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Die
Neuerung betrifft eine Einfüllöffnung für Torpedopfannen
und Randsteine zum Schutz der Einfüllöffnung von Torpedopfannen vor
dem korrosiven Angriff schmelzflüssiger
Medien, wie Roheisen und Schlacke. Torpedopfannen werden vielerorts
für den
Transport von flüssigem
Roheisens zwischen Hochofen und Stahlwerk benutzt. Diese Gefäße haben
ein Fassungsvermögen
bis etwa 450 t und verdanken ihren Namen ihrer schlanken, zigarrenförmigen Gestalt.
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Die
Torpedopfannen haben zumeist in ihrem Mittelabschnitt eine Einfüllöffnung,
durch welche schmelzflüssiges
Roheisen in das Innere der Torpedopfanne gegeben wird. Zum Entleeren
wird die Torpedopfanne so gekippt, dass der schmelzflüssige Inhalt
der Torpedopfanne durch die zuvor zum Einfüllen benutzte Öffnung entleert
wird.
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Es
versteht sich, dass insbesondere durch das Entleeren der Umfang
der Einfüllöffnung stark beansprucht
und somit hohem Verschleiß unterworfen
ist.
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Nach
dem heutigen Stande der Technik umfasst die Einfüllöffnung von Torpedopfannen einen ringförmigen Stahlpanzer,
der sich senkrecht zur Oberfläche
des Torpedopfannenmittelabschnittes erstreckt. Um diesen Stahlpanzer
beim Befüllen
und insbesondere Entleeren der Torpedopfanne vor dem korrosiven
Angriff des schmelzflüssigen
Pfanneninhaltes (Roheisen und Schlacke) zu schützen, wird derzeit „vor Ort" eine feuerfeste
Gießmasse
vergossen, welche den Stahlpanzer der Öffnung von innen, außen und
oben umgibt, wie nachfolgend anhand von 1 beschrieben.
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1 zeigt
schematisch einen Ausschnitt aus dem Mittelabschnitt einer Torpedopfanne,
in welchem eine Einfüllöffnung 1 vorgesehen
ist. Zu erkennen ist ein Teilbereich der äußeren Stahlhülle 2 der Torpedopfanne,
welche im Bereich der Einfüllöffnung als
senkrecht hochstehender, ringförmiger
Stahlpanzer 4 ausgebildet ist. Innerhalb der Stahlhülle 2 ist schematisch
eine Feuerfestmauerung FF angedeutet. Mit Hilfe einer Schablone
S wird die schon erwähnte
feuerfeste Gießmasse 5 von
oben eingebracht, um nach ihrem Erstarren den Stahlpanzer von innen,
außen
und oben schützend
zu umgeben.
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Dieser
herkömmliche
Aufbau der Einzelöffnung
einer Torpedopfanne hat sich insofern als nachteilig erwiesen, als
- 1. sich als Folge der auftretenden Wärmespannungen
häufig
Risse oberhalb des Stahlpanzers der Öffnung zeigen, wobei flüssiges Roheisen durch
diese Risse eindringen und den Stahlpanzer unterhalb des Feuerfestmaterials
zerstören kann,
ohne dass diese Zerstörung
frühzeitig
erkennbar wird, und
- 2. als Folge des Einbringens der feuerfesten Gießmasse von
oben nach dem Erstarren der Gießmasse
oben eine raue Oberfläche
zurückbleibt.
Diese unvorteilhafte Oberflächenbeschaffenheit
begünstigt
das Anhaften von erkaltendem Roheisen, so dass sich fest anhaftende
sogenannte „Bären" bilden. Werden diese
Bären mechanisch
entfernt, so treten häufig
mechanische Schäden
an dem Feuerfestmaterial auf, was das Aufbringen einer feuerfesten
Reparaturspritzmasse erforderlich macht.
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Die
vorstehend erwähnte
Bildung von Rissen R sowie einer rauen Oberfläche r.O. sind in 2 schematisch
dargestellt.
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Der
Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einfüllöffnung von Torpedopfannen so
auszubilden, dass keine störende
Rissbildung auftritt, und dass der Ausbildung von „Bären" kein Vorschub geleistet
wird.
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Diese
Aufgabe wird neuerungsgemäß gelöst durch
die Gegenstände
der Ansprüche
1 und 4.
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Der
mit Hilfe der Neuerung erzielbare Fortschritt ergibt sich in erster
Linie daraus, dass lediglich zwei vorgefertigte feuerfeste und verschleißbeständige Formsteine
benötigt
werden, um den Schutz des Stahlpanzers zu gewährleisten. Durch Verwendung vorgefertigter
Formsteine entfällt
ein Einbringen einer feuerfesten Gießmasse von oben und die sich
daraus ergebende raue obere Oberfläche des Feuerfestmaterials.
Die erfindungsgemäßen vorgefertigten
Formsteine aus geeigneten Feuerfestmaterialien sind bei ihrer Herstellung
so gegossen worden, dass die später
vom Roheisen benetzten Flächen
glatt und porenfrei ausgebildet sind. Die Formsteine werden vor
ihrem Einbau definiert thermisch behandelt und können somit völlig rissfrei
eingebaut werden. Die dadurch erzielten glatten Oberflächen bieten
keine Voraussetzung für
das Ausbilden anhaftender störender „Bären".
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Ferner
können
durch Vermeidung von Stahlbaureparaturen und durch Verringerung
der Spritzreparaturen beträchtliche
Kosten eingespart und kann die Verfügbarkeit der Torpedopfannen
entsprechend erhöht
werden. Kürzere
Trocknungszeiten der neu zugestellten Torpedopfannen erhöhen ebenfalls
deren Verfügbarkeit.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Neuerung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Neuerung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. In
dieser dienen die bereits erörterten
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1 und 2 der
Erläuterung
des bekannten Standes der Technik, und die
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3 bis 6 der
Erläuterung
der Erfindung. Dabei zeigt
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3 einen
Querschnitt durch eine Torpedopfanne und ihre Einfüllöffnung,
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4 einen
Längsschnitt
durch den die Einfüllöffnung aufweisenden
Mittelabschnitt der Torpedopfanne,
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5 ein
Detail aus 4, und
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6 eine
Aufsicht auf eine von zwei Randsteinen geschützte Einfüllöffnung mit einer mittigen Durchflussöffnung.
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3 zeigt
einen durch die Einfüllöffnung geführten Querschnitt
durch eine Torpedopfanne entlang der Linie III-III in 6.
Es ist zu erkennen, dass die Torpedopfanne eine äußere Stahlhülle 2 und eine dem
Pfanneninneren zugewandte mehrschichtige feuerfeste Auskleidung
aufweist. Ferner ist zu erkennen, dass im dargestellten Ausführungsbeispiel
der kreisförmige
Querschnitt des Torpedopfanneninneren im Bereich der Einfüllöffnung in
einen kegelstumpfförmigen
Querschnitt übergeht,
wobei in diesem Bereich die Stahlhülle 2 in einen der
Einfüllöffnung zugeordneten
Stahlpanzer 4 übergeht.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
verläuft
der Stahlpanzer 4 in Form eines sich nach oben verjüngenden
Kegelstumpfes, so dass in Bezug auf die Einfüllöffnung die Wandungen des Stahlpanzers
gegeneinander geneigt verlaufen.
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Ferner
ist in 3 am oberen Ende des Stahlpanzers 4 ein
horizontal nach außen
vorspringender Ring 6 zu erkennen, welcher vorzugsweise aus
Stahl besteht und vorzugsweise an das obere Ende des Stahlpanzers 4 angeschweißt ist.
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Innerhalb
des oberen Endabschnittes des Stahlpanzers 4 sind zwei
den Stahlpanzer schützende,
vorgefertigte Randsteine 8 und 8' vorgesehen, und zwar in einer
Anordnung zueinander, wie in 6 dargestellt.
Jeder Randstein 8, 8' umfasst einen Basisabschnitt 9 bzw. 9', dessen äußere Umfangsfläche an der
Innenoberfläche
des oberen Endabschnittes des Stahlpanzers 4 anliegt, und
ferner jeweils eine nach außen
vorspringenden Kragen 11, 11'. Dabei sind die Randsteine 8, 8' so dimensioniert, dass
die äußeren Umfangsflächen ihrer
Basisabschnitte 9 und 9' zwischen den Endabschnitten des Stahlpanzers 4 aufgenommen
sind, und sich die Unterseiten der vorspringenden Kragen 11 und 11' auf der Oberseite
des nach außen
vorspringenden Ringes 6 abstützen. Auf diese Weise ist der
Umfang des ringförmigen
Stahlpanzers 4 vor dem Kontakt mit aggressiven schmelzflüssigen Medien
geschützt.
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4 zeigt
einen Teil-Längsschnitt
gemäß Linie
IV-IV in 6. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
verlaufen die Wandungen des Stahlpanzers 4, gesehen in
Längsrichtung
der Torpedopfanne, d.h. in Richtung der Linie IV-IV in 6,
nicht einwärts geneigt,
sondern senkrecht. Demzufolge verlaufen in 4 die Außenwand
des geschnitten dargestellten Basisabschnittes 9 senkrecht
und nicht einwärts
geneigt, wie im Querschnitt gemäß 3.
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Wie
aus 3 ist auch aus 4 zu ersehen,
dass die Randsteine 8 bzw. 8' mit ihren Außenoberflächen in Anlage an der Innenwand
des Stahlpanzers 4 sind, und dass die in der Zeichnung
horizontal nach außen
vorspringenden Kragen 11 bzw. 11' dieser Randsteine die Stahlpanzer übergreifen und
sich auf einen Ring 6 abstützen, der von dem Kragen 11 schützend übergriffen
wird.
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Die
Innenoberflächen 14 und 14' der Randsteine 8 und 8' begrenzen den
für den
Durchschnitt eines schmelzflüssigen
Mediums zur Verfügung
stehenden Bereich der Einfüllöffnung und
bilden eine in 6 angegebene Durchflussöffnung 13.
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Jeder
der beiden Randsteine 8 und 8' hat, wie in 6 dargestellt,
eine U-förmige
Gestalt mit einem Mittelsteg und zwei seitlichen Schenkeln. Werden
die beiden Randsteine mit ihren Schenkeln direkt aneinandergelegt
oder mit Hilfe eines zwischengefügten
Zwischenmediums aneinandergefügt,
so ergibt sich die in 6 gezeigt Anordnung, bei der
zwischen den Schenkeln und den Stegen der beiden U-förmigen Randsteine 8 und 8' der für den Durchtritt des
schmelzflüssigen
Mediums zur Verfügung
stehende Bereich der Einfüllöffnung,
d.h. die Durchflussöffnung 13 ausgebildet
ist.
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Sind
die beiden Randsteine 8 und 8' in ihrer Anordnung gemäß 6 in
die Einfüllöffnung,
d.h. in den oberen Endbereich des Stahlpanzers 4 eingesetzt,
so bilden die beiden Randsteine einen fast den gesamten Umfang der
Einfüllöffnung,
d.h. des Stahlpanzers 4, übergreifenden Schutz, mit welchem
wirksam verhindert wird, dass das schmelzflüssige Medium beim Befüllen der
Torpedopfanne, und insbesondere beim Entleeren der Torpedopfanne
mit der Einfüllöffnung,
insbesondere dem oberen Rand des Stahlpanzers 4, in Berührung gelangt.
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Die
beiden Randsteine 8 und 8' sind vorzugsweise identisch gestaltet,
um die Fertigungskosten und die Lagerhaltung zu vermindern. Besondere Umstände können es
jedoch erforderlich machen, die beiden zum Schutz einer Einfüllöffnung benötigten Randsteine,
abweichend voneinander, zu gestalten, was insbesondere dann der
Fall sein wird, wenn der zu schützende
Stahlpanzer 4 einen unstetigen Verlauf aufweist.
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5 zeigt
ein Detail aus 4 und lässt besonders gut erkennen,
wie der Kragen 11 den Stahlpanzer 4 und den daran
angeschweißten äußeren Ring 6 schützend übergreift.
Die Bezugszeichen 14 und 14' bezeichnen die Wandungen der von
dem schmelzflüssigen
Medium durchströmten
Durchflussöffnung 13 (6).
Mit dem Bezugszeichen 20 sind in den 3 und 6 vorzugsweise
keilförmige Aufnahmeräume in den
Grenzflächen
benachbarter Randsteine 8 und 8' bezeichnet. Diese Aufnahmeräume können mit
Hilfe eines Feuerfestwerkstoffes gefüllt werden, wodurch eine Verriegelung
der beiden Randsteine erzielt wird.
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Die
Randsteine 8 und 8' bestehen
aus feuerfestem Material, wie es für hüttenspezifische Anforderungen
bei der Verwendung von schmelzflüssigen Medien
allgemein bekannt ist. Je nach Anforderung kann das Material so
ausgewählt
werden, dass Temperaturen bis zu 1650° C für den Randstein unschädlich sind.
Hierfür
eignet sich Keramik, z.B. ein dichter Feuerbeton mit etwa 95 Gew.-%
Al2O3. Für andere Temperaturen
oder anderes Gießmaterial
können aber
auch andere hitzebeständige
Materialien verwendet werden.
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Die
beiden die feuerfeste Einfüllöffnung bildenden
Randsteine können
mit Hilfe einer Schraubverbindung 18 lösbar am Stahlpanzer 4 befestigt sein.
Auf diese Weise sind die Randsteine auswechselbar, so dass bei übermäßigem Verschleiß oder Beschädigung ein
Auswechseln vorgenommen werden kann. Die Schraubverbindung wird
vorzugsweise von der Außenseite
des Stahlpanzers 4 in die Randsteine eingeschraubt, so
dass die Schrauben nicht mit dem schmelzflüssigen Medium in Berührung gelangen.
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Durch
das Vorfertigen der Randsteine kann die beim Gießen dieser Steine benutzte
Gießrichtung so
gewählt
werden, dass die durch den Gebrauch vom Roheisen benetzten Flächen der
Formsteine glatt und porenfrei ausgebildet werden. Da die Randsteine
vor dem Einbau definiert thermisch behandelt werden, können sie
völlig
rissfrei eingebaut werden. Die dadurch erzielten glatten Oberflächen erschweren
das Ausbilden von „Bären".
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Die
beim Ausgießen
des schmelzflüssigen Pfanneninhaltes
von dem Gießmaterial überströmten Außenkanten
der vorspringenden Kragen 11 und 11' können mit einer Gieß- und/oder
einer Tropfkante versehen sein. Die Gießkante hilft, einen klar abgegrenzten
Ausgussstrahl zu erzeugen, wohingegen die Tropfkante einen definierten
Ort für
die Tropfenbildung schafft, von welchem Tropfen herunterfallen oder
in die Pfanne zurückfließen können.