DE10041418C1

DE10041418C1 - Outlet arrangement used for a vessel, e.g. an electric arc furnace for receiving a molten metal has a monolithic outlet body made from a refractory material coupled to the electromagnetic alternating field of an inductor

Info

Publication number: DE10041418C1
Application number: DE2000141418
Authority: DE
Inventors: Jivan Kapoor; Daniel Grimm
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2001-10-25
Anticipated expiration: 2020-08-24

Abstract

Outlet arrangement comprises a monolithic outlet body (2) which forms a tapping channel (1). The outlet body is made from a refractory material coupled to the electromagnetic alternating field of an inductor (3) and has channels (5) in its wall for receiving a side of the inductor. Preferred Features: The channels in the wall of the outlet body are completely recessed or are open to the casing outer surface (7) of the outlet body. The inductor consists of tubular sections through which a cooling medium, especially air, can flow.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausgusseinrichtung eines Gefäßes für die Aufnahme von Schmelze, insbesondere Metallschmelze, z. B. eines Lichtbogen- Elektroofens, mit einem z. B. hülsen- oder rohrförmigen einen Abstichkanal bil denden, insbesondere monolitischen Ausgusskörper aus einem an das elektro magnetische Wechselfeld eines Induktors zur Aufheizung ankoppelbaren feuer festen Material.The invention relates to a pouring device for a vessel Absorption of melt, especially molten metal, e.g. B. an arc Electric oven, with a z. B. sleeve-shaped or tubular bilge end, in particular monolithic pouring body from one to the electro alternating magnetic field of an inductor for heating coupled fire solid material.

Eine derartige Ausgusseinrichtung ist bspw. aus der DE 196 44 345 A1 bekannt. Hierbei ist in dem Boden eines Schmelzengefäßes ein Lochstein eingebaut, in dem eine Ausgusshülse aus feuerfestem keramischem Material sitzt. Im Bereich des Auslaufes ist die Ausgusshülse von einer Induktorspule umschlossen. Zwi schen dem Induktor und der Ausgusshülse und ggf. dem Lochstein besteht eine Isolierung. Der Induktor steht mit dem Rahmen eines ausgussseitigen Schieber verschlusses bzw. mit dem Bodenmantel des Schmelzengefäßes in wärmelei tender Verbindung. Bei derartigen zylindrisch gewickelten Außeninduktorspulen, welche die den Aufstichkanal begrenzenden Steine umfangen, ist das Feuer festmaterial anfällig gegen Rissbildung. Laufen versinterungsbedingt Stahlzun gen zwischen Spule und Ausgusskörper, werden diese aufgeheizt und frieren nicht mehr ein, was massive Sicherheitsrisiken in sich birgt (Stahldurchbrüche). Darüber hinaus können zylindrische Induktorspulen den besonders kritischen unteren Bereich des Abstichkanals nicht induktiv beheizen, so dass aufwendige und technologisch eventuell nicht beherrschbare Änderungen der bestehenden mechanischen Verschlusssysteme, wie Schieber, erforderlich sind.Such a pouring device is known, for example, from DE 196 44 345 A1. Here, a perforated brick is built into the bottom of a melt vessel, in which has a pouring sleeve made of refractory ceramic material. In the area of the spout, the pouring sleeve is enclosed by an inductor coil. Two between the inductor and the pouring sleeve and possibly the perforated brick Insulation. The inductor stands with the frame of a slider on the outlet side Closure or with the bottom jacket of the melt vessel in heat tender connection. With such cylindrical wound external inductor coils, which surrounds the stones bordering the puncture channel is fire solid material susceptible to cracking. Stahlzun due to sintering between the spool and the pouring body, these are heated and freeze no longer what massive security risks involve (steel breakthroughs). In addition, cylindrical inductor coils can be the most critical Do not inductively heat the lower area of the tapping channel, so that expensive and technologically not controllable changes of the existing mechanical locking systems, such as sliders, required are.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ausgussein richtung zur Verfügung zu stellen, bei welcher der den Abstichkanal bildende Ausgusskörper mit hohem elektrischen Wirkungsgrad induktiv aufheizbar ist, welche einfach und von unkomplizierter Bauart ist, und bei welcher die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermieden sind.The object of the present invention is to be a spout to provide the direction in which the Spout body forming high tapping channel with high electrical Efficiency is inductively heated, which is simple and uncomplicated design, and in which the previously described disadvantages of the prior art avoided are.

Diese Aufgabe wird bei einer Ausgussvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Ausgusskörper in seiner Wandung zumindest über einen wesentlichen Teil seiner Länge achsparallele Kanäle für die Aufnahme entsprechender sich in Axialrichtung erstreckender Schenkel des Induktors aufweist.This task is the beginning of a pouring device mentioned type solved in that the pouring spout in its Wall at least over a substantial part of its length axially parallel channels for receiving corresponding ones in Has axially extending leg of the inductor.

Auf diese Weise werden die zuvor genannten Ziele auf einfache Weise erreicht. Darüber hinaus treten wegen der weitgehenden Umschließung der Endbereiche des Induktors durch den Ausguss körper bei hohem Wirkungsgrad keine oder nur schwache elektromagnetische Streufelder in den Bereichen oberhalb und unterhalb des Induktors auf, so dass parasitäre Ankopplungen von externen Metallteilen, z. B. der Schieberkonstruktion, vermieden werden. Grenzbereiche zu einem den Ausgusskörper mit Induktor stützenden Lochstein oder Umrandungsstein sind im Vergleich zu der Anwendung einer wendelförmig gewickelten Induktorspule verhältnismäßig kalt. Während eine wendelförmig gewickelte Induktorspule einen Lochstein oder Umrandungsstein umschließt, bildet die erfindungsgemäße Anordnung eine Kühlung in diesem Bereich. Gleichzeitig ist eine leichte Auswechsel barkeit des Ausgusses und seiner Verschließteile gewähr leistet. Der induktiv ankoppelnde Ausgusskörper ist außerdem wiederverwendbar. In this way, the aforementioned goals are simple Way achieved. They also occur because of the extensive Enclosure of the end areas of the inductor by the spout body with high efficiency no or only weak stray electromagnetic fields in the areas above and underneath the inductor so that parasitic couplings of external metal parts, e.g. B. the slide construction, be avoided. Boundary areas to the spout with Inductor-supporting perforated stone or border stone are in the Comparison to the application of a helically wound Inductor coil relatively cold. While a helical wound inductor coil a perforated brick or border stone encloses, the arrangement according to the invention forms a cooling in this area. At the same time is an easy replacement availability of the spout and its closing parts accomplishes. The inductively coupling spout is also reusable.

Die achsparallelen Kanäle können in der Wandung des Ausguss körpers vollständig eingeschlossen oder zu der Mantelaußen fläche des Ausgusskörpers offen sein. Im letzteren Fall ist der Ausgusskörper auf seiner Außenseite mit einer Art Rippung versehen. Dabei kann der Induktor aus mehreren Teilsegmenten bestehen, welche in formschlüssig den Ausgusskörper umgebende Wärmeisolationssegmente eingeschlossen sind. Auf diese Weise kann die Rissanfälligkeit, welche bei der Verwendung herkömm licher Ringinduktoren auftritt, beseitigt werden, da Soll dehnungsfugen bereits vorliegen. Bei offenen Kanälen ist außerdem die Montage erleichtert.The axially parallel channels can be in the wall of the spout completely enclosed or to the outer shell surface of the pouring spout be open. In the latter case the pouring body on the outside with a kind of ribbing Mistake. The inductor can consist of several sub-segments exist, which surround the pouring body in a form-fitting manner Thermal insulation segments are included. In this way may be susceptible to cracking, which is conventional when using Licher ring inductors occur, be eliminated, since target expansion joints already exist. With open channels also facilitates assembly.

Die achsparallelen Kanäle für die Aufnahme der Schenkel des Induktors sind vorzugsweise im Bereich der beiden Enden des Ausgusskörpers über umlaufende Verbindungskanäle miteinander verbunden und in den Verbindungskanälen die axialen Schenkel des Induktors verbindende z. B. U-förmige Induktorabschnitte angeordnet. Auf diese Weise bestehen günstige Verhältnisse bezüglich etwaiger Streufelder, die weitgehend vermieden werden können.The axially parallel channels for receiving the legs of the Inductor are preferably in the region of the two ends of the Spout body with circumferential connecting channels with each other connected and in the connecting channels the axial legs the inductor connecting z. B. U-shaped inductor sections arranged. In this way there are favorable conditions regarding any stray fields that are largely avoided can be.

Der Induktor kann aus von einem Kühlmedium, insbesondere Luft, durchströmbaren Rohrabschnitten bestehen.The inductor can consist of a cooling medium, in particular air, flowable pipe sections exist.

Mittels zusätzlicher ringförmiger Kühlrohre im Bereich des Ausgusskörpers können zur Erhöhung der Betriebssicherheit bewusst Einfrierzonen gebildet sein.By means of additional annular cooling pipes in the area of the Spout body can increase operational safety freezing zones have been deliberately formed.

Etwa vorhandene elektromagnetische Restfelder des Induktors können einfach mittels Abschirmblechen nach außen abgeschirmt sein; letztere können z. B. in die Wärmeisolationssegmente integriert sein.Any existing electromagnetic fields from the inductor can easily be shielded from the outside by means of shielding plates his; the latter can e.g. B. in the heat insulation segments be integrated.

Die achsparallelen Schenkel des Induktors sind bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung bis nahe einer an dem Auslaufende des Ausgusskörpers vorgesehenen Verschlussein richtung, z. B. eines Schieberverschluss, geführt, so dass die vorhandene fest stehende Schieberplatte mit beheizt werden kann.The axially parallel legs of the inductor are at one Special embodiment of the invention to close to one on the The end of the pouring body provided direction, e.g. B. a slide closure, so that the existing fixed slide plate can be heated with can.

Bei einer weiteren besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist einlaufseitig ein Bereich des Ausgusskörpers kanalfrei, so dass die bis dorthin reichenden Kanäle kappenartig überdeckt sind.In a further special embodiment of the invention an area of the pouring spout on the inlet side is channel-free, see above that the canals reaching there cover like a cap are.

Der Ausgusskörper kann ferner mit einem z. B. auswechselbaren verschleißfesten Innenrohr ausgerüstet sein, um die Standzeit des Ausgusskörpers insgesamt zu erhöhen.The pouring spout can also be equipped with a z. B. interchangeable wear-resistant inner tube be equipped to the service life to increase the pouring body overall.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in ein zelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.Further goals, features, advantages and possible applications the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing. In doing so all described and / or illustrated features for itself or in any combination the subject of Invention, regardless of its summary in one individual claims or their relationship.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 im Zeichnungsteil Fig. 1A eine die Erfindung aufweisende Ausgusseinrichtung, teilweise ge schnitten und weggebrochen, im Bereich des Aus laufende des Ausgusskörpers, und im Zeichnungsteil Fig. 1B den Ausgusskörper ähnlich im Bereich seines oberen Einlaufendes, und Fig. 1 in the drawing part Fig. 1A a pouring device having the invention, partially cut and broken ge, in the area of the running end of the pouring body, and in the drawing part Fig. 1B the pouring body similar in the region of its upper inlet end, and

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch eine Ausgussein richtung ähnlich der von Fig. 1. Fig. 2 is a horizontal section through a Ausgussein direction similar to that of FIG. 1,.

Die dargestellte Ausgusseinrichtung ist für ein Gefäß zur Aufnahme von Schmelze, insbesondere Metallschmelze, wie einen Lichtbogen-Elektroofen bestimmt. Ein hülsen- oder rohrförmiger Ausgusskörper 2, welcher in der bodenseitigen (zeichnerisch bis auf den Stahlboden 18 weggelassenen) Gefäßwand 14 untergebracht ist, umschließt einen Abstichkanal 1. Der Ausgusskörper 2 besteht aus einem feuerfesten Material, welches von einem einen elektrischen Anschluss 21 aufweisenden Induktor 3 durch Ankopplung dessen elektromagnetischen Wechselfeldes aufgeheizt werden kann. Der Induktor 3 besteht aus von einem Kühlmittel, wie Luft, durchströmten Rohr abschnitten. Wie in Fig. 1A angedeutet, kann der Ausgusskörper 2 ein auswechselbares verschleißfestes Innenrohr 12 aufweisen.The pouring device shown is intended for a vessel for holding melt, in particular molten metal, such as an electric arc furnace. A tapping or tubular pouring body 2 , which is accommodated in the bottom-side vessel wall 14 ( which has been omitted in the drawing except for the steel bottom 18 ), encloses a tapping channel 1 . The pouring body 2 consists of a refractory material which can be heated by an inductor 3 having an electrical connection 21 by coupling its alternating electromagnetic field. The inductor 3 consists of sections through which a coolant, such as air, flows. As indicated in FIG. 1A, the pouring body 2 can have an exchangeable, wear-resistant inner tube 12 .

In der Wandung 4 des Ausgusskörpers 2 sind über einen wesentlichen Teil seiner Länge achsparallele Kanäle 5 vorgesehen. In dem dargestellten Fall sind die Kanäle 5 zu der Mantelaußenfläche 7 des Ausgusskörpers 2 hin offen, so dass der Ausgusskörper 2 dort eine Art Rippung 16 erhält. In den nach radial außen offenen achsparallelen Kanälen 5 sind in entsprechender Anzahl sich in Axialrichtung erstreckende Schenkel 6 des Induktors 3 angeordnet. Am Einlaufende 10 sind die Kanäle 5 kappenartige abgedeckt. Die achsparallelen Kanäle 5 sind ferner im Bereich des Einlaufendes 10 und des Aus laufendes 11 des Ausgusskörpers 2 über umlaufende Verbindungs kanäle 8 miteinander verbunden. In den Verbindungskanälen 8 befinden sich U-förmige Induktorabschnitte 9, welche die achsparallelen Schenkel 6 des Induktors 3 miteinander verbinden. Der geringe oder verschwindende Abstand zwischen Induktor 3 und dem Feuerfestmaterial des Ausgusskörpers 2 führt zu einem hohen Wirkungsgrad.In the wall 4 of the pouring body 2 , axially parallel channels 5 are provided over a substantial part of its length. In the illustrated case, the channels 5 are open towards the outer surface 7 of the pouring body 2 , so that the pouring body 2 receives a type of ribbing 16 there . A corresponding number of legs 6 of the inductor 3, which extend in the axial direction, are arranged in the axially parallel channels 5 which are open radially to the outside. At the inlet end 10 , the channels 5 are covered in a cap-like manner. The axially parallel channels 5 are also connected to each other in the area of the inlet end 10 and from the outlet 11 of the pouring body 2 via circumferential connection channels 8 . In the connecting channels 8 there are U-shaped inductor sections 9 which connect the axially parallel legs 6 of the inductor 3 to one another. The small or vanishing distance between the inductor 3 and the refractory material of the pouring body 2 leads to a high degree of efficiency.

Aus Fig. 1B ist zu ersehen, dass im Bereich des oberen Einlaufendes 10 des Ausgusskörpers 2 ein ringförmiges Kühlrohr 13, welches in eine Wärmeisolation 15 eingeschlossen ist, den Ausgusskörper 2 zur Schaffung einer Einfrierzone umgibt.It can be seen from FIG. 1B that in the area of the upper inlet end 10 of the pouring body 2, an annular cooling tube 13 , which is enclosed in a thermal insulation 15 , surrounds the pouring body 2 to create a freezing zone.

Elektromagnetische Restfelder des Induktors 2 können mittels nicht dargestell ter Abschirmbleche, die ggf. in eine den Ausgusskörper 2 umschließende Wär meisolation 22 integriert sind, nach außen abgeschirmt sein.Electromagnetic residual fields of the inductor 2 can be shielded from the outside by means of shielding plates, not shown, which may be integrated in a heat insulation 22 enclosing the pouring body 2 .

Aus Fig. 1A ist ferner ersichtlich, dass die axialen Schenkel 6 des Induktors 2 bis nahe an eine an dem Auslaufende 11 des Ausgusskörpers 2 vorgesehene Verschlusseinrichtung geführt sind. Die Verschlusseinrichtung weist in diesem Falle eine an dem Stahlboden 18 des Gefäßes festliegende Verschlussplatte 17, eine beweglichen Schieberplatte 19 und eine schematisch dargestellte Schie berkonstruktion 20 auf. Es ist dort auch zu erkennen, dass der Ausgusskörper 2 mit einer unteren konischen Erweiterung 24 in der in diesem Bereich komple mentär konischen Wärmeisolation 22 aufgenommen ist, welche sich an einem entsprechenden Widerlager 23 des Stahlbodens 18 abstützt.From Fig. 1A is also seen that the axial legs are guided 6 of the inductor 2 to close to a of the pouring body 2 provided at the outlet end 11 of the closure device. In this case, the closure device has a closure plate 17 which is fixed to the steel base 18 of the vessel, a movable slide plate 19 and a slide construction 20 which is shown schematically. It can also be seen there that the pouring body 2 is accommodated with a lower conical extension 24 in the complementary conical thermal insulation 22 in this area, which is supported on a corresponding abutment 23 of the steel base 18 .

Die Wärmeisolation 22, welche in Fig. 1A nur in ihrem unteren Bereich und in Fig. 1B gar nicht zeichnerisch dargestellt ist, umschließt gemäß Fig. 2, welche auch den ovalen Verlauf der Magnetfeldlinien MFL veranschaulicht, den Aus gusskörper 2; in ihm können die Schenkel 6 des Induktors 3 eingebettet sein. Die Wärmeisolation 22 ist gemäß Fig. 2 an Trennfugen 25 in einzelne leicht montierbare Segmente unterteilt. The heat insulation 22 , which is shown in FIG. 1A only in its lower region and in FIG. 1B not at all in the drawing, encloses the casting body 2 from FIG. 2, which also illustrates the oval shape of the magnetic field lines MFL; the legs 6 of the inductor 3 can be embedded in it. According to FIG. 2, the thermal insulation 22 is subdivided into separating segments 25 into individual, easily mountable segments.

Reference list

11

Abstichkanal
Tapping channel

22nd

Ausgusskörper
Spout body

33rd

Induktor
Inductor

44

Wandung
Wall

55

Kanäle
channels

66

Schenkel
leg

77

Mantelaußenfläche
Outer shell surface

88th

Verbindungskanäle
Connecting channels

99

Induktorabschnitte
Inductor sections

1010th

Einlaufende
Incoming

1111

Auslaufende
Expiring

1212th

Innenrohr
Inner tube

1313

Kühlrohre
Cooling pipes

1414

Gefäßwand
Vessel wall

1515

Wärmeisolation
Thermal insulation

1616

Rippung
Ribbing

1717th

Verschlussplatte
Sealing plate

1818th

Stahlboden
Steel floor

1919th

Schieberplatte
Slide plate

2020th

Schieberkonstruktion
Slider construction

2121

elektrischer Anschluss
electrical connection

2222

Wärmeisolation
Thermal insulation

2323

Widerlager
Abutment

2424th

Erweiterung
extension

2525th

Trennfugen
MFL Magnetfeldlinie
Parting lines
MFL magnetic field line

Claims

1. pouring device of a vessel for receiving melt, in particular molten metal, for. B. an electric arc furnace, with a z. B. tubular or tubular, a tapping channel ( 1 ) forming, in particular monolithic pouring body ( 2 ) from a to the electromagnetic alternating field of an inductor ( 3 ) for heating refractory material, characterized in that the pouring body ( 2 ) in its wall ( 4 ) the legs ( 6 ) of the inductor ( 3 ) have axially parallel channels ( 5 ) for receiving corresponding axially extending at least over a substantial part of their length.

2. Pouring device according to claim 1, characterized in that the channels ( 5 ) in the wall ( 4 ) of the spout body ( 2 ) are completely embedded or to the Mantelaus senfläche ( 7 ) of the spout body ( 2 ) are open.

3. pouring device according to claim 1 or 2, characterized in that the pouring body ( 2 ) with the inductor ( 3 ), in particular with the axially parallel legs ( 6 ) of the inductor ( 3 ), in a possibly according to the legs ( 6 ) of the inductor ( 3 ) longitudinally divided thermal insulation ( 22 ) is included or embedded.

4. Pouring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the axially parallel channels ( 5 ) in the region of the two ends ( 10 , 11 ) of the pouring body ( 2 ) connected to one another via connecting channels ( 8 ) and in the connecting channels ( 8 ) the axially parallel legs ( 6 ) of the inductor ( 3 ) connecting z. B. U-shaped inductor sections ( 9 ) are arranged.

5. Pouring device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inductor ( 3 ) consists of a cooling medium, in particular air, through which pipe sections can flow.

6. Pouring device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a freezing zone is formed by means of additional annular cooling tubes ( 13 ) in the region of the pouring body ( 2 ).

7. Pouring device according to one of the preceding claims, characterized in that residual electromagnetic fields of the inductor ( 3 ) are shielded from the outside by means of shielding plates.

8. pouring device according to one of the preceding claims, characterized in that the axial legs ( 6 ) of the inductor ( 3 ) to close to one at the outlet end ( 11 ) of the pouring body ( 2 ) provided closure device, for. B. a slide closure ( 19 , 20 ) are guided.

9. Pouring device according to one of the preceding claims, characterized in that an area of the pouring body ( 2 ) is channel-free on the inlet side and the channels ( 5 ) reaching there are covered like a cap.

10. pouring device according to one of the preceding claims, characterized in that the pouring body ( 2 ) a, for. B. replaceable wear-resistant inner tube ( 12 ).