DE3610449A1

DE3610449A1 - Schlackenrueckhaltevorrichtung

Info

Publication number: DE3610449A1
Application number: DE19863610449
Authority: DE
Inventors: Micheal Donald Labate
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-03-19
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1987-10-01
Also published as: GB8606716D0; DE3610449C2; GB2188132B; GB2188132A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlackenrückhaltevorrichtung, die beim Abstechen von Konvertern oder Roheisengießpfannen während des Abstechens von Stahl verwendbar ist. Der Ein satz der Vorrichtung erlaubt das schlackenfreie Abstechen von Stahl.

Vorrichtungen zur Blockierung oder Minimierung der Schlac kenmitnahme beim Abstechen von Stahlschmelze aus einem Konverter oder einer Gießpfanne sind bekannt; eine typi sche Vorrichtung, die manuell positioniert werden muß, ist z.B. in der CA-PS 8 22 607 angegeben. Beispiele für be kannte schwimmfähige Vorrichtungen sind in den US-PS′en 44 62 574 und 44 94 734 gezeigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Ausschaltung der Nachteile der bekannten Vorrichtungen und die Bereit stellung einer verbesserten, automatisch schwimmfähigen Vorrichtung zur Minimierung der Schlackenmitnahme beim Abstechen von Metallschmelze aus einem Konverter oder einer Gießpfanne sowie die Schaffung einer manuell ein setzbaren, ein Verschlußorgan bildenden Vorrichtung mit Führungsmitteln, die in das Stichloch des Konverters bzw. der Gießpfanne zu einem erwünschten Zeitpunkt einbringbar ist, um das Durchfließen von geschmolzener Schlacke zu verhindern. In der bevorzugten Form ist die Vorrichtung mit einem zylindrischen feuerfesten Rohr kombiniert, das im Stichloch des Konverters bzw. der Gießpfanne positio niert ist und einen kreisrunden Ventilsitz zur Verbindung mit der Schlackenrückhaltevorrichtung bildet, wobei die Erosion des bisher zur Bildung des Stichlochs verwendeten Materials vermieden wird, die häufig in einem unregelmäßig geformten Stichloch resultierte, so daß ein richtiger Sitz der Schlackenrückhaltevorrichtung nicht möglich war.

Die Schlackenrückhaltevorrichtung gemäß der Erfindung ist in zwei Ausführungsformen angegeben. Die erste ist ein manuell einsetzbarer Verschlußkörper, der normalerweise als Pfeil bzw. Stift bezeichnet wird; er umfaßt ein nach unten abstehendes Führungselement, das in das Stichloch eintritt und die genaue Positionierung des Verschlußkör pers zum Verschließen des Stichlochs sicherstellt. Abwand lungen des Verschlußkörpers führen zu einem verbesserten Wirkungsgsrad in bezug auf seine Positionierung im Stich loch und den Eingriff mit diesem, insbesondere, wenn das Stichloch durch ein zylindrisches feuerfestes Element ge bildet ist, das vorgeformt und in der feuerfesten Ausklei dung des Konverters oder der Gießpfanne in Fluchtung mit dem Stichloch positioniert ist.

Eine andere Ausführungsform der Schlackenrückhaltevorrich tung hat eine Wichte, die niedriger als die von Stahl, jedoch höher als die der im Konverter bzw. der Gießpfanne befindlichen Schlacke ist, und wird automatisch teilweise im Stichloch positioniert; dort erzeugt seine Form einen Wirbelstrom des Metalls und der Schlacke, was durch Sicht beobachtung feststellbar ist und anzeigt, daß die Schlacke das Stichloch nahezu erreicht hat, so daß das Abstechen des Konverters bzw. der Gießpfanne beendet werden kann.

Die Schlackenrückhaltevorrichtung nach der Erfindung für einen Metallschmelzebehälter, der ein Stichloch aus einem vorgeformten zylindrischen feuerfesten Rohr in Fluchtung mit dem Stichloch aufweist, zum selektiven Eintritt in das zylindrische feuerfeste Rohr während des Abstechens von Metall aus dem Behälter, ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Verschlußelement von modifizierter globoidaler Form und solcher Größe ist, daß es nach Eintritt in das zylindrische feuerfeste Rohr dieses wirksam verschließt, wobei die Schlackenrückhaltevorrichtung und das zylindri sche feuerfeste Rohr aus Feuerfestmaterialien bestehen, die gegen Auflösung in der Metallschmelze und geschmolze ner Schlacke ausreichend lang beständig sind, so daß sich die Schlackenrückhaltevorrichtung in dem zylindrischen feuerfesten Rohr festsetzen kann, und daß die Schlacken rückhaltevorrichtung eine volumenbezogene Masse zwischen ca. 3,32 und ca. 6,09 g/cm³ hat, so daß sie in der Metall schmelze und unterhalb der Schlacke schwimmt.

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

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die manuell ein setzbare Ausführungsform der Schlackenrück haltevorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht von oben auf die Schlacken rückhaltevorrichtung;

Fig. 3 eine Seitenansicht, in der Teile weggebrochen sind und die die Schlackenrückhaltevorrich tung mit ringförmigen Nuten in ihrer Außen fläche zeigt;

Fig. 4 eine Perspektivansicht einer anderen Ausfüh rungsform der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2, wobei der Führungsstab weggelassen ist;

Fig. 5 eine Perspektivansicht einer weiteren Ausfüh rungsform der Schlackenrückhaltevorrichtung von Fig. 4;

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Teil eines Kon verters, wobei ein das Stichloch bildendes zylindrisches feuerfestes Rohr gezeigt ist mit Stahlschmelze über dem Stichloch und ge schmolzener Schlacke über der Schmelze, wobei die Schlackenrückhaltevorrichtung nach Fig. 1 im Stichloch positioniert ist; und

Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Teil einer Gießpfanne mit dem darin ausgebildeten Stich loch und einem das Stichloch definierenden zylindrischen Rohr, mit Stahlschmelze über dem Stichloch und darüber befindlicher ge schmolzener Schlacke, wobei die Schlacken rückhaltevorrichtung nach Fig. 4 sich im Stichloch befindet.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1, 2 und 6 besteht ein aufrechter, ovaler Körper, der kreisrunden Querschnitt hat, bevorzugt aus einem oberen und einem unteren modi fizierten Konusteil 10 und 11, die einander gegenüber so angeordnet sind, daß der Körper seinen durchmessergrößten Bereich 12 in der Mitte hat; dabei ist der durchmesser größte Bereich 12 erheblich größer als derjenige eines Stichlochs in einem Konverter oder einer Gießpfanne, in das der Körper eingesetzt werden soll.

Die Schlackenrückhaltevorrichtung ist auf einer Stahl stange 13 angeordnet, wobei ein Teil der Stange 13 unter dem unteren Teil 11 von Hülsen 14 aus feuerfestem Material umschlossen ist, die eine Endkappe 15 umfassen, die ein Befestigungselement am Unterende der Stange 13 umschließt. Die Stange 13 verläuft in Vertikalrichtung durch die Teile 10 und 11 nach oben und zur Außenseite und bildet einen Teil der Schlackenrückhaltevorrichtung, der lösbar mit einer mechanischen Vorrichtung in Eingriff treten kann, die zur Positionierung der Schlackenrückhaltevorrichtung im Stichloch dient.

Fig. 6 zeigt die Schlackenrückhaltevorrichtung im Stich loch eines Konverters 16, in dem ein Schmelzbad M und eine darüberliegende Schicht geschmolzene Schlacke S gezeigt sind. Das Stichloch im Konverter 16 ist durch ein feuer festes Rohr 17 gebildet, das die isolierende Feuerfest schicht 18, mit der der Konverter 16 ausgekleidet ist, durchsetzt.

Für den Fachmann ist ersichtlich, daß die Schlackenrück haltevorrichtung mit ihrer glatten, modifizierten glo boidalen Form in den Konverter bzw. die Gießpfanne einge setzt wird, bevor sich ein Wirbel bildet, wenn der letzte Teil des Metalls aus dem Stichloch abzulaufen beginnt. Der Zeitpunkt kann errechnet werden aus der geschätzten Tonnage des im Konverter bzw. der Gießpfanne enthaltenen Metalls sowie der Form und Größe des Stichlochs relativ zum Inhalt. Vorteilhaft sollte die Schlackenrückhaltevor richtung in den Konverter bzw. die Gießpfanne innerhalb einer errechneten Zeit von 1-2 min vor Beendigung des Ab stichs, bei dem das gesamte Metall aus dem Ofen abgezogen ist, eingesetzt werden.

Die bevorzugte volumenbezogene Masse der Schlackenrück haltevorrichtung für den Einsatz bei der Stahlherstellung liegt zwischen 3,32 und 6,09 g/cm³. Der Werkstoff, aus dem der obere und der untere Teil 10 und 11 bestehen, ist bevorzugt in der Metallschmelze und der geschmolzenen Schlacke im wesentlichen unauflösbar, und seine volumen bezogene Masse ist so bemessen, daß er an oder nahe der Oberfläche der Stahlschmelze M und der Grenzfläche zwi schen der Metallschmelze und der geschmolzenen Schlacke schwimmt, wo seine konturierte modifizierte globoidale Form es erlaubt, daß die Stahlschmelze um ihn herumfließen und eine Auf- und Abbewegung bewirken kann, bevor er schließlich fest im Stichloch sitzt, wo er die Schlacke daran hindert, durch das Stichloch abzufließen.

Ferner ist ersichtlich, daß durch die modifizierte glo boidale Form die Schlackenrückhaltevorrichtung, wenn sie in den Wirbel eingebracht wird, der von der Metallschmelze über dem Stichloch gebildet ist, sich mehrfach dreht, bevor sie sich fest in das Stichloch setzt. Die Drehbe wegung stellt die erwünschte Positionierung der Schlacken rückhaltevorrichtung in dem Stichloch sicher, da das Stichloch ungleichmäßig oder erodiert sein kann, was sonst zu einer Schräglage der Schlackenrückhaltevorrichtung füh ren könnte, so daß eine unerwünschte Schlackenmenge aus dem Stichloch ablaufen könnte.

Zur Bildung des modifizierten globoidalen Körpers der Schlackenrückhaltevorrichtung aus dem oberen und dem unte ren Teil 10 und 11 kann ein geeignetes Gemisch aus 3,63 kg Schamottemörtel, 7,26 kg Feineisenerzkonzentrat, 13,61 kg Stahlsand, 0,91 kg rostfreie Stahlfasern und zwischen 1,36 und 2,27 kg Wasser verwendet werden. Diese Zusammensetzung ergibt einen Körper mit einer volumenbezogenen Masse von 4,15-4,71 g/cm³, obwohl jede volumenbezogene Masse zwi schen derjenigen der Schlacke (2,77 g/cm³) und derjenigen der Stahlschmelze (ca. 6,92 g/cm³) geeignet ist.

Für den Fachmann ist ersichtlich, daß die äußere Form der Schlackenrückhaltevorrichtung nach den Fig. 1, 2, 4 und 6 im Hinblick auf eine Verbesserung des Wirkungsgrads ge ändert werden kann; eine solche Änderung ist in Fig. 3 gezeigt, in der der modifizierte globoidale Körper der Schlackenrückhaltevorrichtung aus einem oberen und einem unteren Teil 20 und 21 besteht, die auf einer Stahlstange 22 montiert sind, wobei die Teile 20 und 21 mehrere ring förmige Nuten 23 aufweisen, die in bezug auf den durch messergrößten Bereich 24 der Vorrichtung im Abstand ange ordnet sind. Fig. 3 zeigt eine weggebrochene Schnittdar stellung der Vorrichtung, und der Werkstoff der Vorrich tung kann im oberen und im unteren Teil 20 und 21 entweder der gleiche oder in bezug auf die volumenbezogene Masse verschieden sein, wodurch in vorteilhafter Weise die Schwimmlage der Vorrichtung in bezug auf die Metallschmel ze und die geschmolzene Schlacke steuerbar ist. Die ring förmigen Nuten 23 tragen zum schließlich erfolgenden Ver schließen des Stichlochs bei, wenn sich die Vorrichtung auf- und abbewegt und/oder dreht, während sie sich dem Stichloch in dem Wirbel der Metallschmelze nähert, die durch das Stichloch abläuft, das durch ein feuerfestes Rohr 17 gebildet ist (vgl. Fig. 6). Eine weitere Abwand lung ist in den Fig. 5 und 7 gezeigt, wobei in Fig. 5 der obere und der untere Teil 26 und 27 der Schlackenrückhal tevorrichtung eine modifizierte globoidale Form mit fla chen Ober- und Unterenden 28 und 29 sowie mit in Umfangs richtung beabstandeten, im wesentlichen vertikal verlau fenden gewölbten Rippen 30 und Nuten 31, die abwechselnd aufeinanderfolgend vorgesehen sind, aufweisen. Die modi fizierte Schlackenrückhaltevorrichtung nach Fig. 5 kann in der gezeigten Weise wie die Vorrichtung nach Fig. 4 ein gesetzt werden, indem sie in dem Wirbel des aus dem Stich loch eines Konverters oder einer Gießpfanne ablaufenden Metalls positioniert wird, wo sie sich auf- und abbewegt und/oder dreht, wenn sich der Schmelzespiegel dem Stich loch nähert, so daß sie schließlich im Stichloch sitzt und nur etwas Metall durchlaufen läßt, wobei eine erheblich stärkere Wirbelbewegung im Metall und in der Schlacke erzeugt wird, was einem Bediener durch Sichtprüfung an zeigt, daß sich die Schlackeschicht dem Stichloch nähert, so daß er den Konverter bewegen oder das Stichloch der Gießpfanne verschließen kann, um den Durchtritt der Schlacke zu verhindern. Die modifizierten Ausführungsfor men bestehen aus dem gleichen Material wie vorstehend be schrieben und haben gleiche oder vergleichbare volumen bezogene Masse, so daß ihre erwünschte Schwimmlage in bezug auf das Metall und die darüber befindliche Schlacke im Hinblick auf eine Vermeidung des Eintretens von Schlacke in das Stichloch steuerbar ist.

Eines der bisher beim Abstechen von Konvertern, Roheisen pfannen u. dgl. auftretenden Probleme ist die unregel mäßige Form des Stichlochs, durch das das Roheisen fließt. Das feuerfeste Formteil, das bisher normalerweise das Stichloch bildet, ist dadurch hergestellt, daß ein dünnes Metallrohr in das Stichloch eingesetzt ist, wobei das Rohr einen geringfügig kleineren Durchmesser als das Stichloch im Behälter hat, und daß anschließend um das Rohr herum Feuerton plastischer Konsistenz in den Schacht eingebracht wird, der das Stichloch infolge des Aufbaus der feuer festen Auskleidung aus feuerfesten Normalsteinen u. dgl. im Behälter umgibt.

Im vorliegenden Fall wird das Stichloch in der feuerfesten Auskleidung des Behälters durch ein vorgeformtes, vorge branntes zylindrisches Rohr ähnlich einem Abwasserlei tungsrohr gebildet, das in dem Behälter in Fluchtung mit dem darin vorgesehenen Stichloch positioniert wird, wonach die feuerfeste Auskleidung des Behälters direkt um das Rohr herum aufgebaut wird. Das vorgeformte, vorgebrannte feuerfeste Rohr ist gegenüber Erosion infolge durchflie ßender Metallschmelze wesentlich beständiger als die be kannten Vorrichtungen und ist besonders nützlich für die Aufrechterhaltung einer kreisförmigen Konfiguration, in die die Schlackenrückhaltevorrichtung manuell oder mecha nisch einsetzbar ist bzw. in die sie einschwimmen kann, wie vorstehend erläutert wurde.

Fig. 6 zeigt das feuerfeste Rohr 17 und die isolierende feuerfeste Auskleidung 18, die normalerweise aus feuer festen vorgebrannten Steinen besteht und unmittelbar an liegend an dem Rohr 17 vorgesehen ist. Zum Verbinden der feuerfesten Steine miteinander und mit dem feuerfesten Rohr 17 kann etwas Schamottemörtel verwendet werden, was für den Fachmann offensichtlich ist.

Fig. 7 zeigt das feuerfeste Rohr 32, und die isolierende feuerfeste Auskleidung 33 der Gießpfanne 34 ist normaler weise aus vorgebrannten feuerfesten Steinen gebildet, die anliegend an das feuerfeste Rohr 32 aufgebaut sind. In Fig. 7 weist die Gießpfanne 34 ein Schiebeventil 35 unter dem feuerfesten Rohr 32 auf zur Steuerung des Roheisen flusses aus der Gießpfanne, wenn z. B. das flüssige Roh eisen in einen Zwischenbehälter überführt wird, der mit einer Stranggießanlage in Verbindung steht.

Es ist somit ersichtlich, daß durch die wesentlich ver besserte Schlackenrückhaltevorrichtung in Verbindung mit dem das Stichloch bildenden feuerfesten Rohr die Funk tionsweise der Schlackenrückhaltevorrichtung erheblich verbessert wird und effektiv den Stahlschmelzefluß durch das Stichloch absperrt, bevor die Schlackenschicht dieses erreicht, so daß sichergestellt ist, daß nur reiner Stahl, der frei von Schlacke (nichtmetallischen Einschlüssen) ist, aus dem Behälter austritt.

Claims

1. Schlackenrückhaltevorrichtung für einen Metallschmelze behälter, der ein Stichloch mit einem vorgeformten zylind rischen feuerfesten Rohr in Fluchtung mit dem Stichloch aufweist, zum selektiven Eintritt in das zylindrische feuerfeste Rohr während des Abstechens von Metall aus dem Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackenrückhaltevorrichtung (10, 11; 20, 21; 26, 27) ein Verschlußelement von modifizierter globoidaler Form und solcher Größe ist, daß es nach Eintritt in das zylindrische feuerfeste Rohr (17; 32) dieses wirksam ver schließt, wobei die Schlackenrückhaltevorrichtung und das zylindri sche feuerfeste Rohr aus Feuerfestmaterialien bestehen, die gegen Auflösung in der Metallschmelze und geschmolze ner Schlacke ausreichend lang beständig sind, so daß sich die Schlackenrückhaltevorrichtung in dem zylindrischen feuerfesten Rohr festsetzen kann, und daß die Schlackenrückhaltevorrichtung eine volumenbezogene Masse zwischen ca. 3,32 und ca. 6,09 g/cm³ hat, so daß sie in der Metallschmelze und unterhalb der Schlacke schwimmt.

2. Schlackenrückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Ringnut (23) in der Außenfläche der Schlackenrückhaltevorrichtung ausgebildet ist.

3. Schlackenrückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rippen (30) von modifizierter Bogenform im wesentlichen in Vertikalrichtung an der Außenfläche der Schlackenrückhaltevorrichtung ausgebildet und in Umfangs richtung relativ zueinander beabstandet sind.

4. Schlackenrückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Nuten (23) in der Außenfläche der Schlacken rückhaltevorrichtung im wesentlichen in Vertikalrichtung verlaufend ausgebildet und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.

5. Schlackenrückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere abwechselnd aufeinanderfolgende, beabstandete, im wesentlichen vertikal angeordnete Rippen (30) und Nuten (31) an und in der Außenfläche der Schlackenrückhaltevor richtung ausgebildet und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.

6. Vorrichtung zur Bildung eines Stichlochs in einem Be hälter für Metallschmelze, gekennzeichnet durch ein vorgeformtes, im Querschnitt kreisförmiges feuerfestes Rohr (17; 32), das in dem Behälter positioniert und aus feuerfestem Werkstoff hergestellt ist, der gegenüber Auf lösung in Metallschmelze beständig ist, so daß er seine zylindrische Form ausreichend lang zur Aufnahme einer Schlackenrückhaltevorrichtung (10, 11; 20, 21; 26, 27) beibehält.

7. Schlackenrückhaltevorrichtung für einen Metallschmelze- Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein vorgeformter modifizierter globoidaler Körper (10, 11; 20, 21; 26, 27) ist, dessen Höhe größer als seine Breite und dessen Breite größer als ein Stichloch im Be hälter ist, und daß sie aus feuerfesten Werkstoffen besteht, die gegenüber einer Auflösung in der Metallschmelze ausreichend lang beständig sind, so daß die Schlackenrückhaltevorrichtung fest in dem Behälterstichloch positionierbar ist.