DE3341447C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasspülstein für metallurgische Gefäße, bestehend aus einem in die Wand oder den Boden des Gefäßes einsetzbaren gasdurchlässigen Formstein mit einer gasdichten Teilumkleidung, die aus einem sich um die seitliche Umfangsfläche des Formsteins erstrecken­ den Blechmantel und einem die äußere Stirnfläche des Formsteins überdeckenden Blechmantel zusammenge­ schweißt ist, einem Gaszuführungsrohr, das an den Rand einer mittigen Gaseintrittsöffnung des Blechmantels angeschweißt ist, sowie zwischen der äußeren Stirn­ fläche des Formsteins und dem Blechdeckel vorgesehenen Abstandshaltern, die zumindest in Teilbereichen zwischen der äußeren Stirnfläche des Formsteins und dem Blechdeckel Gasdurchlässe bilden, welche die mittige Gaseintrittsöffnung mit radial außenliegenden Bereichen der äußeren Stirnfläche des Formsteins verbinden.

Bei einem bekannten Gasspülstein der genannten Art (DE-OS 27 19 829) ist bereits ein Gasverteilungsraum zwischen der größeren äußeren Stirnfläche des Form­ steins und dem Blechdeckel bekannt, durch den hindurch eine Gasverteilung zu den Mantelflächen hin erfolgen kann. Dieser Gasverteilungsraum wird dadurch erzielt, daß der Blechdeckel mit Noppen versehen ist, die an der Stirnseite des Formsteins anliegen. An den Noppen wird aber das sich von der Mitte aus radial nach allen Seiten hin ausbreitende Gas verwirbelt, wodurch die Strömung zum Rand des Formsteins hin erheblich gestört wird. Ferner wird durch die Schaffung des freien Gasverteilungsraums zwischen dem Formstein und dem Blechdeckel der Blechdeckel mit dem vollen Druck des zuströmenden Spülgases beaufschlagt, so daß der Blechdeckel sehr dick und schwer ausgebildet sein muß, um dem hohen Spülgasdruck widerstehen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den be­ kannten Gasspülstein dahingehend weiter zu verbessern, daß die Strömung sich rascher und gezielter zum Rand hin ausbreiten kann und daß dies mit einfachen Mitteln erfolgen kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Abstandshalter durch von außen in den Blechdeckel eingeformte, in Richtung auf den Formstein vorsprin­ gende Sicken gebildet sind und daß die Abstandshalter eine längliche Form aufweisen und im wesentlichen in radialer Richtung des Formsteins verlaufen.

Durch die länglichen, in radialer Richtung verlaufen­ den Abstandshalter, die durch eingeformte Sicken gebildet sind, wird zunächst einmal geometrisch eine günstige Form des Gasverteilungsraums geschaffen, so daß für eine gleichmäßige Abströmung des Spülgases zum Rand des Formsteins hin gesorgt ist. An den radialen Sicken tritt keine wesentliche Verwirbelung des zum Rand hin strömenden Gases auf, so daß man im wesentlichen eine laminare störungsfreie Strömung erhält. Dadurch ist eine optimale und rasche Gasver­ teilung möglich.

Durch die länglichen, in radialer Richtung verlaufen­ den Sicken ist aber auch gleichzeitig für eine sehr wirksame Aussteifung des Blechbodens gesorgt. Es ist daher bei dem erfindungsgemäßen Spülstein nicht erforderlich, den Blechboden sehr dick auszubilden, sondern es können herkömmliche Blechböden verwendet werden, wie sie bei Gasspülsteinen mit anliegenden Blechböden benutzt werden, wobei lediglich die Sicken in die Blechböden eingedrückt werden müssen.

Bei einem anderen bekannten Gasspülstein (DE-PS 32 06 499) ist zwar ebenfalls ein Gassammelraum zwischen der äußeren Stirnfläche des Formsteins und dem Blechboden vorhanden, jedoch sind hier im Bereich des Gassammel­ raums keine Abstandshalter vorgesehen. Wenn auf der dem Behandlungsgefäß zugewandten Seite des Gasspül­ steins der Druck der Schmelze auf den Formstein wirkt, so besteht die Gefahr, daß dieser nach unten gedrückt wird, so daß nicht nur der Gassammelraum verloren geht, sondern zusätzlich noch die Gefahr eines Schmelzendurchbruchs besteht. Darüber hinaus sind in dem Bereich des Blechbodens keine Vorkehrungen getrof­ fen, mit denen der relativ große Druck des Spülgases aufgefangen wird.

Vorzugsweise sind bei dem erfindungsgemäßen Gasspül­ stein die Abstandshalter mit einer in Strömungsrich­ tung liegenden Tropfenform versehen. Dadurch wird der Strömungswiderstand, den die Abstandshalter der Gas­ strömung entgegensetzen, noch reduziert und es wird gezielt eine laminare Strömung erzeugt.

Zweckmäßig sind die Strömungsquerschnitte der Kanäle zwischen den einzelnen Abstandshaltern in radialer Richtung im wesentlichen konstant. Dadurch wird erreicht, daß eine konstante Strömung nach außen hin gewährleistet ist. Bei den bekannten Gasspülsteinen wird dagegen die Strömung nach außen hin langsamer.

Der Blechdeckel kann leicht kegelförmig ausgebildet sein, wobei der Abstand zwischen der Stirnfläche des Formsteins und dem Blechdeckel im Bereich der Gasein­ trittsöffnung am größten ist. Diese Maßnahme dient einerseits zur Einhaltung der konstanten Strömungs­ querschnitte und andererseits zur weiteren Aussteifung des Blechbodens.

Ferner kann um die in dem Blechdeckel ausgebildete Gaseintrittsöffnung herum zwischen der äußeren Stirn­ fläche des Formsteins und dem Blechdeckel ein freier Ringraum vorgesehen sein, wodurch eine schnelle und ungehinderte Ausbreitung des Spülgases gefördert wird. Der Ringraum kann dabei durch eine nach außen gewölbte umlaufende Sicke gebildet sein, die gleichzeitig zur Verstärkung des Blechbodens dient.

Alternativ können aber auch die radial innenliegenden Enden der Abstandshalter ein Stück von der Gasaus­ trittsöffnung entfernt sein, so daß dadurch ebenfalls ein freier Ringraum entsteht. Die versetzte Anordnung der Abstandshalter kann aber auch mit dem zusätzlich vorgesehenen, nach außen gewölbten Ringraum kombiniert sein, wodurch der angestrebte Effekt einer gleich­ mäßigen Gasverteilung noch verbessert wird.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise ver­ anschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch den unteren Be­ reich eines Gasspülsteins entlang der Linie I-I aus Fig. 2 und

Fig. 2 eine Ansicht des Spülsteins gemäß Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II.

Nach der Zeichnung besteht der Gasspülstein 1 aus einem kegelstumpfförmigen, gasdurchlässigen Formstein 2, der in den Boden bzw. die Wand eines metallurgischen Ge­ fäßes eingesetzt wird. Durch den Gasspülstein wird ein Spülgas, beispielsweise Argon, in die in dem metallur­ gischen Gefäß befindliche Metallschmelze eingeleitet. Der Gasspülstein ist ein Verschleißteil, welches nach einer bestimmten Anzahl von Chargen durch einen neuen Gasspülstein ersetzt wird.

Rund um die seitliche Umfangsfläche des Formsteins 2 erstreckt sich ein eng anliegender Blechmantel 3, der in einer in der Zeichnung nicht dargestellten, in einer Mantellinie des Spülsteins verlaufenden Naht gasdicht zusammengeschweißt ist. An der äußeren Stirnfläche des Formsteins 2 liegt ein runder Blechdeckel 4 an, der sich über die gesamte Stirnfläche des Formsteins 2 erstreckt. Der äußere Rand des Blechmantels 3 ist um den Blech­ deckel 4 herumgebördelt und über eine Schweißnaht 5, die im Abstand vom Rand des Blechdeckels 4 verläuft, gasdicht mit dem Blechdeckel verbunden.

Der Blechdeckel 4 ist leicht kegelförmig ausgebildet, und zwar derart, daß sein äußerer Rand an der äußeren Stirnfläche des Formsteins 2 anliegt, während zur Form­ steinmitte hin der Abstand zwischen dem Blechdeckel und der äußeren Stirnfläche des Formsteins 2 größer wird.

In seiner Mitte weist der Blechdeckel 4 eine runde Gas­ eintrittsöffnung 6 auf, an deren Rand 7, der in axialer Richtung des Formsteins 2 umgebördelt ist, ein Gaszu­ führungsrohr 8 angeschweißt ist. Das Gaszuführungsrohr 8 ist ein Stück in den zylindrisch ausgebildeten Rand 7 des Blechdeckels 4 eingesteckt und das äußere Ende des Randes 7 der Gaseintrittsöffnung 6 ist über eine Schweiß­ naht 9 mit der Außenseite des Gaszuführungsrohres 8 ver­ bunden.

Rund um den Rand 7 der Gaseintrittsöffnung 6 ist eine nach außen gewölbte Sicke 10 in den Blechdeckel 4 ein­ geformt, so daß ein freier, erweiterter Ringraum 11 rund um die Gaseintrittsöffnung 6 entsteht.

Ferner sind in den Blechdeckel 4 längliche Abstandshal­ ter 12 eingeformt, die in radialer Richtung des Blech­ deckels 4 verlaufen und eine Tropfenform aufweisen, wo­ bei der sich verjüngende Teil des Tropfens radial nach außen weist. Die Abstandshalter 12 sind als von außen in den Blechdeckel 4 eingeformte Sicken 13 ausgebildet, deren Rücken 14 an der äußeren Stirnfläche des Form­ steins 2 anliegt. Das radial innenliegende Ende der als Abstandshalter dienenden Sicken 13 liegt ein Stück von der Gaseintrittsöffnung 6 entfernt, so daß in Kombination mit dem durch die umlaufende Sicke 10 gebildeten Ringraum 11 ein relativ großer Gassammel­ raum entsteht. Von diesem Gassammelraum aus kann das durch das Gaszuführungsrohr 8 herangeführte Gas einmal unmittelbar in den gasdurchlässigen Formstein 2 ein­ dringen und sich aber auch in radialer Richtung über die gesamte äußere Stirnfläche des Formsteins 2 ver­ teilen. Die Strömungsquerschnitte der Kanäle 15 zwi­ schen den einzelnen Abstandshaltern 12 sind in radia­ ler Richtung flächenmäßig im wesentlichen konstant, wo­ bei hierzu die Kegelform des Blechdeckels 4 sowie die Form der die Abstandshalter 12 bildenden Sicken 13 bei­ tragen.

Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform des Blechdeckels 4 ermöglicht nicht nur eine gute Spülgas­ verteilung über den gesamten durch die äußere Stirn­ fläche gebildeten Eintrittsbereich des Formsteins 2, sondern auch eine gute Formstabilität, die auch extremen inneren Drücken und mechanischen Belastungen standhält.

Claims (7)

1. Gasspülstein für metallurgische Gefäße, bestehend aus einem in die Wand oder den Boden des Gefäßes einsetzbaren gasdurchlässigen Formstein mit einer gasdichten Teil­ umkleidung, die aus einem sich um die seitliche Umfangsfläche des Formsteins erstreckenden Blech­ mantel und einem die äußere Stirnfläche des Form­ steins überdeckenden Blechmantel zusammenge­ schweißt ist, einem Gaszuführungsrohr, das an den Rand einer mittigen Gaseintrittsöffnung des Blech­ mantels angeschweißt ist, sowie zwischen der äuße­ ren Stirnfläche des Formsteins und dem Blechdeckel vorgesehenen Abstandshaltern, die zumindest in Teilbereichen zwischen der äußeren Stirnfläche des Formsteins und dem Blechdeckel Gasdurchlässe bil­ den, welche die mittige Gaseintrittsöffnung mit radial außenliegenden Bereichen der äußeren Stirn­ fläche des Formsteins verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (12) durch von außen in den Blechdeckel (4) eingeformte, in Richtung auf den Formstein (2) vor­ springende Sicken (13) gebildet sind und daß die Abstandshalter (12) eine längliche Form aufwei­ sen und im wesentlichen in radialer Richtung des Formsteins (2) verlaufen.

2. Gasspülstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (12) eine in Strömungsrichtung liegende Tropfenform aufweisen.

3. Gasspülstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsquer­ schnitte der Kanäle (15) zwischen den einzelnen Abstandshaltern (12) in radialer Richtung im we­ sentlichen konstant sind.

4. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechdeckel (4) leicht kegelförmig ausgebildet ist, wobei der Abstand zwischen der Stirnfläche des Formsteins (2) und dem Blechdeckel (4) im Bereich der Gaseintrittsöffnung (6) am größten ist.

5. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß um die in dem Blechdeckel (4) ausgebildete Gasein­ trittsöffnung (6) herum zwischen der äußeren Stirn­ fläche des Formsteins (2) und dem Blechdeckel (4) ein freier Ringraum (11) vorgesehen ist.

6. Gasspülstein nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (11) durch eine nach außen gewölbte umlaufende Sicke (10) gebildet ist.

7. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radial innenliegenden Enden der Abstandshalter (12) ein Stück von der Gaseintrittsöffnung (6) ent­ fernt sind.