EP0361052A2 - Feuerfeste Stator/Rotor-Einheit für einen Verschluss am Ausguss eines Metallschmelze enthaltenden Behälters - Google Patents

Feuerfeste Stator/Rotor-Einheit für einen Verschluss am Ausguss eines Metallschmelze enthaltenden Behälters Download PDF

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EP0361052A2
EP0361052A2 EP89115072A EP89115072A EP0361052A2 EP 0361052 A2 EP0361052 A2 EP 0361052A2 EP 89115072 A EP89115072 A EP 89115072A EP 89115072 A EP89115072 A EP 89115072A EP 0361052 A2 EP0361052 A2 EP 0361052A2
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EP
European Patent Office
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stator
rotor
vessel
opening
unit according
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EP89115072A
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EP0361052B1 (de
EP0361052A3 (de
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Werner Keller
Rolf WALTENSPÜHL
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Stopinc AG
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Stopinc 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
    • B22D41/14—Closures

Definitions

  • the invention relates to a refractory stator / rotor unit for a closure on the spout of a metal-containing vessel, which consists of a stator fastened in the vessel wall and a rotatable and / or longitudinally displaceable therein, for opening or.
  • a refractory stator / rotor unit for a closure on the spout of a metal-containing vessel, which consists of a stator fastened in the vessel wall and a rotatable and / or longitudinally displaceable therein, for opening or.
  • a closure (US Pat. No. 3,651,998) of the type mentioned shows a stator projecting into the melt and a rotatable rotor arranged concentrically therein. The rotor is pressed against the closed stator by springs acting on its lower end face.
  • the melt flows from several transverse bores into the central opening of the rotor and from there to the spout. Since a relatively large clearance is provided between the outer diameter of the rotor and that of the bore of the stator, the inflow of molten metal can hardly be prevented in the resulting gap even when gas is supplied. This will freeze very quickly and cause the rotor to jam.
  • the tensile force acting on the stator from the springs via the rotor is not unobjectionable, since the refractory material to be used for the stator itself can only absorb very small tensile forces and is also weakened by the above-mentioned transverse bores.
  • An inflow actuator according to DE-PS 35 40 202 provides two concentrically arranged tubes which protrude into a storage vessel and can be moved relative to one another with openings for melt passage, in which the inner tube is fixed in the pouring opening of the container and the outer tube is placed over it.
  • the melt can be poured off in a regulated manner by rotating the outer tube appropriately.
  • a relatively complex mechanism located above the vessel is necessary for rotating the tube. This must not exert any transverse forces on these pipes, otherwise the inner standing pipe would break off. If the storage vessel is an intermediate container, the space is normally very limited because of the pan arranged directly above it, which is disadvantageous in the arrangement mentioned.
  • the present invention is based on the object of developing the closure according to the type described at the outset in such a way that it is simple and space-saving in construction with great operational reliability and absolute functionality.
  • the object is achieved according to the invention in that the rotor guided through the stator can be driven from the bottom of the vessel and in that a cylindrical surface surrounding the transverse opening / s surrounds between the rotor and the stator in almost the entire area inside the vessel in the area of the vessel there is provided a game which absorbs different thermal expansions to prevent the unit from jamming.
  • the rotor is arranged concentrically in the stator, has a central flow opening and at least one transverse opening connecting it and lying inside the vessel.
  • stator has a spout and is connected to it and leads out of the vessel, and the rotor is arranged only in the region of the transverse opening within the stator so that it can rotate and / or move longitudinally.
  • a gas supply of an inert gas is preferably provided in the lower region between the rotor and the stator. This almost completely prevents air from being sucked into the melt.
  • the transverse opening in the stator is to be arranged at such a distance above the inner wall of the vessel that the cold and contaminated melt collecting directly above the bottom wall does not flow away.
  • the stator is preferably inserted with a vertical axis in the bottom of the vessel, but could also be implemented in the side wall with horizontal spout, in particular in the case of pans containing aluminum melt.
  • the stator contains at least one annular groove in the bore provided for the Roltor, which is arranged below the transverse flow opening and is surrounded by the sealing cylindrical surface. Radial through openings connect this ring groove with the inside of the vessel.
  • the melt flowing through the openings in the stator or rotor normally causes a vacuum, so also in the sealing gap between the rotor and stator, which can cause air to be sucked in from the outside. With this ring groove, the vacuum is interrupted and practically prevented from being sucked in.
  • a closure 10 according to FIG. 1 is arranged in the spout 13 of the vessel wall 14 of a partially illustrated vessel 11, the latter consisting of a steel jacket 12 and a refractory wall 14 and can be, for example, a pan or an intermediate container for molten steel.
  • the closure 10 essentially consists of a refractory stator 15 embedded in the vessel wall 14, a refractory rotor 16 rotatably mounted therein and a drive mechanism 24.
  • the rotor 16 is held in a housing 25 and coupled via a drive connection (not shown) to a rotating ring 21 which is driven by a drive motor in a controllable manner via a pinion 26.
  • the stator 15 is designed as a sleeve and has a conical outer surface for the purpose of placing it in the vessel wall 14 without problems. It extends into the interior of the vessel 11 and has two transverse openings 17 and 18 therein, which are round, but also have a different cross-sectional shape, such as can be designed as elongated holes in the horizontal or vertical direction.
  • the concentrically guided in the stator 15 rotor 16 has an axially extending blind hole 19 'and with the openings 17 and 18 communicating transverse openings 19, which have a defined distance, approximately 20 to 70 mm, from the inner wall 14'.
  • the closure In the position shown, the closure is in the open position and, for example, molten steel can flow through the openings 17, 18 and 19 into a mold in a controllable manner.
  • the rotor can also be designed as a dip tube extended into the melt of the mold.
  • Fig.2 shows a variant of a refractory stator / rotor unit similar to that of Figure 1, but in which only a transverse opening 31 and a spout 31 'connected thereto in the Rotor 33 is provided and the stator 32 is hat-shaped. Again, a sealing cylindrical surface 30 is provided between the latter and the rotor 33 within the area in the melt. The inside diameter of the stator is widened within the vessel wall 14 in order to achieve the aforementioned play 34. At the lower end of the stator bore, an annular gap 35 is formed with a connecting line 36 into which inert gas, for example argon, is blown in to prevent air intake.
  • the transverse opening 31 is guided obliquely down into the pouring opening 31 ', but could also be arranged vertically to the latter.
  • a unit according to Fig.3 and Fig.4 in turn consists of a refractory sleeve designed in the vessel wall 14 stator 42 and a rotatably guided refractory rotor 43.
  • a transverse opening 41 and a pouring opening 41 'emanating therefrom in the rotor 43 allow the pouring of melt from the container 11.
  • the stator 42 has an annular groove 44 in its bore and leading radial openings 44 'therein, which between the transverse opening 41 and the inner wall 14' of the vessel 11 come to lie.
  • the sealing cylindrical surface 40 between the stator 42 and the rotor 43 surrounds the opening 41 and also this annular groove 44, so that the melt located in this annular groove 44 is prevented from escaping.
  • a play 46 is again provided in the area lying in the vessel wall 14, which clearance is achieved by tapering the outer diameter of the rotor.
  • a closure 50 according to FIG. 5 has a refractory stator / rotor unit, in which a frustoconical stator 52 is mortared into the spout 13 of the pan 11, has a sacklock-shaped opening 54 and a transverse opening 55 connected to it in the longitudinal direction, and a rotor 53 in the area of transverse opening 55 is rotatably and / or longitudinally displaceable in it.
  • a sealing cylindrical surface 56 is provided between the rotor 53 and the stator 52, which extends approximately over the entire area of the unit lying in the melt. Between the drive shaft 53 'and the surrounding bore in the stator 52, a defined game 57 is provided, with which jamming of the shaft 53' is avoided in this bore.
  • the rotor 53 can either be rotated or shifted in the longitudinal direction for the purpose of opening or closing the closure 50.
  • a pouring tube 58 is connected to the flow opening 54 of the stator 52 and usually extends into the melt of a mold.
  • the stator 52 contains a refractory high-value insert 52 ′ surrounding the rotor 53 ⁇ for the purpose of increasing the service life, which is preferably embedded in the refractory cast stator 52.
  • the flow opening 55 runs differently from the variant according to FIG. 5 insofar as it, after having passed through the sealing surface 56 'between the rotor 53 ⁇ and the stator 52, is brought out of it approximately in the middle of the rotor 53 ⁇ .
  • the refractory stator 52 contains below its transverse opening 55 an annular groove 60 surrounding the rotor 53, which is connected to the inside of the vessel via at least one opening 61 and from the sealing cylindrical surface 56 between the rotor 53 and the stator 52' surround is.
  • this makes it possible to avoid undesired air being sucked into the melt located in the transverse opening 55 and there leading to reoxidation of the liquid steel.
  • FIG. 8 and 9 each show a variant of the closure 10 shown in FIG. 1.
  • the stator 15 'and the rotor 16' rotatably guided in it according to FIG. 8 each have a mutually touching one another in the operating state and perpendicular to the cylindrical surface 20 running ring surface 75.76.
  • These ring surfaces form an additional seal in addition to the sealing surface 20 provided in any case between the stator 15 'and the rotor 16'. This prevents metal melt from flowing into the widened space between the stator and the rotor in the region located within the vessel wall.
  • the stator / rotor unit 15 ⁇ , 16 ⁇ differs from that according to Figure 8 only in that the additional sealing ring surfaces 75 ', 76' at an incline, preferably between 30 ° and 60 ° to the cylindrical sliding surface 20 run and the rotor 16 ⁇ has put an annular seal 77, which is made of a refractory material with good sliding properties, such as Graphite. To center it, this ring seal 77 is positioned on a stop surface 78 on the rotor 16 ⁇ .
  • the ring seal could of course also be embedded in the stator 15 ⁇ .
  • Stator and rotor 15 ', 16' respectively. 15 ⁇ , 16 ⁇ are advantageously pressed against each other on these ring surfaces under a slight contact pressure (a few kilograms).
  • stator / rotor units described are intended in particular for vessels with molten steel, in which they are arranged in the bottom of the vessel with a vertical spout. However, it would preferably be conceivable for vessels with light metal melts to be installed in the side wall with a horizontal spout.

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Abstract

Die feuerfeste Stator/Rotor-Einheit für einen Verschluss am Ausguss eines Metallschmelze enthaltenden Gefässes (11) besteht aus einem in der Gefässwandung (14) befestigten Stator (15) und einem in diesem von der Gefässboden-Unterseite (11') aus drehbaren, zum Oeffnen resp. Schliessen des Verschlusses dienenden Rotor (16). Die in das Gefäss hineinragende Einheit hat darin verlaufende querliegende Oeffnungen (17,18) und von diesen ausgehend eine aus dem gefäss führende Ausgussöffnung (19'). Zwischen dem Rotor (16) und dem Stator (15) ist in dem gesamten innerhalb des Gefässes liegenden Bereich eine die querliegenden Oeffnungen (17,18) umgebende abdichtende zylindrische Fläche (20), während in dem in der Gefässwandung (14) liegenden Bereich ein die unterschiedlichen Wärmeasudehnungen von Stator und Rotor aufnehmendes Spiel (22) zum Verhindern eines Klemmens der Einheit vorgesehen. Damit ist ein sehr einfaches, platzsparendes und mit hoher Betriebssicherheit funtionierendes Verschlusssystem geschaffen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Stator/Rotor-Einheit für einen Verschluss am Ausguss eines Metallschmelze enthaltenden Gefässes, welche aus einem in der Gefässwandung befestigten Sta­tor und einem in diesem drehbaren und/oder längsverschiebbaren, zum Oeffnen resp. Schliessen des Verschlusses dienenden Rotor besteht, die Einheit dabei in die Schmelze hineinragt und darin mindestens eine querliegende und von dieser ausgehend aus dem Behälter führende Ausgussöffnung aufweist.
  • Bei einem Verschluss (US-PS 3,651,998) der genannten Gattung ist ein in die Schmelze hineinragender Stator und ein in diesem kon­zentrisch angeordneter drehbarer Rotor gezeigt. Der Rotor ist dabei von an seiner unteren Stirnseite angreifenden Federn gegen den oben geschlossenen Stator gepresst. Bei geöffnetem Ver­schluss fliesst die Schmelze von mehreren querliegenden Bohrun­gen in die zentrale Oeffnung des Rotors und von dort zum Aus­guss. Da zwischen dem äusseren Durchmesser des Rotors und dem der Bohrung des Stators ein relativ grosses Spiel vorgesehen ist, kann bei dem daraus enstehenden Spalt auch bei Zuführung von Gas ein Einfliessen von Metallschmelze kaum verhindert wer­den. Diese wird sehr schnell einfrieren und ein Verklemmen des Rotors bewirken. Zudem ist die von den Federn über den Rotor auf den Stator wirkende Zugkraft nicht unbedenklich, da das für den Stator zu verwendende feuerfeste Material an sich nur sehr geringe Zugkräfte aufnehmen kann und überdies durch die genann­ten Querbohrungen geschwächt ist.
  • Ein Zuflussstellglied gemäss der DE-PS 35 40 202 sieht zwei kon­zentrische zueinander angeordnete, in ein Vorratsgefäss hineinra­gende und gegeneinander bewegbare Rohre mit Durchbrüchen für den Schmelzendurchtritt vor, bei dem das innere Rohr in der Ausguss­öffnung des Behälters fixiert und das äussere Rohr darüberge­stülpt ist. Durch entsprechendes Dreh- bzw. Längsverschieben des äusseren Rohres lässt sich die Schmelze reguliert abgiessen. Für das Drehen des Rohres ist ein relativ aufwendiger, oberhalb des Gefässes befindlicheer Mechanismus notwendig. Dieser darf keiner­lei Querkräfte auf diese Rohre ausüben, ansonsten das innere stehende Rohr abbrechen würde. Handelt es sich beim Vorratsge­fäss um einen Zwischenbehälter, sind normalerweise die Platzver­hältnisse wegen der unmittelbar über ihm angeordneten Pfanne sehr beschränkt, was bei der genannten Anordnung ungünstig ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu­grunde, den Verschluss nach der eingangs beschriebenen Gattung so weiterzubilden, dass dieser bei grosser Betriebssicherheit und absoluter Funktionstüchtigkeit einfach und platzsparend gebaut ist.
  • Die Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der durch den Stator geführte Rotor vom Gefässboden aus antreibbar ist und dass dabei zwischen dem Rotor und dem Stator in dem annähernd gesamten innerhalb des Gefässes liegenden Bereich eine die quer­liegende Oeffnung/en umgebende abdichtende zylindrische Fläche während in dem in der Gefässwandung liegenden Bereich ein deren unterschiedliche Wärmeausdehnungen aufnehmendes Spiel zur Ver­hinderung eines Klemmens der Einheit vorgesehen ist.
  • In der Kombination der genannten Merkmale ergibt sich ein vom Stand der Technik erheblich abhebender Verschluss. Dadurch, dass zwischen dem Rotor und dem Stator praktisch keine Spannkräfte wirken und der Rotor vom Gefässboden aus antreibbar ist, kann ein sehr kleindimensionierter und platzsparender Antrieb vom Boden des Gefässes aus verwendet werden. Die abdichtende zylin­drische Fläche im Bereich innerhalb des Gefässes und das vorge­sehene Spiel in der Gefässwandung zwischen Rotor und Stator füh­ren zu einem, den Bedingungen im Stahlwerksbetrieb sehr gut angepassten Verschlussystem. Für ein sicheres Verhindern eines Klemmens der Einheit ist der Bohrungsdurchmesser des Stators im Bereich in der Gefässwandung gegenüber dem im Gefässinneren auf­geweitet und/oder der Aussendurchmesser des Rotors verkleinert. Damit ist deren sehr unterschiedlichen Wärmeausdehnungen Rech­nung getragen. Bei einigen Zehntelmillimetern Spiel zwischen Rotor und Stator ist zudem gewährleistet, dass bei auf den Rotor wirkenden Querkräften dieser vom Stator trotzdem über seine gesamte Länge geführt ist und damit ein Abbrechen desselben ver­hindert werden kann.
  • Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Einheit ist der Rotor konzentrisch im Stator angeordnet, weist eine zentral verlau­fende Durchflussöffnung und mindestens eine diese verbindende, innerhalb des Gefässes liegende quere Oeffnung auf. Diese Aus­führung ergibt zusammen mit der Statorausbildung als Hülse eine einfache und herstellungsmässig kostengünstige Variante der Erfindung.
  • Insbesondere bei Verwendung eines Giessrohres unterhalb der Ein­heit kann es von Vorteil sein, dass dieses an einem stationären Teil des verschlusses angeschlossen ist. Dies ist erfindungsmäs­sig so gelöst, dass der Stator eine querliegende und mit dieser verbundene, aus dem Gefäss führende Ausgussöffnung hat und der Rotor nur im bereich der querliegenden Oeffnung innerhalb dreh­bar und/oder längsverschiebbar des Stators angeordnet ist.
  • Im unteren Bereich zwischen Rotor und Stator ist vorzugsweise eine Gaszuführung von einem Inertgas vorgesehen. Damit lässt sich ein Ansaugen von Luft in die Schmelze nahezu vollständig verhindern.
  • Die querliegende Oeffnung im Stator ist mit einem solchen Abstand über der Gefässinnenwandung anzuordnen, dass nicht die unmittelbar über der Bodenwandung sich ansammelnde kalte und verunreinigte Schmelze abfliesst.
  • Der Stator ist vorzugsweise mit vertikaler Achse im Gefässboden eingesetzt, könnte insbesondere bei Aluminiumschmelze enthalten­den Pfannen aber auch in der Seitenwand mit horizontalem Ausguss realisiert sein.
  • Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausbildung der erfindungs­gemässen Einheit enthält der Stator in der für den Roltor vorge­sehenen Bohrung mindestens eine Ringnut, die unterhalb der quer­liegenden Durchflussöffnung angeordnet und von der abdichtenden zylindrischen Fläche umgeben ist. Radiale durchgehende Oeffnun­gen verbinden diese Ringnut mit dem Innern des Gefässes. Die in den Oeffnungen im Stator bzw. Rotor durchfliessende Schmelze be­wirkt normalerweise einen Unterdruck, so auch in dem dichtenden Spalt zwischen Rotor und Stator, was ein Luftansaugen von Aussen hervorrufen kann. Mit dieser Ringnut wird der Unterdruck unter­brochen und damit auch ein Luftansaugen praktisch verhindert.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen gemäss Zeich­nung erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1 einen im Längsschnitt schematisch dargestellten Verschluss,
    • Fig. 2 eine Variante des Verschlusses nach Fig. 1 im Längsschnitt,
    • Fig. 3 eine weitere Variante im Längsschnitt,
    • Fig. 4 einen Querschnitt des Verschlusses nacht Fig. 3 entlang der Linie IV-IV,
    • Fig. 5 einen erfindungsgemässen Verschluss im Längsschnitt,
    • Fig. 6 und Fig. 7 zwei Varianten von Stator-Ausbildungen des Ver­schlusses nach Fig.5 im Längsschnitt,
    • Fig.8 und Fig.9 je einen Teilschnitt weiterer Varianten von erfindungsgemässen Stator/Rotor-Einheiten.
  • Ein Verschluss 10 nach Fig.1 ist im Ausguss 13 der Gefässwandung 14 eines teilweise dargestellten Gefässes 11 angeordnet, wobei letzteres aus einem Stahlmantel 12 und einer feuerfesten Wandung 14 besteht und bspw. eine Pfanne oder ein Zwischenbehälter für Stahlschmelzen sein kann. Der Verschluss 10 setzt sich im wesentlichen aus einem in der Gefässwandung 14 eingebetteten feuerfesten Stator 15, einem in diesem drehbar gelagerten feuer­festen Rotor 16 und einem Antriebsmechanismus 24 zusammen.
  • Der Rotor 16 ist in einem Gehäuse 25 gehalten und über eine nicht gezeigt Mitnahmeverbindung mit einem Drehkranz 21 gekop­pelt, der über ein Ritzel 26 von einem Antriebsmotor steuerbar angetrieben ist.
  • Der Stator 15 ist als Hülse ausgebildet und hat eine konische Aussenfläche zwecks problemlosem Setzen desselben in der Gefäss­wandung 14. Er erstreckt sich bis ins Innere des Gefässes 11 und hat darin zwei querliegende Oeffnungen 17 und 18, die rund sind, aber auch als andere Querschnittsform, wie z.B. als Langlöcher in horizontaler oder vertikaler Richtung ausgebildet sein kön­nen. Der konzentrisch im Stator 15 geführte Rotor 16 weist eine axial verlaufende Sacklochbohrung 19′ und mit den genannten Oeffnungen 17 und 18 kommunizierende querliegende Oeffnungen 19 auf, die einem definierten Abstand, ungefähr 20 bis 70 mm, von der Gefäss-Innenwandung 14′ haben. In der gezeichneten Stellung befindet sich der Verschluss in Offenstellung und es kann bspw. Stahlschmelze durch die Oeffnungen 17, 18 und 19 regelbar in eine Kokille abfliessen. Der Rotor kann überdies als bis in die Schmelze der Kokille verlängertes Tauchrohr ausgebildet sein.
  • Erfindungsgemäss ist zwischen dem Stator 15 und dem vom Gefäss­boden 11′ aus antreibbaren Rotor 16 in dem innerhalb der Schmelze liegenden Bereich eine die Oeffnungen 17 und 18 umge­bende abdichtende zylindrische Fläche 20 während in dem in der Gefässwandung 14 liegenden Bereich ein Spiel 22 zwischen Rotor 16 und Stator 15 gebildet ist, das vorzugsweise mindestens einige Zehntelmillimeter beträgt und so aufgelegt ist, dass die Einheit bei den sehr unterschiedlichen Wärmeausdehnungen beim Abgiessen nicht klemmt, aber trotzdem eine Führung des Rotors auch im unteren Teil des Stators gegeben ist.
  • Fig.2 zeigt eine Variante einer feuerfesten Stator/Rotor-Einheit ähnlich der nach Fig.1, bei der jedoch nur eine querliegende Oeffnung 31 und eine mit dieser verbundene Ausgussöffnung 31′ im Rotor 33 vorgesehen ist und der Stator 32 hutförmig ausgebildet ist. Wiederum ist zwischen letzterem und dem Rotor 33 eine abdichtende zylindrische Fläche 30 innerhalb des in der Schmelze befindlichen Bereiches vorgesehen. Innerhalb der Gefässwandung 14 ist der Stator-Innendurchmesser zur Erzielung des genannten Spieles 34 aufgeweitet. Am unteren Ende der Stator-Bohrung ist ein Ringspalt 35 mit einer Anschlussleitung 36 ausgebildet, in die Inertgas, bspw. Argon, zum Verhindern von Luftansaugen ein­geblasen wird. Die querliegende Oeffnung 31 ist schräg nach unten in die Ausgussöffnung 31′ geführt, könnte aber auch ver­tikal zu letzterer angeordnet sein.
  • Eine Einheit nach Fig.3 und Fig.4 besteht wiederum aus einem als feuerfeste Hülse ausgebildeten, in der Gefässwandung 14 einge­betteten Stator 42 und einem in diesem drehbar geführten feuerfesten Rotor 43. Eine querliegende Oeffnung 41 und eine von dieser ausgehende Ausgussöffnung 41′ im Rotor 43 ermöglichen das Abgiessen von Schmelze aus dem Behälter 11. Als weiter Ausbil­dung der Erfindung hat der Stator 42 in seiner Bohrung eine Ringnut 44 und in diese führende radiale Oeffnungen 44′, die zwischen die querliegende Oeffnung 41 und die Innenwandung 14′ des Gefässes 11 zu liegen kommen. Die abdichtende zylindrische Fläche 40 zwischen Stator 42 und Rotor 43 umgibt die Oeffnung 41 und auch diese Ringnut 44, damit ein Auslaufen der in dieser Ringnut 44 befindlichen Schmelze verhindert ist. Zwischen Stator 42 und Rotor 43 ist wiederum in dem in der Gefässwandung 14 lie­genden Bereich ein Spiel 46 vorgesehen, das durch Verjüngung des Rotor-Aussendurchmessers erreicht ist.
  • Ein Verschluss 50 gemäss Fig.5 hat eine feuerfeste Stator/­Rotor-Einheit, bei der ein kegelstumpfförmiger Stator 52 in den Ausguss 13 der Pfanne 11 eingemörtelt ist, in Längsrichtung eine sacklockförmige Oeffnung 54 und eine mit ihr verbundene quere Oeffnung 55 hat und ein Rotor 53 im Bereich der querliegenden Oeffnung 55 in ihm dreh-und/oder längsverschiebbar angeordnet ist. Eine mit dem Rotor 53 drehverbundene Antrieb­welle 53′ ragt durch den Stator 52 und ist mit einem nicht dar­gestellten Antrieb unterhalb des Gefässbodens 11 gekoppelt.
  • Zwischen Rotor 53 und Stator 52 ist eine abdichtende zylin­drische Fläche 56 vorgesehen, die sich annähernd über den gesam­ten Bereich der in der Schmelze liegenden Einheit erstreckt. Zwischen der Antriebswelle 53′ und der sie umgebenden Bohrung im Stator 52 ist ein definiertes Spiel 57 vorgesehen , mit dem ein Verklemmen der Welle 53′ in dieser Bohrung vermieden ist. Der Rotor 53 kann entweder gedreht oder aber in Längsrichtung ver­schoben werden zwecks Oeffnen bzw. Schliessen des Verschlusses 50. An der Durchflussöffnung 54 des Stators 52 ist ein andeu­tungsweise dargestelltes Giessrohr 58 angeschlossen, das sich üblicherweise in die Schmelze einer Kokille erstreckt.
  • Bei einer Variante nach Fig.6 enthält der Stator 52 zwecks Standzeiterhöhung einen den Rotor 53˝ umgebenden feuerfesten Hochwerteinsatz 52′, der vorzugsweise in den feuerfesten gegos­senen Stator 52 eingebettet ist. Die Durchflussöffnung 55 ver­läuft gegenüber der Variante nach Fig.5 insofern anders als sie, nachdem sie die eine abdichtende Fläche 56′ zwischen Rotor 53˝ und Stator 52 durchquert hat, annähernd in der Mitte des Rotors 53˝ stirnseitig aus ihm herausgeführt ist.
  • Bei Fig.7 enthält der feuerfeste Stator 52′ unterhalb seiner querliegenden Oeffnung 55 eine den Rotor 53 umgebende Ringnut 60, die über mindestens eine Oeffnung 61 mit dem Innern des Gefässes verbunden ist und von der abdichtenden zylindrischen Fläche 56 zwischen Rotor 53 und Stator 52′ umgeben ist. Dadurch lässt sich - wie bereits erwähnt - vermeiden, dass unerwünscht Luft in die in der Queröffnung 55 befindlichen Schmelze angesaugt wird und dort zu einer Reoxidation des flüs­sigen Stahles führt.
  • Fig.8 und Fig.9 zeigen je eine Variante des in Fig. 1 darge­stellten Verschlusses 10. Der Stator 15′ und der in ihm drehbar geführte Rotor 16′ gemäss Fig.8 haben je eine sich im Betriebs­zustand gegenseitig berührende, senkrecht zur zylindrischen Fläche 20 verlaufende Ringfläche 75,76. Diese Ringflächen bilden eine zusätzliche Dichtung nebst der zwischen Stator 15′ und Rotor 16′ ohnehin vorgesehenen Dichtfläche 20. Dadurch wird vermieden, dass Metallschmelze in den aufgeweiteten Raum zwischen Stator und Rotor in dem innerhalb der Gefässwandung liegenden Bereich fliesst.
  • Die Stator/Rotor-Einheit 15˝,16˝ nach Fig.9 unterscheidet sich von der nach Fig.8 nur insofern, als die zusätzlich abdichtenden Ringflächen 75′ , 76′ unter einer Schräge, vorzugsweise zwischen 30° und 60° zur zylindrischen Gleitfläche 20 verlaufen und der Rotor 16˝ eine Ringdichtung 77 aufgestülpt hat, die aus einem feuerfesten Material mit guten Gleiteigenschaften, wie z.B. Graphit, besteht. Zu seiner Zentrierung ist diese Ringdichtung 77 an einer Anschlagfläche 78 am Rotor 16˝ positioniert. Die Ringdichtung könnte selbstverständlich auch im Stator 15˝ einge­bettet sein. Stator und Rotor 15′,16′ resp. 15˝,16˝ sind vorteilhaft an diesen Ringflächen unter leichtem Anspressdruck (ein paar Kilogramm) gegeneinander gedrückt.
  • Die beschriebenen Stator/Rotor-Einheiten sind insbesondere für Gefässe mit Stahlschmelze gedacht, bei denen sie im Gefässboden mit vertikalem Ausguss angeordnet sind. Es wäre aber vorzugs­weise bei Gefässen mit Leichtmetallschmelzen denkbar, diese in die Seitenwand mit horizontalem Ausguss einzubauen.

Claims (18)

1. Feuerfeste Stator/Rotor-Einheit für einen Verschluss am Aus­guss eines Metallschmelze enthaltenden Gefässes, welche aus einem in der Gefässwandung befestigten Stator und einem in diesem drehbaren und/oder längsverschiebbaren, zum Oeffnen resp. Schliessen des Verschlusses dienenden Rotor besteht, die Einheit dabei in das Gefäss hineinragt und darin minde­stens eine querliegende und von dieser ausgehend eine aus dem Gefäss führende Ausgussöffnung aufweist, dadurch ge­kennzeichnet, dass der im Stator (15,52) geführte Rotor (16,53) vom Gefässboden (11′) aus antreibbar ist und dass dabei zwischen dem Rotor (16,53) und dem Stator (15,52) in dem annähernd gesamten in das Gefäss (11) hineinragenden Bereich eine die querliegende/n Oeffnung/en (¡7,18,55) umge­bende abdichtende zylindrische Fläche (20,56) während in dem in der Gefässwandung (14) liegenden Bereich ein die unter­schiedlichen Wärmeausdehnungen von Stator und Rotor aufneh­mendes Spiel (22,57) zum Verhindern eines Klemmens der Ein­heit vorgesehen ist.
2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, dass der Bohrungsdurchmesser des Stators (15,52) im Bereich in der Gefässwandung (14) gegenüber dem im Gefäss­innern aufgeweitet und/oder der Aussendurchmesser des Rotors (16) verkleinert ist um je wenigstens einige Zehntelmilli­meter.
3. Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, dass der Rotor (16,33,43) konzentrisch im Stator (15,32,42) angeordnet ist, eine zentral verlaufende Durchflussöffnung (19′, 31′,41′) und mindestens eine mit die­ser verbundene, innerhalb des Gefässes liegende quere Oeff­nung (19,31,41) aufweist.
4. Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, dass der Stator (52) eine querliegende und eine mit dieser verbundene, aus dem Gefäss 911) führende Ausgussöffnung (55 und 54) hat, der Rotor (53) im Bereich der querliegenden Oeffnung (55) drehbar und/oder längsver­schiebbar innerhalb einer Bohrung des Stators (5) angeord­net ist und eine quer durchgehende oder eine in das Gefäss­innere umgelenkte Durchflussöffnung (55 oder 55′) hat.
5. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gaszuführung (35,36,71,72) von inertgas, zum Beipiel Argon, zwischen den Rotor (33,53′) und den Stator (32,52) in den in der Gefäss­wandung liegenden Bereich vorgesehen ist.
6. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die querliegende Durch­flussöffnung (17,18,31,41,55) im Stator (15,32,42,52) einen definierten Abstand von der Gefäss-Innenwandung (14′) auf­weist, vorzugsweise wenigstens 20 Millimeter.
7. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie vorzugsweise mit ver­tikaler Achse im Gefässboden eingesetzt ist.
8. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (16′,16˝) und der Stator (15′,15˝) an ihren zylindrischen abdichten­den Flächen mindestens je eine sich gegenseitig berüh­rende, als Abdichtung dienende schräge Ringfläche (75,76,75′,76′) aufweisen.
9. Einheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­net, dass die Ringflächen (75,76,75′,76′) am unteren Ende der zwischen Rotor (16′,16˝) und Stator (15′,15˝) vorgesehe­nen abdichtenden zylindrischen Fläche (20) angeordnet sind.
10. Einheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­zeichnet, dass die Ringfläche (75,76) vom Stator (15′) resp. Rotor (16′) annähernd rechtwinklig zur zylin­drischen Fläche (20) verläuft.
11. Einheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­zeichnet, dass wenigstens eine Ringfläche (76′) durch eine Ringdichtung (77) gebildet ist, die insbesondere aus Graphit oder aus einem ähnlichen Material mit guten Gleiteigenschaften besteht.
12. Stator für eine Einheit nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, dass er eine zylindrische Sackloch- oder Durchgangsbohrung (20) aufweist.
13. Stator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­net, dass dessen Bohrung (14) in dem in der Gefässwandung liegenden Bereich aufgeweitet oder verkleinert ist.
14. Stator nach einem der Ansprüche 4, 12 oder 13, dadurch ge­kennzeichnet, dass er eine querliegende und eine mit dieser verbundene, aus dem Gefäss (11) führende Ausguss­öffnung (55 und 54) und eine für den Rotor (53) vorgesehene in axialer Richtung verlaufende Durchgangsbohrung aufweist.
15. Stator nach Anpruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass er aus gegossenem feuerfestem Material besteht und einen hochwertigen feuerfesten Hülseneinsatz (52′) im Bereich der Bohrung für den Rotor (53˝) enthält.
16. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mit mindestens einer Ringnut (44,60) in der für den Rotor (43,53) enthaltenden Bohrung versehen ist, in welche vorzugsweise mehrere radiale vom Inneren des Gefässes (11) ausgehende Oeffnungen (44′,61) führen, die Ringnut (44,60) unterhalb der querliegenden Durchflussöffnung (41,55) angeordnet und von der abdichten­den zylindrischen Fläche (40,56) umgeben ist.
17. Rotor für eine Einheit nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, dass er eine zylindrische Aussen­fläche aufweist.
18. Rotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass dessen zylindrische Aussenfläche in dem in der Gefäss­wandung (14) liegenden Bereich verkleinert oder aufgeweitet ist.
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