DE4312981A1 - Spüleinrichtung für metallurgische Gefäße - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spüleinrichtung für metallurgische Gefäße, insbesondere Stahlbehandlungspfannen, mit einem ein- oder mehrteiligen Spülstein aus keramischem Material, der sich etwa in axialer Richtung von der Außenseite zu der Innenseite des metallurgischen Gefäßes erstreckende Gasdurchtrittsöffnungen aufweist, die an einen Gasverteilungsraum anschließen, der zwischen einer etwa radial verlaufenden Fläche des Spülsteins und einem im wesentlichen ebenfalls radial sich erstreckenden Flansch aus Metall gebildet und mit einer axial angepreßten Dichtungsmasse abgedichtet ist, wobei der Flansch mit einem Gaszuführungsrohr verbunden ist. Solche Spüleinrichtungen werden insbesondere im Boden einer Stahlbehandlungspfanne eingebaut. Sie dienen dazu, ein Gas oder Gasmischungen von der Außenseite her in die flüssige Metallschmelze in dem metallurgischen Gefäß zu pressen und dabei eine Behandlung des Metalls zu erzielen. Der Spülstein kann mehrteilig ausgebildet sein und z. B. einen Lochstein, eine Hülse und einen Innenkegel aufweisen, die sämtlich aus keramischem Material bestehen. Es ist aber auch möglich, einen einteiligen Spülstein als monolithischen Block aus keramischem Material zu nutzen, in den die Gasdurchtrittsöffnungen entweder als makroskopische Schlitze, Kanäle oder auch in Form gerichteter porositätsbereiche ausgebildet sind.

Eine Spüleinrichtung der eingangs beschriebenen Art ist aus der EP-A 0 502 256 bekannt. Die Spüleinrichtung weist einen monolithischen Spülstein oder auch einen mehrteiligen Spülstein auf, an dessen dem Innenraum des Gefäßes abgekehrten Außenseite ein vorspringender Zapfen ausgebildet ist, der einstückig mit dem Spülstein oder einem Teil des Spülsteins hergestellt und damit auch aus dessen keramischem Material besteht. Der Zapfen besitzt auf seiner längs eines Zylindermantels verlaufenden Außenfläche ein Außengewinde, auf welches eine Verbindungsmuffe aus Metall aufschraubbar ist. Weiterhin ist ein sich etwa radial zu der Achse der Spüleinrichtung von außen nach innen erstreckender Flansch aus Metall vorgesehen, mit dem ein Gaszuführungsrohr verschweißt ist. Die Verbindungsmuffe weist dem Flansch zugekehrt Vorsprünge mit Durchbrechungen auf, so daß die Verbindungsmuffe und der Flansch über Schrauben oder ähnliche Verbindungsmittel in axialer Richtung gegeneinander verspannt werden können. Die Stirnseite des Zapfens aus keramischem Material besitzt eine im wesentlichen radial verlaufende Fläche, zu der einerseits die Gasdurchtrittsöffnungen Anschluß haben und die andererseits in einem ringförmigen Bereich mit einer Dichtungsmasse belegt ist, wobei die Dichtungsmasse, die radiale Fläche des Zapfens des Spülsteins und der Flansch aus Metall einen Gasverteilungsraum umschließen, über den das in das metallurgische Gefäß einzubringende Gas, von dem Gaszuführungsrohr kommend, über den Gasverteilungsraum in die Gasdurchtrittsöffnungen übergeleitet wird. Durch entsprechendes Anziehen von Schrauben oder ähnlichen Verbindungsmitteln zwischen der Verbindungsmuffe und dem Flansch aus Metall wird im Bereich der Dichtungsmasse die Abdichtwirkung erreicht. Die Dichtungsmasse kann aus feuerfestem Material oder auch aus Kupfer bestehen.

Die bekannte Spüleinrichtung weist eine Reihe von Nachteilen auf:

Das Metall des Flansches und der Verbindungsmuffe umschließen den vorspringenden Zapfen aus keramischem Material auf dessen Außenseite, so daß der Flansch letztlich auf der Außenseite des Zapfens abgestützt ist. Beim Einsatz des metallurgischen Gefäßes, also z. B. beim Spülen, können im Bereich des Anschlußzapfens, der Verbindungsmuffe und des Flansches aus Metall Temperaturen in der Größenordnung von 600 bis 800°C auftreten. Damit sind erhebliche Wärmedehnungen verbunden, wobei das Metall infolge seines sehr viel größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten gegenüber dem keramischen Material des Zapfens sich vergleichsweise mehr ausdehnt. Dadurch besteht die Gefahr des Undichtwerdens des Gasverteilungsraumes, so daß zumindest ein Teil des Gases nicht in die Gasdurchtrittsöffnungen und somit auch nicht in die flüssige Metallschmelze gelangt, sondern verlorengeht. In der Folge wird die Spülwirkung in der Metallschmelze zurückgehen. Eine Erhöhung des Druckes, mit welchem das Gas zugeführt wird, ist nur bedingt durchführbar. Bei einer solchen Druckerhöhung entstehen größere Kräfte auf den Flansch und den Zapfen. Der Zapfen ist aber ohnehin nur begrenzt belastbar. Eine solche Druckerhöhung kann weiterhin eine Aufwölbung des Flansches zur Folge haben, wodurch die Dichtmasse zwischen Flansch und Fläche am Spülstein ihre Dichtfunktion noch schlechter erfüllen kann, so daß die Gasverluste sich dabei zusätzlich erhöhen.

Weiterhin stellt der am Spülstein vorgesehene und nach rückwärts vorspringende Zapfen eine Schwachstelle an dem Spülstein aus keramischem Material dar, der nicht nur während des Transportes vom Keramikwerk zum Stahlwerk gefährdet ist, sondern auch eine Gefahrenquelle während des Einbaus des Spülsteins in das metallurgische Gefäß sowie bei dessen Betrieb darstellt. Bei entsprechender Beanspruchung kann der Zapfen von dem Spülstein abbrechen. Er ist insbesondere gegen Querkräfte empfindlich, und seine exponierte Lage trägt zu einem Schutz gerade nicht bei.

Schließlich stellt die Formgebung des Spülsteins mit dem vorspringenden Zapfen und dem auf der Außenseite des Zapfens angeordneten Außengewinde auch eine gewisse Kompliziertheit in herstellungstechnischer Hinsicht dar. Solche Spülsteine mit dem Zapfen werden üblicherweise in Formen gegossen und entstehen durch Aushärtung der vergossenen keramischen Masse. Die Form muß dann mehrteilig ausgebildet sein, um das Außengewinde an dem Zapfen durch eine Art Losschraubvorgang eines Teiles der Form realisieren zu können.

Aus der DE-PS 38 08 367 ist ein Spülstein für ein metallurgisches Gefäß bekannt, der eine zylindrische Grundform aufweist und in eine Wandung des Gefäßes eingesetzt ist. Der Spülstein ist an seinem Außenumfang mit einem Außengewinde versehen, mit dem er in ein Gewinde der Wandung eingeschraubt ist. Das Gewinde durchsetzt die Wandung vollständig von der Außenseite bis zur Innenseite. Da die Spülsteine bei der Behandlung der flüssigen Schmelze in dem Gefäß einen von innen nach außen gehenden Verschleiß unterliegen, der im Bereich des Spülsteins besonders intensiv ist, da das eintretende Gas gerade in diesem Bereich zu einer starken Verwirbelung der Metallschmelze führt, besteht bei dem bekannten Spülstein die Möglichkeit, diesen mit Hilfe seines Gewindes in die Wandung des Gefäßes weiter einzuschrauben, um auf diesem Wege eine gewissen Nachstellwirkung und eine verlängerte Betriebszeit zu ermöglichen. Zwischen dem Gasspülstein und einem sich im wesentlichen radial erstreckenden Flansch einer Überwurfmutter, die mit dem Gaszuführungsrohr verschweißt ist, wird ein Gasverteilungsraum gebildet, der wiederum Anschluß an den Spülstein bzw. dessen Gasdurchtrittsöffnungen aufweist. Ein Anlagering wird als Dichtung zwischen die Wandung und den Spülstein eingeklemmt. Auch bei dieser bekannten Spüleinrichtung umgibt die metallene Überwurfmutter den Spülstein außen, so daß bei Einwirken erhöhter Temperatur auch hier die Gefahr besteht, daß die Dichtung undicht wird und Gasverluste eintreten. Weiterhin ist die Nachstellbarkeit des Spülsteins nur begrenzt möglich, und zwar auf Kosten der Dichtheit an der Mutter, da mit jedem Nachstellvorgang immer weniger tragende Gänge zur Verfügung stehen. Einen weiteren erheblichen Nachteil stellt es dar, daß die Wandung des metallurgischen Gefäßes, also z. B. der Pfannenboden in der beschriebenen Weise in einem mit Innengewinde versehenen Durchgangsloch ausgestattet sein muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spüleinrichtung für metallurgische Gefäße der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der bei den im Betrieb auftretenden erhöhten Temperaturen nicht die Gefahr besteht, daß die Dichtheit des Gasverteilungsraumes verlorengeht.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Spüleinrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß der Spülstein auf der dem Flansch mit dem Gaszuführungsrohr zugekehrten Seite eine Ausnehmung aufweist, und daß der Flansch in der Ausnehmung des Spülsteins angeordnet und an einer Hinterschneidung in der Ausnehmung des Spülsteins axial abgestützt ist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, zur Anordnung des radialen Flansches nicht einen vorspringenden Zapfen, sondern eine zurückspringende Ausnehmung im Spülstein vorzusehen und zu nutzen, damit letztendlich das keramische Material das Metall des Flansches von außen brückenartig umschließt und festhält. Bei einer solchen Anordnung ist dann die Gewähr dafür gegeben, daß bei dem Einwirken erhöhter Temperaturen die Dichtmasse durch die vergleichsweise größere Ausdehnung des Metalls nur noch fester angepreßt wird, so daß die Gefahr des Undichtwerdens beseitigt ist. Die Erfindung bietet sogar die Möglichkeit, die axiale Abstützung und Anpressung des radialen Flansches über die Dichtmasse an die radiale Fläche des Spülsteins bewußt nur mit einer begrenzten Vorspannung in kaltem Zustand durchzuführen und die erhöhten Temperaturen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu nutzen, um die gewünschte Anpressung und Dichtheit im Betriebszustand zu erreichen. Bekanntlich werden solche metallurgischen Gefäße auch nach der Entleerung der Metallschmelze unter Temperatur gehalten, um allzu große Temperaturunterschiede von dem metallurgischen Gefäß fernzuhalten und dieses für einen erneuten Einsatz bereit zu haben.

Die Erfindung läßt sich unabhängig davon anwenden, ob ein ein- oder mehrteiliger Spülstein Anwendung findet. Insbesondere aber ist es möglich, die Erfindung an einem monolithischen Spülstein zu nutzen, also auf die übliche Blechummantelung der Hülse zu verzichten.

Die Unterbringung des Flansches mit einem Teil des Gaszuführungsrohres in einer Ausnehmung des Spülsteins bietet zugleich den weiteren Vorteil, daß eine exponierte Zapfenanordnung vermieden wird und diese Verbindungs- oder Anschlußstelle gleichsam geschützt untergebracht ist. Die Anordnung kann relativ flachbauend angeordnet sein, d. h. die Ausnehmung muß nicht besonders tief sein. Dennoch ist eine sichere Abstützung ohne weiteres möglich.

Die Ausnehmung in dem Spülstein kann auch innerhalb eines nach der Rückseite vorstehenden Zapfens untergebracht sein. Es empfiehlt sich jedoch, die Ausnehmung nicht an einem vorspringenden Teil, sondern zurückversetzt zu der mit der Außenseite abschließenden Wandung des Spülsteins anzuordnen. Der Flansch kann in allen Fällen in der Ausnehmung versenkt angeordnet sein, und es ist möglich, daß die Ausnehmung in Richtung von dem Flansch auf das Gaszuführungsrohr mit einer keramischen Masse ausgefüllt ist. Durch diese Masse wird der Flansch auf seiner Rückseite gleichsam ganzflächig noch einmal abgestützt, und auch der Anschlußbereich des Gaszuführungsrohres ist damit geschützt im Innern angebracht. Die keramische Masse, die zum restlichen Ausfüllen der Ausnehmung dient, kann eine gesonderte Masse sein oder aber auch mit der Dichtungsmasse übereinstimmen.

Der Flansch kann auf seiner dem Gasverteilungsraum zugekehrten Seite in einem Ringbereich eine Labyrinthdichtung aufweisen, die mit der Dichtungsmasse belegt ist. Die Labyrinthdichtung kann auf der Seite des Flansches von Wulsten, Rippen, Stegen o. dgl. gebildet sein, die auch in axialer Richtung in die Dichtungsmasse einragen, so daß der radiale Dichtweg hierdurch verlängert ist und einige Richtungsänderungen aufweist.

In Zuordnung dazu kann der Spülstein in einem Ringbereich seiner dem Flansch zugekehrten, etwa radial verlaufenden Fläche umlaufende Vertiefungen aufweisen, die mit der Dichtungsmasse, insbesondere aus keramischem Material, gefüllt sind. Es versteht sich, daß die Anordnung der Vertiefungen und der vorspringenden Rippen, Abkantungen usw. aufeinander abgestimmt sind. Die Vertiefungen können auch so bemessen sein, daß sie die Einbringung einer mengenmäßig festgelegten Dichtungsmasse in einfacher Weise gestatten.

Der Flansch kann Kontrollöffnungen für den Durchtritt der Dichtungsmasse aufweisen. Diese Kontrollöffnungen sind in der Regel über den Umfang verteilt angeordnet und dienen dazu, während des Zusammenbaus der Spüleinrichtung einen Hinweis darauf zu geben, daß die Dichtungsmasse keine Lufteinschlüsse enthält und die vorgesehene Menge an Dichtungsmasse sich an Ort und Stelle befindet.

In besonderer Ausführung ist es möglich, daß die Hinterschneidung in der Ausnehmung des Spülsteins nach Art eines oder mehrerer Gewindegänge ausgebildet ist oder Gewindestücke, Schrägflächen o. dgl. aufweist. Damit ist es möglich, den radialen Flansch mit seinen Teilen durch eine Drehbewegung in die Ausnehmung einzusetzen, Herstellungstoleranzen auszugleichen und, wenn gewünscht oder erforderlich, eine gewisse Vorspannung in axialer Richtung auf die Dichtungsmasse einzustellen, bis beispielsweise eine gewisse Menge Dichtungsmasse aus den Kontrollöffnungen nach rückwärts ausgetreten ist. Dieses Austreten überschüssiger Dichtungsmasse durch Kontrollöffnungen ist insofern auch sinnvoll, als mit Sicherheit vermieden werden muß, daß Dichtungsmasse beim Anpressen des Flansches in dem Gasverteilungsraum so weit vortritt, daß damit einzelne Gasdurchtrittsöffnungen versperrt werden könnte. Die Gewinde können ein- oder mehrgängig ausgebildet werden. Sie können durchgehend angeordnet werden oder auch nur aus Teilbereichen bestehen, mit deren Hilfe eine Drehbewegung in eine axiale Bewegung des Flansches in Richtung auf die Fläche des Spülsteins umgeformt wird. Die Hinterschneidung in der Ausnehmung des Spülstein und der Flansch an dem Gaszuführungsrohr können als Bajonettanschluß ausgebildet sein, so daß die Teile durch eine einfache Steckbewegung in axialer Richtung und eine anschließende Drehung über eine Teil des Umfanges zu montieren sind. Der Flansch kann weiterhin einen kleineren Durchmesser als die radial nach innen vorspringenden Bereiche der Hinterschneidung der Ausnehmung aufweisen. In Verbindung damit können mehrere, über den Umfang verteilt angeordnete Klemmsegmente für die Abstützung und Verankerung des Flansches an der Hinterschneidung vorgesehen sein. Die Klemmsegmente können mit Schrägflächen versehen sein, um einerseits Herstellungstoleranzen auszugleichen und andererseits eine Anfangsanpreßwirkung auf die Dichtmasse auszuüben. Der Flansch kann auch elastisch oder bleibend verformbare Arme, Vorsprünge, Nasen o. dgl. aufweisen, die über den Umfang des Flansches verteilt angeordnet sind und in die Hinterschneidung eingreifen. Es ist auch möglich, diese Arme getrennt von dem Flansch in der Ausnehmung anzubringen und erst nachträglich durch eine Schweißvorgang mit dem Flansch zu verbinden.

Der Flansch oder das Gaszuführungsrohr können bei einem mehrteilig ausgebildeten Spülstein mit einem Innenkegel ein Lager zur axialen Abstützung des Innenkegels aufweisen. Dieses Lager stützt den Innenkegel in axialer Richtung ab und blockiert die Möglichkeit des Zurückwanderns, bei der sich der Durchtrittsspalt für das Gas unzulässig vergrößern würde. Das Lager für den Innenkegel ist dabei ebenfalls über den Flansch bzw. dessen Einzelteile in der Ausnehmung abgestützt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Spüleinrichtung werden anhand von Halbschnitten in den Zeichnungen verdeutlicht und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Spüleinrichtung mit nachträglich einzusetzenden Armen,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Spüleinrichtung mit federnd nachgiebigen Armen,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Spüleinrichtung mit einem mehrteiligen Spülstein und federnden Segmenten,

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform der Spüleinrichtung mit einer Verankerung des Flansches über ein Gewinde,

Fig. 5 eine fünfte Ausführungsform der Spüleinrichtung mit keilförmigen Spannsegmenten und

Fig. 6 eine sechste Ausführungsform der Spüleinrichtung mit Nasen und einem mehrgängigen Gewinde.

In Fig. 1 ist ein monolithischer Spülstein 1 aus keramischem Material oder auch aus hydraulisch gebundenem Material dargestellt, der in der Regel quaderförmige Gestalt aufweist, wobei jedoch seine Umfangsfläche für die vorliegende Erfindung an sich ohne Belang ist. Der Spülstein 1 weist eine Achse 2 auf. Wesentliche Teile des Spülsteins 1 und der gesamte Spülvorrichtung sind symmetrisch zu dieser Achse 2 ausgebildet. Der Spülstein 1 besitzt auf seiner Außenseite eine Begrenzungsfläche 3 und auf seiner Innenseite, also dem Innenraum des metallurgischen Gefäßes zugekehrt, eine Begrenzungsfläche 4. Die Begrenzungsflächen 3 und 4 können im wesentlichen als ebene Flächen ausgebildet sein. In axialer Richtung, also in Richtung der Achse 2 weist der Spülstein 1 schlitzförmige Gasdurchtrittsöffnungen 5 auf. Diese Gasdurchtrittsöffnungen 5 können sternförmig verteilt angeordnet sein. Die Gasdurchtrittsöffnungen 5 sind in das Material des Spülsteins 1 eingeformt.

Auf der Außenseite, also im Anschluß an die Begrenzungsfläche 3, weist der Spülstein eine Ausnehmung 6 auf. Diese Ausnehmung 6 wird von einer im wesentlichen radial zur Achse 2 verlaufenden Fläche 7 an dem Spülstein 1 und in Richtung der Achse 2 von einer Zylinderfläche 8, die zweckmäßig auch leicht konisch verlaufen kann, begrenzt. Im Bereich der Zylinderfläche 8 ist eine Hinterschneidung 9 gebildet bzw. vorgesehen. Die Hinterschneidung 9 kann als umlaufende Vertiefung beispielsweise mit dem zeichnerisch dargestellten, abgerundeten Halbkreisquerschnitt ausgebildet sein. In der die Ausnehmung 6 begrenzenden radialen Fläche 7 kann eine umlaufende Vertiefung 10 vorgesehen sein.

Von der Rückseite des Spülsteins 1 her ist in die Ausnehmung 6 ein Flansch 11 aus Metall eingesetzt, der sich im wesentlichen radial zu der Achse 2 erstreckt und tellerformig ausgebildet sein kann. Der Flansch 11 kann an seinem äußeren Umfang mit einem abgekanteten Steg 12 versehen sein, der in seiner Anordnung auf die Anordnung und Geometrie der Vertiefung 10 abgestimmt ist und in diese in axialer Richtung einragt. Der Flansch 11 ist mit einem Auszuführungsrohr 13 verbunden, welches den Flansch 11 durchsetzt und an diesem druckdicht angeschweißt ist. Über das Gaszuführungsrohr 13 erfolgt die Zufuhr des in die flüssige Schmelze einzubringenden Gases gemäß Pfeil 14. Im mittleren Bereich des Flansches 11 ist zwischen dem Spülstein 1 und dem Flansch 11 ein Gasverteilungsraum 15 vorgesehen, der einerseits an den Durchmesser des Gaszuführungsrohres 13 angeschlossen ist und andererseits Verbindung zu den Gasdurchtrittsöffnungen 5 besitzt. Das Gas kann auf diesem Wege gemäß Pfeil 14 von der Außenseite bis zur Innenseite an der Begrenzungsfläche 4 gelangen und dort in die flüssige Metallschmelze übertreten, so daß die beabsichtigte Behandlung des flüssigen Metalls erfolgen kann.

Um eine Abdichtung zwischen dem Spülstein 1 und dem Flansch 11 zu erzielen und insoweit auch den Gasverteilungsraum 15 abzudichten, ist eine Dichtungsmasse 16 in die Vertiefung 10 eingebracht. Die an die Vertiefung 10 radial nach innen und nach außen anschließenden Bereiche der Fläche 7 können auf gleicher axialer Höhe, also fluchtend miteinander angeordnet sein, so daß es möglich ist, die Dichtungsmasse 16 in die Vertiefung 10 einzubringen und über einen Abziehvorgang volumenmäßig dosiert einzubringen. Beim weiteren Fortgang der Montage der Spüleinrichtung wird dann der mit dem Gaszuführungsrohr 13 verschweißte Flansch 11 in axialer Richtung in die Ausnehmung 6 eingesetzt. Anschließend werden mehrere Arme 17 in der dargestellten Schräglage in die Ausnehmung 6 eingebracht und an dem Flansch 11 angeschweißt. Dabei ragen die anderen Enden der Arme 17 in die Hinterschneidung 9 ein. Sie stützen sich dort ab, so daß der Flansch 11 in die Dichtungsmasse 16 eingedrückt und anliegend an einem Teil der Fläche 7 des Spülsteins 1 gehalten ist. Die Anordnung kann so getroffen werden, daß von den Armen 17 eine gewisse Vorspannung in axialer Richtung ausgeübt wird. Anschließend kann dann der restliche Hohlraum der Ausnehmung 6 mit einer keramischen Masse 18 ausgefüllt werden, so daß ein bündiger Abschluß zu der Begrenzungsfläche 3 erreicht wird.

Beim Betrieb des metallurgischen Gefäßes gerät dieses unter erhöhte Temperaturen, da sich im Innenraum des metallurgischen Gefäßes schmelzflüssiges Metall befindet. Im Bereich des Flansches 11 und der Arme 17 können dabei Temperaturen in der Größenordnung von 600 bis 800°C auftreten. Der aus Metall bestehende Flansch 11 und die ebenfalls aus Metall bestehenden Arme 17 erfahren durch diese Temperatureinwirkung eine vergleichsweise größere Ausdehnung in Richtung der Achse 2 als das diese Metallteile brückenartig umschließende Material des Spülsteins 1 von der Fläche 7 bis hin zu der Hinterschneidung 9. Infolgedessen wird der Flansch 11 bei solchen erhöhten Temperaturen zusätzlich gegen den Spülstein 1 angepreßt, so daß eine zuverlässige Abdichtung zwischen Flansch 11 und Dichtungsmasse 16 erreicht bzw. aufrechterhalten bleibt. Undichtigkeiten und auftretende Gasverluste werden mit Sicherheit vermieden. Der Flansch 11 ist in der Ausnehmung 6 geschützt untergebracht.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Spüleinrichtung ist weitgehend ähnlich aufgebaut wie die Ausführungsform gemäß Fig. 1. Die radiale Fläche 7 am Spülstein 1 besitzt hier jedoch jeweils im Anschluß an die Vertiefung 10 zwei in axialer Richtung gegeneinander gestuft angeordnete Bereiche 19 und 20. Der Flansch 11 besitzt einen vergleichsweise etwas größeren Außendurchmesser, so daß er sich auf dem Bereich 20 aufsetzen kann, der nicht mit Dichtungsmasse 16 belegt ist, während der Bereich 19 der Fläche 7 aufgetragene Dichtungsmasse 16 enthält. Der Bereich 20 der Fläche 7 kann zu Abstreichzwecken genutzt werden. Beim axialen Einlegen und Anpressen des Flansches 11 auf die abgestrichene Dichtungsmasse 16 kann es vorkommen, daß ein Teil der Dichtungsmasse in Richtung auf den Gasverteilungsraum 15 verschoben wird. Jedoch ist die Konsistenz der Dichtungsmasse 16 so eingestellt, daß keine Gefahr besteht, daß diese etwa in den Beginn der Gasdurchtrittsöffnung 5 am Gasverteilungsraum 15 eintreten könnte. Durch diesen tiefergesetzten Bereich 19 an der Fläche 7 wird die radiale Länge der Labyrinthdichtung verlängert und die Dichtwirkung erhöht. Es ist auch möglich, den Flansch 11 mit einem gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 1 nicht vergrößerten Außendurchmesser nicht auszubilden und gleichsam im Steg 12 enden zu lassen. Es erfolgt dann die Abstützung des Flansches 11 allein über die Dichtungsmasse 16. Zur Abstützung an der Hinterschneidung 9 können am Flansch 11 etwa im Bereich der Verbindungsstelle zu dem Gaszuführungsrohr 13 Metallstreifen 21 aus federndem Material angebracht sein, die sich teilweise gegen die Rückseite des Flansches 11 anlegen. Damit ist es möglich, den Flansch 11 nach dem Einbringen der Dichtungsmasse 16 axial in Richtung der Achse 2 einzudrücken, wobei die Metallstreifen 21 sternförmig zusammenfedern und bei Erreichen der Hinterschneidung 9 radial nach außen etwas auffedern und sich in der Hinterschneidung 9 abstützen. Auch hier wird der restliche Raum der Ausnehmung 6 mit Masse 18 ausgefüllt, die auch aus der Dichtungsmasse 16 bestehen kann, so daß einerseits, sofern die beiden Massen unmittelbar aneinander angrenzen, eine Verbindung der beiden Massen eintritt und andererseits auch eine verlängerte Labyrinthdichtung entsteht, die auch die Zylinderwand 8 einschließt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist der Spülstein 1 zweiteilig ausgebildet. Er weist einen Lochstein 22 aus keramischem Material und einen in eine kegelige Ausnehmung des Lochsteins 22 eingesetzten Innenkegel 23, ebenfalls aus keramischem Material, auf. Der Innenkegel 23 kann mit gerichteter Porosität hergestellt sein, so daß auf diese Art und Weise das Gas in den Innenraum des metallurgischen Gefäßes eingedrückt werden kann. Es ist aber auch möglich, den Spalt zwischen dem Innenkegel 23 und dem Lochstein 22 nicht abzudichten, sondern als makroskopische Gasdurchtrittsöffnung 5 zu nutzen. Der Flansch 11 ist ähnlich ausgebildet, wie dies Fig. 1 bereits zeigt. Zur Verankerung in der Hinterschneidung 9 sind über den Umfang verteilt mehrere federnd ausgebildete Segmente 24 vorgesehen, die auf der Rückseite des Flansches 11 angeschweißt sind. Die Fläche 7 des Lochsteins 22 weist nicht nur die umlaufende Vertiefung 10 zur Aufnahme der Dichtungsmasse auf. Sie besitzt im Anschluß an den Gasverteilungsraum 15 eine Überschußnut 25, in der überschüssige Dichtungsmasse 16, die beim axialen Eindrücken des Flansches 11 in der Ausnehmung 6 verschoben wird, aufgenommen werden kann. Ansonsten ist der Flansch 11 in seinem Mittelbereich mit einem Stutzen 26 versehen, durch den hindurch das Gaszuführungsrohr 13 hindurchgesteckt ist, welches an seinem in den Gasverteilungsraum 15 einragenden Ende ein aus einer angehefteten Platte gebildetes Lager 27 für die Auflagerung und axiale Abstützung des Innenkegels 23 bildet bzw. aufweist. Um den Übertritt des Gases aus dem Gaszuführungsrohr 13 gemäß Pfeil 14 in den Gasverteilungsraum 15 zu ermöglichen, sind am Gaszuführungsrohr 13 Schlitze 28 vorgesehen.

Nach dem Einbringen und Verankern des Flansches 11 in der Ausnehmung 6 wird auf das Gaszuführungsrohr 13 der erforderliche Druck auf den Innenkegel 23 aufgebracht und eine Schweißnaht 29 gesetzt, so daß damit einerseits das Gaszuführungsrohr 13 mit dem Flansch 11 bzw. dem Stutzen 26 mechanisch verbunden und das Lager 27 ebenfalls in axialer Richtung abgestützt ist. Zum anderen wird damit auch wiederum die Gasdichtheit des Gasverteilungsraumes 15 erzielt.

Bei der Ausführungsform der Spüleinrichtung gemäß Fig. 4 ist der Flansch 11 auf seinem Außenumfang mit einer Anzahl von Vorsprüngen 30 versehen, die über den Umfang verteilt angeordnet sind und die aus Fig. 4 ersichtliche abgewinkelte Gestalt besitzen können. Die axiale Höhe, also die Höhe in Richtung der Achse 2, variiert dabei zweckmäßig über den Umfang in der Weise, daß die radialen Bereiche der Vorsprünge 13 in einen Gewindegang 31 eingreifen, der hier die Hinterschneidung 9 bildet. Es ist aber auch möglich, die Vorsprünge 30 über den Umfang verteilt identisch auszubilden und mehrere Gewindegänge 31 entsprechend vorzusehen. Die gesamte radiale Fläche 7 des Lochsteins 22 einschließlich der Vertiefung 10 ist hier mit der Dichtungsmasse 16 belegt. Kontrollöffnungen 32, die über den Umfang verteilt angeordnet sind, dienen dem Monteur der Spüleinrichtung dazu, festzustellen, ob einerseits genügend Dichtungsmasse 16 aufgelegt wurde und andererseits die vorgesehene Vorzusammendrückung der Dichtungsmasse 16 bei der Montage erfolgt. Diese Zusammendrückung wird durch eine Art Schraubvorgang des Flansches 11 mit Hilfe der Vorsprünge 30 in der Ausnehmung 6 erzielt. Dabei werden gleichzeitig Herstellungstoleranzen ausgeglichen, und die vorgesehene Vorspannung der Dichtungsmasse 16 kann aufgebracht werden. Es ist ohne weiteres vorstellbar, daß der Gewindegang 31 oder mehrere Gewindegänge nicht über den Umfang der Ausnehmung 6 durchgehend vorgesehen sein müssen.

Es genügt auch, in Umfangsrichtung Bereiche oder Stücke auszubilden oder anzuordnen, um insoweit den Flansch 11 mit den Vorsprüngen 30 nach Art eines Bajonettanschlusses o. dgl. einzusetzen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 5 ist der Flansch 11 im wesentlichen als radialer Teller ausgebildet, dessen Außendurchmesser kleiner ausgeführt ist als die Zylinderwandung 8. In dem Flansch 11 können Kontrollöffnungen 32 vorgesehen sein. Neben der umlaufenden Vertiefung 10 ist eine weitere umlaufende Vertiefung 33 sowie dazwischen ein zurückversetzter Bereich 19 an der Fläche 7 verwirklicht. Der Bereich 20 ist in der radialen Ebene der Fläche 7 angeordnet, so daß die insoweit einzubringende Dichtungsmasse 16 in einfacher Weise abgestrichen werden kann. Beim Auflegen des Flansches 11 auf die Dichtungsmasse 16 darf praktisch keine Dichtungsmasse 16 durch die Kontrollöffnungen 32 nach rückwärts austreten.

Zur Verankerung des Flansches 11 dienen Segmente 34, die mit Schrägflächen 35 versehen sind. Diese Segmente 34 werden radial in Richtung des Pfeiles 36 eingesetzt und verschoben, so daß sie sich mit ihren Schrägflächen 35 an der Hinterschneidung 9 abstützen, dabei Herstelltoleranzen ausgleichen und die Aufbringung einer gewünschten Vorspannung auf die Dichtungsmasse 16 ermöglichen. Der restliche Innenraum der Ausnehmung 6 wird wieder mit der Masse 18 ausgegossen. Hierdurch werden auch die Segmente 34 nach der Aushärtung der Masse 18 in ihrer Lage fixiert gehalten.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 sind die Kontrollöffnungen 32 nicht als Bohrungen, sondern als sich im wesentlichen radial erstreckende Langlochschlitze ausgebildet. Der Flansch 11 ist an seinem äußeren Umfang mit Nasen 37 versehen. Entsprechend der Anzahl der Nasen 37 sind eine Anzahl von Gewindegängen 31 im Bereich der Zylinderwand 8 angeordnet. Auch hier wird der Flansch 11 durch eine Schraubbewegung oder eine kombinierte Steck- Drehbewegung nach Art eines Bajonettverschlusses verankert. Die Nasen 37 können geringfügig nach rückwärts abgebogen vorgesehen sein.

Bezugszeichenliste

1 - Spülstein
2 - Achse
3 - Begrenzungsfläche
4 - Begrenzungsfläche
5 - Gasdurchtrittsöffnung
6 - Ausnehmung
7 - Fläche
8 - Zylinderfläche
9 - Hinterschneidung
10 - Vertiefung
11 - Flansch
12 - Steg
13 - Gaszuführungsrohr
14 - Pfeil
15 - Gasverteilungsraum
16 - Dichtungsmasse
17 - Arm
18 - Masse
19 - Bereich
20 - Bereich
21 - Metallstreifen
22 - Lochstein
23 - Innenkegel
24 - Segment
25 - Überschußnut
26 - Stutzen
27 - Lager
28 - Schlitz
29 - Schweißnaht
30 - Vorsprung
31 - Gewindegang
32 - Kontrollöffnung
33 - Vertiefung
34 - Segment
35 - Schrägfläche
36 - Pfeil
37 - Nase

Claims (10)

1. Spüleinrichtung für metallurgische Gefäße, insbesondere Stahlbehandlungspfannen, mit einem ein- oder mehrteiligen Spülstein (1) aus keramischem Material, der sich etwa in axialer Richtung von der Außenseite zu der Innenseite des metallurgischen Gefäßes erstreckende Gasdurchtrittsöffnungen (5) aufweist, die an einen Gasverteilungsraum (15) anschließen, der zwischen einer etwa radial verlaufenden Fläche (7) des Spülsteins (1) und einem im wesentlichen ebenfalls radial sich erstreckenden Flansch (11) aus Metall gebildet und mit einer axial angepreßten Dichtungsmasse (16) abgedichtet ist, wobei der Flansch (11) mit einem Gaszuführungsrohr (13) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülstein (1) auf der dem Flansch (11) mit dem Gaszuführungsrohr (13) zugekehrten Seite eine Ausnehmung (6) aufweist, und daß der Flansch (11) in der Ausnehmung (6) des Spülsteins (1) angeordnet und an einer Hinterschneidung (9) in der Ausnehmung (6) des Spülsteins (1) axial abgestützt ist.

2. Spüleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (11) in der Ausnehmung (6) versenkt angeordnet ist, und daß die Ausnehmung (6) in Richtung von dem Flansch (11) auf das Gaszuführungsrohr (13) mit einer keramischen Masse (18) ausgefüllt ist.

3. Spüleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (11) auf seiner dem Gasverteilungsraum (15) zugekehrten Seite in einem Ringbereich eine Labyrinthdichtung aufweist, die mit der Dichtungsmasse (16) belegt ist.

4. Spüleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülstein (1) in einem Ringbereich seiner dem Flansch (11) zugekehrten etwa radial verlaufenden Fläche (7) umlaufende Vertiefungen (10, 33) aufweist, die mit der Dichtungsmasse (16), insbesondere aus keramischem Material, gefüllt sind.

5. Spüleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (11) Kontrollöffnungen (32) für den Durchtritt der Dichtungsmasse (16) aufweist.

6. Spüleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschneidung (9) in der Ausnehmung (6) des Spülsteins (1) nach Art eines oder mehrerer Gewindegänge (31) ausgebildet ist oder Gewindestücke, Schrägflächen o. dgl. aufweist.

7. Spüleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschneidung (9) in der Ausnehmung (6) des Spülsteins (1) und der Flansch (11) an dem Gaszuführungsrohr (13) als Bajonettanschluß ausgebildet sind.

8. Spüleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (11) einen kleineren Außendurchmesser als die radial nach innen vorspringenden Bereiche der Hinterschneidung (9) der Ausnehmung (6) aufweist, und daß mehrere, über den Umfang verteilt angeordnete Klemmsegmente (34) für die Abstützung und Verankerung des Flansches (11) an der Hinterschneidung (9) vorgesehen sind.

9. Spüleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (11) elastisch oder bleibend verformbare Arme, Vorsprünge, Nasen o. dgl. (17, 21, 24, 30, 37) aufweist, die über den Umfang des Flansches (11) verteilt angeordnet sind und in die Hinterschneidung (9) eingreifen.

10. Spüleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (11) oder das Gaszuführungsrohr (13) bei einem mehrteilig ausgebildeten Spülstein (1) mit einem Innenkegel (23) ein Lager (27) zur axialen Abstützung des Innenkegels aufweist.