CH710773B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reparatur einer feuerfesten Hülse eines metallurgischen Gefässes. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reparieren einer Hülse (6) eines metallurgischen Gefässes, die fest in der feuerfesten Auskleidung (4, 5) des Gefässes oder in der Mechanik eines Schiebeverschlusses eingebaut ist. Die Hülsenreparatur erfolgt erfindungsgemäss durch Ausmörteln des Giesskanals (7) der Hülse mit einem in den Giesskanal einschiebbaren Mörtelspender (9), der beim Abzug desselben aus dem Giesskanal diesen über die gesamte Kanallänge kalibriert. Der Mörtelspender (9) kann während des Ausmörtelns koaxial zum Giesskanal (7) rotierend angetrieben und nach einer definierten Zeit ebenfalls rotierend aus dem Giesskanal (7) ausgezogen werden. Das Verfahren eignet sich besonders zum Ausbessern der Innenhülse einer Giesspfanne mit einem an den Pfannenausguss anschliessenden Schiebeverschluss, dessen Wartung automatisch in einer Wartungsstation der Giessanlage durchgeführt wird.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur einer feuerfesten Hülse, die in der feuerfesten Auskleidung eines metallurgischen Gefässes oder in einer Mechanik eines Schiebeverschlusses eingebaut ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

[0002] Feuerfeste Hülsen der eingangs genannten Art sind u.a. die Innenhülsen von Metallschmelze enthaltenden Giesspfannen. Die Innenhülse ist in einem Lochstein der feuerfesten Pfannenauskleidung eingesetzt und schliesst aussen an die Verschlussplatte eines Schiebeverschlusses an.

[0003] Die Innenhülse bildet den Ausgusskanal der Giesspfanne und ist daher im Betrieb einem sehr starken Verschleiss ausgesetzt. Es ist daher des Öfteren erforderlich, die verschlissenen Hülsen durch neue unversehrte Hülsen zu ersetzen. Dieser Vorgang ist jedoch normalerweise sehr aufwändig, da man zunächst die verschlissene Hülse herausbrechen, die beschädigte Sitzfläche des Lochsteins ausbessern und anschliessend die neue Hülse so einbauen muss, dass sie richtig im Gefäss zentriert ist. Daraus ergeben sich lange Ausfallzeiten für die davon betroffenen Gefässe.

[0004] Es ist zwar aus dem Patent AT-A-242 175 ein Verfahren zur Ausbesserung von Abstichlöchern metallurgischer Gefässe bekannt, das mit einem in das Abstichloch einführbaren Rohrteil als Mörtelspender durchgeführt wird. Das bekannte Verfahren ist aber zum Reparieren von Ausgusshülsen ungeeignet, weil das als Mörtelspender dienende Rohrteil um den Umfang verteilte Bohrungen aufweist und exakt den gleichen Aussendurchmesser hat wie der Solldurchmesser des auszubessernden Ausgusses. Das hat zum einen zur Folge, dass der Mörtel nicht gleichmässig auf die beschädigte Kanalwand aufgebracht wird, und zum anderen, dass nach Ausmörteln des Ausgusses die Gefahr besteht, dass beim Abziehen des perforierten Rohrteils die aufgetragene Mörtelschicht beschädigt wird.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Reparieren von verschlissenen Hülsen zu schaffen, sodass mit diesem die Betriebssicherheit und Massgenauigkeit der ausgebesserten Hülsen gewährleistet ist.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Hülsenreparatur durch Ausmörteln des Giesskanals der Hülse mit einem in den Giesskanal einschiebbaren Mörtelspender durchgeführt wird, der beim Abzug desselben aus dem Giesskanal ihn über die gesamte Kanallänge kalibriert. Der Mörtelspender kann während des Ausmörtelns koaxial zum Giesskanal rotieren und nach einer definierten Zeit ebenfalls rotierend aus dem Giesskanal gezogen werden.

[0007] Das erfindungsgemässe Reparaturverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass es mit einem verhältnismässig kleinen apparativen Aufwand durchführbar ist, weil der Mörtelspender sowohl das gleichmässige Ausmörteln der Kanalwand als auch ihre genaue Kalibrierung bewerkstelligt.

[0008] Das Verfahren hat auch den Vorteil eines minimierten Zeitaufwandes, da er schon bei einer noch relativ hohen Gefässtemperatur durchführbar ist, und weil sowohl das Ausmörteln als auch das Aushärten der aufgebrachten Mörtelmasse schnell erfolgt.

[0009] Das Verfahren ermöglicht zudem, die Funktion des Mörtelspenders zu automatisieren und an massgebliche Parameter, wie die Beschaffenheit der Hülse oder die des jeweils eingesetzten Mörtels, anzupassen.

[0010] Diese Vorteile kommen insbesondere zum Tragen, wenn das erfindungsgemässe Verfahren zum Ausbessern der Innenhülse einer Giesspfanne mit einem an den Pfannenausguss anschliessenden Schiebeverschluss angewandt wird, dessen Wartung automatisch mit einem Roboter in einer Wartungsstation der Giessanlage durchgeführt wird. Die Erfindung sieht in diesem Fall vor, dass die Reparatur der Innenhülse auch dort ebenfalls automatisch während der Wartung des Schiebeverschlusses, vorzugsweise mit demselben Roboter, durchgeführt wird.

[0011] Auf diese Weise ist es möglich, die Innenhülse bei jedem Plattenwechsel während des Wechselvorgangs zu reparieren, statt sie schon nach einer kurzen Anzahl Abgüsse durch eine neue Hülse zu ersetzen. Dadurch werden die Kosten des feuerfesten Materials herabgesetzt und der Zeitaufwand für die Instandhaltung der Pfanne minimiert.

[0012] Es ist in diesem Sinne vorteilhaft, wenn beim Befördern des Mörtels an die Innenwand des Giesskanals der Hülse der Mörtelspender mit einer verhältnismässig schnellen Drehgeschwindigkeit rotiert wird, die so bemessen ist, dass durch die erzeugte Fliehkraft die Mörtelmasse mit einem starken Schleudereffekt auf die Kanalwand der Hülse befördert bzw. gespritzt wird.

[0013] Es ist ebenfalls zur besseren Anhaftung des Mörtels zweckmässig, wenn der Mörtelspender auch nach Beginn des Aushärtungsprozesses des Mörtels für eine bestimmte, von der Beschaffenheit des Mörtels abhängige Zeitdauer gedreht wird.

[0014] Die Erfindung kann ferner vorsehen, dass beim Abziehen des rotierenden Mörtelspenders aus dem Giesskanal die auf die Kanalwand gespritzte Mörtelmasse schraubenförmig mit dem Mörtelspender abgestreift wird, wobei die Drehgeschwindigkeit des Mörtelspenders in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Mörtels sowie der Struktur und Beschaffenheit der Kanalwand einstellbar ist. Auf diese Weise wird der Abzug des Mörtelspenders aus dem Giesskanal erleichtert, und dieser erhält gleichzeitig eine einwandfrei glatte Innenwand.

[0015] Um das Aufbringen und Glätten der Mörtelmasse zu optimieren, sieht die Erfindung auch vor, dass das Ausmörteln der Hülse bei einer Hülsentemperatur von vorzugsweise über 300 °C durchgeführt wird.

CH 710 773 B1 [0016] Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Durchführen des vorgeschlagenen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Mörtelspender durch einen um die Längsachse rotierenden Rohrteil mit achsparallelen Lamellen gebildet ist, dessen Länge der Giesskanallänge der zur reparierenden Hülse entspricht und dessen von den Lamellen definierte Aussendurchmesser gleich dem Sollwert des Giesskanaldurchmessers der Hülse bemessen ist.

[0017] Beim Ausmörteln wird die Mörtelmasse durch die rotierenden Lamellen auf die Kanalwand der Hülse gleichmässig ausgeschleudert, sodass die Kanalwand mit einer kompakten und gut anhaftenden Mörtelschicht belegt wird. Es ist in diesem Sinne vorteilhaft, wenn die Lamellen in Drehrichtung des Rohrteils leicht konvex gekrümmt sind.

[0018] Die beim Abzug der Vorrichtung schraubenförmig rotierenden Lamellen bewirken eine genaue Kalibrierung des Giesskanals mit einer einwandfrei glatten Kanalfläche.

[0019] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Pfannenausguss mit einer Vorrichtung zum Reparieren der Innenhülse nach dem erfindungsgemässen Verfahren, als Schnitt schematisch dargestellt;

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in perspektivischer Ansicht;

Fig. 3 einen Schnitt der Vorrichtung nach Fig. 2 sowie der Innenhülse;

Fig. 4 einen abgewinkelten Schnitt eines Pfannenausgusses mit einem an die Innenhülse anschliessenden Schiebeverschluss am Pfannenplatz einer Giessanlage; und

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Variante der Vorrichtung.

[0020] Fig. 1 zeigt einen Teilbereich einer Stahlpfanne 1, deren Ausguss 2 mit einem nicht gezeigten Schiebeverschluss versehen sein kann. Die Stahlpfanne 1 weist einen äusseren Stahlmantel 3 mit einer feuerfesten Auskleidung 4 auf, in der ein feuerfester Lochstein 5 zur Aufnahme einer Innenhülse 6 aus feuerfestem Material eingebaut ist.

[0021] In Betrieb, ist die Hülse 6 bei ihrer Innenwand 6' im Bereich des Giesskanals 7 einem starken Verschleiss ausgesetzt. Aus diesem Grund ist sie nach einer bestimmten Anzahl Abgüsse nicht mehr betriebsfähig.

[0022] Die Hülsenreparatur erfolgt erfindungsgemäss durch Ausmörteln der Innenwand 6' der Hülse 6 mit einem in den Giesskanal 7 einschiebbaren Mörtelspender 9, durch welchen der Mörtel nach aussen in einen gebildeten Hohlraum 14 zwischen Mörtelspender 9 und der verschlissenen Innenwand 6' der Hülse 6 befördert wird.

[0023] Nach dem anschliessendem Abzug des Mörtelspenders aus dem Giesskanal 7 ist die Hülse über die gesamte Kanallänge mit ausreichender Haftfestigkeit gemörtelt und kalibriert.

[0024] Die Vorrichtung 8 wird so betätigt, dass der Mörtelspender 9 während der Ausmörtelung verhältnismässig schnell für eine definierte Zeit koaxial zum Giesskanal 7 rotiert und aus diesem ebenfalls rotierend während der Aushärtung des Mörtels herausgezogen wird. Damit wird die Innenwand 6' des wiederhergestellten Giesskanals 7 gleichmässig glatt bearbeitet und es wird beim Abgiessen verhindert, dass durchfliessende Schmelze wegen Unebenheiten zurückgehalten wird und möglicherweise anklebt.

[0025] Die Drehgeschwindigkeit des Mörtelspenders 9 entspricht beispielsweise einer solchen einer Handbohrmaschine mit ca. 500 bis 1000 Umdrehungen pro Minute. Es ist eine mit dem Mörtelspender gekoppelte Antriebswelle 19 für einen Drehantrieb gezeigt.

[0026] Es wurde bei diesbezüglichen Versuchen festgestellt, dass es vorteilhaft ist, wenn der Mörtelspender 9 insgesamt beispielsweise 60 Sekunden gedreht wird, und wenn das Ausmörteln der Innenwand der Hülse bei einer Hülsentemperatur von vorzugsweise über 300 °C durchgeführt wird. Dadurch kann die Hülsenreparatur an der noch heissen Giesspfanne durchgeführt werden.

[0027] Zum Reparieren der Innenhülse nach dem erfindungsgemässen Verfahren kommen die zu ähnlichen Zwecken gebräuchlichen Mörtelsorten in Betracht. Die Drehgeschwindigkeit der Vorrichtung kann in Abhängigkeit der Beschaffenheit des Mörtels sowie der Struktur und Beschaffenheit der Kanalwand eingestellt werden.

[0028] Wie aus Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich ist, besteht der Mörtelspender 9 aus einem zylindrischen Rohrteil 10 mit achsparallelen Lamellen 11, wobei die Länge des Rohrteils der Giesskanallänge der Hülse 6 entspricht, während dessen von den Lamellen 11 definierte Aussendurchmesser gleich dem Sollwert des Kanaldurchmessers der Innenhülse bemessen ist. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Lamellen 11 achsparallel zum Rohrteil 10 ausgerichtet und an beiden Enden durch scheibenförmige Flansche 12 abgegrenzt, sodass zwischen den einzelnen Lamellen längliche Freiräume 13 zur Aufnahme des feuerfesten Mörtels gebildet werden.

[0029] Durch Rotieren des Rohrteils 10 wird der Mörtel aus den Freiräumen 13 ausgeschleudert und auf die verschlissene Innenwand 6' der Hülse 6 über die gesamte Kanallänge gleichmässig aufgetragen, wobei der Schleudereffekt dazu

CH 710 773 B1 beiträgt, dass der Mörtel fest an der Innenwand 6'und dem gebildeten Hohlraum 14 dazwischen anhaften kann. Um diesen Schleudereffekt zu steigern, ist es vorteilhaft, wenn die Lamellen 11 in Drehrichtung des Rohrteils 10 leicht konvex gekrümmt sind, sodass der Mörtel über die gebildeten äusseren Kanten 11 ' weg nach aussen gedrückt wird, und diese Kanten 11 ' schneidend wirken.

[0030] Die mit dem Rohrteil 10 mitrotierenden Lamellen 11 dienen auch zum Abstreifen des überschüssigen Mörtels und zum Kalibrieren des Giesskanals der Innenhülse, ohne dass dabei die Kanalwand beschädigt wird. Das gilt auch beim Abziehen der Vorrichtung, weil dann der weiter rotierende Rohrteil 10 eine schraubenförmige Bewegung vollzieht, die den Abzugsvorgang erheblich unterstützt.

[0031] Vorteilhaft sind diese Freiräume 13 des Mörtelspenders 9 so bemessen, dass eine vorbestimmte Mörtelmenge beispielsweise von Hand darin eingefüllt werden kann, die annähernd dem gebildeten Hohlraum 14 zwischen dem Mörtelspender und der Innenwand der Hülse entspricht, sodass ein solches Abstreifen der Ausmörtelung ermöglicht wird. Diese Freiräume 13 werden daher so mit Mörtel gefüllt, dass dieser Mörtel annähernd bündig zum Aussenumfang der Lamellen 11 gefüllt und dabei gleichmässig verteilt wird.

[0032] Das erfindungsgemässe Hülsenreparaturverfahren eignet sich insbesondere bei Giessanlagen, in denen die Wartung und Zustellung des Schiebeverschlusses der Pfannen zentral mittels eines Roboters in einer Wartungsstation, dem sogenannten Pfannenplatz, durchgeführt wird.

[0033] Fig. 4 zeigt den Ausguss einer in der Wartungsstation befindlichen Giesspfanne 1, in deren Lochstein 5 eine innere Hülse 6 eingesetzt ist. An Letztere ist ein an sich bekannter Schiebeverschluss 20 zum Schliessen und Öffnen des Giesskanals 7 angeschlossen. Im Betrieb erstreckt sich die Verschleisszone 15 vom freien Durchlassbereich des Lochsteins 5 bis zum Ausgang der Innenhülse 6, wobei an diese dort eine nicht gezeigte feuerfeste Verschlussplatte in das Gehäuse 21 des Schiebeverschlusses 20 dicht anschliesst.

[0034] Die Giesspfanne 1 befindet sich in Fig. 4 in Wartungsstellung, in welcher sie waagerecht hingelegt ist. Der Schiebeverschluss 20 ist teilweise im Schnitt mit den in seiner Mechanik einsetzbaren feuerfesten Bestandteilen, nämlich der Verschlussplatte, der Schieberplatte und der Ausgusshülse, dargestellt. Die Hülse 6 der Giesspfanne ist nach Ausschwenken der Schiebereinheit 16 des Schiebeverschlusses und dem Wegnehmen der Bodenplatte frei zugänglich, und kann in der Wartungsstation repariert werden, während die Wartung und Zustellung des Schiebeverschlusses durchgeführt wird. Die Reparatur erfolgt dort automatisch, vorzugsweise mit dem für den Plattenwechsel verwendeten Roboter.

[0035] In Fig. 5 ist eine dafür geeignete Reparaturvorrichtung 17 dargestellt. Sie unterscheidet sich von der Vorrichtung 8 nach Fig. 2 lediglich dadurch, dass sie zum Ankoppeln der Vorrichtung an den Roboter einen zweiten als Verlängerung zum Rohrteil 10 vorgesehener Rohrteil 18 einer Mörtelzufuhreinrichtung aufweist, welche gleichzeitig zum Versorgen des anderen Rohrteils 10 mit Mörtel dienen kann. Die Reparaturvorrichtung 17 wird automatisch mit dem Roboter genau positioniert und über ihre Antriebswelle 19 so angetrieben, dass sie im Giesskanal 7 mit der jeweils optimalen Drehgeschwindigkeit gedreht wird.

[0036] Die Vorrichtung kann ohne Weiteres anders als im beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgeführt werden. Entscheidend ist nur, dass sie wie vorstehend beschrieben funktioniert.

[0037] Das erfindungsgemässe Hülsenreparaturverfahren eignet sich selbstverständlich auch für andere Hülsen, die in einer feuerfesten Gefässauskleidung befestigt und dort einem starken Verschleiss ausgesetzt sind, wie zum Beispiel für solche in einem Abstich eines Konverters, eines Elektroofens oder in einem Tundish. Es könnten auch Lochsteine, Hülseneinsätze, Freilaufdüsen oder hülsenförmige gespritzte Kanäle als Hülsen mit dem erfindungsgemässen Verfahren repariert werden.

[0038] Das Verfahren eignet sich aber besonders vorteilhaft zum Reparieren der Innenhülsen von Giesspfannen, weil es die Möglichkeit bietet, die Innenhülse im Zuge der Automation des Giessbetriebs bei jedem Plattenwechsel schnell zu reparieren und damit den Bedarf an neuen Innenhülsen zu verringern, es entfällt die sonst beim Hülsenwechsel erforderliche Reinigung am Lochstein. Der Verschleiss des Lochsteins wird herabgesetzt und es entstehen keine störenden Versinterungen.

[0039] Die Erfindung ist mit den oben erläuterten Ausführungsbeispielen ausreichend dargetan. Sie könnte aber noch durch andere Varianten verdeutlicht sein. So könnte auch ein in der Mechanik eines Schiebeverschlusses oder dergleichen befestigter feuerfester Wechselausguss mittels des erfindungsgemässen Verfahrens repariert werden.

[0040] Anstelle von Lamellen könnten beim Rohrteil des Mörtelspenders auch andersförmige, die Freiräume begrenzende Mittel, zum Beispiel gewindeähnliche Erhebungen, vorgesehen sein.

[0041] Im Prinzip könnte dieses Befördern des Mörtels an die Innenwand einer Hülse auch durch ein Nach-aussenDrücken erfolgen, beispielsweise durch einen zylinderförmigen aufblasbaren ballonähnlichen Körper oder dergleichen.

Claims (12)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Reparieren einer feuerfesten Hülse, die in der feuerfesten Auskleidung (4) eines metallurgischen Gefässes (1) oder in einer Mechanik eines Schiebeverschlusses eingebaut ist und einen Giesskanal (7) bildet, dadurch

CH 710 773 B1 gekennzeichnet, dass die Reparatur durch Ausmörteln der Innenwand (6') des Giesskanals (7) der Hülse (6) mit einem in den Giesskanal (7) einschiebbaren Mörtelspender (9) durchgeführt wird, durch welchen der Mörtel nach aussen in einen gebildeten Hohlraum (14) zwischen Mörtelspender (9) und der verschlissenen Innenwand (6') der Hülse (6) befördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Befördern des Mörtels an die Innenwand (6') der Hülse (6) der Mörtelspender (9) mit einer solchen Drehgeschwindigkeit rotiert wird, dass die Mörtelmasse durch die erzeugte Fliehkraft in den gebildeten Hohlraum (14) befördert und auf die Innenwand der Hülse gespritzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mörtelspender (9) in dem in die Hülse (6) eingeschobenen Zustand nach dem Aufspritzen während des Ausmörtelns um eine gewisse Zeitdauer koaxial im Giesskanal rotiert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mörtelspender (9) nach Beginn des Aushärtungsprozesses des Mörtels für eine bestimmte, von der Beschaffenheit des Mörtels abhängige Zeitdauer in der Hülse (6) rotiert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abziehen des rotierenden Mörtelspenders (9) aus dem Giesskanal (7) die auf die Innenwand (6') gespritzte Mörtelmasse schraubenförmig mit dem Mörtelspender (9) abgestreift wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgeschwindigkeit des Mörtelspenders (9) in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Mörtels sowie der Struktur und Beschaffenheit der zu reparierenden Innenwand einstellbar ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausmörteln der Hülse (6) bei einer Hülsentemperatur von über 300 °C durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausbessern der Hülse (6) in einem Schiebeverschluss (20), dessen Wartung automatisch mit einem Roboter in einer Wartungsstation der Giessanlage durchgeführt wird, das Ausmörteln der verschlissenen Hülse (6) während der Wartung des Schiebeverschlusses (20) in der Wartungsstation durchgeführt wird, wobei der Mörtelspender (9) automatisch, vorzugsweise mit dem Roboter zum Manipulieren des Schiebeverschlusses (20), positioniert und angetrieben wird.

9. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mörtelspender (9) durch einen um die Längsachse rotierenden Rohrteil (10) mit über seinen Umfang verteilten aussenliegenden Freiräumen (13) gebildet ist, wobei diese Freiräume (13) so bemessen sind, dass eine vorbestimmte Mörtelmenge darin einfüllbar ist, die annähernd dem Hohlraum (14) zwischen dem Mörtelspender (9) und der Innenwand (6') der Hülse (6) entspricht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrteil (10) des Mörtelspenders (9) mit achsparallelen Lamellen (11) gebildet ist, dessen Länge der Giesskanallänge der zu reparierenden Hülse entspricht, während dessen der von den Lamellen definierte Aussendurchmesser gleich dem Sollwert des Giesskanaldurchmessers der Hülse nach dem Reparieren bemessen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (11) in Drehrichtung des Rohrteils (10) konvex gekrümmt sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiräume (13) zwischen den Lamellen (11) einzeln oder gemeinsam durch eine vorzugsweise in Verlängerung des Rohrteils (10) angeordnete Mörtelzufuhreinrichtung mit Mörtelmasse füllbar sind.