DE3441223A1

DE3441223A1 - Spueleinsatz

Info

Publication number: DE3441223A1
Application number: DE19843441223
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. 4020 Mettmann Ottawa
Original assignee: Lichtenberg Feuerfest 5200 Siegburg GmbH; Lichtenberg Feuerfest GmbH
Current assignee: Ottawa Siegfried Dipl-Ing 40822 Mettmann De
Priority date: 1984-11-10
Filing date: 1984-11-10
Publication date: 1986-05-15
Also published as: DE3441223C2

Description

Titel: Spüleinsatz
Die Erfindung betrifft einen Spüleinsatz zum Einblasen von gasförmigen Medien in Transport-, Schmelz- und Behandlungsvorrichtungen für flüssige Metalle, mit einem in eine Ausnehmung des Spüleinsatzes eingesetzten, feuerfesten keramischen Körper, der eine kegelstumpfförmige Ausnehmung aufweist, die sich in Blasrichtung verjüngt und in der ein kegelstumpfförmiges Einsatzstück aus feuerfester, keramischer Masse angeordnet ist, das mit der kegelstumpfförmigen Ausnehmung des Körpers einen Ringspalt zum Durchströmen des Gases bilden kann.
Zum Einblasen von Gasen in geschmolzene Metalle, die sich in Schmelzaggregaten oder in Transport- oder Behandlungsgefäßen befinden, werden Spüleinsätze in Form von Lochsteinen benutzt, die auswechselbar in eine Öffnung im Boden des Gefäßes für das Metall eingesetzt sind und in deren Lochöffnung ein feuerfester, keramischer Körper eingekittet ist. Dieser feuerfeste keramische Körper ist porös und läßt das ihm von außen unter Druck zugeführte Gas in das flüssige Metall eintreten, das sich über ihm im Behälter befindet.
Die bekannten Spüleinsätze haben jedoch den Nachteil, daß die Poren des keramischen Körpers auf dessen dem Behälter zugewandter Stirnseite von dem Metall oder von Schlacken im Inneren des Behälters zugesetzt werden, sobald die Gaszuführung aufhört. Das Metall dringt hierbei in den oberen Bereich des keramischen Körpers ein und schafft hier eine gasundurchlässige Zone. Nach dem Entleeren des Behälters muß dann vor dem Einfüllen einer neuen Charge die obere, mit Metall zugesetzte Schicht des keramischen Körpers herausgeschlagen oder ausgebrannt werden, wodurch sich ein Krater bildet, der mit jeder Charge tiefer wird.
Um das Einblasen von Gas in das flüssige Metall zu erleichtern und Kraterbildungen zu vermeiden, ist auch eine Gasspüleinrichtung bekannt, bei der in die kegelstumpfförmige Ausnehmung ein selbst nicht gasdurchlässiger, dichter Spülkegel eingesetzt ist, der von einem Blechmantel umgeben wird. Das Gas strömt hier durch den Spalt zwischen dem Blechmantel des kegelstumpfförmigen Einsatz stückes und der Ausnehmung im Spüleinsatz ins Innere der Behandlungsvorrichtung (Fachberichte Hüttenpraxis Metallweiterverarbeitung, 1983, S. 769 bis 775). Die Spaltbreite, die auf die Viskosität der zu behandelnden Schmelze abgestimmt werden muß, damit kein Metall in den Spalt eindringen kann, wird mit Hilfe von Distanzstreifen hergestellt, die zwischen dem Einsatz stück und der dieses umgebenden Öffnung angeordnet werden. Wenn die Spaltbreite geändert werden muß, ist es jedesmal notwendig, das Einsatzstück aus der Ausnehmung im Spüleinsatz herauszunehmen und mit anderen Distanzstreifen neu einzusetzen. Außerdem kann es vorkommen, daß Schmelze doch in den Spalt zwischen Spüleinsatz und Einsatzstück eindringt, wenn die Gaszuführung aufhört.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Spüleinsatz der eingangs näher erläuterten Art so auszubilden, daß das Eindringen von Metallschmelze in den Spalt zwischen der Ausnehmung des Spüleinsatzes und dem Einsatzstück mit Sicherheit verhindert wird und die Spaltbreite leicht verändert und der Viskosität der zu behandelnden Schmelze angepaßt werden kann, ohne daß das Einsatzstück aus dem Spüleinsatz herausgenommen werden muß.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß das kegelstumpfförmige Einsatzstück in der kegelstumpfförmigen Ausnehmung des keramischen Körpers axial verstellbar ist.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Spaltbreite längs des Umfanges des Einsatzstückes vollständig gleichmäßig durch einfaches Axialverschieben des Einsatzstückes so verändert werden kann, daß kein flüssiges Metall in den Spalt eindringen kann. Ferner ist es möglich, die Gaszufuhr durch Verschieben des Einsatz stückes in Axialrichtung zu verändern und den Spalt dadurch vollständig zu schließen, daß das Einsatz stück soweit in die kegelstumpfförmige Öffnung hineingeschoben wird, daß die äußere Mantelfläche des Einsatzstückes an der kegelstumpfförmigen Innenfläche des Spüleinsatzes anliegt. Beim Absperren des Gasstromes wird also gleichzeitig auch der Ringspalt geschlossen, so daß keine Metallschmelze eindringen kann.
Das Einsatzstück kann an seiner äußeren Stirnfläche eine Tragplatte aufweisen, an der ein Hubelement befestigt ist.
Mit diesem Hubelement kann das Einsatz stück in die Ausnehmung des Spüleinsatzes hineingefahren und aus dieser herausgezogen werden, wobei sich die Spaltbreite des Ringspaltes zwischen der äußeren Umfangsfläche des Einsatzstückes und der Innenfläche der Ausnehmung ändert.
Die kegelstumpfförmige Ausnehmung des keramischen Körpers ist an ihrer Unterseite zweckmäßig durch eine Bodenplatte verschlossen, die eine Durchgangsöffnung aufweist, in der das Hubelement abdichtend geführt ist. Die Tragplatte des Einsatz stückes befindet sich hierbei immer im Abstand von der Bodenplatte, so daß unter der Tragplatte ein Raum verbleibt, in dem sich das Gas über den ganzen Ringspalt verteilen und in diesem aufwärtsströmen kann.
Das Hubelement kann von einem beweglichen Teil einer Kolben-Zylinder-Einheit gebildet werden, die unter der Bodenplatte angeordnet ist. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn das Hubelement von einer Gewindespindel gebildet wird, die drehend antreibbar ist und sich in einem feststehenden Gewinde verschraubt und die fest mit der Tragplatte des Einsatzstückes verbunden ist.
Bei dieser zuletzt erläuterten Anordnung führt das Einsatzstück beim Verändern der Ringspaltbreite nicht nur eine Axialbewegung, sondern auch eine Drehbewegung um seine Rotationsachse aus. Dies hat den Vorteil, daß Schlacken und Reste der Metallschmelze losgebrochen werden, wenn nach der Neufüllung des Behandlungsraumes der Ringspalt zwischen Einsatzstück und Spüleinsatz wieder geöffnet werden soll, um Gas in die Metallschmelze einzublasen.
Das Hubelement kann von einer Gas-Ringleitung umgeben werden, die durch Schlitze in ihrer Wandung und in der Bodenplatte mit dem Raum unter der Tragplatte des Einsatzstückes in Verbindung steht. Mit Hilfe dieser Ringleitung ist es möglich, das Gas über den Umfang des Ringspaltes verteilt einzuführen.
Das Hubelement kann auch eine sich in Axialrichtung erstreckende Gasleitung aufweisen, die durch Öffnungen unter der Tragplatte mit dem Raum zwischen Tragplatte und Bodenplatte in Verbindung steht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Beispielen näher erläutert sind. Es zeigt.
Fig. 1 eine Transportpfanne für geschmolzenes Metall mit einem Spüleinsatz nach der Erfindung im Diametral schnitt in einer schematischen Darstellung, Fig. 2 den Spüleinsatz der Transportpfanne nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab im Vertikalschnitt und Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Spüleinsatzes in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung.
In den Zeichnungen ist mit 10 ein Transportbehälter für flüssiges Metall 11 bezeichnet, in dessen unterem Boden 12 ein Spüleinsatz 13 zum Einblasen eines gasförmigen Mediums, beispielsweise Argon, eingesetzt ist. Der Spüleinsatz 13, der in Fig. 2 mehr im einzelnen dargestellt ist, besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen oder mehreckigen Lochstein 14, der eine konische Öffnung 15 aufweist, in die ein feuerfester, keramischer Körper 16, ein sogenannter "Spülkegel", eingesetzt ist, der sich in Blasrichtung 17, d.h. zum Inneren des Transportbehälters 10 hin, konisch verjüngt.
Der keramische Körper 16 ist mit einem keramischen Mörtel 18, einem sogenannten Feuerkitt, in der konischen Öffnung 15 des Lochsteines 14 befestigt und schließt mit der dem Innenraum des Transportbehälters 10 zugewandten Stirnfläche 19 des Lochsteines 14 ab. Er kann, wie an sich bekannt, aus einem porösen keramischen Material bestehen. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn er aus einer feuerfesten, keramischen Masse mit dichtem Gefüge hergestellt ist, die zwar gasundurchlässig ist, aber eine wesentlich höhere Festigkeit hat.
Der keramische Körper 16 besteht aus einem äußeren, ringförmigen Teil 16a und aus einem inneren, kegelstumpfförmigen Einsatz stück 16b, das in eine kegelstumpfförmige Ausnehmung 20 des ringförmigen Teiles 16a eingesetzt ist und die gleiche Konizität hat wie die kegelstumpfförmige Ausnehmung 20.
Man erkennt aus Fig. 2, daß die Länge des Einsatzstückes 16b in Axialrichtung etwas kleiner ist als die Dicke D des unteren Bodens 12 des Behälters 10 und des Lochsteines 14. Die untere Stirnfläche 21 des Einsatzstückes 16b ist mit einer Tragplatte 24 versehen, die im Einsatz stück 16b mit Ankerstücken 22 verankert ist. In ähnlicher Weise ist auch die untere Stirnfläche des ringförmigen Teiles 16a mit einem Verankerungsring 23 aus Blech armiert.
Die kegelstumpfförmige Ausnehmung 20 des ringförmigen Teiles 16a ist an ihrer Unterseite durch eine Bodenplatte 27 verschlossen, die am Verankerungsring 23 angeschweißt oder auf sonstige Weise befestigt sein kann. Die Bodenplatte 27 hat eine zentrische Bohrung 25, durch welche ein Gaszuführungsrohr 26 axial frei beweglich hindurchgeht, dessen oberes Ende an der Tragplatte festgeschweißt ist und unterhalb dieser Tragplatte mehrere radiale Gasaustrittsöffnungen 28 aufweist. Unter der Bodenplatte 27 ist eine Buchse 29 befestigt, welche das Gaszuführungsrohr 26 mit Abstand umgibt und eine Spindelmutter 30 undrehbar hält.
Das Gaszuführungsrohr 26 ist an seinem Außenumfang mit einem Gewinde 31 versehen und bildet so eine Gewindespindel, die sich in der Spindelmutter 30 verschrauben kann. Etwas tiefer trägt das als Gewindespindel ausgebildete Gaszuführungsrohr 26 ein Zahnrad 32, das mit dem Antriebsritzel 33 eines Drehantriebes 34, beispielsweise eines Elektromotors, kämmt. Dem Gaszuführungsrohr wird von einer hier nicht näher dargestellten Gasquelle aus Argongas unter Druck in Richtung des Pfeiles 17 zugeführt.
Man erkennt, daß sich das als Gewindespindel ausgebildete Gaszuführungsrohr 26 in der Gewindemutter 30 verschraubt, wenn es von dem Antrieb 34 drehend angetrieben wird Hierdurch wird das mit dem Gaszuführungsrohr 26 fest verbundene Einsatzstück 16b ebenfalls gedreht und gleichzeitig in Axialrichtung bewegt. Bei einer Aufwärtsbewegung des Einsatzstückes 16b wird der Ringspalt 35 zwischen dem Einsatzstück 16b und dem ringförmigen Teil 16a des keramischen Körpers kleiner und bei einer Abwärtsbewegung größer. Die Spaltbreite kann hierdurch verändert und der Viskosität der zu behandelnden Schmelze 11 im Behälter 10 angepaßt werden.
Um Verkrustungen am Ausströmende des Spaltes zu beseitigen, kann das kegelstumpfförmige Einsatzstück 16b beim Einstellen der Spaltbreite zur Zentrierung zunächst soweit in die kegelstumpf förmige Ausnehmung 20 des keramischen Körpers 16 eingeschoben werden, bis es an der Wandung der Ausnehmung 20 anliegt. Es wird dann anschließend soweit zurückgezogen, bis die gewünschte Ringspaltbreite erreicht ist.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist das kegelstumpf förmige Einsatzstück 16b mit seiner Tragplatte 24 an der Kolbenstange 36 einer Kolben-Zylinder-Einheit 37 befestigt, die unter der Bodenplatte 27 angeordnet ist und mit der das Einsatzstück 16b in der Ausnehmung 20 des ringförmigen Teiles 16a des keramischen Körpers 16 axial verschoben werden kann.
Die Kolbenstange 36 der Kolben-Zylinder-Einheit 37 ist in der Durchgangsöffnung 25 der Bodenplatte 27 abdichtend geführt.
Unterhalb der Bodenplatte 27 befindet sich eine Ringleitung 37 für das zuzuführende Gas, die über mehrere Öffnungen 38 mit dem Raum 39 oberhalb der Bodenplatte 27 in Verbindung steht, der von der Bodenplatte 27, der Tragplatte 24 und der Innenwandung 20 der kegelstumpfförmigen Ausnehmung begrenzt wird und mit dem Ringspalt 35 in Verbindung steht. Der Ringleitung 37 wird von einer hier nicht näher dargestellten Gasquelle aus Argon oder ein anderes, in die Schmelze 11 einzublasendes Gas zugeführt.
Man erkennt, daß durch Einführen von Druckmittel in den Zylinderraum 40 unterhalb des Kolbens 41 oder in den Zylinderraum 42 oberhalb des Kolbens 41 der Hubvorrichtung 37 das Einsatzstück 16b in Axialrichtung verstellt und hierdurch die Breite des Ringspaltes 35 eingestellt werden kann.

Claims

Ansprüche: 1. Spüleinsatz zum Einblasen von gasförmigen Medien in Transport-, Schmelz- und Behandlungsvorrichtungen für flüssige Metalle, mit einem in einer Ausnehmung des Spüleinsatzes eingesetzten, feuerfesten keramischen Körper, der eine kegelstumpfförmige Ausnehmung aufweist, die sich in Blasrichtung verjüngt und in der ein kegelstumpfförmiges Einsatzstück aus feuerfester, keramischer Masse angeordnet ist, das mit der kegelstumpf förmigen Ausnehmung des Körpers einen Ringspalt zum Durchströmen des Gases bilden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das kegelstumpfförmige Einsatzstück (16b) in der kegelstumpfförmigen Ausnehmung (20) des keramischen Körpers (16a) axial verstellbar ist.
2. Spüleinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzstück (16b) an seiner äußeren Stirnflche (21) eine Tragplatte (24) aufweist, an der ein Hubelement (26 bzw. 36) befestigt ist.
3. Spüleinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmige Ausnehmung (20) des keramischen Körpers (16) an ihrer Unterseite durch eine Bodenplatte (27) verschlossen ist, die eine Durchgangsöffnung (25) aufweist, in der das Hubelement (36) abdichtend geführt ist, und daß sich die Tragplatte (24) des Einsatzstückes (16b) immer im Abstand von der Bodenplatte (27) befindet.
4. Spüleinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubelement von einem beweglichen Teil (36) einer Kolben-Zylinder-Einheit (37) gebildet wird, die unter der Bodenplatte (27) angeordnet ist.
5. Spüleinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubelement von einer Gewinde spindel (26) gebildet wird, die drehend antreibbar ist und sich in einer feststehenden Spindelmutter (30) verschraubt und die fest mit der Tragplatte (21) des Einsatzstückes (16b) verbunden ist.
6. Spüleinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubelement von einer Gas-Ringleitung (37) umgeben wird, die durch Schlitze (38) in ihrer Wandung und in der Bodenplatte (27) mit dem Raum (39) unter der Tragplatte (24) des Einsatzstückes (16b) in Verbindung steht.
7. Spüleinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubelement (26) eine sich in Axialrichtung erstreckende Gasleitung aufweist, di durch Öffnungen (28) unter der Tragplatte (24) mit dem Raum (39) zwischen Tragplatte (24) und Bodenplatte (27) in Verbindung steht.