DE19848162C1 - Metal housing attachment, e.g. for feeding a gas into a molten metal - Google Patents

Metal housing attachment, e.g. for feeding a gas into a molten metal

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Abstract

An arrangement for attachment to the outer wall of a metal housing comprises a unit which converts heat given off by the wall into electricity, and a pressure unit which is powered by the electricity. At least one liquid pipe runs from the pressure unit to the metal housing and allows the liquid to be directed against the housing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Befestigung an der Außenwand eines metallurgischen Gefäßes, und insbesondere eine Einrichtung zur Zuführung eines Behandlungsgases in eine metallurgische Schmelze. Außerdem betrifft die Erfindung ein mit dieser Einrichtung ausgestattetes metallurgisches Gefäß.The invention relates to a device for attachment to the outer wall of a metallurgical vessel, and in particular a device for feeding a treatment gas into a metallurgical melt. Also concerns the invention a metallurgical vessel equipped with this device.

Derartige Gasspüleinrichtungen sind in vielfältiger Form seit Jahrzehnten Stand der Technik Radex-Rundschau 1992, Heft 4, S. 217-226. Sie bestehen üblicherweise aus einem keramischen, feuerfesten Gasspülelement, häufig in Kegelstumpfform, dem über eine zugehörige Gasanschlußleitung das Behandlungsgas zugeführt wird. Das Gas durchströmt das Gasspülelement durch offene Poren des Gasspülelementes (sogenannte ungerichtete Porosität), durch Kanäle im Gasspülelement (sogenannte gerichtete Porosität) und/oder durch Fugen, welche beispielsweise zwischen einem keramischen Teil des Gasspülelementes und einer metallischen Ummantelung ausgebildet werden (sogenannte Fugen- oder Schlitzspüler).Such gas purging devices have been in various forms for decades der Technik Radex-Rundschau 1992, Issue 4, pp. 217-226. They usually consist of a ceramic, refractory Gas purging element, often in the form of a truncated cone, with an associated one Gas connection line, the treatment gas is supplied. The gas flows through the gas purging element through open pores of the gas purging element (so-called non-directional porosity), through channels in the gas purging element (so-called directed porosity) and / or by joints, which for example between a ceramic part of the gas purging element and a metallic one Sheathing are formed (so-called joint or slot washer).

Die Gaszufuhr erfolgt über eine stationäre Gasquelle, welche im Abstand vom metallurgischen Gefäß angeordnet ist. The gas is supplied via a stationary gas source, which is at a distance from the metallurgical vessel is arranged.  

Derartige metallurgische Gefäße, zum Beispiel Stahlgießpfannen oder Zwischengefäße (tundish), dienen als Transportmittel sowie zur Behandlung von flüssigem Stahl. Am sogenannten Behandlungsstand wird das in der Pfanne integrierte Spülsystem an die externe Gasquelle angedockt und gespeist. Nach Beendigung der Spülbehandlung, meist mit einem Inertgas wie Argon, wird die Gasquelle einschließlich der Gaszuführleitung zum Spülelement abgekoppelt (getrennt) und die Pfanne zur weiteren Stahlbehandlung an einen anderen Ort transportiert.Such metallurgical vessels, for example steel ladles or Intermediate vessels (tundish) serve as a means of transport and for treatment of liquid steel. At the so-called treatment booth, this is done in the Pan-integrated flushing system docked to the external gas source and fed. After completion of the purging treatment, usually with an inert gas such as Argon, the gas source including the gas supply line to the purge element uncoupled (separated) and the pan to one for further steel treatment transported to another place.

Während dieser Zeit steht entsprechend kein Gas (Gasdruck) am Spülelement (Spülsystem) an. Dabei besteht die Gefahr, daß Metallschmelze aufgrund des ferrostatischen Drucks in die Poren, Kanäle oder Schlitze des Spülelementes eindringt, also das Spülelement mit Stahl infiltriert wird.Accordingly, there is no gas (gas pressure) on the flushing element during this time (Flushing system). There is a risk that molten metal due to the ferrostatic pressure in the pores, channels or slots of the flushing element penetrates, so the rinsing element is infiltrated with steel.

Eine solche Stahlinfiltration hat verschiedene Nachteile: Sie erhöht den Verschleiß des Feuerfestmaterials. Es besteht die Gefahr, daß die Metallschmelze im Spülelement erstarrt (einfriert) und die Poren, Schlitze oder Kanäle verschließt. Im schlimmsten Fall kommt es sogar zu einem Durchbruch der Metallschmelze im Bereich des Spülelementes. Such steel infiltration has several disadvantages: it increases wear of the refractory material. There is a risk that the molten metal in the Flushing element solidifies (freezes) and closes the pores, slots or channels. in the in the worst case, the molten metal even breaks through Area of the flushing element.  

In allen Fällen wird die Funktionstüchtigkeit des Spülele­ mentes zumindest verringert, wenn nicht verhindert. Es ist zwar versucht worden, durch ein sogenanntes "Freibrennen" die offene Porosität des Spülelementes nach einer Infil­ tration wieder herzustellen; dieses Verfahren führt jedoch, sofern es überhaupt erfolgreich ist, in jedem Fall zu einem erheblichen Verschleiß und zu einer reduzierten Haltbarkeit des Spülers.In all cases, the functionality of the sink is mentes at least reduced, if not prevented. It is has been tried, by a so-called "free burning" the open porosity of the flushing element after an infil restore tration; however, this procedure if it is successful at all, definitely one considerable wear and reduced durability the dishwasher.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit aufzuzeigen, auch während des Transportes eines metallurgischen Gefäßes eine Fluidversorgung aufrechtzuerhalten.The object of the invention is to show a possibility also during the transport of a metallurgical vessel maintain a fluid supply.

Insoweit könnte zunächst daran gedacht werden, die Gasver­ sorgung, beispielsweise in Form einer Gasflasche, als mobile Einheit auszuführen und mit dem Schmelzgefäß zu transportieren. Eine solche Maßnahme ist jedoch relativ aufwendig und mit Sicherheitsrisiken verbunden (Explosionsgefahr).In this respect, the Gasver supply, for example in the form of a gas bottle, as mobile unit and with the melting pot transport. However, such a measure is relative complex and associated with security risks (Risk of explosion).

Erfindungsgemäß wird vorstehende Aufgabe durch eine Einrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 2 gelöst. Dabei wird die Einrichtung an der Außenwand eines metallurgischen Gefäßes befestigt und unter Ausnutzung der von der Außenwand des metallurgischen Gefäßes abgegebenen Wärme in-situ ein Fluid, zum Beispiel ein Behandlungsgas für eine Gasspüleinrichtung erzeugt und/oder transportiert, welches entsprechend zu jeder beliebigen Zeit, also auch während des Transportes des metallurgischen Schmelzgefäßes, zum Beispiel eine kontinuierliche Gaszufuhr zu dem keramischen Gasspülelement ermöglicht oder als Kühlmedium genutzt werden kann.According to the invention, the above object is achieved by a Device with the features of claims 1 or 2 solved. The device on the outer wall is a metallurgical vessel attached and taking advantage of the released from the outer wall of the metallurgical vessel Heat a fluid in-situ, for example a treatment gas for a gas purging device  generated and / or transported, which accordingly at any time, thus also during the transport of the metallurgical melting vessel to Example of a continuous gas supply to the ceramic gas purging element enables or can be used as a cooling medium.

Durch die Befestigung der Einrichtung an der Außenwand (welche definitionsgemäß auch den Boden eines metallurgischen Schmelzgefäßes umfaßt) wird gemeinsam mit dem metallurgischen Schmelzgefäß eine Transporteinheit gebildet. Auf diese Weise entfallen Transportprobleme ebenso wie elektrische oder pneumatische Anschlußleitungen von einer externen Station zum Gefäß.By attaching the device to the outer wall (which by definition, the bottom of a metallurgical melting vessel includes) together with the metallurgical melting vessel Transport unit formed. In this way, transportation problems are also eliminated such as electrical or pneumatic connection lines from an external station to the vessel.

Konkret läßt sich der vorgenannte Erfindungsgedanke in zwei alternativen Ausführungsformen realisieren:Specifically, the aforementioned inventive concept can be divided into two alternatives Realize embodiments:

In einer ersten Variante umfaßt die Einrichtung ein Aggregat, welches unter Ausnutzung von, von der Außenwand des metallurgischen Gefäßes abgegebener Wärme, diese Wärme durch thermoelektrische Effekte in Strom umwandelt, eine, unter Verwendung dieses Stromes arbeitende Druckeinrichtung sowie mindestens eine, von der Druckeinrichtung zum metallurgischen Gefäß führende Fluidleitung, über die ein Fluid von der Druckeinrichtung in oder gegen das metallurgische Gefäß geführt wird.In a first variant, the device comprises an aggregate, which under Utilization of, from the outer wall of the metallurgical vessel emitted heat, this heat through thermoelectric effects in electricity converts to one working using this current  Printing device and at least one, from the printing device to Metallurgical vessel leading fluid line through which a fluid from the Pressure device is guided in or against the metallurgical vessel.

Die genannten thermoelektrischen Effekte können beispielsweise auf dem sogenannten "Seebeck-Effekt" beruhen, wonach eine Spannung auftritt, wenn in einem Stromkreis, der aus zwei verschiedenen Metallen, Legierungen oder Halbleitern besteht, die beiden Kontaktstellen, meist Lötstellen, eine unterschiedliche Temperatur aufweisen. Dabei kann die eine Kontaktstelle beispielsweise unmittelbar von der (heißen) Außenwand des metallurgischen Gefäßes gebildet werden, während die andere Kontaktstelle einen separaten elektrischen Leiter benachbart zur Außenwand des metallurgischen Gefäßes umfaßt. Schließt man den Stromkreis, so fließt ein elektrischer Strom.The thermoelectric effects mentioned can, for example, on the So-called "Seebeck effect" are based, according to which a tension occurs when in a circuit made of two different metals, alloys or Semiconductors, the two contact points, usually soldering points, one have different temperature. It can be a contact point for example, directly from the (hot) outer wall of the metallurgical Vessel are formed while the other contact point is a separate one electrical conductor adjacent to the outer wall of the metallurgical vessel includes. If you close the circuit, an electrical current flows.

Dieser, in-situ gebildete Strom kann nun zum Betrieb einer Druckeinrichtung, beispielsweise einer Pumpe oder eines Gebläses, verwendet werden. Mit der Druckeinrichtung kann zum Beispiel ein Behandlungsgas, welches beispielsweise in einem Vorratsgefäß als Bestandteil der Einrichtung mitgeführt wird, über eine Gasleitung zu einem keramischen Gasspülelement geführt werden, welches im Boden oder in der Wand des Schmelzgefäßes angeordnet ist. Die weitere Funktion dieser Gasspüleinrichtung entspricht dem Stand der Technik, das heißt, das Gas durchströmt das Gasspülelement insbesondere über Poren, Kanäle oder Schlitze.This current generated in-situ can now be used to operate a printing device, for example, a pump or a blower can be used. With the Pressure device can, for example, a treatment gas, which carried for example in a storage vessel as part of the facility is led via a gas line to a ceramic gas purging element be placed in the bottom or in the wall of the melting vessel is. The further function of this gas purging device corresponds to the state of the Technology, that is, the gas flows through the gas purging element in particular via pores, channels or slits.

Bei dieser Ausführungsform kann praktisch jedes beliebige Behandlungsgas eingesetzt werden, beispielsweise Argon. Auch reine Luft oder Wasser für Kühlzwecke kann auf diese Weise kontinuierlich appliziert werden.In this embodiment, practically any treatment gas can be used are used, for example argon. Also pure air or water for Cooling purposes can be applied continuously in this way.

Aufgrund der thermoelektrischen Umwandlung der Prozeßwärme in elektrische Energie entfallen elektrische Anschlußleitungen für die Druckeinrichtung. Durch die Konfektionierung der Einrichtung direkt am metallurgischen Schmelzgefäß ergeben sich keine Transportprobleme mehr. Due to the thermoelectric conversion of the process heat into electrical Energy is eliminated by electrical connection lines for the printing device. By assembly of the device directly on the metallurgical melting vessel there are no more transport problems.  

Gleichwohl können zum Beispiel keramische Spülelemente kontinuierlich, auch während des Transportes des metallurgischen Schmelzgefäßes, mit Gas oder Gas-/Feststoff-Gemischen beaufschlagt werden und so die Gefahr einer Metallschmelzeinfiltration in das Spülsystem verringern beziehungsweise vermeiden.Nevertheless, ceramic flushing elements, for example, can be used continuously, too during transportation of the metallurgical melting vessel, with gas or Gas / solid mixtures are applied and so the risk of Reduce metal melt infiltration into the flushing system respectively avoid.

Nach einer zweiten Variante besteht die Einrichtung aus einem Aggregat, in dem unter Anwendung von von der Außenwand des metallurgischen Gefäßes abgegebener Wärme ein flüssiges oder festes Medium durch thermochemische Effekte in ein Gas umgewandelt wird oder Gas freisetzt sowie mindestens einer, von dem Aggregat in oder gegen das metallurgische Gefäß führenden Gasleitung. Die Gasleitung kann dabei zu mindestens einem im metallurgischen Gefäß angeordneten Gasspülelement führen und dieses mit Behandlungsgas für die Metallschmelze versorgen.According to a second variant, the device consists of an aggregate in which using from the outer wall of the metallurgical vessel emitted heat a liquid or solid medium by thermochemical Effects are converted into a gas or releases gas and at least one, from the aggregate in or against the metallurgical vessel Gas pipe. The gas line can be at least one in the metallurgical Guide vessel arranged gas purging element and this with treatment gas for supply the molten metal.

Die bei der ersten Ausführungsform genutzte Thermoelektrizität wird bei der zweiten Ausführungsform durch thermochemische Effekte ersetzt. Diese thermochemischen Effekte können unterschiedlicher Natur sein.The thermoelectricity used in the first embodiment is used in the second embodiment replaced by thermochemical effects. This Thermochemical effects can be of different types.

In einfachsten Fall wird eine Flüssigkeit, wie Wasser, durch die Abwärme des metallurgischen Schmelzgefäßes erhitzt und sukzessive zu Wasserdampf umgesetzt, der als Behandlungsgas zum Beispiel einem Spülsystem (Gasspülelement) zugeführt wird.In the simplest case, a liquid, such as water, is caused by the waste heat from the metallurgical melting vessel heated and gradually to water vapor implemented as a treatment gas, for example a purging system (Gas purging element) is supplied.

In der Regel wird der dabei entstehende Dampfdruck ausreichen, den Dampf dem Spülelement zuzuleiten und durch das Spülelement zu führen. Soweit notwendig, kann die auf thermochemischer Basis arbeitende Gasspüleinrichtung jedoch mit einer thermoelektrisch arbeitenden Gasspüleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsvariante kombiniert werden, um den dabei gebildeten Strom zum Betrieb einer Pumpe oder eines Gebläses für das Gas zu nutzen oder auch, um den Strom zur Erwärmung einer Flüssigkeit oder eines Feststoffs in vorgenanntem Sinne zu nutzen. Diese Variante kann auch alleine genutzt werden.As a rule, the resulting steam pressure will be sufficient, the steam the To feed flushing element and to lead through the flushing element. As far as necessary However, the gas purging device working on a thermochemical basis can also a thermoelectric gas purging device according to the first Variant can be combined to the current formed to  Operation of a pump or blower for the gas to use or to the current for heating a liquid or a solid in the aforementioned To use the senses. This variant can also be used alone.

Eine andere Möglichkeit der thermochemischen Umsetzung stellt die Feststoff/Gas-Umwandlung dar. In diesem Fall umfaßt die Gasspüleinrichtung ein Feststoffreservoir, welches aufgrund der Wärmezufuhr (über die Außenwand des metallurgischen Gefäßes) ein Gas freisetzt, welches als Behandlungsgas auf die zuvor beschriebene Art und Weise genutzt werden kann. Beispielsweise kann ein CO2 freisetzender Feststoff, wie z. B. MgCO3 oder CaCO3 eingesetzt werden.Another possibility of thermochemical conversion is the solid / gas conversion. In this case, the gas purging device comprises a solid reservoir which, due to the supply of heat (via the outer wall of the metallurgical vessel), releases a gas which acts as a treatment gas in the manner described above can be used. For example, a CO 2 releasing solid, such as. B. MgCO 3 or CaCO 3 can be used.

Es ist selbstverständlich, daß beide vorgenannten Einrichtungen durch zusätzliche Regelungs-/Steuerungseinrichtungen sowohl hinsichtlich der thermoelektrischen/thermochemischen Prozesse als auch hinsichtich der Fluid­ zufuhr ergänzt werden können. In diesen Fällen kann die Einrichtung sogenannte thermoelektrische Generatoren zur Stromerzeugung (Energie- Direktumwandlung) umfassen.It goes without saying that both of the above-mentioned facilities by additional regulation / control devices both with regard to thermoelectric / thermochemical processes as well as the fluid feed can be supplemented. In these cases, the facility so-called thermoelectric generators for power generation (energy Direct conversion).

Der Vorteil einer erfindungsgemäßen Einrichtung liegt in der Möglichkeit einer kontinuierlichen Fluidzufuhr, beispielsweise eines kontinuierlichen Spülens beliebiger Spülsysteme und damit der Verringerung der Infiltrationsgefahr. Gleichzeitig wird dabei eine höhere Standzeit beziehungsweise Haltbarkeit der keramischen Spülsysteme erreicht. Reparaturmaßnahmen durch voreilenden Verschleiß werden ebenfalls reduziert oder entfallen.The advantage of a device according to the invention lies in the possibility of one continuous fluid supply, for example continuous rinsing any flushing system and thus reducing the risk of infiltration. At the same time, a longer service life or durability of the ceramic flushing systems achieved. Repair measures by leading Wear is also reduced or eliminated.

Die Einrichtung kann mit beliebigen Arten metallurgischer Schmelzgefäße kombiniert werden. Die Einrichtung kann direkt oder mittelbar (zum Beispiel in einer Art Korb) am Gefäß befestigt werden. The device can be used with any type of metallurgical melting vessel be combined. The facility can be direct or indirect (for example in a kind of basket) are attached to the vessel.  

Um eine möglichst gute Ausnutzung der Wärme des metallurgischen Gefäßes zu erreichen, sieht die Erfindung ein Gefäß vor, das in dem Abschnitt, an dem die genannte Einrichtung angeordnet ist, aus einem hoch wärmeleitenden Material besteht. Dies schließt nicht nur den meist metallischen Außenmantel des Gefäßes ein, sondern auch das innenseitig konfektionierte feuerfeste keramische Material (die Auskleidung des Gefäßes), das zu diesem Zweck beispielsweise aus einem MgO-C-Werkstoff bestehen kann. In diesem Sinne kann es vorteilhaft sein, die Auskleidung im Bereich der Einrichtung ohne die sonst übliche äußere (dem Metallmantel benachbarte) Isolierschicht auszubilden.To make the best possible use of the heat of the metallurgical vessel achieve, the invention provides a vessel that in the section where the said device is arranged, made of a highly thermally conductive material consists. This not only includes the mostly metallic outer jacket of the Vessel, but also the inside refractory ceramic material (the lining of the vessel) used for this purpose can consist of an MgO-C material, for example. In this sense it may be advantageous to remove the lining in the area of the facility otherwise to form the usual outer (adjacent to the metal jacket) insulating layer.

Claims (3)

1. Einrichtung zur Befestigung an einer Außenwand eines metallurgischen Gefäßes mit folgenden Merkmalen:
  • a) einem Aggregat, welches unter Ausnutzung von von der Außenwand des metallurgischen Gefäßes abgegebener Wärme diese Wärme durch thermoelektrische Effekte in Strom umwandelt,
  • b) einer unter Verwendung dieses Stromes arbeitenden Druckeinrichtung, sowie
  • c) mindestens einer von der Druckeinrichtung zum metallurgischen Gefäß führenden Fluidleitung, über die ein Fluid von der Druckeinrichtung in oder gegen das metallurgische Gefäß geführt wird.
1. Device for attachment to an outer wall of a metallurgical vessel with the following features:
  • a) an aggregate which, using the heat emitted by the outer wall of the metallurgical vessel, converts this heat into electricity by means of thermoelectric effects,
  • b) a printing device operating using this current, and
  • c) at least one fluid line leading from the pressure device to the metallurgical vessel, via which a fluid is guided from the pressure device into or against the metallurgical vessel.
2. Einrichtung zur Befestigung an einer Außenwand eines metallurgischen Gefäßes mit folgenden Merkmalen:
  • a) einem Aggregat, in dem unter Ausnutzung von von der Außenwand des metallurgischen Gefäßes abgegebener Wärme ein flüssiges oder festes Medium durch thermochemische Effekte in ein Fluid umgewandelt wird oder ein Fluid freisetzt, sowie
  • b) mindestens einer von dem Aggregat in oder gegen das metallurgische Gefäß führenden Fluidleitung.
2. Device for attachment to an outer wall of a metallurgical vessel with the following features:
  • a) an aggregate in which, using heat emitted by the outer wall of the metallurgical vessel, a liquid or solid medium is converted into a fluid or releases a fluid by thermochemical effects, and
  • b) at least one fluid line leading from the unit in or against the metallurgical vessel.
3. Metallurgisches Gefäß mit einer feuerfesten keramischen Auskleidung und einer am äußeren Mantel des Gefäßes angeordneten Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, das in dem Abschnitt, an dem die Einrichtung angeordnet ist, aus einem hoch wärmeleitenden Material besteht.3. Metallurgical vessel with a refractory ceramic lining and a device arranged on the outer jacket of the vessel according to at least one of claims 1 or 2, in the section which the device is arranged from a highly thermally conductive Material exists.
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