DE4219615C2 - Gasspülstein für metallurgische Gefäße - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasspülstein für metallurgische Gefäße mit einer bodenseitig mündenden Bohrung zur Aufnahme eines Endes eines bodenseitig angeordneten Gaszuführungs­ rohres bzw. zwei Verfahren zu seiner Herstellung.

Gasspülsteine werden bei der Behandlung von flüssigen Me­ tallschmelzen in Schmelzgefäßen oder Schmelzöfen eingesetzt. Sie befinden sich vorzugsweise im Bodenbereich des metallur­ gischen Gefäßes und werden von außen mit einem Behandlungs- oder Spülgas beaufschlagt, das unter hohem Druck durch den Gasspülstein strömt und in die Schmelze gelangt.

Mit den bekannten Gasspülsteinen werden beispielsweise iner­ te Gase wie Stickstoff oder Argon in die Metallschmelze eingedüst. Die Gasblasen lagern sich an feste Verunreinigun­ gen in der Metallschmelze an und schwemmen diese an die Metallbadoberfläche. Neben derartigen Spülgasen können auch Reaktionsgase, wie z. B. Sauerstoff beim Frischen von flüs­ sigem Roheisen, in die Schmelze eingebracht werden.

Die verwendeten Gasspülsteine werden je nach ihrer Bauart in Fugenspüler, Spüler mit ungerichteter Porosität und Spüler mit gerichteter Porosität unterschieden. Sie sind häufig kegelstumpfförmig ausgebildet und weisen üblicherweise eine die Seitenfläche und den Boden umgebende Blechummantelung auf, die ein seitliches Ausdüsen von Gas verhindern und die Haltbarkeit des Gasspülsteines erhöhen soll. Der Blechmantel wird nach dem Gießen oder Pressen des Gasspülsteins in einem separaten Arbeitsgang aufgebracht.

Für die Zuführung des Gases zum Gasspülstein ist im Bodenbe­ reich der Blechummantelung üblicherweise ein Gaszuführungs­ rohr vorgesehen, das mit dem Blechmantel verschweißt ist.

Durch die Anbringung der Blechummantelung und des Gaszufüh­ rungsrohres verteuert sich die Herstellung der Gasspülsteine in beträchtlichem Maße. Es wurde daher vorgeschlagen, die Gasspülsteinkörper nach dem Gießen bzw. Pressen durch ther­ misches Spritzen mit einer metallischen Umhüllung zu ver­ sehen. Als thermisches Spritzverfahren wäre beispielsweise das Flammspritzen oder Plasmaspritzen geeignet.

Bei diesem Verfahren kann die Ummantelung zwar relativ ein­ fach und sehr dicht aufgebracht werden, es besteht jedoch das Problem, ein Gaszuführungsrohr auf der Unterseite fest und dicht sitzend anzubringen.

Aus der EP 0 230 217 A2 oder der US 4,348,013 sind Gasspül­ steine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bereits bekannt. Bei diesen Gasspülsteinen werden zur festen und dichten Verankerung des Gaszuführungsrohres jedoch Boden­ scheiben bzw. verschweißte Böden verwendet, wodurch die Herstellung der Steine auch hier vergleichsweise teuer ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasspülstein für metallurgische Gefäße mit einem bodenseitig angeordneten Gaszuführungsrohr zu schaffen, bei dem das Gaszuführungsrohr fest und dicht unmittelbar am Stein verankert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bohrung mit mindestens einer Hinterschneidung versehen ist und daß das Gaszuführungsrohr in die Hinterschneidung durch radial nach außen gerichtete Auswölbungen eingreift.

Bei dem erfindungsgemäßen Gasspülstein kann das Gaszufüh­ rungsrohr in die Bohrung eingesteckt und im Bereich der Hinterschneidungen nach außen aufgewölbt werden, so daß das Gaszuführungsrohr fest im Stein sitzt und nicht mehr heraus­ fallen kann. Je nach Art des Spülers kann die Bohrung als durchgehende oder als Sackbohrung ausgebildet sein.

Um das Rohr im Stein abzudichten, ist vorzugsweise zwischen der Außenwandung des Gaszuführungsrohres und der Innenwan­ dung der Bohrung ein abdichtend wirkender Feuerfestmörtel angeordnet. Der Mörtel wird vor dem Einpassen des Gaszufüh­ rungsrohres in die Bohrung, vorzugsweise im Bereich der Hinterschneidung, eingebracht. Der Stein weist zur bodensei­ tigen und seitlichen Abdichtung bzw. zur Erhöhung der Halt­ barkeit vorzugsweise eine Ummantelung auf, die bei dem er­ findungsgemäßen Gasspülstein zweckmäßigerweise mittels eines thermischen Spritzverfahrens aufgebracht werden kann. Die Ummantelung kann vor oder nach dem Einsetzen des Gaszufüh­ rungsrohres aufgebracht werden. Auf diese Weise entsteht ein hochwertiger, dicht ummantelter und haltbarer Spülstein.

Um die Gasübergangsfläche im Inneren des Spülsteines zu erhöhen und eine entsprechende Gasmenge zuführen zu können, weist das Gaszuführungsrohr an seinem in der Bohrung angeordneten Ende zweckmäßigerweise längs verlaufende Schlitze auf, die z. B. durch Anschneiden oder Einsägen der Rohrwandung hergestellt werden können. Das in die Bohrung des Gasspülsteines einzusetzende Gaszuführungs­ rohr kann im Bereich der Hinterschneidungen eine verrin­ gerte Wandstärke aufweisen, so daß ein Ausbauchen zum Eingreifen in die Hinterschneidungen erleichtert ist.

Die Bohrung zur Aufnahme des Gaszuführungsrohres ist in der Mitte des Steines ausgebildet, so daß optimale Strö­ mungsverhältnisse für das ein- bzw. austretende Gas be­ stehen.

Die Hinterschneidung der Bohrung kann als umlaufende Aus­ bauchung ausgeformt sein, es ist jedoch auch möglich, die Hinterschneidungen gewindeartig auszubilden, so daß das Gaszuführungsrohr mit einem entsprechend ausgebildeten Außengewinde in die gewindeartigen Hinterschneidungen eingeschraubt werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Gewinde als selbsthemmendes Gewinde ausgebildet ist, da sich bei einem derartigen Gewinde das Gaszuführungs­ rohr nur schwer aus dem Spülstein lösen läßt. Daneben kann das Gewinde als Kordelgewinde mit groben, bogenför­ migen Hinterschneidungen ausgebildet sein.

Das Außengewinde kann direkt auf der äußeren Umfangsflä­ che des Gaszuführungsrohres eingeschnitten werden, es ist jedoch zweckmäßig, ein entsprechendes separates Rohrele­ ment mit Außengewinde an das Gaszuführungsrohr an zu­ schweißen.

Die Gasspülsteine werden entweder mit Hilfe eines Gieß­ verfahrens oder durch Pressen hergestellt.

Bei gegossenen Steinen können die erfindungsgemäßen Gas­ spülsteine dadurch hergestellt werden, daß ein verlorener Kern in die Gießform eingelegt wird, der die Form der späteren Bohrung bzw. Hinterschneidung aufweist. Das Kernmaterial ist vorzugsweise brennbar oder ausschmelz­ bar, so daß der Kern nach dem Abgießen des Steines pro­ blemlos entfernt werden kann und die Bohrung für die Auf­ nahme des Gaszuführungsrohres frei ist. Das Gaszufüh­ rungsrohr wird anschließend in die Bohrung eingesteckt und im Bereich der Hinterschneidung nach außen aufge­ wölbt. Dies kann beispielsweise durch eine Druckbeauf­ schlagung bzw. durch Stauchung erfolgen, es ist jedoch auch möglich, das Rohr mit einem Spreizdorn nach außen auf zuweiten und entsprechend den im Stein ausgebildeten Hinterschneidungen zu verformen.

Zur Vereinfachung der Aufweitung im Hinterschneidungsbe­ reich ist es wie bereits erwähnt vorteilhaft, wenn die Wandstärke des Gaszuführungsrohres in diesem Bereich ver­ ringert ist. Das Gaszuführungsrohr kann in dem zu verfor­ menden Bereich weiterhin vor dem Einsetzen auf Temperatu­ ren erwärmt werden, die ein problemloses Ausbauchen in der Bohrung ermöglichen.

Zur Abdichtung des Gaszuführungsrohres zum Bodenbereich hin ist es zweckmäßig, die Bohrung beispielsweise im Be­ reich der Hinterschneidung mit einem pastösen Feuerfest­ mörtel aufzufüllen, der sich beim Einsetzen bzw. Ausbau­ chen oder Einschrauben des Gaszuführungsrohres in die entstehenden Fugen eindrückt und das Rohr auf diese Weise abdichtet.

Die Bohrung im Stein kann neben den beschriebenen Verfah­ ren auch durch Ausfräsen erzeugt werden, wobei für die Ausbildung der Hinterschneidungen Spezialwerkzeuge erfor­ derlich sind.

Die Erfindung wird in der Zeichnung beispielsweise veran­ schaulicht und im nachfolgenden anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen ummantelten Gasspül­ stein, dessen Bohrung eine ausgebauchte Hin­ terschneidung aufweist und

Fig. 2 einen ummantelten Gasspülstein mit einer ge­ windeartig ausgebildeten Hinterschneidung.

Der in Fig. 1 dargestellte Gasspülstein 1 besteht aus einem porösen Grundkörper 2 mit kegelstumpfförmiger Form. Die äußere Umfangsfläche 3 und der Boden 4 des Kegel­ stumpfes sind mit einer Metallschicht 5 ummantelt, die beispielsweise durch Flammspritzen oder Plasmaspritzen aufgebracht sein kann.

Im Inneren des Grundkörpers 2 ist eine Bohrung 6 mittig ausgebildet. Im Endbereich weist die Bohrung 6 eine Hin­ terschneidung 7 auf, die die eigentliche Bohrung 6 in Form einer Ausbauchung 8 im hinteren Bereich konzentrisch umgibt.

Im Inneren der Bohrung 6 befindet sich ein Gaszuführungs­ rohr 9. Im Bereich der Hinterschneidung 7 ist das Gaszu­ führungsrohr nach außen aufgewölbt und greift mit der Auswölbung 10 in die Ausbauchung 8 ein, so daß das Rohr 9 unlösbar mit dem Grundkörper 2 verbunden ist.

Am vorderen Ende 11 des Gaszuführungsrohres 9 sind längs­ verlaufende Schlitze 12 ausgebildet, die die Gasaus­ trittsfläche vergrößern.

Zwischen der Innenwandung der Bohrung 6 und der Außenwan­ dung des Gaszuführungsrohres 9 befindet sich ein Feuer­ festmörtel 13, der das Gaszuführungsrohr zum Bodenbereich abdichtet.

Der Aufbau des Gasspülsteines in Fig. 2 entspricht dem aus Fig. 1, nur sind hier die Hinterschneidungen 14 als Gewinde ausgebildet und das Gaszuführungsrohr 15 weist ein entsprechendes Außengewinde 16 auf.

Bezugszeichenliste

 1 Gasspülstein
 2 Grundkörper
 3 äußere Umfangsfläche
 4 Boden
 5 Metallschicht
 6 Bohrung
 7 Hinterschneidung
 8 Ausbauchung
 9 Gaszuführungsrohr
10 Auswölbung
11 vorderes Ende
12 Schlitz
13 Feuerfestmörtel
14 Hinterschneidung
15 Gaszuführungsrohr
16 Außengewinde

Claims (12)

1. Gasspülstein für metallurgische Gefäße mit einer bo­ denseitig mündenden Bohrung zur Aufnahme eines Endes eines bodenseitig angeordneten Gaszuführungsrohres, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (6) mit mindestens einer Hinterschneidung (7) versehen ist und daß das Gaszuführungsrohr (9) in die Hinterschneidung (7) durch radial nach außen gerich­ tete Auswölbungen (10) eingreift.

2. Gasspülstein nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der Außenwan­ dung des Gaszuführungsrohres (9) und der Innenwandung der Bohrung (6) ein abdichtend wirkender Feuerfest­ mörtel (13) angeordnet ist.

3. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gas­ zuführungsrohr (9) an seinem in der Bohrung (6) ange­ ordneten Ende (11) Schlitze (12) aufweist.

4. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gas­ zuführungsrohr (9) im Bereich der in die Hinter­ schneidungen (7) eingreifenden Auswölbungen (10) eine verringerte Wandstärke aufweist.

5. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hin­ terschneidung (7) der Bohrung (6) als Ausbauchung (8) ausgebildet ist.

6. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hin­ terschneidung (14) der Bohrung (6) gewindeartig und die Auswölbungen des Endes des Gaszuführungsrohres (15) als in das Bohrungsgewinde (14) einschraubbares Außengewinde (16) ausgebildet sind.

7. Gasspülstein nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gewinde (16) als selbsthemmendes Gewinde ausgebildet ist.

8. Gasspülstein nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das das Gewinde tra­ gende Gaszuführungsrohrteil als an das Gaszuführungs­ rohr (15) angeschweißtes Rohrelement ausgebildet ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Gasspülsteines nach einem der Anspruch 1 bis 8, bei dem die im Inneren vorgesehene Bohrung mit mindestens einer Hinter­ schneidung zur Aufnahme eines Endes des Gaszufüh­ rungsrohres beim Gießen des Grundkörpers durch das Einlegen eines entsprechend geformten verlorenen Kerns in die Gießform erzeugt wird, wobei als Kern­ material ein brennbares oder ausschmelzbares Material verwendet wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gaszuführungsrohr (9) in den ausgebrannten oder ausgeschmolzenen Hohlraum einge­ setzt wird und die radial nach außen gerichteten Aus­ wölbungen (10) durch Stauchung, Druckbeaufschlagung oder Aufweitung des Rohres mit einem Spreizdorn er­ zeugt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gaszuführungsrohr (9) vor dem Einsetzen in die Bohrung (6) zumindest im Bereich der späteren Auswölbungen (10) erhitzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einsetzen des Gaszuführungsrohres (9) in die Bohrung (6) zumin­ dest im Bereich der Hinterschneidung (7) ein Feuer­ festmörtel (13) pastöser Konsistenz eingefüllt wird.

12. Verfahren zur Herstellung eines Gasspülsteines nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die im Inneren des Grundkörpers (2) vorgesehene Bohrung (6) durch Aus­ fräsen erzeugt wird.