischen Rotor und Stator ist vorzugsweise eine Gaszuführung von einem Inertgas vorgesehen. Damit lässt sich ein Ansaugen von Luft in die Schmelze nahezu vollständig verhindern.

Die querliegende Öffnung im Stator ist mit einem solchen Abstand über der Gefässinnenwandung anzuordnen, dass nicht die unmittelbar über der Bodenwandung sich ansammelnde kalte und verunreinigte Schmelze abfliesst.

Der Stator ist vorzugsweise mit vertikaler Achse im Gefässboden eingesetzt, könnte insbesondere bei Aluminiumschmelze enthaltenden Pfannen, aber auch in der Seitenwand mit horizontalem Ausguss realisiert sein.

Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemässen Einheit enthält der Stator

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in der für den Rotor vorgesehenen Bohrung mindestens eine Ringnut, die unterhalb der querliegenden Durchflussöffnung angeordnet und von der abdichtenden zylindrischen Fläche umgeben ist. Radiale durchgehende Öffnungen verbinden diese Ringnut mit dem Innern des Gefässes. Die in den Öffnungen im Stator bzw. Rotor durchfliessende Schmelze bewirkt normalerweise einen Unterdruck, so auch in dem dichtenden Spalt zwischen Rotor und Stator, was ein Luftansaugen von aussen hervorrufen kann. Mit dieser Ringnut wird der Unterdruck unterbrochen und damit auch ein Luftansaugen praktisch verhindert.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen gemäss Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen im Längsschnitt schematisch dargestellten Verschluss,

Fig. 2 eine Variante des Verschlusses nach Fig. 1 im Längsschnitt,

Fig. 3 eine weitere Variante im Längsschnitt, Fig. 4 einen Querschnitt des Verschlusses nach Fig. 3 entlang der Linie IV—IV,

Fig. 5 einen erfindungsgemässen Verschluss im Längsschnitt,

Fig. 6 und Fig. 7 zwei Varianten von Stator-Ausbildungen des Verschlusses nach Fig. 5 im Längsschnitt.

Ein Verschluss 10 nach Fig. 1 ist im Ausguss 13 der Gefässwandung 14 eines teilweise dargestellten Gefässes 11 angeordnet, wobei letzteres aus einem Stahlmantel 12 und einer feuerfesten Wandung 14 besteht und bspw. eine Pfanne oder ein Zwischenbehälter für Stahlschmelzen sein kann. Der Verschluss 10 setzt sich im wesentlichen aus einem in der Gefässwandung 14 eingebetteten feuerfesten Stator 15, einem in diesem drehbar gelagerten feuerfesten Rotor 16 und einem Antriebsmechanismus 24 zusammen.

Der Rotor 16 ist in einem Gehäuse 25 gehalten und über eine nicht gezeigte Mitnahmeverbindung mit einem Drehkranz 21 gekoppelt, der über ein Ritzel 26 von einem Antriebsmotor steuerbar angetrieben ist.

Der Stator 15 ist als Hülse ausgebildet und hat eine konische Aussenfläche zwecks problemlosem Setzen desselben in der Gefässwandung 14. Er erstreckt sich bis ins Innere des Gefässes 11 und hat darin zwei querliegende Öffnungen 17 und 18, die rund sind, aber auch als andere Querschnittsform, wie z.B. als Langlöcher in horizontaler oder vertikaler Richtung ausgebildet sein können. Der konzentrisch im Stator 15 geführte Rotor 16 weist eine axial verlaufende Sacklochbohrung 19' und mit den genannten Öffnungen 17 und 18 kommunizierende querliegende Öffnungen 19 auf, die einen definierten Abstand, ungefähr 20 bis 70 mm, von der Ge-fäss-lnnenwandung 14' haben. In der gezeichneten Stellung befindet sich der Verschluss in Offenstellung, und es kann bspw. Stahlschmelze durch die Öffnungen 17, 18 und 19 regelbar in eine Kokille ab-fliessen. Der Rotor kann überdies als bis in die Schmelze der Kokille verlängertes Tauchrohr ausgebildet sein.

Erfindungsgemäss ist zwischen dem Stator 15 und dem vom Gefässboden 11' aus antreibbaren Rotor 16 in dem innerhalb der Schmelze liegenden Bereich eine die Öffnungen 17 und 18 umgebende abdichtende zylindrische Fläche 20, während in dem in der Gefässwandung 14 liegenden Bereich ein Spiel 22 zwischen Rotor 16 und Stator 15 gebildet ist, das vorzugsweise mindestens einige Zehntelmillimeter beträgt und so ausgelegt ist, dass die Einheit bei den sehr unterschiedlichen Wärmeausdehnungen beim Abgiessen nicht klemmt, aber trotzdem eine Führung des Rotors auch im unteren Teil des Stators gegeben ist.

Fig. 2 zeigt eine Variante einer feuerfesten Stator/Rotor-Einheit ähnlich der nach Fig. 1, bei der jedoch nur eine querliegende Öffnung 31 und eine mit dieser verbundene Ausgussöffnung 31' im Rotor 33 vorgesehen ist und der Stator 32 hutförmig ausgebildet ist. Wiederum ist zwischen letzterem und dem Rotor 33 eine abdichtende zylindrische Fläche 30 innerhalb des in der Schmelze befindlichen Bereiches vorgesehen. Innerhalb der Gefässwandung 14 ist der Stator-Innendurchmesser zur Erzielung des genannten Spieles 34 aufgeweitet. Am unteren Ende der Stator-Bohrung ist ein Ringspalt 35 mit einer Anschlussleitung 36 ausgebildet, in die Inertgas. bspw. Argon, zum Verhindern von Luftansaugen eingeblasen wird. Die querliegende Öffnung 31 ist schräg nach unten in die Ausgussöffnung 31' geführt, könnte aber auch vertikal zu letzterer angeordnet sein.

Eine Einheit nach Fig. 3 und Fig. 4 besteht wiederum aus einem als feuerfeste Hülse ausgebildeten, in der Gefässwandung 14 eingebetteten Stator 42 und einem in diesem drehbar geführten feuerfesten Rotor 43. Eine querliegende Öffnung 41 und eine von dieser ausgehende Ausgussöffnung 41' im Rotor 43 ermöglichen das Abgiessen von Schmelze aus dem Behälter 11. Als weitere Ausbildung der Erfindung hat der Stator 42 in seiner Bohrung eine Ringnut 44 und in diese führende radiale Öffnungen 44', die zwischen die querliegende Öffnung 41 und die Innenwandung 14' des Gefässes 11 zu liegen kommen. Die abdichtende zylindrische Fläche 40 zwischen Stator 42 und Rotor 43 umgibt die Öffnung 41 und auch diese Ringnut 44, damit ein Auslaufen der in dieser Ringnut 44 befindlichen Schmelze verhindert ist. Zwischen Stator 42 und Rotor 43 ist wiederum in dem in der Gefässwandung 14 liegenden Bereich ein Spiel 46 vorgesehen, das durch Verjüngung des Rotor-Aussendurchmessers erreicht ist.

Ein Verschluss 50 gemäss Fig. 5 hat eine feuerfeste Stator/Rotor-Einheit, bei der ein kegelstumpf-förmiger Stator 52 in den Ausguss 13 der Pfanne 11 eingemörtelt ist, in Längsrichtung eine sacklochför-mige Öffnung 54 und eine mit ihr verbundene quere Öffnung 55 hat und ein Rotor 53 im Bereich der querliegenden Öffnung 55 in ihm dreh- und/oder längsverschiebbar angeordnet ist. Eine mit dem Rotor 53 drehverbundene Antriebswelle 53' ragt durch den Stator 52 und ist mit einem nicht dargestellten Antrieb unterhalb des Gefässbodens 11 gekoppelt.

Zwischen Rotor 53 und Stator 52 ist eine abdich-

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tende zylindrische Fläche 56 vorgesehen, die sich annähernd über den gesamten Bereich der in der Schmelze liegenden Einheit erstreckt. Zwischen der Antriebswelle 53' und der sie umgebenden Bohrung im Stator 52 ist ein definiertes Spiel 57 vorgesehen, mit dem ein Verklemmen der Welle 53' in dieser Bohrung vermieden ist. Der Rotor 53 kann entweder gedreht oder aber in Längsrichtung verschoben werden zwecks Öffnen bzw. Schliessen des Verschlusses 50. An der Durchflussöffnung 54 des Stators 52 ist ein andeutungsweise dargestelltes Giessrohr 58 angeschlossen, das sich üblicherweise in die Schmelze einer Kokille erstreckt.

Bei einer Variante nach Fig. 6 enthält der Stator - 52 zwecks Standzeiterhöhung einen den Rotor 53" umgebenden feuerfesten Hochwerteinsatz 52', der vorzugsweise in den feuerfesten gegossenen Stator 52 eingebettet ist. Die Durchflussöffnung 55 verläuft gegenüber der Variante nach Fig. 5 insofern anders als sie, nachdem sie, die eine abdichtende Fläche 56' zwischen Rotor 53" und Stator 52 durchquert hat, annähernd in der Mitte des Rotors 53" stirnseitig aus ihm herausgeführt ist.

Bei Fig. 7 enthält der feuerfeste Stator 52' unterhalb seiner querliegenden Öffnung 55 eine den Rotor 53 umgebende Ringnut 60, die über mindestens eine Öffnung 61 mit dem Innern des Gefässes verbunden ist und von der abdichtenden zylindrischen Fläche 56 zwischen Rotor 53 und Stator 52' umgeben ist. Dadurch lässt sich - wie bereits erwähnt -vermeiden, dass unerwünscht Luft in die in der Queröffnung 55 befindlichen Schmelze angesaugt wird und dort zu einer Reoxidation des flüssigen Stahles führt.

Die beschriebenen Stator/Rotor-Einheiten sind insbesondere für Gefässe mit Stahlschmelze gedächt, bei denen sie im Gefässboden mit vertikalem Ausguss angeordnet sind. Es wäre aber vorzugsweise bei Gefässen mit Leichtmetallschmelzen denkbar, diese in die Seitenwand mit horizontalem Ausguss einzubauen.

Claims

Patentansprüche

1. Feuerfeste Stator/Rotor-Einheit für einen Verschluss am Ausguss eines Metallschmelze enthaltenden Gefässes, welche aus einem in der Gefässwandung befestigten Stator und einem in diesem drehbaren und/oder längsverschiebbaren, zum Öffnen resp. Schliessen des Verschlusses dienenden Rotor besteht, die Einheit dabei in das Gefäss hineinragt und darin mindestens eine querliegende und von dieser ausgehend eine aus dem Gefäss führende Ausgussöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der im Stator (15, 52) geführte Rotor (16, 53) vom Gefässboden (11') aus antreibbar ist und dass dabei zwischen dem Rotor (16, 53) und dem Stator (15, 52) in dem annähernd gesamten in das Gefäss (11) hineinragenden Bereich eine die querliegende/n Öffnung/en (17, 18, 55) umgebende abdichtende zylindrische Fläche (20, 56), während in dem in der Gefässwandung (14) liegenden Bereich^ ein die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen von Stator und Rotor aufnehmendes Spiel (22, 57) zum

Verhindern eines Klemmens der Einheit, vorgesehen ist.

2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrungsdurchmesser des Stators (15, 52) im Bereich der Gefässwandung (14) gegenüber dem Bohrungsdurchmesser im Bereich des Gefässinnern aufgeweitet und/oder der Aussen-durchmesser des Rotors (16) verkleinert ist um je wenigstens einige Zehntelmillimeter.

3. Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (16, 33, 43) konzentrisch im Stator (15, 32, 42) angeordnet ist, eine zentral verlaufende Durchflussöffnung (19', 31', 41') und mindestens eine mit dieser verbundene, innerhalb des Gefässes liegende quere Öffnung (19, 31, 41 ) aufweist.

4. Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (52) eine querliegende und eine mit dieser verbundene, aus dem Gefäss (11) führende Ausgussöffnung (55, 54) hat, der Rotor (53) im Bereich der querliegenden Öffnung (55) drehbar und/oder längsverschiebbar innerhalb einer Bohrung des Stators (52) angeordnet ist und eine quer durchgehende oder eine in das Gefässinne-re umgelenkte Durchflussöffnung (55,55') hat.

5. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gaszuführung (35, 36, 71, 72) für Inertgas, zum Beispiel Argon, zwischen den Rotor (33, 53') und den Stator (32, 52) in den in der Gefässwandung liegenden Bereich vorgesehen ist.

6. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die querliegende Durchflussöffnung (17, 18, 31, 41, 55) im Stator (15, 32, 42, 52) einen definierten Abstand von der Gefäss-Innenwandung (14') aufweist, vorzugsweise wenigstens 20 Millimeter.

7. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit vertikaler Achse im Gefässboden eingesetzt ist.

8. Stator für eine Einheit nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass er als Hülse (15, 42) mit durchgehender Bohrung ausgebildet ist.

9. Stator für eine Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass er eine querliegende und eine mit dieser verbundene, aus dem Gefäss (11) führende Ausgussöffnung (55, 54) und eine für den Rotor (53) vorgesehene in axialer Richtung verlaufende Durchgangsbohrung aufweist.

10. Stator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass er aus gegossenem feuerfestem Material besteht und einen feuerfesten Hülseneinsatz (52') im Bereich der Bohrung für den Rotor (53") enthält.

11. Stator nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er mit mindestens einer Ringnut (44, 60) in der für den Rotor (43, 53) enthaltenden Bohrung versehen ist, in welche vorzugsweise mehrere radiale vom Inneren des Gefässes (11) ausgehende Öffnungen (44', 61) führen, die Ringnut (44, 60) unterhalb der querliegenden Durchflussöffnung (41, 55) angeordnet und von der abdichtenden zylindrischen Fläche (40, 56) umgeben ist.

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