EP0181509B1 - Vorrichtung zum Einfüllen von rieselfähigem Füllmaterial in eine im Boden eines metallurgischen Gefässes angeordnete Abstichöffnung - Google Patents

Vorrichtung zum Einfüllen von rieselfähigem Füllmaterial in eine im Boden eines metallurgischen Gefässes angeordnete Abstichöffnung Download PDF

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EP0181509B1
EP0181509B1 EP85112957A EP85112957A EP0181509B1 EP 0181509 B1 EP0181509 B1 EP 0181509B1 EP 85112957 A EP85112957 A EP 85112957A EP 85112957 A EP85112957 A EP 85112957A EP 0181509 B1 EP0181509 B1 EP 0181509B1
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EP
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vessel
opening
pipe
filling
filling position
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Gerhard Fuchs
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Primetals Technologies Germany GmbH
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Fuchs Systemtechnik GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1509—Tapping equipment
    • F27D3/1536—Devices for plugging tap holes, e.g. plugs stoppers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/19—Arrangements of devices for discharging

Definitions

  • the invention relates to a device for pouring pourable filling material into a tap opening arranged in the edge region of the bottom of a metallurgical vessel, in particular a melting furnace, according to the preamble of claim 1.
  • the tap opening is arranged in the bottom of the vessel and is filled after each tapping by means of a free-flowing filling compound made of ff material (Radex-Rundschau, Issue 3, 1980, pages 187 to 196, DE-Gbm 8405150).
  • the filling material is filled in after the application of a sealing plate to the lower edge of the tap opening by means of a pipe which is guided by the steel worker through the opening of the work door or from an insulated repair capsule lowered into the furnace to the tap opening.
  • the tube is inserted through an opening in the lid of this projection.
  • the object of this invention is to automate the filling process in a device of the type mentioned in the preamble of claim 1, thereby reducing the risk of accidents and shortening the time required for the filling process.
  • a simple guide for the movement of the tube is to be provided, through which filling material is filled.
  • the tube is moved from a position outside the vessel into a filling position in which the outlet opening of the tube lies opposite the tap opening by pivoting the tube used for filling the filling material around a swivel joint attached to the vessel wall.
  • This swiveling process is expediently carried out by a swivel drive.
  • the tube is circular in the plane of movement in the plane of movement in the filling position around the pivot axis, i.e. bent the axis of the swivel about which the arm is pivotable.
  • a short straight piece should be provided in order to give the emerging jet a defined jet direction.
  • a metering container is preferably arranged above the opening provided in the vessel wall for the passage of the tube and the tube end having the inlet opening is bent such that a connection between the two openings is made in the filling position of the tube.
  • the pivoting movement of the tube is preferably limited by a stop attached to the dosing container and used to actuate a closing member of the dosing container and optionally to control valves for the supply of a pneumatic conveying means for the filling material from the container to the tap opening.
  • FIG. 1 schematically shows a part from a longitudinal section of a metallurgical vessel with a device according to the invention.
  • the figure shows in a longitudinal section part of a metallurgical vessel 1 designed as an arc furnace.
  • the vessel contains a fireproof-lined lower vessel 2 and an upper vessel 4 formed by water coolers 3. It rests on a cradle 5 and can be moved from the position shown by means of an actuating mechanism be tilted left and right.
  • a tap opening 7 is arranged on the side to which the vessel can be tilted by means of the cradle 5, which tap hole is formed in a known manner by perforated stones 8 and is closed at the bottom by a closure plate 9.
  • the closure plate 9 can, for example, be moved to the side with the mechanism shown in DE-Gbm 84 05 150 and the tapping opening 7 can thus be released downwards.
  • a pan 10 is located below the tap opening 7.
  • a tube 11 For pouring pourable filling material into the tap opening 7, a tube 11 is provided which, from a position shown in broken lines, outside the vessel 1 through an opening 12 in the vessel wall, i.e. in the present case in a water cooler 3, into which the filling position shown with solid lines can be moved.
  • the inlet opening 13 of the tube is connected to an outlet opening 14 of a metering container 15 which supplies the filling material, and the outlet opening 16 of the tube 11 is opposite the tap opening 7.
  • the tube 11 is articulated on the outer wall of the vessel 1.
  • the tube 11 is fastened to an arm 17 which can be pivoted about a swivel joint 18 attached to the vessel wall.
  • a swivel drive (not shown) is provided for carrying out the swivel movement.
  • the tube 11 is almost along the entire length, which dips into the vessel 1 in the filling position, along one in the pivoting plane, i.e. in the selected representation curved in the paper plane circular arc, the center of which coincides with the pivot axis 18.
  • a short, straight tube piece 19 is provided only at the outlet-side end in order to give the filling material emerging as a jet a defined direction.
  • the tube is in the area 20 located outside the vessel 1 in the filling position curved in the opposite direction, so that its inlet opening 13 points upward in the filling position.
  • a short rectilinear section 21 is also provided at this end.
  • the tube In order to prevent the tube from bending under the action of the hot furnace atmosphere when immersed in the vessel 1, it is provided with channels for a cooling medium and is cooled by an externally supplied coolant during the immersion. This cooling is not shown for reasons of clarity.
  • the tube is expediently designed to be double-walled to form cooling channels and the annular channel between the outer wall and the inner wall of the tube is used to guide the coolant.
  • the outlet opening 14 of the metering container 15 can be closed by means of a closing element which can be actuated by a handwheel 22, usually a flap.
  • a stop 23 is provided in the area of the outlet opening 14, which limits the pivoting movement of the tube 11.
  • the stop 23 is designed in the form of a tube half or a ring piece, which receives the straight section 21 of the tube end in the region of the inlet opening 13.
  • a closing element which can be actuated by a handwheel 23 at the lower outlet opening of the metering container 15 a closing element which can be actuated by the pivoting movement of the tube can also be provided, i.e.
  • the outlet opening 14 can also be designed as a pneumatic conveying nozzle in order not only to convey the free-flowing filling material into the tap opening 7 by gravity, but also inevitably with the aid of a compressed air stream supplied through the conveying nozzle.
  • the compressed air supply can be controlled by the handwheel 22 or by the pivoting movement of the tube 11.
  • the opening 12 in the vessel wall can be closed from the outside by a pivoting flap 24.
  • the tube 11 is in the position shown in dashed lines outside the vessel 1 and the flap 24 closes the opening 12 from the outside.
  • the vessel is tilted to the right and the closure plate 9 is removed from the lower edge of the stitch opening 7.
  • the vessel is tilted back so that the residual melt and slag contained in the vessel no longer covers the tap opening 7.
  • the tapping opening 7 has been closed by the closure plate 9, the filling process is initiated by the device described.
  • the swivel drive for the arm 17 is actuated and the pipe 11 is brought into the filling position shown by solid lines, the swivel movement of the pipe being limited by the stop 23.
  • the inlet opening 13 of the tube 11 is opposite the outlet opening 14 of the metering container 15, into which the amount of free-flowing filler material required for filling the tap opening 7 had previously been introduced.
  • the outlet opening 14 is released and compressed air is simultaneously supplied to the outlet opening designed as a pneumatic delivery nozzle.
  • the free-flowing filling material thus passes through the pipe 11 as a jet into the tap opening 7.
  • the outlet opening 14 is closed again by means of the handwheel 22 and the pipe is pivoted back into the position outside the vessel 1 by the swivel drive.
  • the opening 12 is closed by the swivel flap 24, the filling process is ended and the vessel 1 can be tilted back into the position provided for the melting process.
  • the filling device according to the invention can be used in metallurgical vessels of different types, such as arc furnaces, holding furnaces, pans, etc., in which a tap opening is provided in the bottom of the vessel, which has to be filled after each tapping using a free-flowing filling material.
  • the tap opening can also be provided in the oriel-like projection of a metallurgical vessel.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einfüllen von rieselfähigem Füllmaterial in eine im Randbereich des Bodens eines metallurgischen Gefässes, insbesondere eines Schmelzofens, angeordnete Abstichöffnung gemäss dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei einem metallurgischen Gefäss mit Bodenabstich ist die Abstichöffnung im Gefässboden angeordnet und wird jeweils nach einem Abstich mittels einer rieselfähigen Füllmasse aus ff-Material gefüllt (Radex-Rundschau, Heft 3, 1980, Seiten 187 bis 196, DE-Gbm 8405150). Das Füllmaterial wird nach dem Anlegen einer Verschlussplatte an den unteren Rand der Abstichöffnung mittels eines Rohres eingefüllt, das vom Stahlwerker durch die Öffnung der Arbeitstüre oder aus einer in den Ofen abgesenkten isolierten Reparaturkapsel zur Abstichöffnung geführt wird. Im Falle einer im erkerartigen Vorsprung des Gefässes vorgesehenen Abstichöffnung wird das Rohr durch eine Öffnung im Deckel dieses Vorsprungs eingeschoben.
  • Aufgabe dieser Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung der im Gattungsbegriff des Anspruchs 1 genannten Art den Einfüllvorgang zu automatisieren und hierdurch die Unfallgefahr zu verringern und die für den Einfüllvorgang erforderliche Zeit zu verkürzen. Es soll eine einfache Führung für den Bewegungsablauf des Rohres vorgesehen werden, durch das Füllmaterial eingefüllt wird.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung wird durch Schwenken des zum Einfüllen des Füllmaterials verwendeten Rohres um ein an der Gefässwand angebrachtes Drehgelenk das Rohr aus einer Position ausserhalb des Gefässes in eine Einfüllposition bewegt, in der die Austrittsöffnung des Rohres der Abstichöffnung gegenüberliegt. Dieser Schwenkvorgang wird zweckmässigerweise durch einen Schwenkantrieb durchgeführt. Um die Öffnung in der Gefässwand, durch die das die Austrittsöffnung aufweisende Rohrende in das Ofeninnere eingeführt werden muss, möglichst klein halten zu können, ist das Rohr innerhalb des in der Einfüllposition in das Gefäss eintauchenden Bereiches in der Bewegungsebene kreisförmig um die Schwenkachse, d.h. die Achse des Drehgelenkes gebogen, um die der Arm schwenkbar ist. Am austrittsseitigen Ende des Rohres sollte jedoch ein kurzes geradliniges Stück vorgesehen sein, um dem austretenden Strahl eine definierte Strahlrichtung zu verleihen.
  • Vorzugsweise ist oberhalb der in der Gefässwand für den Durchtritt des Rohres vorgesehenen Öffnung ausserhalb dieser Wand ein Dosierbehälter angebracht und das die Eintrittsöffnung aufweisende Rohrende so gebogen, dass in der Einfüllposition des Rohres eine Verbindung zwischen den beiden Öffnungen hergestellt wird. Die Schwenkbewegung des Rohres wird vorzugsweise durch einen am Dosierbehälter angebrachten Anschlag begrenzt und zur Betätigung eines Schliessorgans des Dosierbehälters und gegebenenfalls zum Steuern von Ventilen für die Zufuhr eines pneumatischen Fördermittels für das Füllmaterial vom Behälter zur Abstichöffnung ausgenutzt.
  • Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand einer Figur näher erläutert. Diese Figur zeigt schematisch einen Teil aus einem Längsschnitt eines metallurgischen Gefässes mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung.
  • Die Figur stellt in einem Längsschnitt einen Teil eines als Lichtbogenofen ausgebildeten metallurgischen Gefässes 1 dar. Das Gefäss enthält ein feuerfest ausgekleidetes Untergefäss 2 und ein durch Wasserkühlkästen 3 gebildetes Obergefäss 4. Es ruht auf einer Wiege 5 und kann mittels eines Betätigungsmechanismus aus der dargestellten Position nach links und nach rechts gekippt werden. Im Randbereich des Bodens 6 des metallurgischen Gefässes ist auf der Seite, zu der das Gefäss mittels der Wiege 5 kippbar ist, eine Abstichöffnung 7 angeordnet, die in bekannter Weise durch Lochsteine 8 gebildet und unten durch eine Verschlussplatte 9 verschlossen ist. Die Verschlussplatte 9 kann beispielsweise mit dem in dem DE-Gbm 84 05 150 dargestellten Mechanismus zur Seite bewegt und damit die Abstichöffnung 7 nach unten freigegeben werden. Unterhalb der Abstichöffnung 7 befindet sich eine Pfanne 10.
  • Zum Einfüllen von rieselfähigem Füllmaterial in die Abstichöffnung 7 ist ein Rohr 11 vorgesehen, das aus einer gestrichelt dargestellten Position ausserhalb des Gefässes 1 durch eine Öffnung 12 in der Gefässwand, d.h. im vorliegenden Fall in einem Wasserkühlkasten 3, in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Einfüllposition bewegbar ist. In dieser Position ist die Eintrittsöffnung 13 des Rohres mit einer Austrittsöffnung 14 eines das Füllmaterial liefernden Dosierbehälters 15 verbunden und die Austrittsöffnung 16 des Rohres 11 liegt der Abstichöffnung 7 gegenüber. Das Rohr 11 ist an der Aussenwand des Gefässes 1 angelenkt. Zu diesem Zweck ist das Rohr 11 an einem Arm 17 befestigt, der um ein an der Gefässwand angebrachtes Drehgelenk 18 schwenkbar ist. Zur Durchführung der Schwenkbewegung ist ein nicht dargestellter Schwenkantrieb vorgesehen.
  • Um die Öffnung 12 in der Gefässwand möglichst klein halten zu können, ist das Rohr 11 nahezu auf der gesamten Länge, die in der Einfüllposition in das Gefäss 1 eintaucht, längs eines in der Schwenkebene, d.h. bei der gewählten Darstellung in der Papierebene liegenden Kreisbogens gekrümmt, dessen Mittelpunkt mit der Schwenkachse 18 zusammenfällt. Lediglich am austrittsseitigen Ende ist ein kurzes geradliniges Rohrstück 19 vorgesehen, um dem als Strahl austretenden Füllmaterial eine definierte Richtung zu verleihen.
  • In dem in der Einfüllposition ausserhalb des Gefässes 1 befindlichen Bereich 20 ist das Rohr entgegengesetzt gekrümmt, so dass seine Eintrittsöffnung 13 in der Einfüllposition nach oben weist. An diesem Ende ist ebenfalls ein kurzer geradliniger Abschnitt 21 vorgesehen.
  • Um zu verhindern, dass sich das Rohr unter der Einwirkung der heissen Ofenatmosphäre beim Eintauchen in das Gefäss 1 verbiegt, ist es mit Kanälen für ein Kühlmedium versehen und wird während des Eintauchens durch ein von aussen zugeführtes Kühlmittel gekühlt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist diese Kühlung nicht dargestellt. Zweckmässig wird zur Bildung von Kühlkanälen das Rohr doppelwandig ausgebildet und der Ringkanal zwischen der Aussenwand und der Innenwand des Rohres zur Führung des Kühlmittels benutzt.
  • Die Austrittsöffnung 14 des Dosierbehälters 15 ist mittels eines durch ein Handrad 22 betätigbaren Schliessorgans, in der Regel einer Klappe, verschliessbar. Ausserdem ist im Bereich der Austrittsöffnung 14 ein Anschlag 23 vorgesehen, der die Schwenkbewegung des Rohres 11 begrenzt. Der Anschlag 23 ist in Form einer Rohrhälfte bzw. eines Ringstückes ausgebildet, das den geradlinigen Abschnitt 21 des Rohrendes im Bereich der Eintrittsöffnung 13 aufnimmt. Anstelle eines durch ein Handrad 23 betätigbaren Schliessorgans an der unteren Austrittsöffnung des Dosierbehälters 15 kann auch ein durch die Schwenkbewegung des Rohres betätigbares Schliessorgan vorgesehen sein, d.h. ein Schliessorgan, das automatisch geöffnet wird, wenn der Abschnitt 21 des Rohres 11 in den Bereich der Austrittsöffnung 14 des Dosierbehälters 15 gelangt. Schliesslich kann die Austrittsöffnung 14 auch als pneumatische Förderdüse ausgebildet sein, um das rieselfähige Füllmaterial nicht nur durch Schwerkraft in die Abstichöffnung 7 zu befördern, sondern zwangsweise mit Hilfe eines durch die Förderdüse zugeführten Druckluftstroms. Die Druckluftzufuhr kann hierbei durch das Handrad 22 oder durch die Schwenkbewegung des Rohres 11 gesteuert werden.
  • Solange sich das Rohr 11 ausserhalb des Gefässes 1 befindet, ist die Öffnung 12 in der Gefässwand durch eine Schwenkklappe 24 von aussen abschliessbar.
  • Es wird nun die Arbeitsweise der beschriebenen Einfüllvorrichtung erläutert.
  • Während des Schmelzprozesses befindet sich das Rohr 11 in der gestrichelt dargestellten Position ausserhalb des Gefässes 1 und die Klappe 24 schliesst die Öffnung 12 von aussen ab. In der Abstichöffnung 7 befindet sich ff-Füllmaterial, das verhindert, dass die Schmelze mit der Verschlussplatte 9 in Berührung kommen kann. Zum Abstich wird das Gefäss nach rechts gekippt und die Verschlussplatte 9 vom unteren Rand der Ahstichöffnung 7 entfernt. Wenn die vorgesehene Menge an flüssigem Metall durch die Abstichöffnung 7 ausgelaufen ist, wird das Gefäss zurückgekippt, so dass die im Gefäss enthaltene Restschmelze und Schlacke die Abstichöffnung 7 nicht mehr bedeckt. Nach Verschliessen der Abstichöffnung 7 durch die Verschlussplatte 9 wird der Einfüllvorgang durch die beschriebene Vorrichtung eingeleitet.
  • Zu diesem Zweck wird nach beiseite schieben der Klappe 24 der Schwenkantrieb für den Arm 17 betätigt und das Rohr 11 in die durch ausgezogene Linien dargestellte Einfüllposition gebracht, wobei die Schwenkbewegung des Rohres durch den Anschlag 23 begrenzt wird. In dieser Position liegt die Eintrittsöffnung 13 des Rohres 11 der Austrittsöffnung 14 des Dosierbehälters 15 gegenüber, in den zuvor die zum Befüllen der Abstichöffnung 7 erforderliche Menge an rieselfähigem Füllmaterial eingebracht worden war. Durch Drehen des Handrades 22 wird die Austrittsöffnung 14 freigegeben und der als pneumatische Förderdüse ausgebildeten Austrittsöffnung gleichzeitig Pressluft zugeführt. Das rieselfähige Füllmaterial gelangt so durch das Rohr 11 als Strahl in die Abstichöffnung 7. Nach dem Befüllen dieser Abstichöffnung wird mittels des Handrades 22 die Austrittsöffnung 14 wieder verschlossen und durch den Schwenkantrieb das Rohr in die Position ausserhalb des Gefässes 1 zurückgeschwenkt. Nach dem Schliessen der Öffnung 12 durch die Schwenkklappe 24 ist der Einfüllvorgang beendet und das Gefäss 1 kann wieder in die für den Schmelzprozess vorgesehene Lage zurückgekippt werden.
  • Die erfindungsgemässe Einfüllvorrichtung ist bei metallurgischen Gefässen unterschiedlicher Typen wie Lichtbogenöfen, Warmhalteöfen, Pfannen etc. einsetzbar, bei denen im Boden des Gefässes eine Abstichöffnung vorgesehen ist, die nach jedem Abstich mittels eines rieselfähigen Füllmaterials befüllt werden muss. Die Abstichöffnung kann hierbei auch im erkerartigen Vorsprung eines metallurgischen Gefässes vorgesehen sein.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Einfüllen von rieselfähigem Füllmaterial in eine im Randbereich des Bodens (6) eines metallurgischen Gefässes (1), insbesondere eines Schmelzofens, angeordnete Abstichöffnung (7), mit einem Rohr (11), das aus einer Position ausserhalb des Gefässes (1 ) durch eine Öffnung (12) in der Gefässwand in eine Einfüllposition bewegbar ist, in der eine Eintrittsöffnung (13) des Rohres (11) mit einem das Füllmaterial liefernden Behälter (15) verbunden ist und eine Austrittsöffnung (16) des Rohres der Abstichöffnung (7) gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (11) an einem Arm (17) befestigt ist, der um ein an der Aussenwand des Gefässes (1 ) angebrachtes Drehgelenk (18) schwenkbar ist und innerhalb des in der Einfüllposition in das Gefäss (1 ) eintauchenden Bereiches im wesentlichen längs eines in der Schwenkebene liegenden Kreisbogens gekrümmt ist, dessen Mittelpunkt mit der Schwenkachse (18) zusammenfällt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (17) mit einem Schwenkantrieb versehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (11) in dem in der Einfüllposition ausserhalb des Gefässes (1 ) befindlichen Bereich derart gekrümmt ist, dass seine Eintrittsöffnung (13) in der Einfüllposition nach oben weist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (11) wenigstens in dem in der Einfüllposition in das Gefäss (1) eintauchenden Bereich Kanäle für ein Kühlmedium enthält.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Öffnung (12) der Gefässwand an dieser aussen ein Dosierbehälter (15) mit einer durch ein Schliessorgan verschliessbaren unteren Austrittsöffnung (14) angeordnet ist, die in der Einfüllposition mit der Eintrittsöffnung (13) des Rohres (21 ) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsöffnung (14) des Dosierbehälters (15) ein Anschlag (23) zugeordnet ist, der die Schwenkbewegung des Rohres (11) begrenzt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (23) als ein das Rohrende im Bereich der Eintrittsöffnung (13) teilweise aufnehmendes Ringstück ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schliessorgan durch die Schwenkbewegung des Rohres (11) betätigbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem metallurgischen Gefäss (1) aus einem mit ff-Material ausgekleideten Untergefäss (2) und einem durch flüssigkeitsgekühlte Wandelemente (3) gebildeten Obergefäss (4) das Rohr (11) am Untergefäss angelenkt und die Öffnung (12) im Obergefäss vorgesehen ist.
EP85112957A 1984-10-16 1985-10-12 Vorrichtung zum Einfüllen von rieselfähigem Füllmaterial in eine im Boden eines metallurgischen Gefässes angeordnete Abstichöffnung Expired EP0181509B1 (de)

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