DE3717840A1 - Feuerfester keramischer formkoerper - Google Patents
Feuerfester keramischer formkoerperInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen feuerfesten keramischen
Formkörper zur Zuführung von Gas und/oder Feststoff in
die Metallschmelze eines metallurgischen Schmelzgefäßes.
Derartige Formkörper werden im allgemeinen als "Spül
steine" bezeichnet.
Spülsteine werden vorzugsweise in die Wand oder den Boden
eines metallurgischen Schmelzgefäßes (zum Beispiel Konver
ter, Pfanne) und hier meist mittels eines Lochsteins
eingesetzt und dienen zum Einblasen von Spülgasen, insbe
sondere inerten Spülgasen wie Argon, zur Schmelzenbe
handlung im Sinne einer Optimierung der Qualität.
Derartige Spülsteine sind vielfach beschrieben worden,
beispielhaft sei auf die deutschen Offenlegungsschriften
35 31 533, 35 27 793, 35 31 534 und 35 20 783 verwiesen.
Auch in der OE-OS 35 20 207 ist ein Spülstein beschrie
ben, der zum Einblasen von Gasen oder Feststoffen in
eine Metallschmelze enthaltende Pfanne dienen soll. Die
Offenlegungsschrift, die sich ausschließlich mit der
Halterung des Spülsteins im Lochstein befaßt, zeigt in
der einzigen Figur einen Spülstein mit einem mittigen,
großen Durchlaßkanal, durch den Gase oder Feststoffe
eingeblasen werden sollen. Die dargestellte Ausführungsform
mit besonders großem Durchlaßkanal ist in der Praxis
nicht einsetzbar, weil bei dieser Größe eines Durchlaß
kanals ohne weiteres Metallschmelze in den Spülstein
eindringen und die Einrichtung zerstören würde.
Allerdings besteht ein dringendes Bedürfnis, auch Fest
stoffe in die Metallschmelze einzudüsen, insbesondere
zum Entschwefeln. Derartige Feststoffe sind Feinkalk
oder Gemische aus Feinkalk und Soda, aber auch Calcium
karbid (CaC2) oder Kalkstickstoff (CaCN2).
Über bekannte Gasspülsteine, wie sie zusammenfassend
zum Beispiel in "Radex-Rundschau, 1987, 288" beschrieben
sind, lassen sich Feststoffe, auch wenn sie noch so fein
teilig sind, nicht einblasen, weil die feine Porosität
derartiger Gasspülsteine schnell zu einer Verstopfung
und damit Funktionsuntüchtigkeit der Einrichtung führen
würde. Außerdem bestünde die große Gefahr der Metall
schmelzeinfiltration, sobald der Gasdruck etwas vermindert
würde.
Zum Einblasen von Feststoffen werden deshalb heute weitest
gehend sogenannte Blas- oder Tauchlanzen eingesetzt,
wie sie zum Beispiel in den deutschen Gebrauchsmustern
86 22 299 oder 86 26 930 beschrieben sind. Über derartige
Blaslanzen werden sowohl Inertgase als auch Zusatzstoffe
der genannten Art in die Metallschmelze eingeführt. Dazu
wird die Blaslanze mit dem Blaskopf und dem größten Teil
ihrer Ummantelung in die Metallschmelze getaucht. Über
den sogenannten Lanzenkern, in der Regel ein Stahlrohr,
das im Blaskopf mit entsprechenden Ausgangsöffnungen
mündet, wird das Gas und/oder der Feststoff in die Metall
schmelze eingedüst.
Der in die Metallschmelze eintauchende Teil der Blas
lanze ist erheblichen thermischen und mechanischen Bean
spruchungen ausgesetzt, worauf in den genannten deutschen
Gebrauchsmustern mehrfach hingewiesen wird. Wenn aber
zum Beispiel Risse den Lanzenkern erreichen, ist die
Blaslanze unbrauchbar und muß ausgewechselt werden. Die
verbrauchte Lanze kann nicht wieder verwendet werden,
obwohl ein nicht unbeträchtlicher Abschnitt der Ummantelung
gegebenenfalls noch funktionsfähig wäre.
Zahlreiche Versuche in der Vergangenheit haben sich des
halb mit der mechanischen Stabilisierung derartiger Blas
lanzen beschäftigt.
Ein besonderes Problem dabei ist, daß beim Eintauchen
der Lanze in das flüssige Metallbad und während des Blas
vorganges durch die Verdrängung der Flüssigkeit starke
Schwingungsbewegungen und damit große Walkkräfte ent
stehen, die ohne Beschädigung der Lanze und insbesondere
der feuerfesten Ummantelung aufgenommen werden müssen.
Dieses Problem ist jedoch bei einer mit Hilfe eines so
genannten Lanzenstandes in eine Metallschmelze frei ein
tauchenden Blaslanze praktisch nicht in den Griff zu
bekommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglich
keit zur einfachen und sicheren Zuführung von Gas und/oder
Feststoff in die Metallschmelze eines metallurgischen
Gefäßes aufzuzeigen, bei der es nicht zu den bei Blas
lanzen bekannten mechanischen Problemen kommt, bei denen
aber auch ohne die Gefahr von Verstopfungen oder eines
Durchbruchs der Metallschmelze ohne weiteres Feststoffe
in die Metallschmelze aufgegeben werden können. Dabei
ist es erfindungsgemäß angestrebt, möglichst über eine
Einrichtung sowohl Gase als auch Feststoffe, gegebenen
falls in Kombination aufgeben zu können.
Die Erfindung steht unter der Erkenntnis, daß als Grund
lage für eine entsprechende Einrichtung ein Gasspülstein
konventioneller Bauart verwendet werden kann. Dieser
Gasspülstein (feuerfester keramischer Formkörper) muß
jedoch mindestens einen Durchlaßkanal mit folgenden Merk
malen aufweisen:
- a) Der Durchlaßkanal mündet mit einem offenen Ende in einer der Metallschmelze im metallurgischen Gefäß zugewandten Fläche des Formkörpers,
- b) der Durchlaßkanal ist an seinem gegenüberliegenden Ende an eine Gas- und/oder Feststoffleitung anschließ bar,
- c) der Durchlaßkanal weist eine für die Feststoffdurch führung ausreichende Größe auf und ist
- d) mit einer Einrichtung zur Verhinderung des Eindrin gens von Metallschmelze in den Durchflußkanal ausge bildet.
Dabei kommt den letztgenannten Merkmalen besondere Be
deutung zu. Die Erfindung hat nämlich erkannt, daß zum
Beispiel die Kanäle von Gasspülsteinen mit "gerichteter
Porosität" (Radex-Rundschau, a.a.O.) ebensowenig für
einen Feststofftransport ausreichen, wie die Poren in
einem Gasspülstein mit "ungerichteter Porosität". Der
Kanal muß vielmehr größer sein, beispielsweise beträgt
der mittlere Durchmesser 2 bis 10 mm, vorzugsweise 4
bis 6 mm. Bei einem derartigen offenen Querschnitt ist
jedoch selbstverständlich die Gefahr des Eindringens
von Metallschmelze größer, was durch eine zusätzlich
im Durchflußkanal angeordnete Einrichtung nunmehr zuver
lässig verhindert wird.
Die Erfindung schlägt verschiedene alternative Ausführungs
formen einer derartigen Einrichtung vor.
Eine Möglichkeit besteht darin, den Durchflußkanal durch
eine Kühleinrichtung zumindest in seinem dem metallischen
Schmelzgefäß zugewandten Ende kühlbar auszubilden.
Auf diese Weise wird erreicht, daß für den Fall, daß
Metallschmelze in den Durchlaßkanal eindringt (zum Bei
spiel bei unbeabsichtigtem Druckverlust im Durchfluß
kanal) durch die Kühlwirkung der Kühleinrichtung die
Metallschmelze sofort einfriert und nicht weiter in den
Durchflußkanal zum anschlußseitigen Ende hin eindringt.
Die Kühleinrichtung kann auf verschiedene Art und Weise
ausgebildet sein: In einer vorteilhaften Ausführungs
form wird vorgeschlagen, die Kühleinrichtung aus einer
dem Durchlaßkanal unmittelbar benachbart angeordneten
flüssigkeits- oder gasdurchströmbaren Kühlleitung zu
bilden.
Diese Kühlleitung kann zum Beispiel wendelförmig um den
Durchlaßkanal geführt sein und ermöglicht so eine inten
sive Kühlung, die bei normalem Betrieb, wenn also ein
Inertgas und/oder ein vorzugsweise pulverförmiger Fest
stoff durch den Durchlaßkanal geblasen wird, den Betrieb
nicht stört, andererseits sofort für den Fall, daß Metall
schmelze in den Kanal eindringt, diese zur Erstarrung
bringt.
Dabei kann die Kühlleitung so angeordnet werden, daß
sie einen geschlossenen Kreislauf bildet, in einer alter
nativen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Kühllei
tung mit dem dem anschlußseitigen Ende gegenüberliegenden
Abschnitt in der der Metallschmelze des metallurgischen
Gefäßes zugewandten Fläche des Formkörpers mündet, daß
also das hindurchgeschickte Kühlgas in die Metallschmelze
geblasen wird. Diese Ausführungsform kann dazu ausgenutzt
werden, zum Beispiel das Inertgas zum Spülen durch die
Kühlleitung zu schicken, während die pulverförmigen Fest
stoffe selbst durch den Durchlaßkanal geführt werden,
gegebenenfalls zusammen mit weiterem Spülgas.
Vorzugsweise ist die Kühlleitung als Kupferleitung aus
gebildet, die aufgrund hervorragender Wärmeleitung den
gewünschten Kühleffekt noch verstärkt.
Diese Kühlleitung kann darüber hinaus gleichzeitig zur
Reststärkenanzeige genutzt werden, wobei beispielhafte
Reststärkenanzeigevorrichtungen zum Beispiel in der Radex-
Rundschau (a.a.O.) beschrieben sind. In diesem Fall kann
die elektrische Leitfähigkeit des Kupfermaterials der
Leitung ausgenutzt werden, um zum Beispiel beim Eindrin
gen von Metallschmelze einen elektrischen Kreis zu schlie
ßen oder zu unterbrechen und gleichzeitig eine entspre
chende Signaleinrichtung zu betätigen.
Eine völlig andere Einrichtung zur Verhinderung des Ein
dringens von Metallschmelze in den Durchlaßkanal sieht
so aus, daß im Kanal mindestens ein Ventil angeordnet
ist, das bei Erreichen eines vorgebbaren Gas- und/oder
Feststoffstromes den Durchlaßkanal freigibt, ihn anson
sten aber verschließt.
Derartige Ventile, meist Rückschlagventil oder Druckmin
derventil genannt, sind dem Fachmann im Zusammenhang
mit der Führung von Fluiden bekannt. Der Flüssigkeits
strom ist dabei nur gegen eine Feder- oder Gewichtskraft
möglich. Die bekannten Einrichtungen der Rückflußver
hinderung werden in einem erfindungsgemäßen Formkörper
eingesetzt, um das Eindringen der Metallschmelze in den
Durchlaßkanal soweit wie möglich zu verhindern oder zu
mindern.
Eine konkrete Ausführungsform schlägt dazu vor, das Rück
schlagventil mit einem, den Durchlaßkanal in der Ausgangs
stellung (zum Beispiel ohne Gas-/Feststoffdurchleitung)
abdichtenden Schließkörper auszubilden, der nach Beauf
schlagung des Druckkörpers mit einem bestimmten Gas-
und/oder Feststoffstrom aus seiner abdichtenden Stellung
wegführbar ist.
Es ist selbstverständlich, daß der Schließkörper dabei
größer sein muß als der Querschnitt des Durchlaßkanals,
um eine sichere Abdichtung zu gewährleisten.
Um den Schließkörper nun in den Formkörper beziehungs
weise das Ventil einbringen zu können, schlägt die Er
findung verschiedene weitere Alternativen vor:
Eine Möglichkeit besteht darin, bei der Herstellung des
Formkörpers entlang des Weges des Durchlaßkanals einen,
aus einem verbrennbaren Material, zum Beispiel einem
Schaumkunststoff, bestehenden Körper miteinzuformen,
in dem wiederum der Schließkörper enthalten ist. Dabei
weist der verbrennbare Körper die Form der später auszu
bildenden Kammer des Rückschlagventils auf.
Nach dem Ausbrennen des Körpers verbleibt nur noch der
Schließkörper als solcher, der vorzugsweise aus einer
hochwertigen feuerfesten Keramik, zum Beispiel aus Zir
kondioxid (ZrO2) oder Titandioxid (TiO2) besteht.
Eine andere Alternative besteht darin, den das Rückschlag
ventil aufnehmenden Teil des Spülsteines getrennt her
zustellen. Dabei kann dieser Teil wiederum aus zwei Teilen
bestehen, die gemeinsam den Raum des Rückschlagventils
ausbilden und entsprechende Anschlußöffnungen für den
Durchlaßkanal aufweisen. Der so getrennt hergestellte
"Block" wird anschließend vorzugsweise am anschlußseitigen
Ende des Spülsteins in diesen eingesetzt und dort zum
Beispiel eingemörtelt.
Um eine besonders sichere Abdichtung zu erreichen, schlägt
die Erfindung in einer weiteren vorteilhaften Ausführungs
form vor, den Schließkörper als Kugel auszubilden, so
daß unabhängig von der jeweiligen Ausrichtung stets eine
sichere Anlage gegen den Durchlaßkanal in der Schließ
stellung sichergestellt ist.
Um den Kontaktbereich zwischen Schließkörper und Durch
laßkanal weiter zu optimieren kann - zum Beispiel bei
Ausbildung der Ventilkammer als separater Bauteil - auch
dieser aus hochwertiger, hochabriebfester feuerfester
Keramik der genannten Art hergestellt sein.
Durch eine sichere Abdichtung zum Beispiel für den Fall
einer Unterbrechung des Blasvorgangs wird auch erreicht,
daß oberhalb des Ventils ein geschlossener Raum entsteht,
wobei die hierin aufgebaute Gassäule ein Eindringen von
Metallschmelze erschwert.
Sollte dennoch einmal Metallschmelze eindringen, sorgt
das Ventil sicher dafür, daß der Metallfluß noch im Be
reich des Spülsteins gestoppt wird und die Metallschmelze
danach kurzfristig einfriert.
Durch zusätzliche Anordnung der beschriebenen Kühlein
richtung kann darüber hinaus erreicht werden, daß Metall
schmelze nur in den obersten Bereichen des Durchlaßkanals
eindringt und dort sofort einfriert, was den Vorteil
hat, daß ein derartiger Spülstein noch einmal verwendet
werden kann. An Stelle eines Spülsteinwechsels braucht
nämlich nur der obere, eingefrorene Bereich ausgebohrt
zu werden und der Spülstein steht anschließend einer
weiteren Verwendung zur Verfügung.
Die Vorteile eines erfindungsgemäßen Formkörpers sind
offensichtlich. Gasspülsteine bekannter Bauart brauchen
nur geringfügig umgebaut zu werden, nämlich durch Aus
bildung eines Durchlaßkanals mit einer Einrichtung zur
Verhinderung des Eindringens von Metallschmelze. Dadurch
wird weder die Form noch die Funktion konventioneller
Gasspülsteine verändert. Es ist offensichtlich, daß die
zusätzlichen Einrichtungen sowohl bei Fugenspülern, als
auch Gasspülsteinen mit ungerichteter oder gerichteter
Porosität vorgenommen werden können.
Vielmehr ermöglicht ein erfindungsgemäßer Formkörper
bei unveränderten Außenabmessungen zusätzlich das Einblasen
von Feststoffen durch eine vorzugsweise mittige Durchlaß
öffnung entsprechender Größe.
Der Spülstein wird wie ein konventioneller Gasspülstein
zum Beispiel in einen Lochstein (gegebenenfalls über
eine Lochsteinhülse) eingesetzt und ist dort starr ange
ordnet. Probleme bezüglich der mechanischen Belastung,
wie sie bei Blaslanzen auftreten und oben beschrieben
sind, entfallen. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist
insoweit keinen mechanischen Belastungen mehr ausgesetzt,
was ihre Lebensdauer deutlich erhöht. Weiterhin kann
auf aufwendige Maßnahmen zur Errichtung eines Lanzenstandes
verzichtet werden. Die insbesondere bodenseitige Ein
spülung von Gasen und Feststoffen vergleichmäßigt die
Schmelzenbehandlung gegenüber Verfahren mittels Blas
lanzen. Vor allem ist ein erfindungsgemäßer Formkörper
sehr viel preiswerter als eine bekannte Lanzenanordnung.
Der Formkörper kann auch mit einer Durchbruchsicherung
kombiniert werden, wie sie zum Beispiel in der Radex-
Rundschau (a.a.O.) beschrieben ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Einrichtung
zur Verhinderung des Eindringens der Metallschmelze in
den Durchlaßkanal auch durch eine siphonartige Führung
oder dergleichen des Durchlaßkanals selbst gebildet werden.
Durch das dabei ausgebildete "Knie" kommt es im anschluß
seitigen Ende bei einer Reduzierung oder einem Abschalten
der Gas-/Feststoffzufuhr zu einer Art Druckpolster, während
im oberen, der Metallschmelze im Gefäß zugewandten Ab
schnitt etwaig eindringende Metallschmelze in ihrem Fluß
gestoppt wird und so noch schneller einfrieren kann,
insbesondere bei Anordnung einer Kühleinrichtung. Die
allgemein als Siphon bezeichnete Unstetigkeitsstelle
im Durchlaßkanal kann auf verschiedene Weise ausgebildet
sein, zum Beispiel S-förmig.
Beim Einblasen fester Zusatzstoffe in eine Metallschmelze
wird wie folgt vorgegangen:
- a) Zunächst wird die Inertgasleitung zugeschaltet, die Gas durch den Durchlaßkanal und/oder die Kühleinrich tung und/oder das poröse feuerfeste Material des Spül steines drückt. Durch den Inertgasfluß durch den Durch laßkanal wird das Rückschlagventil weggeführt, so daß der freie Querschnitt des Durchlaßkanals zur Ver fügung steht.
- b) Anschließend wird eine bestimmte Menge des pulver förmigen oder körnigen Zusatzmittels in und durch den Durchlaßkanal geblasen, gegebenenfalls in Kom bination mit Inertgas.
- c) Während des Betriebes können die Gas- und/oder Fest stoffmengen durch entsprechende Regelung/Steuerung der Zuführleitungen geregelt werden.
- d) Beispielsweise nach Abschalten der Feststoffzufuhr wird mit einer reinen Inertgasspülung weitergearbeitet, bis
- e) schließlich auch die Inertgaszufuhr abgeschaltet wird. In diesem Moment entfaltet das Rückschlagventil wieder seine Wirkung, der Schließkörper dichtet den Durchlaß kanal ab und etwaig in den Durchlaßkanal eindringende Metallschmelze dringt bis maximal zum Rückschlagventil vor und friert dann, in der Regel sehr viel weiter vorher aufgrund der Kühlleitung, ein.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen
Patentansprüchen sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs
beispiels näher erläutert, wobei die einzige Zeichnung
in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch
einen erfindungsgemäßen feuerfesten Formkörper mit Rück
schlagventil und Kühleinrichtung darstellt.
In der Figur ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Spülstein
beziffert, der im einzelnen folgende Merkmale aufweist:
Der Spülstein besteht aus einem üblichen feuerfesten
Material, das je nach zum Beispiel Pfannentyp, Abstich
temperatur, Pfannenbehandlung, Spülzeit oder dergleichen,
ausgewählt wird, hier aus einem Material auf der Basis
97 Gew.-% Al2O3.
Der Spülstein ist kegelstumpfförmig gestaltet, wobei
sein oberes, schmaleres Ende 12 der Metallschmelze im
Schmelzgefäß zugewandt ist und sein unteres, breiteres
Ende 14 das anschlußseitige Ende bildet.
Der Spülstein 10 weist eine Vielzahl von Kanälen 16 auf,
die im wesentlichen parallel zur Umfangsfläche 18 ver
laufen und einen geringen Durchmesser (maximal ca. 1 mm)
aufweisen. Das dichte Material zwischen den Kanälen 16
besteht im wesentlichen aus den genannten Korund-Qualitäten.
Eine Blechumkleidung 20 umfaßt einen sich um die Umfangs
fläche 18 des Spülsteins 10 erstreckenden Blechmantel
22 und einen die untere Stirnfläche des Spülsteins 10
überdeckenden, kreisförmigen Boden 26, der an seinem
äußeren Umfang gasdicht mit dem Blechmantel 22 verschweißt
ist. Der keramische Formkörper ist über eine Mörtelschicht
28 in den Blechmantel 22 eingesetzt und zwar so, daß
-9zwischen der unteren Stirnfläche 24 und dem Boden 26
ein Raum 30 verbleibt, was durch zwei zueinander kreuz
weise verlaufende Abstandhalter 32 erreicht wird (in
der Figur ist der parallel zur Zeichenebene verlaufende
Abstandhalter 32 zu erkennen). Mittig verläuft vom Boden
26 nach unten eine Anschlußleitung 34 (gasdicht angeschlos
sen), über die ein Inertgas wie Argon in den Druck
raum 30 und dort durch die Kanäle 16 geblasen werden
kann. Der Gasstrom verläuft dabei über die untere, stirn
seitige Öffnung der Kanäle 16 durch die Kanäle 16 bis
zum gegenüberliegenden, oberen stirnseitigen Ende 36
und von dort in die (nicht dargestellte) Metallschmelze.
Der Gasanschluß für die Leitung 34 wird auf bekannte
Weise hergestellt.
Ebenso ist es selbstverständlich, daß der Spülstein 10
auf geeignete Weise im Boden oder der Wand des metallur
gischen Schmelzgefäßes, zum Beispiel in einem Lochstein
oder über eine Lochsteinhülse eingesetzt wird.
Konzentrisch zur Mittenlängsachse des Spülsteins 10 ist
in diesem ein Durchlaßkanal 38 angeordnet, der entweder
ausgebohrt oder durch ein Metall- oder dichtes Feuer
festrohr ausgebildet sein kann.
Der Durchlaßkanal 38 verläuft von der oberen Stirnfläche
36 zur unteren Stirnfläche 24 und setzt sich von dort
in einer Anschlußleitung 40 fort, die im ersten Teil
konzentrisch zur Anschlußleitung 34 verläuft und diese
anschließend gasdicht durchgreift.
Um den Durchlaßkanal herum verläuft wendelförmig eine
Kupferleitung 43, die eine Ringleitung ausbildet mit
einer Zuführleitung 42 und einer Abführleitung 44. Es
ist offensichtlich, daß über die Zuführleitung 42 auf
gegebene Kühlluft aufgrund der Zwangsführung wendelförmig
um den Durchlaßkanal 38 bis zum oberen stirnseitigen
Ende 36 des Formkörpers strömt und von dort wieder zurück
zur Abführleitung 44 und aufgrund der dichten Umschlie
ßung des Durchlaßkanals 38 eine hohe Kühlwirkung bedingt.
Etwas oberhalb der unteren Stirnfläche 24 ist im Ver
lauf des Durchlaßkanals 38 ein Ventil 46 angeordnet.
Dieses besteht aus einer sich beidseitig des Durchlaß
kanals 38 erweiternden Kammer 48, die in der zeichnerischen
Schnittdarstellung etwa eine Nierenform hat, die von
einem Abschnitt unmittelbar oberhalb der Eintrittsöffnung
der Durchlaßleitung 38 bei 50 seitlich nach oben versetzt
in die feuerfeste Keramik hinein verläuft.
Innerhalb der Kammer 48 ist eine Kugel 52 angeordnet,
die in der Darstellung gemäß der Zeichnung unmittelbar
auf der Eintrittsöffnung des Durchlaßkanals 38 bei 50
liegt und diese abdichtet.
Die Ausbildung der Kammer 48 ist so, daß bei Aufgabe
eines bestimmten Gasdruckes die Kugel 52 von ihrer ab
dichtenden Stellung bei 50 weggedrückt und entlang einer
durch die Pfeildarstellung gekennzeichneten Zwangsfüh
rung außer Eingriff mit dem Durchlaßkanal 38 in die in
der Figur gestrichelt dargestellte Position 54 geführt
wird, wodurch der Weg des Durchlaßkanals 38 vollständig
freigegeben wird.
Die Kammer 48 mit der Kugel 52 kann beispielsweise wie
folgt eingebracht werden:
Bei der Herstellung des feuerfesten Formkörpers wird
ein entsprechend geformter Teil aus einem verbrennbaren
Material mit eingeformt, in dem wiederum die Kugel 52
angeordnet ist. Durch entsprechende Temperaturbelastung
brennt das Material weg und gibt den Raum der Kammer 48
mit der Kugel 52 frei.
Ebenso ist es aber auch möglich, den strichpunktiert
um das Ventil 46 gekennzeichneten Bereich als separaten
Bauteil auszubilden (gegebenenfalls besteht dieser Bauteil
56 selbst wiederum aus zwei Hälften) und er wird zu gege
bener Zeit in das entsprechend ausgebohrte oder ausge
sparte Matrixmaterial des Formkörpers 10 eingesetzt (ein
gemörtelt).
Die Funktionsweise des Formkörpers ist wie folgt:
Zunächst kann ein normaler Gasspülvorgang initiiert werden,
indem ein Inertgas über die Zuführleitung 34 in den Druck
raum 30 und von dort durch die Kanäle 16 in die Metall
schmelze geblasen wird.
Durch Zuschaltung eines ebenfalls nicht dargestellten
Gasreservoirs wird dann beispielsweise Argon über die
Zuführleitung 40 in den unteren Teil des Durchlaßkanals
38 geblasen, wobei der Gasstrom bei Erreichen der Kugel
52 diese aus der Verschließstellung in die in der Figur
gestrichelt dargestellte obere Position wegführt, wobei
der Querschnitt des Durchlaßkanals 38 freigegeben wird.
Danach strömt das Gas weiter durch den Kanal 38 in die
Metallschmelze. Gleichzeitig oder vorzugsweise etwas
zeitlich verschoben wird ein pulverförmig oder körnig
aufbereiteter Zusatzstoff, wie Kalk oder dergleichen,
in die Zuführleitung 40 geblasen und auf gleiche Weise
durch den Kanal 38 in die Schmelze geführt.
Bei Unterschreiten einer bestimmten Strömungsgeschwindig
keit des durch den Kanal 38 geführten Feststoffes oder
Gases fällt die Kugel 52 in ihre Schließstellung bei
50 wieder zurück und dichtet damit den Kanal 38 nach
unten ab.
Etwaig in den Kanal 38 eindringende Metallschmelze wird
also spätestens hier gestoppt und friert ein.
Aufgrund der Anordnung der Kühlleitung 43 kann erreicht
werden, daß etwaig eindringende Metallschmelze schon
sehr viel früher, nämlich im Bereich der oberen Stirn
fläche 36 erstarrt und so weiteres Eindringen von Metall
schmelze verhindert wird.
Die Kupferleitung 43 bietet darüber hinaus eine Sicher
heitsfunktion, sollte nämlich der obere Bereich 12 des
Spülsteines bis zu einer bestimmten Tiefe erodiert sein,
so erreicht die Metallschmelze die Kupferleitung 43 und
schmilzt diese auf; gleichzeitig sinkt der Druck in den Lei
tungen 42, 44, was durch eine entsprechende Anzeigevor
richtung registriert werden kann.
Es ist dann Zeit, den Spülstein zu wechseln.
Ebenso kann aber auch die metallische Leitfähigkeit des
Kupfermaterials zum Anschluß entsprechender Reststärkean
zeigevorrichtungen genutzt werden, wie sie beispielsweise
in den deutschen Offenlegungsschriften 34 24 466 oder
35 03 221 beschrieben sind.
Claims (17)
1. Feuerfester keramischer Formkörper zur Zuführung von
Gas und/oder Feststoff in die Metallschmelze eines
metallurgischen Gefäßes mit mindestens einem Durchlaß
kanal (38) mit folgenden Merkmalen:
- a) Der Durchlaßkanal (38) mündet mit einem offenen Ende in einer der Metallschmelze zugewandten Fläche (36) des Formkörpers (10),
- b) der Durchlaßkanal (38) ist an seinem gegenüber liegenden Ende an eine Gas- und/oder Feststoff leitung (40) anschließbar,
- c) der Durchlaßkanal (38) weist eine für die Feststoff durchführung ausreichende Größe auf und ist mit
- d) einer Einrichtung (43, 46) zur Verhinderung des Eindringens von Metallschmelze in den Durchlaßkanal (38) ausgebildet.
2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchlaßkanal (38) von seinem anschlußseitigen
Ende bis zu seinem gegenüberliegenden, offenen Ende
den Formkörper (10) durchläuft.
3. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Durchlaßkanal (38) durch eine
Kühleinrichtung (43) zumindest an seinem, dem metallur
gischen Schmelzgefäß zugewandten Ende kühlbar ist.
4. Formkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühleinrichtung aus einer dem Durchlaßkanal
(38) unmittelbar benachbart angeordneten flüssigkeits-
oder gasdurchströmbaren Kühlleitung (43) besteht.
5. Formkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlleitung (43) mit dem dem anschlußseitigen
Ende gegenüberliegenden Abschnitt in der Fläche (36)
des Formkörpers (10) mündet.
6. Formkörper nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kühlleitung (43) den Durchlaß
kanal (38) wendelförmig umgreift.
7. Formkörper nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kühlleitung (43) eine Kup
ferleitung ist.
8. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß im Durchlaßkanal (38) mindestens
ein Ventil (46) angeordnet ist, das bei Erreichen
eines vorgebbaren Gas- und/oder Feststoffstromes den
Durchlaßkanal (38) freigibt.
9. Formkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventil (46) einen, den Durchlaßkanal (38)
in der Ausgangsstellung (ohne Gas-/Feststoffdurch
leitung) abdichtenden Schließkörper (52) umfaßt, der
nach Beaufschlagung des Durchlaßkanals (38) mit einem
Gas- und/oder Feststoffstrom aus seiner abdichtenden
Stellung wegführbar ist.
10. Formkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schließkörper (52) eine Kugel ist, die entlang
einer Bewegungsstrecke aus dem Durchlaßkanal (38)
führbar ist.
11. Formkörper nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ventil als separater Bauteil
im Formkörper angeordnet ist.
12. Formkörper nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schließkörper (52) und/oder
das Ventil (46) aus einem hoch abriebfesten, feuer
festen keramischen Material, zum Beispiel ZrO2 oder
TiO2 besteht.
13. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der Durchlaßkanal (38) einen Durch
messer zwischen 2 und 10 mm vorzugsweise zwischen
4 und 6 mm aufweist.
14. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß der den Durchlaßkanal (38) umgebende
Teil als konventioneller Gasspülstein gestaltet ist.
15. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekenn
zeichnet durch eine zusätzliche Durchbruchsicherung
und/oder Reststärkeanzeigevorrichtung.
16. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da
durch gekennzeichnet, daß der Durchlaßkanal (38) si
phonartig ausgebildet ist.
17. Verfahren zum Einblasen von festen, pulverförmigen
oder körnigen Zusatzstoffen in eine Metallschmelze
über einen Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis
16, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- a) Einblasen eines Inertgas- und/oder Feststoffstro mes in den Durchlaßkanal (38) und hierdurch be dingtes Öffnen des Ventils (46),
- b) Durchblasen mindestens eines Zusatzmittels durch den Durchlaßkanal (38), vorzugsweise mit Unterstüt zung eines Inertgasstromes,
- c) gegebenenfalls anschließend Abschalten des Zusatz mittelstromes und weitere reine Inertgasspülung,
- d) Abschalten der Inertgas- und/oder Feststoffzufuhr bis zur Schließung des Ventils (46).
Priority Applications (5)
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