DE4435378A1 - Metallurgisches Gefäß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Gefäß, insbesondere Stahlwerkskonverter, mit einem Metallaußenmantel und einer innenseitig des Metallaußenmantels angeordneten feuerfesten Ausmauerung und einer die Wandung des Gefäßes durchsetzenden Öffnung zum Einführen einer lanzenförmigen metallurgischen Gerätschaft, vorzugsweise einer Meß- und/oder Probenahmesonde oder anderer für den Betrieb erforderlicher Einrichtungen, wie Nachverbrennungslanzen, Staubeinblaslanzen etc.

Eine Sondenöffnung in Form einer zylindrischen Öffnung, die den konisch geformten Oberteil eines Konverters durchsetzt, ist aus der DE-C-39 34 340 bekannt. Zur Verhinderung des Zuwachsens der Sondenöffnung bzw. zur einfachen Entfernung von eventuellen Ansätzen von Schlacke etc. ist es aus diesem Dokument bekannt, die Sondenöffnung mit einer Auskleidung aus Graphit oder aus einem Graphit-Tonerde-Gemisch zu versehen.

Nachteilig ist hierbei die große Länge der Sondenöffnung, die sich daraus ergibt, daß die feuerfeste Ausmauerung eine bestimmte Mindestdicke aufweist und die Sondenöffnung schräg durch diese geführt ist. Infolge der großen Länge kann es schon bei relativ geringen Ablagerungen zu Behinderungen beim Einführen einer Meß- und/oder Probenahmesonde kommen.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein metallurgisches Gefäß mit einer Öffnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der ein Zusetzen zuverlässig verhindert ist und bei der sich eventuell bildende Ansätze zu keiner Behinderung beim Einführen einer Meß- und/oder Probenahmesonde oder sonstigen lanzenförmigen Einrichtung führen und sich problemlos entfernen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst:

• - daß die Öffnung von außen nach innen gesehen von einem sich zu einem Engstellenbereich verjüngenden Teil und von diesem Engstellenbereich divergierenden Teil gebildet ist,
• - daß der sich verjüngende Teil mit einem Metallmantel ausgekleidet ist und
• - daß der divergierende Teil zumindest teilweise mit einer eine Gaszuführungseinrichtung aufweisenden Metallbewehrung versehen ist.

Vorteilhaft umfaßt die Metallbewehrung ein zylindrisches Rohr, welches an dem Engstellenbereich von einer eine zentrische Aussnehmung für die lanzenförmige Gerätschaft aufweisenden Stirnabdeckung bedeckt ist, und ist im Inneren des zylindrischen Rohres eine aus feuerfestem Werkstoff gebildete und zum Inneren des metallurgischen Gefäßes divergierenden Auskleidung vorgesehen.

Zur Sicherstellung einer Gasinnenkühlung der Sondenöffnung weist zweckmäßig die Auskleidung an ihrer engsten Stelle einen größeren Innendurchmesser auf als die Öffnung an der Stirnabdeckung, und ist zwischen der engsten Stelle der Auskleidung und der Stirnplatte ein Ringraum vorgesehen, in den die Gaszuführungseinrichtung mündet.

Eine besonders effiziente Gasspülung der Sondenöffnung ist dann gegeben, wenn die Metallbewehrung von einem zylindrischen Doppelmantelrohr gebildet ist, wobei dieses Doppelmantelrohr an dem vom Inneren des metallurgischen Gefäßes abgewandten Ende von einer Stirnabdeckung bedeckt ist, die den vom Doppelmantelrohr gebildeten Hohlraum nach außen abschließt, jedoch eine zentrische Aussnehmung zum Durchtritt der lanzenförmigen Gerätschaft aufweist, wobei die Gaszuführungseinrichtung in den Hohlraum des Doppelmantelrohres mündet, welcher Hohlraum am dem Innenraum des Gefäßes zugewandten Ende einen offenen Ringspalt bildet und wenn im Inneren des inneren Rohres des Doppelmantelrohres eine Auskleidung aus feuerfestem Werkstoff vorgesehen ist, die eine zum Inneren des Gefäßes divergierende Innen-Seitenwand aufweist.

Vorteilhaft mündet weiters eine Gaszuleitungseinrichtung in den sich verjüngenden Teil der Öffnung, und zwar nahe an dessen Engstellenbereich.

Eine einfache Fertigung ist dann gegeben, wenn die Metallauskleidung des sich verjüngenden Teiles als Pyramidenstumpf ausgebildet ist.

Hierbei steht vorteilhaft die Unterseite des sich verjüngenden Teiles der Öffnung senkrecht zur Längsachse des metallurgischen Gefäßes und ist die dieser Unterseite gegenüberliegende Seite des sich verjüngenden Teiles der Öffnung etwa parallel gerichtet zur Längsachse der rohrförmigen Metallbewehrung.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Längsachse der rohrförmigen Metallbewehrung unter einem Winkel von 19 bis 22° zur Vertikal-Längsachse einer zylindrischen Innenfläche der Ausmauerung des metallurgischen Gefäßes steht. Wird der Winkel kleiner gewählt als 19°, kommt es zu einer beträchtlichen Vergrößerung der Abmessungen des divergierenden Teiles der Öffnung, wodurch das Ausmauern eines als Konverter ausgebildeten metallurgischen Gefäßes erschwert wird. Bei einem Winkel von mehr als 22° gelangen die durch die Öffnung eingebrachten technischen Einrichtungen, wie z. B. die Meßlanze, in den Bereich der Blaslanze, was deren Betrieb erheblich erschwert.

Vorteilhaft ist der divergierende Teil der Sondenöffnung so ausgerichtet, daß seine Längsachse durch die Schnittlinie einer zylindrischen Innenfläche der Ausmauerung mit der Innenfläche der Ausmauerung eines konischen Oberteiles eines Konverters geht.

Eine einfache Herstellung des metallurgischen Gefäßes ist dann gegeben, wenn die Metallbewehrung des divergierenden Teiles der Öffnung in eine Öffnung des Metallmantels des sich verjüngenden Teiles mit geringem seitlichem Spiel ragt.

Eine besonders effiziente Gaskühlung kann dadurch sichergestellt werden, daß eine Gaszuführungseinrichtung in einen von der Metallbewehrung des sich verjüngenden Teiles der Öffnung eingeschlossenen Hohlraum, vorzugsweise nahe dessen engster Stelle, mündet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auskleidung, die im Inneren der Metallbewehrung des divergierenden Teiles der Öffnung vorgesehen ist, aus einem Werkstoff gefertigt, der durch flüssiges Metall und flüssige Schlacke unbenetzbar ist, z. B. aus Graphit.

Zur Erhöhung der Stabilität der Sondenöffnung und zur gleichzeitigen Verhinderung von Verformungen und Beeinträchtigungen der Ausmauerung in diesem Bereich ist vorteilhaft der äußere Rand des Metallmantels des sich verjüngenden Teiles der Öffnung mit dem Metallaußenmantel des metallurgischen Gefäßes über einen starren Rahmen verbunden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zweckmäßig der Innenraum des divergierenden Teiles der Öffnung in Form eines Kegelstumpfes ausgeführt.

Zur Sicherung einer besonders effizienten Kühlung der Sondenöffnung ist zweckmäßig der Metallmantel des sich verjüngenden Teiles der Öffnung als einen Ring-Hohlraum einschließender Doppelmantel ausgebildet, wobei eine Gaszuführungseinrichtung in den Hohlraum mündet, und wobei weiters zweckmäßig der Hohlraum des Metallmantels mit dem Hohlraum des Doppelmantelrohres in Strömungsverbindung steht.

Ein vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb des metallurgischen Gefäßes unter Kühlung der Sondenöffnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des divergierenden Teiles der Öffnung sowie gegebenenfalls des verjüngenden Teiles derselben kontinuierlich während einer Konverterreise und eine Kühlung des Metallmantels des sich verjüngenden Teiles der Öffnung während des O₂-Blasens erfolgt, vorzugsweise mit Stickstoff. Eine Kühlung mit Argon und/oder Luft wäre ebenfalls denkbar.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines durch die Längsachse des Konverters geführten Schnittes im Bereich einer Sondenöffnung und Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1 im verkleinerten Maßstab einer ersten Ausführungsform veranschaulichen. Die Fig. 3 und 4 zeigen in zu den Fig. 1 und 2 analoger Schnittführung bzw. Ansichtdarstellung eine zweite und Fig. 5 in zu Fig. 2 analoger Darstellung eine dritte Ausführungsform.

Gemäß der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform durchsetzt eine Öffnung 1, die zum Ein- und Ausbringen einer lanzenförmigen Einrichtung, vorzugsweise zum Ein- und Ausbringen einer Meß- und/oder Probenahmesonde 2 dient und nachfolgend als Sondenöffnung bezeichnet ist, die Wandung 3 eines Stahlwerks-Konverters 4 in der Nähe der Mündung 5 desselben, d. h. im Bereich des kegelstumpfförmigen Oberteiles 6 des Konverters 4 . Die Wandung 3 des Konverters ist von einem Außenmantel 7 aus Stahl gebildet, an dem innenseitig eine feuerfeste Auskleidung, und zwar ein Dauerfutter 8 sowie ein feuerfestes Verschleißfutter 9 angeordnet ist, welches im Inneren 10 des Konverters 4 aus Steinen aufgemauert ist.

Die Sondenöffnung 1 ist von außen nach innen gesehen von einem sich zu einem etwa mittig der Wandung 3 liegenden Engstellenbereich 11 verjüngenden Teil 12 und einem von diesem Engstellenbereich 11 divergierenden Teil 13 gebildet. Wie aus Fig. 1 zu erekennen ist, ist der sich verjüngende Teil 12 mit einem Metallmantel 14 ausgekleidet, dessen Stärke etwa der Stärke des Mantels 7 des Konverters 4 entspricht. Am Übergang zum Mantel 7 des Konverters 4 ist ein starrer Rahmen 15 angeordnet, der sowohl mit dem Metallmantel 14 als auch dem Mantel 7 des Konverters 4 durch eine Schweißverbindung starr verbunden ist.

Der divergierende Teil 13 der Sondenöffnung 1 ist mit einer Metallbewehrung 16 versehen, die als Doppelmantelrohr ausgebildet ist. Der durch das Doppelmantelrohr 16 gebildete ringförmige Hohlraum 17 ist zur Konverteraußenseite hin durch eine das Doppelmantelrohr 16 abdeckende Stirnabdeckung 18 - nämlich eine Stahlplatte - abgeschlossen, wogegen der Hohlraum 17 gegen das Konverterinnere 10 hin unter Bildung eines Ringspaltes 19 offen ist. In den Hohlraum 17 mündet eine Gaszuführungseinrichtung 20, durch die ein Gas, vorzugsweise ein Inertgas, wie Stickstoff, eingeleitet werden kann. Dieses Gas tritt zum Konverterinneren 10 hin aus und bildet einen Gasschutzmantel, der zur Kühlung der Sondenöffnung 1 dient.

Im Inneren des Doppelmantelrohres 16 ist eine Auskleidung 21 aus feuerfestem Werkstoff vorgesehen, die vorzugsweise aus einem Werkstoff, z. B. Graphit, gefertigt ist, der durch flüssiges Metall oder flüssige Schlacke nicht benetzbar ist. Die Auskleidung 21 selbst weist zum Inneren 10 des Konverters 4 hin eine divergierende Seitenwand 22 auf, die vorzugsweise den Mantel eines Kegelstumpfes bildet. Das Doppelmantelrohr 16 erstreckt sich nicht ganz bis zur Innenfläche 23 des Verschließfutters 9 des Konverters 4, sondern endigt in Distanz vor dieser Innenfläche 23, wobei das Verschleißfutter 9 ausgehend vom Ringspalt 19 des Doppelmantelrohres 16 besonders stark divergierend ausgebildet ist.

Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, mündet in den vom Metallmantel 14 des sich verjüngenden Teiles 12 gebildeten pyramidenstumpfförmigen Raum eine weitere Gaszuführungseinrichtung 24, und zwar nahe der Engstelle 11, mittels der in diesen Raum ebenfalls Stickstoff, Argon und/oder Luft einleitbar ist.

Die Stirnabdeckung 18 des Doppelmantelrohres 16 weist eine zentrische Öffnung 25 auf, durch die die Meß- und/oder Probenahmesonde oder eine sonstige lanzenförmige Gerätschaft einführbar ist.

Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, ist in die Sondenöffnung 1 ein Abschlußstopfen 26 eingebracht, der als Verschluß für die Sondenöffnung 1 dient.

Die Unterseite 27 des sich verjüngenden Teiles 12 der Sondenöffnung 1 steht senkrecht zur Längsachse 28 des Konverters 4. Die zu dieser Unterseite 27 gegenüberliegende Seite 29 des sich verjüngenden Teiles 12 der Sondenöffnung 1 ist etwa parallel gerichtet zur Längsachse 30 des Doppelmantelrohres 16. Die Längsachse 30 des divergierenden Teiles 13 der Sondenöffnung 1 ist vorzugsweise unter einem Winkel zwischen 19 und 22° zur Längsachse 28 des Konverters 4 geneigt ausgebildet. Die Längsachse 30 ist dabei so ausgerichtet, daß sie durch die Schnittlinie 31 zwischen der Innenfläche 23 des zylindrischen Teiles 32 des Konverters 4 und der Innenfläche 23′ des kegelstumpfförmigen Oberteiles 6 des Konverters 4 geht.

Gemäß der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist anstelle des Doppelmantelrohres 16 ein einfaches Metallrohr 16′ vorgesehen, in dem die zum Inneren 10 des Konverters 4 einen divergierenden Teil der Sondenöffnung 1 aufweisende Auskleidung 21 eingesetzt ist. Diese Auskleidung 21 endet jedoch im Abstand von der Stirnabdeckung 18 des Metallrohres 16′, wobei in den zwischen der Auskleidung 21 und der Stirnabdeckung 18 gebildeten Ringraum 33 die Gaszuführungseinrichtung 20 mündet. Das Gas strömt von diesem Ringraum 33 über einen zwischen einer Meß- und/oder Probenahmesonde 2 gebildeten Ringspalt 35 zwischen der Stirnabdeckung 18 und dieser Meß- und/oder Probenahmesonde 2. Hierdurch wird eine Strömung des durch die Gaszuführungsleitung 20 zugeführten Stickstoffgases in das Innere 10 des Konverters 4 bewirkt.

Gemäß der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist an dem Mantel 7 des Konverters 4 eine Stützkonstruktion 36 vorgesehen, die zur Führung der Meß- und/oder Probenahmesonde 2 oder sonstigen lanzenförmigen Gerätschaft bei deren Einführen in die Sondenöffnung 1 dient.

Wie aus Fig. 5 zu erkennen ist, ist der Metallmantel 14 des sich verjüngenden Teiles 12 der Sondenöffnung 1 als einen Ring-Hohlraum 37 einschließender Doppelmantel ausgebildet, wobei eine Gaszuführungseinrichtung 38 in den Hohlraum 37 mündet. Der Hohlraum 37 mündet vorzugsweise in den ringförmigen Hohlraum 17 des Doppelmantelrohres 16, in welchem Fall die Gaszuführungseinrichtung 20 eingespart werden kann; das Kühlgas braucht dann nur über die Gaszuführungseinrichtung 38 zugeführt zu werden. Der Hohlraum 37 kann aber auch unabhängig vom Hohlraum 17 des Doppelmantelrohres 16 gekühlt werden.

Claims (17)

1. Metallurgisches Gefäß (4), insbesondere Stahlwerkskonverter (4), mit einem Metallaußenmantel (7) und einer innenseitig des Metallaußenmantels (7) angeordneten feuerfesten Ausmauerung (8, 9) und einer die Wandung (3) des Gefäßes (4) durchsetzenden Öffnung (1) zum Einführen einer lanzenförmigen metallurgischen Gerätschaft, vorzugsweise einer Meß- und/oder Probenahmesonde (2), gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

• - daß die Öffnung (1) von außen nach innen gesehen von einem sich zu einem Engstellenbereich (11) verjüngenden Teil (12) und von diesem Engstellenbereich (11) divergierenden Teil (13) gebildet ist,
• - daß der sich verjüngende Teil (12) mit einem Metallmantel (14) ausgekleidet ist und
• - daß der divergierende Teil (13) zumindest teilweise mit einer eine Gaszuführungseinrichtung (20) aufweisenden Metallbewehrung (16, 16′) versehen ist.

2. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbewehrung (16, 16′) ein zylindrischess Rohr umfaßt, welches an dem Engstellenbereich (11) von einer eine zentrische Ausnehmung (25) für die lanzenförmige Gerätschaft (2) aufweisenden Stirnabdeckung (18) bedeckt ist, und daß im Inneren des zylindrischen Rohres eine aus feuerfestem Werkstoff gebildete und zum Inneren (10) des metallurigischen Gefäßes (4) divergierende Auskleidung (21) vorgesehen ist.

3. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (21) an ihrer engsten Stelle einen größeren Innendurchmesser aufweist als die Öffnung (1) an der Stirnabdeckung (18), und daß zwischen der engsten Stelle der Auskleidung (21) und der Stirnplatte (18) ein Ringraum (33) vorgesehen ist, in den die Gaszuführungseinrichtung (20) mündet (Fig. 3, 4).

4. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbewehrung (16) von einem zylindrischen Doppelmantelrohr (16) gebildet ist, wobei dieses Doppelmantelrohr (16) an dem vom Inneren (10) des metallurgischen Gefäßes (4) abgewandten Ende von eine Stirnabdeckung (18) bedeckt ist, die den vom Doppelmantelrohr (16) gebildeten Hohlraum (17) nach außen abschließt, jedoch eine zentrische Ausnehmung (25) zum Durchtritt der lanzenförmigen Gerätschaft aufweist, wobei die Gaszuführungseinrichtung (20) in den Hohlraum (17) des Doppelmantelrohres (16) mündet, welcher Hohlraum am dem Innenraum (10) des Gefäßes (4) zugewandten Ende einen offenen Ringspalt (19) bildet, und daß im Inneren des inneren Rohres des Doppelmantelrohres (16) eine Auskleidung (21) aus feuerfestem Werkstoff vorgesehen ist, die eine zum Inneren (10) des Gefäßes (4) divergierende Innen-Seitenwand (22) aufweist.

5. Metallurgisches Gefäß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gaszuleitungseinrichtung (24) in den sich verjüngenden Teil (12) der Öffnung (1) mündet, und zwar nahe an dessen Engstellenbereich (11).

6. Metallurgisches Gefäß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallauskleidung (14) des sich verjüngenden Teiles (12) als Pyramidenstumpf ausgebildet ist.

7. Metallurgisches Gefäß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (27) des sich verjüngenden Teiles (12) der Öffnung (1) senkrecht zur Längsachse (28) des metallurgischen Gefäßes (4) steht und die dieser Unterseite (27) gegenüberliegende Seite (29) des sich verjüngenden Teiles (12) der Öffnung (1) etwa parallel gerichtet ist zur Längsachse (30) der rohrförmigen Metallbewehrung (16, 16′).

8. Metallurgisches Gefäß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (30) der rohrförmigen Metallbewehrung unter einem Winkel von 19 bis 22° zur Vertikal-Längsachse (28) einer zylindrischen Innenfläche (23) der Ausmauerung (8, 9) des metallurgischen Gefäßes (4) steht.

9. Konverter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der divergierende Teil (13) der Öffnung (1) so ausgerichtet ist, daß seine Längsachse (30) durch die Schnittlinie (31) einer zylindrischen Innenfläche (23) der Ausmauerung (8, 9) mit der Innenfläche (23) der Ausmauerung (8, 9) eines konischen Oberteiles (6) des Konverters (4) geht.

10. Metallurgisches Gefäß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbewehrung (16, 16′) des divergierenden Teiles (13) der Öffnung (1) in eine Öffnung des Metallmantels (14) des sich verjüngenden Teiles (12) mit geringem seitlichem Spiel ragt.

11. Metallurgisches Gefäß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gaszuführungseinrichtung (20) in einen von der Metallbewehrung (16′) des sich verjüngenden Teiles (12) der Öffnung (1) eingeschlossenen Hohlraum (33), vorzugsweise nahe dessen engster Stelle, mündet (Fig. 3, 4).

12. Metallurgisches Gefäß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (21), die im Inneren der Metallbewehrung (16, 16′) des divergierenden Teiles (13) der Öffnung (1) vorgesehen ist, aus einem Werkstoff gefertigt ist, der durch flüssiges Metall und flüssige Schlacke unbenetzbar ist, z. B. aus Graphit.

13. Metallurgisches Gefäß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rand des Metallmantels (14) des sich verjüngenden Teiles (12) der Öffnung (1) mit dem Metallaußenmantel (7) des metallurgischen Gefäßes (4) über einen starren Rahmen (15) verbunden ist.

14. Metallurgisches Gefäß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des divergierenden Teiles (13) der Öffnung (1) in Form eines Kegelstumpfes ausgeführt ist.

15. Metallurgisches Gefäß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallmantel (14) des sich verjüngenden Teiles (12) der Öffnung (1) als einen Ring-Hohlraum (37) einschließender Doppelmantel ausgebildet ist, wobei eine Gaszuführungseinrichtung (38) in den Hohlraum (37) mündet (Fig. 5).

16. Metallurgisches Gefäß nach den Ansprüchen 4 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (37) des Metallmantels (14) mit dem Hohlraum (17) des Doppelmantelrohres (16) in Strömungsverbindung steht (Fig. 5).

17. Verfahren zum Betrieb des als Konverter (4) ausgebildeten metallurgischen Gefäßes nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 unter Kühlung der Öffnung (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des divergierenden Teiles (13) der Öffnung (1) sowie gegebenenfalls des verjüngenden Teiles derselben kontinuierlich während einer Konverterreise und eine Kühlung des Metallmantels (14) des sich verjüngenden Teiles (12) der Öffnung (1) während des O₂-Blasens erfolgt, vorzugsweise mit Stickstoff.