DE19960717A1

DE19960717A1 - Vorrichtung zum periodischen Abstechen einer Schmelze sowie Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung

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Publication number: DE19960717A1
Application number: DE1999160717
Authority: DE
Inventors: Raimund Brueckner; Daniel Grimm; Jivan Kapoor
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2001-06-28

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abstechen einer Schmelze, insbesondere einer Metallschmelze wie Stahl aus einem Schmelzengefäß, wie einem Schmelzofen, z. B. einem Elektrolichtbogenofen, mit einem in der Wandung, vorzugsweise in dem Boden des Schmelzengefäßes angeordneten Abstichkanal, welcher gefäßaußenseitig mittels eines Verschlussgliedes verschließbar ist, wobei der Einmündungsbereich des Abstichkanals gefäßinnenseitig mit einem Bolzen abdeckbar und/oder zumindest angenähert ausfüllbar ist, dass das Verschlussglied einen Zapfen aufweist, der in Verschlussposition des Verschlussgliedes den Auslaufbereich des Abstichkanals zumindest angenähert ausfüllt, und dass der Abstichkanal eine feuerfeste, insbesondere keramische Wandung aufweist, welche mittels einer sie umgebenden fluidgekühlten, insbesondere luftgekühlten, Induktorspule über Liquidustemperatur der Schmelze aufheizbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abstechen einer Schmelze, insbesondere einer Metallschmelze wie Stahl, aus einem metallurgischen Gefäss, beziehungsweise einem Schmelzofen wie einem Elektrolichtbogenofen, mit einem in der Wandung, vorzugsweise in dem Boden des Gefässes angeordneten Abstichkanal, welcher gefäßaussenseitig mittels eines Verschlussgliedes verschließbar ist.

Aus der DE-PS 59 95 22 ist eine Abstichvorrichtung für Schmelzöfen bekannt, deren Abstichkanal durch einen stabförmi gen, gekühlten Verschlusspfropfen aus einem metallischen Stoff, dessen Zusammensetzung der des Einsatzes zumindest nahekommt, verschlossen ist, wobei eine den Abstichkanal umgebende zylindrische Rohrschlange, die mit einer Kühlleitung und einer elektrischen Stromquelle zum Durchleiten von Heizstrom durch die Rohrschlange verbunden ist, vorgesehen ist. Hier ist die Abstichvorrichtung zentrisch vorgesehen.

Aus der DE-AS 12 00 481 ist eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen der Ausflussöffnung eines Behälters für geschmolzene Metalle, bestehend aus einem der Ausflussöffnung zugeordneten Stopfen aus hochhitzebständigem, vorzugsweise keramischen Werkstoff und einer um den Ausflussstutzen angeordneten induktiven Heiz- und Kühleinrichtung bekannt, bei welcher der Stopfen in Schließstellung mit der Innenwand des Ausfluss stutzens einen konischen oder zylindrischen schmalen Ringraum bildet, der durch eingefrorenes Metall aus der Schmelze ausgefüllt ist.

Aus der AT-PS 207 053 ist ein Bodenverschluss für Gießpfannen und dgl. zum Abgießen schmelzflüssiger Medien hoher Temperatur aus einem Behälter durch eine Öffnung im Behälterboden bekannt, an welche sich ein Abgusstrichter anschließt, wobei die Bodenöffnung des Behälters durch eine Stopfenstange verschließbar ist, der Abgusstrichter beheizbar ist, und für die untere Mündung des Abgusstrichters ein eigenes Absperr mittel vorgesehen ist.

Aus der EP 0 155 575 A1 ist ein Verfahren zur Regelung des Durchflusses einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit, insbesondere einer Metallschmelze beim Stranggießen bekannt, mit einem Gießrohr und einer konzentrisch um dieses an geordneten, ein elektromagnetisches Feld erzeugenden Spule, wobei im Zentrum von Spule und Gießrohrdurchflusskanal innerhalb der elektromagnetischen Wirklänge der Spule der Metalldurchfluss verhindert wird und dabei den Durchfluss regelnde, einschnürende elektromagnetische Kräfte auf das Metall ausgeübt werden. Zum Unterbrechen des Metalldurch flusses, insbesondere bei Gießende beim Stranggießen wird der Metalldurchfluss kurzzeitig elektromagnetisch unterbrochen, da sich im Gießrohrdurchflusskanal befindliche Metalle gekühlt und zur Erstarrung gebracht werden und das elektromagnetische Feld hernach ausgeschaltet wird. Zum Starten des Metalldurch flusses, insbesondere bei Gießbeginn beim Stahlstrang gießen, wird das Metall im Gießrohrdurchflusskanal innerhalb der elektromagnetischen Wirklänge der Spule gekühlt und zur Erstarrung gebracht und zu einem gewünschten Zeitpunkt durch die Spule induktiv aufgeschmolzen.

Bei Elektrolichtbogenöfen ist es (vgl. EP 0 388 255 A1) üblich, die Abstichanordnung seitlich in einer als Ofensole bezeichneten Wanne anzuordnen und beim Abstich der Metall schmelze den Ofen einseitig anzuheben.

Nachteilig bei den bekannten Abstichvorrichtungen ist entweder ein erheblicher Montage- und Betriebsaufwand, unzuverlässige Funktionen wegen unzureichender sogenannter Selbstöffner des Abstichkanals, unbefriedigende Regelungsmöglichkeiten des Metallschmelzenstromes oder übermässiger Aufwand für den Abstichvorgang, insbesondere in den Fällen, in welchen das metallurgische Gefäß gekippt werden muss.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abstichvor richtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welche sich insbesondere für einen Elektrolichtbogenofen eignet, ohne diesen kippen zu müssen, mit welcher insbesondere der Abstichvorgang problemlos unterbrochen und nach einer gewissen Zeit wieder fortgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Abstichvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß beispielsweise dadurch gelöst, dass der Einmündungsbereich des Abstichkanals gefäßinnenseitig mit einem Bolzen abdeckbar und/oder zumindest angenähert ausfüllbar ist, dass das Verschlussglied einen Zapfen aufweist, der in Verschlusspostion des Verschlussgliedes den Auslaufbereich des Abstichkanals zumindest angenähert ausfüllt, und dass der Abstichkanal eine feuerfeste, ins besondere keramische Wandung aufweist, welche mittels einer sie umgebenden fluidgekühlten, insbesondere luftgekühlten, Induktorspule über Liquidustemperatur der Schmelze aufheizbar ist.

Bei einer solchen Abstichvorrichtung entfällt die aufwendige Mechanik der Kippvorrichtung, das Kippen des Lichtbogenofens im Betrieb und die übliche Sandfüllung des gesamten Abstich kanals, die bei jedem Wiederangießvorgang von oben also gefäßinnenseitig erneuert werden muss. Die Tap to Tap-Zeiten können verringert werden, mit der Folge einer erhöhten Power On-Zeit und damit grösseren Produktivität. Sie ermöglicht bessere Abdichtungsmöglichkeiten gegen Lufteintritt mit reduzierter Sauerstoffaufnahme des chargierten Materials sowie einen schlackenfreien Abstich, wobei das Unterbrechen und Wiederanfahren des Abstichvorganges problemlos vonstatten geht.

Vorteilhafterweise weist der Bolzen eine Kopfplatte größeren Durchmessers als der des Einmündungsbereiches des Abstich kanals auf, wobei die Kopfplatte und/oder der Bolzen in den Einmündungsbereich hinein konisch oder sphärisch verjüngt sind/ist. Auf diese Weise kann beim Aufsetzen der Kopfplatte und/oder des Bolzens auf den Einmündungsbereich des Abstich kanals das Eindringen von Metallschmelze in den Abstichkanal weitgehend verhindert werden.

Das Material des Bolzens mit der gegebenenfalls vorgesehenen Kopfplatte ist vorzugsweise nicht temperaturbeständig. Es kann zum Beispiel aus einem trockenen Hartholz bestehen, sodass die Schmelze mit einer zeitlichen Verzögerung in den Abstichkanal eindringt und ihn ausfüllt. Weiter vorzugsweise sollte das Material der Abdeckung dem der Schmelze weitgehend ent sprechen, sodass die abzustechende Schmelze nicht verunreinigt wird.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass das Verschlussglied ein den Zapfen tragender pilz- oder kappenförmiger vorzugsweise feuerfester, gegebenenfalls keramischer Stopfen und/oder eine Schieber- oder Schwenkplatte ist, um eine gute Abdichtung für hohe Standzeiten sicherzustellen. Der Zapfen verdrängt die im Auslaufbereich einfrierende Schmelze bis auf einen Rand bereich, der aber zum oder beim Abstechen gesichert aufge schmolzen werden kann.

Dabei kann der Zapfen lösbar mit dem Stopfen oder der Schieber- oder Schwenkplatte verbunden sein, so dass er bei Verschleiß für sich ausgetauscht werden kann.

Der Zapfen weist vorteilhafterweise einen mit einem ausfliess fähigen, meist gekörnten, feuerfesten Material verfüllten Hohlraum auf. Beim Öffnen des Abstichkanals kann dieses Material nach unten auslaufen und die über dem Zapfen anstehende flüssige Stahlsäule fließt aus.

Wenn die Wandungen des die Verfüllung aufnehmenden Hohlraums nicht temperaturbeständig sind, werden sie kurz nach dem Einschieben des Zapfens in den heißen Abstichkanal zerstört und das freiwerdende Verfüllungsmaterial verfüllt den Auslaufbereich des Abstichkanals fugenlos.

Die Wandungen des Hohlraums können aber auch aus einem geeigneten feuerfesten Material bestehen. In diesem Fall wird beim Einschieben des Zapfens zwischen diesem und der Abstich kanalwand ein schmaler Ringraum ausgespart, in den die Schmelze eindringen kann, wo sie einfriert. Die Stärke des Ringraums und damit die Schichtdicke der eingefrorenen Schmelze kann eingestellt werden, wie auch eine Schicht einfrierender Schmelze oberhalb des Zapfens, um mit wachsender Schichtdicke eine erhöhte Sicherheit gegen Durchbrüche zu erzielen.

Wenn der Kopf des Zapfens mit einem feuerfesten plastischen bis pastösen Dichtmaterial versehen ist, wird verhindert, dass die Schmelze tiefer in den Kanal eindringt. Sie friert bereits im Kopfbereich des Zapfens ein. Unterstützt wird das Ein frieren durch eine oben aufliegende Metallplatte, die der Schmelze zusätzlich Wärmeenergie entzieht.

Der Zapfen kann einen ihn durchdringenden feuerfesten Stift oder ein Seil oder eine Kette aufweisen, wobei der Stift oder das Seil oder die Kette mit einem Ende im Boden des Stopfens oder der Schieber- oder Schwenkplatte verankert ist und mit dem anderen Ende gegebenenfalls im Kopf des Zapfens verankert ist. Beim Entfernen des Verschlussgliedes zum An- bzw. Wiederangießen wird der Stift, das Seil oder die Kette aus der Verfüllung herausgerissen, sodass sie einen Hohlraum in der Verfüllung hinterlässt und gleichzeitig den Ausfließvorgang des Verfüllmaterials unterstützt. In den so geschaffenen Hohlraum startet der Abstich der Schmelze.

Die Verbindung des Zapfens mit dem Stopfen oder der Schieber- oder Schwenkplatte bedingt, dass das Verschlussglied bzw. der Zapfen in einer Raumkurve geführt wird derart, dass der Zapfen in den Abstichkanal einführbar ist und der Stopfen oder die Schieber- oder Schwenkplatte abdichtend an der Mündung des Auslaufbereichs des Abstichkanals anliegt.

Der Stopfen und/oder die Schieber- oder Schwenkplatte können oberflächenseitig ein plastisches bis pastöses feuerfestes Dichtmaterial aufweisen, um die Abdichtung zu verbessern, welches gegebenenfalls unter Temperatureinwirkung aushärtet, um die Abdichtung zu verbessern.

Zur Verbesserung der Schließfunktion können ferner der Einmündungsbereich und/oder der Auslaufbereich des Abstich kanals nach aussen konisch erweitert sein, wozu die zu gehörigen Verschlussorgane entsprechend angepasst sein können. Durch die konische Erweiterung des Auslaufbereiches wird die Entfernung des Zapfens und seiner Verfüllung beim Abstechen der Schmelze begünstigt.

Gemäß einer weiteren besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Induktorspule nur so weit dem Einmündungsbereich des Abstichkanals angenähert, dass sie noch ausserhalb der für ihn vorgesehenen Verschleisszone endet, und dass sie aber so weit dem Auslaufbereich angenähert ist, dass mittels des elektro magnetischen Wechselfelds der Induktorspule die Wandung des Abstichkanals im Kopfbereich des in ihn hineinreichenden Zapfens über Liquidustemperatur der Schmelze aufheizbar ist und im Bereich des Stahlmantels des Bodens des Schmelzengefä ßes nicht über die zulässige Festigkeitstemperatur des Stahlmantels und/oder der Metallteile des Verschlussgliedes bei Betriebsbedingungen aufheizbar ist. Auf diese Weise wird eine optimale und schnelle Verflüssigung der eingefrorenen Schmelze in dem Abstichkanal erreicht, ohne dass die übrigen, insbesondere metallischen Vorrichtungsteile beeinträchtigt werden.

Die Erfindung bezieht sich zur Lösung der gleichen Aufgabe auch auf ein Verfahren zum Schließen und Öffnen eines Abstichkanals in der Wandung, vorzugsweise in dem Boden eines Schmelzengefäßes, insbesondere zum periodischen Abstechen einer Schmelze, wie einer Metallschmelze, insbesondere aus einem Schmelzofen, z. B. einem Elektrolichtbogenofen.

Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zum Schließen des Abstichkanals der Schmelzenstrom in dem Abstichkanal einlaufseitig zumindest kurzzeitig unterbunden oder zu einem Rinnsal reduziert wird, dass der Auslaufbereich des Abstich kanals auslaufseitig bis in mindestens den Bereich der ersten Windung einer den Abstichkanal umgebenden, sich in Richtung Einmündungsbereich des Abstichkanals erstreckenden Induktor spule mittels eines Verschlussgliedes zumindest angenähert mit einem feuerfesten Material verfüllt wird, wobei das Ver schlussglied an der Mündung des Abstichkanals abdichtend zur Anlage kommt, dass in dem Abstichkanal sich ansammelnde Schmelze aufgrund eines Temperaturgefälles nach aussen in die Wandung des Bodens des Schmelzengefässes und in den Stahlman tel insbesondere im Auslaufbereich des Abstichkanals unter Liquidustemperatur abgekühlt werden kann, und dass zum Öffnen des Abstichkanals bzw. Wiederangießen der Schmelze die Wandung des Abstichkanals und/oder die Schmelze induktiv soweit aufgeheizt wird, dass sie ausfließfähig wird, und dass anschließend oder vorausgehend die Mündung des Auslauf bereiches des Abstichkanals durch Verschwenken und/oder Verschieben des Verschlussgliedes wieder freigegeben wird. Auf diese Weise wird eine schnelle und wirksame Methode vor geschlagen, wie der Abstichvorgang insbesondere an einem Elektrolichtbogenofen ohne Kippen ausgeführt werden kann.

Die kurzzeitige Unterbindung oder Reduzierung des Schmelzen stromes erfolgt mechanisch, bsw. durch Abdeckung oder Verfüllung des Einmündungsbereichs des Abstichkanals; sie kann aber auch mittels Unterdruckes über dem Abstichkanal oder mittels eines elektromagnetischen Wechselfeldes mit einer dem Schmelzendruck entgegengerichteten Kraftkomponente erfolgen.

Für die Unterbrechung des Abstichvorganges wird der Ein mündungsbereich des Abstichkanals mit einem Bolzen abgedeckt und / oder zumindest angenähert ausgefüllt, wobei der Bolzen zumindest bei Schmelzentemperatur nicht temperaturbeständig ist. Der Bolzen wird also nur kurzzeitig das Eindringen der Schmelze in den Abstichkanal unterbrechen, jedoch mit einem ausreichenden Zeitintervall, um unter den leergelaufenen Abstichkanal das Verschlussglied abdichtend zu positionieren, wobei zugleich der Zapfen in den Auslaufbereich des Abstich kanals eingeführt wird. Auf Grund der kurzzeitigen Unter brechung des Schmelzenstromes mittels des Bolzens ist es also möglich, das Verschlussglied vor Ort zu bringen, ohne dass es durch den vollen Strahl der ausfliessenden Schmelze geführt werden muss.

Zur Verfüllung und/ oder Abdeckung des Auslaufbereiches des Abstichkanals wird ein mit dem Verschlussglied (10) gegebenen falls lösbar verbundener Zapfen (103), der gegebenenfalls ein feuerfestes fließfähiges Material aufweist, in einer Raumkurve in den Abstichkanal eingeführt.

Wenn zum Abstich das Verschlussglied von der Mündung des Abstichkanals entfernt wird, rieselt die Verfüllung des Zapfens heraus oder sie wird zumindest teilweise mechanisch herausgerissen, wodurch das Ausfließen der Schmelze in Gang gesetzt wird.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und /oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Fig. 1 zeigt als Beispiel den bekannten schematischen Aufbau eines Elektrolichtbogenofens 1 (vgl. z. B. EP 0 388 255 A1) mit einer als Wanne 1a ausgebildeten Ofensohle, unteren und oberen Seitenwänden 2, welche in ihrem oberen Bereich wassergekühlt sind, einem ebenfalls wassergekühlten Deckel 3 mit einer Durchtrittsöffnung 4 für die (nicht dargestellten) Elektroden und einen exzentrisch angeordneten Abstich mit Abstichkanal 5. Der dargestellte Ofen 1 muss zum Abstich der Stahlschmelze 9 um seine Achse 6 gekippt werden, was mit dem erfindungsgemässen Abstich nicht erforderlich ist.

Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäß in dem Boden 8 einer Wanne 1a vorgesehenen Abstich im einzelnen.

Fig. 3 zeigt als Ausschnitt von Fig. 2 eine besondere Ausführungsform des Zapfens 103.

Gemäss Fig. 2 ist der Abstichkanal 5 von einem inneren Abstichrohr 51 gebildet, das in ein äußeres Abstichrohr 52 eingemörtelt (Mörtelschicht 53) ist. Die Abstichrohre 51, 52 können aus Rohrsegmenten aufgebaut sein. Das innere Abstichrohr 51 ist das in üblicher Weise auswechselbare Verschleissfutter des Abstichkanals 5.

Das äussere Abstichrohr 52 ist in einen Lochstein 54 eingemör telt (Mörtelschicht 55). Das innere Abstichrohr 51, das äussere Abstichrohr 52 und der Lochstein 54 bestehen aus feuerfesten, dem jeweiligen Zweck angepassten keramischen Materialien.

In dem Lochstein 54 ist eine, gegebenenfalls mehrteilige, als Hohlwendel ausgebildete Induktorspule 56, z. B. aus Kupferrohr eingemörtelt oder eingegossen. Die Induktorspule 56 hat zum Boden 8 bzw. zu dessen Stahlmantel 81 einen Sicherheits abstand, damit der Stahlmantel 81 nicht oder nur wenig an ihr elektromagnetisches Feld ankoppelt und sich nicht übermässig aufheizt. Die Induktorspule 56 weist nach oben zum Niveau der feuerfesten Auskleidung 82 des Bodens 8 der Wanne 1a ebenfalls einen Sicherheitsabstand auf, damit sie durch die darüber stehende Schmelze 9 nicht übermässig aufgeheizt wird oder in die Verschleisszone 511a des Einmündungsbereichs 511 des Abstichkanals 5 gerät. Die Induktorspule 56 ist vorzugsweise luftgekühlt. Ihre elektrischen Anschlüsse und deren Verbin dungsanschlüsse zur Kühlung sind über eine Leitung 57 durch den Stahlmantel 81 des Bodens 8 nach aussen zu den (nicht dargestellten) Versorgungseinheiten geführt.

Der Lochstein 54 einschließlich Induktorspule 56 kann zusammen mit dem eingebauten äußeren und inneren Abstichrohr 51 und 52 als Einheit mit Abstand in einen in der Bodenöffnung 83 ausgemauerten feuerfesten Ring 84 der feuerfesten Auskleidung 82 eingesetzt werden. Der Lochstein 54 ist auf einem mit dem Stahlmantel 81 verkeilten Haltering 86 gehaltert, der zusätzlich als Widerlager für das letzte Segment des äußeren Abstichrohres 52 dient. Haltefinger 87 stützen das innere Abstichrohr 51. Die gesamte Einheit wird mit einer Aus fütterung aus Stampf- oder Gießmassen 85 in die feuerfeste Auskleidung 82 des Bodens 8 in den gemauerten Ring 84 integriert.

Zum Angießen, Unterbrechen und Wiederangießen des Schmelzen ofens wird folgendermaßen verfahren:
Für die erste Schmelze wird mittels des Verschlussgliedes 10 der Abstichkanal 5 verschlossen. Der Zapfen 103 ragt dann in den Auslaufbereich 512 des Abstichkanals 5 bis in den Bereich der ersten Windung der Induktorspule 56 hinein. Der sich in dem Abstichrohr 52 beim Aufschmelzen des Stahles in der Wanne 1a des Elektrolichtbogenofens ansammelnde flüssige Stahl 9 kann oberhalb des Zapfens 103 durch Wärmeentzug in die relativ kalte feuerfeste Auskleidung 82 und den Boden 8 der Wanne 1a einfrieren. Gegebenenfalls friert auch eine dünne Schale Stahls um den Zapfen 103 bis zur Abdichtung 102a des Stopfens 102 ein. Die geregelte induktive Aufheizung des inneren Abstichrohres 51 mittels der Induktionsspule 56 ermöglicht ein gezieltes Einfrieren(-lassen) des flüssigen Stahls 9, das in dem Masse erfolgen kann, wie es Sicherheitsanforderungen gebieten.

Zum Abstechen wird der Stahl in dem Abstichkanal 5 mittels der induktiven Heizvorrichtung 56, 57 verflüssigt, zumindest soweit verflüssigt, dass beim Entfernen des Verschlussgliedes 10 und des Zapfens 103 vom Abstichkanal 5 der Ausfluss des flüssigen Stahls 9 als Selbstläufer in Gang kommt. Im Gegensatz zu Elektrolichtbogenöfen des Standes der Technik, die zum Abstechen einen sandgefüllten Abstichkanal benötigen, in den kein flüssiger Stahl eindringen darf, weil er ansonsten darin nicht mehr aufgeschmolzen werden kann, ermöglicht die Erfindung, dass flüssiger Stahl 9 in den Abstichkanal 5 einläuft und ihn nahezu ausfüllt, da der Stahl mittels induktiver Wärmeenergie flüssig gehalten oder verflüssigt werden kann. Nur im untersten Teil des Auslaufbereichs 512 des Abstichkanals 5 ist gegebenenfalls die Energieversorgung der induktiven Aufheizung unzureichend, da die Induktionsspule 56 nicht bis ganz nach unten gezogen werden kann, sondern in einem gewissen Abstand von den Metallteilen des Bodens 8 der Wanne 1a und des Verschlussgliedes 10 endet, um diese induktiv nicht zu stark anzukoppeln. Für diesen Fall ist der in den unteren Auslaufbereich 512 des Abstichkanals 5 hineinreichende Zapfen 103 vorgesehen, der den flüssigen Stahl 9 zwischen dem Zapfen 103 und der Wandung des inneren Abstichrohres 51 höchstens bis auf einen schmalen Ringraum verdrängt, in dem der Stahl ohne Beeinträchtigung des Abstichvorganges ein frieren kann.

Oberhalb des Zapfens 103 kann der Stahl induktiv flüssig gehalten oder verflüssigt werden. Gegebenenfalls kann man den flüssigen Stahl aus Sicherheitsgründen zumindest teilweise einfrieren lassen und zum Abstechen wieder aufschmelzen.

Zum Beenden bzw. Unterbrechen des Abstichvorganges wird der Einmündungsbereich 511 des Abstichkanals 5 durch eine Öffnung in der Abdeckung 7 (Fig. 1) hindurch mittels eines an einer Stange 111 geführten Bolzens 11 und/oder dessen Kopfplatte 112 möglichst nahezu ausgefüllt bzw. abgedeckt, sodass der in der Wanne 1a anstehende flüssige Stahl 9 nicht oder nur in einem Rinnsal in den Abstichkanal 5 einläuft. Der Bolzen 11 kann an seinem freien Ende konisch verjüngt sein, um seine Einführung in den Abstichkanal 5 zu erleichtern. Die Kopfplatte 512 kann auf ihrer Unterseite ebenfalls einen sich in Anpassung an die Form des Einmündungsbereichs 511 konischen Übergang aufweisen, um die Abdichtung zu verbessern.

Unmittelbar nach dem Verschluss des Einmündungsbereichs 511 des Abstichkanals 5 wird - nachdem der flüssige Stahl aus ihm herausgeflossen ist - das Verschlussglied 10 abdichtend an den Auslaufbereich 512 des Abstichkanals 5 zur Anlage gebracht. Hierbei muss vermieden werden, dass Anbackungen von Stahl und Schlacke auf dem Verschlussglied 10 und ein übermäßiges Spritzen des auf das Verschlussglied 10 aufprallenden Stahls erfolgen. Aus diesem Grund wird zuerst der Einmündungsbereich 511 des Abstichkanals 5 wie beschrieben abgedeckt und dadurch der Stahlfluss unterbrochen, so dass im Anschluss daran das Verschlussglied 10 ohne wesentliche Beeinträchtigung in Verschlussposition gebracht werden kann. Wenn daraufhin der Bolzen 11 und/oder dessen den Einmündungsbereich 511 über greifende Kopfplatte 512 in dem darüber stehenden Stahlbad der Wanne 1a mit zeitlicher Verzögerung zerstört wird, z. B. aufschmilzt oder aufbrennt, so dass der Abstichkanal 5 mit flüssigem Stahl 9 vollaufen kann, dann friert dieser wie oben beschrieben zumindest über dem Verschlussglied 10 teilweise ein und sichert zusätzlich den Abstichkanal 5 gegen einen Durchbruch.

Zum Angießen und Wiederangießen wird das Verschlussglied 10 vom Abstichkanal 5 abgeschwenkt. Gleichzeitig muss der Zapfen 103 aus dem Auslaufbereich 512 des Abstichkanals 5 zumindest teilweise entfernt werden, so dass der darüber anstehende flüssige Stahl 9 als Selbstläufer auszufließen beginnt. Zu diesem Zweck ist der Zapfen 103 in einer Ausführungsform als ein zylindrisches Paket beispielsweise aus Pappe ausgebildet, das mit einem körnigen, fließfähigen, in der Regel feuerfesten Material, z. B. mit sogenannten Sand gefüllt ist. Beim Abziehen des Verschlussgliedes 10 rieselt der "Sand" aus dem Abstich kanal 5 heraus, eine gegebenfalls versinterte Sandbrücke bricht bei den herrschenden hohen Temperaturen unter dem ferrostatischen Druck der darüber stehenden Stahlsäule ein, und der Abstich beginnt. Der Zapfen 103 kann aber auch aus einem dünnwandigen feuerfesten Material bestehen. Auch in diesem Fall weist er eine Füllung mit einem fließfähigen feuerfesten Material auf. Über die einstellbare Wandstärke des Deckels des Zapfens 103 lässt sich die Stabilität der Brücke einstellen. Bei beiden Ausführungsbeispielen kann das Ausfließen des "Sandes" mittels eines in den Zapfen 103, gegebenenfalls bis in die Brücke hineinreichenden feuerfesten Stiftes, eines feuerfesten Seiles oder einer feuerfesten Kette 110 unterstützt werden, wenn diese beim Öffnen des Verschluss gliedes 10 mit herausgerissen werden.

Die Induktorspule 56, die zumindest an eine den Abstichkanal 5 umgebende elektrisch leitfähige, feuerfeste Schicht ankoppelt, ist aus Sicherheitsgründen luftgekühlt - eine Wasserkühlung in der feuerfesten Auskleidung 82 des Bodens 8 der Wanne 1a könnte bei Kontakt mit flüssigem Stahl 9 zu einer Explosion führen. Die Induktionsspule ist derart angeordnet, dass sie sicher ausserhalb der Verschleißzone 511a des Einmündungsbereichs 511 endet. Auch nach unten zum Boden 8 weist die Induktorspule 56 einen Sicherheitsabstand auf, damit sie im Betrieb nicht den Stahlmantel 81, den Haltering 86, die Haltefinger 87 oder das Verschlussglied 10 in einem Masse ankoppelt, der trotz Kühlmöglichkeiten von außen nicht zu vertreten ist.

Bezugszeichenliste

1

metallurgisches Gefäß

1

a Wanne

2

Seitenwände

3

Deckel

4

Durchtrittsöffnung

5

Abstichkanal

51

inneres Abstichrohr

52

äusseres Abstichrohr

511

Einmündungsbereich des Abstichkanals

511

a Verschleißzone

512

Auslaufbereich des Abstichkanals

53

Mörtelschicht

54

Lochstein

55

Mörtelschicht

56

Induktorspule

57

Strom - und Kühlleitung

6

Kippachse

7

Abdeckung

8

Boden

81

Stahlmantel

82

feuerfeste Auskleidung

83

Bodenöffnung

84

Ring

85

Stampf - oder Gießmasse

86

Haltering

87

Haltefinger

88

Wandung des Abstichkanals

9

Schmelze, insbesondere schmelzflüssiger Stahl

10

Verschlussglied

101

Schieber- oder Schwenkplatte

102

Stopfen

102

a Dichtmaterial

103

Zapfen

103

a Kopfbereich des Zapfens

103

b Fussbereich des Zapfens

104

plastisches bis pastöses feuerfestes Material

105

Metallplatte

106

Gestänge

107

Hohlraum

108

fliessfähiges feuerfestes Material

109

Wandungen

110

feuerfester Stift, Seil, Kette

110

a Ende von Stift, Seil, Kette

110

b anderes Ende von Stift, Seil, Kette

11

Bolzen

111

Stange

112

Kopfplatte

Claims

1. Vorrichtung zum Abstechen einer Schmelze, insbesondere einer Metallschmelze wie Stahl aus einem Schmelzengefäß (1), wie einem Schmelzofen, z. B. einem Elektrolichtbogenofen, mit einem in der Wandung, vorzugsweise in dem Boden (8) des Schmelzengefäßes (1) angeordneten Abstichkanal (5), welcher gefäßaußenseitig mittels eines Verschlussgliedes (10) verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein mündungsbereich (511) des Abstichkanals (5) gefässinnenseitig mit einem Bolzen (11) abdeckbar und/oder zumindest angenähert ausfüllbar ist, dass das Verschlussglied (10) einen Zapfen (103) aufweist, der in Verschlusspostion des Verschlussgliedes (10) den Auslaufbereich (512) des Abstichkanals (5) zumindest angenähert ausfüllt, und dass der Abstichkanal (5) eine feuerfeste, insbesondere keramische Wandung (88) aufweist, welche mittels einer sie umgebenden fluidgekühlten, ins besondere luftgekühlten, Induktorspule (56) über Liquidustem peratur der Schmelze (9) aufheizbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (11) eine Kopfplatte (112) größeren Durchmessers als der des Einmündungsbereiches (511) des Abstichkanals (5) aufweist, wobei die Kopfplatte (112) und/oder der Bolzen (11) in den Einmündungsbereich (511) hinein konisch oder sphärisch verjüngt sind/ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (11) und/oder die Kopfplatte (112) bei höheren Temperaturen, wie zum Beispiel bei Liqui dustemperatur der Schmelze (9), nicht temperaturbeständig sind/ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Bolzens (11) und/oder der Kopfplatte (112) dem der Schmelze (9) entsprechen/entspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (11) und/oder die Kopfplatte (112) aus einem organischen Material, wie trockenem Hartholz, besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussglied (10) ein den Zapfen (103) tragender pilz - oder kappenförmiger vorzugsweise feuerfester, gegebenenfalls keramischer Stopfen (102) und/oder eine Schieber- oder Schwenkplatte (101) ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (103) lösbar mit dem Stopfen (102) und/oder der Schieber oder Schwenkplatte (101) ver bunden ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (103) einen Hohlraum (107) aufweist, der mit einem ausfließfähigen, feuerfesten Material (108) verfüllt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die den Hohlraum (107) begrenzenden Wandungen (109) bei höheren Temperaturen, wie zum Beispiel bei Liquidustemperatur der Schmelze (9), nicht temperaturbeständig sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die den Hohlraum (107) begrenzenden Wandungen (109) aus einem feuerfesten Material bestehen.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (103) des Verschlussgliedes (10) eine ihn überkragende Schicht eines plastischen bis pastösen feuerfesten Materials (104) aufweist, die gegebenen falls unter Temperatureinwirkung aushärtet und/oder eine Metallplatte (105) mit geringerem Querschnittsabmessungen als die des Abstichkanals (5).

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (103) einen ihn durch dringenden feuerfesten Stift oder ein Seil oder eine Kette (110) aufweist, wobei der Stift oder das Seil oder die Kette (110) mit einem Ende (110a) in dem Boden des Stopfens (102) oder der Schieber- oder Schwenkplatte (101) verankert ist und mit dem anderen Ende (110b) gegebenenfalls in dem Kopf des Zapfens (103) verankert ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussglied (10) bzw. der Zapfen (103) in einer Raumkurve derart geführt ist, dass der Zapfen (103) in den Abstichkanal (5) einführbar ist und der mit dem Zapfen (103) verbundene Stopfen (102) oder die mit ihm verbundene Schieber- oder Schwenkplatte (101) abdichtend an der Mündung des Auslaufbereichs (512) des Abstichkanals (5) zur Anlage kommt.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (102) und/oder die Schieber- oder Schwenkplatte (101) oberflächenseitig ein plastisches bis pastöses feuerfestes Dichtmaterial (102a) aufweisen/aufweist, das gegebenenfalls unter Temperatureinwirkung aushärtet.

15. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Einmündungsbereich (511) und/oder der Auslaufbereich (512) des Abstichkanals (5) nach aussen konisch erweitert sind/ist.

16. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktorspule (56) nur so weit dem Einmündungsbereich (511) des Abstichkanals (5) angenähert ist, dass sie noch ausserhalb der für ihn vorgesehenen Ver schleißzone (511a) endet, und dass sie aber so weit dem Auslaufbereich (512) des Abstichkanals (5) angenähert ist, dass mittels des elektromagnetischen Wechselfelds der Induktorspule (56) die Wandung (88) des Abstichkanals (5) im Kopfbereich (103a) des in ihn hineinreichenden Zapfens (102) über Liquidustemperatur der Schmelze aufheizbar ist und im Bereich des Stahlmantels (81) des Bodens (8) des Schmelzenge fässes (1) nicht über die zulässige Festigkeitstemperatur des Stahlmantels (81) und/oder der Metallteile des Verschluss gliedes (10) bei Betriebsbedingungen aufheizbar ist.

17. Verfahren zum Schließen und Öffnen eines Abstichkanals (5) in der Wandung, vorzugsweise in dem Boden (8) eines Schmelzengefäßes (1), insbesondere zum periodischen Abstechen einer Schmelze, wie einer Metallschmelze, insbesondere aus einem Schmelzofen, z. B. einem Elektrolichtbogenofen, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schließen des Abstichkanals (5) der Schmelzenstrom in dem Abstichkanal (5) einlaufseitig zumindest kurzzeitig unterbunden oder zu einem Rinnsal reduziert wird, dass der Auslaufbereich (512) des Abstichkanals (5) aus laufseitig bis in den Bereich der ersten Windung einer den Abstichkanal (5) umgebenden, sich in Richtung Einmündungs bereich (511) des Abstichkanals (5) erstreckenden Induktor spule (56) mittels eines Verschlussgliedes (10) zumindest angenähert mit einem feuerfesten Material verfüllt wird, wobei das Verschlussglied (10) an der Mündung des Abstichkanals (5) abdichtend zur Anlage kommt, dass in dem Abstichkanal (5) sich ansammelnde Schmelze aufgrund eines Temperaturgefälles nach aussen in die Wandung des Bodens (8) und des Stahlmantels (81) des Schmelzengefäßes (1) insbesondere in dem Auslaufbereich (512) des Abstichkanals (5) unter Liquidustemperatur abgekühlt werden kann, und dass zum Öffnen des Abstichkanals (5) bzw. Wiederangießen der Schmelze die Wandung (8) des Abstichkanals (5) und/oder die Schmelze induktiv soweit aufgeheizt wird, dass sie ausfließfähig wird, und dass anschließend oder vorausgehend die Mündung des Auslaufbereiches (512) des Abstichkanals (5) durch Verschwenken und/oder Verschieben des Verschlussgliedes (10) wieder freigegeben wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzzeitige Unterbindung oder Reduzierung des Schmelzen stromes mechanisch, bsw. durch Abdeckung oder Verfüllung des Einmündungsbereichs (511) des Abstichkanals (5) oder mittels Unterdruckes über dem Abstichkanal (5) oder mittels eines elektromagnetischen Wechselfeldes erfolgt.

19. Verfahren nach den Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Einmündungsbereich (511) des Abstichkanals (5) mit einem Bolzen (11) abgedeckt und/oder angenähert ausgefüllt wird, wobei der Bolzen (11) nicht schmelzentemperaturbeständig ist.

20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verfüllung und/oder Abdeckung des Auslaufbereiches (512) des Abstichkanals (5) ein mit dem Verschlussglied (10) gegebenenfalls lösbar verbundener Zapfen (103), der gegebenen falls ein feuerfestes ausfliessfähiges Material (108) aufweist, in einer Raumkurve in den Abstichkanal (5) einge führt wird.

21. Verfahren nach den Ansprüchen 17 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass beim oder im Anschluss an das Ver schwenken und/oder das Verschieben des Verschlussgliedes (10) zur Freigabe des Auslaufbereiches (512) das fliessfähige feuerfeste Material (108) des Auslaufbereichs (512) des Abstichkanals (5) gänzlich oder bruchstückhaft herausfließt und/oder herausgerissen wird.