EP0308597A2 - Drehschiebeverschluss für ein metallurgisches Gefäss sowie Rotor und/oder Stator für einen solchen Drehverschluss - Google Patents

Drehschiebeverschluss für ein metallurgisches Gefäss sowie Rotor und/oder Stator für einen solchen Drehverschluss Download PDF

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EP0308597A2
EP0308597A2 EP88111077A EP88111077A EP0308597A2 EP 0308597 A2 EP0308597 A2 EP 0308597A2 EP 88111077 A EP88111077 A EP 88111077A EP 88111077 A EP88111077 A EP 88111077A EP 0308597 A2 EP0308597 A2 EP 0308597A2
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehschiebeverschluß (1) für den Abstich flüssiger Metallschmelze aus einem metallurgischen Gefäß (2) mit einem rotationssymmetrischen, als Verschlußkörper dienenden z.B. feuerfesten Rotor (3), welcher um eine Drehachse drehbar in einem einen Ausflußkanal (4) aufweisenden z.B. feuerfesten Stator (5) angeordnet ist und wenigstens einen unter Drehung des Rotors gegenüber dem Stator durch Verbindung der Einlauföffnung (6) des Ausflußkanals des Stators mit der Auslauföffnung des Ausflußkanals des Stators zu öffnenden und durch Unterbrechung dieser Verbindung wieder zu schließenden Durchflußkanal (8) aufweist, wobei zur Verbesserung und Vervielfältigung der Funktionsmöglichkeiten eines solchen Drehverschlusses der Stator eine Aussparung mit einer als Dichtsitz dienenden kreiszylindrischen Innenfläche aufweist, in welche der Rotor mit einer kreiszylindrischen Mantelfläche (11) dichtend eingepaßt ist und innerhalb welcher der Rotor sowohl drehbar als auch axial verschiebbar ist. Der feuerfeste Rotor hat erfindungsgemäß eine kreiszylindrische Mantelfläche, welche einer als Sitz dienenden kreiszylindrischen Innenfläche einer Aussparung eines feuerfesten Stators entspricht und in welcher wenigstens eine Einlauföffnung und/oder wenigstens eine Auslauföffnung eines Durchflußkanals liegen/liegt. Der feuerfeste Stator hat erfindungsgemäß eine Aussparung mit einer als Sitz dienenden kreiszylindrischen Innenfläche, welcher einer kreiszylindrischen Mantelfläche eines feuerfesten Rotors entspricht und in welcher wenigstens eine Einlauföffnung und/oder wenigstens eine Auslauföffnung eines Ausflußkanals liegen/liegt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehschiebeverschluß für den Abstich flüssiger Metallschmelze aus einem metallurgischen Gefäß mit einem rotationssymmetrischen, als Verschlußkörper dienenden feuerfesten Rotor, welcher um eine Drehachse drehbar in einem einen Ausflußkanal aufweisenden Stator angeordnet ist und wenigstens einen unter Drehung des Rotors gegenüber dem Stator durch Verbindung der Einlauföffnung des Ausflußkanals des Stators mit der Auslauföffnung des Ausflußkanals des Stators mit der Auslauföffnung des Ausflußkanals des Stators zu öffnenden und durch Unterbrechung dieser Verbindung wieder zu schließenden Durchflußkanal aufweist.
  • Ein reiner Drehverschluß ist bspw. aus der DE-PS 33 06 670 bekannt. Bei diesem ist als Rotor ein rohrförmiges Küken vorgesehen, welches in einem konischen Ansatz eine radiale Verbindungsöffnung aufweist. Der konische Ansatz ist in eine entsprechend konische Sacklochbohrung eines in der Gefäßaus­kleidung fest angeordneten Formstücks mit einer Entnahmeöff­nung dichtend eingepaßt. Für die Erzielung der erforderlichen Dichtigkeit ist eine hohe Flächenpressung zwischen dem ko­nischen Ansatz des Drehkükens und dem ausschließlich konischen Dichtsitz des Formstückes erforderlich, welche durch einen axialen Federdruck aufgebracht werden muß. Das Öffnen und Schließen erfolgt durch Drehen des Kükens gegenüber dem Form­stück.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehverschluß der eingangs genannten Art mit zuverlässi­gerer und vielseitigerer Funktion auszustatten, ohne daß für die Funktionsfähigkeit und die erforderliche Dichtigkeit die aufeinander gleitenden Dichtflächen mittels Druckelementen gegeneinander verspannt sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Stator eine Aussparung mit einer als Dichtsitz dienenden kreiszylindrischen Innenfläche aufweist, in welche der Rotor mit einer kreiszylindrischen Mantelfläche dichtend eingepaßt ist und innerhalb welcher der Rotor sowohl drehbar als auch axial verschiebbar ist.
  • Hierbei liegen entweder wenigstens die Einlauföffnung des Ausflußkanals des Stators in der kreiszylindrischen Innen­fläche seiner Aussparung und die Einlauföffnung des Durchfluß­kanals des Rotors in seiner kreiszylindrischen Mantelfläche oder wenigstens die Auslauföffnung des Ausflußkanals des Stators in der kreiszylindrischen Innenfläche seiner Aus­sparung und die Auslauföffnung des Durchflußkanals des Rotors in der kreiszylindrischen Mantelfläche. Für die erforderliche Dichtigkeit des Drehverschlusses sind keine Anpreßkräfte er­forderlich. Darüber hinaus kann ein Öffnen und Schließen des Drehverschlusses sowohl durch Drehen des Rotors gegenüber dem Stator als auch durch Axialverschieben des Rotors in dem Stator erfolgen. So kann bspw. die Drosselung des Gießstrahles über eine Drehung des Rotors gegenüber dem Stator und das vollständige Öffnen und Schließen des Drehschiebeverschlusses durch axiales Verschieben des Rotors gegenüber dem Stator vorgenommen werden. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß bei den beiden Funktionen unterschiedliche Schließflächenbereiche des Rotots in Nachbarschaft des Durchflußkanals von der Man­telfläche beaufschlagt werden, wodurch die Standzeit des Rotors als Steuer- und Schließelement gegenüber der bekannten Lösung beachtlich erhöht wird.
  • Im einfachsten Fall sind wenigstens die Einlauf- oder die Auslauföffnungen von Stator und Rotor in der kreiszylin­drischen Innenfläche des Stators bzw. der kreiszylindrischen Mantelfläche des Rotors angeordnet.
  • Dabei können, zur vorteilhaften Lösung der gestellten Aufgabe, sowohl die Einlauföffnung des Ausflußkanals des Stators in der kreiszylindrischen Innenfläche der Aussparung und die Einlauf­öffnung des Durchflußkanals des Rotors in der kreiszylindri­schen Mantelfläche des Rotors als auch die Auslauföffnung des Durchflußkanals des Rotors in der kreiszylindrischen Mantel­fläche des Rotors und die Auslauföffnung des Ausflußkanals des Stators in der kreiszylindrischen Innenfläche der Aussparung liegen.
  • Insbesondere wenn ein wenigstens teilweise horizontaler Ab­stich erreicht werden soll, liegen die Einlauföffnung des Ausflußkanals des Stators und die Einlauföffnung des Durch­flußkanals des Rotors vorzugsweise in je einer im wesentlichen senkrecht zur Drehachse stehenden Stirnfläche des Stators bzw. des Rotors oder die Auslauföffnung des Ausflußkanals des Stators und die Auslauföffnung des Durchflußkanals des Rotors je in einer im wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Rotors stehenden Stirnfläche des Stators bzw. des Rotors.
  • Ein einlaufseitiges wie auslaufseitiges Verschließen und Öff­nen des Durchflußkanals des Rotors erreicht man dann, wenn der Ausflußkanal des Stators als auch der Durchflußkanal des Rotors insgesamt im wesentlichen senkrecht zur Drehachse ver­laufen. Rotor und Stator sind in diesem Fall sehr einfache Formkörper.
  • Wenn sowohl der Ausflußkanal des Stators als auch der Durch­flußkanal des Rotors über einen wesentlichen Teil ihrer Länge parallel zur Drehachse des Rotors verlaufen, sind Stator und Rotor jedenfalls in diesem Teil ihrer Länge im wesentlichen rohrförmig mit verhältnismäßig dünner Wandstärke ausgebildet, was am Beginn des Gießvorganges ein verhältnismäßig schnelles Aufheizen des Drehschiebeverschlusses auf die gewünschte Betriebstemperatur gewährleistet.
  • Hierbei verlaufen vorzugsweise sowohl der Ausflußkanal des Stators als auch der Durchflußkanal des Rotors - in Durchfluß­richtung gesehen - zunächst im wesentlichen in Richtung der Drehachse des Rotors und dann im wesentlichen senkrecht zu der Drehachse, oder umgekehrt.
  • Die Gefahr des Einfrierens des Drehschiebeverschlusses wird dann wesentlich verringert, wenn Stator und Rotor - bei ge­fülltem Gefäß - ganz oder mindestens teilweise in der Metall­schmelze angeordnet sind.
  • Es ist aber auch möglich, Stator und Rotor außen an der Gefäß­wandung anzuordnen.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn Stator und Rotor wenigstens teilweise innerhalb der Gefäßwandung liegen und dabei, in noch weiterer Ausgestaltung des Erfin­dungsgedankens der Stator ganz oder teilweise einen Bestand­teil der feuerfesten Gefäßbodenauskleidung und/oder der Gefäß­wandauskleidung bildet. Dadurch wird ein Teil der Gefäßwan­dungsauskleidung eingespart und der Drehverschluß in thermisch günstiger Lage raumsparend untergebracht.
  • Wenn der Stator im Übergangsbereich zwischen Gefäßbodenaus­kleidung und Gefäßwandauskleidung angeordnet ist, ist der Drehverschluß für die Betätigung des Rotors selbst in diesem Fall leicht zugänglich, in welchem Stator und Rotor im un­mittelbaren Einwirkungsbereich der im Gefäß vorhandenen Metallschmelze angeordnet sind.
  • Dabei kann der Rotor durch die Gefäßwand und die Gefäßwand­auskleidung hindurch antriebbar sein.
  • Steht die Drehachse des Rotors bspw. senkrecht, so ist dieser vorzugsweise von unten durch den Gefäßboden und die Gefäß­bodenauskleidung hindurch oder von oben ggf. durch die Metall­schmelze hindurch antreibbar.
  • Von besonderem Vorteil ist es auch, wenn der Rotor von zwei unterschiedlichen Antrieben für Drehung und Axialverschiebung betätigbar ist. Soll bspw. die Steuerung des Gießstrahls durch Drehung erfolgen, ist hierfür eine verhältnismäßig präzise Betätigung erforderlich, welche jedoch nicht besonderes schnell vonstatten zu gehen braucht. Andererseits ist für das Öffnen und Verschließen des Drehschiebeverschlusses durch Axialverschiebung des Rotors in der Aussparung des Stators eine verhältnismäßig schnelle Bewegung erforderlich, die von Anschlägen in Öffnungs- und Schließstellung begrenzt sein kann.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Drehschiebeverschluß ist es auch möglich, daß der Stator oder der Rotor oder ein Teil oder eine Verlängerung derselben als Gießschutzrohr ausgebildet ist.
  • Um die Kräfte, die für ein Drehen und/oder Axialverschieben des Rotors in der Aussparung des Stators dauerhaft auch unter Berücksichtigung eventueller unterschiedlicher Wärmeausdeh­nungskoeffizienten von Rotor und Stator zu gewährleisten, ist es von Vorteil, den Stator bzw. Rotor mittels einer feuer­festen Gleithülse zur Führung des Rotors bzw. Stators auszu­statten. Der Rotor bewegt sich dadurch schwimmend im Stator.
  • Hinsichtlich der Materialauswahl wird mit der Erfindung vor­geschlagen, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des Rotors und ggs. dessen Gleithülse gleich oder kleiner als der Wärmeaus­dehnungskoeffizient des Stators und ggf. dessen Gleithülse ist. Hierdurch kann eine Verklemmung des Rotors gegenüber dem Stator beim Gießvorgang unter Betriebstemperaturen zuverlässig vermieden werden.
  • Stator und Rotor können vorzugsweise aus unterschiedlich harten, insbesondere keramischen Werkstoffen bestehen.
  • Vorzugsweise bestehen Rotor und/oder Stator und/oder deren Gleithülse aus Oxidkeramik.
  • Um das Gleitvermögen des Rotors gegenüber dem Stator zu ver­bessern, enthält das Feuerfestmaterial des Rotors und/oder des Stators und/oder der Gleithülse wenigstens in den einander zugekehrten Oberflächenbereichen Kohlenstoff, Graphit od. dgl. Dauerschmiermittel.
  • Insbesondere ist mit der Erfindung auch vorgesehen, daß das Feuerfestmaterial des Rotors und/oder des Stators und/oder der Gleithülse keramische Fasern oder keramische Fasern und Fasern aus Kohlenstoff oder Graphit enthält.
  • Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Rotor sowie einen Stator insbesondere für einen Drehverschluß der erfindungs­gemäßen Art.
  • Der Rotor ist dadurch gekennzeichnet, daß er eine kreiszylin­drische Mantelfläche aufweist, welche einer als Sitz dienenden kreiszylindrischen Innenfläche einer Aussparung eines feuer­festen Stators entspricht und in welcher wenigstens eine Ein­lauföffnung und/oder wenigstens eine Auslauföffnung eines Durchflußkanals liegen/liegt.
  • Andererseits ist der Stator erfindungsgemäß dadurch gekenn­zeichnet, daß er eine Aussparung mit einer als Sitz dienenden kreiszylindrischen Innenfläche aufweist, welche einer kreis­ zylindrischen Mantelfläche eines feuerfesten Rotors entspricht und in welcher wenigstens eine Einlauföffnung und/oder wenig­stens eine Auslauföffnung eines Ausflußkanals liegen/liegt.
  • Einlauföffnung oder Auslauföffnung des Durchflußkanals des Rotors liegen bei einer besonders einfachen Ausgestaltung in der kreiszylindrischen Mantelfläche, die eine oder andere Öffnung kann aber auch in einer zur Drehachse im wesentlichen senkrecht stehenden Stirnfläche liegen.
  • Entsprechend liegen Einlauföffnung und Auslauföffnung des Ausflußkanals des Stators vorzugsweise in der kreiszylindri­schen Innenfläche der Aussparung, während die beiden Öffnungen wahlweise aber auch in einer zur Längsachse der Aussparung im wesentlichen senkrecht stehenden Stirnfläche liegen können.
  • Die einfachste Ausführung des Rotors bzw. des Stators erhält man dann, wenn der Durchflußkanal im wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Rotors bzw. der Ausflußkanal im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Aussparung des Stators verläuft.
  • Wenn es die Raumverhältnisse erfordern, kann aber auch vorge­sehen sein, daß der Durchflußkanal des Rotors - in Durchfluß­richtung gesehen - zunächst im wesentlichen in Richtung der Drehachse und dann im wesentlichen senkrecht zu der Drehachse verläuft oder umgekehrt, während entsprechend der Ausflußkanal des Stators - in Durchflußrichtung gesehen zunächst im wesentlichen in Richtung der Längsachse der Aussparung und dann im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse verläuft oder umgekehrt, wobei die Drehachse des Rotors mit der Längsachse des Stators zusammenfällt.
  • Der Stator kann so ausgebildet sein, daß ein Teil oder eine Verlängerung von ihm als Gießschutzrohr dient.
  • Rotor bzw. Stator bestehen vorzugsweise aus Oxidkeramik.
  • Stator bzw. Rotor können auch mehrere Einlauf- oder Auslauf­öffnungen aufweisen, um die Standzeit dieser Teile zu ver­größern. Sind die Öffnungen verschieden groß, dann kann z.B. beim Ausgießen eine Öffnung mit großem Querschnitt durch Verschieben freigegeben werden, um z.B. einen Tundish schnell zu füllen, während im Gießbetrieb die Regelung der Gießge­schwindigkeit durch Verdrehen und/oder Verschieben von Öff­nungen kleineren Querschnitts verhältnismäßig genau erfolgen kann.
  • Weitere Ziele, Merkmale. Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestell­ten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombi­nation den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unab­hängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
  • Die Fig. 1 bis 8 veranschaulichen jeweils schematisch im Vertikalschnitt ein metallurgisches Gefäß mit einem die Er­findung aufweisenden Drehschiebeverschluß verschiedener Aus­gestaltung, wobei nach den Fig. 1 bis 3 die Drehachse des Rotors horizontal und nach Fig. 4 bis 8 vertikal verläuft. Bei der Ausgestaltung der Fig. 1 und 3 liegt der Drehverschluß außen an der Gefäßwandung, wobei die flüssige Metalkschmelze dem Drehschiebeverschluß über einen Einlaufstein in der Gefäß­bodenauskleidung zugeführt wird, während bei der Ausführung Ausführung gemäß Fig. 2 der Drehverschluß in die Gefäßwan­dungsauskleidung integriert und im Übergangsbereich von Ge­fäßboden zu Gefäßwandung angeordnet ist. Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 4 bis 8 nimmt der Drehschiebeverschluß zwar eben­falls einen Teil der Gefäßwandungsauskleidung ein, jedoch steht er im mittleren Bereich des Gefäßbodens vertikal.
  • Der Drehschiebeverschluß 1 für den Abstich flüssiger Schmelze aus einem metallurgischen Gefäß 2 hat einen rotationssymmetri­schen, als Verschlußkörper dienenden feuerfesten Rotor 3. Der Rotor 3 ist um eine in diesem Fall horizontale Drehachse A drehbar in einem eine Aussparung 4 aufweisenden Stator 5 angeordnet. Der Rotor 3 weist wenigstens einen unter Drehung D des Rotors 3 gegenüber dem Stator 5 durch Verbindung der Einlauföffnung 6 des Ausflußkanals 4 des Stators 5 mit der Auslauföffnung 7 des Ausflußkanals 4 des Stators 5 zu öffnen­den und durch Unterbrechung dieser Verbindung wieder zu schließenden Durchflußkanal 8 auf. Der Stator 5 hat eine Aussparung 9 mit einer als Sitz dienenden kreiszylindrischen Innenfläche 10, in welche der Rotor 4 mit seiner kreiszylin­drischen Mantelfläche 11 dichtend eingepaßt ist. Der Rotor 3 ist innerhalb der Aussparung 9 sowohl drehbar als auch axial verschiebbar. Die Einlauföffnung 6 des Ausflußkanals 4 des Stators 5 liegt in der kreiszylindrischen Innenfläche 10 der Aussparung 9 und die Einlauföffnung 12 des Durchflußkanals 8 des Stators 3 in der kreiszylindrischen Mantelfläche 11 des Rotors 3. Ferner liegen die Auslauföffnung 13 des Durchfluß­kanals 8 des Rotors 3 in der kreiszylindrischen Mantelfläche 11 des Rotors 3 und die Auslauföffnung 7 des Ausflußkanals 4 des Stators 5 in der kreiszylindrischen Innenfläche 10 der Aussparung 9. Der Stator 5 und Rotor 3 sind insgesamt außen an der Gefäßwandung, nämlich an dem Gefäßboden 18 angeordnet. Ein Einlaufstein 20, welcher in der Gefaßbodenauskleidung 14 angeordnet ist, hat eine konische Durchflußöffnung 21, welche in die Einlauföffnung 6 des Ausflußkanals 4 des Stators 5 mündet. Sowohl der Ausflußkanal 4 des Stators 5 als auch der Durchflußkanal 8 des Rotors 3 verlaufen insgesamt im wesent­lichen senkrecht zur Drehachse A, also in diesem Fall ver­tikal. Wie durch Doppelpfeile angedeutet, kann der Rotor nicht nur einer Drehung D um die Drehachse A unterworfen werden, sondern einer axialen Längsverschiebung V. Hierzu können zwei unterschiedliche Antriebe verwendet werden, wobei bspw. durch Drehung des Rotors 3 eine Steuerung des Gießstrahles und durch Axialverschiebung das Öffnen und Schließen des Drehverschlus­ses 1 bewerkstelligt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Rotor 3 in der Aussparung 9 des Stators 5 mittels einer feuerfesten Gleithülse 17 geführt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2, bei welchem der Stator 5 und der Rotor 3 teilweise in dem für die Metallschmelze be­stimmten Gefäßinnenraum und teilweise innerhalb der Gefäßwan­dung angeordnet ist, bilden der Stator 5 und der Rotor 3 wenigstens teilweise einen Bestandteil der feuerfesten Gefäß­bodenauskleidung 14 und der Gefäßwandauskleidung 15. Die Einlauföffnung 6 des Ausflußkanals 4 des Stators 5 und die Einlauföffnung 12 des Durchflußkanals 8 des Rotors 3 liegen in je einer im wesentlichen senkrecht zur Drehachse A stehenden Stirnfläche des Stators 5 bzw. des Rotors 3, so daß die Metall­schmelze zunächst im wesentlichen horizontal zur Drehachse A und dann vertikal, senkrecht zur Drehachse A aus dem Gefäß­inneren herausgeführt wird. Der Rotor 3 ist durch die Gefäß­wand 19 und die Gefäßwandauskleidung 15 hindurch von der Seite her antreibbar. Der Stator 5 hat eine Verlängerung, die als Eintauchausguß mit Ausgußrohr 16 ausgebildet ist.
  • Der Drehschieberverschluß 1 nach Fig. 3 liegt ähnlich wie derjenige nach Fig. 1 außen an dem Gefäßboden 18. Im Gegensatz zur Ausführung gemäß Fig. 1 verlaufen jedoch der Ausflußkanal 4 des Stators 5 und der Durchflußkanal 8 des Rotors 3 zunächst im wesentlichen vertikal, senkrecht zur Drehachse A und dann im wesentlichen horizontal, parallel zur Drehachse A. Auf diese Weise wird der Gießstrahl zunächst vertikal und dann horizontal aus dem Gefäßinneren herausgeführt. Die Betätigung des Rotors 3 erfolgt vorzugsweise an dem der Ausflußöffnung 13 des Durchflußkanals 8 gegenüberliegenden Ende. Ebenso wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind hier also Rotor 3 und Stator 5 wenigstens über einen Teil ihrer Länge mit rohrförmi­gen Abschnitten ineinandergepaßt. Die Auslauföffnung 7 des Ausflußkanals 4 des Stators 5 und die Auslauföffnung 13 des Durchflußkanals 8 des Rotors 3 liegen je in einer im wesent­lichen senkrecht zur Drehachse A des Rotors 3 stehenden Stirn­fläche des Stators 5 bzw. des Rotors 3.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 steht die Drehachse A des Rotors 3 vertikal, also senkrecht zum Gefäßboden 18. Der Rotor 3 wird über eine feuerfest umkleidete Betätigungsstange 22 sowohl gedreht als auch axial gegenüber dem vertikal stehenden hülsenförmigen Stator 5 verschoben. Stator 5 und Rotor 3 liegen auch hier teilweise im Gefäßinnenraum, welcher von der Metallschmelze eingenommen wird, und teilweise bilden sie einen Bestandteil der Gefäßbodenauskleidung 14. Sowohl der Ausflußkanal 4 des Stators 5 als auch der Durchflußkanal 8 des Rotors 3 verlaufen zunächst horizontal und dann vertikal, weil die Einlauföffnung 6 des Ausflußkanals 4 in der kreiszylindri­schen Innenfläche 10 der Aussparung 9, die Einlauföffnung 12 des Durchflußkanals 8 in der kreiszylindrischen Mantelfläche 11 des Rotors 3, die Auslauföffnung 13 des Durchflußkanals 8 in der nach unten weisenden Stirnfläche des Rotors 3 und die Auslauföffnung 7 des Ausflußkanals 4 in der nach unten wei­senden Stirnfläche des Stators 5 liegen.
  • Ebenso wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 liegt bei dem Drehverschluß gemäß Fig. 4 die Einlauföffnung 6 des Ausfluß­kanals 4 des Stators 5 etwas oberhalb der Innenfläche der Gefäßbodenauskleidung 14, so daß unerwünschte Schlackenreste im Gefäßinneren zurückgehalten werden.
  • Die Ausführungsform eines Drehschieberverschlusses nach Fig. 5 unterscheidet sich von dem in Fig. 4 dargestellten im wesent­lichen dadurch, daß der Rotor 3 wie der Stator 5 als durch­gehendes Rohr ausgebildet ist und von oberhalb des Badspiegels betätigt wird. Der rohrförmige Stator 5 ist mit seinem unteren Ende in die Gefäßbodenauskleidung 14 einbezogen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist der Stator 5 ein oben geschlossenes Rohr, welches mit seinem unteren Ende in der Gefäßbodenauskleidung 14 aufgenommen ist. Der Rotor 3 ragt nach unten durch die Gefäßbodenauskleidung 14 und den Ge­fäßboden 18 in Form eines Gießschutzrohres 16 heraus und ist von unten betätigbar. Rotor 3 und Stator 5 haben je zwei dia­metral einander gegenüberliegende Einlauföffnungen 6 und 12. Zwischen Rotor 3 und Stator 5 können Führungsleisten 23 aus gleitfähigem Material untergebracht sein. Zur Verringerung des Reibungswiderstandes zwischen Rotor 3 und Stator 5 ist im unteren Bereich des Stators 5 dessen Innenquerschnitt gering­fügig größer als der Außenquerschnitt des Rotors 3 in diesem Bereich, so daß der Rotor 3 nur über den oberen Teil seiner Länge in dem Stator 5 geführt ist.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 ist dem von Fig. 6 ähn­lich. Der Stator hat jedoch außer zweier diametral einander gegenüberliegender kleiner Einlauföffnungen 6 noch eine andere weiter unten liegende Einlauflöffnung 6′ größeren Quer­ schnitts, die vollständig geöffnet werden kann, wenn der Rotor 3 weit genug nach unten gezogen wird.
  • Ähnlich ist es bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 8, bei welchem die größere Einlauföffnung 6′ des Stators 5 voll­ständig freigegeben werden kann, wenn der Rotor 3 weit genug nach oben gezogen wird.
    • Bezugszeichenliste:
  • 1 Drehschiebeverschluß
    2 Gefäß
    3 Rotor
    4 Ausflußkanal des Stators
    5 Stator
    6, 6′ Einlauföffnung des Ausflußkanals
    7 Auslauföffnung des Ausflußkanals
    8 Durchflußkanal des Rotors
    9 Aussparung
    10 Innenfläche des Stators
    11 Mantelfläche des Rotors
    12 Einlauföffnung des Durchflußkanals
    13 Auslauföffnung des Durchflußkanals
    14 Gefäßbodenauskleidung
    15 Gefäßwandauskleidung
    16 Gießschutzrohr
    17 Gleithülse
    18 Gefäßboden
    19 Gefäßwand
    20 Einlaufstein
    21 Durchflußöffnung
    22 Betätigungsstänge
    23 Führungsleisten
    A Drehachse
    D Drehung
    V Verschiebung

Claims (36)

1. Drehschiebeverschluß für den Abstich flüssiger Metall­schmelze aus einem metallurgischen Gefäß (2) mit einem rota­tionssymmetrischen, als Verschlußkörper dienenden z.B. feuer­festen Rotor (3), welcher um eine Drehachse (A) drehbar in einem einen Ausflußkanal (4) aufweisenden z.B. feuerfesten Stator (5) angeordnet ist und wenigstens einen unter Drehung (D) des Rotors (3) gegenüber dem Stator (5) durch Verbindung der Einlauföffnung (6) des Ausflußkanals (4) des Stators (5) mit der Auslauföffnung (7) des Ausflußkanals (4) des Stators (5) zu öffnenden und durch Unterbrechung dieser Verbindung wieder zu schließenden Durchflußkanal (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (5) eine Aussparung (9) mit einer als Dichtsitz dienenden kreiszylindrischen Innenfläche (10) aufweist, in welche der Rotor (4) mit einer kreiszylin­drischen Mantelfleche (11) dichtend eingepaßt ist und inner­halb welcher der Rotor (3) sowohl drehbar als auch axial verschiebbar ist.
2. Drehschiebeverschuß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß wenigstens die Einlauf- oder die Auslauföffnungen (6, 12; 7, 13) von Stator (5) und Rotor (3) in der kreiszylindri­schen Innenfläche (10) des Stators (5) bzw. der kreiszylindri­schen Mantelfläche (11) des Rotors (3) angeordnet sind.
3. Drehschiebeverschluß nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Einlauföffnung (6) des Ausflußkanals (4) des Stators (5) in der kreiszylindrischen Innenfläche (10) der Aussparung (9) und die Einlauföffnung (12) des Durchflußkanals (8) des Rotors (3) in der kreiszy­lindrischen Mantelfläche (11) des Rotors (3) als auch die Aus­lauföffnung (13) des Durchflußkanals (8) des Rotors (3) in der kreiszylindrischen Mantelfläche (11) des Rotors (3) und die Auslauföffnung (7) des Ausflußkanals (4) des Stators (5) in der kreiszylindrischen Innenfläche (10) der Aussparung (9) liegen (Fig. 1).
4. Drehschiebeverschluß nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlauföffnung (6) des Aus­flußkanals (4) des Stators (5) und die Einlauföffnung (12) des Durchflußkanals (8) des Rotors (3) in je einer im wesentlichen senkrecht zur Drehachse (A) stehenden Stirnfläche des Stators (5) bzw. des Rotors (3) liegen (Fig. 2).
5. Drehschiebeverschluß nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslauföffnung (7) des Aus­flußkanals (4) des Stators (5) und die Auslauföffnung (13) des Durchflußkanals (8) des Rotors (3) je in einer im wesentlichen senkrecht zur Drehachse (A) des Rotors (3) stehenden Stirn­fläche des Stators (5) bzw. des Rotors (3) liegen (Fig. 3 bis 8).
6. Drehschiebeverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Ausflußkanal (4) des Stators (5) als auch der Durchflußkanal (8) des Rotors (3) insgesamt im wesentlichen senkrecht zur Drehachse (A) ver­laufen (Fig. 1).
7. Drehschiebeverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurchgekennzeichnet, daß sowohl der Ausflußkanal (4) des Stators (5) als auch der Durchflußkanal (8) des Rotors (3) über einen wesentlichen Teil ihrer Länge parallel zur Dreh­achse (A) des Rotors (3) verlaufen (Fig. 2 bis 4 bis 8).
8. Drehschiebeverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Ausflußkanal (6) des Stators (5) als auch der Durchflußkanal (8) des Rotors (3) - ­in Durchflußrichtung gesehen - zunächst im wesentlichen in Richtung der Drehachse (A) des Rotors (3) und dann im wesent­lichen senkrecht zu der Drehachse (A) verlaufen oder umgekehrt (Fig. 2 bis 8).
9. Drehschiebeverschluß nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekenn­zeichnet, daß Stator (5) und Rotor (3) - bei gefülltem Gefäß (2) ganz oder wenigstens teilweise in der Metallschmelze angeordnet sind (Fig. 2 und 4 bis 8).
10. Drehschiebeverschluß nach Anspruch 1 bis 8, dadurch ge­kennzeichnet, daß Stator (5) und Rotor (3) außen an der Gefäß­wandung (18, 19) angeordnet sind (Fig. 1 und 3).
11. Drehschiebeschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­durch gekennzeichnet, daß Stator (5) und Rotor (3) wenigstens teilweise innerhalb der Gefäßwandung (18, 19) angeordnet sind (Fig. 2 und 4 bis 8).
12. Drehschiebeverschluß nach Anspruch 11, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Stator (5) und der Rotor (3) ganz oder teil­weise einen Bestandteil der feuerfesten Gefäßbodenauskleidung (14) und/oder der Gefäßwandauskleidung (15) bilden (Fig. 2 und 4 bis 8).
13. Drehschiebeverschluß nach Anspruch 12, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Stator (5) in dem Übergangsbereich zwischen Gefäßbodenauskleidung (14) und Gefäßwandauskleidung (15) angeordnet ist (Fig. 2).
14. Drehschiebeverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) durch die Gefäßwand (19) und die Gefäßwandauskleidung (15) hindurch antreibbar ist (Fig. 2).
15. Drehschiebeverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) von unten durch den Gefäßboden (18) und die Gefäßbodenauskleidung (14) hindurch oder von oben ggf. durch die Metallschmelze hindurch antreib­bar ist (Fig. 4 bis 8).
16. Drehschiebeverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) von zwei unter­schiedlichen Antrieben für Drehung und Axialverschiebung betätigbar ist.
17. Drehschiebeverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (5) oder der Rotor (3) oder ein Teil oder eine Verlängerung derselben als Gießschutz­rohr (16) ausgebildet ist (Fig. 2, 6 und 7).
18. Stator bzw. Rotor insbesondere für einen Drehschiebever­schluß nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch eine feuerfeste Gleithülse (17) zur Führung des Rotors (3) bzw. in dem Stator (5).
19. Stator bzw. Rotor insbesondere für einen Drehschiebever­schluß (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder nach An­spruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeausdehnungs­koeffizient des Rotors (3) und ggf. dessen Gleithülse (17) gleich oder kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Stators (5) und ggf. dessen Gleithülse (17) ist.
20. Stator bzw. Rotor insbesondere für einen Drehschiebever­schluß (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder nach An­spruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß Stator (5) und Rotor (3) aus unterschiedlich harten, insbesondere keramischen Werkstoffen bestehen.
21. Stator bzw. Rotor insbesondere für einen Drehschiebever­schluß (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß Stator (5) und/oder Rotor (3) und/oder deren Gleithülse (17) aus Oxidkeramik bestehen.
22. Stator bzw. Rotor insbesondere für einen Drehschiebever­schluß (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Feuerfestmaterial des Rotors (3) und/oder des Stators (5) und/oder der Gleithülse (17) wenigstens in den einander zuge­kehrten Oberflächenbereichen Kohlenstoff, Graphit od. dgl. Dauerschmierungsmittel enthält.
23. Stator bzw. Rotor insbesondere für einen Drehschiebever­schluß (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Feuerfestmaterial des Rotors (3) und/oder des Stators (5) und/oder der Gleithülse (17) keramische Fasern oder keramische Fasern und Fasern aus Kohlenstoff oder Graphit enthält.
24. Rotor insbesondere für einen Drehverschluß (1) nach seinem der Ansprüche 1 bis 17 oder nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß er eine kreiszylindrische Mantelfläche (11) aufweist, welche einer als Sitz dienenden kreiszylindrischen Innenfläche (10) einer Aussparung (9) eines Stators (5) entspricht und in welcher wenigstens eine Einlauf­öffnung (12) und/oder wenigstens eine Auslauföffnung (13) eines Durchflußkanals (8) liegen/liegt.
25. Stator insbesondere für einen Drehverschluß (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Aussparung (9) mit einer als Sitz dienenden kreiszylindrischen Innenfläche (10) aufweist, welche einer kreiszylindrischen Mantelfläche (11) eines feuerfesten Rotors (3) entspricht und in welcher we­nigstens eine Einlauföffnung (6) und/oder wenigstens eine Auslauföffnung (7) eines Ausflußkanals (4) liegen/liegt.
26. Rotor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß Ein­lauföffnung (12) und Auslauföffnung (13) des Durchflußkanals (8) in der kreiszylindrischen Mantelfläche (11) liegen.
27. Rotor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlauföffnung (12) oder die Auslauföffnung (13) des Durch­flußkanals (8) in einer zur Drehachse (A) im wesentlichen senkrecht stehenden Stirnfläche liegt.
28. Stator nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß Einlauföffnung (6) und Auslauföffnung (7) des Ausflußkanals (4) in der kreiszylindrischen Innenfläche (10) der Aussparung (9) liegen.
29. Stator nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlauföffnung (6) oder die Auslauföffnung (7) des Ausfluß­kanals (4) in einer zur Längsachse der Aussparung (9) im wesentlichen senkrecht stehenden Stirnfläche liegt.
30. Rotor nach einem der Ansprüche 24, 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußkanal (8) im wesentlichen senkrecht zur Drehachse (A) verläuft.
31. Stator nach einem der Ansprüche 25, 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausflußkanal (4) im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Aussparung (9) verläuft.
32. Rotor nach einem der Ansprüche 24, 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußkanal (8) - in Durchfluß­richtung gesehen - zunächst im wesentlichen in Richtung der Drehachse (A) und dann im wesentlichen senkrecht zu der Dreh­achse verläuft oder umgekehrt.
33. Stator nach einem der Ansprüche 25, 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausflußkanal (4) - in Durchflußrich­tung gesehen - zunächst im wesentlichen in Richtung der Längs­achse der Aussparung (9) und dann im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse verläuft oder umgekehrt.
34. Stator bzw. Rotor für einen Drehschieberverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder nach einem der Ansprüche 18 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil oder eine Ver­längerung von ihm als Gießschutzrohr (16) ausgebildet ist.
35. Stator bzw. Rotor für einen Drehschiebeverschluß (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 oder nach einem der Ansprüche 18 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß Stator (5) und/oder Rotor (3) mehrere Einlauf- oder Auslauföffnungen (6, 6′, 12; 7, 13) aufweisen. (Fig. 6 bis 8).
36. Stator bzw. Rotor nach Anspruch 35, dadurch gekennzeich­net, daß die mehreren Einlauföffnungen (6, 6′, 12) bzw. mehreren Auslauföffnungen (7, 13) untereinander unterschied­lich großen Querschnitt aufweisen.
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