DE8129091U1 - "metallurgisches gefaess" - Google Patents

Description

DipUng. W. Dahlie· Dipl.-lng. H.-]. Lippert

Patentanwälte Frankenforater StraOe 137 5060 Bergisch GladbaaS 3

Dr.-Ing. Günter Sindelar 30. September 1981 5102 Würselen L/Ka

"Metallurgisches Gefäß"

Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Gefäß mit mindestens einem im Gefäßboden angeordneten Spülgaseinlaß, beispielsweise einem Gasspülstein, einer GaseinlaßdUse o. dgl., sowie einer Sicherheitseinrichtung zum Schutz gegen Durchbrüche von flüssigem Metall im Bereich des

Spülgaseinlasses.

Bei einem bekannten metallurgischen Gefäß der genannten Art besteht die Sicherheitseinrichtung aus einer Sicherheitszone aus Sand, die das Auslaufen von flüssigem Metall ver- hindern soll. Eine derartige Sicherheitszone ist jedoch nicht ausreichend zuverlässig, denn in dem Sand können sich Hohlräume bilden, in die bei einem Durchbruch der Schmelze durch einen verschlissenen Gasspülstein Schmelze eindringen kann, wobei die Gefahr besteht, daß von den Hohlräumen aus erneute Durchbrüche nach außen auftreten können. Ferner besteht der Nachteil, daß sich in dem Sand Feuchtigkeit niederschlägt so daß beim Auftreten von Durchbrüchen Wasserdampf entsteht, der zu Explosionen führen kann.

Der Erfindung liegt die Autgabe zugrunde, ein metallurgisches Gefäß zu schaffen, das sicherer gegen Durchbrüche der Metallschmelze ist»

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß tan«

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terhalb des Spülgaseinlasses ein Aufnahmebehälter angeordnet ist, der mit einer granulatförmigen Füllmasse gefüllt ist, wobei die Füllmasse aus einem Material besteht, dessen Schmelzpunkt unterhalb der Temperatur der in dem Gefäß befindlichen Schmelze aber oberhalb oder nur wenig unterhalb des Schmelzpunktes des Materials der Schmelze liegt.

Bei einem Durchbruch der Schmelze dringt diese in die granulatförmige Füllmasse ein, die in dem vorzugsweise aus feuerfestem Material bestehenden Aufnahmebehälter enthalten ist. Dabei gibt die Schmelze einen Teil ihrer Wärme an die Füllmasse ab und wird dadurch abgekühlt'. Die Füllmasse nimmt dabei nicht nur diejenige Wärmemenge auf, die sie benötigt, um selbst erwärmt zu werden, sondern auch Schmelzwärme, sobald sie ihren eigenen Schmelzpunkt erreicht hat. Als Füllmasse können verschiedene Materialien gewählt werden deren Schmelzpunkte in dem oben angegebenen Bereich liegen. Für Stahlschmelzen eignen sich beispielsweise Chromoxid bzw. Ferro-Chromoxid, krümelige Eisenfeilspäne u. dgl.. Wenn beim Durchbruch' durch einen defekten Spülgaseinlaß Schmelze in diese Füllmasse gelangt, so gibt sie sehr schnell einen großen Teil ihrer Wärme an das Füllmaterial ab und wird dabei unter ihren Schmelzpunkt abgekühlt, wobei durch die erstarrte Schmelze der Durchbruch verschlossen wird.

Vorzugsweise erstreckt sich der Aufnahmebehälter rund um die zu dem Gaseinlaß führende Gaszuführungsleitung* Die Gas« zuführungsleitung ist dabei zweckmäßig mit einer Hülse aus feuerfestem Material umgeben, die sich bis hinunter zum Boden des Aufnahmegefäßes erstreckt, oder sie ist auf sonstige Weise mit feuerfestem Material beschichtet. Auf diese Weise kann selbst bei einem Durchbruch der Schmelze durch einen defekten Spülgaseinlaß der Behandlungsvorgang

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ohne weiteres zuende geführt werden.

Wenn als Spülgaseinlaß ein kegelstumpfförmiger SpUlstein aus feuerfestem, gasdurchlässigem Material mit einer Blechumkleidung verwendet wird, schließt sich der Aufnahmegehälter vorzugsweise unmittelbar an die Unterseite des Spülsteins an. Die Höhe des SpUlsteins kann dabei einschließlich Aufnahmebehälter etwa der Dicke des Gefäßbodens entsprechen, wobei der Spülstein gemeinsam mi't dem Aufnahmebehälter einen kegelstumpfförmigen Körper bildet. Ein solcher kegelstumpfförmiger Körper kann ohne weiteres an Stelle eines herkömmlichen Spülsteins in den Gefäßboden eingesetzt werden» ohne daß irgendwelche zusätzlichen Maßnahmen oder gesonderte Vorrichtungen erforderlich sind.

Bei Verwendung eines Spülsteins kann die Blechumkleidung des Spülsteins dessen untere Basisfläche zumindest teilweise freilassen, während die Gaszuführungsleitung von unten her in den Aufnahmebehälter mündet, wobei die Mündungsöffnung der Leitung mit, einem Sieb überdeclct ist, dessen Maschenweite kleiner als der Korndurchmesser des die Füllmasse bildenden-Granulats ist.

Alternativ kann die Blechumkleidung die untere Basisfläche des Spülsteins aber auch in Form einer durchgehenden Platte voll überdecken, wobei sich die Gaszuführungsleitung durcl. den Innenraum des Aufnahmebehälters erstreckt und an eine Durchlaßöffnung der Blechplatte angeschlossen ist.

Ferner kann die die Unterseite des Spülsteins abdeckende Platte in einem Abstand von der Steinunterseite angeordnet und über einen Kronenring abgestützt sein» Der radial außerhalb des Kronenrings liegende Ringraum zwischen der Unterseite des Spülsteins und der Blechplatte ist zweckmäßig mit

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Granulat gefüllt, das ähnlich oder gleich dem in dem Aufnahmebehälter befindlichen Füllmaterial ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch den Boden eines

metallogischen. Gefäßes mit einem Gas-

spülstein einschließlich Durchbrucb-

sicherung,
Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 1

mit einer anderen Ausführungsform der

Durchbruchsicherung und Fig. 3 einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 1

mit einem weiteren Ausführungsbeispiel

einer Durchbruchsicherung.

In Fig. 1 der Zeichnung ist von einem metalTutgisehen Gefäß lediglich ein Teil des Bodens 1 dargestellt, und zwar ein Abschnitt eines' mit einer Zugangsöffnung versehenen Bodensteins 2. Die Zugangsöffnung ist konisch ausgebildet, wobei der erweiterte Bereich zur Gefäßaußenseite weist.

Die Zugangsöffnung dient zur Einleitung eines Behandlungsgases in eine in dem Gefäß befindliche metallische Schmelze 3.

In die Zugangsöffnung ist ein kegelstumpfförmiger Gasspülstein 4 formschlüssig eingesetzt, der aus feuerfestem, gasdurchlässigem Material 5 besteht und in seinem konischen Umfangsbereich sowie an der Unterseite mit einer Blechumkleidung 6 versehen ist. Die Blechumkleidung besteht aus einem Blechmantel 7 der sich rund um den konischen seitlichen Bereich des Gasspülsteins erstreckt sowie einer

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runden Blechplatte 8, die an der Unterseite des Gasspülsteins 4 anliegt und in ihrem Umfangsbereich an den Blechmantel 7 angeschweißt ist und in der Mitte eine runde Durchlaßöffnung 9 aufweist, An den Rand der Durchlaßöffnung 9 ist ein Gaszuführungsrohr 10 engeschweißt, durch welches das Spülgas zugeführt wird.

Die Höhe des Gasspülsteins 4 entspricht etwa der halben Stärke des Gefäßbodens 1, wobei der Gasspülstein " von der Gefäßaußenseite her so weit in die Zugangsöffnunp: formschlüssig eingesteckt ist, daß seine Oberseite in Höhe des inneren Bodenniveaus des Gefäßes liegt. Zur Befestigung des Spülsteins 4 in der Bodenzugangsöffnung dient eine Schicht aus feuerfestem Mörtel 11.

Unterhalb des Gasspülsteins 4 schließt sich ein aus feuerfestem Material bestehender Aufnahmebehälter 12 an, der in seinem äußeren Umriß die Form eines Kegelstumpfs aufweist und mit seiner konischen Umfangsflache 13 formschlüssig in den äußeren Bereich der im Boden 1 vorgesehenen Zugangsöffnung eingesetzt ist. Die Höhe des Aufnahmebehälters 12 ist so gewählt, daß er im Anschluß an den Gasspülstein 4 den äußeren Bereich der Zugangsöffnung ausfüllt.

Der mittlere Bereich des Aufnahmebehälters 12 ist als Hohlraum 14 ausgebildet, der in Richtung zu dem Gasspülstein 4 offen ist und zur Aufnahme einer granulatförmigen J₀ Füllmasse 15 dient.

Die untere Wand 16 des Aufnahmebehälters ist in der Mitte mit einer runden Durchgangsbohrung 17 versehen, durch die das an dem Gasspülstein 4 sitzende Gaszuführungsrohr ^c 10 mit geringem Spiel hindurchgreift.

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Das Gaszuführungsrohr 10 weist zumindest in seinem an den Gasspülstein 4 angrenzenden Bereich, der sich durch den Aufnahmebehälter 12 hindurcherstreckt, eine aufgebrachte Schicht 18 aus feuergestem Material auf, so daß das aus Metall bestehende Gaszuführungsrohr 10 an seiner Außenseite geschützt ist.

Durchbrüche der Schmelze treten in der Regel dann auf, wenn die Blechummantelung eines Gasspülsteins aufschmilzt. Im vorliegenden Fall würde also die Schmelze bei einem Durchbruch etwa entlang des äußeren Mantels des Gasspülsteins 4 fließen und dann in den Hohlraum 14 des Aufnahmebehälters 12 gelangen, in welchem sich die granulatförmige Füllmasse 15 befindet. Das Material der Füllmasse ist auf die jeweilige in dem Behandlungsgefäß befindliche Schmelze abgestimmt. Die Füllmasse soll einen Schmelzpunkt haben, der unterhalb der Temperatur der in dem Gefäß befindlichen Schmelze liegt. Beim Eindringen der Schmelze i.V. den Hohlraum 14 soll die Füllmasse Wärme der Schmelze aufnehmen, so daß diese möglichst rasch erstarrt und der Durchbruch damit zu Stehen kommt. Selbstverständlich darf der Schmelzpunkt des Materials der Füllmasse auch nicht zu niedrig liegen, da sonst der angestrebte Effekt nicht erreicht wird. Der Schmelzpunkt der Füllmasse soll daher oberhalb des Schmelzpunktes des Materials der Schmelze liegen. Gegebenenfalls könnte der Schmelzpunkt der Füllmasse aber auch gleich dem des Materials der Schmelze sein oder auch noch etwas darunter liegen.

Wenn in dem metaUurgisehen Gefäß beispielsweise Stahl behandelt wird, so könnte man als Füllmasse beispielsweise Ferro-Chromoxid, krümelige Eisenfeilspäne o. dgl. verwenden.

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Die in Fig, 2 dargestellte Konstruktion ist sehr ähnlich aufgebaut wie die Konstruktion gemäß Fig. 1. Ue Wiederholungen zu vermeiden, sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Positionszahlen wie in Fig. 1 bezeichnet.

Der Gasspülstein 4 mit seinem Gaszuführungsrohr 10 sowie seiner Blechumkleidung 6 ist ähnlich aufgebaut wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Ein Unterschied besteht jedoch darin, daß die zu der Blechumkleidung gehörende untere Blechplatte 8 nicht unmittelbar an der Unterseite des Gasspülsteins 4 anliegt sondern siuh in einem Abstand von diesem befindet, so daß zwischen der Unterseite des Gasspülsteins 4 und der Oberseite der Blechplatte 8 ein Zwischenraum 19 entsteht. Der äußere Blechmantel 7 erstreckt sich bis hinunter zu der Blech*- platte 8, so daß der Gasspülstein 4 von außen genau so aussieht wie der Gasspülstein gemäß Fig. 1.

Der Zwischenraum 19 wird durch einen Kronenring 20 aus feuerfestem Material überbrückt, der sich in einem Abstand rund um die mittige Durchlaßöffnung 9 der Blechplatte 8 erstreckt und einerseits an der Unterseite des Spülsteins 4 und andererseits an der Oberseite der Blechplatte 8 anliegt und mit Hilfe von feuerfestem Mörtel mindestens an einer dieser beiden Flächen fixiert ist. Die Oberseite des Kronenrings weist radiale Durchgänge auf, _so daß sich das Spülgas über sie gesamte untere Fläche des Gasspülsteins 4 verteilen und gleichmäßig

-g durch diesen hindurchtreten kann.

Der radial außerhalb des Kronenrings 20 liegende Ringraum 22 ist mit der gleichen Füllmasse 15 ausgefüllt, v/ie der sich nach unten anschließende Aufnahmebehälter 12. Der Aufnahmebehälter 12 weist im wesentlichen die gleiche Form und Funktion auf wie der entsprechende Aufnahmebe-

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hälter bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Das GaszufUhrungsrohr 10 ist bei diesem Ausführungsbeispiel aber nicht mit einer Beschichtung versehen sondern von einer gesonderten Hülse 23 aus feuerfestem Material, die rund um die Durchgangsbohrung 17 des Aufnahmebehälters an diesen angeklebt ist.

Bei einem Durchbruch der Schmelze entlang einer Mantel-IQ linie des GasspUlsteins 4 dringt die Schmelze zunächst in den mit Füllmasse gefüllten Ringraum 22 ein, kühlt sich dort bereits etwas ab und wird dann die Blechplatte 8 durchschmelzen und in den Hohlraum 14 des Aufnahmebehälters 12 gelangen. Dort wird der Schmelze ausreichend .c Wärme entzogen, um sie erstarren zu lassen.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Gasspülstein 4 an seiner Unterseite nicht mit einer Blechplatte abgedeckt, sondern er grenzt unmittelbar an

den Hohlraum 14 des Aufnahmebehälters 12 an. Das Gaszu-20

führungsrohr 10 ist in der mittigen Durchgangsbohrung des Aufnahmebehälters 12 befestigt und endet am Eingang in den mit der Füllmasse 15 gefüllten Hohlraum 14. Die Mündungsöffnung 24 des Gaszuführungsrohrs 10 ist mit einem etwa halbkugelförmigen Sieb 25 überdeckt, dessen

Maschenweite kleiner als der Korndurchmesser des die Füllmasse bildenden Granulats ist.

Das Spülgas tritt also durch die Mündungsöffnung 24 und das Sieb 25 in den Hohlraum 14 des Aufnahmebehälters 12,

steigt durch die Zwischenräume zwischen der granulatartigen Füllmasse nach oben auf und tritt in die freie Unterseite des Gasspülsteins 4 ein, der lediglieh in seines seitliehen Bereich mit einem Blechmantel 7 umgeben ist.

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Bei einem Durchbruch der Schmelze entlang einer Mantellinie des Gasspülsteins gelangt die Schmelze in den Hohlraum des Aufnahmebehälters, wo sie sich gut verteilen und bis zur Erstarrung abkühlen kann.

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ZUSAMMENFASSUNG

Ein metallurgisches Gefäß umfaßt mindestens einen im Gefäßboden angeordneten Spülgaseinlaß, beispielsweise einen Gasspülstein, eine Gaseinlaßdüse oder dergleichen, sowie eine Sicherheitseinrichtung zum Schutz gegen Durchbrüche von flüssigem Metall im Bereich des Spülgaseinlasses.

Um das metallurgische Gefäß sicherer gegen Durchbrüche der Metallschmelze zu gestalten, ist unterhalb des Spül·» gaseinlasses ein Aufnahmebehälter angeordnet, der mit einer granulatförmigen Füllmasse gefüllt ist, wobei die Füllmasse aus einem Material besteht, dessen Schmelz punkt unterhalb der !temperatur der in dem Gefäß befind lichen Schmelze aber oberhalb oder nur wenig unterhalb des Schmelzpunktes des Materials der Schmelze liegt. Bei einem Durchbruch der Schmelze in die granulatförmige Füllmasse gibt die Schmelze einen Teil ihrer Wärme an die Füllmasse ab, wird dadurch abgekühlt und erstarrt, so daß dadurch der Durchbruch zum Stehen kommt.

Claims (10)

DipUng.W.Dahlke " 1 " Dipl.-lng. H.-]. Lippert Patentanwälte Frankenforster Straß· 137 Bergisch GtadbaA 3 Dr.-Ing. Günter Sindelar 30. September 1981 Würselen L/Ka Ansprüche:

1. Metallurgisches Gefäß mit mindestens einem im Gefäßboden angeordneten Spülgaseinlaß, beispielsweise einem Gasspülstein, einer Gaseinlaßdüse od. dgl., sowie einer Sicherheitseinrichtung zum Schutz gegen Durchbrüche von flüssigem Metall im Bereich des Spülgaseinlasses, d adurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Spülgaseinlasses (4) ein Aufnahmebehälter (12) angeordnet ist, der mit einer granulatförmigen Füllmasse (15) gefüllt ist, wobei die Füllmasse (15) aus einem Material besteht, dessen Schmelzpunkt unterhalb der Temperatur der in dem Gefäß befindlichen Schmelze

(3) aber oberhalb oder nur wenig unterhalb des Schmelz-20

Punktes des Materials der Schmelze liegt.

2. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekenn, zeichnet, daß sich der Aufnahmebehälter rund um die zu dem Gaseinlaß (4) führende

²^ Gaszuführungsleitung (10) erstreckt.

3. Metallurgisches Gefäß nach Anspruph 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführungsleitung (10) mit einer Hülse (23) aus feuerfestem Ma-

*° terial umgeben ist, die sich bis hinunter zum Boden

des Aufnahmegefäßes (12) erstreckt.

4. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführungsleitung (10) mit feuerfestem Material (18) beschichtet ist.

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5. Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Gaseinlaß als kegelstumpfförmiger Spülstein (4) aus feuerfestem, gasdurchlässigem Material mit einer Blechumkleidung (6) ausgebildet ist, dadurch gekennze lehnet, daß sich der Aufnahmebehälter (12) unmittelbar an die Unterseite des Spülsteins (4) anschließt.

6. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Spülsteins (4) einschließlich Aufnahmebehälter (12) etwa dar Dicke des Gefäßbodens (1) entspricht und daß der Spülstein (4) gemeinsam mit dem Aufnahmebehälter (12)

-JIj einen kegelstumpfförmigen Körper bildet.

7. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechumkleidung (6) des Gasspülsteins (4) dessen untere Basisfläche zumindest teilweise freiläßt und daß die

Gaszuführungsleitung (10) von unten her in den Aufnahmebehälter (12) mündet, wobei die Mündungsöffnung (24) der Leitung (10) mit einem Sieb (25) überdeckt ist, dessen Maschenweite kleiner als der Korndurchmesser des die Füllmasse (15) bildenden Granulats ist,

8. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elechumkleidung (6) die untere Basisfläche des Spülsteins in Form einer durchgehenden Platte (8) voll überdeckt und daß sich die Gaszuführungsleitung (10) durch den Hohlraum (14) des Aufnahmebehälters (12) erstreckt und an eine Durchlaßöffnung (9) der Blechplatte (8) angeschlossen ist.

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9. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, daß die die Unterseite des Spülsteins (4) abdeckende Platte (8) in einem Abstand von der Spülsteinunterseite angeordnet und über einen Kronenring (20) abgestützt ist.

10. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der radial außerhalb des Kronenrings (20) liegende Ringraum (22) zwischen der Unterseite des SpUlsteins (4) und der Blechplatte (8) mit Granulat (15) gefüllt ist.

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