DE4103837A1 - Einblasvorrichtung fuer ein metallurgisches gefaess - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einblasvorrichtung für ein metallurgisches Gefäß mit einem Gasspülstein aus feuerfestem Material der Gasdurchlässe und eine mit einer Gaszuführung verbundene Kammer zum Verteilen des Gases auf die Gasdurchlässe aufweist und mit einem diesen umgebenden feuerfesten Lochstein.

Beim Einsatz solcher Einblasvorrichtungen zeigt es sich, daß die Gasspülsteine im Bereich des Gasaustritts in das metallurgische Gefäß hinein aufgrund der hohen thermischen Belastung und der Verwirbelung der Metallschmelze einen starken Erosionsverschleiß aufweisen. Durch diesen Verschleiß bildet sich an der Oberseite des Gasspülsteins ein Krater, in dem nach dem Entleeren des metallurgischen Gefässes ein Restsumpf von geschmolzenem Metall verbleibt.

Dieses geschmolzene Metall dringt in die Durchlässe des Gasspülsteins ein und erstarrt dort, wenn der Gasstrom zu dem Gasspülstein unterbrochen ist. Die dadurch verursachten Verstopfer müssen bei einer Wiederverwendung des Gasspülsteins mit einer Sauerstofflanze ausgebrannt werden, wobei es aufgrund der thermischen Belastung zu einem zusätzlichen Verschleiß des Gasspülers kommt.

Beide Verschleißquellen vermindern die Lebensdauer der Einblasvorrichtung erheblich.

Es sind Vorrichtungen bekannt, DE-PS 37 16 388, bei denen die Lebensdauer eines Gasspülsteins mit Hilfe von getrennt voneinander mit Gas beaufschlagbaren Durchlässen erhöht wird. Dazu wird jeweils nur ein Teil der Durchlässe solange mit Gas beaufschlagt, bis dieser verstopft oder verschlissen ist. Anschließend werden nacheinander die weiteren Durchlässe mit Gas beaufschlagt, bis auch sie verschlissen sind. Eine solche Vorrichtung verlängert die Lebensdauer eines Gasspülsteins, hat jedoch den Nachteil, daß sie nur einen begrenzten Gasvolumenstrom zuläßt. Darüber hinaus ist durch eine solche Vorrichtung das Problem des Verschleisses aufgrund der Sumpfbildung und des Eindringens der metallischen Schmelze in die Gasdurchlässe nicht beseitigt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine einfache Einblasvorrichtung von langer Lebensdauer zu entwerfen, die einen sicheren, verstopfungsfreien Betrieb ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Lochstein mit Gas beaufschlagbare Gasdurchlässe aufweist. Dadurch, daß zusätzlich zu dem durch die Gasdurchlässe des Gasspülsteins strömenden Gas weiteres Gas aus der Lochsteinoberfläche austritt, entsteht ein gleichmäßiger Verschleiß auf der gesamten oberen Fläche der Einblasvorrichtung. Somit entstehen keine Krater oder Senken, in denen sich metallische Schmelze absetzen und erstarren kann.

Die Belastung der Oberfläche durch die Temperatur läßt sich in Abhängigkeit von der Größe des Gasvolumenstroms durch die Durchlässe in dem Gasspülstein oder Lochstein unabängig voneinander regeln, wenn die Gasdurchlässe des Lochsteins und die des Gasspülsteins getrennt voneinander mit Gas beaufschlagbar sind. Gleichzeitig wird die Bildung von Verstopfern durch die gleichmäßige Aufheizung der Einblasvorrichtung vermieden, da das gegebenenfalls in die Druchlässe von Loch- oder Gasspülstein eindringende Metall in kurzer Zeit aufgeschmolzen wird.

Eine besonders einfache Möglichkeit das durch eine Gaszuführung in die Gasdurchlässe des Lochsteins strömende Gas gleichmäßig auf die Gasdurchlässe des Lochsteins zu verteilen, ist eine zweite Kammer, an die die Gaszuführung angeschlossen ist und von der gleichzeitig alle Gasdurch­ lässe des Lochsteins ausgehen. Dabei ist es günstig, wenn die Gasdurchlässe des Lochsteins als Kanäle ausgebildet sind, die kreisförmig, koaxial um den Gasspülstein angeordnet sind.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung läßt sich der Gasvolumenstrom durch die Gaszuführungen zu den Kammern des Lochsteins und des Gasspülsteins in Abhängigkeit von der Stellung eines Dreiwegeventiles regeln, das über eine gemeinsame Gasleitung mit Gas beaufschlagbar ist.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der Lochstein einen topfförmigen, seine Unterseite umfassenden äußeren Rahmen aufweist und an seiner Unterseite mit einer Bodenplatte unter Bildung einer zweiten Kammer bedeckt ist, die mit den Gasdurchlässen des Lochsteins in Verbindung stehen. Dieser Blechrahmen kann zusätzlich als Außenformhilfe beim Gießen des Lochsteins benutzt werden. Gleichzeitig schließt er die Kammer zur Aufteilung des Gases auf die Durchlässe des Lochsteins gasdicht gegenüber der Umgebung ab.

Ein innerer Rahmen, der als formschlüssige Aufnahme für den Gasspülstein in den Lochstein eingegossen ist, kann ebenfalls zur Abdichtung dieser Kammer genutzt werden.

Wenn ein solcher innerer Rahmen vorhanden ist, ist es sehr einfach möglich, einen verschlissenen Gasspülstein auszuwechseln, ohne daß die gesamte Einblasvorrichtung aus dem metallurgischen Gefäß ausgebaut werden muß.

Die Verschleißsicherheit der Einblasvorrichtung kann dadurch noch zusätzlich gesteigert werden, daß der Gas­ spülstein von eine mit Gasdurchlässen versehenen Verschleißhülse umgeben ist, die an ihrer Außenseite von einem Blechmantel abgedeckt und an ihrer Unterseite unter Bildung einer mit den Gasdurchlässen der Verschleißhülse in Verbindung stehenden, ringförmigen Kammer von einer Bodenplatte bedeckt ist, wobei die ringförmige Kammer über eine Gaszuführung mit Gas beaufschlagbar ist.

Durch eine solche Anordnung kann die Verschleißhülse als zusätzliche Spülhülse genutzt werden, so daß sich die auf den verschiedenen Abschnitten der Oberfläche des Gasspül­ steins austretende Gasmenge besonders genau abstufen läßt. Auf diese Weise wird ein sehr geringer Abtrag der Oberfläche der Einblasvorrichtung erzielt, der zudem gleichmäßig über die Oberfläche verteilt ist.

Eine besonders einfache und robuste Einblasvorrichtung kann dadurch hergestellt werden, daß Gasspülstein und Lochstein monolitisch sind.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Einblasvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7;

Fig. 2 eine Einblasvorrichtung nach Anspruch 9;

Fig. 3 eine Einblasvorrichtung nach Anspruch 8 in einer schematischen Explosionszeichnung.

Eine Einblasvorrichtung nach Fig. 1 weist einen kegelförmigen Gasspülstein auf, der von ringförmig angeordneten als Kanäle ausgebildeten Gasdurchlässen 7 durchdrungen ist.

Eine Kammer 3 ist zwischen der Unterseite 1a des Gasspülsteins 1 und der unteren Fläche 4a eines Metallmantels gebildet, der den Gasspülstein 1 seitlich und an dessen Unterseite umschließt. Dabei weist die untere Fläche 4a des Metallmantels 4 eine mittige Öffnung 4b auf, an die eine erste Gaszuführung 5 angeschlossen ist. Der Gasspülstein 1 ist von einem Lochstein 6 umgeben, der von koaxial zur Längsachse 1b des Gasspülsteins 1 ringförmig angeordneten, vertikalen Kanäle ausgebildeten Gasdurchlässen 7 durchdrungen ist.

In den Lochstein 6 ist ein äußerer, rechtwinkliger Doppelrahmen 8 an der Lochsteinunterseite 6a in den Lochstein eingegossen und begrenzt die seitlichen Abmessungen des Lochsteins 1. Der Gasspülstein 1 sitzt formschlüssig in einem inneren, kreisförmigen Doppelrahmen 9 ein. Dabei sind die Doppelrahmen 8, 9 durch aufeinander­ liegende U-Profile gebildet, deren Schenkel 8a, 9a horizontal in den Lochstein 1 hineinragen.

Mit den unteren dieser Schenkel 8b, 9b ist eine Platte 10 gasdicht verbunden, die eine zweite Kammer 11 zwischen sich und der Lochsteinunterseite 6a einschließt. Die Platte 10 weist eine Öffnung 10a auf, an die eine zweite Gaszuführung 12 angeschlossen ist. Die erste Gaszuführung 5 und die zweite Gaszuführung 12 sind über ein Dreiwegeventil 13 voneinander getrennt an eine zentrale Gasleitung 14 angeschlossen.

Nach Fig. 2 sind bei einer weiteren Ausführung der Einblasvorrichtung der Gasspülstein und der Lochstein monolitisch, einstückig in einem Guß aus feuerfestem Material als Block 15 hergestellt. Dabei weist die Einblasvorrichtung ringförmig um die Längsachse 15a des Blocks 15 angeordnete, innere Kanäle 16 auf, die von einem inneren Doppelrahmen 17 im unteren Abschnitt des Blocks 15 umfaßt sind.

Äußere Kanäle 18 sind ebenfalls ringförmig mit Abstand zu den inneren Kanälen 16 um die mittlere Längsachse 15a des Blocks 15 angeordnet.

Die äußere Begrenzung des Blocks 15 bildet ein äußerer Doppelrahmen 19, der die äußeren Kanäle 18 umfaßt. Die beiden Doppelrahmen 17, 19 sind in gleicher Weise wie die Doppelrahmen 8, 9 nach Fig. 1 aus aufeinanderliegenden U-Profilen gebildet und in dem Block 15 eingegossen.

Eine mit einer mittigen Öffnung 20a versehene Platte 20 ist gasdicht mit den unteren Schenkeln 17a des inneren Doppelrahmens 17 verbunden und schließt zwischen sich und der Blockunterseite 15a eine Kammer 21 ein. An die Öffnung 20a ist eine erste Gaszuführung 22 angeschlossen. Genauso schließt eine zweite Platte 23, die die Blockunterseite 15a und die erste Platte 21 bedeckt und mit den unteren Schenkeln 19a des äußeren Rahmens 19 gasdicht verbunden ist eine zweite Kammer 24 ein. Gleichzeitig weist die zweite Platte 23 jeweils eine Öffnung 23a, 23b zum Durchführen der ersten Gaszuführung 22 an die erste Kammer 21 und zum Anschließen einer zweiten Gasführung 25 an die zweite Kammer 24 auf.

Beide Gaszuführungen sind durch ein Dreiwegeventil 26 voneinander getrennt an eine zentrale Gasleitung 27 angeschlossen.

Beim Einsatz der Einblasvorrichtung nach Fig. 1 oder Fig. 2 strömt das Gas über die zentrale Gasleitung 14, 27 und die erste Gaszuführung 5, 22 der Einblasvorrichtung in die erste Kammer 3, 21. Dort verteilt es sich auf die inneren Gaskanäle 2, 16 und gelangt in das Innere des metallurgischen Gefäßes.

In Abhängigkeit von dem fortschreitenden Verschleiß, d. h., der Bildung einer Mulde im oberen Bereich des Gasspülsteins 1 bzw. des Austritts 28 der inneren Kanäle, wird das Dreiwegeventil 13, 26 geöffnet. Daraufhin strömt Gas über die zweite Gaszuführung 12, 25 in die zweite Kammer 10, 24 und verteilt sich auf die Gasdurchlässe 7 des Lochsteins 6 bzw. die äußeren Kanäle 19 des Blocks 15. Die daraus folgende thermische Belastung der Oberfläche des Lochsteins führt zum Einebnen des oberen Niveaus der Einblasvorrichtung und zum Ausbrennen von Metall, das in die Gasdurchlässe 2 des Gasspülsteins 1 oder die inneren Gasdurchlässe 16 des Blocks 15 eingedrungen und erstarrt ist.

Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau einer Einblasvor­ richtung, bei der in einem Lochstein 6 eine von als Gasdurchlässe ausgebildeten Kanälen 27 durchzogene Verschleißhülse 27 aus feuerfester Keramik eingesetzt ist. In diese ist wiederum ein von einem Metallmantel umgebener Gasspülstein 1 eingelassen.

Die Verschleißhülse 27 ist von einem Metallmantel 28 auf ihren Seitenflächen eingehüllt. An ihrer Unterseite 27 ist eine ringförmige Kammer 29 durch eine Bodenplatte 30 abgedeckt, die gasdicht mit dem Metallmantel 28 der Verschleißhülse 27 und dem Metallmantel des Gasspülsteins 1 verbunden ist.

Über eine Gaszuführung 31 ist diese ringförmige Kammer 29 mit Gas beaufschlagbar. Die Gaszuführung 31 ist über ein Regelventil 32 an eine zentrale Gasleitung 33 angeschlossen.

Beim Einsatz einer solchen Einblasvorrichtung strömt Gas in die Kammern 11, 3 des Lochsteins 6 und des Gasspülsteins 1 und dringt durch deren Gasdurchlässe 7, 2 in das Innere des metallurgischen Gefäßes. Gleichzeitig strömt Gas durch das geöffnete Regelventil 32 in die ringförmige Kammer 29 und verteilt sich auf die Unterseite 27b der Verschleiß­ hülse 27. Von dort aus dringt es über die Kanäle 27 in das metallurgische Gefäß. Dabei ist das Verhältnis der Gasvolumenströme, die durch die Gasdurchlässe des Gasspülsteins 1, der Verschleißhülse 27 und des Lochsteins 6 strömt, so abgestuft, daß sich ein nahezu ebener Verschleiß auf der Oberfläche 6b der Einblasvorrichtung einstellt.

Claims (9)

1. Einblasvorrichtung für ein metallurgisches Gefäß, mit einem Gasspülstein (1) aus feuerfestem Material, der Gasdurchlässe (2) und eine mit einer Gaszuführung (5) verbundene Kammer (3) zum Verteilen des Gases auf die Gasdurchlässe (2) aufweist, und mit einem diesen umgebenden feuerfesten Lochstein (6), dadurch gekennzeichnet, daß der Lochstein (6) mit Gas beaufschlagbare Gasdurchlässe (7) aufweist.

2. Einblasvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdurchlässe (7) des Lochsteins (6) und die (2) des Gasspülsteins (1) getrennt voneinander mit Gas beaufschlagbar sind.

3. Einblasvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdurchlässe (7) im Lochstein (6) über eine mit einer zweiten Gaszuführung (12) verbundene zweite Kammer (11) mit Gas beaufschlagbar sind.

4. Einblasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdurchlässe über ein Dreiwegeventil (13) mit einer zentralen Gasleitung (14) verbunden sind.

5. Einblasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochstein (6) als Kanäle ausgebildete Gasdurchlässe (7) aufweist, die koaxial um den Gasspülstein (1) angeordnet sind.

6. Einblasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochstein (6) einen topfförmigen, seine Unterseite (6a) umfassenden äußeren Rahmen (8) aufweist und an seiner Unterseite mit einer Bodenplatte (10) unter Bildung einer zweiten Kammer (11) bedeckt ist, die mit den Gasdurchlässen (7) des Lochsteins (6) in Verbindung stehen.

7. Einblasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochstein (6) einen inneren Rahmen (9) als Aufnahme für den Gasspülstein (1) aufweist.

8. Einblasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasspülstein (1) von einer mit Gasdurchlässen versehenen Verschleißhülse (27) umgeben ist, die an ihrer Außenseite von einem Blechmantel (28) abgedeckt und an ihrer Unterseite (27b) unter Bildung einer mit den Gasdurchlässen der Verschleißhülse (27) in Verbindung stehenden, ring­ förmigen Kammer (29) von einer Bodenplatte (30) bedeckt ist, wobei die ringförmige Kammer (29) über eine Gaszuführung (31) mit Gas beaufschlagbar ist.

9. Einblasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Gasspül­ stein und Lochstein monolithisch sind.