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Die Erfindung betrifft einen Stopfen für das zeitweise Verschließen des Konverterabstichloches, der von der Außenseite des Konverters in das Abstichloch einführbar und im Bereich der Innenseite festsetzbar und nach Überlauf der flüssigen Asche durch den flüssigen Stahl durch das Abstichloch ausschwemmbar ist und dazu aus einem Feuerfestmaterial mit Tonmaterial sowie als Zuschlagstoffe, Binder, Wasser, Mineralöl, Plastifizierer und Verflüssiger zusammengemischt und geformt worden ist.
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Solche kippbaren Konverter werden mit einem unterhalb des oberen Randes des Konverters liegenden Abstichloch versehen, um beim Ausleeren des Konverters und Ausfließen des flüssigen Stahls das Mitreißen der oben auf dem flüssigen Stahl aufschwimmenden flüssigen Asche möglichst zu reduzieren. Solche mitgerissene Asche stellt beim weiteren Veredlungsprozess u. U. ein erhebliches Problem dar. Aus der
EP 0 922 774 B1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Ausflussstrahl des flüssigen Stahls kontinuierlich über eine Kamera überwacht wird. Mit dieser speziell ausgebildeten Kamera kann die Menge der mitgerissenen Schlacke ermittelt und überwacht werden, sodass bei einer zu großen Menge dieser mitgerissenen Schlacke der Kippvorgang unterbrochen oder sogar ganz abgestellt wird. Dieses Verfahren ist aufwendig und auch sehr ungenau, da der ausfließende flüssige Stahl einen sehr kompakten Metallstrahl darstellt, sodass mit der Kamera der wahrhaftige Gehalt an mitgerissener Schlacke nicht immer einwandfrei zu ermitteln ist. Aus der
EP 0 635 071 ist ein sog. Verschlussstopfen bekannt, der aus einem plastischen Material besteht, in das Abstichloch eingeführt und dann zwischen zwei Verformplatten so verformt werden kann, dass damit das Abstichloch verschlossen ist. Die obere Verformplatte ist trichterförmig ausgebildet und geht in ein Rohrstück über, das bis zum als Widerlager für die Verformvorrichtung dienende untere Verformplatte reicht. Die Verformvorrichtung verfügt über eine Ziehkralle, die durch das Rohrstück hindurchgeführt wird und dann mit entsprechendem Kraftaufwand wieder in Richtung untere Verformplatte gezogen werden kann, um so den plastischen Bereich des Verschlussstopfens zwischen den beiden Verformplatten entsprechend zu verformen. Das plastische Feuerfestmaterial weist im Wesentlichen Bindeton, Tonerdesilikat, Wasser, Plastifizierer, Binder und Zusatzstoffe auf. Nach der
DE 10 2008 039 142 A1 wird ein Teil des Feuerfestmaterials durch mineralische Glashohlkugeln ersetzt. Die Glashohlkugeln führen zu einer Verringerung des Gesamtgewichtes des Verschlussstopfens und dazu, dass der gesamte Verschlussstopfen erst dann durch den flüssigen Stahl ausgespült wird, wenn die Asche beim Kippen des Konverters mit dem Abstichloch keine Verbindung mehr hat. Nachteilig ist der relativ hohe Preis für diese Glashohlkugeln sowie die Notwendigkeit, bestimmte Mengenanteile nicht überschreiten zu können, weil dann die Strukturstabilität stark beeinträchtigt ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Handhabbarkeit, Lagerstabilität und die Möglichkeit, den Zeitpunkt des Ausschwemmens möglichst genau festzulegen zu verbessern und eine weitere Gewichtsreduzierung zu schaffen.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass das Feuerfestmaterial mit kugelförmigen Blähtonkörpern und den weiteren Zuschlagstoffen vermischt ist, wobei die Blähtonkörper eine raue Außenhaut, Wasseraufnahmefähigkeit und eine dauerhafte Temperaturstabilität aufweisen.
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Durch eine entsprechende Ausbildung des Stopfens oder genauer gesagt des Feuerfestmaterialanteils ist es zunächst einmal möglich, das Gesamtgewicht des Stopfens weiter deutlich zu verringern. Dadurch erhöht sich die Handhabungsfreundlichkeit, weil ein solcher Stopfen von Hand oder auch mit Hilfe einer Maschine leichter und genauer in das Abstichloch des Konverters hineinbefördert werden kann, um dort dann verpresst und festgesetzt zu werden. Dieses Festsetzen wird durch den Anteil an kugelförmigen Blähtonkörpern erleichtert, weil sie einerseits die raue Außenhaut aufweisen, also Feuchtigkeit zumindest zeitweise festhalten können und darüber hinaus auch eine bestimmte Wasseraufnahme ermöglichen, weil diese Außenhaut in aller Regel Löcher aufweist, durch die Wasser in den kugelförmigen Blähtonkörper eindringen kann, ohne dass diese durch das Wasser weich werden. Insgesamt wird die Temperaturstabilität und damit auch die Strukturstabilität des Stopfens wesentlich verbessert, weil der Ton bzw. die daraus geformten Blähtonkörper bis zu 1.000°C wärmestabil sind, während es beispielsweise beim Blähglas deutlich darunter, d. h. bei 750°C liegt. Vorteilhaft ist schließlich, dass durch die Zugabe der kugelförmigen Blähtonkörper der Zeitpunkt der Auflösung eines im Abstichloch sitzenden Stopfens recht genau mit 10–15 Sekunden vorgegeben werden kann. Damit ist sichergestellt, dass die flüssige Asche auf jeden Fall das verschlossene Abstichloch bereits überflossen hat und es damit nicht mehr erreichen kann, wenn der flüssige Stahl zur Auflösung des Stopfens geführt hat.
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Die Reduzierung der Materialkosten kann durch eine Weiterbildung der Erfindung noch einmal reduziert werden, indem nämlich ein Teil oder die gesamte Menge an Blähtonkörper aus Blaublähton besteht. Dieser preisgünstigere Blaublähton ist nicht geeignet, beispielsweise für Dämmzwecke oder im Garten- und Landschaftsbau eingesetzt zu werden, wobei er im hier vorgesehenen Bereich keine Probleme wegen seiner Zusammensetzung bringen kann und daher Kostenvorteile aufweist.
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Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung ist vorgesehen, dass die kugelförmigen Blähtonkörper einen Durchmesser von 0,5–16,0 mm aufweisen, vorzugsweise 1,0–4,0 mm. Bei 1–4 mm Durchmesser ist die Verarbeitung im Stopfen und auch die Verarbeitung des Stopfens erleichtert, weil eine Verformung problemlos möglich bleibt. Je größer der Durchmesser der Blähtonkörper ist, umso mehr stellen sie eine Behinderung für die Verformbarkeit dar. Andererseits reduziert sich das Gesamtgewicht durch die größeren Durchmesser der Blähtonkörper, sodass es sich nach einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung als vorteilhaft erwiesen hat, die Durchmesser der kugelförmige Blähtonkörper auf 4–12 mm zu erhöhen. Da darüber hinaus auch die Größe des gesamten Stopfens eine Rolle spielt, kann weiter gesagt werden, dass mit der Größe des Stopfens auch der Anteil an größeren Durchmesser aufweisenden kugelförmigen Blähtonkörpern erhöht werden kann.
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Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass der kugelförmige Blähtonkörper eine poröse, zumindest aber mit einigen Löchern versehene Außenhaut aufweist. Der Blähton wird üblicherweise durch Brennen eines kalkarmen Tons im Drehrohrofen erzeugt, wobei die Oberfläche dann gesintert ist, also eine raue Oberfläche bildet, die durch Kapilarkraft das Wasser binden kann. Durch entsprechende geschickte Behandlung kann diese an sich geschlossene raue Oberfläche bzw. raue Außenhaut aber so ausgebildet werden, dass mehr oder weniger Löcher darin entstehen oder verbleiben, durch die begrenzt Wasser eindringen kann, sodass derartige, kugelförmige Blähtonkörper sich zur Speicherung von Wasser eignen. Dies hat bei dem erfindungsgemäßen Stopfen u. a. den großen Vorteil, dass die Lagerstabilität dadurch erhöht wird und auch nach längeren Liegezeiten immer noch die notwendige Feuchtigkeit für eine günstige Verarbeitung im Stopfen verbleibt.
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Die Formstabilität wird insbesondere dadurch günstig beeinflusst, dass die kugelförmigen Blähtonkörper einen Teil des Feuerfestmaterials ersetzen, nicht aber des Tonmaterials. Der einerseits für die Stabilität des ganzen Körpers und andererseits für die Verformbarkeit des Stopfens wichtige Ton bzw. der Anteil an diesem Material bleibt somit erhalten, während die kugelförmigen Blähtonkörper als Gemisch mit dem übrigen Feuerfestmaterial u. a. auch für die Temperaturstabilität verantwortlich sind.
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Als besonders zweckmäßig hat sich herausgestellt, wenn der Volumenanteil der kugelförmigen Blähtonkörper bei 2,5–45,0% des Feuerfest- und Tonmaterials liegt.
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Weiter vorn ist darauf hingewiesen worden, dass durch die in der rauen Außenhaut vorhandenen Löcher Wasser auch in den eigentlichen Blähtonkörper eindringen kann. Dies wird noch dadurch begünstigt, dass die kugelförmigen Blähtonkörper ganz oder teilweise aus Bruchmaterial bestehen, also Flächen aufweisen, die für eindringendes Wasser zur Verfügung stehen. Diese Wasserspeicherung, auch wenn sie begrenzt ist, bringt die weiter vorn beschriebenen Vorteile bzgl. der Lagerstabilität.
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Eine weitere Ausführungsform lehrt, dass ein Teil des Feuerfestmaterials durch kugelförmige Blähton-körper und/oder durch Tongranulatkörner und/oder mineralische Glashohlkugeln ersetzt ist. Während Tongranulatkörner aufgrund ihrer Härte und auch der vorhandenen Kanten sich weniger eignen, können Glashohlkugeln als teilweise zusätzlicher Ersatz des Feuerfestmaterials deutliche Vorteile bringen, weil sie zusammen mit den kugelförmigen Blähtonkörpern zu dem geringeren Gewicht und auch zu einer „Reservierung” von Wasser innerhalb des Stopfen beitragen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Stopfen aus
| 10–60 Gew.% | kugelförmigem, aus feuchtem, kalkarmen Tonmaterial unter Austreiben und Verbrennen von Kohlendioxid gebrannten Blähtonkörpern |
| 10–50 Gew.% | Bindeton, ausgesuchter Qualität |
| 10–60 Gew.% | Tonerdesilikat |
| 5–30 Gew.% | Wasser |
| 5–25 Gew.% | Mineralöl |
| 0,5–5 Gew.% | Plastifizierer |
| 0,1–3 Gew.% | Verflüssiger |
| 0,1–3 Gew.% | temporäre Binder |
| 0,1–6 Gew.% | permanente Binder |
geformt ist. Zunächst einmal kann ein solcher Stopfen aufgrund der günstigen Verformungswerte in einen im Stahlwerk, d. h. am Konverter optimal einzusetzenden Formkörper gebracht werden. Zudem ist dieser Stopfen leicht handhabbar, weil sein Gewicht gegenüber nur Feuerfestmaterial deutlich reduziert ist und darüber hinaus die Verformbarkeit innerhalb des Abstichloches immer sicher ist, weil ein ausreichender „elastischer” Anteil an Blähtonkörpern und Ton vorhanden ist.
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Schließlich ist es vorteilhaft, dass dieser Stopfen immer ausreichend Wasseranteil behält, weil das zugegebene Wasser durch die kugelförmigen Blähtonkörper oder auch Glashohlkugeln, vor allem aber durch das Bruchmaterial so lange im Stopfen gehalten wird, bis dieser für die Verformbarkeit wieder Feuchtigkeit benötigt. Das kugelförmige Blähtonmaterial führt dann weiter zu den weiter vorn schon beschriebenen Vorteilen bzgl. Temperaturstabilität und der Vorgabe genauer Werte, wann der Stopfen durch den flüssigen Stahl aus dem Abstichloch heraus geschoben bzw. gespült werden kann. Durch diese genauen Vorgaben ist es möglich, den gesamten Ablauf weitgehend zu automatisieren.
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Mehrfach ist darauf hingewiesen worden, dass der erfindungsgemäße Stopfen in das Abstichloch eines Konverters hineingeschoben und dort verformt werden soll. Insbesondere das Einschieben in das Abstichloch und die genaue Positionierung innerhalb des Abstichlochs, nämlich möglichst dicht an der Innenseite bzw. Innenwand des Konverters wird dadurch begünstigt, dass der ja sowieso benötigte Bindeton oder ein ähnliches Material auf die Stopfenaußenfläche aufgebracht wird, um so den beschriebenen Verfahrensablauf zu verbessern. Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, die Stopfenaußenfläche mit leicht zu befeuchtendem Bindeton oder einem Gleitton zu beschichten.
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Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass gegenüber dem bekannten Stand der Technik die Handhabbarkeit verbessert wird, indem das Gesamtgewicht des Stopfens weiter deutlich reduziert wird, dadurch dass kugelförmige Blähtonkörper in das Materialgemisch eingebunden werden. Diese Verbesserung der Handhabbarkeit macht sich besonders bemerkbar, wenn große Stopfen zum Einsatz kommen, wobei durch die Optimierung des Stopfens die Möglichkeit besteht, bei Bedarf die Abstichlöcher der Konverter zu vergrößern. Sie können dann immer noch mit den erfindungsgemäßen Stopfen gut bestückt werden, weil diese ein entsprechend geringes Gewicht aufweisen. Darüber hinaus erhöht sich die Lagerstabilität des erfindungsgemäßen Stopfens deutlich, weil die Menge des eingebundenen und sogar gezielt auf der Oberfläche der kugelförmigen Blähtonkörper festgehaltenen Wassers erhöht werden kann. Dies kann auch weiter dadurch verbessert werden, dass Wasser auch in den kugelförmigen Blähtonkörpern eingebunden wird. Es steht dann wieder zur Verfügung, wenn damit der Austrocknung des Stopfens begegnet werden muss. Da das verwendete Feuerfestmaterial, d. h. insbesondere die kugelförmigen Blähtonkörper bis 1.000°C temperaturbeständig sind, ist der Zeitpunkt, wann der Stopfen durch den flüssigen Stahl ausgeschwemmt werden soll, viel genauer vorzugeben und einzuhalten. Die nachfolgenden Arbeiten können dadurch gut eingestellt werden und es ist auf jeden Fall sichergestellt, dass keine oder kaum noch flüssige Asche bzw. Schlacke mehr ausgetragen werden kann.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:
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1 einen Konverter in Arbeitsstellung und angedeuteter Kippstellung,
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2 einen in ein Abstichloch eingeführten Stopfen in Verschiebe- und Verpresssituation,
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3 mehrere aufeinander liegende kugelförmige Blähtonkörper,
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4 einen aufgeschnittenen kugelförmigen Blähtonkörper,
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5 die Oberfläche eines aufgeblähten Blähtonkörpers und eines Bruchstückes,
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6 die Sinterhaut eines teilweise aufgeschnittenen und teilweise unbeeinflussten Blähtonkörpers,
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7 einen fassförmig ausgebildeten Stopfen und
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8 einen kegelstumpfförmigen Stopfen.
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1 zeigt einen Konverter 2 im Schnitt, der über eine Einfüllöffnung 6 verfügt und der bis zu einem bestimmten Bereich mit flüssigem Stahl 8 und darauf schwimmender flüssiger Asche/Schlacke 7 gefüllt ist. Im Bereich der Einfüllöffnung 6 ist in die Wandung des Konverters 2 ein Außenseite 3 und Innenseite 4 verbindendes Abstichloch eingebracht. In dieses Abstichloch 5 ist ein angedeuteter Stopfen 1 einführbar und wie die Pfeile zeigen, darin durch Verpressen festlegbar. Während des Veredlungsvorganges innerhalb des Konverters 2 ist das Abstichloch 5 frei. Wird dann der Konverter zum Auslassen des flüssigen Stahls 8 gekippt, wird durch den eingeschobenen Stopfen 1 verhindert, dass zuerst die flüssige Asche 7 ausläuft. Diese wird vielmehr über das Abstichloch 5 geführt, weil das Abstichloch 5 durch den Stopfen 1 verschlossen ist, um dann durch den flüssigen Stahl 8 wie angedeutet aus dem Abstichloch 5 herausgespült zu werden, weil dann die Temperatur des flüssigen, heißeren Stahls 8 dafür sorgt, dass das Material des Stopfens 1 sich so verändert, dass der gesamte Stopfen herausgespült wird. Aufgrund der geringen Materialmenge beim Stopfen 1 stellt dieses Material beim weiteren Veredlungsvorgang des flüssigen Stahls 8 keine Rolle. Die gestrichelt wiedergegebene flüssige Asche 7' wird wie beschrieben sicher daran gehindert, den Konverter 2 durch das Abstichloch 5 zu verlassen, weil die Temperatur der flüssigen Asche 7 zur Veränderung oder zum Herausspülen des Stopfens 1 bei weitem nicht ausreicht.
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2 zeigt einen Stopfen 1, der in ein Abstichloch 5 hineingeschoben worden ist. Dieser Stopfen 1 besteht aus Tonmaterial 9, Feuerfestmaterial 10, einer bestimmten Anzahl bzw. Menge an Blähtonkörpern 11, 12, sowie weiteren Zuschlagstoffen. Bei den Blähtonkörpern 11, 12 handelt es sich um von einer rauen Außenhaut 14 ummantelte Körper, sowie auch um Bruchmaterial 15, das weiter hinten noch näher erläutert wird. Darüber hinaus können im Stopfen 1 Tongranulatkörper 16 sowie auch Glashohlkugeln 26 eingebettet sein, und zwar in einer solchen Menge, dass sie den Verformprozess, der auf der rechten Seite gezeigt ist, nicht behindern.
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Das Material des Stopfen 1, dessen Zusammensetzung weiter vorn beschrieben ist, ist zwischen zwei Platten, d. h. einer oberen Druckplatte 21 und einer unteren Halteplatte 22 fixiert. Die obere Druckplatte 21 kann durch eine hier nicht dargestellte Vorrichtung in Richtung Halteplatte 22 verschoben werden, sodass sich das Tonmaterial vorteilhaft so verformt und sich an die Wandung 20 des Abstichloches 5 anpresst. Durch die Innenbohrung 23 wird das hier nicht dargestellte Verformaggregat verschoben bzw. eingeführt, mit dem dann die obere Druckplatte 21 im Wesentlichen in Richtung Halteplatte 22 verschoben wird. Auch die Halteplatte 22 kann sich dabei entsprechend geringfügig in Richtung obere Druckplatte 21 bewegen. Zur besseren Einschiebemöglichkeit des Stopfens 1 in das Abstichloch 5 ist nach 8 vorgesehen, dass die Stopfenaußenfläche 18 mit einer Schicht beispielsweise aus Gleitton 19 versehen ist. 8 zeigt dabei eine Kegelstumpfform 35 für den gesamten Stopfen 1, während in 7 eine fassförmige Ausführungsform gezeigt ist. In beiden Fällen wird das gleiche Transportgemisch 30 für den Stopfen 1 verwendet, das sich dann zum Gemisch 31 im Abstichloch 5 verformen lässt. Durch das Verformen presst sich, wie beschrieben, das Gemisch 31 dicht an die Wandung 20 des Abstichloches 5 heran, sodass dieser wirksam innerhalb des Abstichloches 5 fixiert wird. Dabei kann es zu einem gewissen Überstand 32 an Tonmaterial im Bereich der oberen Druckplatte 21 bzw. der Halteplatte 22 kommen. Bei dem kegelstumpfförmigen Stopfen 1 nach 8 ist die Einschubrichtung besonders wichtig und mit dem Bezugszeichen 33 versehen.
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3 zeigt einen Haufen von kugelförmigen Blähtonkörpern 11, 12, die erkennbar Löcher 24, 25 aufweisen.
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4 zeigt eine vergrößerte Wiedergabe eines solchen Blähtonkörpers 11, der aufgeschnitten wiedergegeben ist, sodass das poröse Innere oder die poröse Bruchfläche 17 erkennbar ist. Mit 14 ist die raue Außenhaut bezeichnet.
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Auch 5 zeigt ein solches Bruchmaterial 15 und einen daneben liegenden Blähtonkörper 12, dessen Außenhaut unverletzt ist. Erkennbar ist bei dem Bruchmaterial 15, dass der Blähtonkörper 11 in seinem Inneren eine ganze Reihe von Hohlräumen aufweist, wobei diese einmal große Poren 27, 28 oder auch kleine Poren 34 sein können.
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Auch die Darstellung nach 6 zeigt einen solchen Blähtonkörper 12, wobei hier insbesondere darauf hinzuweisen ist, dass hier in der Oberfläche Löcher 24, 25 vorhanden sind, durch die auch Flüssigkeit bzw. Wasser in den Innenraum des Blähtonkörpers 11, 12 eindringen kann. Der Innenraum ist ausgefüllt durch das geblähte Feuerfest- und Tonmaterial, wobei hier auf die Poren 27, 28 wieder hingewiesen wird, sowie auf die kleinen Poren 34, die ohne die Festigkeit des gesamten Körpers zu beeinträchtigen im gesamten Innenraum des Blähtonkörpers 11, 12 zu finden sind. Durch die Löcher 24, 25 kann also durch die raue Außenhaut 14 hindurch Wasser in den Innenraum des Blähtonkörpers 11, 12 eindringen und sich dort in den großen Poren 27, 28 oder auch in den kleinen Poren 34 absetzen, um bei Bedarf, d. h. bei Austrocknung des Stopfens 1 wieder vom umhüllenden Gemisch des Stopfens 1 aufgenommen zu werden.
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Auf die 7 und 8 ist weiter vorne bereits hingewiesen worden. 7 zeigt einen tonnenförmigen Stopfen, auf den oben die hier nicht gezeigte Druckplatte und unten die Halteplatte aufzusetzen sind. Das Gleiche gilt selbstverständlich auch für den in 8 gezeigten, eine Kegelstumpfform 35 aufweisenden Stopfen 1. Bei diesen verschiedenen Stopfen 1 sind keine Maßangaben vorhanden, weil diese sich nach der Größe des Abstichloches 5 und letztlich auch des Konverters 2 richten. Dementsprechend werden die Stopfen 1 auch bei ihrer Herstellung nach den zu bestückenden Abstichlöchern 5 geformt und bemaßt.
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Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0922774 B1 [0002]
- EP 0635071 [0002]
- DE 102008039142 A1 [0002]
