DE4014509A1 - Gasspueler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasspüler für ein metallurgisches Gefäß mit einem gasdurchlässigen Bereich, der an der Unterseite des Gasspülers mit einem Gasanschluß verbunden ist und bis an die Oberseite des Gasspülers reicht.

Derartige Gasspüler sind als Kapillarspüler oder Labyrinthspüler bekannt. Bei den bekannten Gasspülern ist der gasdurchlässige Bereich an einen einzigen Gasanschluß angeschlossen. Der gasdurchlässige Bereich ist so dimensioniert, daß die durchtretende Gasmenge mit einer hinreichenden Geschwindigkeit in die im Gefäß enthaltene Schmelze eintritt. Wird die Gasdurchflußmenge reduziert, wie dies beispielsweise für ein "Feinspülen" erforderlich ist, dann verringert sich auch die Geschwindigkeit, mit der das Gas in die Schmelze eintritt. Dadurch wird die Durchmischung der Schmelze mit dem Spülgas deutlich verschlechtert.

In der EP 02 21 250 A1 ist ein Gasspüler beschrieben, bei dem sich die Gasdurchgänge düsenförmig verengen. Dadurch werden Geschwindigkeitsverluste der Gasströmung im Gasspüler zwar ausgeglichen. Bei einer Verringerung der Gasströmung verringert sich jedoch auch hier die Eintrittsgeschwindigkeit des Gases in die Schmelze.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasspüler der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem der wirksame Gasdurchlaßquerschnitt an verschiedene, gewünschte Gasdurchtrittsmengen anpaßbar ist.

Die genannte Aufgabe ist bei einem Gasspüler der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der gasdurchlässige Bereich in wenigstens zwei gasdurchlässige Teilbereiche aufgeteilt ist und daß jeder der Teilbereiche an der Unterseite des Gasspülers mit einem eigenen Gasanschluß verbunden ist und bis an die Oberseite des Gasspülers reicht.

Wird eine vergleichsweise große Gasdurchtrittsmenge durch den Gasspüler geführt, dann strömt diese teilweise durch den einen Teilbereich und mit ihrem restlichen Teil parallel durch den anderen Teilbereich. Sie tritt an der Oberseite des Gasspülers mit einer gewünschten Geschwindigkeit in die Schmelze ein. Soll dagegen nur eine vergleichsweise kleine Gasmenge durch den Gasspüler geleitet werden, dann wird diese nur durch den einen Teilbereich hindurchgeleitet, so daß auch sie mit einer für die gewünschte Durchmischung noch hinreichend hohen Geschwindigkeit in die Schmelze eintritt.

Sind zwei Teilbereiche vorgesehen und sind deren Gasdurchlaßquerschnitte einander gleich, dann ist der Gasspüler an zwei unterschiedlichen Gasdurchtrittsmengen anpaßbar. Sind die Gasdurchlaßquerschnitte der beiden Teilbereiche untereinander ungleich, dann ist der Gasspüler an drei verschiedene Gasdurchtrittsmengen anpaßbar. Eine Anpaßbarkeit an drei verschiedene Gasdurchtrittsmengen läßt sich auch dadurch erreichen, daß drei Teilbereiche mit untereinander gleichen Gasdurchlaßquerschnitten vorgesehen werden.

Soll der Gasspüler an mehr als drei unterschiedliche Gasdurchtrittsmengen anpaßbar sein, dann sind entsprechend mehr gasdurchlässige Teilbereiche vorgesehen.

In Ausgestaltung der Erfindung verengt sich die Querschnittsfläche des Teilbereichs von der Unterseite zur Oberseite. Dadurch wird im jeweiligen Teilbereich eine gewisse Düsenwirkung für das durchströmende Gas erreicht.

In Weiterbildung der Erfindung weist wenigstens ein Teilbereich weiter oben eine andere Querschnittsform als weiter unten auf. Damit ist eine Verschleißerkennung erreicht. Denn der Teilbereich zeigt, solange er unverschlissen ist, ein anderes Erscheinungsbild als dann, wenn er verschlissen ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Gasspüler perspektivisch;

Fig. 2 eine Aufsicht längs der Linie II-II nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Aufsicht längs der Linie III-III nach Fig. 1;

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gasspülers im Längsschnitt;

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie V-V nach Fig. 4; und

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie VI-VI nach Fig. 4.

Ein Gasspüler in Form eines Gasspülkegels 1 weist einen Grundkörper 2 aus gasundurchlässigem, keramischem Material auf. In den Grundkörper 2 sind zwei gasdurchlässige Teilbereiche 3, 4 eingelagert. Die Gasdurchlässigkeit besteht entweder in einem Aufbau der Teilbereiche 3, 4 aus porösem, keramischen Material oder in Kapillaren in den Teilbereichen 3, 4.

Beide Teilbereiche 3, 4 erstrecken sich von der Unterseite 5 des Gasspülkegels 1 bis zu dessen Oberseite 6. Sie sind durch einen Mittelsteg 7 des Grundkörpers 2 durchgehend voneinander getrennt.

Jeder der beiden Teilbereiche 3, 4 weist eine obere, kreissegmentförmige Zone 8 und eine untere Zone 9 auf. Diese ist beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 dreieckförmig und beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 bis 6 rechteckförmig. In jedem Teilbereich 3, 4 verengt sich dessen Querschnittsfläche von der Unterseite 5 zur Oberseite 6.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 ist die Querschnittsfläche des Teilbereichs 3 im Bereich der Oberseite 6 größer als die des Teilbereichs 4 im Bereich der Oberseite 6.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 bis 6 sind die Querschnittsflächen der Teilbereiche 3, 4 im Bereich der Oberseite 6 gleich groß.

An der Unterseite 5 jedes Teilbereichs 3, 4 ist ein eigener Gasanschluß vorgesehen. Dieser ist von einer Gasverteilkammer 10 bzw. 11 und einem an diese angeschlossenen Gasanschlußstutzen 12 bzw. 13 gebildet. Die Gasanschlußstutzen 12, 13 liegen über ein Dreiwegeventil 14 an einer Gaszuleitung 15. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 ist das Dreiwegeventil 14 so aufgebaut, daß es Spülgas wahlweise dem einen Teilbereich 3 oder dem anderen Teilbereich 4 oder beiden Teilbereichen 3, 4 zuführt. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 bis 6 genügt es, das Ventil 14 so aufzubauen, daß es Gas entweder beiden Teilbereichen 3, 4 oder dem einen der beiden Teilbereiche 3 oder 4 zuleitet.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Gasspülers ist etwa folgende:

Ist das Dreiwegeventil 14 so gestellt, daß die Gaszuleitung 15 zu beiden Teilbereichen 3, 4 offen ist, dann tritt an der Oberseite 6 an beiden Teilbereichen 3, 4 Spülgas in die Schmelze des metallurgischen Gefäßes, in das der Gasspülkegel 1 eingebaut ist. Dabei tritt eine vergleichsweise hohe Gasdurchtrittsmenge in die Schmelze, wobei der Druck in der Gaszuleitung 15 eine gewünschte Gasaustrittsgeschwindigkeit an den Teilbereichen 3, 4 gewährleistet. Es erfolgt also ein "Starkspülen".

Wird das Dreiwegeventil 14 so umgeschaltet, daß nur der Teilbereich 3 gasdurchströmt ist, dann tritt das Gas konzentriert am Teilbereich 3 in die Schmelze. Auch wenn der Gasdruck in der Gaszuleitung 15 reduziert wird, bleibt die Ausströmgeschwindigkeit des Spülgases am Teilbereich 3 hinreichend groß. Es erfolgt jetzt ein "Normalspülen".

Wird das Ventil 14 so gestellt, daß nur der Teilbereich 4 gasbeaufschlagt wird, dann ist der Austrittsquerschnitt des Gases in die Schmelze weiter reduziert, so daß auch dann, wenn der Druck in der Gaszuleitung 15 weiter reduziert wird, noch eine hinreichend hohe Einströmgeschwindigkeit besteht. Es erfolgt in diesem Fall ein "Feinspülen". Der Gasaustritt ist dabei auf den Teilbereich 4 konzentriert.

Durch die Verringerung der Querschnitte der Teilbereiche 3, 4 von der Unterseite 5 zur Oberseite 6 ergibt sich eine zusätzliche Vergrößerung der Gasaustrittsgeschwindigkeit an den Teilbereichen 3, 4 gegenüber der Gaseintrittsgeschwindigkeit an den Teilbereichen 3, 4.

Wird bei den verschiedenen Stellungen des Ventils 14 der Druck in der Gaszuleitung 15 gleichgehalten, dann ist die Gasaustrittsgeschwindigkeit dann, wenn nur der Teilbereich 4 durchströmt ist, höher als dann, wenn nur der Teilbereich 3 durchströmt ist und höher als dann, wenn beide Teilbereiche 3, 4 durchströmt sind.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 bis 6 sind beide Teilbereiche 3, 4 gleichgestaltet. Dementsprechend sind die Strömungsverhältnisse, wenn nur einer der beiden Teilbereiche 3, 4 gasdurchströmt ist, gleich.

Solange der Gasspülkegel 1 nicht oder wenig verschlissen ist, wird das Bild entsprechend Fig. 2 bzw. Fig. 5 zu beobachten sein, das sich aus den Kreissegmenten der oberen Zonen 8 zusammensetzt. Ist dagegen nach längerem Betrieb der Gasspülkegel 1 stark verschlissen, dann wird das Bild entsprechend Fig. 3 bzw. Fig. 6 zu beobachten sein, das sich aus den Dreieckformen bzw. Rechteckformen der unteren Zonen 9 zusammensetzt. Dadurch ist der Verschleiß des Gasspülkegels 1 deutlich erkennbar.

Claims (9)

1. Gasspüler für ein metallurgisches Gefäß mit einem gasdurchlässigen Bereich, der an der Unterseite des Gasspülers mit einem Gasanschluß verbunden ist und bis an die Oberseite des Gasspülers reicht, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdurchlässige Bereich in wenigstens zwei gasdurchlässige Teilbereiche (3, 4) aufgeteilt ist und daß jeder der Teilbereiche (3, 4) an der Unterseite (5) des Gasspülers (1) mit einem eigenen Gasanschluß (10, 12; 11, 13) verbunden ist und bis an die Oberseite (6) des Gasspülers (1) reicht.

2. Gasspüler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbereiche (3, 4) durchgehend von einem gasundurchlässigen Mittelsteg (7) des Gasspülers (1) voneinander getrennt sind.

3. Gasspüler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Gasdurchlaßquerschnitte der Teilbereiche (3, 4) untereinander gleich sind (Fig. 4 bis 6).

4. Gasspüler nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Gasdurchlaßquerschnitte der Teilbereiche (3, 4) ungleich sind (Fig. 1, 2).

5. Gasspüler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Querschnittsfläche des Teilbereichs (3, 4) von der Unterseite (5) zur Oberseite (6) verengt.

6. Gasspüler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teilbereich (3, 4) weiter oben (8) eine andere Querschnittsform als weiter unten (9) aufweist.

7. Gasspüler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbereiche (3, 4) einen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die kreissegmentförmigen Querschnitte etwa einen Kreis innerhalb des Querschnitts des von einem Gasspülkegel (1) gebildeten Gasspülers bilden.

8. Gasspüler nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der kreissegmentförmige Querschnitt in einer oberen Zone (8) der Teilbereiche (3, 4) vorgesehen ist und die Teilbereiche (3, 4) in einer unteren Zone (9) einen dreieckförmigen oder rechteckförmigen Querschnitt aufweisen.

9. Gasspüler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasanschlüsse (10, 12; 11, 13) über ein Mehr-Wegeventil (14) an eine Gaszuleitung (15) angeschlossen sind.