EP0423449B1 - Schliess- und/oder Regelorgan für ein metallurgisches Gefäss - Google Patents

Schliess- und/oder Regelorgan für ein metallurgisches Gefäss Download PDF

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EP0423449B1
EP0423449B1 EP90115261A EP90115261A EP0423449B1 EP 0423449 B1 EP0423449 B1 EP 0423449B1 EP 90115261 A EP90115261 A EP 90115261A EP 90115261 A EP90115261 A EP 90115261A EP 0423449 B1 EP0423449 B1 EP 0423449B1
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EP
European Patent Office
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gas
openings
closure
pipe
outer tube
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EP90115261A
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EP0423449A3 (en
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Ullrich Hintzen
Ernst Lührsen
Andreas Schuler
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Didier Werke AG
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Didier Werke AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D37/00—Controlling or regulating the pouring of molten metal from a casting melt-holding vessel
    • 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
    • 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
    • B22D41/16—Closures stopper-rod type, i.e. a stopper-rod being positioned downwardly through the vessel and the metal therein, for selective registry with the pouring opening
    • B22D41/18—Stopper-rods therefor
    • B22D41/186—Stopper-rods therefor with means for injecting a fluid into the melt

Definitions

  • the invention relates to a closing and / or regulating element for tapping liquid molten metal from a metallurgical vessel with an inner tube which has lateral openings, and with an outer tube which also has lateral openings and with a cylindrical sealing surface on its inner circumference on a cylindrical sealing surface of the outer circumference of the inner tube, one tube being stationary and the other tube movable relative to it, and a gas distribution chamber for inert gas introduced through the outer tube being formed between the two tubes, which gas chamber passes through the gas distribution chamber between the sealing surfaces and through the openings in the tubes can.
  • the outer tube serving as a stator is provided outside the metallurgical vessel with a gas supply line through which the inert gas radially acts there as a gas distribution chamber between the annular gap Outer tube and the inner tube serving as a rotor is supplied.
  • the gas distribution chamber is largely in the cold area of the closing and / or regulating element, so that the inert gas flowing out of the gas distribution chamber contributes to the fact that molten metal in the annular gap, which is also partly in the cold area, between the sealing surfaces of the both pipes slightly frozen.
  • the locking and / or regulating member thus becomes inoperable because the inner tube then does not face the outer tube is more rotatable. The same applies to the penetration of molten metal into the annular gap area, which acts as a gas distribution chamber.
  • the gas distribution in the gas distribution space is uneven. It is also necessary to seal the gas distribution chamber from the outside with suitable sealing elements.
  • the known gas supply arrangement is only suitable for closing and / or regulating elements, the outer tube of which is fixed and the inner tube of which is movable.
  • the object of the invention is to propose a closing and / or regulating element of the type mentioned in the introduction, in which the sealing surfaces and the openings can always be flushed uniformly with inert gas during operation, without impairing the operational safety of the organ.
  • the above object is achieved in a locking and / or regulating member of the type mentioned in the introduction in that the inner tube is provided with a closure above its openings in the outer tube, the space between the closure and the outer tube forming the gas distribution chamber into which a gas supply duct running in the outer tube opens.
  • the inert gas flows through the openings into the melt. This reduces wear on the edges of the openings. In addition, the inert gas avoids caking on the openings.
  • the inert gas entering the melt supports the separation of impurities from the melt and the homogenization of the melt. It is favorable that the gas flows in countercurrent to the melt entering the openings.
  • the closure is gas-permeable. A portion of the inert gas then flows through the closure into the inner tube. The rest of the inert gas enters between the sealing surfaces. As a result of the gas-permeable closure, inert gas flows through both the openings in the inner tube and in the outer tube.
  • gas channels run in the wall of the outer tube, which open into its openings. This means that the openings are not only flushed by the gas flow that has passed between the sealing surfaces, but also by an additional gas flow. Gas channels can run in the wall of the inner tube, which open into its openings. The gas flow through the openings can thereby be increased.
  • An inner tube 2 made of refractory, ceramic material is attached to the bottom 1 of a metallurgical vessel.
  • the inner tube 2 is closed at its upper end by a closure 3.
  • the closure 3 is formed by a gas-permeable insert.
  • the closure 3 can also be formed in one piece with the inner tube 2 and be impermeable to gas.
  • Below the closure 3 2 openings 4 are provided in the wall of the inner tube.
  • An outer tube 5 made of refractory, ceramic material is pushed axially onto the inner tube 2.
  • the outer tube 5 and the inner tube 2 adjoin each other on cylindrical sealing surfaces 6, 7.
  • the outer tube 5 has openings 8. It is axially displaceable relative to the inner tube 2 and / or rotatable about the common longitudinal axis, as a result of which the openings 4, 8 can be adjusted relative to one another to control the melt passage.
  • inert gas such as argon
  • inert gas such as argon
  • melt 11 passes through the openings 8, 4 into the inner tube 2 and flows out of it downwards. In the openings 4, 8, the emerging melt 11 has the gas flowing through it in countercurrent.
  • gas channels 12, 13, 14 can be provided in the wall of the inner tube 2 and / or the wall of the outer tube 5. These are shown in dashed lines in the figure.
  • the gas channels 12 run in the wall of the outer tube 5 from the gas distribution chamber 9 to the openings 8.
  • the gas channels 13 run in the wall of the inner tube 2 from the gas distribution chamber 9 to the openings 4.
  • the gas channels 14 run in the wall of the inner tube 2 from below of the bottom 1 to the openings 4.
  • the outer tube 5 is arranged on the bottom 1 of the metallurgical vessel.
  • the inner tube 2 is inserted into the outer tube 5 from below. It is axially displaceable relative to the outer tube 5 and / or rotatable about the common longitudinal axis.
  • the sealing surfaces 6, 7 and the openings 4, 8 are flushed with inert gas, as is described in the exemplary embodiment according to FIG. 1 above.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schließ- und/oder Regelorgan für den Abstich flüssiger Metallschmelze aus einem metallurgischen Gefäß mit einem Innenrohr, das seitliche Durchbrechungen ausfweist, und mit einem Außenrohr, das ebenfalls seitliche Durchbrechungen aufweist und mit einer zylindrischen Dichtfläche an seinem Innenumfang auf einer zylindrischen Dichtfläche des Außenumfangs des Innenrohres sitzt, wobei das eine Rohr ortsfest und das andere Rohr relativ zu ihm beweglich ist, und zwischen beiden Rohren eine Gasverteilkammer für durch das Außenrohr eingeleitetes Inertgas gebildet ist, das aus der Gasverteilkammer zwischen den Dichtflächen und durch die Durchbrechungen der Rohre hindurchtreten kann.
  • Aus der US-A-36 51 998 ist ein Schließ- und/oder Regelorgan der eingangs genannten Art bekannt, dessen als Stator dienendes Außenrohr außerhalb des metallurgischen Gefäßes mit einer Gaszuführungsleitung versehen ist, durch welche Inertgas radial dem dort als Gasverteilkammer wirkenden Ringspalt zwischen dem Außenrohr und dem als Rotor dienenden Innenrohr zugeführt wird.
  • Da die Gaszuführungsleitung außerhalb des metallurgischen Gefäßes liegt, befindet sich die Gasverteilkammer weitgehend im kalten Bereich des Schließ- und/oder Regelorgans, so daß das aus der Gasverteilkammer ausströmende Inertgas dazu beiträgt, daß Metallschmelze im ebenfalls teilweise im kalten Bereich liegenden Ringspalt zwischen den Dichtflächen der beiden Rohre leicht einfriert. Damit wird das Schließ- und/oder Regelorgan betriebsunfähig, weil das Innenrohr dann gegenüber dem Außenrohr nicht mehr drehbar ist. Entsprechendes gilt auch bei Eindringen von Metallschmelze in den Ringspaltbereich, der als Gasverteilkammer wirksam ist.
  • Aufgrund der einseitigen radialen Gaszuführung ist die Gasverteilung im Gasverteilraum ungleichmäßig. Es ist außerdem erforderlich, die Gasverteilkammer nach außen hin mit geeigneten Dichtungselementen abzudichten. Darüberhinaus eignet sich die bekannte Gaszuführungsanordnung nur für Schließ- und/oder Regelorgane, deren Außenrohr fest und deren Innenrohr beweglich ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schließ- und/oder Regelorgan der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem im Betrieb die Dichtflächen und die Durchbrechungen stets mit Inertgas gleichmäßig bespülbar sind, ohne die Betriebssicherheit des Organs zu beeinträchtigen.
  • Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Schließ- und/oder Regelorgan der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Innenrohr oberhalb seiner Durchbrechungen innerhalb des Außenrohres mit einem Abschluß versehen ist, wobei der Raum zwischen dem Abschluß und dem Außenrohr die Gasverteilkammer bildet, in die ein im Außenrohr verlaufender Gaszuführungskanal mündet.
  • Dadurch, daß Inertgas zwischen den Dichtflächen hindurchgeleitet ist, ist dort ein Gaspolster erreicht, das dem Verschleiß der Dichtflächen entgegenwirkt. Durch die Ausbildung der Gasverteilkammer ist gewährleistet, daß das Gas am gesamten Umfang des Innenrohres gleichmäßig zwischen die Dichtflächen eintritt.
  • Das Inertgas strömt durch die Durchbrechungen in die Schmelze ab. Es verringert dadurch den Verschleiß der Ränder der Durchbrechungen. Außerdem vermeidet das Inertgas Anbackungen an den Durchbrechungen.
  • Weiterhin unterstützt das in die Schmelze eintretende Inertgas das Abscheiden von Verunreinigungen aus der Schmelze und die Homogenisierung der Schmelze. Günstig dabei ist, daß das Gas im Gegenstrom zu der in die Durchbrechungen eintretenden Schmelze strömt.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Abschluß gasdurchlässig. Es strömt dann ein Teil des Inertgases durch den Abschluß in das Innenrohr. Der restliche Teil des Inertgases tritt zwischen die Dichtflächen ein. Durch den gasdurchlässigen Abschluß ist erreicht, daß sowohl die Durchbrechungen des Innenrohrs als auch die des Außenrohrs von Inertgas durchströmt sind.
  • In einer Weiterbildung verlaufen in der Wandung des Außenrohrs Gaskanäle, die in dessen Durchbrechungen münden. Damit werden die Durchbrechungen nicht nur von dem zwischen den Dichtf lächen hindurchgetretenen Gasstrom, sondern von einem zusätzlichen Gasstrom durchspült. Es können in der Wandung des Innenrohrs Gaskanäle verlaufen, die in dessen Durchbrechungen münden. Dadurch läßt sich die Gasdurchströmung der Durchbrechungen erhöhen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1
    ein Schließ- und/oder Regelorgan eines metallurgischen Gefäßes schematisch im Schnitt mit ortsfestem Innenrohr und beweglichem Außenrohr, und
    Figur 2
    eine Ausführung mit ortsfestem Außenrohr und beweglichem Innenrohr.
  • Am Boden 1 eines metallurgischen Gefäßes ist ein Innenrohr 2 aus feuerfestem, keramischem Material befestigt. Das Innenrohr 2 ist an seinem oberen Ende durch einen Abschluß 3 verschlossen. Im Ausführungsbeispiel ist der Abschluß 3 von einem gasdurchlässigen Einsatz gebildet. Der Abschluß 3 kann auch einstückig mit dem Innenrohr 2 ausgebildet und gasundurchlässig sein. Unterhalb des Abschlusses 3 sind in der Wandung des Innenrohrs 2 Durchbrechungen 4 vorgesehen.
  • Auf das Innenrohr 2 ist ein Außenrohr 5 aus feuerfestem, keramischem Material axial aufgeschoben. Das Außenrohr 5 und das Innenrohr 2 grenzen an zylindrischen Dichtflächen 6, 7 aneinander an. Das Außenrohr 5 weist Durchbrechungen 8 auf. Es ist gegenüber dem Innenrohr 2 axial verschieblich und/oder um die gemeinsame Längsachse drehbar, wodurch die Durchbrechungen 4, 8 zur Steuerung des Schmelzendurchtritts gegeneinander verstellbar sind.
  • Zwischen dem Außenrohr 5 und dem Abschluß 3 besteht eine Gasverteilkammer 9. In diese mündet ein im Außenrohr 5 verlaufender Gaskanal 10.
  • Wird in die Gasverteilkammer 9 Inertgas, wie beispielsweise Argon, eingeleitet, dann strömt dieses in Richtung der Pfeile a zwischen die Dichtflächen 6, 7. Teilweise tritt das Gas in Richtung der Pfeile b durch die Durchbrechungen 8 in die Schmelze 11; teilweise tritt das Gas in Richtung der Pfeile c unten am Außenrohr 5 in die Schmelze 11.
  • Ein weiterer Teil des Gases tritt aus der Gasverteilkammer 9 durch den Abschluß 3 hindurch in das Innenrohr 2 ein und strömt in Richtung der Pfeile d durch die Durchbrechungen 4, 8 in die Schmelze 11. Bei der in der Figur dargestellten Offenstellung des Schließ- und/oder Regelorgans tritt Schmelze 11 durch die Durchbrechungen 8, 4 in das Innenrohr 2 und fließt aus diesem nach unten aus. In den Durchbrechungen 4, 8 ist die austretende Schmelze 11 im Gegenstrom von dem Gas durchströmt.
  • Durch die beschriebenen Gasströmungen ist der Verschleiß der Dichtflächen 6, 7 und der Durchbrechungen 4, 8 vermindert. Außerdem ist Anbackungen der Schmelze 11 in den Durchbrechungen 4, 8 entgegengewirkt.
  • Um eine gezielte Gasdurchströmung der Durchbrechungen 4, 8 zu verbessern, können in der Wandung des Innenrohrs 2 und/oder der Wandung des Außenrohrs 5 weitere Gaskanäle 12, 13, 14 vorgesehen sein. Diese sind in der Figur strichliert dargestellt. Die Gaskanäle 12 verlaufen in der Wandung des Außenrohrs 5 von der Gasverteilkammer 9 zu den Durchbrechungen 8. Die Gaskanäle 13 verlaufen in der Wandung des Innenrohrs 2 von der Gasverteilkammer 9 zu den Durchbrechungen 4. Die Gaskanäle 14 verlaufen in der Wandung des Innenrohrs 2 von unterhalb des Bodens 1 zu den Durchbrechungen 4.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist das Außenrohr 5 am Boden 1 des metallurgischen Gefäßes angeordnet. Das Innenrohr 2 ist in das Außenrohr 5 von unten eingeschoben. Es ist gegenüber dem Außenrohr 5 axial verschieblich und/oder um die gemeinsame Längsachse drehbar.
  • Innerhalb des Außenrohrs 5 besteht oberhalb des Abschlusses 3 des Innenrohrs 2 die Gasverteilkammer 9.
  • Die Bespülung der Dichtflächen 6, 7 und der Durchbrechungen 4, 8 mit Inertgas erfolgt ebenso, wie dies beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 oben beschrieben ist.

Claims (5)

  1. Schließ- und/oder Regelorgan für den Abstich flüssiger Metallschmelze aus einem metallurgischen Gefäß mit einem Innenrohr (2), das seitliche Durchbrechungen (4) aufweist, und mit einem Außenrohr (5), das ebenfalls seitliche Durchbrechungen (8) aufweist und mit einer zylindrischen Dichtfläche (7) an seinem Innenumfang auf einer zylindrischen Dichtfläche (6) des Außenumfangs des Innenrohres sitzt, wobei das eine Rohr ortsfest und das andere Rohr relativ zu ihm beweglich ist, und zwischen beiden Rohren eine Gasverteilkammer für durch das Außenrohr eingeleitetes Inertgas gebildet ist, das aus der Gasverteilkammer zwischen den Dichtflächen und durch die Durchbrechungen der Rohre hindurchtreten kann,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Innenrohr (2) oberhalb seiner Durchbrechungen (4) innerhalb des Außenrohres (5) mit einem Abschluß (3) versehen ist, wobei der Raum zwischen dem Abschluß (3) und dem Außenrohr (5) die Gasverteilkammer (9) bildet, in die ein im Außenrohr (5) verlaufender Gaszuführungskanal (10) mündet.
  2. Schließ- und/oder Regelorgan nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Abschluß (3) gasdurchlässig ist.
  3. Schließ- und/oder Regelorgan nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in der Wandung des Außenrohrs (5) Gaskanäle (12) verlaufen, die in dessen Durchbrechungen (8) münden.
  4. Schließ- und/oder Regelorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in der Wandung des Innenrohrs (2) Gaskanäle (13, 14) verlaufen, die in dessen Durchbrechungen (4) münden.
  5. Schließ- und/oder Regelorgan nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Gaskanäle (13) von der Gasverteilkammer (9) zu den Durchbrechungen (4) verlaufen.
EP90115261A 1989-10-17 1990-08-09 Schliess- und/oder Regelorgan für ein metallurgisches Gefäss Expired - Lifetime EP0423449B1 (de)

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EP0423449A3 EP0423449A3 (en) 1991-12-04
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