DE8504755U1 - Refractory-lined drain pipe for transferring a predetermined amount of liquid metal from a vessel containing a molten metal bath into a receptacle - Google Patents
Refractory-lined drain pipe for transferring a predetermined amount of liquid metal from a vessel containing a molten metal bath into a receptacleInfo
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Description
8 b/01O 58 b / 01O 5
Beschreibungdescription
Die Neuerung betrifft ein feuerfest ausgekleidetes Abflußrohr zum überleiten einer vorgegebenen Menge flüssigen Metalls aus einem ein Metallschmelzbad enthaltenden Gefäß, insbesondere aus dem erkerartigen Vorsprung eines Ofengefäßes, in einen Aufnahmebehälter.The innovation relates to a refractory lined drain pipe for transferring a predetermined amount of liquid Metal from a vessel containing a molten metal bath, in particular from the bay-like projection of a furnace vessel, in a receptacle.
Bei einer bekannten Abstichvorrichtung (DE-OS 32 41 987) ist im Boden eines erkerartigen Vorsprunges eines Lichtbogenofens eine von unten durch eine schwenkbare Platte verschließbare Abstichöffnung vorgesehen, die mit einem feuerfesten Rohr ausgekleidet ist. Um die Platte vor dem Zugriff der Metallschmelze zu schützen, befindet sich in der Abstichöffnung eine Füllmasse aus ff-Material. Zum Abstich wird die Verschlußplatte zur Seite geschwenkt und dadurch die Abstichöffnung freigegeben. Der Metallstrahl gelangt auf kurzem Wege in eine unter der Öffnung stehende Pfanne. Nach Entnahme der gewünschten Menge an flüssigem Metall wird das Gefäß des Lichtbogenofens gekippt und dadurch unter Zurückhaltung der auf dem Metallschmelzbad schwimmenden Schlacke im Ofengefäß der Abstichvorgang beendet.In a known tapping device (DE-OS 32 41 987) is in the bottom of a bay-like projection of an arc furnace a tap opening which can be closed from below by a pivotable plate is provided which is connected to a refractory pipe is lined. In order to protect the plate from being accessed by molten metal, in the tap opening a filling compound made of ff material. To the Tapping, the closure plate is swiveled to the side, thereby releasing the tapping opening. The metal beam comes a short way into a pan standing under the opening. After removing the desired amount of liquid metal, the vessel of the electric arc furnace is tilted and thereby restrained on the molten metal bath floating slag in the furnace vessel ends the tapping process.
Diese Art der Überleitung einer vorgegebenen Menge flüssigen Metalls aus einem Gefäß in eine Aufnahmebehälter setzt eine Vorrichtung zum Kippen des Ofengefäßes voraus, die insbesondere bei größeren Gefäßen relativ aufwendig ist. Der Kippvorgang nimmt außerdem wegen der großen zu bewegenden Massen einige Minuten in Anspruch.This type of transferring a given amount of liquid metal from a vessel into a receptacle requires a device for tilting the furnace vessel, which is relatively expensive, especially in the case of larger vessels is. The tipping process also takes a few minutes because of the large masses to be moved.
Aufgabe der Neuerung ist es, die Überleitung einer vorgegebenen Menge der Metallschmelze in einen Aufnahmebehälter zu ermöglichen, ohne daß das Gefäß gekippt werden muß.The task of the innovation is to transfer a specified amount of the molten metal into a receptacle to enable without the vessel having to be tilted.
Es soll hierbei möglich sein, die auf dem Metallschmelzbad schwimmende Schlacke im Gefäß zurückzuhalten. Ferner soll es möglich sein, den Metallstrom auf dem Weg in den Aufnahmebehälter vor dem Zugriff der freien Atmosphäre zu schützen. Schließlich soll der Austritt des flüssigen Metalls aus dem Gefäß im Bedarfsfall sofort unterbrochen werden können.It should be possible to hold back the slag floating on the molten metal bath in the vessel. Furthermore, it should be possible to protect the metal flow on the way into the receiving container from access by the free atmosphere. Finally, it should be possible to interrupt the escape of the liquid metal from the vessel immediately if necessary.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung sind den übrigen Ansprüchen zu entnehmen.The object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of the innovation are the other claims.
Bei der Lösung gemäß der Neuerung wird von dem Prinzip eines Flüssigkeitshebers, d.h. dem Druckunterschied zwischen Einlaß und Auslaß einer Rohrleitung, Gebrauch gemacht. Die Ausbildung der Vorrichtung berücksichtigt hierbei die Besonderheiten, die bei der Überleitung von flüssigem Metall aus einem Gefäß in einen Aufnahmebehälter bestehen. Hierbei sind Maßnahmen getroffen, um den Metallfluß sicher einzuleiten und augenblicklich unterbrechen zu können und die auf dem Metallschmelzbad im Gefäß schwimmende Schlacke zurückzuhalten. Der Metallstrom wird hierbei nahezu auf der gesamten Länge zwischen dem Gefäß und dem Aufnahmebehälter innerhalb eines Rohres geführt, so daß er dem Zugriff der freien Atmosphäre entzogen ist. Durch einen Schutzschleier aus inertem Gas im Bereich der Austrittsseite des Metallstroms aus dem Rohr kann der Zutritt von Sauerstoff praktisch vollständig unterbunden werden.The solution according to the innovation is based on the principle of a liquid siphon, i.e. the pressure difference between the inlet and outlet of a pipeline. The design of the device is taken into account here the peculiarities of the transfer of liquid metal from a vessel to a receptacle exist. Measures are taken to initiate the flow of metal safely and instantly to be able to interrupt and to hold back the slag floating on the molten metal bath in the vessel. The metal stream is in this case almost over the entire length between the vessel and the receptacle within a tube out so that it is beyond the reach of the open atmosphere. Through a protective curtain made of inert gas in the In the area of the exit side of the metal flow from the pipe, the ingress of oxygen can practically completely be prevented.
Die Neuerung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von zwei Figuren näher erläutert. Es zeigenThe innovation is explained in more detail by means of an exemplary embodiment with the aid of two figures. Show it
Fig. 1 in prinzipieller Darstellung eine Abstichvorrichtung mit einem Abflußrohr, Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 im Schnitt.Fig. 1 in a schematic representation of a tapping device with a drain pipe, FIG. 2 shows a detail from FIG. 1 in section.
Die figuren 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung mit einem Gefäß 1, das ein Metallschmelzbad 2 enthält. Das Gefäß kann ein Lichtbogenofen, insbesondere der erkerartige Vorsprung eines Lichtbogenofens, ein Wärmofen, eine Pfanne oder ein anderes Gefäß sein, das flüssiges Metall, insbesondere flüssigen Stahl, enthält. Um das auf hoher Temperatur befindliche flüssige Metall in vorgegebener Menge in einen Aufnahmebehälter 3, wie einen Pfannenwagen oder einen anderen Behälter, überzuleiten, ist ein Abflußrohr 4 in Form eines umgekehrten U mit zwei nach unten weisenden Schenkeln 5 und 6 vorgesehen, von denen der erste Schenkel 5 eine Eintrittsöffnung 7 und der zweite Schenkel 6 eine tiefer als die Eintrittsöffnung 7 liegende Austrittsöffnung 8 aufweist. Im in Fig. 2 dargestellten Zustand ist die Austrittsöffnung 8 des Abflußrohres 4 durch eine Verschlußeinrichtung 9 gasdicht verschlossen und ferner ist die Eintrittsöffnung 7 des Abflußrohres durch ein Blech 10 verschlossen, das aus einem Material besteht, dessen Schmelzpunkt unterhalb dem des Metallschmelzbades 2 liegt. Das Blech 10 dient dazu, beim Eintauchen des ersten Schenkels 5 des Abflußrohres 4 in das Gefäß 1 zu verhindern, daß auf dem Metallschmelzbad 2 schwimmende Schlacke - die Schlackenschicht ist mit bezeichnet - in das Abflußrohr eindringen kann. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn das Blech 10 keil- oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist, so daß das mit dem Blech 10 verschlossene Rohrende ohne Mitnahme von Schlacke die Schlackenschicht durchstoßen kann.FIGS. 1 and 2 show a device with a vessel 1 which contains a molten metal bath 2. The container For example, an electric arc furnace, in particular the bay-like projection of an electric arc furnace, a heating furnace, a pan or another vessel containing liquid metal, especially liquid steel. To that on high Temperature liquid metal in a predetermined amount in a receptacle 3, such as a ladle car or another container to pass over is a drain pipe 4 in the shape of an inverted U with two downwards facing legs 5 and 6 are provided, of which the first leg 5 has an inlet opening 7 and the second Leg 6 has an outlet opening 8 which is lower than the inlet opening 7. Im shown in Fig. 2 In the state, the outlet opening 8 of the drain pipe 4 is closed in a gas-tight manner by a closure device 9 and furthermore the inlet opening 7 of the drain pipe is closed by a sheet metal 10 made of a material exists, the melting point of which is below that of the molten metal bath 2. The plate 10 is used when immersed of the first leg 5 of the drain pipe 4 in the vessel 1 to prevent that on the molten metal bath 2 floating slag - the slag layer is marked with - can penetrate into the drainage pipe. to For this purpose, it is advantageous if the sheet 10 is wedge-shaped or frustoconical, so that with the sheet metal 10 sealed pipe end can pierce the slag layer without entrainment of slag.
Das Abflußrohr 4 enthält einen Stahlmantel 12 und eine feuerfeste Auskleidung 13. Es ist bei dem dargestellten
Beispiel aus mehreren Rohrabschnitten zusammengesetzt, die gasdicht miteinander verbunden sind. Die Stahlmäntel
»
der Rohrabschnitte können beispielsweise miteinander verschweißt oder durch abgedichtete Ringflansche miteinanderThe drain pipe 4 contains a steel jacket 12 and a refractory lining 13. In the example shown, it is composed of several pipe sections which are connected to one another in a gas-tight manner. The steel jackets »
the pipe sections can, for example, be welded to one another or to one another by means of sealed ring flanges
verbunden sein. Der erste Schenkel 5 weist ferner in dem der Schlacke und dem flüssigen Metall ausgesetzten Bereich einen ff-Mantel 13a auf.be connected. The first leg 5 also has an area exposed to the slag and the liquid metal ff-coat 13a.
Im oberen Bereich des Abflußrohres 4, im vorliegenden Fall in dem die Schenkel 5 und 6 verbindenden Bereich, ist ein feuerfest ausgekleideter Rohrstutzen 14 vorgesehen. Dieser ist mit einer flexiblen Gasleitung 15 verbunden, die wahlweise über ein erstes Ventil 16 an eine Vakuumeinrichtung 17 anschließbar oder über ein zweites Ventil 18 mit der freien Atmosphäre verbindbar ist. Die Vakuumeinrichtung enthält eine Vakuumpumpe 19, einen Vakuumspeicher 20 und einen Druckmesser 30. Der Rauminhalt des Vakuumspeichers 20 entspricht etwa dem Dreißigfachen des Rauminhalts des Abflußrohres einschließlich der Leitungen bis zu den Ventilen 16 und 18. Der Aufnahmebehälter 3 steht, wie Fig. 1 zeigt, auf einer Wiegeeinrichtung 21, durch die die in den Aufnahmebehälter eingeleitete Metallmenge meßbar ist.In the upper area of the drain pipe 4, in the present case in the area connecting the legs 5 and 6, is a refractory lined pipe socket 14 is provided. This is connected to a flexible gas line 15, which can optionally be connected to a vacuum device 17 via a first valve 16 or via a second valve 18 can be connected to the free atmosphere. The vacuum device contains a vacuum pump 19, a vacuum accumulator 20 and a pressure gauge 30. The volume of the vacuum accumulator 20 corresponds to about thirty times the Volume of the drain pipe including the lines up to the valves 16 and 18. The receptacle 3 stands, as FIG. 1 shows, on a weighing device 21 through which the amount of metal introduced into the receptacle is measurable.
Die Verschlußeinrichtung 9 der Austrittsöffnung 8 des Abflußrohres 4 enthält eine mit einer Dichtung 22 in Form eines O-Rings versehene Verschlußplatte 23, die aus einer am Rand der Austrittsöffnung 8 anliegenden Schließpo->ition, die in Fig. 2 dargestellt ist, in eine die Austrittsöffnung 8 freigebende, nicht dargestellte Freigabeposition bewegbar ist. Die Schließ- und öffnuncisbewegung erfolgt durch einen schematisch dargestellten Antrieb 24. Oberhalb der Verschlußplatte befindet sich bis zu einer Höhe von etwa 300 mm körniges ff-Material 25, das dazu dient, die Verschlußplatte 23 vor der unmittelbaren Berührung mit dem flüssigen Metall zu schützen. Zum Einbringen dieses körniges ff-Materials in vorgegebener Menge ist am oberen Ende des zweiten Schenkels 6 ein gasdicht verschließbarer Einfüllstutzen 26 vorgesehen, an den über ein Ventil 27 ein nicht dargestellter Behälter für körniges ff-MatsrialThe closure device 9 of the outlet opening 8 of the Drain pipe 4 contains a sealing plate 23 provided with a seal 22 in the form of an O-ring, which consists of a on the edge of the outlet opening 8 adjacent closing position> ition, which is shown in FIG. 2, into a release position, not shown, which releases the outlet opening 8 is movable. The closing and opening movement takes place by a schematically illustrated drive 24. Above the closure plate is up to a height of about 300 mm of granular ff material 25, which serves to protect the closure plate 23 from direct contact with to protect the liquid metal. To bring in this granular ff-material in a given amount is at the top At the end of the second leg 6, a filler neck 26 that can be closed in a gas-tight manner is provided, to which a valve 27 a container, not shown, for granular ff-Matsrial
mit einer Dosiereinrichtung angeschlossen ist. Der Einfüllstutzen 26 muß ebenso wie der Rohrstutzen 14 in einer Höhe mit einer feuerfesten Auskleidung versehen sein, bis zu der das flüssige Metall beim Ansaugvorgang durch die Vakuumeinrichtung gelangen kann.is connected to a metering device. The filler neck 26, like the pipe socket 14, must be at one height be provided with a refractory lining, up to which the liquid metal during the suction process through the vacuum device can get.
Der Durchflußquer schnitt des Abflußrohres 4 ist an einer Stelle 28 kurz vor ft&r Austrittsöffnung 8 nach Art eines Venturirohres verringert, um hier die Strömungsgeschwindigkeit zu erhöhen und zai verhindern, daß bei entfernter Verschlußplatte 22 während des Ausströmens des flüssigen Metalls Luft in das Abflußrohr 4 eindringen kann. Im übrigen ist am unteren Ende des zweiten Schenkels 6 des Abflußrohres 4 außen ein Ringrohr 29 mit längs des Umfangs verteilten, nach unten weisenden öffnungen vorgesehen, durch das ein Schutzgasmantel um den austretenden Strahl gebildet werden kann, um ihn gegen Oxidationseinflüsse aus der umgebenden Luft zn schützen.The flow cross-section of the drain pipe 4 is reduced at a point 28 shortly before the ft & r outlet opening 8 in the manner of a Venturi tube in order to increase the flow velocity here and to prevent air from entering the drain pipe 4 when the closure plate 22 is removed while the liquid metal is flowing out . In addition, at the lower end of the second leg 6 of the drain pipe 4, an annular pipe 29 with downward-pointing openings distributed along the circumference is provided, through which a protective gas jacket can be formed around the exiting jet to protect it against the effects of oxidation from the surrounding air protection.
Es wird nun die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung erlävtert.The operation of the device described will now be explained.
.Vor dem Abstich des das Metallschmelzbad enthaltenden Gefäßes bzw. vor dem Überleiten einer vorgegebenen Menge flüssigen Metalls aus diesem Gefäß 1 in das auf der Wiegevorrichtung 21 stehende Aufnahmegefäß 3 sind die Ventile 16, 18 und 27 geschlossen, und im Vakuumspeicher 20 wird mittels der Vakuumpumpe 19 ein Vakuum von etwa 98 % d»s absoluten Vakuums aufgebaut. Dieses Vakuum wird aufrechterhalten, bis das Abflußrohr 4 eingesetzt wird.Before tapping the vessel containing the molten metal bath or before a predetermined amount of liquid metal is transferred from this vessel 1 into the one on the weighing device 21 standing receiving vessel 3, the valves 16, 18 and 27 are closed, and in the vacuum reservoir 20 is a vacuum of about 98% d »s by means of the vacuum pump 19 built up in an absolute vacuum. This vacuum is maintained until the drain pipe 4 is inserted.
Um zu verhindern, daß die feuerfeste Auskleidung 13 des Abflußrohres bei dessen Einsatz einem thermischen Schock unterworfen wird, und um zu verhindern, daß das MetallIn order to prevent the refractory lining 13 of the drain pipe from a thermal shock when it is used is subjected, and to prevent the metal
-j während des Transports durch das Abflußrohr anfriert, wird die feuerfeste Auskleidung mittels Gas, öl oder elektrischer Energie vorgeheiz.t.-j freezes during transport through the drainpipe, the refractory lining is preheated using gas, oil or electrical energy.
Unmittelbar vor dem Einsatz, des Abflußrohres 4 wird dann durch Betätigen des Antriebs 24 die Verschlußplatte 23 der Verschlußeinrichtung 9 in die Schließposition bewegt und durch öffnen des Ventils 27 eine vorgegebene Menge körniges ff-Materials 25 eingefüllt. Danach wird das Ventil 27 wieder geschlossen und das Blech 10 an der Eintrittsöffnung 7 des Abflußrohres 4 angebracht. NachImmediately before use, the drain pipe 4 is then by actuating the drive 24, the closure plate 23 of the closure device 9 is moved into the closed position and by opening the valve 27, a predetermined amount of granular FF material 25 is filled. After that it will Valve 27 is closed again and the sheet metal 10 is attached to the inlet opening 7 of the drain pipe 4. To
diesen vorbereitenden Schritten wird das Abflußrohr 4 IThese preparatory steps will be the drain pipe 4 I
mit dem ersten Schenkel 5 bis zur gewünschten Tiefe in f das Metallschmelzbad 2 des Gefäßes 1 eingetaucht. Diese cwith the first leg 5 immersed in f the molten metal bath 2 of the vessel 1 to the desired depth. This c
Position ist in Fig. 2 dargestellt. Beim Durchstoßen ;Position is shown in FIG. When piercing;
der Schlackenschicht 11 verhindert das Blech 10,daß Schlacke in das Innere des Abflußrohres 4 eindringen kann. Nach einigen Sekunden schmilzt das Blech 10, das zur Verhinderung von Verunreinigungen vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Metallschmelze besteht, und das ;s flüssige Metall dringt nach oben in das Abflußrohr bis I etwa auf die Höhe des Metallspiegels im Gefäß 1. νIn the slag layer 11, the sheet metal 10 prevents slag from penetrating into the interior of the drain pipe 4. After a few seconds, the sheet 10 melts, which, in order to prevent contamination, preferably consists of the same material as the metal melt, and that; s liquid metal penetrates upwards into the drainpipe until I is approximately level with the metal level in vessel 1. ν
Wenn der Zeitpunkt gekommen ist, zu dem das Gefäß 1 abgestochen bzw. das flüssige Metall zum Aufnahmebehälter 3 übergeleitet werden soll, wird bei weiterhin geschlossenen Ventilen 18 und 27 das Ventil 16 geöffnet, wodurch, da das Systtm gasdicht abgeschlossen ist und auf das Metallschmelzbad 2 im Gefäß 1 atmosphärischer Druck wirkt, das flüssige Metall aufgrund des Vakuums durch die Gasleitung 15 angesaugt wird und sich hierbei das gesamte Abflußrohr bis zu dem körnigen ff-Material sowie einem Teil des Rohrstutzens 14 und des Einfüllstutzens 26 füllt. Dieser Ansaugvorgang erfolgt wegen des Vakuumspeichers 20 plötzlich. Das Vakuum wird bei diesem Vorgang von etwa 98 % auf etwa 95 % abfallen. Die Vakuum-When the time has come for the vessel 1 to be tapped or the liquid metal to the receptacle 3 is to be transferred, the valve 16 becomes with the valves 18 and 27 still closed opened, as a result of which the system is sealed gas-tight is and acts on the molten metal bath 2 in the vessel 1 atmospheric pressure, the liquid metal due to the Vacuum is sucked through the gas line 15 and thereby the entire drain pipe up to the granular ff-material and a part of the pipe socket 14 and the filler neck 26 fills. This suction process takes place because of the Vacuum accumulator 20 suddenly. The vacuum will drop from about 98% to about 95% during this process. The vacuum
1 pumpe 19 wird während der Übertragung weiter betrieben, H um etwa sich entwickelnde Gase, die sich im System ansam-1 pump 19 continues to operate during the transfer, H about any gases that develop and collect in the system
fi mein, abzuführen. fi my, dissipate.
5 Wenn das Abflußrohr 4 mit flüssigem Metall gefüllt ist, P wird mittels des Antriebs 24 die Verschlußplatte 23 in die5 When the drain pipe 4 is filled with liquid metal, P is by means of the drive 24, the closure plate 23 in the
',-. die Austrittsöffnung 8 freigebende Freigabeposition be- ', -. the exit opening 8 releasing the release position
: wegt, das körnige ff-Material 25 fällt heraus bzw. wird: away, the granular ff material 25 falls out or becomes
ϊ nach außen gedrückt und es ergießt sich ein Strahl flüs- ϊ pushed outwards and a jet of liquid pours out
[ 10 sigen Metalls aus der Austrittsöffnung 8. Durch Zufuhr von inertem Gas zu der Ringleitung 29 kann um diesen Strahl und über dem Badspiegel im Aufnahmegefäß 3 ein Schutzvorhang aufgebaut werden. Durch die Wiegeeinrichtung 21 wird die vom Aufnahmebehälter 3 aufgenommene Menge an flüssigem Metall gemessen. Ist die gewünschte Menge übergeleitet worden oder soll aus anderen Gründen der Ausfluß des flüssigen Metalls aus dem Gefäß 1 unterbrochen werden, dann wird das \entil 16 geschlossen und unmittelbar danach das Ventil 18 geöffnet. Das Ventil 18 unterbricht das Vakuum und stoppt augenblicklich die Strömung durch das Abflußrohr 4.[10 sigen metal from the outlet opening 8. By supply of inert gas to the ring line 29 can flow around this jet and above the bath level in the receiving vessel 3 Protective curtain can be set up. By the weighing device 21, the amount received by the receiving container 3 is increased liquid metal measured. Has the desired amount been transferred or should the outflow for other reasons? of the liquid metal from the vessel 1 are interrupted, then the valve 16 is closed and immediately afterwards the valve 18 is open. The valve 18 interrupts this Vacuum and immediately stops the flow through the drain pipe 4.
Es wird nun das Abflußrohr 4 wieder aus dem Gefäß 5 und aus dem Aufnahmebehälter 3 entfernt, überprüft und soweit erforderlich repariert, um es für den nächsten Abstich bereit zu machen.The drain pipe 4 is now removed again from the vessel 5 and from the receptacle 3, checked and so far required to be repaired to make it ready for the next racking.
3030th
3535
Claims (6)
104. Drain pipe according to one of claims 1 to 3, characterized in that at the upper end of the second leg (6) a gas-tight closable filler neck. (26) is intended for granular ff material.
10
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