EP0359052B1 - Gasspülstein-Einrichtung für metalurrgische Schmelzgefässe. - Google Patents
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- EP0359052B1 EP0359052B1 EP89116117A EP89116117A EP0359052B1 EP 0359052 B1 EP0359052 B1 EP 0359052B1 EP 89116117 A EP89116117 A EP 89116117A EP 89116117 A EP89116117 A EP 89116117A EP 0359052 B1 EP0359052 B1 EP 0359052B1
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/05—Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ
Definitions
- Porous ceramic gas purging stones for blowing treatment gases, in particular inert gases, into metallurgical melting vessels have long been known. They are divided, among other things, into sink blocks with directed and undirected porosity or joint washer.
- the invention is directed to a gas purging device with a gas purging plug and a breakthrough protection.
- the known breakdown protection consists of a fuse block made of refractory ceramic material, in which one or more gas lines are arranged in a spiral.
- the fuse block is fixed with the help of a refractory mortar to the gas purging plug arranged above it, so that the gas flow through the gas lines in the fuse block then flows through the porous ceramic purging body and can be guided into the molten metal from there.
- the invention is based on the object of developing a generic gas purging device in such a way that the breakthrough protection in the event that no molten metal has penetrated into the gas line can be reused and only the actual porous purging plug section has to be replaced.
- the essential idea of the invention is to fix the corresponding surfaces of the porous gas purging plug and the fuse block in a sealing but detachable manner to one another by means of suitable connecting systems.
- the gas connection piece in the gas purging plug and the connecting piece in the fuse block are primarily responsible for the safe, flat installation of the gas purging plug and fuse block on the one hand, but also for the detachability of the two parts from the other.
- the gas connecting piece and the connecting piece - as well as the gas line and the adapter - should consist of metal parts.
- Metal parts have the advantage that, with high strength and sufficient temperature resistance (the parts are located in the area of the flushing system facing away from the molten metal), they are not as brittle as ceramic components, although the parts mentioned are also made of a ceramic material, in particular based Alumina or zirconia.
- the gas connecting piece project inwards into the ceramic material of the gas flushing plug, the connecting piece then preferably being formed with an internal thread. Accordingly, of course, the connector then projects beyond the corresponding contact surface of the fuse block and has a corresponding external thread.
- the gas connecting piece is preferably firmly connected, for example welded, to the base plate of the gas purging plug.
- the floor plate is preferably firmly connected, for example welded, to the base plate of the gas purging plug.
- the gas connection piece and connection piece are designed to form a common bayonet lock, that is to say a bayonet-type lock system is used instead of the threaded connection.
- the invention also proposes to arrange a thin elastic intermediate layer between the fuse block and the gas purging plug, which preferably consists of a refractory ceramic fiber mat and is glued, for example, to the underside of the bottom of the sheet metal jacket.
- At least one further seal can also be provided between the two, which according to an advantageous embodiment of the invention is arranged on the step formed in the gas connection piece or connection piece and, for example, made of copper -Sealing ring exists.
- the gas line which ends at one end in the connector, is preferably arranged below the connecting elements to the gas purging plug and extends approximately at right angles to the central axis of the connector and is connected to it in a gastight manner. In this way, a kind of reinforcement is simultaneously provided for the connector, which is at least partially embedded in the refractory ceramic matrix material of the fuse block.
- the gas lines are spiral or siphon-like, but at least with several bends and intermediate sections, before they open into the adapter mentioned above, which is brought into connection with an external gas source, at a distance from the attachment can.
- This adapter is preferably arranged opposite the connecting piece in the region of the lower end face of the fuse block.
- an advantageous embodiment of the invention provides for the fuse block to be designed with an actuating device via which the fuse block can be moved manually or with the aid of a tool .
- a particularly simple embodiment provides for this to provide at least two metal arms which are arranged at a distance from one another and fastened in the securing block and protrude outward beyond the lower end face of the securing block, the protruding area being easily encircled by a tool for subsequent manipulation when being placed on the gas purging plug.
- the bottom plate of the gas purging plug can either lie directly against the ceramic matrix mass, but it is also possible to arrange a cavity (gas distribution chamber) between the bottom of the sheet jacket and the bottom of the porous ceramic body with the help of appropriate spacers. In this way, the amount of gas flushed in via the gas connecting piece can be distributed favorably over the entire surface of the gas purging plug.
- the invention offers a further significant advantage.
- a normal gas purging plug (without breakthrough protection) is pulled out of the wall or the bottom of the metallurgical melting vessel by means of a so-called pull-out device.
- a pull-out device Such a device and the associated method are described for example in EP-B-137 961.
- a coupling cylinder is to be provided around the gas connecting piece, which projects beyond the gas connecting piece and to which the pull-out device is then articulated.
- this effort can be reduced because, for example, the external thread on the gas connection piece or the bayonet lock can be used directly to attach an appropriate extractor.
- the gas connecting piece thus fulfills a double function and the design effort on the gas purging plug can thereby be further reduced and the repair process can be simplified.
- the gas purging plug 10 according to FIG. 1 is one with a directed porosity, the individual gas channels not being shown. A joint washer or a gas purging plug with undirected porosity could also be used.
- the gas purging stone 10 is surrounded in its lower part shown in FIG. 1 by a sheet metal jacket 12 (mortared in this), the sheet metal jacket 12 merging on the underside into a base sheet 14 which has a significantly higher material thickness than the sheet metal casing 12 on the circumference.
- the lower end face 16 of the gas purging plug 10 is at a distance from the base plate 14, which is done by means of corresponding (not shown) vertical spacers.
- the base plate 14 has an opening 18 and in this area a gas connection piece 20 is welded to the base plate 14.
- the metallic gas connecting piece 20 has in its area below the base plate 14 an external thread 22 designed as a movement thread with a round or trapezoidal profile.
- a refractory ceramic fiber mat 24 is glued around the gas connection piece 20.
- the fuse block 30 has a cylindrical shape and consists of a refractory inorganic matrix material 22, for example ceramic or concrete.
- a metallic connecting piece 36 extends from the upper end face 34 of the fuse block into the interior of the fuse block.
- the connecting piece 36 essentially has a pot shape and the upper section of the inner surface 38 is formed with an internal thread 40 corresponding to the external thread 22 of the gas connecting piece 20.
- the inner surface 38 of the connecting piece 36 projects inwards (42) in a step-like manner and from there extends in a cylindrical manner towards the bottom 44 of the connecting piece 36.
- An annular copper seal 43 according to DIN 7603 rests on step 42.
- a gas line 48 made of copper extends from the lower cylindrical section 46 (to the left or right in the plane of the drawing), the gas lines each being welded to the connecting piece 36.
- an adapter 52 similar to the connector 36, runs inwards into the matrix material 32, the adapter 52 also being cup-shaped with a cylindrical center opening 54 that is open at the bottom.
- the gas lines 48 now run in mirror image from the connector 36 to the adapter 52, only the connection areas being shown for reasons of clarity.
- the course of the gas lines 48 can be practically arbitrary, but in any case the gas lines have at least one curved section, which is preferably designed in a spiral or siphon-like manner, as in the Radex Rundschau (loc. Cit. Or in EP-B- 137 968) shown and described. This gives the device its safety function in the event of the penetration of molten metal, which then freezes quickly due to the coiled sections.
- connection areas of the gas lines 48 also act as reinforcement for a secure fit of the connector 36 or adapter 52 in the matrix material 32.
- FIG. 2 further shows that two metal arms 56 extend away on both sides of the adapter 52, which initially run parallel to the lower end face 50 of the fuse block 30 and then project downwards over the lower end face 50 at a distance from the adapter 52 are angled.
- the metal arms 56 are welded to the adapter 52.
- the gas purging device is constructed as follows. First, the sink is fixed in a known manner, for example in a perforated brick in the bottom of a metallurgical melting vessel. Thereafter, the fuse block 30 is screwed onto the gas connecting piece 20 of the gas purging plug 10 with the aid of the connecting piece 36. This is done with the aid of a tool which grips the downwardly projecting sections 58 of the metal arms 56.
- the upper end face 34 of the securing block 30 abuts the fiber mat 24 and compresses it until the lower end face 20a of the gas connecting piece 20 abuts the step 42 or the seal 43 arranged thereon.
- the fuse block 30 has reached its final position with respect to the gas purging plug 10 and the two are firmly connected to one another.
- the gas purging plug and fuse block could also be joined together prior to assembly.
- an external gas source can now be connected to the adapter 52 and the gas then flows through the gas lines 48 via the connecting piece 36 through the gas connecting piece 20 into the gas distribution chamber 26 and then finally through the (not shown) feed channels in the gas purging plug 10 into the metallurgical Weld pool.
- the securing block 30 is first unscrewed and put away again in the opposite manner to that described above during assembly using a tool. Thereafter, the auxiliary tool 60 shown in FIG. 3, which has a substantially cylindrical shape, is screwed onto the gas connecting piece 20.
- the tool 60 is formed in its upper part analogously to the upper section of the connecting piece 36, that is to say with an internal thread 62 and a step 64.
- a suitable pull-out device is arranged around the gas purging plug 10 and this pull-out device then engages the side arms 66 in the lower section of the Tool 60 and a suitable pulling device is now used to pull the gas purging plug 10 out of the perforated brick or the floor or wall of the metallurgical melting vessel with the aid of tool 60.
- the gas connecting piece 22 is therefore not satisfied. only the function of a gas supply line, but also serves as an intermediate piece when attaching a tool for the pull-out device.
- fuse block 30 can be used several times due to the design according to the invention and only has to be discarded if a metal melt breakthrough has occurred and metal melt has penetrated into the connecting part 36 or the gas lines 48 and has solidified there.
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Description
- Poröse keramische Gasspülsteine zum Einblasen von Behandlungsgasen, insbesondere Inertgasen, in metallurgische Schmelzgefäße sind seit langem bekannt. Sie werden unter anderem in Spülsteine mit gerichteter und ungerichteter Porosität oder Fugenspüler unterteilt.
- Eine Übersicht gibt die Radex-Rundschau 1987, 288.
- Auf den Seiten 300, 301 sind dort Durchbruchsicherungen für Gasspülsteine beschrieben, deren Einzelheiten sich aus der EP-B-105 868 ergeben.
- Die Erfindung richtet sich gattungsgemäß auf eine Gasspül-Einrichtung mit einem Gasspülstein und einer Durchbruchsicherung.
- Die bekannte Durchbruchsicherung besteht aus einem Sicherungsblock aus feuerfestem keramischen Material, in dem eine oder mehrere Gasleitungen spiralförmig angeordnet sind. Der Sicherungsblock wird mit Hilfe eines feuerfesten Mörtels fest mit dem darüber angeordneten Gasspülstein so verbunden, daß der durch die Gasleitungen im Sicherungsblock geführte Gasstrom anschließend den porösen keramischen Spülkörper durchströmen und von dort in die Metallschmelze geführt werden kann.
- Die bekannte Anordnung hat sich in der Praxis bewährt.
- Ebenso ist es aber auch Tatsache, daß Durchbrüche der genannten Art relativ selten sind. Bei der bekannten Anordnung besteht ein gewisser Nachteil darin, daß nach einem normalen Verschleiß des Gasspülsteines auch der mit dem Gasspülstein fest verbundene Sicherungsblock weggeworfen und durch ein neues System ersetzt werden muß, obwohl der Sicherungsblock mit seinem Gasleitungssystem eigentlich wiederverwendbar wäre. Eine Trennung beider Teile ist aber ohne Zerstörung nicht möglich.
- Der Erfindung liegt insoweit die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Gasspül-Einrichtung dahingehend weiterzubilden, daß die Durchbruchsicherung für den Fall, daß keine Metallschmelze in die Gasleitung eingedrungen ist, wiederverwendet werden kann und nur der eigentliche poröse Spülsteinabschnitt ausgetauscht werden muß.
- Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, die korrespondierenden Flächen des porösen Gasspülsteines und des Sicherungsblocks mittels geeigneter Verbindungssysteme dichtend, aber lösbar aneinander festzulegen.
- Die Gasspül-Einrichtung ist in ihrer allgemeinsten Ausführungsform durch folgende Merkmale gekennzeichnet:
- der Gasspülstein besitzt eine Blechummantelung, die zumindest den gasanschlußseitigen Teil der Umfangsfläche und den Boden des Gasspülsteins, mit Ausnahme eines Anschlußbereiches für die Gaszuführung, umfaßt
- einen im Anschlußbereich für die Gaszuführung vorgesehenen Gasanschlußstutzen, der mit der Blechummantelung fest verbunden ist
- einen Sicherungsblock, der
- mit seiner oberen Stirnflache gegen das Bodenblech des Gasspülsteins zur Anlage bringbar ist und
- an seinem, dem Gasspülstein zugewandten Ende ein Anschlußstück zur gasdichten, aber nach dem Gebrauch zerstörungsfrei lösbaren Verbindung mit dem Gasanschlußstutzen aufweist,
- von dem aus eine Gasleitung mit mindestens einem siphonartig oder gekrümmt ausgebildeten Abschnitt durch den Sicherungsblock zu einem im Abstand zum Anschlußstück im Sicherungsblock angeordneten Adapter führt, an den eine externe Gasquelle anschließbar ist,
- von der aus ein Behandlungsgas durch den Adapter, die Gasleitung, das Anschlußstück und den Gasanschlußstutzen in den gasdurchlässigen Spülstein aus feuerfestem keramischen Material und von dort in eine Metallschmelze eingedüst werden kann.
- Für die sichere flächige Anlage von Gasspülstein und Sicherungsblock einerseits, andererseits aber auch für die Lösbarkeit beider Teile voneinander, sind danach in erster Linie der Gasanschlußstutzen im Gasspülstein und das Anschlußstück im Sicherungsblock verantwortlich.
- Diese beiden Bauteile sind so aufeinander abgestimmt, daß der Sicherungsblock schnell und leicht gegenüber dem in der Regel in einem Lochstein angeordneten Gasspülstein festgelegt beziehungsweise wieder gelöst werden kann, um anschließend - nach Austausch des Gasspülsteines gegen einen neuen, unverbrauchten Gasspülstein, mit diesem erneut verbunden zu werden.
- Dem Fachmann stehen hier verschiedene konkrete Ausführungsformen zur Verfügung.
- Nach einer ersten, vorteilhaften Ausführungsform sollen der Gasanschlußstutzen und das Anschlußstück - wie auch die Gasleitung und der Adapter - aus Metallteilen bestehen. Metallteile haben den Vorteil, daß sie bei hoher Festigkeit und ausreichender Temperaturbeständigkeit (die Teile befinden sich in dem von der Metallschmelze abgewandten Bereich des Spülsystems) nicht so spröde sind wie keramische Bauteile, obwohl sich die genannten Teile auch aus einem keramischen Werkstoff, insbesondere auf Basis Aluminiumoxid oder Zirkondioxid, herstellen lassen.
- Vor allen Dingen aber lassen sich in Metallteilen leichter bestimmte Formgebungen ausbilden und nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgeschlagen, Gasanschlußstutzen und Anschlußstück mit korrespondierenden Gewindeabschnitten auszubilden.
- Dies kann beispielsweise so geschehen, daß der Gasanschlußstutzen vom Bodenblech des Gasspülsteines in Richtung auf den Sicherungsblock (nach unten) versteht und ein Außengewinde auf diesem Abschnitt aufweist, während das Anschlußstück an/in der Stirnfläche des Sicherungsblocks mit einem korrespondierenden Innengewinde ausgebildet ist, so daß beide Teile einfach gegeneinander verschraubt werden können, selbstverständlich unter Ausbildung eines gemeinsamen Durchlaßkanals für das Behandlungsgas.
- Ebenso ist es aber auch möglich, den Gasanschlußstutzen nach innen in das keramische Material des Gasspülsteins vorspringen zu lassen, wobei der Anschlußstutzen dann vorzugsweise mit einem Innengewinde ausgebildet wird. Entsprechend überragt dann natürlich das Anschlußstück die korrespondierende Anlagefläche des Sicherungsblocks und weist ein korrespondierendes Außengewinde auf.
- Wie bereits ausgeführt, wird der Gasanschlußstutzen vorzugsweise mit dem Bodenblech des Gasspülsteines fest verbunden, beispielsweise verschweißt. Unter Stabilitätsgründen empfiehlt es sich, das Bodenblech zu diesem Zweck etwas dicker als üblich auszubilden, da es jetzt neben einer Gasdichtigkeit auch eine ausreichende mechanische Stabilität aufweisen muß, um den angehängten Sicherungsblock sicher zu halten.
- Nach einer alternativen Ausführungsform sind Gasanschlußstutzen und Anschlußstück unter Ausbildung eines gemeinsamen Bajonettverschlusses gestaltet, das heißt anstelle der Gewindeverbindung tritt ein bajonettartiges Verschlußsystem.
- Um eine höhenmäßig exakte Positionierung von Gasspülstein und Sicherungsblock zu gewährleisten ist es vorteilhaft, zwischen Gasspülstein und Sicherungsblock einen oder mehrere Anschlagpunkte vorzusehen, die bevorzugt im Bereich des Gasanschlußstutzens beziehungsweise Anschlußstückes ausgebildet sind. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß der Sicherungsblock nicht zu stark an den Gasspülstein gepreßt wird und diesen möglicherweise dabei verletzt.
- Um gewisse fertigungstechnische Toleranzen besser ausgleichen zu können schlägt die Erfindung außerdem vor, zwischen Sicherungsblock und Gasspülstein eine dünne elastische Zwischenschicht anzuordnen, die vorzugsweise aus einer feuerfesten keramischen Fasermatte besteht und zum Beispiel an der Unterseite des Bodens des Blechmantels angeklebt wird.
- Um einen unerwünschten Gasaustritt im Bereich der Verbindungselemente von Gasanschlußstutzen und Anschlußstück zu verhindern, kann darüber hinaus zwischen beiden mindestens eine weitere Dichtung vorgesehen werden, die nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung auf der im Gasanschlußstutzen beziehungsweise Anschlußstück ausgebildeten Stufe angeordnet ist und zum Beispiel aus einem Kupfer-Dichtring besteht.
- Die Gasleitung, die mit ihrem einen Ende in das Anschlußstück mündet, ist dort vorzugsweise unterhalb der Verbindungselemente zum Gasspülstein angeordnet und verläuft etwa im rechten Winkel zur Mittenachse des Anschlußstückes und ist mit diesem gasdicht verbunden. Auf diese Weise wird gleichzeitig eine Art Armierung für das Anschlußstück bereitgestellt, das zumindest teilweise im feuerfesten keramischen Matrixmaterial des Sicherungsblocks eingebettet ist.
- Um für den Fall des Eindringens von Metallschmelze die eindringende Stahlmenge volumenmäßig zu verringern und die Kühloberfläche zur schnelleren Erstarrung des eingedrungenen Stahles zu vergrößern, ist es bevorzugt, anstelle einer Gasleitung mindestens zwei Gasleitungen im Sicherungsblock vorzusehen, die vorzugsweise diametral gegenüber im Anschlußstück enden.
- Zur weiteren Erhöhung der Oberfläche und zur Erschwerung des Eindringens von Metallschmelze sind die Gasleitungen spiralförmig oder siphonartig, zumindest aber mit mehreren Krümmungen und Zwischenabschnitten ausgebildet, bevor sie im Abstand zum Ansatzstück in den bereits erwähnten Adapter einmünden, der mit einer äußeren Gasquelle in Verbindung gebracht werden kann.
- Vorzugsweise ist dieser Adapter gegenüber dem Anschlußstück im Bereich der unteren Stirnfläche des Sicherungsblocks angeordnet.
- Um den Sicherungsblock besser handhaben zu können, das heißt um ihn schnell und leicht gegenüber dem Gasspülstein festlegen zu können, sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, den Sicherungsblock mit einer Betätigungseinrichtung auszubilden, über die der Sicherungsblock manuell oder mit Hilfe eines Werkzeuges bewegt werden kann.
- Eine besonders einfache Ausführungsform sieht dazu vor, mindestens zwei, im Abstand zueinander angeordnete und im Sicherungsblock befestigte Metallarme vorzusehen, die über die untere Stirnfläche des Sicherungsblocks nach außen vorragen, wobei der überstehende Bereich von einem Werkzeug leicht umfaßt werden kann zur anschließenden Manipulation beim Aufsetzen auf den Gasspülstein.
- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.
- So kann das Bodenblech des Gasspülsteines entweder unmittelbar gegen die keramische Matrixmasse anliegen, ebenso ist es aber auch möglich, zwischen dem Boden des Blechmantels und dem Boden des porösen keramischen Körpers einen Hohlraum (Gasverteilkammer) mit Hilfe entsprechender Abstandhalter anzuordnen. Auf diese Weise kann die über den Gasanschlußstutzen eingespülte Gasmenge günstig auf die gesamte Fläche des Gasspülsteines verteilt werden.
- Neben den genannten Vorteilen einer Wiederverwendbarkeit des Sicherungsblocks durch eine lösbare Verbindung am Gasspülstein bietet die Erfindung einen weiteren wesentlichen Vorteil.
- Üblicherweise wird ein normaler Gasspülstein (ohne Durchbruchsicherung) bei einem Austausch mittels einer sogenannten Ausziehvorrichtung aus der Wand oder dem Boden des metallurgischen Schmelzgefäßes herausgezogen. Eine solche Vorrichtung und das zugehörige Verfahren sind beispielsweise in der EP-B-137 961 beschrieben. Dabei ist um den Gasanschlußstutzen herum ein Kupplungszylinder vorzusehen, der über den Gasanschlußstutzen vorragt und an dem dann die Auszugsvorrichtung angelenkt wird.
- Bei einer erfindungsgemäßen Gestaltung kann dieser Aufwand vermindert werden, weil zum Beispiel das Außengewinde auf dem Gasanschlußstutzen beziehungsweise der Bajonettverschluß direkt zum Aufsetzen eines entsprechenden Ausziehwerkzeuges genutzt werden kann. Damit erfüllt der Gasanschlußstutzen also eine doppelte Funktion und der konstruktive Aufwand am Gasspülstein kann dadurch zusätzlich vermindert und das Reparaturverfahren vereinfacht werden.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben, das in schematischer Darstellung in
- Figur 1:
- den unteren Teil eines Gasspülsteines mit einem Gasanschlußstutzen,
- Figur 2:
- einen Längsschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Sicherungsblocks und in
- Figur 3:
- ein Ausziehwerkzeug für den Gasspülstein nach Figur 1
- Der Gasspülstein 10 gemäß Figur 1 ist ein solcher mit gerichteter Porosität, wobei die einzelnen Gaskanäle nicht dargestellt sind. Ebenso könnte ein Fugenspüler oder ein Gasspülstein mit ungerichteter Porosität verwendet werden. Der Gasspülstein 10 ist in seinem in der Figur 1 dargestellten unteren Teil von einem Blechmantel 12 umgeben (in diesen eingemörtelt), wobei der Blechmantel 12 unterseitig in ein Bodenblech 14 übergeht, das gegenüber der umfangsseitigen Blechummantelung 12 eine deutlich höhere Materialstärke aufweist. Die untere Stirnfläche 16 des Gasspülsteines 10 steht im Abstand zum Bodenblech 14, was mittels entsprechender (nicht dargestellter) vertikaler Abstandshalter erfolgt.
- Mittig weist das Bodenblech 14 eine Durchbrechung 18 auf und in diesem Bereich ist ein Gasanschlußstutzen 20 an das Bodenblech 14 angeschweißt. Der metallische Gasanschlußstutzen 20 weist in seinem Bereich unterhalb des Bodenbleches 14 ein als Bewegungsgewinde gestaltetes Außengewinde 22 mit einem Rund- oder Trapezprofil auf.
- Auf der Unterseite des Bodenbleches 14 ist um den Gasanschlußstutzen 20 herum eine feuerfeste keramische Fasermatte 24 aufgeklebt.
- In Figur 2 ist in vereinfachter Darstellung die linke Hälfte eines Sicherungsblocks 30 dargestellt, deren rechte Hälfte spiegelbildlich zu der dargestellten ausgestaltet ist.
- Der Sicherungsblock 30 weist eine Zylinderform auf und besteht aus einem feuerfesten anorganischen Matrixmaterial 22, zum Beispiel Keramik oder Beton.
- Konzentrisch zur Mittenlängsachse M erstreckt sich von der oberen Stirnfläche 34 des Sicherungsblocks ein metallisches Anschlußstück 36 in das Innere des Sicherungsblocks. Das Anschlußstück 36 weist im wesentlichen eine Topfform auf und der obere Abschnitt der Innenfläche 38 ist mit einem zum Außengewinde 22 des Gasanschlußstutzens 20 korrespondierenden Innengewinde 40 ausgebildet. Am unteren Ende des Innengewindes 40 springt die Innenfläche 38 des Anschlußstückes 36 stufenartig (42) nach innen vor und verläuft von da ab zylinderförmig in Richtung auf den Boden 44 des Anschlußstückes 36.
- Auf der Stufe 42 liegt eine ringförmige Kupferdichtung 43 gemäß DIN 7603 auf.
- Von dem unteren zylinderförmigen Abschnitt 46 erstrecken sich (in der Zeichenebene nach links beziehungsweise rechts) jeweils eine Gasleitung 48 aus Kupfer, wobei die Gasleitungen jeweils an das Anschlußstück 36 angeschweißt sind.
- Von der unteren Stirnfläche 50 des Sicherungsblocks 30 verläuft ein Adapter 52 ähnlich wie das Anschlußstück 36 nach innen in das Matrixmaterial 32, wobei der Adapter 52 ebenfalls topfförmig mit einer nach unten offenen zylinderförmigen Mittenöffnung 54 gestaltet ist.
- Die Gasleitungen 48 verlaufen nun spiegelbildlich vom Anschlußstück 36 zum Adapter 52, wobei aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit jeweils nur die Anschlußbereiche dargestellt sind. Dazwischen kann der Verlauf der Gasleitungen 48 praktisch beliebig sein, auf jeden Fall weisen die Gasleitungen aber mindestens einen gekrümmten Abschnitt auf, der bevorzugt spiralförmig oder siphonartig gestaltet ist, so wie in der Radex-Rundschau (a. a. O. beziehungsweise in der EP-B-137 968) dargestellt und beschrieben. Hierdurch erhält die Vorrichtung ihre Sicherheitsfunktion für den Fall des Eindringens von Metallschmelze, die aufgrund der gewendelten Abschnitte dann schnell einfriert.
- Die Anschlußbereiche der Gasleitungen 48 wirken dabei gleichzeitig als Armierung für einen sicheren Sitz des Anschlußstückes 36 beziehungsweise Adapters 52 im Matrixmaterial 32.
- Dem unteren Teil von Figur 2 ist weiter zu entnehmen, daß sich beidseitig des Adapters 52 zwei Metallarme 56 weg erstrecken, die zumächst parallel zur unteren Stirnfläche 50 des Sicherungsblocks 30 verlaufen und dann im Abstand zu dem Adapter 52 nach unten über die untere Stirnfläche 50 vorragend abgewinkelt sind. Die Metallarme 56 sind an den Adapter 52 angeschweißt.
- Die erfindungsgemäße Gasspül-Einrichtung wird wie folgt aufgebaut. Zunächst wird der Spülstein auf bekannte Art und Weise zum Beispiel in einem Lochstein im Boden eines metallurgischen Schmelzgefäßes fixiert. Danach wird der Sicherungsblock 30 mit Hilfe des Anschlußstückes 36 auf den Gasanschlußstutzen 20 des Gasspülsteins 10 aufgeschraubt. Dies geschieht mit Hilfe eines Werkzeuges, das die nach unten vorkragenden Abschnitte 58 der Metallarme 56 greift.
- In der letzten Phase stößt die obere Stirnfläche 34 des Sicherungsblocks 30 gegen die Fasermatte 24 und staucht diese zusammen, bis die untere Stirnfläche 20a des Gasanschlußstutzens 20 auf die Stufe 42 beziehungsweise die darauf angeordnete Dichtung 43 stößt. In diesem Moment hat der Sicherungsblock 30 seine endgültige Position gegenüber dem Gasspülstein 10 erreicht und beide sind fest miteinander verbunden. Alternativ könnte das Zusammenfügen von Gasspülstein und Sicherungsblock auch vor einer gemeinsamen Montage erfolgen.
- Zum Gasspülen kann jetzt eine externe Gasquelle an den Adapter 52 angeschlossen werden und das Gas strömt dann durch die Gasleitungen 48 über das Anschlußstück 36 durch den Gasanschlußstutzen 20 in die Gasverteilkammer 26 und dann schließlich durch die (nicht dargestellten) Zuführkanäle im Gasspülstein 10 in das metallurgische Schmelzbad.
- Ist der Gasspülstein 10 verschlissen, ohne daß es zu einer Metallschmelzeinfiltration in den Spülstein gekommen ist, wird zunächst der Sicherungsblock 30 auf umgekehrte Weise wie zuvor bei der Montage beschrieben mit Hilfe eines Werkzeuges wieder abgeschraubt und weggelegt. Danach wird das in Figur 3 dargestellte Hilfswerkzeug 60, das im wesentlichen eine zylinderförmige Gestalt aufweist, auf den Gasanschlußstutzen 20 aufgeschraubt. Dazu ist das Werkzeug 60 in seinem oberen Teil analog dem oberen Abschnitt des Anschlußstückes 36 ausgebildet, also mit einem Innengewinde 62 und einer Stufe 64. Ist das Werkzeug 60 fest aufgeschraubt, wird eine geeignete Ausziehvorrichtung um den Gasspülstein 10 herum angeordnet und diese Ausziehvorrichtung greift dann die seitlichen Arme 66 im unteren Abschnitt des Werkzeuges 60 und über eine geeignete Zugvorrichtung wird jetzt mit Hilfe des Werkzeuges 60 der Gasspülstein 10 aus dem Lochstein beziehungsweise dem Boden oder der Wand des metallurgischen Schmelzgefäßes herausgezogen.
- Der Gasanschlußstutzen 22 erfüllt damit also nicht. nur die Funktion einer Gaszuführleitung, sondern dient gleichzeitig als Zwischenstück beim Aufsetzen eines Werkzeuges für die Ausziehvorrichtung.
- Nunmehr wird ein neuer Gasspülstein auf bekannte Art und Weise eingesetzt und die zuvor weggelegte Durchbruchsicherung (der Sicherungsblock 30) auf die beschriebene Art und Weise erneut montiert.
- Es ist offensichtlich, daß der Sicherungsblock 30 durch die erfindungsgemäße Gestaltung mehrfach benutzt werden kann und nur dann verworfen werden muß, wenn es zu einem Metallschmelzedurchbruch gekommen ist und Metallschmelze in den Anschlußteil 36 beziehungsweise die Gasleitungen 48 eingedrungen und dort erstarrt ist.
Claims (15)
- Gasspül-Einrichtung für metallurgische Schmelzgefäße mit1.1 einem Gasspülstein (10), dessen Blechummantelung (12) zumindest den gasanschlußseitigen Teil der Umfangsfläche und den Boden des Gasspülsteins (10), mit Ausnahme eines Anschlußbereiches für die Gaszuführung, umfaßt,1.2 einem im Anschlußbereich für die Gaszuführung vorgesehenen Gasanschlußstutzen (20), der mit der Blechummantelung (12, 14) fest verbunden ist,1.3 einem Sicherungsblock (30) der1.3.0 mit seiner oberen Stirnfläche (34) gegen das Bodenblech (14) des Gasspülsteins (10) zur Anlage bringbar ist und1.3.1 an seinem, dem Gasspülstein (10) zugewandten Ende ein Anschlußstück (36) zur gasdichten und nach dem Gebrauch zerstörungsfrei lösbaren Verbindung mit dem Gasanschlußstutzen (20) aufweist,1.3.2 von dem aus mindestens eine Gasleitung (48) mit mindestens einem siphonartig oder gekrümmt ausgebildeten Abschnitt durch den Sicherungsblock (30) zu einem im Abstand zum Anschlußstück (36) im Sicherungsblock (30) angeordneten Adapter (52) führt, an den eine externe Gasquelle anschließbar ist,1.4 von der aus ein Behandlungsgas durch den Adapter (52), die Gasleitung(en) (48), das Anschlußstück (36) und den Gasanschlußstutzen (20) in den gasdurchlässigen Spülstein (10) aus feuerfestem keramischen Material und von dort in eine Metallschmelze eingedüst werden kann.
- Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Gasanschlußstutzen (20), das Anschlußstück (36), die Gasleitung(en) (48) und der Adapter (52) aus Metallteilen bestehen.
- Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gasanschlußstutzen (20) und das Anschlußstück (36) mit korrespondierenden Gewindeabschnitten (22, 40) ausgebildet sind.
- Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gasanschlußstutzen (20) vom Bodenblech (14) des Gasspülsteins (10) in Richtung auf den Sicherungsblock (30) vorsteht und ein Außengewinde (22) auf diesem Abschnitt aufweist, das mit einem korrespondierenden Innengewinde (40) des in die Stirnfläche (34) des Sicherungsblocks (30) eingelassenen Anschlußstücks (36) zusammenwirkt.
- Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gasanschlußstutzen (20) und das Anschlußstück (36) unter Ausbildung eines gemeinsamen Bajonettverschlusses gestaltet sind.
- Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei sich das Innengewinde (40) beziehungsweise der Bajonettverschlußteil des Anschlußstückes (36), ausgehend von der Stirnfläche (34) nur über einen Teilabschnitt des Anschlußstückes (36) erstreckt und das Anschlußstück (36) am unteren Ende mit einer nach innen vorspringenden Stufe (42) ausgebildet ist.
- Einrichtung nach Anspruch 6, wobei die Gasleitung(en) (48) unterhalb der Stufe (42) in das Anschlußstück (36) mündet (münden).
- Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei im Bereich der Stufe (42) eine Dichtung angeordnet ist.
- Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Gasleitung(en) (48) siphonartig oder spiralförmig im Sicherungsblock (30) verläuft (verlaufen).
- Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Gasleitung(en) (48) aus einem Kupferrohr besteht (bestehen).
- Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Adapter (52) auf der dem Gasspülstein (10) abgewandten Seite des Sicherungsblocks (30) angeordnet ist.
- Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem der Sicherungsblock (30) eine Betätigungseinrichtung (56, 58) zum Aufsetzen des Sicherungsblocks (30) gegen den Gasspülstein (10) aufweist.
- Einrichtung nach Anspruch 12, bei dem die Betätigungseinrichtung (56, 58) aus mindestens zwei, im Abstand zueinander angeordneten, im Sicherungsblock (30) befestigten und aus dem Matrixmaterial des Sicherungsblocks (30) nach außen vorstehenden Metallarmen besteht.
- Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem auf der unteren Stirnfläche des Bodenbleches (14) und/oder auf der oberen Stirnfläche (34) des Sicherungsblocks (30) unter Aussparung des Bereiches von Gasanschlußstutzen (20) beziehungsweise Anschlußstück (36) eine elastische Zwischenschicht (24) befestigt ist.
- Einrichtung nach Anspruch 14, bei dem die elastische Zwischenschicht (24) aus einer feuerfesten keramischen Fasermatte besteht.
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