DE19508849C2

DE19508849C2 - Spülstein für metallurgische Gefäße

Info

Publication number: DE19508849C2
Application number: DE1995108849
Authority: DE
Inventors: Lorenz Doetsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-11
Filing date: 1995-03-11
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2015-03-12
Also published as: DE19508849A1; WO1996028267A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Spülstein zum Einleiten von Gasen und/oder staub- oder granulatförmigen Feststoffen in ein eine Metallschmelze enthaltendes metallurgisches Gefäß, bestehend aus einem in die bodenseitige Feuerfestauskleidung des Gefäßes einsetzbaren, umfänglich und bodenseitig blechummantelten feuerfesten Formteil mit einem im Inneren ausgebildeten Füh rungskanal, in dessen Längsrichtung ein feuerfester Kolben begrenzt bewegbar ist, dessen äußerer Querschnitt zumindest im oberen Bereich dem inneren Querschnitt des Führungskanales im wesentlichen entspricht und in dessen Inneren ein mit dem Gas und/oder den Feststoffen beaufschlagbarer Zuführkanal ausge bildet ist, der an der seitlichen Außenwandung des Kolbens mündet, wobei der Kolben mit einer Schiebeeinrichtung für seine Längsbewegung verbunden ist.

Bei der Stahlherstellung wird ein Großteil der metallurgischen Arbeit, also beispielsweise die Entschwefelung, Entphosphorung und die endgültige Einstellung der Legierungszusammensetzung in der Stahlpfanne vorgenommen. Zur Durchführung der entspre chenden chemischen Prozesse werden der Schmelze entsprechende Zusatzstoffe, wie zum Beispiel Kalk, Schwerspat oder der gleichen, zugegeben.

Während früher derartige Zuschlagstoffe und Legierungsbestand teile in Form von verhältnismäßig großvolumigen Stücken der Schmelze zugegeben wurden, ist man heute dazu übergegangen, die entsprechenden Reaktionsstoffe granulat- oder staubförmig zuzugeben, um lokale Übersättigungen der Schmelze zu vermeiden und in möglichst kurzer Zeit eine Homogenisierung der Schmelze zu erreichen. Die Zugabe der staubförmigen Zuschlagstoffe erfolgt dabei vorzugsweise mit Hilfe einer feuerfesten Tauch lanze, die in die Schmelze abgesenkt wird. Die Eintauchtiefe ist jedoch dabei aufgrund der auf die Lanze wirkenden Auf triebskräfte begrenzt, so daß zum Beispiel der untere Schmelzenbereich nicht mit den Zuschlagstoffen reagieren kann.

Aus diesem Grund sind in derartigen Pfannen häufig bodenseiti ge Spüler vorgesehen, die ein inertes Spülgas in die Schmelze eindüsen und somit einen gewissen Rühr- und Vermischungseffekt hervorrufen.

Dennoch ist eine vollständige Vermischung der Schmelze, wenn überhaupt, nur durch längeres Spülen zu erreichen, so daß die Verweilzeit der Schmelze in der Pfanne insgesamt relativ lang ist.

Außerdem ist durch die beschriebene Art und Weise der Zugabe der Zuschlagstoffe der Verbrauch an diesen Stoffen vergleichs weise hoch, da diese aufgrund ihres geringeren spezifischen Gewichtes, ohne reagieren zu können, sehr schnell zur Ober fläche der Schmelze aufschwimmen und dort von der Schlacke aufgenommen werden.

Aus diesen Gründen ist beispielsweise in der DE-PS 39 07 887 C2 vorgeschlagen worden, die Zuschlagstoffe mit Hilfe eines bo denseitig angeordneten Spülsteins in die Schmelze einzublasen.

Bei dem bekannten Spülstein kann jedoch eine ausreichende Betriebssicherheit u. a. dadurch nicht erreicht werden, daß die Längsverschiebbarkeit des feuerfesten Kolbens mit dem in seinem Inneren ausgebildeten Zuführkanal im Formteil aufgrund zu hoher Reibungsverluste nicht gewährleistet ist, so daß sich diese Art von Spülstein in der Praxis nicht durchgesetzt hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemä ßen Spülstein derart weiterzuentwickeln, daß die Längsver schiebbarkeit des Kolbens im Führungskanal des feuerfesten Formteiles verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in das feuerfeste Formteil eine Blechbuchse zur längsbeweglichen Aufnahme des unteren Kolbenendes eingesetzt ist, daß das unte re Kolbenende aufgeweitet und von einer in der Blechbuchse laufenden Blechkappe umgeben ist, die bodenseitig mit einem im Zuführkanal mündenden Zuführungsrohr für das Gas und/oder die Feststoffe durchgriffen wird und daß die seitliche Wandung der Blechkappe eine die Reibung zwischen der Blechbuchse und der Blechkappe herabsetzende Rillung aufweist.

Durch die Rillung des seitlichen Blechmantels der das Kolben ende umgebenden Blechkappe kann nunmehr die Reibung zwischen den beweglichen Teilen aufgrund der verringerten Berührungs fläche und der Bildung von Schmiertaschen für ein temperatur beständiges Schmiermittel derart wirksam herabgesetzt werden, daß nunmehr die Längsverschiebbarkeit gewährleistet ist. Mit dem neuen Spülstein gelingt also die bodenseitige Zuführung der Zuschlagstoffe in feinverteilter Form betriebssicher, so daß eine wesentlich raschere Einstellung des metallurgisch gewünschten Gleichgewichtes gelingt und nunmehr auf die Ver wendung der teuren und schnell verschleißenden Blaslanzen verzichtet werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Spülstein ist im einzelnen in einem feuerfesten Formteil ein im Inneren ausgebildeter Führungs kanal vorgesehen, in dessen Längsrichtung ein feuerfester Kolben begrenzt bewegbar ist. Der äußere Querschnitt des Kol bens entspricht im oberen Bereich im wesentlichen dem inneren Querschnitt des Führungskanales, wobei im Inneren des Kolbens ein mit den Zuschlagstoffen und dem Druckgas beaufschlagbarer Zuführkanal derart ausgebildet ist, daß er an der seitlichen Umfangswandung des Kolbens mündet.

Demzufolge wird der Zuführungskanal in der unteren Stellung des Kolbens durch die innere Umfangsfläche des Führungskanales verschlossen, so daß keine Schmelze ins Innere des Zuführ kanales eindringen kann. Der Spalt zwischen dem Führungskanal und dem Kolben weist eine geringe Dicke auf, die ein Eindrin gen der Schmelze verhindert bzw. erschwert.

Auch kann bei der erfindungsgemäßen Konstruktion Druckgas in diesen Spalt einströmen, so daß ein dem hydrostatischen Druck der Schmelze entgegenwirkender Gasdruck aufgebaut wird.

Um die erwähnten Zuschlagstoffe in die Schmelze einblasen zu können, wird nun zunächst der Zuführkanal mit Druckgas beauf schlagt und anschließend nach oben verfahren. Dabei wird die Mündungsöffnung des Zuführkanales frei, so daß das Druckgas in die Schmelze austreten kann. In dieser Stellung wird dem kon tinuierlich strömenden Druckgas mit Hilfe einer nicht näher beschriebenen Dosiereinrichtung der oder die jeweiligen Zu schlagstoffe zugeführt, die durch die Strömung des Druckgases mitgerissen und in die Schmelze eingeblasen werden.

Nachdem die gewünschte Menge an Zuschlagstoffen in die Schmel ze eingetragen wurde, wird die Zumischung der Feststoffe zum Druckgas beendet und der Kolben mit Hilfe der Schiebeeinrich tung nach unten in die Stellung bewegt, in der die Mündungs öffnung des Zuführkanales verschlossen ist.

Auch in dieser Stellung kann der Zuführkanal, gegebenenfalls unter Herabsetzung des Druckes, weiter mit Druckgas beauf schlagt werden, damit, wie bereits erwähnt, keine Schmelze in den Ringspalt zwischen Führungskanal und Kolben eindringen kann.

Um eine gasdichte Führung des Druckgases zu ermöglichen, ist die Blechbuchse zur Aufnahme des unteren Kolbenendes mit Hilfe einer unteren Abschlußkappe verschlossen. Die Abschlußkappe wird von dem Zuführungsrohr für das Druckgas bzw. die Zu schlagstoffe und von den Führungen zum Bewegen des Kolbens durchgriffen. Die Abschlußkappe ist vorzugsweise als Gewinde kappe ausgebildet, die auf ein entsprechendes Außengewinde der Blechbuchse bei der Montage aufgeschraubt werden kann.

Um zu verhindern, daß sich die eingeblasenen Feststoffe un terhalb des Kolbens ansammeln, ist das Zuführungsrohr vorzugs weise über die Abschlußkappe derart verlängert ausgebildet, daß es auch in geöffneter Stellung des Kolbens noch in den Zuführkanal hineinragt.

Durch den aufgeweiteten unteren Teil des Kolbens bzw. die Verjüngung des aufgeweiteten Querschnitts des Führungskanals in Richtung zur Heißseite wird die Längsverschiebbarkeit des Kolbens in der Blechbuchse begrenzt, da die Längserstreckung des aufgeweiteten Führungskanals größer ist als die Längser streckung des aufgeweiteten Kolbenteiles. Der untere Anschlag wird durch die bereits erwähnte Abschlußkappe gebildet.

Die für die reibungsarme Längsverschiebung des Kolbens verant wortliche Rillung des Blechmantels führt zur Bildung von Schmiertaschen, in die beispielsweise ein geeignetes hoch temperaturfestes Schmiermittel eingeführt werden kann.

Um zu verhindern, daß etwa beim Ausfall des Druckgases oder bei einem zu großen Verschleiß des Formteiles Schmelze durch den Zuführungskanal aus der Pfanne laufen kann, kann dieser im Inneren ein als Rückschlagventil aus gebildetes Dichtorgan aufweisen, das unter der Wirkung der Schwerkraft selbsttätig schließt und zumindest zeitweise ein Eindringen der Schmelze verhindert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch dadurch in besonders vorteilhafter Weise anwendbar, daß das feuerfeste Formteil Gasdurchtrittskanäle aufweist, die es von der Kalt- bis zur Heißseite durchziehen. Auf diese Weise können bereits während des Einblasens von Zuschlagstoffen Spülgase in die Schmelze eingeführt werden, die zu einer zusätzlichen Strömungsaus bildung und damit Homogenisierung der Schmelze führen. Das die Gasdurchtrittskanäle durchströmende Gas bewirkt darüber hinaus eine Kühlung des Formteiles und verringert dessen thermischen Verschleiß.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschau licht und wird im nachfolgenden anhand der Zeichnung erläu tert.

Das im Schnitt dargestellte feuerfeste Formteil 1 weist einen inneren, kreisförmigen Führungskanal 2 auf, in dessen Längs richtung ein aus feuerfestem Material bestehender Kolben 3 begrenzt bewegbar ist. Das Innere des Kolbens 3 wird von einem Zuführkanal 4 durchzogen, der an der seitlichen Umfangswandung 5 des Kolbens 3 mündet.

In der dargestellten geschlossenen Stellung wird die Mündung 6 des Zuführkanales 4 durch die innere Umfangswandung 7 des Führungskanales 2 verschlossen. Der Spalt zwischen der seitli chen Umfangswandung 5 des Kolbens 3 und der inneren Umfangs wandung des Führungskanales 2 wird so gewählt, daß die Metall schmelze aufgrund ihrer Oberflächenspannung nicht eintreten kann.

Der untere Bereich 8 des Führungskanales 2 ist gegenüber dem oberen Bereich 9 aufgeweitet und nimmt eine Blechbuchse 10 auf, die von einer aufgeschraubten Abschlußkappe 11 auf der Unterseite verschlossen wird.

Im Inneren der Blechbuchse 10 ist ein ebenfalls aufgeweiteter Bereich 12 des Kolbens 3 angeordnet, dessen Längserstreckung jedoch geringer ist als die Längserstreckung des aufgeweiteten Bereichs 2. Durch diesen Längenunterschied wird die maximale Verschiebbarkeit des Kolbens 3 vorgegeben. Die entsprechenden Anschläge werden durch jeweilige konische Flächen 13, 14 ge bildet.

Der aufgeweitete Bereich 12 des Kolbens 3 trägt eine gerillte Blechkappe 15, an die bodenseitig zwei Führungsprofile 16, 17 angeschweißt sind, so daß der Kolben 3 mit Hilfe von nicht dargestellten Trieborganen in Längsrichtung des Füh rungskanales 2 begrenzt auf und ab bewegt werden kann.

Die Führungsprofile 16 und 17 durchgreifen die Abschlußkappe 11 und sind entsprechend abgedichtet.

Die Abschlußkappe 11 wird weiterhin von dem schematisch dar gestellten Zuführungsrohr 18 durchgriffen, das ins Innere des Zuführkanales 4 hineinragt.

Das Formteil 1 ist als Gasspülstein mit gerichteter Porosität ausgebildet und weist Gasdurchtrittskanäle 19 auf, die im Bereich der Kaltseite in einem Gasverteilungsraum 20 münden, dem durch ein Gaszuführungsrohr 21 Spülgas zugeführt wird. Das Gaszuführungsrohr 21 ist gasdicht mit dem Blechboden 22 eines Blechmantels 23 verschweißt, der die seitliche Umfangsfläche und die Bodenfläche des Formteils 1 umgibt.

Das Zuführrohr 18 ist mit Druckgas und mittels einer nicht dargestellten Dosiereinrichtung mit dem staub- oder granulat förmigen Zuschlagstoffen beaufschlagbar.

Bezugszeichenliste

1 Formteil
2 Führungskanal
3 Kolben
4 Zuführkanal
5 seitliche Umfangswandung
6 Mündung
7 innere Umfangswandung
8 unterer Bereich
9 oberer Bereich
10 Blechbuchse
11 Abschlußkappe
12 aufgeweiteter Bereich
13 konische Fläche
14 konische Fläche
15 Blechkappe
16 Führungsprofil
17 Führungsprofil
18 Zuführungsrohr
19 Gasdurchtrittskanal
20 Gasverteilungsraum
21 Gaszuführungsrohr
22 Blechboden
23 Blechmantel

Claims

1. Spülstein zum Einleiten von Gasen und/oder staub- oder granulatförmigen Feststoffen in ein eine Metallschmelze enthaltendes metallurgisches Gefäß, bestehend aus einem in die bodenseitige Feuerfestauskleidung des Gefäßes einsetz baren, umfänglich und bodenseitig blechummantelten feuer festen Formteil mit einem im Inneren ausgebildeten Füh rungskanal, in dessen Längsrichtung ein feuerfester Kolben begrenzt bewegbar ist, dessen äußerer Querschnitt zumin dest im oberen Bereich dem inneren Querschnitt des Füh rungskanales im wesentlichen entspricht und in dessen Inneren ein mit dem Gas und/oder den Feststoffen beauf schlagbarer Zuführkanal ausgebildet ist, der an der seit lichen Außenwandung des Kolbens mündet, wobei der Kolben mit einer Schiebeeinrichtung für seine Längsbewegung ver bunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in das feuerfeste Formteil (1) eine Blechbuchse (10) zur längsbeweglichen Aufnahme des unteren Kolbenendes (12) eingesetzt ist, daß das untere Kolbenende (12) aufgeweitet und von einer in der Blechbuchse (10) laufenden Blechkappe (15) umgeben ist, die bodenseitig mit einem im Zuführkanal (4) mündenden Zuführungsrohr (18) für das Gas und/oder die Feststoffe durchgriffen wird und daß die seitliche Wandung der Blechkappe (15) eine die Reibung zwischen der Blech buchse (10) und der Blechkappe (15) herabsetzende Rillung aufweist.

2. Spülstein nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Blechbuchse (10) eine untere Abschlußkappe (11) aufweist, die von einem Zuführungsrohr (18) für die Zuschlagstoffe und das Druckgas durchgriffen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abschlußkappe (11) abgedichtete Durchbrüche für Führungsprofile (16, 17) zum Bewegen des Kolbens (3) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß das Zufüh rungsrohr (18) in den Zuführkanal (4) des Kolbens (3) hineinragt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß der Führungs kanal (2) im Bereich der Blechbuchse (10) einen aufge weiteten Querschnitt aufweist, in dem der entsprechend aufgeweitete untere Teil (12) des Kolbens (3) geführt ist, wobei die Längserstreckung des aufgeweiteten Bereiches des Führungskanals (2) größer ist als die Längserstreckung des aufgeweiteten Bereichs (12) des Kolbens (3).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß im Zuführ kanal (4) des Kolbens (3) ein Rückschlagventil angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß der Spülstein Gasdurchtrittskanäle (19) aufweist, die ihn von der Kalt seite bis zur Heißseite durchziehen.