DE10034370A1 - Verfahren zum Verschließen oder Öffnen des Abstichloches eines metallurgischen Gefäßes, insbesondere eines Elektrolichtbogenofens und zugehöriger Bodenabstich - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zum Verschließen oder Öffnen des Abstichlochs 2 eines metallurgischen Gefäßes 1, insbesondere eines Elektrolichtbogens und ein zugehöriger Bodenabstich sehen vor, dass nach Beenden eines Abstechvorgangs zuerst ein oberer Linearschieber 5 geschlossen und nach Ablaufen der restlichen Metallschmelze 3 ein unter dem oberen Linearschieber 5 befindlicher unterer Linearschieber 6 geschlossen wird und dass anschließend der Raum 7 zwischen dem oberen Linearschieber 5 und dem unteren Linearschieber 6 mit rieselfähiger Füllmasse 8 in kurzer Zeit gefüllt und nach dem Füllen der obere Linearschieber 5 wieder geöffnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschließen oder Öffnen des Abstichlo­ ches eines metallurgischen Gefäßes, insbesondere eines Elektrolichtbogenofens, das zum Abstechen der Metallschmelze in senkrechter Gefäßposition steht, unter Anwendung eines Schieberverschlusses und den zugehörigen Bodenabstich.

Elektrolichtbogenofen-Gefäße sind gegenwärtig mit einem Erkeranbau ausge­ stattet, in dem sich außen das Abstichloch befindet. Das Abstechen der Metall­ schmelze (flüssiger Stahl) kann nur durch Kippen des Gefäßes in Richtung des Erkeranbaus erfolgen, wobei am Abstichloch ein Schieber geöffnet wird. Vor der Schieberplatte befindet sich Sand als Füllmasse, der die Metallschmelze vor dem Anfrieren an die Schieberplatte hindern soll. Der Sand wird von oben in den Ab­ stichkanal (meist von Hand) eingefüllt, solange der Ofen noch nicht gekippt ist, falls er zum Abstechen überhaupt gekippt werden muss.

Anstelle dieser konventionellen Gestaltung ist auch schon für die Arbeit mit einer Füllmasse vorgeschlagen worden, um einen schlackenfreien Abstich zu erzielen (DE 198 26 085 A1), den Stopfen mit einer Stopfenhülle zu versehen und in der Stopfenhülle einen hitzebeständigen, fließfähigen Stoff aufzunehmen und den Ein­ führzeitpunkt automatisch zu steuern. Nach dem Einsatz wird die Abstichöffnung von der Außenseite des Gefäßes verschlossen. Das Material der Stopfenhülle än­ dert seine Konsistenz und/oder seine Form, so dass sich der fließfähige Stoff in der Abstichöffnung abdichtend ausbreitet. Die Lösung ist zwar von hoher Qualität, wird jedoch nicht von allen Betreibern solcher Gefäße angenommen.

Ein anderes Verfahren zum Verschließen des Bodenabstichs eines metallurgi­ schen Gefäßes besteht in dem Einbringen eines mit einem Bindemittel vermisch­ ten fließfähigen Materials in die Bodenabstichöffnung (EP 0 624 769 A1). Der Verbrennungsrückstand des Bindemittels verstopft die Abstichöffnung und wird durch eine mechanische Absperrvorrichtung vor dem Herausrieseln gehindert. Bei der Absperrvorrichtung handelt es sich jedoch auch nur um eine übliche Platte.

Es ist ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschließen des Abstichlo­ ches eines feststehenden, nicht kippbaren Elektro-Metallschmelzofens bekannt (DE 32 30 646 C1), die sich ebenfalls der üblichen Platte bedient, um eine vorher unter Druck von außen eingebrachte Stopfmasse und eines schüttfähigen feuerfe­ sten Materials zum Verdrängen der Schmelze nach oben einzusetzen.

Beim Arbeiten ohne Füllmasse besteht immer die Gefahr, dass Ablagerungen den Abstichkanal verschließen, so dass ein Öffnen des Schiebers noch keinen Stahlabfluss bewirkt.

Beim Arbeiten mit Füllmasse reichen Verbrennungsrückstände von Umhüllungen nicht aus, um die Ablagerungen eingefrorener Metallschmelze im Abstichloch zu beseitigen. Ein Arbeiten ausschließlich mit Füllmasse erzeugt die Gefahr, dass die Füllmasse nur einen Teil des Querschnitts des Abstichkanals ausfüllt. Der Rand des Abstichlochs ist mit verfestigtem, teilweise erstarrtem Stahl angefüllt und die Füllmasse befindet sich dann im Zentrum. Nach wenigen Schmelzzyklen kommt es zu einem ungewollten, völligen Verschluss des Abstichkanals. Ein Öffnen ist dann nicht mehr möglich.

Das Hauptproblem bei Verwendung von Schiebern unter Pfannen oder metallurgi­ schen Öfen aller Art ist die mangelhafte Standzeit der Schieberplatten. Für den Fall, dass die Schieberplatte unmittelbar mit Flüssigmetall, wie z. B. Flüssigstahl in Kontakt kommt, bilden sich Risse und die Schieberplatte verformt sich, wodurch die Dichtfunktion gefährdet ist. Bei anhaltendem Kontakt, z. B. mehrere Minuten lang, sind schwerwiegende Schädigungen an der Schieberplatte die Folge. Die Standzeit beträgt im allgemeinen nur ca. 1 Stunde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Abdichten und das erneute Öffnen des Abstichkanals sicherer, d. h. eindeutiger und wiederholbar zu gestalten.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass nach Beenden eines Abstechvorgangs zuerst ein oberer Linearschieber geschlossen und nach Ablaufen der restlichen Metallschmelze ein unter dem oberen Linearschieber be­ findlicher unterer Linearschieber geschlossen wird und dass anschließend der Raum zwischen dem oberen Linearschieber und dem unteren Linearschieber mit rieselfähiger Füllmasse in kurzer Zeit gefüllt und nach dem Füllen der obere Line­ arschieber wieder geöffnet wird. Dabei muss die eingeförderte Füllmasse nicht eine Flüssigstahlsäule verdrängen. Das Einbringen der Füllmasse, z. B. des Sands, erfolgt nur nach Überwinden der Reibungswiderstände in einem Trans­ portkanal eines Fördermittels. Der Abstichkanal bleibt stets voll offen. Der Ener­ gieaufwand ist für das Einfördern der Füllmasse gering und die erzielte Wirkung ist demgegenüber sehr groß.

Das vorstehend geschilderte Problem der Schädigungen an Schieberplatten tritt daher nicht auf, weil zwischen der Schieberplatte und dem Flüssigstahl eine Schicht der Füllmasse liegt. In diesem Fall beträgt die Standzeit einer Schieber­ platte zumindest eine ganze Woche bei einem Elektrolichtbogenofen-Betrieb. Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt somit darin, dass bei Einhaltung der be­ schriebenen Vorgehensweise, die obere Schieberplatte nur sehr kurzen Zeit mit Flüssigstahl in Berührung kommt, dann ist der Stauraum mit Füllmasse gefüllt und der obere Schieber kann geöffnet werden, so dass es nicht zur Schädigung der oberen Schieberplatte kommen kann. Die untere Schieberplatte ist ohnehin durch die Füllmasse geschützt.

Eine Zeitersparnis im Sinn einer unerwünschten Benetzung des oberen Linear­ schiebers wird nach weiteren Schritten dadurch erzielt, dass die Füllmasse unter Hochdruck in den Raum zwischen den Linearschiebern eingefördert wird.

Ein Anbacken von Metallschmelze am oberen Linearschieber kann außerdem da­ durch gehemmt werden, indem durch Spülsteine im Lochstein des Gefäßbodens Inertgas für eine Badbewegung der Metallschmelze von oben nach unten zwecks Wärmeaustauschs eingebracht wird.

Die angestrebte Temperaturvergleichmäßigung über dem oberen Linearschieber kann außerdem durch weitere Maßnahmen unterstützt werden, indem eine im Lochstein angeordnete Heizvorrichtung zusätzlich zum Inertgas-Einbringen einge­ schaltet wird.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Bodenabstich für ein metallurgisches Gefäß, insbesondere für einen Elektrolichtbogenofen, das beim Abstechen der Metall­ schmelze in einer senkrechten Gefäßposition steht, mit einer Verschlusseinrich­ tung, die eine Schieberplatte aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass unter der Abstichöffnung zwei selbständig betätigbare Linearschieber mit einem vertikalen Abstand in einem gemeinsamen Gehäuse übereinander angeordnet sind, die mit ihren Abstichkanälen auf einer gemeinsamen Abstichkanalachse lie­ gen. Der obere Linearschieber ist dadurch nur allein der Metallschmelze ausge­ setzt und schützt den unteren Linearschieber bis zum Einbringen einer auf dem unteren Linearschieber aufzubauenden Füllmasse.

Dabei ist es vorteilhaft, dass der Raum zwischen den Linearschiebern mit Füllmasse auffüllbar ist. Dadurch kann die Last der Metallsäule vom oberen Linearschie­ ber aufgefangen werden, bis auf dem unteren Linearschieber die Füllmasse auf­ gebaut ist, wonach dann nur noch der untere Linearschieber, geschützt durch die Füllmasse, die Last der Metallsäule übernimmt und der obere Linearschieber wie­ der in seiner geschützten Lage verbleibt.

Die Zeit für die Übergabe der Last der Metallsäule von dem oberen Linearschieber auf den unteren Linearschieber kann durch einen schnellen Aufbau der Füllmasse auf dem unteren Linearschieber verkürzt werden, indem an den Raum zwischen den Linearschiebern ein Hochdruckförderer für eine rieselfähige Füllmasse ange­ schlossen ist.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Hochdruckförderer für die rieselfähige Füllmasse eine an einen Vorratsbehälter in einem Förderkanal angeschlossene Förderschnecke aufweist, dass in Förderrichtung hinter der För­ derschnecke ein den Förderkanal sperrendes oder freigebendes Absperrorgan angeordnet ist und dass in einem zu dem Förderkanal senkrecht verlaufenden Hochdruckkanal, der mit dem Raum zwischen den Linearschiebern verbunden ist, dem Raum gegenüberliegend eine Hochdruck-Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist. Dadurch kann die Füllmasse in kürzester Zeit in den Raum zwischen den Li­ nearschiebern eingespeist werden, wodurch der obere Linearschieber entlastet werden kann. Der obere Linearschieber schützt in dieser Zeit den unteren Linear­ schieber vor dem Einfluss der Metallschmelze.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das den Förderkanal sperrende oder freigebende Absperrorgan aus einer Schieberplatte mit einer Durchgangsöffnung für die Freigabestellung besteht, wobei die Schieberplatte an einen Hydrozylinder über ein Hebelgetriebe angeschlossen ist. Dadurch werden nur sichere und bewährte Bauelemente eingesetzt, die ohne Risiko betrieben wer­ den können.

Andere Merkmale bestehen darin, dass im Gefäßboden des metallurgischen Ge­ fäßes im Lochstein eine Heizvorrichtung und I oder ein oder mehrere Spülsteine zur Einleitung von Inertgas zwecks Baddurchmischung und Badbewegung vorge­ sehen sind. Dadurch kann ein unterstützender Schutz für den oberen Linearschie­ ber im kurzen Zeitraum des Aufbaus der Füllmasse im Raum zwischen den Line­ arschiebern erzielt werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den Bodenabstich eines metallurgischen Gefäßes,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Füllmassen-Förderer,

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch den Gefäßboden mit Heizvor­ richtung und

Fig. 4 einen horizontalen Schnitt in der Mittenebene des Kolbens für die Füllmasse.

Der Bodenabstich für ein metallurgisches Gefäß 1 in einem Gefäßboden 1a, z. B. in einem Elektrolichtbogenofen, ist unterhalb eines Abstichlochs 2 bei senkrechter Gefäßposition 4 vorgesehen. Die Metallschmelze 3, z. B. Flüssigstahl, durchströmt das Abstichloch 2, danach einen geöffneten oberen Linearschieber 5, einen Raum 7, dann den geöffneten Linearschieber 6, wobei der jeweilige Abstichkanal 5a bzw. 6a auf einer gemeinsamen Abstichkanalachse 15 liegt und die Metallschmelze 3 das Gefäß 1 durch ein Abstichrohr 2a verläßt.

Der Bodenabstich wird in einem Verfahren betrieben, das das Verschließen oder das Öffnen des Abstichlochs 2 zum Abstechen der Metallschmelze 3 in senk­ rechter Gefäßposition erlaubt. Nach Beenden eines Abstechvorgangs wird zuerst der obere Linearschieber 5 geschlossen und nach Auslaufen der restlichen Me­ tallschmelze 3 der untere Linearschieber 6. Anschließend wird der Raum 7 zwi­ schen dem oberen Linearschieber 5 und dem unteren Linearschieber 6 mit riesel­ fähiger Füllmasse 8, z. B. Sand, in kurzer Zeit gefüllt und nach dem Füllen wird der obere Linearschieber 5 wieder geöffnet. Die im Gefäß 1 während des Einschmel­ zens gebildete Metallschmelze 3 stützt sich dann auf die im Raum 7 befindliche Füllmasse 8 und damit auf den unteren Linearschieber 6.

Die Zeit des Verschließens des oberen Linearschiebers 5 wird erheblich verkürzt, indem die Füllmasse 8 unter Hochdruck in den Raum 7 eingedrückt wird. Um den oberen Linearschieber 5 in dieser Zeit nicht zu stark abzukühlen, wird durch einen Spülstein 9, der als einer der Lochsteine 10 im Gefäßboden eingesetzt werden kann, Inertgas für eine Badbewegung der Metallschmelze 3 von oben nach unten zwecks Wärmeaustauschs eingeblasen. Jeweils nach den sich einstellenden Temperaturverhältnissen kann einer der Lochsteine 10 mit einer Heizeinrichtung 11 ausgestattet sein, so dass mittels der Heizeinrichtung 11 noch Wärme zuge­ führt werden kann, um ein Einfrieren des Abstichlochs und damit ein Anbacken von erstarrender Metallschmelze 3 zu vermeiden.

Der Raum 7 unter der Abstichöffnung 12 wird durch einen vertikalen Abstand 13 zwischen dem oberen Linearschieber 5 und dem unteren Linearschieber 6 gebil­ det, wobei beide Linearschieber 5 und 6 von einem gemeinsamen Gehäuse 14 umschlossen sind. Der Raum 7 wird durch die Säule der Abstichöffnung 12 gebil­ det und ist (Fig. 1) mit einem Hochdruckförderer 16 verbunden. Der Hochdruckför­ derer 16 ist näher in Fig. 2 dargestellt. Aus einem Vorratsbehälter 17 gelangt die Füllmasse 8, z. B. Sand, in einen Förderkanal 18 und wird in Förderrichtung 18a mittels einer Förderschnecke 19 gefördert. Am Ende des Förderkanals 18 ist ein Absperrorgan 20 vorgesehen, das als Schieberplatte 20a ausgebildet ist. In der Schieberplatte 20a befindet sich eine Durchgangsöffnung 20b. Die Schieberplatte 20a wird mittels eines ersten Hebelgetriebes 24 über ein über einen Hydro-Zylinder 23 auf einem Rahmengestell in Pfeilrichtung hin- und herbewegt. In Fig. 2 ist die Schließstellung gezeichnet. In Offenstellung der Schieberplatte 20a gelangt der Sand oder eine andere Füllmasse 8 in einen Hochdruckkanal 21, der über ein Druckrohr 25 den Sand in den Raum 7 schießt. Für den Hochdrucktransport sorgt eine Hochdruck-Kolben-Zylinder-Einheit 22, die ebenfalls über ein zweites Hebel­ getriebe 26 und eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit 27 die Beschleunigung dem Sand überträgt.

In Fig. 4 ist in der gezeichneten Stellung ein freier Durchfluss des Abstichkanals 3a gewährleistet. Dabei kann der flüssige Stahl den Förderkanal 18 für die Füll­ masse 8 nicht beschädigen. Ein schnelles Füllen wird u. a. durch die beiderseitig zur Mittenachse geführten Förderkanäle 18 erreicht, wenn der Schließkolben 28 in Pfeilrichtung verschoben wird. In der geöffneten Stellung kann die Füllmasse 8 in den Abstichkanal 3a eintreten und ihn füllen. Der Schließkolben 28 dient beim Schließen der Verdichtung der Füllmasse 8.

Bezugszeichenliste

1

metallurgisches Gefäß

1

a Gefäßboden

2

Abstichloch

2

a Abstichrohr

3

Metallschmelze

3

a Schließkolben

4

senkrechte Gefäßposition

5

oberer Linearschieber

5

a Abstichkanal

6

unterer Linearschieber

6

a Abstichkanal

7

Raum zwischen den Linearschiebern

8

rieselfähige Füllmasse

9

Spülstein

10

Lochstein

11

Heizvorrichtung

12

Abstichöffnung

13

vertikaler Abstand der Linearschieber

14

Gehäuse

15

Abstichkanalachse

16

Hochdruckförderer

17

Vorratsbehälter

18

Förderkanal

18

a Förderrichtung

19

Förderschnecke

20

Absperrorgan

20

a Schieberplatte

20

b Durchgangsöffnung

21

Hochdruckkanal

22

Hochdruck-Kolben-Zylinder-Einheit

23

Hydro-Zylinder

24

erstes Hebelgetriebe

25

Druckrohr

26

zweites Hebelgetriebe

27

Kolben-Zylinder-Einheit

28

Schließkolben

Claims (10)

1. Verfahren zum Verschließen oder Öffnen des Abstichloches eines metallur­ gischen Gefäßes, insbesondere eines Elektrolichtbogenofens, das zum Ab­ stechen der Metallschmelze in senkrechter Gefäßposition steht, unter An­ wendung eines Schieberverschlusses,
dadurch gekennzeichnet,
dass nach Beenden eines Abstechvorgangs zuerst ein oberer Linearschieber geschlossen und nach Ablaufen der restlichen Metallschmelze ein unter dem oberen Linearschieber befindlicher unterer Linearschieber geschlossen wird
und dass anschließend der Raum zwischen dem oberen Linearschieber und dem unteren Linearschieber mit rieselfähiger Füllmasse in kurzer Zeit gefüllt und nach dem Füllen der obere Linearschieber wieder geöffnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmasse unter Hochdruck in den Raum zwischen den Linear­ schiebern eingefördert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch Spülsteine im Lochstein des Gefäßbodens Inertgas für eine Bad­ bewegung der Metallschmelze von oben nach unten zwecks Wärmeaus­ tauschs eingebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Lochstein angeordnete Heizvorrichtung zusätzlich zum Inert­ gas-Einbringen eingeschaltet wird.

5. Bodenabstich für ein metallurgisches Gefäß, insbesondere für einen Elektro­ lichtbogenofen, das beim Abstechen der Metallschmelze in einer senkrech­ ten Gefäßposition steht, mit einer Verschlusseinrichtung, die eine Schieber­ platte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Abstichöffnung (12) zwei selbständig betätigbare Linearschie­ ber (5; 6) mit einem vertikalen Abstand (13) in einem gemeinsamen Gehäuse (14) übereinander angeordnet sind, die mit ihren Abstichkanälen (5a; 6a) auf einer gemeinsamen Abstichkanalachse (15) liegen.

6. Bodenabstich nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (7) zwischen den Linearschiebern (5; 6) mit Füllmasse (8) auffüllbar ist.

7. Bodenabstich nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Raum (7) zwischen den Linearschiebern (5; 6) ein Hochdruck­ förderer (16) für die rieselfähige Füllmasse (8) angeschlossen ist.

8. Bodenabstich nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckförderer (16) für die rieselfähige Füllmasse (8) eine an einen Vorratsbehälter (17) in einem Förderkanal (18) angeschlossene För­ derschnecke (19) aufweist, dass in Förderrichtung (18a) hinter der Förder­ schnecke (19) ein den Förderkanal (18) sperrendes oder freigebendes Ab­ sperrorgan (20) angeordnet ist und dass in einem zu dem Förderkanal (18) senkrecht verlaufenden Hochdruckkanal (21), der mit dem Raum (7) zwi­ schen den Linearschiebern (5; 6) verbunden ist, dem Raum (7) gegenüber­ liegend eine Hochdruck-Kolben-Zylinder-Einheit (22) angeordnet ist.

9. Bodenabstich nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das den Förderkanal (18) sperrende oder freigebende Absperrorgan (20) aus einer Schieberplatte (20a) mit einer Durchgangsöffnung (20b) für die Freigabestellung besteht, wobei die Schieberplatte (20a) an einen Hydrozy­ linder (23) über ein Hebelgetriebe (24) angeschlossen ist.

10. Bodenabstich nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Gefäßboden (1a) des metallurgischen Gefäßes (1) im Lochstein (10) eine Heizvorrichtung (11) und/oder ein oder mehrere Spülsteine (9) zur Einleitung von Inertgas zwecks Baddurchmischung und Badbewegung vor­ gesehen sind.