DE3437810A1 - Verschlusseinrichtung fuer eine abstichoeffnung im boden eines metallurgischen gefaesses - Google Patents

Verschlusseinrichtung fuer eine abstichoeffnung im boden eines metallurgischen gefaesses

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DE3437810A1 DE19843437810 DE3437810A DE3437810A1 DE 3437810 A1 DE3437810 A1 DE 3437810A1 DE 19843437810 DE19843437810 DE 19843437810 DE 3437810 A DE3437810 A DE 3437810A DE 3437810 A1 DE3437810 A1 DE 3437810A1
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Description

84/0111
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Verschlußeinrichtung für eine Abstichöffnung im Boden eines metallurgischen Gefäßes, insbesondere eines Metallschmelzofens, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Verschlußeinrichtungen dieser Art sind beispielsweise durch die Zeitschriften RADEX-Rundschau, 1980, Heft 3, Seiten 187 bis 196 und Stahl und Eisen 104 (1984), Nr. 1, Seiten 27 bis 30 bekannt geworden. Das Absperrorgan ist hier als schwenkbare Klappe ausgebildet, die in der Schließposition von unten an der Abstichöffnung anliegt · und verhindert, daß vor dem Chargieren des Ofens in die Abstichöffnung eingebrachtes körniges ff-Material herausrieselt. Während des Schmelzvorgangs verhindert das Füllmaterial den unmittelbaren Kontakt zwischen dem Absperrorgan und der Schmelze. Zum Abstich wird- die Klappe z.ur Seite geschwenkt, das Füllmaterial fällt heraus und die Schmelze läuft aus dem Herd in einen Abstichwagen. Falls sich durch Berührung mit der Schmelze im Füllmaterial Sinterbrücken gebildet haben, die diesen Vorgang behindern, Wird der Abstich durch kurzes Brennen mit Sauerstoff eingeleitet. Nach dem Auslaufen der Schmelze wird die Verschlußklappe wieder geschlossen und der Abstichkanal mit körnigem ff-Material verfüllt, bevor die nächste Charge eingesetzt wird.
Soll beim Abstich eines metallurgischen Gefäßes mit einer derartigen Verschlußeinrichturig ein Rest der Metallschmelze und der Schlacke im Gefäß zurückgehalten werden, um den Einschmelz- oder metallurgischen Prozess der nächsten Charge zu verbessern (sogenannte Sumpffahrweise), so ist es erforderlich, das Gefäß kippbar auszubilden, um- z.u vermeiden, daß das Verschlußsystem einem Verschleiß durch
flüssiges Metall oder Schlacke ausgesetzt wird. Bei.
größeren Gefäßen sind hierz-u aufwendige Vorrichtungen erforderlich.
Durch die AT-PS 207 053 ist ein Bodenverschluß für Gießpfannen und dergl. bekannt geworden, bei dem die Bodenöffnung des Gefäßes durch eine Stopfenstange verschließbar ist/ die Abstichöffnung beheizbar ausgebildet ist und darüber hinaus ein Absperrorgan in Form einer schwenkbaren Klappe bz:w. eines schwenkbaren Stopfens vorgesehen ist, durch das die Abstichöffnung von unten verschließbar ist. Durch die Stopfenstange, die ganz, aus der Schmelze herausgezogen werden kann, ist es möglich, den Gießstrahl während des Abgießens z.u regulieren oder zu stoppen. Zweckmäßig wird der letzte Teil der Schmelze mit Hilfe des unteren Absperrorgans z.urückgehalten und zum Erstarren gebracht, um einen neuen dichten Pfropfen für die nächste Charge zu bilden. Sobald dieser Pfropfen gebildet ist, kann die untere Platte wieder beiseite geschwenkt werden, so daß sie während des Einschmelzprozesses weder thermisch noch mechanisch beansprucht wird. Durch Beheizen der Ausgußöffnung wird der erstarrte Stopfen verflüssigt und der Gießvorgang eingeleitet. Mit dieser Verschlußeinrichtung ist zwar eine Sumpf fahrweise ohne Kippen des GefäJJes möglich, das untere Verschlußorgan wird aber hier der Einwirkung des flüssigen Metalls ausgesetzt und es muß zudem im Bereich der Abstichöffnung eine Heizung vorgesehen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Verschlußeinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, bei der das die Abstichöffnung von unten verschließende Absperrorgan vor einer unmittelbaren Berührung mit der Metallschmelze geschützt· ist, ohne Kippen des
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Gefäßes eine "Sumpffahrweise" z.u ermöglichen, bei der ein Rest der Metallschmelze und die auf dem Metallbad schwimmende Schlacke zurückgehalten werden.Ferner sollen mittels der Verschlußeinrichtung Sauerstoff zum öffnen der Abstichöffnung bei Einleiten des Abstiches und nach Beendigung des Abstiches eine Füllmasse zum Verfüllen der Abstichöffnung zugeführt können. Die hitzebeanspruchten Teile der Verschlußexnrichtungen sollen einfach kühlbar sein.
Die Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Ansprüchen z.u entnehmen.
Die Verschlußeinrichtung enthält neben einem Absperrorgan, durch das die Abstichöffnung von unten verschließbar ist, ein in die Metallschmelze eintauchendes Rohr, durch das, wie bei einer Stopfenstange,die Abstichöffnung auch von oben verschließbar und der Durchfluß durch die Abstichöffnung regelbar ist. Durch die Ausbildung als Rohr besteht darüber hinaus die Möglichkeit, in der abgesenkten Sperrposition, bei der das Rohr am oberen Rand der AbsticHöffnung anliegt und damit die untere Austrittsöffnung des Rohres in die Abstichöffnung mündet, Sauerstoff z.um ' 25 öffnen und Reinigen der Abstichöffnung durch das Rohr einzubiegen und nach Schließen der Abstichöffnung von unten durch das untere Absperrorgan die Abstichöffnung
durch das Rohr mit körnigem Füllmaterial zn befüllen. Da beim Anliegen des Rohres am oberen Rand der Abstichöffnung der vorzugsweise als entsprechender Sitz: für den unteren Rand des. Rohres ausgebildet ist, der Zutritt der Metallschmelze zur Abstichöffnung unterbunden ist, können diese Maßnahmen auch bei in die Schmelze eingetauchtem Rohr durchgeführt werden, so daß hier eine "Sumpffahrweise11 ermöglicht wird, ohne daß das Gefäß gekippt werden muß. Selbstverständlich muß beim Einführen des Rohres in die
Schmelze durch Einblasen eines Gases dafür gesorgt werden, daß die Schmelze durch die untere Rohröffnung nicht in das Rohr eindringen kann. Das eingeblasene Gas kann gleichzeitig zur Kühlung des Rohres benutzt werden.
Vorzugsweise ist zum Einblasen des Gases eine im Rohr axial verschiebbare Lanze vorgesehen, deren unteres Ende über die untere Rohröffnung hinaus nach unten verschoben werden kann.
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Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbelspiel anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 schematisch den für die Erfindung wesentlichen Teil eines senkrechten Schnitts durch ein metallurgisches GefäJ, bei dem die Ver-Schlußeinrichtung in einem erkerartig vor
stehenden Teil des Gefäßes angeordnet ist,
Fi.g. 2 und 3 schematisch eine Seitenansicht und eine
Dra,ufsicht des Hebemechanismus für das einen. Teil der. Verschlußeiririchtung bilden
de Rohr.
Fi.g. 1 stellt im Längsschnitt einen Teil eines metallurgischen Gefäßes 1 dar, das einen erkerartig vorstehenden Teil 2 aufweist. Das metallurgische Gefäß 1 kann ein Schmelzofen, ein Warmhalteofen, eine Pfanne etc. sein. Im Boden 3 des erkerartig vorstehenden Teils, der sich etwa auf gleichem Niveau oder geringfügig tiefer als der übrige Gefäßboden befindet, ist eine Abstichöffnung 4 vorgesehen, die durch in den Boden 3 eingesetzte Lochsteine 5 gebildet wird. Die Abstichöffnung 4 ist von
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unten durch ein Absperrorgan 6 verschließbar, das im vorliegenden Fall als schwenkbare Klappe ausgebildet ist. In der dargestellten Schließposition verschließt das Absperrorgan die Abstichöffnung 4 von unten, so daß eine in die Abstichöffnung eingebrachte rieselfähige Füllmasse 7 aus ff-Material nicht herausfallen kann» In der um eine Achse 8 nach unten geschwenkten Freigabeposition gibt die Klappe den Weg für einen aus der Abstichöffnung austretenden Strahl der Metallschmelze vollständig frei. Da,s Absperrorgan 6 kann auch als ausschwenkbarer Stopfen ausgebildet sein, als Schieber oder als seitlich ausschwenkbare Platte. Es ist durch die Füllmasse 7 vor einer unmittelbaren Berührung mit einer über der Abstichöffnung befindlichen Metallschmelze 9 geschützt. Im dargestellten Fall handelt es sich bei der Metallschmelze 9 um. eine Restschmelze, die im Gefäß verbleibt, um die Einschmelzbedingungen der nächsten Charge ζλι verbessern. Auf der Metallschmelze 9 schwimmt eine Schlackenschicht 10.
Die Verschlußeinrichtung enthält neben dem unteren Absperrorgan 6 ein Rohr 11, das aus einer in Fig. 1 dargestellten abgesenkten Sperrposition, in der es am oberen Rand 12 der Abstichöffnung 4 anliegt, in eine nicht dargestellte, die Abstichöffnung 4 freigebende, angehobene Freigabeposition verschiebbar ist und das wenigstens im Berührungsbereich mit der Schmelze eine Schutzschicht 13 aus ff-Material aufweist. Die Verschiebbarkeit des Rohres 11 ist in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil 14 angedeutet, ein geeigneter Verschiebemechanismus wird anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben. Die Achse des Rohres H, längs der das Rohr entsprechend dem Doppelpfeil 14 verschiebbar ist, fällt im dargestellten Fall im wesentlichen mit der Achse der Abstichöffnung 4 zusammen. Die Achsen könnten jedoch auch geringfügig parallelverschoben- oder gegeneinander geneigt sein. Wesentlich ist, daß der Sitz, des unteren Rohrendes auf dem Rand 12 einigermaßen dicht
ist und in der abgesenkten Sperrposition die untere Austrittsöffnung 15 des Rohres 11 in die Abstichöffnung 4 mündet. Das Rohr 11 ist durch einen Deckel 16 geführt, der den erkerartig vorstehenden Teil des metallurgischen Gefäßes von oben abschließt. Es enthält vorzugsweise ein Metallrohr 17, das, wie dargestellt, auf der Außenseite im gesamten Eintauchbereich in das metallurgische Gefäß 1 durch die Schutzschicht 13 geschützt ist. Die Schutzschicht 13 muß außerdem das untere Ende bedecken, d. h. um den unteren Rand des Metallrohres 17 herumgeführt sein. Das Metallrohr kann als Doppelrohr mit Kühlkanälen ausgebildet sein.
Das Rohr 11 dient, wie weiter unten beschrieben werden wird, zum Einleiten gasförmiger Medien und einer rieselfähigen Füllmasse und muß deshalb im Bereich außerhalb des Gefäßes geeignete Anschlüsse für diese Medien sowie Dichtungen und Ventile aufweisen, um zu gewährleisten, daß wahlweise verschiedene Medien durch das Rohr 11 in das Ofeninnere oder in die Abstichöffnung 4 eingeleitet werden können. Im vorliegenden Fall ist zum Einleiten gasförmiger Medien innerhalb des Rohres 11 unter Bildung eines Ringkanals 18 eine Lanze 19 axial verschiebbar angeordnet. Die aus einem Stahlrohr bestehende Lanze 19 ist durch einen auf das Rohr 11 aufgesetzten Verschlußdeckel 20 mit einer ,Durchtrittsöffnung 21 hindurchgeführt, der mit einer Dichtung 22 versehen ist. Innerhalb des Rohres 11 kann auch eine Führung für die Lanze 19 angeordnet werden. Diese Führung darf jedoch den Durchtritt körnigen Materials durch den Ringkanal 18 nicht wesentlich beschränken. Auf die Lanze 19, die sich im Betrieb verbraucht, kann oben ein Gasanschluß 24 aufgeschoben werden. Sie kann im übrigen auch als Mehrfachrohr ausgebildet sein, um die gleichzeitige Einleitung verschiedener Medien und beispielsweise auch die Verwendung als Brenner zu ermöglichen. Im dargestellten Fall besteht sie jedoch nur aus einem
Rohr. Der Anschluß 24 ist über Ventile mit einer Quelle für inertes Gas, wie Stickstoff, für Kohlendioxid oder mit einer Sauerstoffquelle verbunden.
Das Rohr 11 enthält außerhalb des Gefäßes 1 ferner eine öffnung 25, die in den Ringraum 18 mündet, über einen Trichter 26 und eine Sperr- und Dosiereinrichtung 27 können so dem Ringkanal 18 vorgegebene Mengen an rieselfähigem Füllmaterial 7 zugeführt werden, die durch den Ringkanal 18 und die untere Austrittsöffnung 15 des Rohres in die Abstichöffnung 4 gelangen.
Schließlich ist noch eine in den Ringraum 18 mündende verschließbare öffnung. 35 zum Einleiten gasförmiger Medien vorge sehen.
Der in. den Fig. 2 und 3 in einer Seitenansicht und einer Draufsicht dargestellte Verschiebemechanismus für das Rohr 11 enthält zwei an der Außenwand des Gefäßes angebrachte senkrechte Säulen 30 und 31, die als Führungsschienen für einen Wagen 32 dienen, in den mittels einer Manschette 33 das Rohr 11 eingespannt ist. Der Wagen 32 ist mittels eines Lineartriebs 34 längs der Säulen 30 und 31 auf- und abbewegbar. Der Hub wird durch die Forderung bestimmt, daß das Rohr 11 aus der in Fig. 1 dargestellten Sperrposition bis in eine angehobene Freigabeposition verschiebbar ist, bei der das Rohr ganz, aus der Metallschmelze und einer auf dieser schwimmenden Schlackenschicht herausgezogen ist, wobei dieses Niveau durch den höchstmöglichen Badspiegel im Gefäß bestimmt ist, der allerdings unterhalb der Unterseite des Deckels 16 liegen muß.
Es wird nun die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung und zwar bei Einsatz, in einem Schmelzofen erläutert.
-j Vor Inbetriebnahme des Ofens wird die Abstichöffnung 4 von unten durch das Absperrorgan 6 verschlossen und mittels des Rohres 11 in der in Fig. 1 dargestellten abgesenkten Position eine vorbestimmte Menge an feinkörnigem ff-Material in die Abstichöffnung eingefüllt. Diese Füllmasse soll die gesamte Abstichöffnung 4 ausfüllen. Nach dem Anheben des Rohres 11 bis in eine Höhe, bei der die untere Austrittsöffnung 15 etwa im Bereich der Unterseite des Deckels 16 liegt, wird mit dem Chargieren des
•JQ Ofengefäßes und dem Einschmelzen des Chargiergutes in der für den betreffenden Ofentyp üblichen Weise begonnen. Die sich bildende Schmelze bedeckt die Abstichöffnung 4 und bewirkt ein teilweises Sintern der in der Abstichöffnung befindlichen Füllmasse 7. Wenn die mit einer Schlackenschicht bedeckte Schmelze die gewünschte &usammensetz.ung und Abstichtemperatur erreicht hat, wird der Abstich durch Bewegen des unteren Absperrorgans in die Freigabestellung d.h. bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel durch Schwenken der unten an der Abstichöffnung anliegenden. Platte um die Achse 8 mittels einer geeigneten Betätigungsvorrichtung eingeleitet. In der Regel fällt die Füllmasse heraus oder wird durch den hydrostatischen Druck herausgedrückt und das flüssige Metall fließt in Form eines Strahls aus dem Gefäß. Wird der Ausfluß durch in der Abstichöffnung 4 gebildete Sinterbrücken behindert, dann wird, unter Einleiten von Sauerstoff
die Lanze 19 bis zur Abstichöffnung 4 abgesenkt und die Abstichöffnung freigebrannt. Das Rohr 11 verbleibt hierbei in der angehobenen Position oberhalb des Schlackenspiegeis.
Nach dem Freibrennen der Abstichöffnung 4 wird der untere Abschnitt der Lanze, der mit der Schmelze und der Schlacke in Berührung gekommen war, durch den eingeleiteten Sauerstoff abgebrannt und der restliche Teil der Lanze wieder nach oben in das Rohr 11 zurückgezogen.
Ist eine Sumpffahrweise vorgesehen, bei der ein Teil des flüssigen Metalls, beispielsweise 50 % für den nächsten Schmelzprozess im Ofengefäß zurückgehalten werden soll, dann wird der Z.ufluß des flüssigen Metalls zur Abstichöffnung 4 durch Absenken des Rohres 11 in die in Fig. 1 dargestellte Position gestoppt. Hierbei wird die Lanze 19 in der dargestellten relativen Lage z.um Rohr 11 gehalten, und es wird durch sie während des Absenkens des Rohres 11 Kohlen&ioxidgas oder Stickstoffgas eingeblasen, das einerseits beim Eintauchen des Rohres 11 in die Schlackenschicht 10 und. in die Schmelze 9 die untere Austrittsöffnung 15 des Rohres 11 freihält und andererseits da,s Rohr Jcühlt. Nach dem Stoppen des Zuflusses des flüssigen Metalls 9 zur Abstichöffnung 4 kann die Gaszufuhr zur Lanze 19 wieder auf Sauerstoff umgestellt und soweit erforderlich die Abstichöffnung 4 durch- kurzzeitiges Einblasen von Sauerstoff nach Absenken·, der Lanze 19 von anhaftenden Metallteilchen befreit werden. Danach wird die Abstichöffnung durch das Absperrorgan 6 von unten wieder verschlossen und nach Hochziehen der Lanz.e 19 innerhalb des abgesenkten Rohres 11 in die in Flg. 1 dargestellte Position über den Ringkanal 18 eine vorbestimmte Menge an feinkörnigem ff-Material zugeführt., das in den Trichter 26 eingebracht worden war. Das körnige Material fließt durch die untere Austrittsöffnung 15 des Rohres 11 in die Abstichöffnung 4 und dient als Füllmasse für den nächsten Schmelzprozes-s. Schließlich wird das Rohr 11 wieder unter Einleitung eines Gases bis zur oberen, Position angehoben und nach Einbringen der nächsten Charge in das Ofengefäß mit dem nächsten Einschmelzprozess begonnen.
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß es mit der Verschlußeinrichtung möglich ist, die bei einer Sumpffahrweise erforderliche Restschmelze im Gefä-ß z-u belassen, ohne daß dieses gekippt werden muß. Das gleiche gilt für die Zurückhaltung der auf der Schmelze schwimmenden Schlacke. Außerdem können der Verschlußeinrichtung Aufgaben wie Freibrennen der Abstichöffnung und Einbringen einer Füllmasse in die Abstichöffnung zugeordnet werden, für die sonst gesonderte Einrichtungen erforderlich sind. Die dargestellte und beschriebene Lanze 19 kann auch durch mehrere konzentrische Rohre gebildet werden, so daß gleichzeitig verschiedene Gase einblasbar sind und die Lanze bzw. das Rohr auch als Brenner benutzbar ist, um die Schmelze im Bereich des erkerartig vorstehenden Teils des metallurgischen Gefäßes zusätzlich aufzuheizen. Außerdem kann auch über die öffnung 35 ein Gas eingeblasen werden.

Claims (12)

  1. Verschlußeinrichtung für eine Abstichöffnung im Boden eines
    metallurgischen Gefäßes
    Patentansprüche
    Ι. Verschlußeinrichtung für eine Abstichöffnung (4) im
    Boden eines metallurgischen Gefäßes (1), insbesondere eines Metallschmelzofens, mit einem Absperrorgan (6), durch das
    die Abstichöffnung (4) von unten verschließbar ist und das durch ein in die Abstichöffnung eingebrachtes Füllmaterial (7) vor einer unmittelbaren Berührung mit der Metallschmelze (9) geschützt ist, gekennzeichnet durch ein Rohr (11), das aus einer abgesenkten Sperrposition, in der es- am oberen Rand (12) der Abstichöffnung (4) anliegt, in eine die Abstichöffnung freigebende, angehobene Freigabeposition verschiebbar ist und das wenigstens im Berührungsbereich mit der Schmelze eine Schutzschicht (13) aus ff-Material aufweist.
  2. 2. Verschlußeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (11) ein Metallrohr (17) enthält,, das auf der Außenseite wenigstens in
    dem in das Ofengefäß eintauchenden Bereich, sowie am unteren Ende auch auf der Innenseite mit einer Schutzschicht
    (13) aus ff-Material versehen ist.
    RadecfcestraBe 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 5212313 Telegramme Patentconsut!
    Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 4186237 Telegramme Patentconsult
  3. 3. Verschlußeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß innerhalb des Rohres (11) unter Bildung eines Ringkanals (18) eine Lanze (19) zum Einleiten eines Gases axial verschiebbar angeordnet ist.
  4. 4. Verschlußeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
    3, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (11) eine obere öffnung (25) zum Einleiten eines rieselförmigen Füllmaterials (7) enthält.
  5. 5. Verschlußeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
    4, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (11) eine obere öffnung (21, 35) zum Einleiten eines Gases enthält.
  6. 6. Verschlußeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die obere öffnung (25) zum Einleiten des Füllmaterials (7) in den Ringkanal (18) mündet.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (11) oben einen Verschlußdeckel (20) enthält, der eine mit einer Dichtung
    (22) versehene Durchtrittsöffnung (21) für die Lanze (19) aufweist.
  8. 8. Verschlußeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (11) in der angehobenen Position ganz aus der Schmelze (9, 10) herausgezogen ist.
  9. 9. Verschlußeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das"Rohr (11) von einem Kühlmittel durchstömte Kühlkanäle enthält.
  10. 10. Verschlußeinrichtung nach einem der Ansprüche bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (11) als Brenner ausgebildet ist.
  11. 11. Verschlußeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstichöffnung (4) durch ein in den Boden (3) des metallurgischen Gefäßes (1) eingesetztes Abstichrohr aus ff-Lochsteinen (5) gebildet ist.
  12. 12. Verschlußeinrichtung nach einem der Ansprüche bis 11, gekennzeichnet durch ihre Anordnung in einem erkerartig vorstehenden Teil (2) des metallurgischen Gefäßes (1).
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