EP0302215B1 - Drehverschluss für ein metallurgisches Gefäss sowie Rotor bzw. Stator für einen solchen Drehverschluss - Google Patents

Drehverschluss für ein metallurgisches Gefäss sowie Rotor bzw. Stator für einen solchen Drehverschluss Download PDF

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EP0302215B1
EP0302215B1 EP88110276A EP88110276A EP0302215B1 EP 0302215 B1 EP0302215 B1 EP 0302215B1 EP 88110276 A EP88110276 A EP 88110276A EP 88110276 A EP88110276 A EP 88110276A EP 0302215 B1 EP0302215 B1 EP 0302215B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
stator
rotary valve
vessel
refractory
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP88110276A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0302215A1 (de
Inventor
Ernst Lührsen
Ullrich Hintzen
Raimund Brückner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Didier Werke AG
Original Assignee
Didier Werke AG
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Publication date
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Priority claimed from DE19883805070 external-priority patent/DE3805070A1/de
Priority claimed from DE19883819784 external-priority patent/DE3819784A1/de
Application filed by Didier Werke AG filed Critical Didier Werke AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/08—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like for bottom pouring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14—Closures

Definitions

  • the invention relates to a rotary closure for a substantially vertical tapping of molten metal from a metallurgical vessel with a rotationally symmetrical, serving as a closure body refractory rotor which is rotatable about an essentially horizontal axis in a refractory stator having an outflow channel, the rotor being one by rotating the rotor with respect to the stator opening and closing flow channel, the outlet opening is arranged in the outer surface of the rotor.
  • Such a twist lock is known for example from Fig. 1 of DE-PS 33 42 836.
  • the known twist lock is partially installed in a cavity of the refractory lining of the container bottom.
  • This cavity is lined with a refractory housing formed from refractory shaped stones and a perforated plate, into which the twist lock is inserted and thus partially mortared.
  • this refractory housing also has to be laboriously repaired when the screw cap is repaired, the housing forms a heat-insulating shield against molten metal on the one hand, and on the other hand the screw cap is exposed to a certain amount of air cooling, which increases the risk of the screw cap freezing.
  • This risk of freezing is even greater in the rotary lock according to FIG. 3 of DE-PS 33 42 836, since there the rotary lock serves to close off a pipeline. Furthermore, the rotor cannot be replaced without the stator.
  • closure body with the axial through hole must also be made of refractory material, the transmission of torques is possible with a sufficiently tight fit and different thermal expansions of the parts in the seat of the stator kaim.
  • the thin-walledness of the rotor required by the flow channel guide of the rotor also leads to rapid wear.
  • stator and rotor also presupposes an arrangement of the screw cap and thus its actuation in the immediate vicinity of the pouring jet, that is to say in a region of very high temperatures.
  • inlet opening of the flow channel is arranged in the end face of the conical rotor leads to rapid wear of the rotor, especially in one corner area in the immediate vicinity of the flow channel.
  • the twist lock according to AT-PS 357 283 is arranged in the bottom of the vessel in such a way that the rotor cannot be replaced by the bottom of the vessel without the stator.
  • the rotor is disadvantageously subjected to tension and, if it is arranged with a vertical axis of rotation, can only be driven from the floor in the immediate vicinity of the pouring spout, which is disadvantageous both for reasons of space and because of the temperature conditions there for driving the rotor .
  • the known rotary closure can also be arranged with a horizontal spout on the side wall of the vessel, with the horizontal axis of rotation of the rotor. This also has the same disadvantages as with the arrangement with a vertical rotor axis.
  • the twist lock according to AT-PS 165 292 is for the most part outside the inside of the vessel, namely below the bottom of the vessel. As a result, the risk of freezing is relatively great and the actuating unit is in relatively close proximity to the pouring stream. Due to the design, the rotor can only be replaced together with the stator and can only be operated from below, since the axis of rotation is vertical.
  • the twist lock according to GB-PS 1 177 262 is not in or on the vessel wall lining, but rather is actuated from below below the vessel bottom.
  • the rotor the flow channel of which is designed as a bare channel, has a relatively complicated shape, which leads to rapid wear.
  • the rotor cannot be exchanged through the bottom of the container without the stator, but both only from the inside of the container.
  • the twist lock according to US-PS 36 51 998 consists essentially of two cylindrical, mating tubular bodies with a vertical axis, which penetrate the bottom of the vessel.
  • the tubular body is provided with a special sealing arrangement.
  • the actuation must also take place from the immediate vicinity of the pouring stream. Training as Tubular body with a relatively thin wall leads to rapid wear.
  • inflow actuator for a mold level control of a continuous casting plant in order to avoid clogging of an outflow opening of the melting supply vessel, at least two concentrically arranged, vertically arranged, projecting and mutually movable tubes with openings for the melt passage are used .
  • the breakthroughs are more or less aligned, which results in a more or less large outflow opening for the melt.
  • One tube is arranged vertically fixed in the container bottom, while the other tube is rotatable and axially adjustable.
  • a relatively complex actuation arrangement is required, which has to act from above the molten metal.
  • the replacement of the parts is cumbersome, which is disadvantageous given the high wear to which such wear parts are subject.
  • a device for controlling the flow rate of a tundish for continuous casting which, for the purpose of reducing the oxidation of the molten steel and improving the steel quality, the stator fixed in the tank bottom has a vertical outflow channel in which lateral outflow openings open at a short distance above the tank bottom.
  • the outflow rate is carried out with the aid of a plunger which is guided vertically in the outflow duct of the stator and which can be actuated from above the molten metal for vertical adjustment.
  • a tubular closure body similar to the solution according to DE-PS 35 40 202 can also be used.
  • This closure device therefore cannot do without actuation from above the molten metal in the vessel.
  • the wear parts rotor and stator can also only be replaced from above the metal melting vessel.
  • a closure body which can be actuated from below the container base is guided in a vertically adjustable manner in a stator of the container base.
  • the closure body has a vertical flow channel, which is divided up into two transverse bores. In the open position, the inlet openings of these transverse bores are located above the surface of the container bottom in the molten metal, in the closed position of the closure body, however, inside the rotor. It must be operated from below the bottom of the container, i.e. in the immediate vicinity of the pouring jet.
  • the stator and rotor are arranged largely below the bottom of the container, so that there is a considerable risk of the metal melt freezing.
  • the actuation of the rotor, the axis of rotation of which is perpendicular to the vertical outflow channel of the stator and the flow channel of which is perpendicular to this axis of rotation, must also take place below the bottom of the container in the immediate vicinity of the pouring jet.
  • stator and the rotor are arranged in the interior of the vessel in and / or on the refractory lining of the vessel wall and, if appropriate, the lining of the vessel bottom in the area of the molten metal.
  • the molten metal can be removed vertically downwards from the inside of the vessel after a very short flow path with the aid of the stator.
  • the rotor itself can be relatively compact, so that its flow channel is also correspondingly short. Since the functional parts of the screw cap guiding the molten metal are all arranged in the interior of the vessel in the molten metal or in the immediate vicinity of the molten metal, these are kept at the required high temperature by the molten metal, so that the risk of freezing is reduced. Air access is excluded. Since the vessel lining can be replaced in some areas by the functional parts of the twist lock itself, the construction effort is reduced compared to known metallurgical vessels with twist lock.
  • the twist lock can be actuated from the side, so that the vertical pouring is not hindered.
  • the path for the introduction of force and the effort required to actuate the rotor are relatively small, so that the operating units can be designed to be correspondingly weak and compact. This promotes the economical and reliable operation of the twist lock according to the invention.
  • the exchange of rotor and stator is also easily possible due to the special arrangement of these parts to the side.
  • the rotor is pressed from the outside with a conical section into a correspondingly conical seat of the stator, the rotor can be exchanged quickly with the possibility of achieving the tightness between the stator and the rotor by forces applied from the outside .
  • the outer surface of the rotor is circular-cylindrical and is accommodated in a correspondingly circular-cylindrical seat of the stator, such pressing forces are not necessary, but the desired low design effort and the good accessibility of the wearing parts of the twist lock are retained.
  • the rotor in the stator - in addition to the rotatability - can also be axially displaceable. This makes it possible to achieve the opening and closing function or control function of the rotary lock either by rotating or axially displacing the rotor or both movements. If both movement options exist, the pouring jet will preferably be controlled by rotating the rotor and the complete closing and opening by axially displacing the rotor. Different wear edges are stressed, so that the rotor has a longer service life than if it were only rotatable or only axially displaceable.
  • the inlet opening of the flow channel of the rotor is also arranged in its conical or cylindrical outer surface.
  • the flow channel of the rotor preferably runs essentially perpendicular to the axis of rotation, whereby easy manufacture of the rotor is guaranteed. In the case of special spatial or casting conditions, it can also be expedient to have the flow channel of the rotor run at an angle.
  • the inlet opening of the flow channel of the rotor is arranged in an end face of the rotor facing the interior of the vessel. It is hereby achieved that the major part of the rotor, namely that part which has the horizontal section of the flow channel, above the top of the vessel bottom lining, i.e. be arranged thermally favorable in relation to the molten metal and yet the entire molten metal can flow out of the interior of the vessel practically without restriction.
  • the end face of the rotor having the inlet opening of the flow channel of the rotor is preferably essentially perpendicular to the axis of rotation of the rotor, so that the position of the inlet opening does not change when the pouring jet is controlled by rotating the outlet opening of the flow channel of the rotor relative to the outlet opening of the outlet channel of the stator .
  • stator as a whole or at least part of it can be moved through a recess in the bottom of the vessel and / or through the recess in the wall of the vessel and can therefore be replaced.
  • stator together with the rotor can be displaced through the recess in the bottom of the vessel and / or the recess in the wall of the vessel and can therefore be exchanged, so that when these two parts fit into one another when worn, they quickly move against a new stator / rotor -Unit can be replaced.
  • the stator is arranged in the transition region between the vessel wall lining and the vessel bottom lining and the recess in the vessel bottom for the vertical tapping of the molten metal and the recess in the side vessel wall for actuation of the rotor are as close as possible to one another, the rotor can be driven in a simple construction from the vessel wall by a drive rod which is guided through the recess in the vessel wall.
  • a structurally simple actuation of the rotor is possible if it is held in the seat of the stator by means of an actuating head, the actuating head interacting positively from the outside with the drive-side end of the rotor in order to also serve as a driving device. Furthermore, the rotor should only be rotated, but not axially displaced, the actuating head preferably engages only loosely on the drive side in the rotor, so that it can also be easily and axially removed again to ensure good accessibility of the rotor.
  • the rotor is preferably connected to the drive of the rotor via a universal joint according to a further feature of the invention.
  • the rotor can be connected to the drive via an elastic coupling in order to compensate for existing axis displacements or offsets.
  • the drive and the drive transmission means acting on the rotor are held on a support device which can be swiveled away from the vessel wall, particularly easy accessibility of the rotor and possibly also of the stator is ensured. Since in particular the rotor, which is also used for throttling the pouring jet, is subject to wear, the easy interchangeability is particularly advantageous despite the lateral drive of the rotor.
  • the invented twist lock can be further improved in terms of reliable function and a simple and quick replacement of the wearing parts in that the stator with its two ends is passed through two opposite side walls of the vessel and the rotor can be exchanged in the push-through.
  • the outer surface of the rotor interacts with the circular cylindrical inner surface of the stator serving as a sealing seat.
  • the rotor is therefore both rotatable and axially displaceable in the stator.
  • the rotary movement is used to open and close the rotor's flow channel, the axial displacement primarily to replace the rotor in the push-through from the stator ends.
  • the flow channel of the rotor can also be opened and closed by means of axial displacement. No contact forces are required for the seal between the rotor and stator.
  • the rotor can be moved from a lateral end of the stator, which is located in a vessel side wall and is therefore easily accessible, into its position, in which the flow channel and the outlet channel can be made more or less coincident by rotation, but also by axial displacement.
  • the drive for rotation and / or axial displacement starts at one end of the rotor, which for this purpose can also protrude laterally from the stator.
  • the entire closure arrangement of the stator and rotor also lies directly in the molten metal or in the immediate vicinity thereof, so that the risk of freezing is low.
  • stator is cylindrical in shape, since then uniform thermal conditions are established in the rotary closure due to the uniform wall thickness of the stator, which leads to the least possible stress on the refractory wear parts of the rotary closure with a further reduced risk of freezing.
  • the two channels can also be developed in special cases, e.g. if the molten metal is to be drained from the transition area between the vessel bottom and the vessel side wall.
  • a plurality of rotor parts which are adjacent to one another on the end faces are interlockingly interlocking, each having at least one flow channel.
  • the rotor parts can be relatively short in relation to the overall rotor and therefore easy to manufacture, transport, assemble and replace. Due to the interlocking on the end face by means of tongue and groove arrangements, only the respective axially outermost rotor part needs to be driven from one end of the stator on the side wall of the vessel, so that the other rotor elements rotate or move synchronously.
  • the tongue and groove arrangements also ensure the correct rotational position of the rotor elements relative to one another.
  • stator in that it consists of a plurality of adjoining ends, e.g. is assembled with tongue-and-groove arrangements with interlocking interlocking stator parts.
  • the tongue and groove arrangements serve to mutually lock the stator parts.
  • stator or a part or an extension thereof can be designed as an immersion nozzle with a nozzle tube.
  • the rotor Since at least the rotor can be easily replaced, a good seal of the rotor with respect to the stator can be achieved in that the rotor is made of relatively soft, wear-resistant material and the stator is made of relatively hard, wear-resistant refractory material.
  • the stator can also be exchanged through the lateral vessel wall or the lower vessel bottom, the situation can also be reversed.
  • the refractory material of the rotor and / or the stator can at least on the stator and / or the rotor facing surface (s) carbon, graphite or the like.
  • Permanent lubricant contain.
  • a sliding sleeve arranged between these two rotary closure parts can also consist of such material which ensures permanent lubrication.
  • the refractory material of the rotor and / or the stator contains ceramic fibers or ceramic fibers and fibers made of carbon or graphite.
  • the invention also relates to a refractory rotor for a rotary closure of the type explained in more detail above. It is essentially distinguished according to the invention in that it has a e.g. has a recess formed as a transverse slot for the positive engagement of an actuating head which can be actuated by a drive. This allows the drive connection to be established quickly when the rotor and / or the stator are replaced.
  • the rotor has at least one flow channel, the inlet opening and outlet opening of which lie in a conical or circular-cylindrical outer surface.
  • the inlet opening of the at least one flow channel can also be arranged in an end face which is substantially perpendicular to the axis of rotation.
  • the invention also relates to a refractory stator for a twist lock of the type previously discussed.
  • this stator is essentially characterized in that it has at least one outflow channel which passes through a circular cylindrical recess for receiving a rotor.
  • the rotor and / or stator can consist of carbon or graphite or of carbon-containing refractory concrete.
  • the vessel 1 is arranged in the angular range between a refractory vessel bottom lining 2 and a refractory vessel wall lining 3 as a component of the refractory lining of a metallurgical vessel in the area of the molten metal.
  • the vessel bottom lining 2 protects a metal vessel bottom 33 and the vessel wall lining 3 protects a vessel wall 34.
  • the vessel bottom 33 has a recess 20 for tapping the molten metal downward, while the metal lateral vessel wall 34 has a recess 25 for the lateral accessibility and drive capability of the screw cap 1 .
  • the refractory bottom and side wall lining 2, 3 is therefore replaced in the area of the twist lock 1 by its parts.
  • the rotary lock 1 has a rotor 4, which is equipped with a conical section and serves as a locking body, with which it is pressed into a correspondingly conical seat 17 of a stator 6.
  • the stator 6 consists of two parts, one part of the stator 6 has a substantially vertical outflow channel 5; its downward extension is passed in one piece through the metal vessel bottom 2 as pouring spout 10. The stator 6 thus simultaneously forms an immersion nozzle.
  • a laterally arranged part 6 'of the stator 6 is hollow cone for receiving the drive end of the rotor 4.
  • the rotor 4 has 1 shows a straight flow channel 7, which is aligned with the outflow channel 5 of the stator 6 in the rotational position (open position) shown in FIG. 1.
  • an actuating head 18 engages the rotor 4 for its rotary drive about an essentially horizontal axis A, which engages with a strip-shaped projection 23 in a recess of the closure body 4 designed as a transverse slot 24. This enables torque transmission.
  • the actuating head 18 overlaps the drive-side end of the rotor 4 with an annular flange 25.
  • the drive shaft 11 of a drive 20 connects to the actuating head 18 via a universal joint 19.
  • the actuating head 18 is pressed in the direction of the stator 6 and thus the rotor 4 with its conical section into the corresponding conical seat 17 of the stator 6 by means of a spring assembly 12 and via an axial bearing acting on the drive shaft 11.
  • stator 6 While in the embodiment of FIG. 1, the stator 6 with the one-piece pouring tube 10 from the interior 8 of the vessel intended for receiving the molten metal into the vessel bottom lining 2 and the lateral part 6 'of the stator 6 through the vessel wall 34 into the vessel wall lining 3 2, the stator 6 in the embodiment according to FIG.
  • the pouring spout 10 which can be formed in two parts from the two parts 10a and 10b, for example, is attached from below through a recess in the metal vessel base 2 to the outlet opening 13 of the outflow channel 5 of the stator 6 and held there by means of a tensioning device 28.
  • the joint 29 between the stator 6 and the independent pouring pipe 10 is sealed by pressing in a sealing compound via a connecting line 30 in a space surrounding the joint 29, in which the conical head part of the pouring pipe 10 lies.
  • the stator 6 is also slightly wedge-shaped in order to facilitate replacement through the lateral vessel wall 34.
  • the embodiment of the twist lock 1 according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 2 essentially in that the flow channel 7 of the rotor 4 does not run straight but in a corner, so that the inlet opening 14 'of the rotor 4 in the molten metal end face of the rotor 4 lies, while the outlet opening 15 of the rotor 4 is still in its outer surface.
  • the outflow channel 5 of the stator 6 is practically formed only by a section which opens into the outlet opening 13.
  • a sliding or wear sleeve 9 is inserted between the tapered section of the rotor 4 and the corresponding tapered seat 17 of the stator 6.
  • the stator 6 also has an outer flange portion 32 which bears on the outside of the metal vessel wall 34 and on which the plate-shaped part of the carrier device 22 acts from the outside in the closed position in order to hold the stator 6 securely in place.
  • the rotor 4 is spherical at its end remote from the drive 20 and the seat 17 of the stator 6 is adapted accordingly.
  • the inlet opening 14 and outlet opening 15 of the rotor 4 are arranged in the outer surface of the rotor 4.
  • the flow channel 7 of the rotor 4 is, however, slightly angled in this case, so that the outlet opening 13 of the outlet channel 5 of the stator 6 is essentially downward, but the inlet opening 16 of the outlet channel 5 of the stator 6 is almost horizontally to the side.
  • Stator 6 and pouring tube 10 are separate parts here as well.
  • the stator 6 is again slightly wedge-shaped and has a flange section 32 at its outer end as in the embodiment according to FIG. 3
  • the vessel bottom lining 2 protects a metal vessel bottom 33 and the vessel bottom lining 3 protects one metal vessel wall 34.
  • the refractory bottom and side wall linings 2, 3 are thus replaced in the area of the twist lock 1 by its parts.
  • the lower vessel bottom 33 has a recess 50 for tapping the molten metal downwards, while the lateral vessel wall 34 has a recess 55 for the lateral accessibility and driveability of the screw cap 1.
  • the rotary lock 1 has a rotor 4, which is equipped with a cylindrical outer surface 35 and serves as a locking body, with which it cooperates in a sealing manner with a corresponding cylindrical seat 17 of a stator 6.
  • the stator 6 tapers towards the interior 8 of the vessel. It can be set into the working position shown in FIG. 1 both through the recess 50 in the vessel bottom 33 and through the recess 55 in the vessel wall 34.
  • the stator 6 has an essentially vertical outflow channel 5 with an inlet opening 16 extending from the interior 8 of the vessel.
  • the outlet opening 13 of the outflow channel 5 of the stator 6 is followed by a spout tube 10, which in this case is designed as a separate component, with an essentially vertical outflow channel 36.
  • the pouring pipe 10 is thus in the upper region in the recess 50 of the vessel bottom 33.
  • the pouring tube 10 is held on the vessel bottom 33 by means of clamping devices 28.
  • the joint 29 between the stator 6 and the pouring pipe 10 takes place by pressing a sealing compound through a connecting line 30 into a space 31 surrounding the joint 29, in which the conical head part of the pouring pipe 10 lies.
  • an essentially hollow cylindrical holding part 62 adjoins the stator 6, which can also consist of refractory material. It serves to accommodate drive elements 11, 18, 19 for the rotor 4 with the cylindrical lateral surface 35 accommodated in the cylindrical seat 17 of the stator 6.
  • the rotor 4 has a straight flow channel 7 running perpendicular to the axis of rotation A of the rotor 4 , whose inlet opening 14 and outlet opening 15 each in the cylindrical Shell surface 35 lie. The flow channel 7 is aligned in the rotational position shown in FIG. 1 (open position) with the outflow channel 5 of the stator 6.
  • the rotor 4 becomes in the open position continuous, essentially vertical and straight molten metal flow for a vertical tapping guaranteed.
  • the cylindrical rotor 4 can be seen, like the stator 6 and the at least slightly conical holding part 62, exchangeable through the recess 55 of the vessel wall 34, but also together with the stator 6 through the recess 50 of the vessel bottom 33.
  • an actuating head 18 engages the rotor 4 for its rotary drive about the essentially horizontal axis of rotation A, which engages with a strip-shaped projection 23 in a recess in the rotor 4 designed as a transverse slot 24. This enables torque transmission. If the rotor 4 is also to be moved axially back and forth, the projection 23 engages in a form-fitting manner in a manner not shown in the drive-side end of the rotor 4 or in a part which is connected to the latter in a non-positive or positive manner.
  • the actuating head 18 lies in the working position of the rotor 4 with a shoulder 37 on the drive-side surface of the stator 6.
  • the drive shaft 11 of a drive adjoins the actuating head 18 to the outside via a universal joint 19.
  • a corresponding linear drive can be provided, for example the drive shaft 11 can be designed as a thrust piston motor.
  • the actuating head 18 is pressed in the direction of the stator 6 until the shoulder 37 abuts the stator 6 and thus the flow channel 7 of the rotor 4 is in the position in which it is located by rotating the rotor 4 to the full opening or full Locked position or intermediate positions can be rotated.
  • the embodiment of the twist lock 1 according to FIG. 6 differs from that according to FIG. 1 essentially in that the flow channel 7 of the rotor 4 does not run straight but in a corner, so that the inlet opening 14 of the rotor 4 in the metal melt side end face 39 of the rotor 4 lies, while the outlet opening 15 of the rotor 4 continues into its outer surface 35. Accordingly, the outflow channel 5 of the stator 6 is practically formed only by a section which opens into the outlet opening 13, while the inlet opening 16 forms part of the cylindrical seat 17.
  • the holding part 62 here has an outer flange section which bears on the outside of the metal vessel wall 34 and on which the plate-shaped part of the carrier device 22 in the closed position from the outside acts to keep the stator 6 secured in place due to its conical shape. It can be seen from the comparison of FIGS. 1 and 2 that the stator / rotor unit sits higher in the latter, so that the inlet opening 14 of the flow channel 7 of the rotor 4 is located directly above the top of the vessel bottom lining 2 in the vessel interior 8.
  • stator / rotor unit are fully integrated into the vessel bottom and wall linings 2, 3, this unit can obviously also be shifted further into the vessel interior 8, that is to say initially in FIG. 5 above and then to the left, so that the stator / rotor unit is supported, for example, on the inner surface of the vessel bottom lining 2, or first in FIG. 6 to the left and then possibly upwards.
  • the stator / rotor unit comes even more intimately into contact with the molten metal on all sides in order to avoid freezing and the ingress of oxygen.
  • the rotary closure 1 essentially has a refractory rotor 4 which serves as a closure body and which is rotatable about an essentially horizontal axis A and axially displaceable in a recess 55 with a circular cylindrical inner surface 58 of a tubular, essentially square outer cross-section , refractory stator 6 is arranged.
  • the rotor 4 adjoins the circular cylindrical inner surface 58 of the stator 6 with a circular cylindrical outer surface 57.
  • the rotor 4 has a flow channel 7, which is inserted by pushing the rotor 4 into the stator 6 and rotating about the axis A with the outlet channel 5 of the stator 6 can be more or less covered.
  • Outflow channel 5 and flow channel 7 are located relatively close to the one container side wall 3, 34 consisting of the vessel wall lining according to the drawing 3 and metal vessel wall 34, but they can also be arranged in the middle of the vessel bottom 2, 33 consisting of vessel bottom lining 2 and metal vessel bottom 33.
  • the screw cap 1 is arranged on the vessel bottom lining 2 in the container interior 8 and completely surrounded by the molten metal during operation. However, it can also be at least partially embedded in the vessel bottom lining 2.
  • the outlet opening 13 of the outflow channel 5 opens into a pouring pipe 10 embedded in the vessel bottom lining 2.
  • the stator 6 is with its two ends (only one end can be seen in FIG.
  • the rotary lock 1 has the advantage that the rotor 4 and stator 6 can easily be replaced by the push-through method through the side wall 3, 34 after wear.
  • the stator 6 is arranged in the transition region between the vessel bottom lining 2 and the vessel wall lining 3.
  • the outflow channel 5 of the stator 6 and the flow channel 7 of the rotor 4 are angled so that the molten metal is first discharged obliquely and then vertically downwards.
  • the outflow channel 5 is also flared on the inlet side.
  • rotor 4 and stator 6 can be composed of individual rotor parts 4 'or stator parts 6'.
  • An exchange of the rotor 4 or of rotor parts 4 ' can be accomplished simply by pushing new rotor parts 4' from one side into the cylindrical recess 55 of the stator 6. This can also be done during the casting process.
  • frontal tongue and groove arrangements between the individual rotor parts 4 ' ensure not only a common rotation from the outermost rotor element 4', but also the correct rotational orientation of the rotor parts 4 'with each other.
  • Each rotor part 4 ' has a flow channel 7', which can be brought into congruence with an outflow channel 5 '.
  • the stator parts 6 ' In this case only one has an outflow channel 5'.
  • the invention is not restricted to this.
  • Fig. 10 illustrates schematically in cross section a metallurgical vessel with a transversely through the interior of the vessel 8 above the vessel bottom liner 2 and 1 arranged in the middle of the vessel bottom 33 arranged outflow channel 5 'of a stator 6' and flow channel 7 'of a rotor part 4'.
  • the rotor parts 4 ' can be pushed from right to left even when the vessel is filled with molten metal.
  • the drive arrangement 59 and the closure arrangement 60 can be pivoted away.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Drehverschluß für einen im wesentlichen vertikalen Abstich flüssiger Metallschmelze aus einem metallurgischen Gefäß mit einem rotationssymmetrischen, als Verschlußkörper dienenden feuerfesten Rotor, welcher um eine im wesentlichen horizontale Achse drehbar in einem, einen Ausflußkanal aufweisenden feuerfesten Stator angeordnet ist, wobei der Rotor einen durch Drehung des Rotors gegenüber dem Stator zu öffnenden und zu schließenden Durchflußkanal aufweist, dessen Auslauföffnung in der Mantelfläche des Rotors angeordnet ist.
  • Ein solcher Drehverschluß ist beispielsweise aus Fig. 1 der DE-PS 33 42 836 bekannt. Der bekannte Drehverschluß ist teilweise in einem Hohlraum der feuerfesten Auskleidung des Behälterbodens eingebaut. Dieser Hohlraum ist von einem aus feuerfesten Formsteinen und einer Lochplatte gebildeten feuerfesten Gehäuse ausgekleidet, in welches der Drehverschluß eingeschoben und damit teilweise vermörtelt wird. Abgesehen davon, daß bei einer Reparatur des Drehverschlusses auch dieses feuerfeste Gehäuse umständlich repariert werden muß, bildet das Gehäuse einerseits eine wärmeisolierende Abschirmung zur Metallschmelze und andererseits ist der Drehverschluß einer gewissen Luftkühlung ausgesetzt, was die Gefahr des Einfrierens des Drehverschlusses erhöht. Diese Gefahr des Einfrierens ist bei dem Drehverschluß gemäß Fig. 3 der DE-PS 33 42 836 noch größer, da dort der Drehverschluß zum Abschluß einer Rohrleitung dient. Ferner ist der Rotor nicht ohne den Stator austauschbar.
  • Bei dem aus der DE-PS 33 06 670 bekannten Drehverschluß erfolgt der Abstich horizontal, so daß der Rotor als verhältnismäßig lange, mit einer Durchgangsborung mit stirnseitiger Auslauföffnung versehener, seitlich horizontal aus dem Gefäßboden herausragender Verschlußkörper ausgebildet sein muß.
  • Daher können kurze Gießwege nicht erreicht werden. Da auch der Verschlußkörper mit axialer Durchgangsbohrung aus feuerfestem Material bestehen muß, ist die Übertragung von Drehmomenten bei einer hinreichend dichten Passung und unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der Teile im Sitz des Stators kaim möglich. Die durch die Durchflußkanalführung des Rotors erforderliche Dünnwandigkeit des Rotors führt ferner zu einem schnellen Verschleiß.
  • Bei dem aus der DE-OS 26 08 472 bekannten Drehverschluß besteht das Problem, daß die einander zugekehrten konischen Flächen von Rotor und Stator hohe Paßgenauigkeiten haben müssen, damit einerseits eine gute Drehbarkeit des Rotors an dem Stator und andererseits eine gute Fugenabdichtung zwischen Rotor und Stator gewährleistet ist. Der Rotor wird ferner in nachteiliger Weise auf Zug beansprucht. Außerdem kann der Rotor nicht ohne den Stator durch den Gefäßboden bzw. die Gefäßwand ausgetauscht werden. Der Rotor unterliegt jedoch im Betrieb in der Regel einem höheren Verschleiß als der Stator, so daß er öfter als der Stator ausgetauscht werden muß. Die Geometrie von Stator und Rotor setzt außerdem eine Anordnung des Drehverschlusses und damit auch dessen Betätigung in unmittelbarer Nachbarschaft des Gießstrahls, also in einem Bereich sehr hoher Temperaturen voraus. Die Tatsache, daß die Einlauföffnung des Durchflußkanals in der Stirnfläche des kegeligen Rotors angeordnet ist, führt zu einem schnellen Verschleiß des Rotors inbesondere in dem einen Eckbereich in unmittelbarer Nachbarschaft des Durchflußkanals.
  • Der Drehverschluß nach der AT-PS 357 283 ist im Gefäßboden angeordnet, und zwar so, daß der Rotor nicht ohne den Stator durch den Gefäßboden ausgetauscht werden kann. Auch hier wird der Rotor in nachteiliger Weise auf Zug beansprucht und ist bei Anordnung desselben mit vertikaler Drehachse nur vom Boden aus in unmittelbarer Nachbarschaft des Ausgußkanals antreibbar ist, was sowohl aus Platzgründen als auch wegen der dort herrschenden Temperaturbedingungen für den Antrieb des Rotors von Nachteil ist. Der bekannte Drehverschluß kann auch bei horizontalem Ausguß an der Seitenwand des Gefäßes, mit dann horizontaler Drehachse des Rotors angeordnet sein. Hierbei ergeben sich auch die gleichen Nachteile wie bei der Anordnung mit vertikaler Rotorachse.
  • Der Drehverschluß nach der AT-PS 165 292 liegt zum größten Teil außerhalb des Gefäßinneren, und zwar unterhalb des Gefäßbodens. Dadurch ist die Gefahr des Einfrierens verhältnismäßig groß und das Betätigungsaggregat liegt in verhältnismäßig enger Nachbarschaft zum Gießstrahl. Aufgrund der Konstruktions ist der Rotor nur zusammen mit dem Stator austauschbar und nur von unten betätigbar, da die Drehachse vertikal steht.
  • Bei dem Auslaßventil nach der GB-OS 2 174 069 sitzt ein Stator in der Auskleidung des Behälterbodens, während der obere Abschnitt des Ventilkörpers durch das gesamte Metallschmelzebad hindurch bis zu einem Haltearm oberhalb des metallurgischen Gefäßes ragt. Hierdurch ist ein erheblicher konstruktiver Aufwand erforderlich. Außerdem müssen Rotor und Stator aufeinander eingeläppt werden. Ferner ist der Anpreßdruck für den Tragarm einzustellen. Abgesehen von diesen Nachteilen grenzen Rotor und Stator lediglich mit Stirnflächen aneinander was zu Führungs- und Dichtungsproblemen führen kann.
  • Der Drehverschluß nach der GB-PS 1 177 262 befindet sich nicht in oder an der Gefäßwandauskleidung, sondern wird vielmehr von unten unterhalb des Gefäßbodens aus betätigt. Der Rotor, dessen Durchflußkanal als bloße Rinne ausgebildet ist, hat eine verhältnismäßig komplizierte Gestalt, welche zu schnellem Verschleiß führt. Außerdem ist der Rotor nicht ohne den Stator durch den Behälterboden austauschbar, sondern beide nur vom Behälterinnenraum aus.
  • Der Drehverschluß nach der US-PS 36 51 998 besteht im wesentlichen aus zwei zylindrischen, ineinander passenden Rohrkörpern mit vertikaler Achse, welche den Gefäßboden durchsetzen. Die Rohrkörper sind mit einer besonderen Dichtanordnung versehen. Die Betätigung muß auch hier aus unmittelbarer Nachbarschaft des Gießstrahles erfolgen. Die Ausbildung als Rohrkörper mit verhältnismäßig dünner Wandung führt zu einem schnellen Verschleiß.
  • Bei dem Zuflußstellglied für eine Kokillenfüllstandsregelung einer Stranggießanlage nach der DE-PS 35 40 202 werden, um ein Zusetzen einer Ausflußöffnung des Schmelzvorratsgefäßes zu vermeiden, wenigstens zwei konzentrisch zueinander angeordnete, vertikal stehende, ins Vorratsgefäß hineinragende und gegeneinander bewegbare Rohren mit Durchbrüchen für den Schmelzendurchtritt verwendet. Durch Verstellen wenigstens eines Rohres von oberhalb der Metallschmelze aus werden die Durchbrüche mehr oder weniger zur Deckung gebracht, wodurch sich eine mehr oder weniger große Ausflußöffnung für die Schmelze ergibt. Das eine Rohr ist vertikal feststehend im Behälterboden angeordnet, während das andere Rohr demgegenüber drehbar und axial verstellbar ist. Auch hierfür ist eine verhältnismäßig aufwendige Betätigungsanordnung erforderlich, welche von oberhalb der Metallschmelze angreifen muß. Ferner ist das Auswechseln der Teile umständlich, was bei dem hohen Verschleiß, welchem derartige Verschleißteile unterliegen, nachteilig ist.
  • Aus der JP-OS 61-182 857 ist eine Vorrichtung zum Steuern der Ausflußrate eines Tundish für das kontinuierliche Gießen bekannt, welche zum Zwecke der Verringerung der Oxydation der Stahlschmelze und der Verbesserung der Stahlqualität der im Behälterboden festliegende Stator einen vertikalen Ausflußkanal aufweist, in welchen in geringem Abstand oberhalb des Behälterbodens seitliche Ausflußöffnungen münden. Die Ausflußrate wird mit Hilfe eines vertikal in dem Ausflußkanal des Stators geführten Stössels vorgenommen, welcher von oberhalb der Metallschmelze zur vertikalen Verstellung betätigbar ist. Statt des Stössels kann auch ein rohrförmiger Verschlußkörper ähnlich der Lösung nach der DE-PS 35 40 202 verwendet werden.
  • Diese Verschlußvorrichtung kommt daher nicht ohne eine Betätigung von oberhalb der Metallschmelze in dem Gefäß aus. Die Verschleißteile Rotor und Stator sind ferner nur von oberhalb des Metallschmelzegefäßes aus austauschbar.
  • Bei der Vorrichtung zur Steuerung des Ausflusses einer Metallschmelze aus einem Behälter nach der CH-PS 571 373 ist ein von unterhalb des Behälterbodens aus betätigbarer Verschlußkörper in einem Stator des Behälterbodens vertikal verstellbar geführt. Der Verschlußkörper hat einen senkrechten Durchflußkanal, welcher sich nach oben in zwei Querbohrungen aufteilt. In Öffnungsstellung befinden sich die Einlaßöffnungen dieser Querbohrungen oberhalb der Oberfläche des Behhälterbodens in der Metallschmelze, in der Schließstellung des Verschlußkörpers dagegen innerhalb des Rotors. Die Betätigung muß hier von unterhalb des Behälterbodens aus erfolgen, also in unmittelbarer Nachbarschaft des Gießstrahles.
  • Bei dem Drehverschluß nach der GB-PS 183 241 sind Stator und Rotor weitgehend unterhalb des Behälterbodens angeordnet, so daß eine erhebliche Gefahr des Einfrierens der Metallschmelze besteht. Auch die Betätigung des Rotors, dessen Drehachse senkrecht zum vertikalen Ausflußkanal des Stators steht und dessen Durchflußkanal senkrecht zu dieser Drehachse verläuft, muß unterhalb des Behälterbodens in unmittelbarer Nachbarschaft des Gießstrahls erfolgen.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen Drehverschluß der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, bei welchem mit geringem konstruktivem Aufwand einerseits eine gute Zugänglichkeit des Drehverschlusses für eine einfache und den Gießprozeß wenig störende Betätigung und leichte Reparaturmöglichkeit gewährleistet und andererseits das Problem des Einfrierens vermindert ist.
  • Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Stator und der Rotor im Gefäßinneren in und/oder an der feuerfesten Gefäßwandauskleidung und ggf. der Gefäßbodenauskleidung im Bereich der Metallschmelze angeordnet sind.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Drehverschluß kann die Metallschmelze nach sehr kurzem Strömungsweg mit Hilfe des Stators senkrecht nach unten aus dem Gefäßinneren abgeführt werden. Der Rotor selbst kann verhältnismäßig kompakt sein, so daß sein Durchflußkanal ebenfalls entsprechend kurz ist. Da die funktionellen, die Metallschmelze führenden Teile des Drehverschlusses sämtlich im Gefäßinneren in der Metallschmelze oder in unmittelbarer Angrenzung an die Metallschmelze angeordnet sind, werden diese von der Metallschmelze auf der erforderlichen hohen Temperatur gehalten, so daß die Gefahr von Einfrierungen verringert ist. Ein Luftzutritt ist ausgeschlossen. Da die Gefäßauskleidung bereichsweise durch die funktionellen Teile des Drehverschlusses selbst ersetzt werden können, ist der bauliche Aufwand gegenüber bekannten metallurgischen Gefäßen mit Drehverschluß verringert. Durch die Anordnung von Stator und Rotor in und/oder an der feuerfesten Gefäßwandauskleidung und ggf. der Gefäßbodenauskleidung ist der Drehverschluß von der Seite her betätigbar, so daß das vertikale Abgießen nicht behindert wird. Aus dem gleichen Grunde ist der Weg für die Krafteinleitung und der Kraftaufwand für die Betätigung des Rotors verhältnismäßig gering, so daß die Betriebsaggregate entsprechend schwach und kompakt ausgelegt sein können. Dies fördert die wirtschaftliche und funktionssichere Betriebsweise des erfindungsgemäßen Drehverschlusses. Auch der Austausch von Rotor und Stator ist aufgrund der besonderen Anordnung dieser Teile zur Seite hin leicht möglich.
  • Wenn gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung der Rotor von außen mit einem konischen Abschnitt in einen entsprechend konischen Sitz des Stators gedrückt ist, ist ein schneller Austausch des Rotors mit der Möglichkeit, die Dichtigkeit zwischen Stator und Rotor durch von außen aufgebrachte Kräfte zu erzielen, gegeben.
  • Wenn gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung die Mantelfläche des Rotors kreiszylindrisch ausgebildet und in einem entsprechend kreiszylindrischen Sitz des Stators aufgenommen ist, sind derartige Andruckkräfte nicht erforderlich, jedoch bleiben der angestrebte geringe konstruktive Aufwand und die gute Zugänglichkeit der Verschleißteile des Drehverschlusses erhalten.
  • Bei entsprechender Passung der Mantelfläche des Rotors in den Sitz des Stators hat die letztgenannte Weiterbildung den Vorteil, daß der Rotor in dem Stator - neben der Drehbarkeit -auch axial verschiebbar sein kann. Hierdurch ist es möglich, die Öffnungs- und Schließfunktion bzw. Steuerfunktion des Drehverschlusses wahlweise durch Drehung oder Axialverschiebung des Rotors oder beide Bewegungen zu erzielen. Wenn beide Bewegungsmöglichkeiten bestehen, wird man die Steuerung des Gießstrahles vorzugsweise durch Drehung des Rotors und das vollständige Schließen und Öffnen durch axiales Verschieben des Rotors herbeiführen. Hierbei werden unterschiedliche Verschleißkanten beansprucht, so daß der Rotor eine größere Standzeit hat, als wenn er nur drehbar oder nur axial verschiebbar wäre.
  • Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal ist - neben der Auslauföffnung - auch die Einlauföffnung des Durchflußkanals des Rotors in dessen konischer oder zylindrischer Mantelfläche angeordnet. Dabei verläuft der Durchflußkanal des Rotors vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zur Drehachse, wodurch eine einfache Herstellbarkeit des Rotors gewährleistet ist. Bei besonderen räumlichen oder gießtechnischen Verhältnissen kann es aber auch zweckmäßig sein, den Durchflußkanal des Rotors abgewinkelt verlaufen zu lassen.
  • In weiterer Ausgestaltung dessen kann dabei vorgesehen sein, daß die Einlauföffnung des Durchflußkanals des Rotors in einer dem Gefäßinneren zugekehrten Stirnfläche des Rotors angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, daß der größte Teil des Rotors, nämlich derjenige Teil, welcher den horizontalen Abschnitt des Durchflußkanals aufweist, oberhalb der Oberseite der Gefäßbodenauskleidung, d.h. thermisch günstig in Beziehung zur Metallschmelze angeordnet sein und dennoch die gesamte Metallschmelze praktisch unbeschränkt aus dem Gefäßinneren ausfließen kann.
  • Dabei steht die die Einlauföffnung des Durchflußkanals des Rotors aufweisende Stirnfläche des Rotors vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Rotors, so daß sich die Lage der Einlauföffnung bei Steuerung des Gießstrahles durch Verdrehen der Auslaßöffnung des Durchflußkanals des Rotors relativ zur Auslauföffnung des Ausflußkanals des Stators nicht verändert.
  • Montage und Demomtage des Rotors, welcher besonderen Beanspruchungen ausgesetzt ist und welcher daher dem stärksten Verschleiß unterliegen, wird bei dem erfundenen Drehverschluß dadurch gewährleistet, daß der Rotor unabhängig von dem Stator durch eine Aussparung in der Gefäßwand hindurch verschiebbar und somit austauschbar ist.
  • Desgleichen kann vorgesehen sein, daß der Stator insgesamt oder wenigstens ein Teil von ihm durch eine Aussparung im Gefäßboden und/oder durch die Aussparung in der Gefäßwand hindurch verschiebbar und somit austauschbar ist.
  • Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Stator zusammen mit dem Rotor durch die Aussparung im Gefäßboden und/oder die Aussparung in der Gefäßwand hindurch verschiebbar und somit austauschbar ist, so daß bei Verschleiß diese beiden ineinandergepaßten Teile gemeinsam und daher schnell gegen eine neue Stator/Rotor-Einheit ausgetauscht werden können.
  • Da aus Gründen einer raumsparenden Bauweise es bei dem erfindungsgemäßen Drehverschluß von besonderem Vorteil ist, wenn der Stator in dem Übergangsbereich zwischen Gefäßwandauskleidung und Gefäßbodenauskleidung angeordnet ist und die Aussparung in dem Gefäßboden für den vertikalen Abstich der Metallschmelze und die Aussparung in der seitlichen Gefäßwand für die Betätigung des Rotors möglichst dicht beieinanderliegen, kann der Rotor bei einfacher Konstruktion von der Gefäßwand aus durch eine durch die Aussparung in der Gefäßwand hindurchgeführte Antriebsstange antreibbar sein.
  • Eine konstruktiv einfache Betätigung des Rotors ist dann möglich, wenn er mittels eines Betätigungskopfes in dem Sitz des Stators gehalten ist, wobei der Betätigungskopf von außen formschlüssig mit dem antriebsseitigen Ende des Rotors zusammenwirkt, um auch als Mitnahmevorrichtung zu dienen. Ferner soll der Rotor nur gedreht, jedoch nicht axial verschoben werden, greift der Betätigungskopf vorzugsweise nur lose antriebsseitig in den Rotor ein, so daß er auch axial leicht und einfach wieder abgezogen werden kann, um die gute Zugänglichkeit des Rotors zu gewährleisten.
  • Um Toleranzen bei der Montage und aufgrund von Wärmeverschiebungen zu vermeiden, steht der Rotor gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal vorzugsweise über ein Kardangelenk mit dem Antrieb des Rotors in Verbindung.
  • Stattdessen oder zusätzlich kann der Rotor über eine elastische Kupplung mit dem Antrieb in Verbindung stehen, um vorhandene Achsverschiebungen bzw. Versetzungen auszugleichen.
  • Wenn der Antrieb und die auf den Rotor einwirkenden Antriebsübertragungsmittel an einer von der Gefäßwand abschwenkbaren Trägervorrichtung gehalten sind, ist eine besonders leichte Zugänglichkeit des Rotors und ggf. auch des Stators gewährleistet. Da insbesondere der Rotor, welcher auch zur Drosselung des Gießstrahles verwendet wird, einem Verschleiß unterliegt, ist die leichte Austauschbarkeit trotz des seitlichen Antriebes des Rotors von besonderem Vorteil.
  • Der erfundene Drehverschluß kann hinsichtlich zuverlässiger Funktion und eines einfachen und schnellen Austauschs der Verschleißteile weiterhin dadurch verbessert werden, daß der Stator mit seinen beiden Enden durch zwei einander gegenüberliegende Gefäßseitenwände hindurchgeführt und dadurch der Rotor im Durchschub auswechselbar ist. Dabei wirkt die Mantelfläche des Rotors mit der als Dichtsitz dienenden kreiszylindrischen Innenfläche des Stators zusammen. Der Rotor ist also in dem Stator sowohl drehbar als auch axial verschiebbar. Die Drehbewegung dient dem Öffnen und Schließen des Durchlaufkanals des Rotors, die Axialverschiebung in erster Linie dem Auswechseln des Rotors im Durchschub von den Statorenden aus. Mittels Axialverschiebung kann aber auch ein Öffnen und Schließen des Durchflußkanals des Rotors erfolgen. Für die Abdichtung zwischen Rotor und Stator sind auch hier keine Anpreßkräfte erforderlich.
  • Der Rotor kann von einem seitlichen, in einer Gefäßseitenwand liegenden und daher gut zugänglichen Ende des Stators bis in seine Position verschoben werden, in welcher Durchflußkanal und Ausflußkanal durch Drehung, aber auch durch Axialverschiebung mehr oder weniger zur Deckung gebracht werden können.
  • Der Antrieb zur Drehung und/oder Axialverschiebung setzt an einem Ende des Rotors an, welches zu diesem Zweck auch seitlich aus dem Stator herausragen kann. Die gesamte Verschlußanordnung von Stator und Rotor liegt auch hier unmittelbar in der Metallschmelze oder in unmittelbarer Angrenzung derselben, so daß die Gefahr des Einfrierens gering ist.
  • Im Rahmen des Erfindungsgedankens ist es zur Lösung der gestellten Aufgabe von besonderem Vorteil, wenn der Rotor bzw. Teile des Rotors, wenn er mehrteilig ausgebildet ist, auch bei gefülltem Gefäß im Durchschub durch einen neuen Rotor bzw. neue Teile des Rotors auswechselbar ist, bzw. sind.
  • Von besonderem Vorteil ist es ferner, wenn der Stator zylinderrohrförmig ausgebildet ist, da sich dann wegen gleichmäßiger Wandstärke des Stators gleichmäßige thermische Verhältnisse im Drehverschluß einstellen, was zu einer geringstmöglichen Beanspruchung der feuerfesten Verschleißteile des Drehverschlusses bei weiter verringerter Gefahr des Einfrierens führt.
  • Während normalerweise der Ausflußkanal und der Durchflußkanal den Stator bzw. den Rotor gerade durchqueren, können im Rahmen der Erfindung die beiden Kanäle in besonderen Fällen auch abgewickelt sein, z.B. wenn die Metallschmelze aus dem Übergangsbereich zwischen Gefäßboden und Gefäßseitenwand abgeleitet werden soll.
  • Sowohl für die Herstellung als auch für den Austausch der Teile kann es zweckmäßig sein, wenn in dem Stator mehrere stirnseitig aneinandergrenzende, z.B. mit Nut-Feder-Anordnung formschlüssig ineinandergreifende Rotorteile mit mindestens je einem Durchflußkanal angeordnet sind. Die Rotorteile können im Verhältnis zum Gesamtrotor verhältnismäßig kurz und daher einfach herzustellen, zu transportieren, zu montieren und auszutauschen sein. Durch das stirnseitige Ineinandergreifen mittels Nut-Feder-Anordnungen braucht nur das jeweilige axial äußerste Rotorteil vom einen Ende des Stators an der Gefäßseitenwandung aus angetrieben zu werden, so daß sich die anderen Rotorelemente synchron mitdrehen oder mitverschieben. Die Nut-Feder-Anordnungen stellen außerdem die richtige Drehlage der Rotorelemente zueinander sicher.
  • Auch bei dem Stator kann der Vorteil kleinerer Baueinheiten dadurch verwirklicht werden, daß er aus mehreren stirnseitig aneinandergrenzenden, z.B. mit Nut-Feder-Anordnungen formschlüssig ineinandergreifenden Statorteilen zusammengesetzt ist. Hier dienen die Nut-Feder-Anordnungen zur gegenseitigen Arretierung der Statorteile.
  • Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal kann der Stator oder ein Teil oder eine Verlängerung desselben als Eintauchausguß mit Ausgußrohr ausgebildet sein.
  • Da zumindest der Rotor einfach auswechselbar ist, kann eine gute Abdichtung des Rotors gegenüber dem Stator dadurch erzielt werden, daß der Rotor aus verhältnismäßig weichem, verschleißfähigem und der Stator aus verhältnismäßig hartem, verschleißfestem Feuerfestmaterial besteht. Insbesondere wenn auch der Stator durch die seitliche Gefäßwand oder den unteren Gefäßboden hindurch austauschbar ist, können die Verhältnisse auch umgekehrt sein.
  • Da der erfindungsgemäße Drehverschluß im Betrieb von Metallschmelze umgeben ist, d.h. kein Sauerstoff Zutritt hat, kann das Feuerfestmaterial des Rotors und/oder des Stators zumindest an deren dem Stator und/oder dem Rotor zugekehrten Oberfläche(n) Kohlenstoff, Graphit o.dgl. Dauerschmiermittel enthalten. Sattdessen oder zusätzlich kann auch eine zwischen diesen beiden Drehverschlußteilen angeordnete Gleithülse aus solchem die Dauerschmierung gewährleistenden Material bestehen.
  • Ferner ist es Möglich, daß das Feuerfestmaterial des Rotors und/oder des Stators keramische Fasern oder keramische Fasern und Fasern aus Kohlenstoff oder Graphit enthält.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf einen feuerfesten Rotor für einen Drehverschluß der zuvor näher erläuterten Art. Er zeichnet sich erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch aus, daß er an seinem antriebsseitigen Ende eine z.B. als Querschlitz ausgebildte Aussparung für den formschlüssigen Eingriff eines von einem Antrieb betätigbaren Betätigungskopfes aufweist. Dies erlaubt eine schnelle Herstellung der Antriebsverbindung beim Auswechseln des Rotors und/oder des Stators.
  • Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Rotor wenigstens einen Durchflußkanal aufweist, dessen Einlauföffnung und Auslauföffnung in einer konischen oder kreiszylindrischen Mantelfläche liegen.
  • Die Einlauföffnung des wenigstens einen Durchflußkanals kann aber auch in einer zur Drehachse im wesentlichen senkrecht stehenden Stirnfläche angeordnet sein.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf einen feuerfesten Stator, für einen Drehverschluß der zuvor erörterten Art. Dieser Stator zeichnet sich erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch aus, daß er wenigstens einen Ausflußkanal aufweist, welcher eine kreiszylindrische Aussparung für die Aufnahme eines Rotors durchquert.
  • Rotor und/oder Stator können aus Kohlenstoff oder Graphit oder aus Kohlenstoff enthaltendem feuerfestem Beton bestehen.
  • Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    teilweise im Vertikalschnitt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehverschlusses,
    Fig. 1a
    in gleicher Darstellung wie in Fig. 1 den antriebsseitigen Abschnitt des Rotors mit Betätigungskopf, um 90° gegenüber der Stellung von Fig. 1 gedreht,
    Fig. 2
    im Vertikalschnitt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehverschlusses,
    Fig. 3
    eine noch weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehverschlusses,
    Fig. 4
    eine noch weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehverschlusses,
    Fig. 5
    teilweise im Vertikalschnitt eine noch weitere Ausführungsform eines die Erfindung aufweisenden Drehverschlusses,
    Fig. 6
    eine noch weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehverschlusses in gleicher Darstellung wie in Fig. 5,
    Fig. 7a
    im Vertikalschnitt eine noch weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehverschlusses,
    Fig. 7b
    einen Schnitt durch den Drehverschluß nach Fig. 7a entlang der Linie Ib-Ib von Fig. 7a,
    Fig. 8
    eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehverschlusses, welcher im Übergangsbereich zwischen Gefäßseitenwandung und Gefäßboden angeordnet ist,
    Fig. 9a
    schematisch in Schrägansicht einen rohrförmigen Stator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für einen Drehverschluß nach den Fig. 7a und 7b oder 8,
    Fig. 9b
    schematisch in Schrägansicht einen zu dem in Fig. 9a dargestellten Stator passenden Rotor nach einer Ausführungsform der Erfindung und
    Fig. 10
    schematisch einen Gesamtschnitt durch ein metallurgisches Gefäß mit einem die Erfindung aufweisenden Drehverschluß besonderer Ausgestaltung.
  • Der Drehverschluß 1 gemäß Fig. 1 ist im Winkelbereich zwischen einer feuerfesten Gefäßbodenauskleidung 2 und einer feuerfesten Gefäßwandauskleidung 3 als Bestand der feuerfesten Auskleidung eines metallurgischen Gefäßes im Bereich der Metallschmelze angeordnet. Die Gefäßbodenauskleidung 2 schützt einen metallenen Gefäßboden 33 und die Gefäßwandauskleidung 3 eine Gefäßwand 34. Der Gefäßboden 33 hat eine Aussparung 20 für den Abstich der Metallschmelze nach unten, während die metallene seitliche Gefäßwand 34 eine Aussparung 25 für die seitliche Zugänglichkeit und Antriebbarkeit des Drehverschlusses 1 hat. Die feuerfeste Boden- und Seitenwandauskleidung 2, 3 ist also im Bereich des Drehverschlusses 1 durch dessen Teile ersetzt. Der Drehverschluß 1 hat bei diesem Ausführungsbeispiel einen mit einem kegeligen Abschnitt ausgestatteten als Verschlußkörper dienenden Rotor 4, mit welcher er in einen entsprechend konischen Sitz 17 eines Stators 6 gedrückt wird. Der Stator 6 besteht aus zwei Teilen, der eine Teil des Stators 6 hat einen im wesentlichen vertikalen Ausflußkanal 5; seine Verlängerung nach unten ist durch den metallenen Gefäßboden 2 als Ausgußrohr 10 einstückig hindurchgeführt. Der Stator 6 bildet damit gleichzeitig einen Eintauchausguß. Ein seitlich angeordneter Teil 6′ des Stators 6 ist hohlkegelig ausgebildet zur Aufnahme des antriebsseitigen Endes des Rotors 4. Der Rotor 4 hat bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einen geraden Durchflußkanal 7, welcher in der in Fig. 1 dargestellten Drehstellung (Öffnungsstellung) mit dem Ausflußkanal 5 des Stators 6 fluchtet. Dargestellt ist also die volle Öffnungsstellung des Rotors 4. Einlauföffnung 14 und Auslauföffnung 15 des Durchflußkanals 7 des Rotors 4 liegen in der Mantelfläche des Rotors 4. Auslauföffnung 13 und Einlauföffnung 16 des Stators 6 liegen bei diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen senkrecht übereinander, so daß in Öffnungsstellung des Rotors 4 ein durchgehender, im wesentlichen vertikaler und gerader Metallschmelzefluß für einen vertikalen Abstich gewährleistet ist.
  • Antriebsseitig greift an dem Rotor 4 zu dessen Drehantrieb um eine im wesentlichen horizontale Achse A ein Betätigungskopf 18 an, welcher mit einem leistenförmigen Vorsprung 23 in eine als Querschlitz 24 ausgebildete Aussparung des Verschlußkörpers 4 eingreift. Hierdurch ist eine Drehmomentübertragung möglich. Am äußeren Rand übergreift der Betätigungskopf 18 das antriebsseitige Ende des Rotors 4 mit einem Ringflansch 25. An den Betätigungskopf 18 schließt sich nach außen über ein Kardangelenk 19 die Antriebswelle 11 eines Antriebs 20 an. Mittels eines Federpaketes 12 und über ein an der Antriebswelle 11 angreifendes Axiallager wird der Betätigungskopf 18 in Richtung des Stators 6 und damit der Rotor 4 mit seinem konischen Abschnitt in den entsprechenden konischen Sitz 17 des Stators 6 gedrückt. Zwischen dem Axiallager und dem Antrieb 20 befindet sich in der Antriebswelle 11 noch eine elastische Kupplung 21. Antriebswelle 11, Federpaket 12, Betätigungskopf 18, Kardangelenk 19, elastische Kupplung 21 und Antrieb 20 sind gemeinsam an einer Trägervorrichtung 22 gehalten, welche über ein an der Außenseite des metallurgischen Gefäßes angebrachtes Gelenk 26 nach unten abschwenkbar ist, nachdem ein Schnellverschluß 27 gelöst worden ist. Damit wird der Rotor 4 einfach und schnell für ein Auswechseln zugänglich. Nach Wegklappen der Trägervorrichtung 22 läßt sich auch der eine Teil 6′ des Stators 6 seitlich aus der Auskleidung 2, 3 herausziehen. Der andere Teil des Stators 6 mit dem Ausgußrohr 10 läßt sich nach dem Entfernen des Rotors 4 vom Gefäßinneren 8 aus herausnehmen.
  • Während bei der Ausführungsform von Fig. 1 der Stator 6 mit dem einstückig ausgebildeten Ausgußrohr 10 von dem für die Aufnahme der Metallschmelze bestimmten Gefäßinneren 8 aus in die Gefäßbodenauskleidung 2 und der seitliche Teil 6′ des Stators 6 durch die Gefäßwand 34 hindurch in die Gefäßwandauskleidung 3 einsetzbar ist, besteht der Stator 6 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 aus einem insgesamt durch die Gefäßwand 34 einsetzbaren Block mit einer Aussparung für die Aufnahme des antriebsseitigen Endes des Rotors 4, des Betätigungskopfes 18, des Kardangelenks 19 und des ersten Teils der Antriebswelle 11. Das Ausgußrohr 10, welches bspw. aus den beiden Teilen 10a und 10b zweiteilig ausgebildet sein kann, wird jedoch von unten durch eine Aussparung des metallenen Gefäßbodens 2 an die Auslauföffnung 13 des Ausflußkanals 5 des Stators 6 angesetzt und dort mittels einer Spannvorrichtung 28 gehalten. Eine Abdichtung der Fuge 29 zwischen dem Stator 6 und dem selbständigen Ausgußrohr 10 erfolgt durch Einpressen einer Abdichtmasse über eine Anschlußleitung 30 in einem die Fuge 29 umgebenden Freiraum, in welchem der konische Kopfteil des Ausgußrohres 10 liegt. Wie aus Fig. 2 zu erkennen, ist auch der Stator 6 leicht keilförmig ausgebildet, um das Auswechseln durch die seitliche Gefäßwand 34 hindurch zu erleichtern.
  • Die Ausführungsform des Drehverschlusses 1 nach Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 2 im wesentlichen dadurch, daß der Durchflußkanal 7 des Rotors 4 nicht gerade, sondern übereck verläuft, so daß die Einlauföffnung 14′ des Rotors 4 in der metallschmelzeseitigen Stirnfläche des Rotors 4 liegt, während die Auslauföffnung 15 des Rotors 4 nach wie vor in seiner Mantelfläche liegt. Demzufolge wird der Ausflußkanal 5 des Stators 6 praktisch nur durch einen Abschnitt gebildet, welcher in die Auslauföffnung 13 mündet. Ferner ist hier zwischen dem kegelig ausgebildeten Abschnitt des Rotors 4 und dem entsprechend kegeligen Sitz 17 des Stators 6 eine Gleit- bzw. Verschleißhülse 9 eingefügt. Der Stator 6 hat ferner einen äußeren Flanschabschnitt 32, welcher auf der Außenseite der metallenen Gefäßwand 34 anliegt, und auf welchen von außen der plattenförmige Teil der Trägervorrichtung 22 in Verschlußstellung einwirkt, um den Stator 6 an Ort und Stelle gesichert zu halten.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist der Rotor 4 an seinem dem Antrieb 20 abgewandten Ende ballig ausgebildet und der Sitz 17 des Stators 6 entsprechend angepaßt. Einlauföffnung 14 und Auslauföffnung 15 des Rotors 4 sind zwar in der Mantelfläche des Rotors 4 angeordnet. Der Durchflußkanal 7 des Rotors 4 ist in diesem Falle jedoch leicht abgewinkelt, so daß die Auslauföffnung 13 des Ausflußkanals 5 des Stators 6 zwar im wesentlichen nach unten, die Einlauföffnung 16 des Ausflußkanals 5 des Stators 6 aber nahezu horizontal zur Seite weist. Stator 6 und Ausgußrohr 10 sind auch hier gesonderte Teile. Der Stator 6 ist wiederum leicht keilförmig ausgebildet und trägt an seinem äußeren Ende einen Flanschabschnitt 32 wie bei der Ausgestaltung nach Fig. 3
  • Ersichtlich können einzelne Merkmale, mit welchen sich die Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 4 voneinander unterscheiden, auch miteinander kombiniert werden.
  • Der Drehverschluß 1 gemäß Fig. 5 ist im Winkelbereich zwischen einer feuerfesten Gefäßbodenauskleidung 2 und einer feuerfesten Wandauskleidung 3 als Bestandteil der Gefäßauskleidung eines metallurgischen Gefäßes im Bereich der Metallschmelze angeordnet. Die Gefäßbodenauskleidung 2 schützt einen metallenenen Gefäßboden 33 und die Gefäßbodenauskleidung 3 eine metallene Gefäßwand 34. Die feuerfesten Boden- und Seitenwandauskleidungen 2, 3 sind also im Bereich des Drehverschlusses 1 durch dessen Teile ersetzt. Der untere Gefäßboden 33 hat eine Aussparung 50 für den Abstich der Metallschmelze nach unten, während die seitliche Gefäßwand 34 eine Aussparung 55 für die seitliche Zugänglichkeit und Antreibbarkeit des Drehverschlusses 1 hat. Der Drehverschluß 1 hat einen mit einer zylindrischen Mantelfläche 35 ausgestatteten, als Verschlußkörper dienenden Rotor 4, mit welcher er mit einem entsprechend zylindrischen Sitz 17 eines Stators 6 dichtend zusammenwirkt. Der Stator 6 verjüngt sich zum Gefäßinneren 8 hin. Er kann sowohl durch die Aussparung 50 des Gefäßbodens 33 als auch durch die Aussparung 55 der Gefäßwand 34 in die in Fig. 1 dargestellte Arbeitsposition gesetzt werden. Der Stator 6 hat einen im wesentlichen vertikalen Ausflußkanal 5 mit einer vom Gefäßinneren 8 ausgehenden Einlauföffnung 16. An die Auslauföffnung 13 des Ausflußkanals 5 des Stators 6 schließt sich ein in diesem Fall als gesondertes Bauteil ausgebildetes Ausgußrohr 10 mit im wesentlichen vertikalem Ausflußkanal 36 an. Das Ausgußrohr 10 liegt also im oberen Bereich in der Aussparung 50 des Gefäßbodens 33. Das Ausgußrohr 10 ist mittels Spannvorrichtungen 28 am Gefäßboden 33 gehalten. Die Fuge 29 zwischen Stator 6 und Ausgußrohr 10 erfolgt durch Einpressen einer Abdichtmasse über eine Anschlußleitung 30 in einen die Fuge 29 umgebenden Freiraum 31, in welchem der konische Kopfteil des Ausgußrohrs 10 liegt.
  • Zur Aussparung 55 der Gefäßwand 34 hin schließt sich an den Stator 6 ein im wesentlichen hohlzylindrisches Halteteil 62 an, welches ebenfalls aus feuerfestem Material bestehen kann. Er dient der Aufnahme von Antriebselementen 11, 18, 19 für den in dem zylindrischen Sitz 17 des Stators 6 aufgenommenen Rotor 4 mit der zylindrischen Mantelfläche 35. Der Rotor 4 hat bei diesem Ausführungsbeispiel einen geraden, senkrecht zur Drehachse A des Rotors 4 verlaufenden Durchflußkanal 7, dessen Einlauföffnung 14 und Auslauföffnung 15 jeweils in der zylindrischen Mantelfläche 35 liegen. Der Durchflußkanal 7 fluchtet in er in Fig. 1 dargestellten Drehstellung (Öffnungsstellung) mit dem Ausflußkanal 5 des Stators 6. Da die Auslauföffnung 13 und die Einlauföffnung 16 des Stators 6 bei diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen senkrecht übereinander liegen, wird in Öffnungsstellung des Rotors 4 ein durchgehender, im wesentlichen vertikaler und gerader Metallschmelzefluß für einen vertikalen Abstich gewährleistet. Der zylindrische Rotor 4 ist ersichtlich, wie der Stator 6 und der außen zumindest leicht konische Halteteil 62, durch die Aussparung 55 der Gefäßwand 34, aber auch zusammen mit dem Stator 6 durch die Aussparung 50 des Gefäßbodens 33 austauschbar.
  • Antriebsseitig greift an dem Rotor 4 zu dessen Drehantrieb um die im wesentlichen horizontale Drehachse A ein Betätigungskopf 18 an, welcher mit einem leistenförmigen Vorsprung 23 in eine als Querschlitz 24 ausgebildete Aussparung des Rotors 4 eingreift. Hierdurch ist eine Drehmomentübertragung möglich. Falls der Rotor 4 auch axial hin und herbewegt werden soll, greift der Vorsprung 23 in nicht näher dargestellter Weise formschlüssig in das antriebsseitige Ende des Rotors 4 oder in ein mit diesem kraft- oder formschlüssig verbundenes Teil ein. Der Betätigungskopf 18 liegt in Arbeitsstellung des Rotors 4 mit einer Schulter 37 an der antriebsseitigen Oberfläche des Stators 6 an. An den Betätigungskopf 18 schließt sich nach außen über ein Kardangelenk 19 die Antriebswelle 11 eines (nicht dargestellten) Antriebs an. Soll der Rotor 4 auch axial verschiebbar sein, kann ein entsprechender Linearantrieb vorgesehen, beispielsweise die Antriebswelle 11 als Schubkolbenmotor ausgebildet sein. Mittels eines Federpakets 12 und über ein an der Antriebswelle 11 angreifendes Axiallager wird der Betätigungskopf 18 in Richtung des Stators 6 gedrückt, bis die Schulter 37 an dem Stator 6 anliegt und damit der Durchflußkanal 7 des Rotors 4 sich in der Lage befindet, in welcher er durch Drehung des Rotors 4 in die volle Öffnungs- oder volle Verschlußstellung oder Zwischenstellungen verdreht werden kann. Zwischen dem Axiallager und dem Antrieb befindet sich in der Antriebswelle 11 noch eine elastische Kupplung 21. Antriebswelle 11, Federpaket 12, Betätigungskopf 18, Kardangelenk 19, elastische Kupplung 21 und der (nicht dargestellte) Antrieb sind gemeinsam an einer Trägervorrichtung 22 gehalten, welche über ein an der Außenseite des metallurgischen Gefäßes angebrachtes Gelenk 26 einfach nach unten abschwenkbar ist, nachdem ein Schnellverschluß 27 gelöst worden ist. Damit wird der Rotor 4 und ggf. der Stator 6 einfach und schnell für ein Auswechseln zugänglich. Denn nach dem Wegklappen der Trägervorrichtung 22 läßt sich auch der Halteteil 62 seitlich aus der Gefäßboden- und Gefäßwandauskleidung 2, 3 herausziehen. Wie dargestellt liegt die Trägervorrichtung 22 an der Außenfläche des Halteteils 62 an und drückt diesen gegen die Außenseite des Stators 6. Das Kardangelenk 19 und die elastische Kupplung 21 dienen dem Ausgleich von Toleranzen der zusammenarbeitenden Zylinderlfächen von Rotor 4 und Stator 6.
  • Die Ausführungsform des Drehverschlusses 1 nach Fig. 6 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß der Durchflußkanal 7 des Rotors 4 nicht gerade, sondern übereck verläuft, so daß die Einlauföffnung 14 des Rotors 4 in der metallschmelzeseitigen Stirnfläche 39 des Rotors 4 liegt, während die Auslauföffnung 15 des Rotors 4 nach wie vor in seine Mantelfläche 35 mündet. Demzufolge wird der Ausflußkanal 5 des Stators 6 praktisch nur durch einen Abschnitt gebildet, welcher in die Auslauföffnung 13 mündet, während die Einlauföffnung 16 einen Teil des zylindrischen Sitzes 17 bildet. Das Halteteil 62 hat hier einen äußeren Flanschabschnitt, welcher auf der Außenseite der metallenen Gefäßwand 34 anliegt und auf welchen von außen der plattenförmige Teil der Trägervorrichtung 22 in Verschlußstellung einwirkt, um den Stator 6 aufgrund seiner konischen Ausbildung an Ort und Stelle gesichert zu halten. Man erkennt aus dem Vergleich der Fig. 1 und 2, daß bei letzterer die Stator/Rotor-Einheit höher sitzt, so daß die Einlauföffnung 14 des Durchflußkanals 7 des Rotors 4 unmittelbar oberhalb der Oberseite der Gefäßbodenauskleidung 2 im Gefäßinnenraum 8 liegt.
  • Während bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 5 und 6 die Stator/Rotor-Einheit in die Gefäßboden- und Wandauskleidungen 2, 3 voll integriert sind, kann diese Einheit ersichtlich auch weiter in das Gefäßinnere 8 verlagert werden, also in Fig. 5 gedanklich zunächst nach oben und dann nach links, so daß sich die Stator/Rotor-Einheit beispielsweise auf der Innenfläche der Gefäßbodenauskleidung 2 abstützt, oder in Fig. 6 zunächst nach links und ggf. dann noch nach oben. Hierdurch kommt die Stator/Rotor-Einheit noch inniger in möglichst allseitige Berührung mit der Metallschmelze, um Einfrierungen und Sauerstoffzutritt zu vermeiden.
  • Gemäß Fig. 7a und 7b weist der Drehverschluß 1 im wesentlichen einen als Verschlußkörper dienenden feuerfesten Rotor 4 auf, welcher um eine im wesentlichen horizontale Achse A drehbar und axial verschiebbar in einer Aussparung 55 mit kreiszylindrischer Innenfläche 58 eines rohrförmigen, mit im wesentlichen quadratischem Außenquerschnitt ausgestatteten, feuerfesten Stators 6 angeordnet ist. Der Rotor 4 grenzt mit einer kreiszylindrischen Mantelfläche 57 dichtend an die kreiszylindrische Innenfläche 58 des Stators 6. Der Rotor 4 hat einen Durchflußkanal 7, welcher durch Einschieben des Rotors 4 in den Stator 6 und Drehen um die Achse A mit dem Ausflußkanal 5 des Stators 6 mehr oder weniger zur Deckung gebracht werden kann. Ausflußkanal 5 und Durchflußkanal 7 befinden sich nach der zeichnerischen Darstellung verhältnismäßig nahe der einen Behälterseitenwand 3, 34 bestehend aus der Gefäßwandauskleidung 3 und metallener Gefäßwand 34, sie können aber auch in der Mitte des Gefäßbodens 2, 33 bestehend aus Gefäßbodenauskleidung 2 und metallenem Gefäßboden 33, angeordnet sein. Der Drehverschluß 1 ist auf der Gefäßbodenauskleidung 2 im Behälterinneren 8 angeordnet und im Betrieb von der Metallschmelze vollständig umgeben. Es kann aber auch wenigstens teilweise in die Gefäßbodenauskleidung 2 eingelassen sein. Die Auslauföffnung 13 des Ausflußkanals 5 mündet in ein in der Gefäßbodenauskleidung 2 eingelassenes Ausgußrohr 10. Der Stator 6 ist mit seinen beiden Enden (in Fig. 7a ist nur das eine Ende zu sehen) bis durch die aus Gefäßwandauskleidung 3 und Gefäßwand 34 gebildeten einander gegenüberliegenden Gefäßseitenwände geführt (vgl. Fig. 10), ebenso der Rotor 4 innerhalb des Stators 6 wenigstens an einem Statorende. Auf diese Weise kann der Rotor 4 einfache von außen in Drehrichtung mit einer in Fig. 4 nur schematisch dargestellten Antriebsanordnung 59 angetrieben werden. Zu diesem Zwecke kann der Rotor 4 auch aus dem Stator 6 in dem erforderlichen Maß herausragen. An dem der Antriebsanordnung 59 gegenüberliegenden Statorende ist eine z.B. als Klappe ausgebildete Verschlußanordnung 60 vorgesehen. Der erfindungsgemäße Drehverschluß 1 hat den Vorteil, daß Rotor 4 und Stator 6 nach Verschleiß leicht im Durchschubverfahren durch die Seitenwandung 3, 34 ausgetauscht werden können.
  • Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 8 ist der Stator 6 im Übergangsbereich zwischen Gefäßbodenauskleidung 2 und Gefäßwandauskleidung 3 angeordnet. Der Ausflußkanal 5 des Stators 6 und der Durchflußkanal 7 des Rotors 4 sind so abgewinkelt, daß die Metallschmelze zunächst schräg und dann vertikal nach unten abgeleitet wird. Der Ausflußkanal 5 ist zudem einlaufseitig konisch aufgeweitet.
  • In den Fig. 9a und 9b ist an einer Stator-Rotor-Kombination durch gestrichelte Linie angedeutet, daß sich Rotor 4 und Stator 6 aus einzelnen Rotorteilen 4′ bzw. Statorteilen 6′ zusammensetzen können. Ein Austausch des Rotors 4 bzw. von Rotorteilen 4′ kann einfach dadurch bewerkstelligt werden, daß neue Rotorteile 4′ von einer Seite her in die zylindrische Aussparung 55 des Stators 6 nachgeschoben werden. Dies kann auch während des Gießvorganges erfolgen. Nicht dargestellte stirnseitige Nut-Feder-Anordnungen zwischen den einzelnen Rotorteilen 4′ gewährleisten nicht nur ein gemeinsames Verdrehen vom äußersten Rotorelement 4′ aus, sondern auch die richtige Drehorientierung der Rotorteile 4′ untereinander.
  • Jedes Rotorteil 4′ hat einen Durchflußkanal 7′, welcher mit dem einen Ausflußkanal 5′ zur Deckung gebracht werden kann. Von den Statorteilen 6′ hat in diesem Fall nur einer einen Ausflußkanal 5′. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.
  • Fig. 10 veranschaulicht schematisch im Querschnitt ein metallurgisches Gefäß mit einem quer durch das Gefäßinnere 8 oberhalb der Gefäßbodenauskleidung 2 geführten Drehverschluß 1 und etwa in der Mitte des Gefäßbodens 33 angeordneten Ausflußkanal 5′ eines Statorteils 6′ und Durchflußkanal 7′ eines Rotorteils 4′. Die Rotorteile 4′ lassen sich von rechts nach links auch bei mit Metallschmelze gefültem Gefäß hindurchschieben. Zu diesem Zweck lassen sich die Antriebsanordnung 59 und die Verschlußanordnung 60 abschwenken. In der Zeichnung links von dem durch Ausflußkanal 5′ und Ausgußrohr 10 bestimmten Ausgußbereich befinden sich dann die verschlissenen Rohrteile 4′, die nacheinander beim Nachschieben neuer Rohrteile 4′ von - in der Zeichnung - rechts aus dem linken Statorende herausgeschoben werden. Wie zeichnerisch angedeutet, sind die Rohrteile 4′ und Statorteile 6′ im Betrieb zweckmäßigerweise im Fugenversatz angeordnet, um eine zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Drehverschluß
    2
    Gefäßbodenauskleidung
    3
    Gefäßwandauskleidung
    4
    Rotor
    5
    Ausflußkanal des Stators
    6
    Stator
    7
    Durchflußkanal des Rotors
    8
    Gefäßinnere
    9
    Gleithülse
    10
    Ausgußrohr
    11
    Antriebswelle
    12
    Federpaket
    13
    Auslauföffnung des Statorausflußkanals
    14
    Einlauföffnung des Rotordurchflußkanals
    15
    Auslauföffnung des Rotordurchflußkanals
    16
    Einlauföffnung des Statorausflußkanals
    17
    Sitz
    18
    Betätigungskopf
    19
    Kardangelenk
    20
    Antrieb
    21
    elastische Kupplung
    22
    Trägervorrichtung
    23
    Vorsprung
    24
    Querschlitz
    25
    Ringflansch
    26
    Gelenk
    27
    Schnellverschluß
    28
    Spannvorrichtung
    29
    Fuge
    30
    Anschlßleitung
    31
    Freiraum
    32
    Flanschabschnitt
    33
    Gefäßboden
    34
    Gefäßwand
    35
    Mantelfläche
    36
    Ausflußkanal
    37
    Schulter
    39
    Stirnfläche
    50
    Aussparung
    55
    Aussparung
    57
    kreiszylindrische Innenfläche
    58
    kreiszylindrische Mantelfläche
    59
    Antriebsanordnung
    60
    Verschlußanordnung
    62
    Halteteil
    A
    Drehachse

Claims (31)

  1. Drehverschluß für einen im wesentlichen vertikalen Abstich flüssiger Metallschmelze aus einem metallurgischen Gefäß mit einem rotationssymmetrischen, als Verschlußkörper dienenden feuerfesten Rotor (4), welcher um eine im wesentlichen horizontale Achse (A) drehbar in einem, einen Ausflußkanal (5) aufweisenden feuerfesten Stator (6) angeordnet ist, wobei der Rotor (4) einen durch Drehung des Rotors (4) gegenüber dem Stator (6) zu öffnenden und zu schließenden Durchflußkanal (7) aufweist, dessen Auslauföffnung (15) in der Mantelfläche des Rotors (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (6) und der Rotor (4) im Gefäßinneren in und/oder an der feuerfesten Gefäßwandauskleidung (3) und ggf. der Gefäßbodenauskleidung (2) im Bereich der Metallschmelze angeordnet sind.
  2. Drehverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4) von außen mit einem konischen Abschnitt (3) in einen entsprechend konischen Sitz (17) des Stators (6) gedrückt ist.
  3. Drehverschluß nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Mantelfläche des Rotors (4) kreiszylindrisch ausgebildet und in einem entsprechend kreiszylindrischen Sitz (17) des Stators (16) aufgenommen ist.
  4. Drehverschluß nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rotor (4) in dem Stator (6) axial verschiebbar ist.
  5. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Einlauföffnung (14) des Durchflußkanals (7) des Rotors (4) in dessen konischer oder zylindrischer Mantelfläche angeordnet ist.
  6. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Einlauföffnung (14) des Durchflußkanals (7) des Rotors (4) in einer dem Gefäßinneren (8) zugekehrten Stirnfläche (9) des Rotors (4) angeordnet ist.
  7. Drehverschluß nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die die Einlauföffnung (14) des Durchflußkanals (7) des Rotors (4) aufweisende Stirnfläche (9) des Rotors (4) im wesentlichen senkrecht zur Drehachse (A) des Rotors (4) steht.
  8. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rotor (4) unabhängig von dem Stator (6) durch eine Aussparung (55) in der Gefäßwand (34) hindurch verschiebbar und somit austauschbar ist.
  9. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Stator (6) insgesamt oder wenigstens ein Teil von ihm durch eine Aussparung (50) im Gefäßboden (33) und/oder durch die Aussparung (55) in der Gefäßwand (34) hindurch verschiebbar und somit austauschbar ist.
  10. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Stator (6) zusammen mit dem Rotor (4) durch die Aussparung (50) im Gefäßboden (33) und/oder durch die Aussparung (55) in der Gefäßwand (34) hindurch verschiebbar und somit austauschbar ist.
  11. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rotor (4) von der Gefäßwand (34) aus durch eine durch die Aussparung (55) in der Gefäßwand (34) hindurch geführte Antriebsstange (11) antreibbar ist.
  12. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rotor (4) mittels eines Betätigungskopfes (18) in dem Sitz (17) des Stators (6) gehalten ist, wobei der Betätigungskopf (18) von außen formschlüssig mit dem antriebsseitigen Ende des Rotors (4) zusammenwirkt.
  13. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rotor (4) über ein Kardangelenk (19) mit dem Antrieb (20) des Rotors (4) in Verbindung steht.
  14. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rotor (4) über eine elastische Kupplung (21) mit dem Antrieb (20) in Verbindung steht.
  15. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Antrieb (20) und die auf den Rotor (4) einwirkenden Antriebsübertragunsmittel (18, 19, 21) an einer von der Gefäßwand (34) abschwenkbaren Trägervorrichtung (22) gehalten sind.
  16. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 3 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Stator (6) mit seinen beiden Enden durch zwei einander gegenüberliegende Gefäßseitenwände (3, 34) hindurchgeführt und dadurch der Rotor (4) im Durchschub auswechselbar ist.
  17. Drehverschluß nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rotor (4) bzw. Teile (4') des Rotors (4) auch bei gefülltem Gefäß im Durchschub durch einen neuen Rotor (4) bzw. neue Teile (4') des Rotors (4) auswechselbar ist bzw. sind.
  18. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (6) zylinderrohrförmig ausgebildet ist.
  19. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Ausflußkanal (7) und Durchflußkanal (5) abgewinkelt sind.
  20. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stator (6) mehrere stirnseitig aneinandergrenzende, z.B. mit Nut-Feder-Anordnung ineinandergreifende Rotorteile (4') mit mindestens je einem Durchflußkanal (7') angeordnet sind.
  21. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (6) aus mehreren stirnseitig aneinandergrenzenden, z.B. mit Nut-Feder-Anordnung ineinandergreifenden Statorteilen (6') zusammengesetzt ist.
  22. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (6) oder ein Teil oder eine Verlängerung desselben als Eintauchausguß mit Ausgußrohr (10) ausgebildet ist.
  23. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4) aus verhältnismäßig weichem, verschleißfähigem und der Stator (6) aus verhältnismäßig hartem, verschleißfestem Feuerfestmaterial besteht.
  24. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Feuerfestmaterial des Rotors (4) und/oder des Stators (6) zumindest an deren dem Stator (6) und/oder dem Rotor (4) zugekehrten Oberfläche(n) Kohlenstoff, Graphit od. dgl. Dauerschmiermittel enthält.
  25. Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 24,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Feuerfestmaterial des Rotors (4) und/oder des Stators (6) keramische Fasern oder keramische Fasern und Fasern aus Kohlenstoff oder Graphit enthält.
  26. Feuerfester Rotor für einen Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 25,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß er an seinem antriebsseitigen äußeren Ende eine z.B. als Querschlitz (24) ausgebildete Aussparung für den formschlüssigen Eingriff eines von einem Antrieb (20) betätigbaren Betätigungskopfes (18) aufweist.
  27. Rotor nach Anspruch 26,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß er wenigstens einen Durchflußkanal (7) aufweist, dessen Einlauföffnung (14) und Auslauföffnung (15) in einer konischen oder kreiszylindrischen Mantelfläche (37) liegen.
  28. Rotor nach Anspruch 26,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß er wenigstens einen Durchflußkanal (7) aufweist, dessen Einlauföffnung (14) in einer zur Drehachse im wesentlichen senkrecht stehenden Stirnseite (9) angeordnet ist.
  29. Feuerfester Stator für einen Drehverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 25,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß er wenigstens einen Ausflußkanal (5) aufweist, welcher eine kreiszylindrische Aussparung (35) für die Aufnahme eines Rotors (4) durchquert.
  30. Rotor bzw. Stator nach einem der Ansprüche 26 bis 29,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß er aus Kohlenstoff oder Graphit besteht.
  31. Rotor bzw. Stator nach einem der Ansprüche 26 bis 29,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß er aus Kohlenstoff enthaltendem feuerfesten Beton besteht.
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