DE19822159A1 - Mit einer Wasserkühlung versehenes Gefäß für die Behandlung von flüssigem Stahl - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Behandlungsgefäß für die Vakuumbehandlung von flüssigem Stahl, bestehend aus einem Unterteil, einem Mittelteil und einem Oberteil und aus an dem Unterteil angesetzten Tauchrohren, wobei das Behandlungsgefäß mit einer Heizvorrichtung, einer Beschickungseinrichtung und einem im rechten Winkel zur Zentralachse des Gefäßes angeordneten Abgasanschluß versehen ist,und wobei das Behandlungsgefäß einen äußeren metallischen Mantel und wenigstens teilweise eine zum Gefäßinneren hin angesetzte Auskleidung aus Feuerfestmaterial aufweist, bei welchen der metallische Mantel (19) des Oberteils (15) des Gefäßes einschließlich des Abgasanschlusses (16) mit einer Wasserkühleinrichtung (23) versehen und innenseitig unmittelbar den im Inneren des Gefäßes (10) herrschenden Prozeßbedingungen ausgesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Behandlungsgefäß für die Vakuumbehandlung von flüssigem Stahl, bestehend aus einem Unterteil, einem Mittelteil und einem Oberteil und aus an dem Unterteil angesetzten Tauchrohren, wobei das Behandlungsgefäß mit einer Heizvorrichtung, einer Beschickungseinrichtung und einem im rechten Winkel zur Zentralachse des Gefäßes angeordneten Abgasanschluß versehen ist, und wobei das Behandlungsgefäß einen äußeren metallischen Mantel und wenigstens teilweise eine zum Gefäßinneren hin angesetzte Auskleidung aus Feuerfestmaterial aufweist.

Ein Stahl-Behandlungsgefäß mit den vorgenannten Merkmalen ist in der DE 41 30 590 C2 beschrieben; ein derartiges Behandlungsgefäß dient der Nachbehandlung, beispielsweise der Entgasung von flüssigem Stahl, indem das Gefäß mit den an seinem Unterteil sitzenden Tauchrohren in eine mit flüssigem Stahl gefüllte Pfanne eingetaucht und der flüssige Stahl unter Vakuum in das Behandlungsgefäß gesaugt und nach der Behandlungsphase wieder in die Pfanne zurückgeleitet wird. Wegen der dabei zwangsläufig auftretenden sehr hohen Temperaturen sind derartige Behandlungsgefäße mit einer vollständigen Auskleidung aus einem Feuerfestmaterial versehen, die sich über den Abgasanschluß hinaus bis an einen üblicherweise angeschlossenen Gaskühler fortsetzt. Im zylindrischen Gefäßmittelteil sind schräg angeordnete Anschlußstutzen für die Einleitung von Legierungsmaterialien und zum Anschluß einer Brenner-Heizeinrichtung vorgesehen.

Mit derartigen Behandlungsgefäßen ist zunächst der Nachteil verbunden, daß aufgrund des sich an der Feuerfest- Auskleidung einstellenden Verschleißes die Auskleidung regelmäßig erneuert werden muß; dieser Vorgang ist nicht nur material- und arbeitsintensiv, es treten zusätzlich auch Probleme bei der Entsorgung des verbrauchten Feuerfestmaterials auf. Ferner bedarf es nach einer derartigen Neuzustellung des Gefäßes, aber auch nach längeren Behandlungspausen der Zuführung einer erheblichen Aufheizenergie über gesonderte Heizvorrichtungen, um das Behandlungsgefäß vor der anschließenden Behandlungsphase auf die notwendige Temperatur zu bringen bzw. diese Temperatur zu erhalten. Insbesondere im Mittelteil und im Oberteil des Behandlungsgefäßes kommt es aufgrund von sich bei der Behandlung einstellenden Stahlspritzern oder aufgrund von dem Entgasungsstrom mitgerissenen Teilchen zur Bildung von Stahlanbackungen, sogenannten Bären, wie dies in der DE 41 30 590 C2 im einzelnen beschrieben ist. Schließlich führen die sehr heißen Außenwände des Behandlungsgefäßes zu einer hohen thermischen Belastung der Umgebung, und aus dem gleichen Grund ist eine Kühlung der Abgase erst in einem gesondert vorzusehenden Gaskühler möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Behandlungsgefäß der eingangs genannten Art die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und ein Behandlungsgefäß zu schaffen, welches mit geringerem Unterhaltungsaufwand zu betreiben ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß der metallische Mantel des Oberteils des Gefäßes einschließlich des Abgasanschlusses mit einer Wasserkühleinrichtung versehen und innenseitig unmittelbar den im Inneren des Gefäßes herrschenden Prozeßbedingungen ausgesetzt ist.

Dabei wendet die Erfindung erstmalig den Einsatz einer aus anderen Bereichen bekannten Wasserkühlung bei einem gattungsgemäßen Behandlungsgefäß an, wobei in dem mit der Wasserkühlung des metallischen Mantels ausgestatteten Gefäßteil auf eine Auskleidung mit Feuerfestmaterial verzichtet ist. Hieraus ergeben sich zahlreiche Vorteile, die in einer Reduzierung des Material- und Arbeitsaufwandes für die Aufrechterhaltung der Betriebsbereitschaft des Behandlungsgefäßes sowie in einer erheblichen Reduzierung des anfallenden verbrauchten Feuerfestmaterials sowie der aufzuwendenden Heizenergie bzw. der damit verbundenen Abgasmenge bestehen. Da die heißen Stahlbestandteile an einer entsprechend durch die Wasserkühlung stärker abgekühlten Mantelfläche nicht anhaften, ist auch die Bildung sogenannter Stahlbären im Inneren des Gefäßes vermieden bzw. zumindest sehr verringert. Schließlich findet in dem durch die Wasserkühlung des metallischen Mantels verglichen mit der Betriebstemperatur der mit einer Feuerfestauskleidung versehenen Gefäßteile "kalten" Bereich bereits eine entsprechende Abkühlung der Abgase statt, so daß auch der Aufwand für die Abgaskühlung verringert ist.

Soweit die Erfindung in ihrem Grundkonzept die Einrichtung der Wasserkühler in dem Oberteil des Gefäßes einschließlich des Abgasanschlusses vorsieht, ist nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ebenfalls vorgesehen, auch die Wandung des Mittelteils des Behandlungsgefäßes mit einer Wasserkühlung zu versehen, wodurch der Aufwand beim Betrieb eines derartigen Gefäßes weiter verringert ist. Ein weiterer Vorteil besteht hierbei in der Verringerung der Gefäßbauhöhe und damit in der Verringerung der Gesamtanlagenhöhe, da die prozeßrelevanten Anschlußstutzen in das Gefäßoberteil verlegt werden können.

In der einfachsten Form kann hinsichtlich der Ausbildung der Wasserkühlung vorgesehen sein, daß der metallische Mantel in seinem für eine Wasserkühlung eingerichteten Bereich doppelwandig ausgebildet und mit Anschlüssen für eine Kühlwasserzufuhr und für eine Ableitung des erwärmten Wassers versehen ist.

In einer alternativen Ausführungsform besteht der Gefäßmantel in seinem für eine Wasserkühlung eingerichteten Bereich aus einer vertikal verlaufenden Rohr an Rohr- Konstruktion, wobei die beispielsweise rund oder quadratisch ausgebildeten Rohre den Zwischenraum zur Durchleitung des Kühlwassers bilden.

Um einen ausreichenden Anschluß des mit einer Wasserkühlung versehenen metallischen Mantels an den mit einer Feuerfestauskleidung versehenen Gefäßbereich sicherzustellen, kann vorgesehen sein, daß der für eine Wasserkühlung eingerichtete metallische Mantel an seinem. Flanschanschluß zu dem eine Auskleidung aus Feuerfestmaterial aufweisenden Gefäßteil innenseitig mit einer sich über einen begrenzten Übergangsbereich erstreckenden Isolierung aus einem Feuerfestmaterial versehen ist. Hierbei kann die in dem Übergangsbereich an dem für eine Wasserkühlung eingerichteten metallischen Mantel angeordnete Isolierung eine geringere Stärke als die Auskleidung des anschließenden Gefäßteils aufweisen.

Um bei einer solchen Ausführungsform der Erfindung eine glatte Auskleidung des gefährdeten Flanschbereiches sicherzustellen, kann vorgesehen sein, daß der für eine Wasserkühlung eingerichtete metallische Mantel an seinem Flanschanschluß zu dem eine Auskleidung aus Feuerfestmaterial aufweisenden Gefäßteil um den Unterschiedsbetrag in der Stärke zwischen Isolierung und Auskleidung zum Gefäßinneren versetzt angeordnet ist.

In üblicher Weise ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der Anschluß eines Gaskühlers üblicher Bauart an den Abgasanschluß des Behandlungsgefäßes vorgesehen.

Inbesondere soweit Mittelteil und Oberteil des Gefäßes mit einer Wasserkühlung versehen sind, reicht es aus, wenn an den Abgasanschluß des Behandlungsgefäßes eine von dem mit einer Wasserkühlung versehene metallische Mantel gebildete Gaskühlstrecke angeschlossen ist, da aufgrund der Führung der Abgase längs des wassergekühlten Bereichs des Behandlungsgefäßes bereits eine ausreichende Abkühlung der Abgase zu verzeichnen ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:

Fig. 1 ein Stahl-Behandlungsgefäß in einer schematischen Darstellung mit einem wassergekühlten Oberteil;

Fig. 2 den Übergang zwischen dem wassergekühlten Oberteil und dem mit einer Feuerfestauskleidung versehenen Mittelteil des Behandlungsgefäßes gemäß Fig. 1 in einer geschnittenen Einzeldarstellung;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Stahl-Be­ handlungsgefäßes mit einem mit wassergekühlter Wandung versehenen Oberteil und Mittelteil;

Fig. 4 den Gegenstand der Fig. 3 mit einer an den Abgasanschluß angeschlossenen Gaskühlstrecke.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Behandlungsgefäß 10 besteht aus einem Unterteil 11 mit daran angeschlossenen Tauchrohren 12, einem darüber mittels einer Flanschverbindung 21 angesetzten Mittelteil 13, welches Beschickungseinrichtungen 14 aufweist, sowie aus einem Oberteil 15, welches einen im rechten Winkel zur Zentralachse des Behandlungsgefäßes 10 angeordneten Abgasanschluß 16 aufweist, an den bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Gaskühler 17 angeschlossen ist. Zwischen Abgasanschluß 16 und Gaskühler 17 ist ein Kompensator 18 zwischengeschaltet. Das gesamte Gefäß weist einen äußeren metallischen Mantel 19 auf, wobei das Unterteil 11 sowie das Mittelteil 13 des Behandlungsgefäßes 10 eine zum Gefäßinneren hin angesetzte Auskleidung 20 aus einem Feuerfestmaterial aufweisen. Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, ist das Oberteil 15 lediglich mit dem metallischen Mantel 19 ausgeführt, der in einer aus Fig. 2 ersichtlichen Weise mit einer Wasserkühleinrichtung versehen ist.

Wie hierzu der Fig. 2 im einzelnen zu entnehmen ist, ist der Gefäßmantel des Oberteils 15 doppelwandig mit dem äußeren metallischen Mantel 19 und einem inneren metallischen Mantel 22 ausgebildet, die zwischen sich einen Zwischenraum 23 zur Durchleitung von Kühlwasser ausbilden. Um im Bereich der Flanschverbindung 21 und des hier ansetzenden Bereichs der Wasserkühlung für einen Schutz zu sorgen, ist der an die Flanschverbindung 21 anschließende Bereich des metallischen Mantels 19 in einem Übergangsbereich mit einer inneren Isolierung 26 versehen. Da diese Isolierung 26 eine geringere Stärke aufweist als die gesamte Auskleidung 20 des anschließenden Mittelteils 13 des Behandlungsgefäßes 10 ist das Oberteil 15 um einen Betrag zum Gefäßinneren versetzt angeordnet, der dem Unterschiedsbetrag in der Stärke zwischen der Isolierung 26 und der Feuerfest-Auskleidung 20 entspricht. Im einzelnen ist der Fig. 2 zu entnehmen, daß die Auskleidung 20 aus einem auf den metallischen Mantel 19 des Mittelteils 13 aufgebrachten Dauerfutter 24 besteht, an das innenseitig das Verschleißfutter 25 anschließt. Die Isolierung 26 des Oberteils 15 hingegen hat einen gleichen Aufbau wie das Dauerfutter 24 des Unterteils 11.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist nicht nur das Oberteil 15 einen metallischen Mantel 19 mit einer Wasserkühlung auf, sondern gleiches ist auch an dem Mittelteil 13 bis zu dessen Flanschverbindung 21 zum Anschluß an das Unterteil 11 verwirklicht, welches weiterhin mit einer Auskleidung 20 aus Feuerfestmaterial versehen ist.

In Fig. 4 ist dargestellt, daß bei einer Einrichtung des Mittelteils 13 sowie des Oberteils 15 mit einem wassergekühlten Mantel 19 die Abgastemperatur soweit gesenkt werden kann, daß auf einen herkömmlichen Gaskühler verzichtet werden kann, indem an das Oberteil 15 eine Gaskühlstrecke 27 anschließt, die ebenfalls einen wassergekühlten metallischen Mantel 19 gleicher Ausbildung wie für das Mittelteil 13 und das Oberteil 15 vorgesehen aufweist.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (9)

1. Behandlungsgefäß für die Vakuumbehandlung von flüssigem Stahl, bestehend aus einem Unterteil, einem Mittelteil und einem Oberteil und aus an dem Unterteil angesetzten Tauchrohren, wobei das Behandlungsgefäß mit einer Heizvorrichtung, einer Beschickungseinrichtung und einem im rechten Winkel zur Zentralachse des Gefäßes angeordneten Abgasanschluß versehen ist, und wobei das Behandlungsgefäß einen äußeren metallischen Mantel und wenigstens teilweise eine zum Gefäßinneren hin angesetzte Auskleidung aus Feuerfestmaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Mantel (19) des Oberteils (15) des Gefäßes einschließlich des Abgasanschlusses (16) mit einer Wasserkühleinrichtung (23) versehen und innenseitig unmittelbar den im Inneren des Gefäßes (10) herrschenden Prozeßbedingungen ausgesetzt ist.

2. Behandlungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Mantel (19) des Oberteils (15) einschließlich des Abgasanschlusses (16) und der metallische Mantel (19) des Mittelteils (13) mit einer Wasserkühlung (23) versehen sind.

3. Behandlungsgefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Mantel (19) in seinem für eine Wasserkühlung eingerichteten Bereich doppelwandig ausgebildet und mit Anschlüssen für eine Kühlwasserzufuhr und für eine Ableitung des erwärmten Wassers versehen ist.

4. Behandlungsgefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Mantel (19) in seinem für eine Wasserkühlung eingerichteten Bereich aus einzelnen, aneinandergesetzten Rohren zur Durchleitung des Kühlwassers ausgebildet ist.

5. Behandlungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der für eine Wasserkühlung eingerichtete metallische Mantel (19) an seinem Flanschanschluß (21) zu dem eine Auskleidung (20) aus Feuerfestmaterial aufweisenden Gefäßteil (11, 13) innenseitig mit einer sich über einen begrenzten Übergangsbereich erstreckenden Isolierung (26) aus einem Feuerfestmaterial versehen ist.

6. Behandlungsgefäß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Übergangsbereich an dem für eine Wasserkühlung eingerichteten metallischen Mantel (19) angeordnete Isolierung (26) eine geringere Stärke als die Auskleidung (20) des anschließenden Gefäßteils (11, 13) aufweist.

7. Behandlungsgefäß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der für eine Wasserkühlung eingerichtete metallische Mantel (19) an seinem Flanschanschluß (21) zu dem eine Auskleidung aus Feuerfestmaterial aufweisenden Gefäßteil (11, 13) um den Unterschiedsbetrag in der Stärke zwischen Isolierung (26) und Auskleidung (20) zum Gefäßinneren versetzt angeordnet ist.

8. Behandlungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Abgasanschluß (16) des Behandlungsgefäßes (10) ein Gaskühler (17) angeschlossen ist.

9. Behandlungsgefäß nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Abgasanschluß (16) des Behandlungsgefäßes (10) eine von dem mit einer Wasserkühlung versehene metallische Mantel (19) gebildete Gaskühlstrecke (27) angeschlossen ist.