DE3520783A1

DE3520783A1 - Vorrichtung zum einblasen von geregelten gasstroemen in metallschmelze

Info

Publication number: DE3520783A1
Application number: DE19853520783
Authority: DE
Inventors: Micheal Donald Ellwood City Pa. Labate
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-06-07
Filing date: 1985-06-10
Publication date: 1986-12-11
Also published as: GB2175830B; GB8514470D0; GB2175830A; DE3520783C2

Description

Micheal Donald LaBate
Ellwood City, Pennsylvania 16117, V.St.A.

Vorrichtung zum Einblasen von geregelten Gasströmen in Metallschmelze

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einblasen von Gas in eine Metallschmelze.

Bekannte Vorrichtungen dieser Art verwenden im allgemeinen durchlässige Stopfen, durch die das Gas in die Metallschmelze eingeleitet wird. Typische Vorrichtungen sind in den US-PS'en 2 811 346, 3 330 645, 3 610 602, 3 834 685 und 4 053 147 angegeben. Bei allen diesen bekannten Vorrichtungen muß das Gas aufwärts durch einen gasdurchlässigen Körper strömen, der bei der US-PS 3 811 346 ein poröses feuerfestes Material ist. Das gleiche poröse Material ist in der US-PS 3 330 645 angegeben, wo zusätzlich vorgeschlagen ist, das poröse Material mit rohrförmigen Durchgängen auszubilden. Der Körper der Vorrichtung nach der US-PS 3 610 602 besteht ebenso wie der Körper der Vorrichtung nach der US-PS 3 834 685 aus durchlässigem feuerfestem Werkstoff, und das gleiche gilt für den Körper der Vorrichtung nach der US-PS 4 053 147.

Die FR-PS 2 451 945 weist ebenso wie die US-PS 3 208 117 einen porösen Stopfen auf.

;^:"_;'-Γ :^::;.;^::;^;": 3520783 Die vorliegende Erfindung-betrifft ei-ne Verbesserung in bezug auf die eigene US-PS 4 396 179, in der ein nichtdurchlässiger feuerfester Stopfen angegeben ist, der von einem rostfreien Stahlmantel mit Abstand unter Bildung eines ringförmigen Durchlasses umgeben ist, durch den das Gas in die Metallschmelze geblasen wird. Bei dieser Vorrichtung ist eine abnehmbare Kappe vorgesehen, die anfangs das Oberende der Vorrichtung und den ringförmigen Gasdurchlaß davor schützt, durch Metallschmelze verstopft zu werden, die in die Gießpfanne, in der die Vorrichtung angeordnet ist, eingebracht wird. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Kappe häufig durch die Metallschmelze verschoben wird und die Schmelze die Tendenz hat, den ringförmigen Gasdurchlaß zu verstopfen, wenn nicht ein erheblich erhöhter Gasdruck angewandt wird, um die Schmelze von der ringförmigen Gasaustrittsöffnung weg ζ üb eweg en.

Ferner hat die Metallschmelze, die zuerst in eine die Vorrichtung aufweisende Gießpfanne gegossen wird, die Tendenz, nahezu sofort zu erstarren, und zwar häufig vor dem Einblasen des Gases oder während des Beginns der Gaseinblasung, so daß der ringförmige Gasdurchlaß verschlossen und die Vorrichtung unwirksam gemacht wird.

Gemäß der Erfindung ist ein Ablenkorgan vorgesehen, das sich über dem ringförmigen Gasaustrxttsdurchlaß der Vorrichtung wölbt und den Durchlaß sowie den oberen Abschnitt der Vorrichtung gegenüber der Metallschmelze schützt, und zwar unabhängig davon, ob Gas eingeblasen wird oder nicht; wenn das Gas einströmt, wird durch das Ablenkorgan die Rührwirkung wesentlich dadurch erhöht, daß zwei gesonderte und ausgeprägte, horizontal beabstandete Ströme von Gasblasen gebildet werden, was erhöhtes Verwirbeln und Rühren in der Metallschmelze zur Folge hat.

Die Vorrichtung zum Einblasen von Gas in eine Metallschmelze beim Füllen einer Gießpfanne od. dgl. mit dieser Schmelze verwendet einen Pfannenbodenlochstein aus feuerfestem Werkstoff, der in die Stein- oder Stampfauskleidung der Gießpfanne eingebaut ist, wobei der Pfannenbodenlochstein einen ihn vertikal durch-

setzenden Durchgang und einen darin befindlichen Stopfen umfaßt, der ein nichtdurchlässiger feuerfester Stopfen mit einem ihn mit bstand umgebenden Mantel aus rostfreiem Stahl oder Keramik ist, so daß ein Gasdurchgang durch den Stein gebildet ist. Ein Ablenkorgan, das gleichzeitig als Schutz dient und bogenförmig nach oben gewölbt ist, ist mit seinen Enden an dem Mantel so befestigt, daß es über der durch den Mantel begrenzten Öffnung und dem oberen Abschnitt des nichtdurchlässigen feuerfesten Stopfens positioniert ist, wodurch Gas zum Bewegen, Rühren, Rollen und/ oder Beeinflussen der erwünschten chemischen Zusammensetzung der Metallschmelze in die Schmelze in horizontal voneinander beabstandeten Kolonnen einblasbar ist, so daß die erzielte Bewegungs-, Rühr- und Rollwirkung erheblich verstärkt wird.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine seitliche Schnittdarstellung einer Gießpfanne, in die die Vorrichtung zum Einblasen von Gas in eine Metallschmelze eingebaut ist;

Fig. 2 im Querschnitt eine vergrößerte Detaildarstellung der Vorrichtung zum Einblasen von Gas in Metallschmelze, wobei das Ablenkorgan gezeigt ist und Pfeile die dadurch erzeugten doppelten Gasströme bezeichnen; und

Fig. 3 eine größere Perspektivansicht des oberen Teils der Vorrichtung, wobei Teile weggebrochen und Teile im Querschnitt gezeigt sind.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Einblasen von Gas in Metallschmelze entsprechend den Fig. 1-3 in eine Gießpfanne 10 mit einer feuerfesten Steinauskleidung 11, die einen feuerfesten Stampfboden 12 aufweist, eingebaut. Eine Öffnung 13 im Boden der Gießpfanne 10 enthält ein Rohr 14, durch das Gas eingeleitet wird. Ein Pfannenbodenlochstein 15 weist mittig einen konischen Durchlaß auf, der mit dem inneren oberen Ende des Rohrs 14 fluchtend angeordnet ist. Ein kegelstumpfförmiger Mantel 16, der bevorzugt aus rostfreiem Stahl oder gebrann-

ter Keramik oder einem keramikbeschichteten Metall besteht, wie am besten in den Fig. 2 und 3 zu sehen ist, hat ein offenes Oberende 17, das durch ein Ablenkorgan 18 in Form eines umgekehrt U-förmigen Bands aus rostfreiem Stahl, Keramik oder keramikbeschichtetem Metall besteht und dessen Enden 19 an dem kegelstumpf förmigen Mantel "16 unter dem Oberendes desselben befestigt sind. Das Ablenkorgan 18 hat eine solche Breite, daß es die durch das offene Oberende des kegelstumpfförmigen Mantels 16 gebildete Öffnung 17 im wesentlichen überdeckt.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Boden des kegelstumpfförmigen Mantels 16 eine kreisrunde Scheibe 20 mit einem ringförmigen, mittigen, nach unten um eine die Scheibe durchsetzende Öffnung verlaufenden Flansch 21 aufweist, wobei der Flansch 21 über das Rohr 14 passend ausgebildet ist, durch das Gas in die Gießpfanne entsprechend den Pfeilen geblasen wird.

Der größte Teil des Inneren des kegelstumpfförmigen Mantels 16 ist von einem nichtdurchlässigen Keramikstopfen 22 ausgefüllt, und Vorsprünge 23 an der Außenfläche des Stopfens 22 oder auch an der Innenfläche des Mantels 16 sorgen für eine Beabstandung des Mantels 16 relativ zum Stopfen 22, so daß ein im Querschnitt ringförmiger Gasdurchlaß durch den Pfannenbodenlochstein 15 gebildet ist und in das Rohr 14 geleitetes Gas um die Außenseite des Stopfens 22 und durch die Öffnung 17 nach außen strömen kann und in wirksamer Weise durch das Ablenkorgan 18 abgelenkt wird, wie die Pfeile in Fig. 2 zeigen.

Insbesondere aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die durch das Ablenkorgan 18 gebildeten Gasströmungswege entsprechend den Pfeilen einzelne und ausgeprägte, horizontal beabstandete Kolonnen sind, die den sehr erwünschten Effekt haben, daß sie die Bewegungs-, Rühr- und Rollaktivität der Metallschmelze, durch die die Gasströme sich bewegen, erheblich steigern.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung in einsatzbereiter Anordnung in der Gießpfanne 10, und es ist zu beachten, daß ihre Größe und Anordnung in der Gießpfanne so gewählt sind, daß die aus der Vorrich-

tung infolge des Ablenkorgäns" 18 austretenden doppelten Gasströme einen erheblich größeren Gesamtbereich in der Gießpfanne 10 einnehmen, als dies bisher mit den bekannten Vorrichtungen möglich war.

Für den Betrieb wird die Vorrichtung in den konischen Durchgang im Pfannenbodenlochstein 15 unmittelbar vor dessen Montage in der Auskleidung der Gießpfanne 10 eingebaut. Der Einbau wird durch das Vorhandensein des Ablenkorgans 18 erleichtert, da dieses einen bequemen Handgriff zum Halten und Justieren der Vorrichtung in dem konischen Durchgang des Pfannenbodenlochsteins 15 bildet und die Positionierung der Vorrichtung und insbesondere ihres kegelstumpfförmigen Mantels 16 in Anlage an dem konischen Durchgang sicherstellt, während der Pfannenbodenlochstein 15 in der Auskleidung der Gießpfanne so angeordnet wird, daß er mit der Öffnung in dem feuerfesten Boden 12, durch die das Rohr 14 verläuft, fluchtet.

Gemäß Fig. 2 sind die Enden des Ablenkorgans 18 nach unten entlang den Außenseiten des kegelstumpfförmigen Mantels 16 zu ihren Befestigungspunkten 19 verlaufend gezeigt, und es ist zu beachten, daß die oberen Abschnitte des Mantels 16 und die angrenzenden Teile 19 des Ablenkorgans 18 von der Wand des Pfannenbodenlochsteins 15 überdeckt und damit gegen schnelle Erosion geschützt sind.

Die Anordnung ist so getroffen, daß das Ablenkorgan 18 durch die Kühlwirkung des durch die Vorrichtung geblasenen und infolge der usbildung der öffnung 17 auf sie gerichteten Gases geschützt wird, so daß das zuerst in die Gießpfanne 10 gegossene und das Ablenkorgan 18 treffende Metall das Ablenkorgan 18 nicht nachteilig beeinflußt; das Ablenkorgan 18 bleibt sowohl während der Anfangsgießphase als auch anschließend, wenn es mit Metallschmelze überdeckt ist, in seiner Lage, was auf die wirksame Kühl-, Rühr-, Bewegungs- und Rollaktivität der Metallschmelze infolge der in sie geblasenen doppelten Gasströme zurückzuführen ist.

Für den Fachmann ist ersichtlich/ daß die angegebene Vorrichtung ihren kegelstumpfförmigen Mantel schützt und gleichzeitig ein
Verstopfen des zwischen dem Mantel 16 und dem Stopfen gebildeten ringförmigen Gasdurchlasses verhindert, das sonst bei Einleitung der Metallschmelze in die Gießpfanne erfolgen würde. Der massive Keramikstopfen 22 kann nicht mit Metall gefüllt werden, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen der Fall ist, bei denen die Stopfen aus porösem feuerfestem Werkstoff bestehen, und dadurch gewährleistet die Vorrichtung das erwünschte unmittelbare Einblasen von Gas in die Metallschmelze, das bisher wegen der Blokkierung der bekannten Vorrichtungen durch Metallschmelze und die ungeschützten Stopfen u. dgl. stark verzögert wurde.

Die vertikale Abmessung des Pfannenbodenlochsteins 15 angrenzend an den konischen Durchlaß ist im wesentlichen gleich der Höhe des massiven Keramikstopfens 22, und die Höhe des Mantels 16 ohne
Ablenkorgan 18 ist größer als die Höhe des Pfannenbodenlochsteins 15, so daß um den ringförmigen Gasdurchlaß ein aus heißem Metall bestehender Damm gebildet wird.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Einblasen von Gas in eine Metallschmelze, gekennzeichnet durch einen massiven Kern (22) aus feuerfestem Werkstoff und einen ihn mit Abstand umgebenden Mantel (16), der eine Öffnung (17) um den und über dem massiven Kern (22) definiert, ein über dem massiven Kern (22) angeordnetes und am Mantel (16) befestigtes Ablenkorgan (18),

einen Pfannenbodenlochstein (15), der einen ihn vertikal durchsetzenden Durchgang aufweist,

wobei der Pfannenbodenlochstein (15) einen Teil einer feuerfesten Auskleidung in einer Gießpfanne (10) für die Metallschmelze bildet, und

die Gießpfanne (10) eine Öffnung (13) aufweist, die mit dem Durchgang im Pfannenbodenlochstein (15) fluchtet, der massive Kern (22) und der Mantel (16) im Durchgang im Pfannenbodenlochstein (15) so positioniert sind, daß das Ablenkorgan (18) sich außerhalb des Durchgangs im Pfannenbodenlochstein (15) und über diesem unter wenigstens teilweiser Überdeckung von massivem Kern (22) und Mantel (16) erstreckt und dem Inneren der Gießpfanne (10) zugewandt ist unter Ausbildung von mehr als einem Gasstrom, der in der Metallschmelze nach oben steigt, wenn Gas durch die Vorrichtung eingeblasen wird.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkorgan (18) ein umgekehrt U-förmiges Band ist und die Enden (19) des Bands an dem Mantel (16) befestigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamthöhe des massiven Kerns (22) geringer als die Höhe des vertikalen Durchgangs in dem Pfannenbodenlochstein (15) ist und daß das Ablenkorgan (18) nach oben und nach außerhalb des Durchgangs im Pfannenbodenlochstein (15) verläuft.