DE8327010U1

DE8327010U1 - Vorrichtung zum einfuehren von gas in eine metallschmelze

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Publication number: DE8327010U1
Application number: DE19838327010
Authority: DE
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Priority date: 1983-09-20
Filing date: 1983-09-20
Publication date: 1983-12-15

Description

Micheal O. LaBate Ellwood City, Pennsylvania, V.St.A.

Vorrichtung zum Einfuhren von Gas in eine Metallschmelze

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einfuhren von Gas in eine Masse aus Metallschmelze.

FrUhere Vorrichtungen dieser Art verwendeten allgemein durchlässige Stopfen, durch die das Gas in die Schmelze eingeführt wird. Typische solche Vorrichtungen sind in den US-PS 2 811 346, 2 947 527, 3 330 645, 3 610 602 und 3 343 829 beschrieben.

Die US-PS 3 343 829 offenbart einen Stopfen mit einer äußeren nichtdurchlässigen Hülle und einem inneren gasdurchlässigen Teil.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Einführen von Gas in eine Masse aus Metallschmelze zu entwickeln, mit der die Probleme vermieden werden, die mit den bekannten Vorrichtungen verknüpft waren und insbesondere in der Blockierung und Verzögerung der Einführung

des Gasstroms durch den ersten Kontakt der Vorrichtung mit in den Metallschmelzenbehälter gegossener Metallschmelze oder Schlacke bestanden, und mit der es ermöglicht wird« Gas unverzüglich nach dem Füllen einer Gießpfanne od. dgl. mit Metallschmelze in diese Metallschmelze einzuführen.

Gegenstand der Neuerung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine Vorrichtung zum Einfuhren von Gas in eine Masse aus Metallschmelze, die gekennzeichnet ist durch einen festen Stopfen mit einem Körper aus feuerfestem Material und einer um diesen herum unter Abstand angeordneten HUlIe und einen Aufnahmeblock mit einem diesen durchsetzenden Kanal, welcher Aufnahmeblock einen Teil einer feuerfesten Auskleidung in einem Behälter fUr die Metallschmelze bildet, wobei der Behälter eine zum Kanal im Aufnahmeblock ausgerichtete öffnung aufweist und der Stopfen und die Hülle im Kanal angeordnet sind.

Vorzugswelse haben der Körper des Stopfens, dessen HUlIe und der den Aufnahmeblock durchsetzenden Kanal Kegelstumpfform.

Zweckmäßig weist die Vorrichtung eine Mehrzahl undurchlässiger Abdeckungen fUr den Stopfen und die HUlIe auf, von denen jede auswechselbar, den Stopfen und die HUlTe abdeckend und dem Inneren des Behälters zugewandt, vor jeder Füllung des Behälters mit Metallschmelze angeordnet ist.

Vorteilhaft ist eine Mehrzahl von Vorsprüngen an der Außenfläche des festen Stopfens oder an der Innenfläche der Schale als Abstandshalter ausgebildet.

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In Ausgestaltung der Neuerung weist wenigstens eine der Abdeckungen umgekehrte Becherform auf und deckt den Kanal 1m Aufnahmeblock und die Hülle darin ab.

Eine zusätzliche Ausgestaltung sieht vor, daß wenigstens einige der Abdeckungen fläche Bauteile mit größerer Abmessung als d^cils^Upfens und der HUIIe sind.

Vorzugsweise besteht die Mehrzahl der Abdeckungen aus feuerfestem Material niedrigerer Dichte und niedrigerer Erosionsbeständigkeit als denen des feuerfesten Materials des Stopfens.

Nach einer besonderen Ausgestaltung ist in jeder der flachen Abdeckungen ein Positionierungsmagnet angebracht.

Der Aufnähmeblock aus feuerfestem Material läßt sich leicht in die Stein- oder Stampfauskleidung eines Gießbehälters einsetzen, und in .den den Aufnahmeblock durchsetzenden Kanal wird der neuerungsgemäße Stopfen eingesetzt, der aus einem nichtdurchlässigen feuerfesten Stopfenkörper mit einer unter Abstand diesen umgebenden HUlIe aus rostfreiem Stahl oder keramischen Material besteht, so daß zwischen dem undurchlässigen Stopfenkörper und der HUlU ein Gaskanal durch den Aufnahmeblock gebildet wird. Vor* zugsweise werden erste und zweite Abdeckungen verwendet, um den Stopfen und die HUHe während des Einfuhren* von Metallschmelze in den Schmelzenbehälter zu schützen, so daß Gas zum Bewegen, Rühren, Umwälzen und/oder Beeinflussen der gewünschten chemischen Zusammensetzung unverzüglich in die Metallschmelze eingeführt werden kann.

Die Neuerung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsseltenansicht einer Gießpfanne, wo die Vorrichtung zum Einführen von Gas 1n Metallschmelze Installiert 1st·,

Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsdetailansicht der Vorrichtung zum Einfuhren von Gas 1n Metallschmelze, wobei eine erste Abdeckung veranschaulicht ist; und

Fig. 3 eine ähnliche Querschnittsansicht zur Veranschaulichung der Vorrichtung nach wiederholter Verwendung und zur Darstellung einer zweiten Abdeckung darauf in Schutzlage.

In der beispielsweisen Ausflihrungsform der Neuerung, die für die Darstellung gewählt wurde, kann die Vorrichtung zum Einführen von Gas in Metallschmelze In den Fig. t, 2 und in einem Schmelzenbehälter, z. B.^einer Gießpfanne 10 gesehen werden, die eine Feuerfeststeinauskleidung 11 mit einer gestampften Feuerfestbasis 12 aufweist. Eine öffnung 13 im Boden der Gießpfanne 10 1st mit einem Rohr 14 versehen, durch das Gas eingeführt wird.

Ein Aufnahmeblock 15 1st mit einem konischen Kanal, der auch eine andere geometrische Form haben kann, in der llockmitte vorgesehen, welcher Kanal zum inneren oberen Ende «es Rohres 14 ausgerichtet ist; eine}Kegelstumpfförmige Hülle 16, deren Form/dem Kanal entsprechen soll, vortugsweise aus rostfreiem Stahl oder einer gebrannten Keramik, hat, wie am besten in Fig. 2 erkennbar ist, ein offenes

oberes Ende, das anfänglich durch eine Abdeckung 17 geschützt wird, die aus Metall oder gebrannter Keramik gewünschter Dichte besteht und undurchlässig ist. Der Boden der kegel stumpfförmigen Hülle 16 ist eine kreisförmige Scheibe 18, und ein hierzu zentraler ringförmiger Flansch 19 definiert eine Uffnung dadurch, wobei der ringförmige Flansch 19 zur Ausrichtung über dem Rohr 14 eingerichtet ist, durch das Gas in die Gießpfanne 10 eingeführt wird.

Der größte Teil des Inneren der kegel stumpfförmigen Hülle 16 ist mit einem festen keramischen Stopfen 20 von zur Hülle 16 passender Form gefüllt, und Vorsprünge 21 an der Außenseite des Stopfens 20 oder alternativ an der Innenseite der Hülle 16 sichern den Abstand der Hülle- 16 gegenüber dem Stopfen 20, so daß ein im Querschnitt ringförmiger Gaskanal durch den Aufnahmeblock 15 gebildet wird und damit ermöglicht, daß in das Rohr 14 eingeführtes Gas um die Außenseite des festen Stopfens 20 herum und in die erste, umgekehrt becherförmige Abdeckung 17 (siehe Pfeile) strömt, die dadurch von ihrer dargestellten Schließstellung durch Gasdruck angehoben wird, welche Wirkung durch ihre Erweichung und/oder ihr Schmelzen aufgrund ihres Kontakts mit der Metallschmelze erleichtert wird, während sie die Hülle 16 und den Stopfen 20 schützt und so den gewünschten Kanal hierdurch aufrechterhält.

In Fig. 1 1st die Vorrichtung betriebsbereit gezeigt, und man beobachtet, daß das Gas durch die Vorrichtung strömt und bewirkt, daß die Metallschmelze bewegt, gerührt oder umgewälzt wird, während das Gas durch die Metallschmelze aufsteigt und den gewünschten metallurgischen Effekt erreicht.

Anhand von Fig. 3 sieht man, daß die mit der Vorrichtung zum Einführen von Gas gemäß der Neuerung ausgerüstete Gießpfanne einerAnzahl auf einanderifoi gender Füllungen und Entleerungen von Metallschmelze, und zwar entweder Eisen- oder Nichteisenschmelze, unterworfen wurde und daß der Verschleiß der feuerfesten Auskleidung 11 einschließlich des Verschleißes eines Teils des feuerfesten Aufnahmeblocks 15 und des oberen Teils der kegel stumpfförmigen Hülle 16 sowie des oberen Teils des festen keramischen Stopfens 20 erfolgt ist. Eine zweite Abdeckung, die die Form einer Metall- oder Keramikscheibe 22 geeigneter Dichte aufweist und undurchlässig ist, erkennt man auf dem Aufnahmeblock 15, wo sie das obere ringförmige Ende der Hülle 16 und das obere Ende des festen Stopfe.is 20 abdeckt und damit diese während der Anfangsstufen des Füllens der Gießpfanne mit Metallschmelze schützt. Die Scheibe 22 wird ohne weiteres auf dem Aufnahmeblock 15 mittels Verwendung eines nichtjäargestel Iten Positionierungsarmes angeordnet, der entweder einen Saugbecher oder eine mechanische Befestigungseinrichtung haben oder einen

22 Magnet zum Erfassen und Halten der Scheibe tragen kann, wenn diese aus Eisenmetall gebildet ist. Alternativ kann, +) ein Magnet M in der Scheibe 22 eingebettet sein, wenn diese aus Keramikmaterial besteht, und in jedem Fall wird die Scheibe 22, wie in Fig. 3 gezeigt, angeordnet, wo sie die zweite Abdeckung bildet. Der Positionierungsarm wird durch dessen Schwenken zusammen mit dem Saugbecher oder der magnetischen Einrichtung an seinem freien Ende relativ zur zweiten Abdeckung 22 entfernt, um die zeitweilige Verbindung aufzulösen, wie für Fachleute verständlich ist.

Man sieht so, daß der feste keramische Stopfen 20 und die +) wie gezeigt,

Metall- oder Keramikhiille 16, die unter gegenseitigem Abstand um den Stopfen 20 angeordnet ist, einen Kanal für das in die Metallschmelze in der Gießpfanne einzuführende Gas zur Zeit ihrer anfänglichen Einbringung mittels der ersten Abdeckung 17 und danach mit den zweiten Abdeckungen 22 liefern, die schnell und leicht eingesetzt werden, bevor die Gießpfanne wieder gefüllt wird. Der feste Keramikstopfen 20 kann nicht mit Metall gefüllt werden, wie es bei den bekannten Vorrichtungen der Fall ist, bei denen die Stopfen aus porösem feuerfestem Material gebildet waren, und die neuerungsgemäße Vorrichtung sichert die gewünschte unverzügliche Einführung von Gas in die Metallschmelze, die oft ernstlich durch die Blockierung bei den bekannten Vorrichtungen verzögert w'.irde, so daß die Metallschmelze die ungeschützten Stopfen u. dgl. erreichte.

■■ Die erste Abdeckung 17 und die zweite Abdeckung 22,

; von denen eine An^za während der Lebensdauer der Gießpfanne

$[ zwischen Neuauskleidungen verwendet wird, sind so ausge-

f' bildet, daß sie die Hülle 16, entweder aus Metall oder aus

f* Keramik, und den festen keramischen Stopfen 20 der

Vorrichtung während des Füllens der Gießpfanne schützen, und Fachleute werden feststellen, daß der Schutz der Hülle 16 und des Stopfens 20 die Lebensdauer derselben vielfach erhöht, da es der erste Kontakt mit der Metallschmelze oder Schlacke ist, der das bisherige störende Verstopfen und die Verringerung der Gasmenge, die in die

Metallschmelze eingeführt werden kann, verursachte und so

unerwünscht die Zeit verlängerte, die zum Rühren oder an-

! deren vorteilhaften Bewegen oder Verschieben der Schmelze

benötigt wurde. Es ist auch zu bemerken, daß eine Mehrzahl

Il der hier offenbarten Vorrichtungen in eine Metal 1schmelzen-

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Gießpfanne oder in einen ähnlichen Behälter, wie ζ. B. einen "Torpedo"-Wagen eingesetzt werden kann, wobei ihre Zahl von der Menge des einzuführenden Gases und deren Flächen abhängt, in die das Gas einzuführen ist.

Obwohl nur ein AusfUhrungsbeispiel der Neuerung beschrieben und dargestellt ist, ergibt sich fUr Fachleute ohne weiteres, daß gewisse Abwandlungen ohne Verlassen des Umfangs der Neuerung vorgenommen werden kernen. So kann z. B. der Aufnahmeblock 15 auch eine (nicht dargestellte) am Umfang angeformte Schulter aufweisen, so daß darüber ein Teil der Feuerfestauskleidung liegen kann.

Claims

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Einführen von Gas in eine Masse aus Metal 1schmelze,

gekennzeichnet durch

einen festen Stopfen (20) mit einem Körper aus feuerfestem Material und einer um diesen herum unter Abstand angeordneten Hülle (16) und

einen Aufnahiroblock (15) mit einem diesen durchsetzenden Kanal, welcher Aufnahmeblock (15) einen Teil einer feuerfesten Auskleidung (11) in einem Behälter (10) für die Metallschmelze bildet,

wobei der Behälter (10) eine zum Kanal im Aufnahrvibl ock (15) ausgerichtete öffnung (13) aufweist und der Stopfen (20) und die Hülle (16) im Kanal angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Körper des Stopfens (20), dessen Hülle (16) und der den Aufnahmeblock (15) durchsetzende Kanal Kegel stumpfform haben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß sie eine Mehrzahl undurchlässiger Abdeckungen (17, 22) für den Stopfen (20) und die Hülle (16) aufweist, von denen jede auswechselbar, den Stopfen (20) und die Hülle (16) abdeckend und dem Inneren des Behälters (10) zugewandt,

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vor jeder Füllung des Behälters (10) mit Metallschmelze angeordnet ist.

4. Vorrichtungjnach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Vorsprüngen (21) an der Außenfläche des festen Stopfens (20) oder an der Innenfläche der Hülle (16) als Abstandshalter ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Abdeckungen (17) umgekehrte Becherform aufweist und -den Kanal im Aufnahmeblock (15) und die Hülle (16) darin abdeckt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Abdeckungen (22) flache Bauteile mit größerer Abmessung als die/des Stopfens (20) und der Hülle (16) sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der Abdeckungen (17, 22) aus feuerfestem Material niedrigerer Dichte und niedrigerer Erosionsbeständjgkeit als denen des feuerfesten Materials des Stopfens (20) besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder ⁷, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder dar flachen Abdeckungen (22) ein Positionieri/ngs magnet (M) angebracht ist.