DE9215646U1 - Device for avoiding contamination of the tapping steel by preliminary slag in a tiltable converter - Google Patents
Device for avoiding contamination of the tapping steel by preliminary slag in a tiltable converterInfo
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Description
CONE-PLAST ENGINEERING Max Kölgesstraße 13
D-4330 Mülheim a.d. RuhrCONE-PLAST ENGINEERING Max Kölgesstrasse 13
D-4330 Mülheim an der Ruhr
Vorrichtung zur Vermeidung von Kontamination des
Abstichstahles durch VorlaufschlackeDevice to prevent contamination of the
Tapping steel through pre-run slag
bei einem kippbaren Konverterwith a tiltable converter
Die Erfindung betrifft eine VorrichtungThe invention relates to a device
zur Vermeidung beziehungsweise Verhinderung von Kontamination des Abstichstahles durch Vorlaufschlacke bei kippbaren Konvertern.to avoid or prevent contamination of the tapping steel by pre-run slag in tiltable converters.
Kippbare Konverter besitzen an geeigneter Stelle in der Konverterwand oberhalb des Badspiegels eine Auslauföffnung zur Oberführung des flüssigen Stahles in die Abstichpfanne. Zum Entleeren wird der Konverter in eine solche Position gekippt, daß der Stahl durch die Auslauföffnung in die nachgeschaltete Pfanne gelangt. Da auf der Metallschmelze stets spezifisch leichtere Schlacke unterschiedlicher Viskosität aufliegt, gelangt diese während des Kippvorganges zuerst in das Abstichloch und somit mehr oder weniger große Mengen Vorlaufschlacke in die Abstichpfanne. Für zahlreiche nachfolgende metallurgische Prozesse ist das Vorhandensein von sauerstoffreicher, und häufig mit Phosphor oder Schwefel angereicherter Schlacke von Nachteil. Es ergibt sich die Forderung möglichst schlackenfrei den Konverterstahl in die Abstichpfanne zu überführen. Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, daß die Abstichöffnung des Konverters vorübergehend verschlossen wird.Tiltable converters have an outlet opening at a suitable point in the converter wall above the bath level to transfer the liquid steel into the tapping ladle. To empty the converter, the converter is tilted into such a position that the steel passes through the outlet opening into the downstream ladle. Since the molten metal always has a specifically lighter slag of different viscosity on it, this first passes into the tap hole during the tilting process and thus more or less large quantities of pre-run slag into the tapping ladle. The presence of slag rich in oxygen and often enriched with phosphorus or sulphur is a disadvantage for many subsequent metallurgical processes. This results in the requirement to transfer the converter steel into the tapping ladle with as little slag as possible. This is preferably achieved by temporarily closing the tap opening of the converter.
Hierzu sind eine Reihe von Systemen bekannt, die erst dann den Abstichkanal freigeben sollen, wenn die Schlacke während des Kippvorganges am Abstich vorbeigeführt worden ist. Insbesondere sind Schiebersysteme als Verschlußmechanik bekannt, die jedoch nicht verhindern können, daß Vorlaufschlacke in den Abstichkanal gerät. Außerdem werden bisher Stopfen aus verschiedenen Materialien beziehungsweise Materialkombinationen außen im Abstich angeordnet oder in den Abstich getrieben. Bekannt sind für die äußere Plazierung vorwiegend Kombinationen aus Faserstoffen mit Festkörpern, plastische Tonmaterialien, Holzstopfen und auch Pechstopfen und für die innere Plazierung z.b. Kombinationen aus Blechen mit feuerfester Materialbeschichtung und Blechkrallen die sich im Abstich festkrallen sollen gemäß DE 39 38 687 C2.A number of systems are known for this purpose, which are only intended to release the tapping channel when the slag has been guided past the tap during the tipping process. In particular, slide systems are known as closure mechanisms, but these cannot prevent pre-run slag from entering the tapping channel. In addition, plugs made of various materials or material combinations have been placed on the outside of the tap or driven into the tap. For external placement, mainly combinations of fibrous materials with solid bodies, plastic clay materials, wooden plugs and also pitch plugs are known, and for internal placement, for example, combinations of sheets with a fireproof material coating and sheet metal claws that are intended to grip the tap in accordance with DE 39 38 687 C2.
Aufgrund der technologisch erforderlichen konischen bzw. trichterartigen Formgebung der Abstichkanäle und des fortschreitenden Verschleißes der feuerfesten Materialien in diesem Bereich, treten mit den bekannten Stopfen unkontrollierbare und demnach nachteilige Verhaltensweisen durch vorzeitigen Ausfall der Schutzfunktion gegen Vorlaufschlackenverunreinigungen auf. Im Ergebnis werden daher häufig größere Mengen Vorlaufschlacke in die Pfanne überführt.Due to the technologically necessary conical or funnel-like shape of the tapping channels and the progressive wear of the refractory materials in this area, uncontrollable and therefore disadvantageous behavior occurs with the known plugs due to premature failure of the protective function against pre-run slag contamination. As a result, large quantities of pre-run slag are often transferred into the ladle.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schlackenvorlaufstopfen und ein Verfahren anzugeben, daß die Oberführung von größeren Mengen Konvertervorlaufschlacke in die Pfanne zuverlässig verhindert.The object of the invention is to provide a slag feed plug and a method that reliably prevents the transfer of large quantities of converter feed slag into the ladle.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein hochplastisches, feuerbeständiges Material mit einer geeigneten Setzvorrichtung von außen bis zum Obergangsbereich zum Konverterinnern in den Abstichkanal geschoben wird und mit Hilfe der Setzvorrichtung und am Stopfen angebrachter Quetschplatte aus hitzebeständigen Materialien, soweitThis task is solved by pushing a highly plastic, fire-resistant material with a suitable setting device from the outside into the tapping channel up to the transition area to the inside of the converter and with the help of the setting device and a squeeze plate made of heat-resistant materials attached to the plug, as far as
verquetscht wird, daß das Abstichrohr in seinem Durchmesser vollständig ausgefüllt wird.is squeezed so that the tapping tube is completely filled in its diameter.
Aufgrund dieser Arbeitsweise ist die geometrische Form des Abstichkanales, insbesondere altersabhängige Abstichkanalvergrößerungen, für die Funktionsweise des Stopfens, von untergeodneter BedeutungDue to this mode of operation, the geometric shape of the tapping channel, in particular age-dependent tapping channel enlargements, is of secondary importance for the functioning of the plug
Der in seiner feuerfesten Zusammensetzung und Plastizität auf die auftretenden Betriebsbedingungen abgestimmte Stopfen, verklebt sich bei der erfindungsgemäßen Anwendung momentan mit der Abstichwandung, so daß der Stopfen sofort nach der Plazierung, unmittelbar im Obergangsbereich zum Konverterinneren, fest im Abstich sitzt. Aufgrund der hohen Innentemperaturen des Konverters bildet das feuerfeste Material konverterinnenseitig innerhalb kurzer Zeit eine versinterte, wenige Zentimeter starke Kappe, die dem Blasdruck und den auftretenden Vibrationen sowie Erschütterungen standhält. Insbesondere ist der Zeitpunkt, zu dem der Stopfen zur Ausübung seiner Schutzwirkung erfindungsgemäß im Abstich plaziert wird von untergeordneter Bedeutung. Die unterschiedlichen Betriebsweisen und Betriebsbedingungen eines Konverters haben selbst nach mehrstündigem Verweilen des Vorlaufstopfens im Abstichrohr keinerlei negativen Einfluß auf die volle Funktions- und Schutzwirkung desselben. Aufgrund seiner Anordnung im Obergangsbereich zum Konverterinnern, wird das, häufig bei neu zugestellten Konvertern, Eindringen von Schlacke in den Abstichkanal während des Blasvorganges ebenfalls wirksam verhindert. Die im feuerfesten Material des Vorlaufstopfens enthaltenen permanenten und temporären Bindemittel verhindern außerdem einen vorzeitigen Zerfall der Restmasse.The plug, whose refractory composition and plasticity are tailored to the operating conditions that occur, bonds instantly to the tap wall when used according to the invention, so that the plug sits firmly in the tap immediately after being placed, directly in the transition area to the inside of the converter. Due to the high internal temperatures of the converter, the refractory material quickly forms a sintered cap a few centimeters thick on the inside of the converter, which withstands the blowing pressure and the vibrations and shocks that occur. In particular, the time at which the plug is placed in the tap according to the invention to exert its protective effect is of secondary importance. The different operating modes and operating conditions of a converter have no negative influence on the full functional and protective effect of the same, even after the flow plug has remained in the tap pipe for several hours. Due to its location in the transition area to the interior of the converter, the penetration of slag into the tapping channel during the blowing process, which often occurs in newly lined converters, is also effectively prevented. The permanent and temporary binding agents contained in the refractory material of the flow plug also prevent premature disintegration of the residual mass.
Die zur Konverterinnenseite hin gebildete Kappe ist stabil genug, um beim Kippen des Konverters die Schlacke sicher über den Abstich zu leiten. Sie bricht erst beimThe cap formed on the inside of the converter is stable enough to guide the slag safely over the tapping point when the converter is tilted. It only breaks when
Anstehen des ferrostatischen Druckes ein. Da das an der Abstichwandung anliegende Material nicht gesintert ist, wird es durch den ausfließenden Stahl innerhalb kurzer Zeit vollständig entfernt.The ferrostatic pressure is applied. Since the material on the tapping wall is not sintered, it is completely removed by the outflowing steel within a short time.
Die in der DE 39 38 687 C2 erwähnten großen Masseanteile von feuerfesten Materialien als Nachteile anderer Stopfensysteme wird durch das erfindungsgemäß genannte Feuerfestmaterial nicht gestützt. Es sind für das erfindungsgemäß genannte Verfahren lediglich Massenanteile von ca. 2-3 kg feuerfestem Material zur Erfüllung der vollen Schutzfunktion selbst bei konischen Abstichrohren von mehr als 20 cm Durchmesser erforderlich.The large mass fractions of refractory materials mentioned in DE 39 38 687 C2 as disadvantages of other plug systems are not supported by the refractory material mentioned in the invention. For the method mentioned in the invention, only mass fractions of approx. 2-3 kg of refractory material are required to fulfill the full protective function, even with conical tapping pipes of more than 20 cm diameter.
Das feuerbeständige Material kann aus Rohstoffen auf der Basis von Silicium-, Aluminium-, Magnesiumoxid bzw. silikat in geeigneter Zusammensetzung bestehen. Bevorzugt sind isolierende Tonerde- bzw. Magnesiumsilikate sowie Quarzmaterialien in einer Körnung von unter 3mm einzusetzen.The fire-resistant material can consist of raw materials based on silicon, aluminum, magnesium oxide or silicate in a suitable composition. Insulating alumina or magnesium silicates as well as quartz materials with a grain size of less than 3 mm are preferred.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung soll das feuerbeständige Material die folgende Zusammensetzung aufweisen:In a preferred embodiment of the invention, the fire-resistant material should have the following composition:
- Tonerdesilikat,isolierend 20 - 40 Gew. %- Alumina silicate, insulating 20 - 40 wt. %
- Bindeton 20 - 40 Gew. %
- Wasser 0-30 Gew. %- Binding clay 20 - 40 wt. %
- Water 0-30 wt. %
- Mineralöl 5-20 Gew. %- Mineral oil 5-20 wt. %
- Plastifizierer 0,1 -0,5 Gew. %- Plasticizer 0.1 -0.5 wt. %
- Verflüssiger 0,1 -0,5 Gew. %- Liquefier 0.1 -0.5 wt. %
- temporäre Binder/ Zellulosen 0,1 -0,5 Gew. %
- permanente Binder/ Silikate 1-2,5 Gew. %- temporary binders/celluloses 0.1 -0.5 wt. %
- permanent binders/silicates 1-2.5 wt. %
Dieses feuerbeständige Material hat eine Raumdichte von 0,8 - 0,9 kg/dm3 und ist damit wesentlich leichter als
herkömmliche, für diesen Zweck eingesetzte Materialien.
Die verwendete Quetschplatte besteht aus hitzebeständigem Material, die Form der Quetschplatte kann alle für
diesen Zweck geeigneten geometrischen Formen aufweisen.This fire-resistant material has a density of 0.8 - 0.9 kg/dm 3 and is therefore considerably lighter than conventional materials used for this purpose.
The squeeze plate used is made of heat-resistant material, the shape of the squeeze plate can have any geometric shape suitable for this purpose.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat sie eine trichterartige Form und einen, durch den Stopfen hindurch verlängerten Trichterkanal. Dieser Kanal dient u.a. zur Führung des Setzwerkzeuges für das Quetschen des Stopfens sowie zur Zentrierung des austretenden Gießstrahles im Moment des Abstiches zur Vermeidung von Brauseeffekten des fließenden Stahles. Der Trichterkanal kann unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Bei der erfindungsgemäß verwendeten Ausführung betragen die Durchmesser 25 - 38 mm, sie können aber auch großer oder kleiner und der gesamte Trichterkanal kann konisch ausgeführt sein. Der Querschnitt des Trichterkanales kann von der Kreisform abweichen.In a preferred embodiment of the invention, it has a funnel-like shape and a funnel channel that extends through the stopper. This channel serves, among other things, to guide the setting tool for squeezing the stopper and to center the emerging pouring stream at the moment of tapping in order to avoid gushing effects of the flowing steel. The funnel channel can have different diameters. In the embodiment used according to the invention, the diameters are 25 - 38 mm, but they can also be larger or smaller and the entire funnel channel can be conical. The cross-section of the funnel channel can deviate from the circular shape.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführung der Erfindung erläutert. Dabei zeigen in schematisierter Darstellung A preferred embodiment of the invention is explained below. In a schematic representation
Fig. 1 perspektivische Seitenansicht einer Ausführungsform durch einen Schlackenvorlaufstopfen Fig. 2 Schnitt durch einen Gegenstand nach Fig.l und positionieren im Abstichkanal eines Konverters Fig. 3 Schnitt durch eine Anordnung nach dem Einbringen und Quetschen des Gegenstandes nach Fig. 1 Der dargestellte Vorlaufstopfen nach Fig. 1 besitzt eine zylindrische Form. Der Querschnitt des Stopfens kann von der Kreisform abweichen.Fig. 1 perspective side view of an embodiment of a slag flow plug Fig. 2 section through an object according to Fig. 1 and positioning in the tapping channel of a converter Fig. 3 section through an arrangement after the object according to Fig. 1 has been introduced and crushed The flow plug shown according to Fig. 1 has a cylindrical shape. The cross section of the plug can deviate from the circular shape.
Der Stopfen 1 besteht aus einem feuerbeständigem Material und besitzt konverterinnenseitig ein trichterförmiges Quetschblech 2, welches einen verlängerten, durch den Stopfen 1 geführten, Trichterkanal 5 besitzt.The plug 1 is made of a fire-resistant material and has a funnel-shaped crush plate 2 on the inside of the converter, which has an extended funnel channel 5 that runs through the plug 1.
Das feuerbeständige Material des Stopfens besitzt bei der dargestellten Ausführung die folgende Zusammensetzung:The fire-resistant material of the plug in the version shown has the following composition:
Tonerdesilikat, isolierend 35 Gew. %Alumina silicate, insulating 35 wt. %
Bindeton 35 Gew. %Binding clay 35 wt. %
Wasser 20 Gew. %Water 20 wt. %
Mineralöl Plastifizierer Verflüssiger temporäre Binder 5 permanente BinderMineral oil plasticizer fluidizer temporary binder 5 permanent binders
Als permanente Binder sind Silikate, als temporäre Binder Cellulosematerialien, als Plastifizierer und Verflüssiger sind polyelektrolytische Alkohole und Fettsäuren verwendet worden. Das Raumgewicht des Stopfens beträgt 0,8-0,9 Kg/dm3 Silicates are used as permanent binders, cellulose materials as temporary binders, polyelectrolytic alcohols and fatty acids as plasticizers and liquefiers. The density of the plug is 0.8-0.9 kg/dm 3
In der Fig. 2 ist dargestellt, wie der Stopfen mit Hilfe des Setzgerätes in den Abstichkanal eingeführt wird. Die Grundplatte 4 des auf den Abstichdurchmesser abgestimmten Setzgerätes liegt auf der, dem Quetschblech gegenüberliegenden Seite 7 an.Fig. 2 shows how the plug is inserted into the tapping channel using the setting tool. The base plate 4 of the setting tool, which is adjusted to the tapping diameter, rests on the side 7 opposite the crush plate.
Eine Ziehkralle 6 ist durch den Trichterkanal 5 bis oberhalb des Trichters geführt worden und hat zunächst die Aufgabe, den Stopfen, bis zu seiner endgültigen Positionierung im Abstichkanal, zu halten. Der Stopfen wird mit Hilfe des Setzgerätes soweit in den Abstichkanal eingeführt, daß er mit seiner Quetschblechfläche nahezu mit der Konverterinnenseite 9 fluchtet. Ober das Hebelsystem des Setzgerätes wird die Ziehkralle 6 auf das Quetschblech 2 gezogen und dadurch ein Druck auf das Stopfenmaterial 1 ausgeübt, das sich soweit verformt bis der Durchmesser des Abstichloches 10 vollständig ausgefüllt ist. In Fig. 3 ist ein verquetschter Stopfen 8 im Abstichkanal 10 dargestellt. Die Dicke des Stopfenbodens 12 in Fig. 3 wird für jeden Abstichdurchmesser eines Konverters mit Hilfe des Setzgerätes stets eingehalten, so daß ein reproduzierbares Öffnungsverhalten sichergestellt ist. Nicht zur Ausfüllung des Abstichdurchmessers erforderliches Stopfenmaterial wird mit Hilfe desA pulling claw 6 has been guided through the funnel channel 5 to above the funnel and initially has the task of holding the plug until it is finally positioned in the tapping channel. The plug is inserted into the tapping channel with the help of the setting device until its crush plate surface is almost flush with the inside of the converter 9. The pulling claw 6 is pulled onto the crush plate 2 via the lever system of the setting device, thereby exerting pressure on the plug material 1, which deforms until the diameter of the tap hole 10 is completely filled. Fig. 3 shows a crushed plug 8 in the tapping channel 10. The thickness of the plug base 12 in Fig. 3 is always maintained for each tapping diameter of a converter with the help of the setting device, so that reproducible opening behavior is ensured. Plug material not required to fill the tap diameter is removed using the
Quetschbleches an der Abstichwandung gemäß Fig. 3 verpreßt. The crushing plate is pressed onto the tapping wall as shown in Fig. 3.
Aufgrund der hohen Strahlungswärme auf der Konverterinnenseite, schmilzt das Quetschblech und versintert mit dem feuerfesten Material zu einer festen Kappe 11 Fig. 3 Diese hält dem Blasdruck und den auftretenden Vibrationen und Erschütterungen stand. Das übrige feuerfeste, isolierende Material verfestigt sich soweit, daß es im Abstichkanal stabil erhalten bleibt. Eine Versinterung mit der Wandung des Abstichkanales findet nicht statt. Die versinterte Kappe ist so stabil, daß sie beim Kippen des Konverters die Vorlaufschlacke sicher über das Abstichloch leitet und erst unter dem ferrostatischen Druck einbricht. Restliches Stopfenmaterial wird innerhalb weniger Sekunden durch den ausfließenden Stahl ausgetragen.Due to the high radiant heat on the inside of the converter, the crushing plate melts and sinters with the refractory material to form a solid cap 11 Fig. 3. This withstands the blowing pressure and the vibrations and shocks that occur. The remaining refractory, insulating material solidifies to such an extent that it remains stable in the tapping channel. Sintering with the wall of the tapping channel does not take place. The sintered cap is so stable that when the converter is tilted, it safely guides the flow slag over the tap hole and only collapses under the ferrostatic pressure. The remaining plug material is carried out within a few seconds by the outflowing steel.
Aufgrund der geringen Materialmengen gelangen nur wenig Fremdteile in die Abstichpfanne. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung und Anwendung ist eine hohe Sicherheit in der Funktion des Vorlaufstopfens selbst unter den Bedingungen langer Heißstandzeiten von über zwei Stunden gewährleistet. Bei Schlackenstandsmessungen in Abstichpfannen von 100 - 250 to Fassungsvermögen konnten bei 200 Versuchszustellungen nenneswerte Mengen Vorlaufschlacken nicht mehr nachgewiesen werden.Due to the small amount of material, only a few foreign particles get into the tapping ladle. With the design and application according to the invention, a high level of reliability in the function of the pre-running plug is guaranteed even under the conditions of long hot standing times of more than two hours. When measuring the slag level in tapping ladles with a capacity of 100 - 250 tons, no significant amounts of pre-running slag could be detected in 200 test linings.
Claims (4)
Priority Applications (11)
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