DE4130590C2 - Entgasungsgefaess fuer die vakuumbehandlung von fluessigem stahl - Google Patents
Entgasungsgefaess fuer die vakuumbehandlung von fluessigem stahlInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Entgasungsgefäß für die Vakuumbehandlung von
flüssigem Stahl nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Entgasungsgefäße werden für die Entgasung von flüssigem Stahl
zur Einstellung von tiefsten Kohlenstoffgehalten eingesetzt. Bekannt
sind zwei Teilmengenverfahren. Bei dem einen wird die Stahlschmelze
mehrfach in Teilmengen über einen Rüssel in die Vakuumkammer gesaugt und
durch denselben Rüssel wieder in die darunter stehende Pfanne
abgelassen. Bei dem anderen Teilmengenverfahren, dem sogenannten
Durchlaufverfahren, wird die Stahlschmelze durch ein Tauchrohr angesaugt
und kontinuierlich durch ein zweites Tauchrohr wieder in die Pfanne
zurückgeführt.
Im Hinblick auf die Erreichung einer möglichst großen Produktionsrate
sowie zur Vermeidung von Wärmeverlusten während der Behandlung von
flüssigem Stahl ist der Stahlwerker bemüht, die Behandlungsdauer des
Stahls so kurz wie möglich zu halten. Um Einfluß auf die Temperatur der
Schmelze und des Ofengefäßes nehmen zu können, werden Heizvorrichtungen
im mittleren Bereich des Vakuumgefäßes angeordnet.
So ist aus der Schrift DE-AS 15 33 933 eine Vakuumkammer bekannt mit
einer feuerfesten Auskleidung in einem vakuumdichten Stahlpanzer, die im
unteren Teil einen flachen Herd bildet, in den ein Rüssel zum Ansaugen
und Ablassen der zu behandelnden Teilmenge einer Schmelze mündet und die
sich nach oben hin verjüngt. Im oberen Teil ist eine Heizung zum
Vorwärmen der Kammer und Warmhalten der Schmelze angeordnet. Die Kammer
ist mit einem gewölbeartigen Deckel aus feuerfestem Material mit einer
Öffnung zum Anschluß an die Vakuumpumpenanlage abgeschlossen.
Aus der Veröffentlichung Thyssen Technische Berichte, Heft 1, 1982,
S. 11-18, ist ein Entgasungsgefäß bekannt (Bild 2), das einen Unter-
und einen Mittelbereich in zylindrischer Form aufweist, wobei zwischen
Mittel- und Oberteil eine konische Verjüngung vorgesehen ist,
die im oberen Teil in ein Labyrinth übergeht, das vom Abgasstutzen
abgeschlossen wird.
Diese Konstruktion ist kompliziert und schwierig herstellbar.
Es kommen auch Gefäße zum Einsatz, die ohne jegliche konische
Einschnürung völlig zylindrisch aufgebaut sind und in der Nähe des
Gefäßkopfes im rechten Winkel zur Zentralachse einen Abgasanschluß
aufweisen.
In den Entgasungsgefäßen werden durch den Entgasungsstrom Partikel
mitgerissen. Das Gas prallt dabei gegen die sie lenkenden Flächen, wobei
einzelne Partikel sich dort ansammeln. Eine größere Ansammlung oberhalb
des Heizstabes ist regelmäßig an der wie ein Prallblech wirkenden
Kopffläche des Entgasungsgefäßes. Die einzelnen Partikel bilden dort
hängende, in Scheiben angeordnete Lappen. Diese hängenden Lappen haben
eine feste Konsistenz und brechen nach Erreichen einer bestimmten Größe
in unregelmäßigen Abständen von der Haftfläche ab. Diese auch als Bären
bezeichneten Gebilde fallen in den Teilstrom und verändern dort in
negativer Weise die Zusammensetzung. Auf ihrem Weg durch das Vakuumgefäß
stellen sie eine hohe Gefährdung für die aus Graphit bestehenden
Heizstäbe dar, deren Bruchstücke bei Stahlqualitäten mit niedrigem
Kohlenstoffgehalt wegen ungeplanter Aufkohlung zu Schrottschmelzen
führen.
Ziel der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und ein
Entgasungsgefäß gattungsgemäßer Art zu schaffen, das mit einfachen
konstruktiven Mitteln bei strömungsgerechter Gefäßgestaltung den
Heizstab gegen mechanische Zerstörung schützt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen.
Bei dem erfindungsgemäßen Entgasungsgefäß wird oberhalb des Heizstabes
ein Leitblech angeordnet. Dieses ebene Leitblech weist eine Neigung auf,
die das strömende Gas zu dem eine kleinere Durchtrittsfläche als das
Untergefäß aufweisende Obergefäß leitet. Statt der konstruktiv
aufwendigen konischen Verjüngung sind hier die einfachen geometrischen
Figuren Kreis, Halbkreis und gerade Fläche gewählt.
Durch die das Mittelgefäß flächendurchtrittsmäßig einengende Leitblech
wird die Gasgeschwindigkeit beschleunigt mit dem Effekt, daß die Neigung
zur Bärenbildung gemindert wird.
Der Abstand des Heizstabes zum Leitblech ist so gewählt, daß die
innenseitige Feuerfestwandung auf eine Temperatur aufgeheizt wird, bei
der es noch nicht zur Anbackung kommt.
Das Oberteil des Entgasungsgefäßes ist ebenfalls aus den einfachen
Formelementen Halbkreis und Gerade aufgebaut. Hierdurch ergeben sich
deutliche Vereinfachungen sowie auch Kosteneinsparungen bezüglich der
Feuerfestauskleidung.
Die Lage der ebenen Fläche des zylindrischen Oberteils ist so gewählt,
daß der darunter angeordnete Heizstab im Schatten bezüglich
herabfallender Festkörper liegt.
Die Durchtrittsfläche des zylindrischen Teils des Obergefäßes, das aus
dem des Mittel- bzw. Unterteils entsprechenden Radius im rohrförmigen
Teil und nahezu des doppelten Radius im ebenen Teil besteht, ist in
gleicher Größe gewählt wie die Durchtrittsfläche des Abgasanschlusses.
Hierdurch stellen sich bei der einfachen Bauweise gerade im Übergang von
dem Obergefäß zum Abgasrohr konstante Strömungsverhältnisse ein. Das
ebenfalls als Halbrohr ausgebildete Kuppenstück des Oberteils wird
aufgrund der günstigen Form nur geringe Neigung zeigen, Anbackungen
aufzunehmen. Sollte sich derartige Bären doch noch bilden, werden diese
ohne Gefährdung des Heizstabes in die Teilschmelze fallen. An den
geraden vertikalen Innenflächen des Oberteils werden nahezu keine
Anbackungen entstehen.
Die leichte Änderung der Legierung bei der geringen Menge der ins Bad
eintauchenden Bären kann mit einfachen metallurgischen Maßnahmen behoben
werden.
Der Schaustutzen zur Beobachtung des Bades ist gegen die Wärmestrahlung
des Heizstabes geschützt und wird daher eine höhere Lebensdauer
aufweisen.
Bei dem erfindungsgemäß ausgestalteten Entgasungsgefäß werden nicht nur
Kosten gespart durch Verminderung des Gesamtgewichtes, insbesondere den
Einsatz von Stahl und Feuerfestmaterial, sondern es kommt zu
Einsparungen durch einen verringerten Graphitstabverbrauch. Letzteres
wird u. a. dadurch erreicht, daß der Graphitstab immer eingeschaltet
bleibt und somit nicht, wie sonst üblich zum Schutz gegen
herabfallendes Material, aus dem Gefäß herausgezogen wurde. Durch diese
konstante Fahrweise wird nicht nur die Betriebsbereitschaft erhöht
sondern auch der Wartungsaufwand vermindert.
Ein Beispiel der Erfindung ist in den beiliegenden Skizzen dargelegt. Es
zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Entgasungsgefäß,
Fig. 2 einen Schnitt X-X durch den Dom des Entgasungsgefäßes.
Die Fig. 1 zeigt ein Entgasungsgefäß 10, bestehend aus einem Unterteil
20, einem Mittelteil 30 und einem Oberteil 40. Das Entgasungsgefäß 10
weist einen Mantel 11 auf, der zum Gefäßinneren hin mit einer
Feuerfestmasse 12 ausgekleidet ist.
Der Unterteil 20 weist ein Tauchrohr 21 zum Zulauf und ein Tauchrohr 22
zum Ablauf der sich in einer Pfanne 50 befindenden Schmelze 51 auf.
Der Mittelteil 30 ist in seinem unteren Bereich zylindrisch ausgebildet
und verjüngt sich im oberen Bereich durch eine ebene Gasleitfläche 31.
Im zylindrischen Bereich ist eine Beschickungseinrichtung 14 vorgesehen
sowie ein Heizstab 13 angeordnet.
Der auf dem Mittelteil 30 aufsitzende Oberteil 40 ist im Bereich 41 als Halbrohr
ausgebildet, das parallel zur Zentralachse I durch eine
ebene Fläche 42 verschlossen ist. Der Oberteil 40 wird durch
eine im rechten Winkel zur Zentralachse I angeordneten Kappe 43
abgeschlossen. In der Kappe 43 ist ein Schauloch 16 vorgesehen.
Der Oberteil 40 mündet in einem Abgasanschluß 15 mit der
Durchtrittsfläche F. Die Durchtrittsfläche des Oberteils 40 ist im
parallel zur Zentralachse I angeordneten Durchtritt mit A bezeichnet.
Der innere Radius der Feuerfestauskleidung ist mit R gekennzeichnet und
der Radius des Gefäßmantels mit r.
Die Fig. 2 zeigt den Schnitt X-X mit dem Abgasanschluß 15, dem
rohrförmigen Teil 41 und dem parallel zur Zentralachse I angeordneten
ebenen Fläche 42.
In Draufsicht ist die Gasleitfläche 31 dargestellt. Aufgezeigt sind
noch der Mantel 11 und die Feuerfestauskleidung 12 sowie die
Beschickungseinrichtung 14. Im rechten Winkel zur Zentralachse I ist
der Heizstab 13 angeordnet. Wie aus der Skizze deutlich ersichtlich,
ist der Heizstab im Schatten der an der ebenen Fläche 42 vorgesehenen
Feuerfestauskleidung 12 angeordnet.
Claims (5)
1. Entgasungsgefäß für die Vakuumbehandlung von flüssigem Stahl, bestehend
aus Unter-, Mittel-, und Oberteil das einen metallischen Mantel aufweist,
der zum Gefäßinneren hin mit Feuerfestmaterial ausgekleidet ist und der im
Mittelteil in dem dem Unterteil zugewandten Bereich eine zu diesem den
gleichen Radius besitzende zylindrische Form aufweist, mit mindestens
einem im Boden des Unterteils vorgesehenen Tauchrohr, das in die Schmelze
einer darunter befindlichen Pfanne eintaucht, mit einem im Mittelteil zur
Zentralachse rechtwinklig angeordneten Heizstab sowie einer
Beschickungseinrichtung und mit im Oberteil angeordneten Schauloch sowie
einem an eine Vakuumanlage angeschlossenen im rechten Winkel zur
Zentralachse angeordneten Abgasanschluß,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil des Mantels (11) des Mittelteils (30) in dem dem Oberteil (40) zugewandten Bereich als ebene Fläche (31) ausgebildet ist, die parallel zum Heizstab (13) und in Gasströmungsrichtung auf die Zentralachse (I) zulaufend angeordnet ist,
daß der Mantel (11) des Oberteils (40) in dem dem Mittelteil (30) zugewandten Bereich sich zusammensetzt aus einem Halbrohr mit dem mit den Teilen (20, 30) entsprechenden Radius (r) und einer parallel zur Zentralachse (I) angeordneten ebenen Flächen (42)
und in dem dem Abgasanschluß (15) zugewandten Bereich durch eine im wesentlichen halbkreisförmige parallel zur Abgasanschlußachse angeordnete Kappe (43).
daß ein Teil des Mantels (11) des Mittelteils (30) in dem dem Oberteil (40) zugewandten Bereich als ebene Fläche (31) ausgebildet ist, die parallel zum Heizstab (13) und in Gasströmungsrichtung auf die Zentralachse (I) zulaufend angeordnet ist,
daß der Mantel (11) des Oberteils (40) in dem dem Mittelteil (30) zugewandten Bereich sich zusammensetzt aus einem Halbrohr mit dem mit den Teilen (20, 30) entsprechenden Radius (r) und einer parallel zur Zentralachse (I) angeordneten ebenen Flächen (42)
und in dem dem Abgasanschluß (15) zugewandten Bereich durch eine im wesentlichen halbkreisförmige parallel zur Abgasanschlußachse angeordnete Kappe (43).
2. Entgasungsgefäß nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Neigung zwischen der ebenen Fläche (31) und der Zentralachse (I)
30 bis 60 Grad beträgt.
3. Entgasungsgefäß nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand (a) von der ebenen Fläche (31)
dem Radius (R) des im rechten Winkel zum Heizstab (13) größten
Abstandes der Feuerfestauskleidung (12) des rohrförmigen Mantelstücks
(11) entspricht.
4. Entgasungsgefäß nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die an der zum Gefäßinneren eine Feuerfestauskleidung (12) aufweisende
ebene Fläche (42) in der Weise angeordnet ist, daß in der Draufsicht des
Entgasungsgefäßes (10) der Heizstab (13) gegen aus dem Oberteil (40)
herabfallende Teile geschützt im Schatten angeordnet ist.
5. Entgasungsgefäß nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die durchströmbare Durchtrittsfläche (A) des Oberteils (40) eine Größe
aufweist, die dem 0,9- bis 1,1fachen der Durchtrittsfläche (F) des
Abgasanschlusses (15) entspricht.
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