DE3240097A1

DE3240097A1 - Metallurgisches gefaess

Info

Publication number: DE3240097A1
Application number: DE19823240097
Authority: DE
Inventors: Günter Dr.-Ing. 5102 Würselen Sindelar
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-10-29
Filing date: 1982-10-29
Publication date: 1984-05-03

Description

"Metallurgisches Gefäß"
Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Gefäß mit mindestens einem im Gefäßboden angeordneten Spülgaseinlaß, beispielsweise einem Gasspülstein, einer Gaseinlaßdüse o. dgl., sowie einer Sicherheitseinrichtung zum Schutz gegen Durchbrüche von flüssigem Metall im Bereich des Spülgaseinlasses.
Bei einem bekannten metallurgischen Gefäß der genannten Art besteht die Sicherheitseinrichtung aus einer Slcherheitszone aus Sand, die das Auslaufen von flüssigem Metall verhindern soll. Binde derartige Sicherheitszone ist Jedoch nicht ausreichend zuverlässig, denn in dem Sand können sich Hohlräume bilden, in die bei einem Durchbruch der Schmelze durch einen verschlissenen Gaaspülstein Schmelze eindringen kann, wobei die Gefahr besteht, daß von den Hohlräumen aus erneute Durchbrüche nach außen auftreten können. Ferner besteht der Nachteil, deß sich in dem Sand Feuchtigkeit niederschlägt so daß beim Auftreten von Durchbrüchen Wasserdampf entsteht, der zu Explosionen führen kann.
Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein metallurgisches Gefäß zu schaffen, das sicherer gegen Durchbrüche der Metallschmelze ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß un- terhalb des Spülgaseinlasses ein Aufnahmebehälter an£eordnet ist, der mit einer granulatförmigen Füllmasse gefüllt ist, wobei die Füllmasse aus einem Material besteht, dessen Schmelzpunkt unterh?-F der Temperatur der in dem Gefäß befindlichen Schmelze aber oberhalb oder nur wenig unterhalb des Schmelzpunktes des Materials der Schmelze liegt.
Bei einem Durchbruch der Schmelze dringt diese in die granulatförmige Füllmasse ein, die in dem vorzugsweise aus feuerfestem Material bestehenden Aufnahmebehälter enthalten ist. Dabei gibt die Schmelze einen Teil ihrer Wärme an die Füllmasse ab und wird dadurch abgekühlt. Die Füllmasse nimmt dabei nicht nur dieJenige Wärmemenge auf, die sie benötigt, um selbst erwärmt zu werden, sondern auch Schmelzwärme, sobald sie ihren eigenen Schmelzpunkt erreicht hat.
Als Füllmasse können verschiedene Materialien gewählt werdeq deren Schmelzpunkte in dem oben angegebenen Bereich liegen.
Für Stahl schmelzen eignen sich beispielsweise Chromoxid bzw. Ferro-Chromoxid, krümelige isenfeilspäne u. dgl..
Wenn beim Durchbruch durch einen defekten Spülgaseinlaß Schmelze in diese Füllmasse gelangt, so gibt sie sehr schnell einen großen Teil ihrer Wärme an das Füllmaterial ab und wird dabei unter ihren Schmelzpunkt abgekühlt, wobei durch die erstarrte Schmelze der Durchbruch verÇchlossen wird.
Vorzugsweise erstreckt sich der Aufnahmebehälter rund um die zu dem Gaseinlaß führende Gaszuführungsleitung. Die Gaszuführungsleitung ist dabei zweclunäßig mit einer NUlse aus feuerfestem Material umgeben, die sich bis hinunter zum Boden des Aufnahmegefäßes erstreckt, oder sie ist auf sonstige Weise mit feuerfestem Material beschichtet. Auf diese Weise kann selbst bei einem Durchbruch der Schmelze durch einen defekten Spülgaseinlaß der Behandlungsvorgang ohne weiteres zuende geführt werden.
Wenn als Spülgaseinlaß ein kegelstumpfförmiger Spülstein aus feuerfestem, gasdurchlässigem Material mit einer Blechumkleidung verwendet wird, schließt sich der Aufnahmegehäl ter vorzugsweise unmittelbar an die Unterseite des Spül-.
steins an. Die Höhe des Spülsteins kann dabei einschließlich Aufnahmebehälter etwa der Dicke des Gefäßbodeps entsprechen, wobei der Spülstein gemeinsam mit dem Aufnahmebehälter einen kegelstumpfförmigen Körper bildet. Ein solcher kegelstumpfförmiger Körper kann ohne weiteres an Stelle eines herkömmlichen Spülsteins in den Gefäßboden eingesetzt werden, ohne daß irgendwelche zusätzliohen Maßnahmen oder gesonderte Vorrichtungen erforderlich sind.
Bei Verwendung eines Spülsteins kann die Blechunikleidung des Spülsteins dessen untere Basisfläche zumindest teilweise freilassen, wahrend die Gaszuführungsleitung von unten her in den Aufnahmebehälter mündet, wobei die Mündungsöffnung der Leitung mit einem Sieb überdeckt ist, dessen Maschenweite kleiner als der Korndurchmesser des die Füllmasse bildenden Granulats ist.
Alternativ kann die Blechuskleidung die untere Basisfläche des Spülsteins aber auch in Form einer durchgehenden Platte voll überdecken, wobei sich die Gaszuführungsleitung durch den Innenraum des Aufnahmebehälters erstreckt und'an eine Durchlaßöffnung der Blechplatte angeschlossen ist.
Ferner kann die die Unterseite des Spülsteins abdeckende Platte in einem Abstand von der Steinunterseite angeordnet und über einen Kronenring abgestützt sein..Der radial außerhalb des Kronenrings liegende Ringraum zwischen der Unterseite des Spülsteins und der Blechplatte ist zweckmäßig mit Granulat gefüllt, das ähnlich oder gleich dem in dem Aufnahmebehälter befindlichen Füllmaterial ist.
Wenn ein Spülstein mit einer Blechumkleidung verwendet wird, die aus einem sich rund um den konischen seitlichen Bereich des Spülsteins erstreckenden Mantel und einer an der Unterseite des Spülsteins. anliegenden Blechplatte besteht, weist die untere Blechplatte in kurzem Abstand vom äußeren UmSangsrand vorzugsweise eine nach oben gerichtete, rundumlaufende Sicke auf, die in eine entsprechende Ausnehmung des Spülsteins eingreift.
Durch diese Sicke kann wirksam verhindert werden, daß die Schmelze auf direktem Wege in die Gaszuführungsleitung 10 gelangt.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch den Boden eines metallurgischen Gefäßes mit einem Gasspülstein einschließlich Durchbruchsicherung, Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt wie in Fig. 1 mit einer anderen Ausführungsfarin der Durchbruchsicherung und Fig. 3 einen thnlichen Schnitt wie Fig. 1 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Durchbruchsicherung.
In Fig. 1 der Zeichnung ist von einem metallurgischen Gefäß lediglich ein Teil des Bodens 1 dargestellt, und zwar ein Abschnitt eines mit einer Zugangsöffnung versehenen Lochsteins 2. Die Zugangsöffnung ist konisch ausgebildet, wobei der erweiterte Bereich zur Gefäßaußenseite weist.
Die Zugangsöffnung dient zur Einleitung eines Behandlungsgases in eine in dem Gefäß befindliche metallische Schmelze 3.
In die Zugangsöffnung ist ein kegelstumpfförmiger Gasspülstein 4 formschlüssig eingesetzt, der aus feuerfestem, gasdurchlässigem. Material 5 besteht und in seines konischen Umfangsbereich sowie an der Unterseite mit einer Blechumkleidung 6 versehen ist. Die Blechumkleidung besteht aus einem Blechmantel 7 der sich rund um den konischen seitlichen Bereich des Gasspülsteins erstreckt sowie einer runden Blechplatte 8, die an der Unterseite des Gasspülateins 4 anliegt und in ihrem Umfangbereich an den Blechmantel 7 angeschweißt ist und in der Mitte eine runde Durchlaßöffnung 9 aufweist.
An den Rand der DurchlaB6ffnung 9 ist ein Gaszuführungsrohr 70 angeschweißt, durch welches das Spülgas zugeführt wird.
Die Höhe des Gasapülsteins 4 entspricht etwa der halben Stärke des Gefäßbodens 1, wobei der Gasspülstein 4 von der Gefäßaußenseite her soweit in Die Zugangsöffnung formschlüssig eingesteckt ist, daß eine Oberseite in Höhe des inneren Bodenniveaus des Gefäßes liegt. Zur Befestigung des Spülsteins 4 in der Bodenzugangsöffnung dient eine Schicht aus feuerfesten Wörtel 11.
Unterhalb des Gasspülsteins 4 schließt sich ein aus feuerstem Material bestehender Aufnahmebehälter 12 an, der in seinem äußeren Umriß die Form eines Kegelstumpfes aufweist und mit seiner konsichen Umfangsfläche 13 formschlüssig in den äußeren Bereich der im Boden 1 vorgesehenen Zugansöffnung eingesetzt ist. Die Höhe des Aufnahmebehälters 12 iist so gewählt, daß er im Anschluß an den Gasspülstein 4 den äußeren Bereich der Zugangsöffnung ausfüllt Der mittlere Bereich des Aufnahmebehälters 12 ist als Hohlraum 14 ausgebildet, der in Richtung zu dem Gasspülstein 4 offen ist un zur Aufnahme einer granulatförmigen Füllmasse 15 dient.
Die untere Wand 16 des Aufnahmebehälters ist in der Mitte mit einer runden Durchgangsbohrung 17 versehen, durch die das an dem Gasspülstein 4 sitzende Gaszuführungsrohr 10 mit geringem Spiel hindurchgreift.
runden Blechplatte 8, die an der Unterseite des Gasspülsteins 4 anliegt und in ihrem Umfangsbereich an den Blechmantel 7 angeschweißt ist und in der Mitte eine runde Durchlaßöffnung 9 aufweist. An den Rand der Durchlaßöffnung 9 ist ein Oaszuführungsrohr 10 angeschweißt, durch welches das Spülgas zugeführt wird.
Die Höhe des Gasspülsteins 4 entspricht etwa der halben Stärke des Gefäßbodens 1, wobei der Gasspülstein 4 von der Cefäßaußenseite her so weit in die Zugangsöffnung formschlüssig eingesteckt ist, daß seine Oberseite in Höhe des inneren Bodenniveaus des Gefäßes liegt. Zur Befestigung des Spülsteins 4 in der Bodenzugangsöffnung dient eine Schicht aus feuerfestem Mörtel 11.
Unterhalb des Gasspülsteins 4 schließt sich ein aus feuerfestem Material bestehender. Aufnahmebehälter 12 an, der in seinem äußeren Umriß die Form eines Kegelstumpfs aufweist und mit seiner konischen Umfangsfläche 13 formschlüssig in den äteren Bereich der im Boden 1 vorgesehenen Zugangsöffnung eingesetzt ist. Die Höhe des Aufnahmebehälters 12 ist so gewählt, daß er im Anschluß an den Gasspülstein 4 den äußeren Bereich der Zugangsöffnung ausfüllt.
Der mittlere Bereich des Aufnahmebehälters 12 ist als Hohlraum 14 ausgebildet, der in Richtung zu dem GasspUlstein 4 offen ist und zur Aufnahme einer granulatförmigen Füllmasse 15 dient.
Die untere Wand 16 des Aufnahmebehälters ist in der Mitte mit einer runden Durchgangsbohrung 17 versehen, durch die das an dem Gasspülstein 4 sitzende Gaszuführungsrohr 10 mit geringem Spiel hindurchgreift.
Die untere Blechplatte 8 ist in kurzem Abstand vom äußeren Umfangsrand mit einer nach oben gerichteten, rundum laufenden Sicke 26 versehen, die in eine entsprechende Ausnehmung des Spülsteins X eingreift. Wenn Schmelze entlang dem Blechmantel 7 von oben her eindringt so wird sich diese an der abschmelzenden Sicke 26 zunächst stauen, um das, d wenn die Sicke 26 durchgeschmolzen ist, in den mit der granulatförmigen Füllmasse 15 gefüllten Hohlraum 14 des Aufnahmebehälters 12 zu flLeBen In der Füllmasse 15 erstarrt die Schmelze und bildet dadurch einen Verschluß Durch die Sicke 26 wird also wirksam verhindert, daß die Schmelze an der Unterseite des Spülsteins 4 horizontal entlangläuft und eventuell zu dem Gaszuführungsrohr 10 gelangt.
Die in Fig. 2 dargestellte Konstruktion ist sehr ähnlich aufgebaut wie d'ie Konstruktion gemäß Fig. 1. Um Wiederhohlungen zu vermeiden, sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Positionszahlen wie in Fig. 1 bezeichnet.
Der Gasspülstein 4 mit seinem Gaszuführungsrohr 10 sowie seiner Blechumkleidung 6 ist lich aufgebaut wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Ein Unterschied besteht Jedoch d9PiL9 daß die zu der Blechumkleidung gehörende untere Blechplatte 8 nicht unmittelbar an der Unterseite des Gasspülsteins 4 anliegt, sondern sich in einem Abst d von diesem befindet, so daß zwischen der Unterseite des Gasspülsteins 4 und der Oberseite der Blechplatte 8 ein Zwischenraum 19 entsteht. Der äußere Blechmantel 7 erstreckt sich bis hinunter zu der Blechplatte 8, so daß der Gasspülstein 4 von außen genauso aussieht wie der Gasspülstein gemäß Fig. lo Der Zwischenraum 19 wird durch einen Kronenring 20 aus feuerfestem material überbrückt, der sich in einem Abstand rund um die mittige Durchlaßöffnung 9 der Blechplatte 8 erstreckt und einerseits an der Unterseite des Spülsteins 4 und andererseits an der Oberseite der Blechplatte 8 anliegt und mit Hilfe von feuerfestæm Mörtel mindestens an einer dieser beiden Flächen fixiert ist. Die Oberseite des Kronenrings weist radiale Durchgänge 21 auf, so daß sich das Spülgas über die gesamte untere Fläche des Gasspülsteins 4 verteilen und gleichmäßig durch diesen hindurchtreten kann.
Der radial außerhalb des Kronenrings 20 liegende Ringraum 22 ist mit der gleichen Füllmasse 15 ausgefüllt, wie der sich nach unten anschließende Aufnahmebehälter 12. Der Aufnahmebehälter 12 weist im wesentlichen die gleiche Form und Funktion auf wie der entsprechende Aufnahmebehälter bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Das Gaszuführungsrohr 10 ist bei diesem AusfUhrungsbeispiel aber nicht mit einer Beschichtung versehen, sondern von einer gesonderten Hülse 23 aus feuerfestem Material, die rund um die Durchgangsbohrung 17 des Aufnahmebehälters an diesen angeklebt ist.
Bei einem Durchbruch der Schmelze entlang einer Mantellinie des Gasspülsteins 4 dringt die Schmelze zunächst in den mit Füllmasse gefüllten Ringraum 22 ein, kühlt sich dort bereits etwas ab und wird dann die Blechplatte 8 durchschmelzen und in den Hohlraum 14 des Aufhahmebehälters 12 gelangen. Dort wird der Schmelze ausreichend Wärme entzogen, um sie erstarren zu lassen.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausfünrungsbeispiel ist der Gasspülstein 4 an seiner Unterseite nicht mit einer Blechplatte abgedeckt, sondern er grenzt unmittelbar an den Hohlraum 14 des Aufnahmebehälters 12 an. Das Gaszuführungsrohr 10 ist in der mittigen Durchgangsbohrung 17 des Aufnahmebehälters 12 befestigt und endet am Eingang in den mit der Füllmasse 15 gefüllten Hohlraum 14. Die Mündungsöffnung 24 des Gaszuführungsrohres 10 ist mit einem etwa halbkugelförmigen Sieb 25 überdeckt, dessen Maschenweite kleiner als der Korndurchmesser des die Füllmasse bildenden Granulats ist.
Das Spülgas tritt also durch die Mundungsöffnung 24 und das Sieb 25 in den Hohlraum 14 des AuSnahmebehälters 12, steigt durch die Zwischenräume zwischen der granulatartigen Füllmasse nach oben auf und tritt in die freie Unterseite des Gasspülsteins 4 ein, der lediglich in seinem seitlichen Bereich mit einem Blechmantel 7 umgeben ist.
Bei einem Durchbruch der Schmelze entlang einer Mantellinie des Gasspülsteins gelangt die Schmelze in den Hohlraum 14 des Aufnahmebehälters wo sie sich gut verteilen und bis zur Erstarrung abkühlen kann.
Leerseite

Claims

Patentansprüche r.)Hetallurgisches Gefäß mit mindestens einem im Gefäß boden angeordneten Spülgaseinlaß beispielsweise einem Gasspüistein, einer GaseinlaßdUse oder dgl., sowie einer Sicherheitseinrichtung zum Schutz gegen DurchbrUche von flUssigem Metall im Bereich des Spislgaseinlasses, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß unterhalb des SpUlgaseinlasses (4) ein Aufnahmebehälter (12) angeordnet ist, der mit einer granulatförmigen Füllmasse (15) gefUllt ist, wobei die Füllmasse (15) aus einem Material besteht, dessen Schmelzpunkt unterhalb der Temperatur der in dem Gefäß befindlichen Schmelze (3) aber oberhalb oder nur wenig unterhalb des Schmelzpunktes des Materials der Schmelze liegt.
2. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich der Aufnahmebehälter rund um die zu dem Gaseinlaß (4) führende Gaszuführungsleitung (1o) erstreckt.
3. Metallut4isches Gefäß nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die GaszufUhrungsleitung (lo) mit einer Hülse (23) aus feuerfestem Material umgeben ist, die sich biß hinunter zum Boden des Aufnahmegefäßes (12) erstreckt.
4. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gaszuführungsleitung (Io) mit feuerfestem Material (18) beschichtet ist.
5. Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Gas einlaß als kegelstumpfförmiger Spülstein (4) aus feuerfestem, gasdurchläsSigem Material ausgebildet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich der Aufnahmebst-hälter (12) unmittelbar an die Unterseite des Spülsteins (4) anschließt.
6. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Höhe des Spülsteins (4) einschließlich Aufnahmebehälter (12) etwa der Dicke des Gefäßbodens (1) entspricht und daß der Spülstein (4) gemeinsam mit dem Aufnahmebehälter (12) einen kegelstumpfförmigen Körper bildet.
7. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 5 oder 6, d a ' d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , daß die GaszufUhrungsleitung (io) von unten her in den Aufnahmebehälter (12) mündet, wobei die Mündungsöffnung (24) der Leitung (lo) mit einem Sieb (25) Uberdeckt ist, dessen Maschenweite kleiner als der Korndurchmesser des die Füllmasse (15) bildenden Granulats ist.
8. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 5 oder 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Blechumkleidung (6) die untere Basisfläche des Spülsteins in Form einer durchgehenden Platte (8) voll überdeckt und daß sich die Gaszuführungsleitung (?o) durch den Hohlraum (14) des Aufnahmebehälters (12) erstreckt und an eine Durchlaßöffnung (9) der Blechplatte (8) angeschlossen ist.
9. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die die Unterseite des Spülsteins abdeckende Platte (8) in einem Abstand von der Spülsteinunterseite angeordnet und über einen Kronenring (20) abgestützt ist.
10. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der radiai außerhalb des Kronenrings (20) liegende Ringraum (22) zwischen der Unterseite des Spülsteins (4) und der Blechplatte (8) mit Granulat (15) gefüllt ist.
11. Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Spülstein (4) eine Blechumkleidung (6) aufweist, die aus einem sich rund um den konischen seitlichen Bereich des Spülsteins erstreckenden Blechmantel (7) und einer an der Unterseite des Spülsteins anliegenden Blechplatte (8) besteht, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die untere Blechplatte (8) in kurzem Abstand vom äußeren Umfangarand eine nach oben gerichtete, rundum laufende Sicke (26) aufweist, die in eine entsprechende Ausnehmung des Spülsteins (4) eingreift.