DE102004022129A1

DE102004022129A1 - Gasspülvorrichtung

Info

Publication number: DE102004022129A1
Application number: DE200410022129
Authority: DE
Inventors: Stefan Munding; Germann Munding
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-05-05
Filing date: 2004-05-05
Publication date: 2005-12-01
Also published as: ATE388775T1; ES2306150T3; EP1771265A1; RU2372165C2; US7645418B2; WO2005107979A1; EP1771265B1; US20080122145A1; DE502005003224D1; RU2006142858A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gasspülvorrichtung für ein metallurgisches Schmelzgefäß (1), mit einem konisch geformten Keramikkörper (2), der an seiner Oberseite (3) mit einer in dem Schmelzgefäß (1) befindlichen Metallschmelze (4) in Kontakt kommt, wobei der Keramikkörper (2) ein statisches Außenelement (5) und ein darin axial bewegliches Innenelement (6) umfasst, sowie mit einem pneumatischen Antrieb (15), durch den das Innenelement (6) relativ zu dem Außenelement (5) des Keramikkörpers (2) axial zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung hin- und herbewegbar ist, wobei eine Feder (18) vorgesehen ist, durch deren Federkraft das Innenelement (6) in der Schließstellung gehalten wird, und mit einem an der Unterseite (7) des Keramikkörpers (2) angeordneten gasdichten Gehäuse (9), welches mit einer Gaszuleitung zum Einleiten von Spülgas verbunden ist. Zur Verbesserung einer derartigen Gasspülvorrichtung schlägt die Erfindung vor, dass der pneumatische Antrieb (15) eine mit dem Innenelement (6) verbundene verformbare Membran (21) aufweist, auf welche die Druckdifferenz zwischen dem in dem gasdichten Gehäuse (9) herrschenden Druck des Spülgases und dem Umgebungsdruck einwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasspülvorrichtung für ein metallurgisches Schmelzgefäß, mit einem konisch geformten Keramikkörper, der an seiner Oberseite mit einer in dem Schmelzgefäß befindlichen Metallschmelze in Kontakt kommt, wobei der Keramikkörper ein statisches Außenelement und ein darin axial bewegliches Innenelement umfasst, sowie mit einem pneumatischen Antrieb, durch den das Innenelement relativ zu dem Außenelement des Keramikkörpers axial zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung hin und her bewegbar ist, wobei eine Feder vorgesehen ist, durch deren Federkraft das Innenelement in der Schließstellung gehalten wird, und mit einem an der Unterseite des Keramikkörpers angeordneten gasdichten Gehäuse, welches mit einer Gaszuleitung zum Einleiten von Spülgas verbunden ist.
Solche Gasspülvorrichtungen werden üblicherweise zum Einleiten von Spülgas in eine Metallschmelze genutzt, welche sich in einem metallurgischen Schmelzgefäß, beispielsweise in einer Stahlgießpfanne oder in einem Konverter, befindet. Bei dem Spülgas handelt es sich in der Regel um ein Inertgas, das unter hohem Druck von beispielsweise 6–10 bar in das Gefäß eingeblasen wird. Dadurch soll vor allem eine gute Durchmischung der in dem Schmelzgefäß befindlichen Metallschmelze erreicht werden.
In Stahlwerken ist weltweit die Verwendung von Gasspülvorrichtungen verbreitet, die auch als „Spülsteine" bezeichnet werden. Dabei handelt es sich um kegelstumpfförmige poröse Keramikkörper, die für das einzublasende Spülgas durchlässig und für die Metallschmelze undurchlässig sind. Diese Spülsteine sind üblicherweise ganz oder teilweise von einem Blechgehäuse umgeben. Der Keramikkörper besteht dabei aus einem hochfeuerfesten Material auf Aluminiumoxidbasis. Der Hauptnachteil bei solchen herkömmlichen Spülsteinen ist vor allem, dass sich die Poren des Keramikkörpers in dessen oberflächennahen Bereichen relativ schnell zusetzen, da es zu einer Infiltration durch das flüssige Metall kommt. Die infiltrierten Bereiche müssen dann regelmäßig abgetragen werden, damit eine ausreichende Gasdurchlässigkeit erhalten bleibt. Damit ist zwangsläufig ein hoher Verschleiß verbunden, der wiederum hohe Kosten nach sich zieht. Nach einer gewissen Zeit sind die porösen Spülsteine nämlich soweit abgetragen, dass diese vollständig ersetzt werden müssen.

Aus der DE 196 10 578 C1 ist eine Gasspülvorrichtung bekannt, bei welcher die sich aus der zuvor beschriebenen Verschleißproblematik ergebenden Nachteile weitgehend beseitigt sind. Die aus der genannten Druckschrift vorbekannte Gasspülvorrichtung weist einen konisch geformten Keramikkörper auf, welcher nicht, wie bei den üblichen Spülsteinen, porös ist, um die Einleitung des Spülgases in die Metallschmelze zu ermöglichen. Stattdessen besteht der Keramikkörper bei der vorbekannten Gasspülvorrichtung aus einem statischen Außenelement und einem darin axial beweglichen Innenelement. Durch die axiale Bewegung des Innenelementes relativ zu dem Außenelement wird ein Ringspalt zwischen dem Innenelement und dem Außenelement, durch den das Spülgas in die Metallschmelze gelangen kann, nach Bedarf geöffnet oder geschlossen.

Nachteilig ist bei der vorbekannten Gasspülvorrichtung vor allem, dass die Herstellung des Keramikkörpers extrem aufwendig ist. Bei der vorbekannten Vorrichtung weist das Außenelement des Keramikkörpers eine konische Vertiefung für das bewegliche Innenelement auf, wobei die Vertiefung innerhalb des Keramikkörpers in eine Hohlkammer mündet. Es ist mit großen technischen Schwierigkeiten verbunden, eine geeignete Gießform für den Keramikkörper der vorbekannten Gasspülvorrichtung bereitzustellen und insbesondere diese Gießform nach dem Gießvorgang zu entfernen, da durch die erwähnte Hohlkammer Vorsprünge und Hinterschneidungen gebildet werden. Außerdem muss bei der vorbekannten Vorrichtung eine spezielle Gaszuführleitung vorgesehen sein, die durch das keramische Material des statischen Außenelementes hindurchgeführt ist, damit so das in die Metallschmelze einzublasende Spülgas in die Hohlkammer eingeleitet werden kann.

Bei der vorbekannten Gasspülvorrichtung erfolgt die axiale Bewegung des Innenelementes relativ zu dem Außenelement vermittels eines pneumatischen Antriebes. Durch den Druck des eingeleiteten Spülgases wird bei der vorbekannten Vorrichtung das Innenelement gegen den hydrostatischen Druck der Metallschmelze aus seinem Sitz in dem Außenelement herausgehoben, sodass sich der Ringspalt zwischen dem Innenelement und dem Außenelement öffnet. Da bei der vorbekannten Vorrichtung also der pneumatische Antrieb gegen den hydrostatischen Druck der Metallschmelze arbeiten muss, ist nachteiligerweise erforderlich, das Spülgas unter einem entsprechend hohen Druck zuzuführen.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Gasspülvorrichtung bereitzustellen, bei welcher einerseits der bei herkömmlichen Spülsteinen auftretende hohe Verschleiß vermieden wird und welche andererseits sicher und zuverlässig bei moderaten Spülgasdrücken betrieben werden kann. Gleichzeitig soll eine Herstellbarkeit der Vorrichtung zu geringen Kosten möglich sein.

Ausgehend von einer Gasspülvorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der pneumatische Antrieb eine mit dem Innenelement verbundene verformbare Membran aufweist, auf welche die Druckdifferenz zwischen dem in dem gasdichten Gehäuse herrschenden Druck des Spülgases und dem Umgebungsdruck einwirkt.

Die erfindungsgemäße Gasspülvorrichtung kommt gänzlich ohne die im Inneren des Keramikkörpers angeordnete Hohlkammer aus, die bei der oben beschriebenen vorbekannten Gasspülvorrichtung für die aufwendige Herstellbarkeit des Keramikkörpers verantwortlich ist. Gleichzeitig erfüllt die erfindungsgemäße Gasspülvorrichtung eine Ventilfunktion, sodass der bei den herkömmlichen Spülsteinen übliche hohe Verschleiß nicht auftreten kann.

Wesentlich ist bei der erfindungsgemäßen Gasspülvorrichtung die spezielle Ausbildung des pneumatischen Antriebs zum Bewegen des Innenelements des Keramikkörpers zwischen der Schließstellung und der Offenstellung. Die Erfindung schlägt vor, eine verformbare Membran vorzusehen, auf welche die Druckdifferenz zwischen dem Druck des Spülgases und dem Umgebungsdruck einwirkt. Die Fläche der verformbaren Membran kann so gewählt werden, dass bei moderatem Spülgasdruck eine ausreichende Kraft zum Bewegen des Innenelements aufgebracht wird. Problemlos kann mittels der verformbaren Membran eine Kraft erzeugt werden, die ausreicht, das Innenelement gegen den hydrostatischen Druck der Metallschmelze und/oder gegen die Federkraft der Feder, die zum sicheren Halten des Innenelementes in der Schließstellung vorgesehen ist, zu bewegen.

Vorteilhafterweise kann bei dem Keramikkörper der erfindungsgemäßen Gasspülvorrichtung das statische Außenelement eine von der Oberseite bis zur Unterseite des Keramikkörpers durchgehende axiale konische Bohrung aufweisen, welche das bewegliche Innenelement aufnimmt. Ein derartiger Keramikkörper ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Gemäß einer Ausführungsform kann sich die Bohrung von der Unterseite zur Oberseite des Keramikkörpers hin, die mit der in dem Schmelzgefäß befindlichen Metallschmelze in Kontakt kommt, verjüngen. Gemäß einer anderen Ausführungsform verjüngt sich die Bohrung umgekehrt von der Oberseite des Keramikkörpers zur Unterseite hin. Durch die letztere Ausführungsform wird erreicht, dass das Innenelement aufgrund des auf der Oberseite einwirkenden hydrostatischen Druckes der Metallschmelze gegen das Außenelement gepresst wird, welches gewissermaßen als Ventilsitze dient. Durch den hydrostatischen Druck der Metallschmelze wird das Innenelement also in der Schließstellung gehalten, in welcher der durchgehende konische Ringspalt zwischen dem Innenelement und dem Außenelement geschlossen ist. In dieser Stellung wird weder Gas in die Metallschmelze eingeblasen noch kann flüssiges Metall aus dem Schmelzgefäß durch die Gasspülvorrichtung auslaufen. Zum Einblasen von Spülgas in die Metallschmelze wird das Innenelement in Richtung des Gasstromes nach oben bewegt, sodass sich der konische Ringspalt zwischen dem Innenelement und dem Außenelement öffnet und das unter hohem Druck stehende Gas ungehindert in das flüssige Metall eindringen kann.

Wenn sich hingegen die axiale konische Bohrung von der Unterseite zur Oberseite hin verjüngt, so wird das Innenelement durch die Federkraft der Feder zuverlässig in der Schließstellung gehalten, wenn der Spülgaszufluss unterbrochen ist. Zum Einleiten des Spülgases wird bei dieser Ausführungsform das keramische Innenelement nach unten gegen den Spülgasstrom bewegt.

Bei der erfindungsgemäßen Gasspülvorrichtung ist an der Unterseite des Keramikkörpers ein gasdichtes Gehäuse angebracht, welches mit einer Gaszuleitung zum Einleiten von Spülgas verbunden ist. Im Inneren des gasdichten Gehäuses herrscht dann der Druck des eingeleiteten Spülgases, welches aus dem gasdichten Gehäuse durch den durchgehenden konischen Ringspalt zwischen dem Innenelement und dem Außenelement des Keramikkörpers im geöffneten Zustand der Vorrichtung in die Metallschmelze eingeblasen wird.

Zweckmäßigerweise ist bei der erfindungsgemäßen Gasspülvorrichtung die Seitenwandung des gasdichten Gehäuses konisch ausgebildet, derart, dass sich die konische Formgebung des Keramikkörpers im Bereich des Gehäuses fortsetzt. Dabei kann die Seitenwandung als konische Blechummantelung ausgebildet sein, die die gesamte Gasspülvorrichtung bestehend aus dem Keramikkörper und dem an dessen Unterseite angebrachten gasdichten Gehäuse seitlich umgibt. Auf Grund der sich insgesamt ergebenden einheitlichen konischen Formgebung der erfindungsgemäßen Gasspülvorrichtung kann diese problemlos an Stelle der herkömmlichen Spülsteine in die vorhandenen konischen Öffnungen eingebaut werden, welche die üblichen metallurgischen Schmelzgefäße im Boden oder im Wandbereich aufweisen. Vorteilhaft ist dabei auch, dass sich die Seitenwandung des gasdichten Gehäuses an der Innenwandung der für die Gasspülvorrichtung vorgesehenen Öffnung des metallurgischen Schmelzgefäßes abstützen kann, sodass sichergestellt ist, dass das gasdichte Gehäuse dem ggf. hohen Druck des eingeleiteten Spülgases standhält.

Sinnvollerweise ist das gasdichte Gehäuse bei der erfindungsgemäßen Gasspülvorrichtung an der Unterseite durch eine gegen die Seitenwandung abgedichtete Bodenplatte abgeschlossen, wobei die Bodenplatte über Streben die an der Unterseite des Keramikkörpers angebrachte Befestigungsplatte abstützt. Die Befestigungsplatte kann über geeignete Verankerungsmittel an dem Keramikkörper befestigt sein. Wenn die Gasspülvorrichtung in ein metallurgisches Schmelzgefäß eingebaut ist, ist diese ausschließlich über die Bodenplatte zugänglich. Daher sollte zweckmäßigerweise die Gaszuleitung zum Einleiten von Spülgas in das gasdichte Gehäuse an der Bodenplatte angeschlossen sein.

Alternativ kann die verformbare Membran des pneumatischen Antriebs das Innere des Gehäuses nach unten gegen die Umgebung gasdicht abschließen. Diese Variante ist besonders einfach und kostengünstig realisierbar. Bei Einleiten von Spülgas in das gasdichte Gehäuse wölbt sich die verformbare Membran, die gleichsam den Boden des Gehäuses bildet, nach unten. Dadurch wird dann das mit der Membran verbundene Innenelement des Keramikkörpers relativ zu dem Außenelement bewegt, sodass sich der Ringspalt zum Einblasen des Spülgases öffnet.

Durch den pneumatischen Antrieb wird, wie oben skizziert, die Ventilfunktion der erfindungsgemäßen Gasspülvorrichtung betätigt. Dabei soll der pneumatische Antrieb sicherstellen, dass insbesondere der Druck des Spülgases, das gleichzeitig das Arbeitsmedium für den pneumatischen Antrieb ist, ausreicht, um das bewegliche Innenelement gegen die durch den hydrostatischen Druck der Metallschmelze bzw. die Feder wirkende Kraft aus der Schließstellung in die Offenstellung zu bewegen. Da zur Betätigung der Ventilfunktion der erfindungsgemäßen Gasspülvorrichtung eine lineare Bewegung des Innenelementes relativ zu dem Außenelement ausgeführt werden muss, ist es zweckmäßig, bei dem pneumatischen Antrieb eine Schubstange vorzusehen, über welche die verformbare Membran mit dem Innenelement verbunden ist. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist diese Schubstange als Rohr ausgebildet, die gleichzeitig als Gaszuleitung zum Einleiten des Spülgases in das gasdichte Gehäuse dient.

Der pneumatische Antrieb der erfindungsgemäßen Gasspülvorrichtung kann sinnvollerweise einen Membranzylinder umfassen, wobei an den Zylinderraum des Membranzylinders ein aus dem gasdichten Gehäuse herausgeführtes Entlüftungsrohr angeschlossen ist. Auf den Kolben des Membranzylinders wirkt dabei der in dem gasdichten Gehäuse herrschende Druck des Spülgases ein. Der Zylinderraum des Membranzylinders ist durch die am Zylindermantel eingespannte verformbare Membran abgedichtet, sodass auf den Kolben des Membranzylinders insgesamt eine Kraft einwirkt, die sich aus der Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem gasdichten Gehäuse und dem nach außen entlüfteten Zylinderraum ergibt. Durch entsprechende Dimensionierung des Membranzylinders kann sichergestellt werden, dass der Druck des Spülgases auf jeden Fall ausreicht, um die Ventilfunktion der erfindungsgemäßen Gasspülvorrichtung zuverlässig zu betätigen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
1 geschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gasspülvorrichtung;
2 geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gasspülvorrichtung;
3 Ansicht des Bodens der Gasspülvorrichtung gemäß 2.
Die in den Figuren dargestellten Gasspülvorrichtungen sind jeweils in ein metallurgisches Schmelzgefäß eingebaut, wobei in den Figuren ein Ausschnitt aus einer bodenseitigen Wandung 1 des Gefäßes zu sehen ist. Die Gasspülvorrichtungen weisen jeweils einen konisch geformten Keramikkörper auf, der in den Figuren als Ganzes mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet ist. Der Keramikkörper 2, der an seiner Oberseite 3 jeweils mit einer in dem Schmelzgefäß befindlichen Metallschmelze 4 in Kontakt kommt, besteht aus einem statischen Außenelement 5 und einem darin axial beweglichen Innenelement 6. In der 1 ist zu erkennen, dass das Innenelement 6 von der Oberseite 3 des Keramikkörpers 2 zu dessen Unterseite 7 hin sich verjüngend ausgebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel bildet also das statische Außenelement 5 einen konischen Ring mit einer axialen konischen Bohrung für das Innenelement 6, wobei die Verjüngungsrichtungen des statischen Außenelementes 5 und des Innenelementes 6 entgegengesetzt sind. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind hingegen die Verjüngungsrichtungen des Außenelementes 5 und des Innenelementes 6 gleich. Bei beiden Ausführungsbeispielen ist zwischen dem Innenelement 6 und dem Außenelement 5 ein durchgehender konischer Ringspalt 8 ausgebildet, der sich jeweils von der Oberseite 3 des Keramikkörpers 2 bis zu dessen Unterseite 7 hin erstreckt.
Die in den Figuren gezeigten Gasspülvorrichtungen befindet sich in der Schließstellung, in welcher der konische Ringspalt 8 geschlossen ist, sodass kein Spülgas durch den Ringspalt 8 in die Metallschmelze 4 eindringen kann. Gleichzeitig kann in der Schließstellung kein flüssiges Metall aus der Schmelze 4 durch den Ringspalt 8 auslaufen. Zur Betätigung der Ventilfunktion wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 das Innenelement 6 nach oben, d. h. zur Metallschmelze 4 hinbewegt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 öffnet sich der Ringspalt 8, wenn das Innenelement 6 von der Metallschmelze 4 weg nach unten bewegt wird.
An der Unterseite des Keramikkörpers 2 ist bei den in den Figuren gezeigten Gasspülvorrichtungen jeweils ein gasdichtes Gehäuse 9 angebracht, welches mit einer Gaszuleitung zum Einleiten von Spülgas verbunden ist. Ein konischer Blechmantel 10 bildet die Seitenwandung des gasdichten Gehäuses 9, und zwar derart, dass sich die konische Formgebung des Keramikkörpers 2 im Bereich des Gehäuses 9 fortsetzt.
Bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner eine gegen die Seitenwandung 10 des gasdichten Gehäuses 9 abgedichtete Bodenplatte 11 vorgesehen, wobei die Bodenplatte 11 über Streben 12 mit einer an der Unterseite des Keramikkörpers 2 angebrachten Befestigungsplatte 13 verbunden ist. Als Befestigungsmittel dienen bei der in der 1 dargestellten Gasspülvorrichtung in dem Keramikkörper 2 verankerte Schrauben 14. An der Befestigungsplatte 13 ist über in der 1 nicht näher dargestellte Distanzbolzen ein pneumatischer Antrieb 15 befestigt, durch welchen das Innenelement 6 relativ zu dem Außenelement 5 des Keramikkörpers 2 axial zwischen der Schließstellung und einer Offenstellung hin und her bewegbar ist. Der pneumatische Antrieb 15 ist über eine Schubstange 16 mit dem axial beweglichen Innenelement 6 verbunden. Dabei ist die Schubstange 16 in einer Stopfbuchse 17 axial beweglich geführt. Im Inneren der Stopfbuchse 17 ist eine Feder 18 angeordnet, durch deren Federkraft das Innenelement 6 in der Schließstellung gehalten wird. Die Feder 18 stützt sich an der Stoppbuchse 17 einerseits und an einer Druckplatte 19 andererseits ab. Die Druckplatte 19 ist im Inneren eines Membranzylinders 20 auf und ab beweglich. Der Zylinderraum des Membranzylinders 20 ist gegenüber dem Inneren des gasdichten Gehäuses 9 über eine verformbare Membran 21 abgedichtet. An den Zylinderraum des Membranzylinders 20 ist ein aus dem gasdichten Gehäuse herausgeführtes Entlüftungsrohr 22 angeschlossen. Durch die Druckdifferenz zwischen dem im Inneren des gasdichten Gehäuses 9 herrschenden Druck des Spülgases und dem in dem nach außen entlüfteten Zylinderraum herrschenden Druck wird die Ventilfunktion der in der 1 dargestellten Gasspülvorrichtung betätigt.
Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gasspülvorrichtung schließt die verformbare Membran 21 das Innere des Gehäuse 9 nach unten gegen die Umgebung gasdicht ab. Die Schubstange 16 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Rohr ausgebildet, das im oberen Bereich Löcher zum Einleiten von Spülgas in das gasdichte Gehäuse 9 aufweist. Durch die Druckdifferenz zwischen dem in dem gasdichten Gehäuse 9 herrschenden Druck des Spülgases und dem Umgebungsdruck verformt sich die Membran 21 und biegt sich nach unten durch. Dabei wird das über die Schubstange 16 mit der Membran 21 verbundene Innenelement 6 nach unten bewegt, sodass sich der Ringspalt 8 öffnet. Hierzu muss die Kraft der Feder 18 überwunden werden, die das Innenelement 6 zuverlässig in der Schließstellung hält. Die Feder 18 befindet sich im Inneren eines Federgehäuses 23, in welches von unten ein Vorspannring 24 zum Vorspannen der Feder 18 eingeschraubt ist. Mit dem Vorspannring 24 kann die Vorspannung der Feder 18 so eingestellt werden, wie es für den konkreten Anwendungsfall erforderlich ist. Die Feder 18 stützt sich nach oben gegen eine mit der Membran 21 verschraubte Druckscheibe 25 ab. Die Druckscheibe 25 ist durch die Membran 21 hindurch mit einem Halterungsring 26 verschraubt, der wiederum gasdicht mit der Schubstange 16 verschweißt ist. Bei dem in der 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schubstange 16 über ein Gelenk 27 mit dem Innenelement 6 des Keramikkörpers 2 verbunden. Das Gelenk 27 wird durch ein Verbindungsstück 28 gebildet, das von einem Lagertopf 29 aufgenommen wird. Der Lagertopf 29 ist von unten mittels Gewindebolzen 30 an dem Innenelement 6 befestigt. Durch das Gelenk 27 können mit Vorteil ein seitlicher Versatz sowie auch ein Winkelversatz der Schubstange 16 relativ zu dem Innenelement 6 ausgeglichen werden. Zu einem solchen Versatz kann es aufgrund der unter Umständen nicht präzise kontrollierbaren Verformung der Membran 21 oder auch aufgrund thermischer Ausdehnung der gesamten Vorrichtung ohne weiteres kommen. Durch das Gelenk 27 wird vor allem verhindert, dass durch den auftretenden Versatz eine Beschädigung des aus sprödem Keramikmaterial bestehenden Innenelementes 6 bei der Betätigung der Gasspülvorrichtung auftritt.
In der 3, die die Gasspülvorrichtung gemäß 2 von unten zeigt, ist zu erkennen, dass das Federgehäuse 23 durch Streben 13, die mit der Wandung 10 verschweißt sind, abgestützt wird.
Den erfindungsgemäßen Gasspülvorrichtungen wird das Spülgas sinnvollerweise durch ein in der Gaszuleitung angeordnetes 3-Wege-Ventil zugeführt, das in den Figuren nicht näher dargestellt ist. Durch ein solches 3-Wege-Ventil ist gewährleistet, dass sich der Ringspalt 8 beim Absperren des Ventils ausreichend schnell wieder schließt. Mittels des 3-Wege-Ventils wird beim Absperren der Spülgaszufuhr gleichzeitig das in dem Gehäuse 9 unter Druck stehende Gas in die Umgebung abgelassen. Es steht dann die volle Kraft der Feder 18 für ein schnelles Schließen des Ringspalts 8 zur Verfügung.

Claims

Gasspülvorrichtung für ein metallurgisches Schmelzgefäß (1), mit einem konisch geformten Keramikkörper (2), der an seiner Oberseite (3) mit einer in dem Schmelzgefäß (1) befindlichen Metallschmelze (4) in Kontakt kommt, wobei der Keramikkörper (2) ein statisches Außenelement (5) und ein darin axial bewegliches Innenelement (6) umfasst, sowie mit einem pneumatischen Antrieb (15), durch den das Innenelement (6) relativ zu dem Außenelement (5) des Keramikkörpers (2) axial zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung hin und her bewegbar ist, wobei eine Feder (18) vorgesehen ist, durch deren Federkraft das Innenelement (6) in der Schließstellung gehalten wird, und mit einem an der Unterseite (7) des Keramikkörpers (2) angeordneten gasdichten Gehäuse (9), welches mit einer Gaszuleitung zum Einleiten von Spülgas verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Antrieb (15) eine mit dem Innenelement (6) verbundene verformbare Membran (21) aufweist, auf welche die Druckdifferenz zwischen dem in dem gasdichten Gehäuse (9) herrschenden Druck des Spülgases und dem Umgebungsdruck einwirkt.
Gasspülvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Innenelement (6) und dem Außenelement (5) ein durchgehender konischer Ringspalt (8) ausgebildet ist, der sich von der Oberseite (3) des Keramikkörpers (2) bis zu dessen Unterseite (7) erstreckt.
Gasspülvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandung (10) des gasdichten Gehäuses (9) konisch ausgebildet ist, derart, dass sich die konische Formgebung des Keramikkörpers (2) im Bereich des Gehäuses (9) fortsetzt.
Gasspülvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Antrieb (15) eine Schubstange (16) umfasst, über welche die verformbare Membran (21) mit dem Innenelement (6) verbunden ist.
Gasspülvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (16) als Rohr ausgebildet ist, die als Gaszuleitung zum Einleiten des Spülgases in das gasdichte Gehäuse (9) dient.
Gasspülvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (16) über ein Gelenk (27) mit dem Innenelement (6) verbunden ist.
Gasspülvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Antrieb (15) einen Membranzylinder (20) umfasst, wobei an den Zylinderraum des Membranzylinders (20) ein aus dem gasdichten Gehäuse (9) heraus geführtes Entlüftungsrohr (22) angeschlossen ist.
Gasspülvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine gegen die Seitenwandung (10) des gasdichten Gehäuses (9) abgedichtete Bodenplatte (11), wobei die Bodenplatte (11) über Streben (12) mit einer an der Unterseite (7) des Keramikkörpers (2) angebrachten Befestigungsplatte (13) verbunden ist.
Gasspülvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die verformbare Membran (21) das Innere des Gehäuses (9) nach unten gegen die Umgebung gasdicht abschließt.
Gasspülvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein in der Gaszuleitung angeordnetes 3-Wege-Ventil.