DE19848004A1

DE19848004A1 - Vorrichtung zur Vermeidung von Kontamination des Abstichstahles durch Vorlaufschlacke bei einem kippbaren Konverter mit verbesserter Materialzusammensetzung

Info

Publication number: DE19848004A1
Application number: DE19848004A
Authority: DE
Inventors: Berthold Stilkerieg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-10-17
Filing date: 1998-10-17
Publication date: 2000-04-20
Anticipated expiration: 2018-10-18
Also published as: CN1251392A; TW474994B; TR199902386A2; TR199902386A3; DE19848004B4; GB9924364D0; CN100354434C; GB2344159A; US6241941B1; UA52739C2; ZA996063B; GB2344159B

Abstract

Eine Vorrichtung dient zum Verschließen des Abstichloches 10 eines kippbaren Konverters mit einem Verschlussstopfen 8. Dabei zeichnet sich der Verschlussstopfen 8 insbesondere durch seine Materialzusammensetzung aus. Als Werkstoff für den Verschlussstopfen 8 dient dabei u. a. Kunststoff, vorzugsweise Polystyrolschaum in Kugelform. Dies verleiht dem Verschlussstopfen 8 ein deutlich geringeres Gewicht und gewährleistet vor allem günstigere Verformungseigenschaften. Die Beimischung des Kunststoffes bewirkt, dass der Verschlussstopfen beim Auftreffen von flüssigem Stahl schneller schmilzt bzw. verdampft und es somit zu einer einfacheren und präziseren Handhabung eines Konverters kommt.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verschließen des Abstichlo ches eines kippbaren Konverters mit einem Verschlussstopfen, der aus einem zur Kon verterinnenseite weisenden, beim Auftreffen von flüssigem Stahl schmelzenden Stirn blech sowie einem Setzgerät besteht, über das der Verschlussstopfen in das Abstichloch einführbar und darin gegen dessen Wandung verformbar ist, wobei der Verschluss stopfen einen zylinderförmigen plastischen Kern aufweist, der von dem Stirnblech und einer Grundplatte abgedeckt ist, die gegeneinander verschiebbar mit dem Setzgerät verbunden sind.

Kippbare Konverter besitzen an geeigneter Stelle in der Konverterwand oberhalb des Badspiegels eine Auslauföffnung bzw. ein Abstichloch zur Überführung des flüssi gen Stahls in die Abstichpfanne. Zum Entleeren wird der Konverter in eine solche Position gekippt, dass der Stahl durch das Abstichloch in die nachgeschaltete Pfanne strömt. Da auf der Metallschmelze stets spezifisch leichtere Schlacke unterschiedlicher Viskosität aufschwimmt, gelangt diese während des Kippvorgangs zwangsweise zuerst in das Abstichloch und somit mehr oder weniger große Mengen an Vorlaufschlacke in die Abstichpfanne. Für zahlreiche nachfolgende metallurgische Prozesse ist das Vorhan densein von sauerstoffreicher und häufig mit Phosphor oder Schwefel angereicherter Schlacke von erheblichem Nachteil. Es ergibt sich daher die Forderung, möglichst schlackenfrei den Konverterstahl in die Abstichpfanne zu überführen. Hierzu ist aus der EP 0 635 071 ein Verschlussstopfen bekannt, bei dem das Stirnblech in einen Trichter kanal übergehend ausgebildet ist, der den Verschlussstopfen bzw. Kern durchörtert und eine auf das Stirnblech einwirkende Ziehkralle aufnehmend geformt ist. Dabei wird der Verschlussstopfen so weit in die Konverterwand eingeschoben, dass er mit seinem Stirnblech mit der Konverterinnenseite annähernd fluchtend positioniert ist und dann durch Ziehen der Kralle gesetzt wird. Das Stirnblech geht in einen Trichterkanal über, der den Verschlussstopfen durchörtert, so dass das Festsetzen des Stopfens auch wirk lich konverterinnenseitig erfolgt und nicht an dessen Außenwand. Ist der Verschluss stopfen entsprechend gesetzt, so versintert das Stirnblech und weder Schlacke noch sonstige Teile können durch das Abstichloch ausfließen. Vielmehr kann der Konverter gekippt werden, wobei mit Berühren des flüssigen Stahls nun das Stirnblech und auch der Trichterkanal schmilzt und der Stahl durch den Trichterkanal gezielt in die Pfanne fließen kann. Ein derartiger Verschlussstopfen besteht aus Feuerfestmaterial, in erster Linie Tonerdesilikat, Bindeton, Wasser und Mineralöl.

Dabei ergeben sich Probleme hinsichtlich der Handhabbarkeit. Dies liegt zum einen am hohen Gewicht des Verschlussstopfens, zum anderen an einem hohen Wasser verbrauch, welcher durch den Einsatz von Ton als Bindemittel bedingt ist sowie ins besondere an der recht starren Ausbildung und der damit einhergehenden schwierigen Verformung des Verschlussstopfens beim Einsetzen in das Konverterloch.

Der Erfindung stellt sich folglich die Aufgabe, einen Verschlussstopfen zu schaffen, welcher aufgrund seiner Materialzusammenstellung bessere Verformungs eigenschaften, eine leichtere Lösbarkeit aus dem Konverterloch und damit allgemein eine bessere Handhabbarkeit gewährleistet, was insbesondere dazu führt, dass derartige Verschlussstopfen auch in größeren Konvertern als bisher Verwendung finden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das als Feuerfestma terial dienende Gemisch des Kerns über leicht schmelzbare Kohlenwasserstoffverbin dungen verfügt. Dieser Kunststoff gewährleistet dem bisher eingesetzten Binderton gegenüber deutlich bessere Eigenschaften. Dies zeigt sich vor allem darin, dass mit dem erfindungsgemäßen Verschlussstopfen das Öffnungsverhalten beim Kippen des Konverters stark verbessert wird, weil der Kunststoff als Bestandteil des Verschluss stopfens schmilzt bzw. verdampft. Andererseits gewährleistet der Verschlussstopfen ebenso, dass aufgrund der hohen Strahlungswärme auf der Konverterinnenseite das Stirnblech schmilzt und mit dem feuerfesten Material zu einer festen Kappe versintert, gleichzeitig aber keine Versinterung mit der Wandung des Abstichloches stattfindet. Der versinterte Kappe bleibt stabil, bis sie beim Kippen des Konverters die Vorlauf schlacke sicher über das Abstichloch leitet. Erst unter dem ferrostatischen Druck bricht die Kappe dann ein. Das restliche Stopfenmaterial wird dann innerhalb weniger Se kunden durch den ausfließenden Stahl ausgetragen. Dieser Vorgang wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung aufgrund der Materialeigenschaften des Kunststoffes entscheidend leichter handhabbar.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Kern über einen Gewichtsanteil an leicht schmelzbaren Kohlenwasserstoffverbindungen von 10 bis 40% verfügt.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Kern über einen Gewichtsanteil an leicht schmelzbaren Kohlenwasserstoffverbindungen von 33% ver fügt. Bei diesem Anteil konnte ein besonders günstiges Öffnungsverhalten des Ver schlussstopfens festgestellt werden.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die permanenten Binder Silikate, die temporären Binder Zellulose-Material, die Plastifizierer polyelektrolytische Alkohole und die Verflüssiger Fettsäuren sind. Damit ist ein Material geschaffen, dass sicher stellt, dass sich der Stopfen beim Verformen im Abstichloch wirksam festsetzt, ohne dass es zu einer durchgehenden Versinterung kommt. Die Restmasse wird auch bei entsprechender Hitzeeinwirkung vor einem Zerfall geschützt. Zweckmäßigerweise ist weiterhin vorgesehen, dass der Kunststoff schaumartig ausgebildet ist. Die günstigen Sintereigenschaften des Kunststoffes werden auf diese Weise noch besser ausgenutzt. Der Schaum wird dabei so hergestellt, dass er eine möglichst geschlossene Oberfläche darstellt, wodurch ein Raumvorteil erreicht wird.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der aus Kohlenwasserstoffverbindungen bestehende Kunststoff ein Polystyrolschaum ist. Dieser Werkstoff besitzt den Vorteil, dass seine Verwendung keine übermäßig hohen Kosten verursacht und er sich optimal mit den anderen Materialien verarbeiten lässt, so dass der erfindungsgemäße Ver schlussstopfen eine zuverlässige Funktion gewährleistet. Polystyrol stellt bei geringem Gewicht sicher, dass der Verschlussstopfen zum günstigsten Zeitpunkt aus dem Ab stichloch gedrückt wird. Insbesondere das Schmelz- bzw. Verdampfungsverhalten die ser Kohlenwasserstoffverbindungen bewirkt vorteilhafterweise, dass sich Teile des Ver schlussstopfens auflösen und noch weniger restliches Stopfenmaterial durch den aus fließenden Stahl ausgetragen werden.

Aus Gründen der leichteren Handhabbarkeit sieht die Erfindung vor, dass der Kunststoff die Form von Kugeln besitzt. Diese Kugeln gewährleisten die gewünschte Verformbarkeit des Verschlussstopfens bei seiner Installation im Abstichloch. Dabei wird der Verschlussstopfen mit Hilfe des Setzgerätes in das Abstichloch eingeführt. Über das Hebelsystem des Setzgerätes ist die Ziehkralle auf das Stirnblech gezogen, wodurch ein Druck auf das Stoffmaterial ausgeübt wird, das sich nun so weit verformt, bis der Durchmesser des Abstichloches vollständig ausgefüllt ist. Für diesen Vorgang erweisen sich kleine Kugeln als optimal, da sie sich den Bewegungen und Verformun gen optimal anpassen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kunststoffkugeln eine Größe von 1 bis 2 mm aufweisen. Durch die Wahl dieser extrem Meinen Kunststoffkugeln wird eine gleichmäßige und großräumige Verteilung sichergestellt. Auch Zwischenräume werden mit diesen extrem kleinen Kunststoffkugeln noch erreicht. Insgesamt entsteht ein Gefü ge, welches aufgrund seiner feinen Struktur quasi massiv ist, während gleichzeitig ge währleistet ist, dass er erfindungsgemäße Verschlussstopfen seine bestimmungsgemäße Funktion erfüllt und möglichst gut steuerbar aus dem Abstichloch heraus gedrückt wird.

Zur besseren Einbindung der Kunststoffkugeln in die Gesamtmasse ist vorgese hen, dass die Kunststoffkugeln mit Netzmittel versehen sind. Die mit Netzmitteln verse henen Kunststoffkugeln umhüllen sich folglicherweise mit dem Ton, so dass eine gün stigere Materialstruktur entsteht.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Kunststoff faserartig ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme wird die Wirkung des Benetzens intensiviert und als gün stigere und gleichmäßigere Verteilung des Stopfenmaterials gewährleistet.

Aufgrund der Ausführung des erfindungsgemäßen Verschlussstopfens ergibt sich nun die Möglichkeit, dass das Widerlager zur Aufnahme der Ziehkralle im Bereich zwischen Stirnseite und Mitte des Verschlussstopfens angeordnet ist. Folglich muss die Ziehkralle nicht mehr zwangsläufig am stirnseitigen Ende des Verschlussstopfens ver presst werden, sondern kann je nach Bedarf und nach äußeren Umständen auch an anderen Stellen angeordnet sein. Dies ergibt sich daraus, dass die trichterförmige Aus bildung des Verschlussstopfens an seinem stirnseitigen Ende entfallen kann, weil auf grund der Verformung der Ziehkralle der Verformungsweg kürzer und direkter wird.

Aus dem zuvor Angeführten ergibt sich, dass der zylinderförmige Kern des Verschlussstopfens aus Feuerfestmaterial als ein Gemisch aus
10 bis 40 Gew.-% Kohlenwasserstoffverbindungen
20 bis 40 Gew.-% Bindeton
20 bis 40 Gew.-% Tonerdesilikat
0 bis 20 Gew.-% Wasser
5 bis 20 Gew.-% Öl
0,5 bis 3 Gew.-% Plastifizierer
0,1 bis 2 Gew.-% Verflüssiger
0,1 bis 2 Gew.-% temporäre Binder
0,1 bis 5 Gew.-% permanente Binder
gebildet ist.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein Verschlussstop fen geschaffen ist, welcher aufgrund seiner Materialzusammensetzung flexible Verfor mungseigenschaften besitzt. Damit wird eine präzise Funktion des Verschlussstopfens erreicht, weil der Zeitpunkt des Lösens aus dem Abstichloch genauer vorgegeben wer den kann. Auch die Materialeigenschaften des Kunststoffes hinsichtlich ihrer Schmelz barkeit tragen dazu entscheidend bei
Somit wird die Fertigung der einzelnen Bauteile deutlich erleichtert.

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:

Fig. 1 den Schnitt durch einen Konverter im Bereich des Abstichloches mit eingeschobenem Verschluss stopfen,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Konverter im Bereich des Abstichloches mit eingesetztem und ver quetschtem Verschlussstopfen und

Fig. 3 einen Verschlussstopfen, bei dem Ziehkralle und Stirnblech an zwei verschiedenen Punkten an greifen.

Der in den Figuren allgemein mit 8 bezeichnete Verschlußstopfen besitzt eine zylindrische Form und besteht aus feuerbeständigem Material. Diesem ist ein Stirnblech 2 zugeordnet, welches einen verlängerten, durch den Verschlussstopfen 8 geführten Kanal 5 besitzt. Durch den Kanal 5 wird die Ziehkralle 6 bis oberhalb des stirnseitigen Endes 12 des Verschlussstopfens 8 geführt. Die Aufgabe der Ziehkralle 6 besteht darin, den Verschlussstopfen 8 bis zu seiner endgültigen Positionierung im Abstichloch 10 zu halten. Der Verschlussstopfen 8 wird mit Hilfe des Setzgerätes soweit in das Abstich loch 10 eingeführt, bis er mit seiner Quetschblechfläche, d. h. also der Oberfläche des Stirnbleches 2 nahezu mit der Konverterinnenseite 9 fluchtet. Über das Hebelsystem des Setzgerätes wird die Ziehkralle 6 auf das Stirnblech 2 gezogen. Dadurch wird ein Druck auf das Stopfenmaterial ausgeübt, das sich nun soweit verformt, bis der Durch messer des Abstichloches 10 vollständig ausgefüllt ist. Dieser Vorgang wird wesentlich dadurch erleichtert, dass sich der erfindungsgemäße Verschlussstopfen 8 verformen lässt und somit eine exaktere Anpassung zwischen Stirnblech 2 und Verschlussstopfen 8 ermöglicht.

Fig. 2 zeigt den Verschlussstopfen 8 im eingesetzten, verformten Zustand. Die Verformbarkeit des Verschlussstopfens 8 wird aufgrund der Materialzusammenset zung erreicht. Dabei gewährleisten insbesondere die kleinen Kunststoffkugeln neben dem deutlich geringeren Gewicht auch die flexible Anpassung von Verschlussstopfen 8 an das Stirnblech 2. Ein weiterer Vorteil der Verwendung des kohlenwasserstoffhalti gen Kunststoffs besteht in der leichteren und somit besser steuerbaren Schmelzbarkeit bzw. im Verdampfen, wenn der erfindungsgemäße Verschlussstopfen 8 aus dem Ab stichloch herausgedrückt wird.

Die Dicke des Stopfenbodens bzw. Reststopfens wird für jeden Abstichdurchmesser eines Konverters mit Hilfe des Setzgerätes stets eingehalten, so dass eine reproduzier bares Öffnungsverhalten sichergestellt ist. Aufgrund der hohen Strahlungswärme auf der Konverterinnenseite 9 schmilzt das Stirnblech 2 und versintert mit dem feuerfesten Material zu einer festen Kappe. Diese hält dem Blasdruck und den auftretenden Vi brationen und Erschütterungen stand. Das übrige feuerfeste, isolierende Material ver festigt sich soweit, dass es im Abstichloch 8 stabil erhalten bleibt. Eine Versinterung mit der Wandung des Abstichloches 8 findet nicht statt. Die versinterte Kappe ist so stabil, dass sie beim Kippen des Konverters die Vorlaufschlacke sicher über das Ab stichloch 8 geleitet und erst unter dem ferrostatischen Druck einbricht.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der das Stirnblech 2 nicht am stirnseitigen Ende 12 des Verschlussstopfens 8, sondern ungefähr in dessen Mitte 16 angeordnet ist und Stirnblech 2 und Ziehkralle 6 an verschiedenen Punkten, nämlich stirnseitiges Ende 12 und Mitte 16 verspannt sind. Die Mitte 16 des Verschlussstopfens 8 ist nicht zwangsläufig Ansatzpunkt für die Ziehkralle 6, auch andere Punkte sind hier denkbar, sofern es beispielsweise zur gleichmäßigen Belastung des Verschlussstopfens 8 und zur Vermeidung von Spannungsspitzen beabsichtigt ist, Ziehkralle 6 und Stirnblech 2 örtlich zu trennen.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

1. Vorrichtung zum Verschließen des Abstichloches (10) eines kippbaren Konverters mit einem Verschlussstopfen (8), der aus einem zur Konverterinnenseite (9) weisenden, beim Auftreffen von flüssigem Stahl schmelzenden Stirnblech sowie einem Setzgerät besteht, über das der Verschlussstopfen (8) in das Abstichloch (10) einführbar und darin gegen dessen Wandung verformbar ist, wobei der Verschlussstopfen (8) einen zylinderförmigen plastischen Kern (1) aufweist, der von dem Stirnblech (2) und einer Grundplatte (4) abgedeckt ist, die gegeneinander verschiebbar mit dem Setzgerät ver bunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das als Feuerfestmaterial dienende Gemisch des Kerns (1) über leicht schmelzbare Kohlenwasserstoffverbindungen verfügt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (1) über einen Gewichtsanteil an leicht schmelzbaren Kohlenwasserstoff verbindungen von 10 bis 40% verfügt.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (1) über einen Gewichtsanteil an leicht schmelzbaren Kohlenwasserstoff verbindungen von 33% verfügt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die permanenten Binder Silikate, die temporären Binder Zellulose-Material, die Plastifizierer polyelektrolytische Alkohole und die Verflüssiger Fettsäuren sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus Kohlenwasserstoffverbindungen bestehende Kunststoff schaumartig ausge bildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polystyrolschaum ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff die Form von Kugeln besitzt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffkugeln eine Größe von 1 bis 2 mm aufweisen.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffkugeln mit Netzmittel versehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff faserartig ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (17) zur Aufnahme der Ziehkralle (6) im Bereich zwischen Stirn seite (15) und Mitte (16) des Verschlussstopfens (8) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderförmige Kern (1) des Verschlussstopfens (8) aus Feuerfestmaterial als ein Gemisch aus
10 bis 40 Gew.-% Kohlenwasserstoffverbindungen
20 bis 40 Gew.-% Bindeton
20 bis 40 Gew.-% Tonerdesilikat
0 bis 20 Gew.-% Wasser
5 bis 20 Gew.-% Öl
0,5 bis 3 Gew.-% Plastifizierer
0,1 bis 2 Gew.-% Verflüssiger
0,1 bis 2 Gew.-% temporäre Binder
0,1 bis 5 Gew.-% permanente Binder
gebildet ist.