EP0458040B1 - Gasspüleinrichtung sowie Lochstein und Gasspülstein für diese - Google Patents

Gasspüleinrichtung sowie Lochstein und Gasspülstein für diese Download PDF

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EP0458040B1
EP0458040B1 EP91105127A EP91105127A EP0458040B1 EP 0458040 B1 EP0458040 B1 EP 0458040B1 EP 91105127 A EP91105127 A EP 91105127A EP 91105127 A EP91105127 A EP 91105127A EP 0458040 B1 EP0458040 B1 EP 0458040B1
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EP
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gas
brick
gas purging
perforated brick
perforated
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Hans Rothfuss
Herbert Metzger
Manfred Winkelmann
Udo Muschner
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Didier Werke AG
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Didier Werke AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/002—Treatment with gases
    • B22D1/005—Injection assemblies therefor

Definitions

  • the invention relates to a gas purging device on a metallurgical vessel, in which a refractory, ceramic perforated brick is inserted into a lining of the vessel bottom, which receives a refractory, ceramic gas purging brick, the gas outlet side of which is covered with respect to the interior of the vessel.
  • Such a gas purging device is described in DE-36 33 516 C2.
  • the upper gas flushing cone sits in the lining of the bottom of the vessel.
  • the lower gas purging cone is arranged in a perforated brick. This is covered by the lining.
  • the upper gas purging cone and the perforated brick are separate components, each of which must be integrated into the lining.
  • DE-39 01 926 C1 describes a gas purging device in which a perforated brick sits in a floor lining. A gas flushing cone is inserted into this. In the interior of the vessel, a wear hood is placed on the gas purging cone or perforated stone from above, which is gas-permeable in the central area. The wear hood must be sealed in addition to the perforated brick on the bottom of the vessel. In addition, it must be connected to the gas flushing cone. This structure appears to be complex. Difficulties also arise if the lining in the area of the seal arranged between the wear hood and the lining or the seal itself wears out.
  • the object of the invention is to provide a gas purging device of the type mentioned, the structure of which is simplified and which only has to be replaced when the wear on the lining has progressed to such an extent that repairs are necessary.
  • the above object is achieved in a gas purging device of the type mentioned at the outset in that the perforated brick projects beyond the gas purging brick and the lining in the interior of the vessel with an area which is gas-permeable following the gas outlet side of the gas purging brick.
  • the perforated brick is tightly fastened in the brick lining and stands in the interior of the vessel. It covers the gas purging plug from the inside of the vessel. From the gas purging stone, the purging gas passes through the perforated stone into the melt.
  • the area of the perforated brick protruding into the interior of the vessel will wear out during operation. However, it protects the gas purging plug from wear.
  • the perforated brick will only be replaced when the lining is worn out to such an extent that maintenance work is required anyway.
  • the gas permeability of the perforated brick can be achieved by having a porosity or capillary in the area mentioned.
  • a gas-permeable insert can also be fastened in the area of the perforated brick mentioned.
  • the perforated brick is preferably gas-permeable only above that zone of the gas outlet side of the gas flushing brick at which the gas emerges. As a result, there is a non-gas-permeable ring zone in the protruding area of the perforated brick. Less wear is to be expected in this area than in the central zone of the outstanding area.
  • a perforated brick for said gas flushing device is characterized in that the height of the perforated brick is greater than the depth of its recess provided for receiving the gas flushing brick, the perforated brick at the bottom of the recess being gas-permeable.
  • the gas purging plug sits in a manner known per se with a sheet metal jacket in the perforated brick. There is a joint between the sheet metal jacket and the recess in the perforated brick. In order to prevent melt from entering the joint when the gas purging plug is worn out in its gas-permeable central zone, the sheet metal jacket projects beyond the gas outlet side of the gas purging plug.
  • FIG. 1 schematically shows a gas purging device on a brick lining of a bottom of a metallurgical vessel in section.
  • a perforated brick 2 made of refractory, ceramic material is mortared into a lining 1.
  • the perforated brick 2 has a recess 3 for receiving a gas purge brick 4.
  • the depth T of the recess 3 is smaller than the height H of the perforated brick 2.
  • the perforated brick 2 is then provided with a gas-permeable central zone 6 at the base 5 of the recess 3. This is enclosed by a gas-impermeable ring zone 7.
  • the central zone 6 can be porous or can be traversed by capillaries.
  • the perforated brick 2 projects with an area 8 over the inner surface 9 of the brick lining 1.
  • the area 8 thus also projects over the gas purging brick 4 or the base 5.
  • the base 5 is lower than the surface 9 (see FIG. 1). However, it can also lie approximately in the same plane as the surface 9.
  • the gas purging plug 4 inserted into the recess 3 has a gas-impermeable outer part 10 and a porous, gas-permeable inner part 11.
  • a gas connection 12 is connected to this.
  • the porous inner part 11 forms a gas outlet zone 13.
  • the gas-permeable central zone 6 is dimensioned such that it faces the gas outlet zone 13.
  • the gas purging plug 4 is seated in a sheet metal jacket 14. This projects beyond the gas purging plug 4 on its gas outlet side 15 and extends to the bottom 5 of the recess 3. This covers a gap 16 between the sheet metal jacket 14 and the recess 3 with respect to the gas-permeable central zone 6. Such a cover can also be achieved by a circumferential ring edge on the gas outlet side 15.
  • the perforated brick 2 will first wear out in its area 8 which projects above the surface 9. In the area of the central zone 6, the wear will be greater than in the area of the ring zone 7. The area 8 allows wear of the perforated brick 2 that is premature compared to the wear on the surface 9, without this leading to operational disturbances.
  • the lining 1 is worn out to such an extent that the perforated brick 2 can be replaced at the same time as the lining 1 is being repaired.
  • the protruding ring edge of the sheet metal jacket 14 ensures that the melt does not enter the joint 16.
  • the gas purging stone 4 can be replaced on the perforated stone 2.
  • the gas-permeable central zone 6 is shown approximately cylindrical. However, it can also expand from the bottom 5 upwards.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gasspüleinrichtung an einem metallurgischen Gefäß, bei der in eine Ausmauerung des Gefäßbodens ein feuerfester, keramischer Lochstein eingesetzt ist, der einen feuerfesten, keramischen Gasspülstein aufnimmt, dessen Gasaustrittsseite gegenüber dem Gefäßinneren abgedeckt ist.
  • Eine derartige Gasspüleinrichtung ist in der DE- 36 33 516 C2 beschrieben. Dort sind zwei Gasspülkegel übereinander angeordnet. Der obere Gasspülkegel sitzt in der Ausmauerung des Gefäßbodens. Der untere Gasspülkegel ist in einem Lochstein angeordnet. Dieser ist von der Ausmauerung überdeckt. Der obere Gasspülkegel und der Lochstein sind separate Bauteile, die je für sich in die Ausmauerung eingebunden werden müssen.
  • In der DE- 39 01 926 C1 ist eine Gasspülvorrichtung beschrieben, bei der in einer Bodenausmauerung ein Lochstein sitzt. In diesen ist ein Gasspülkegel eingeschoben. Im Gefäßinnern ist von oben auf den Gasspülkegel bzw. den Lochstein eine Verschleißhaube aufgesetzt, die im mittleren Bereich gasdurchlässig ist. Die Verschleißhaube muß zusätzlich zum Lochstein am Gefäßboden abgedichtet werden. Außerdem muß sie mit dem Gasspülkegel verbunden werden. Dieser Aufbau erscheint aufwendig. Außerdem entstehen Schwierigkeiten, wenn die Ausmauerung im Bereich der zwischen der Verschleißhaube und der Ausmauerung angeordneten Dichtung oder die Dichtung selbst verschleißt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gasspüleinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, deren Aufbau vereinfacht ist und die erst ersetzt werden muß, wenn auch der Verschleiß der Ausmauerung so weit fortgeschritten ist, daß Ausbesserungen nötig sind.
  • Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Gasspüleinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Lochstein den Gasspülstein und die Ausmauerung im Gefäßinnern mit einem Bereich überragt, der im Anschluß an die Gasaustrittsseite des Gasspülsteins gasdurchlässig ist.
  • Der Lochstein ist in der Ausmauerung dicht befestigt und steht in den Innenraum des Gefäßes hinein. Er deckt den Gasspülstein gegenüber dem Gefäßinnern ab. Aus dem Gasspülstein tritt das Spülgas durch den Lochstein hindurch in die Schmelze.
  • Der in das Gefäßinnere ragende Bereich des Lochsteins wird im Betrieb verschleißen. Er schützt dabei jedoch den Gasspülstein vor Verschleiß.
  • Verschleißt im Betrieb dann auch die Ausmauerung in der Umgebung des Lochsteins, dann ergeben sich dadurch nicht von vornherein Schwierigkeiten, da der Lochstein in diesem Bereich nach wie vor in der Ausmauerung dichtsitzt.
  • Erst wenn die Ausmauerung so weit verschlissen ist, daß ohnehin Wartungsarbeiten nötig sind, wird auch der Lochstein ersetzt.
  • Die Gasdurchlässigkeit des Lochsteins läßt sich dadurch erreicht, daß dieser in dem genannten Bereich eine Porosität oder Kapillare aufweist. Es kann in dem genannten Bereich des Lochsteins auch ein gasdurchlässiges Einsatzteil befestigt sein.
  • Vorzugsweise ist der Lochstein nur oberhalb derjenigen Zone der Gasaustrittsseite des Gasspülsteins gasdurchlässig, an der aus dieser Gas austritt. Dadurch besteht in dem überragenden Bereich des Lochsteins eine nicht gasdurchlässige Ringzone. In dieser ist mit einem geringeren Verschleiß als in der Mittelzone des überragenden Bereichs zu rechnen.
  • Ein Lochstein für die genannte Gasspüleinrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Höhe des Lochsteins größer ist als die Tiefe seiner zur Aufnahme des Gasspülsteins vorgesehenen Ausnehmung, wobei der Lochstein am Grund der Ausnehmung gasdurchlässig ist.
  • Der Gasspülstein sitzt in an sich bekannter Weise mit einem Blechmantel in dem Lochstein. Zwischen dem Blechmantel und der Ausnehmung des Lochsteins besteht eine Fuge. Um zu vermeiden, daß dann, wenn der Gasspülstein in seiner gasdurchlässigen Mittelzone verschlissen ist, Schmelze in die Fuge eintritt, überragt der Blechmantel die Gasaustrittsseite des Gasspülsteins.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Figur zeigt eine Gasspüleinrichtung an einer Ausmauerung eines Bodens eines metallurgischen Gefäßes im Schnitt schematisch.
  • In eine Ausmauerung 1 ist ein Lochstein 2 aus feuerfestem, keramischen Material eingemörtelt. Der Lochstein 2 weist eine Ausnehmung 3 zur Aufnahme eines Gasspülsteins 4 auf. Die Tiefe T der Ausnehmung 3 ist kleiner als die Höhe H des Lochsteins 2. An den Grund 5 der Ausnehmung 3 anschließend ist der Lochstein 2 mit einer gasdurchlässigen Mittelzone 6 versehen. Diese ist von einer gasundurchlässigen Ringzone 7 umschlossen. Die Mittelzone 6 kann porös sein oder von Kapillaren durchzogen sein.
  • Der Lochstein 2 überragt mit einem Bereich 8 die gefäßinnere Oberfläche 9 der Ausmauerung 1. Der Bereich 8 überragt damit auch den Gasspülstein 4 bzw. den Grund 5. Der Grund 5 liegt tiefer als die Oberfläche 9 (vgl. Figur). Er kann jedoch auch etwa in der gleichen Ebene liegen wie die Oberfläche 9.
  • Der in die Ausnehmung 3 eingesetzte Gasspülstein 4 weist ein gasundurchlässiges Außenteil 10 und ein poröses, gasdurchlässiges Innenteil 11 auf. An dieses ist ein Gasanschluß 12 angeschlossen. Gegenüber dem Grund 5 bildet das poröse Innenteil 11 eine Gasaustrittszone 13. Die gasdurchlässige Mittelzone 6 ist gerade so bemessen, daß sie der Gasaustrittszone 13 gegenübersteht.
  • Der Gasspülstein 4 sitzt in einem Blechmantel 14. Dieser überragt den Gasspülstein 4 an seiner Gasaustrittsseite 15 und reicht bis an den Grund 5 der Ausnehmung 3. Dadurch ist eine zwischen dem Blechmantel 14 und der Ausnehmung 3 bestehende Fuge 16 gegenüber der gasdurchlässigen Mittelzone 6 abgedeckt. Eine solche Abdeckung kann auch durch einen umlaufenden Ringrand an der Gasaustrittsseite 15 erreicht werden.
  • Im Betrieb wird der Lochstein 2 zunächst in seinem die Oberfläche 9 überragenden Bereich 8 verschleißen. Im Bereich der Mittelzone 6 wird der Verschleiß stärker sein als im Bereich der Ringzone 7. Der Bereich 8 erlaubt einen gegenüber dem Verschleiß an der Oberfläche 9 voreilenden Verschleiß des Lochsteins 2, ohne daß dies zu Betriebsstörungen führt.
  • Der Verschleiß der Ausmauerung 1 in der Umgebung 17 des Lochsteins 2 führt ebenfalls noch nicht zu Betriebsstörungen, da der Lochstein 2 weiter dichtsitzt.
  • Im Endergebnis ist dann, wenn der Lochstein 2 bis zum Gasspülstein 4 verschlissen ist, auch die Ausmauerung 1 so weit verschlissen, daß der Lochstein 2 gleichzeitig mit Ausbesserungsarbeiten der Ausmauerung 1 ausgetauscht werden kann.
  • Der überstehende Ringrand des Blechmantels 14 gewährleistet, daß Schmelze nicht in die Fuge 16 eintritt. Der Gasspülstein 4 läßt sich am Lochstein 2 auswechseln.
  • In der Figur ist die gasdurchlässige Mittelzone 6 etwa zylindrisch dargestellt. Sie kann sich jedoch auch vom Grund 5 aus nach oben hin erweitern.

Claims (10)

  1. Gasspüleinrichtung an einem metallurgischen Gefäß, bei der in eine Ausmauerung des Gefäßbodens ein feuerfester, keramischer Lochstein eingesetzt ist, der einen feuerfesten, keramischen Gasspülstein aufnimmt, dessen Gasaustrittsseite gegenüber dem Gefäßinneren abgedeckt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Lochstein (2) den Gasspülstein (4) und die Ausmauerung (1) im Gefäßinnern mit einem Bereich (8) überragt, der im Anschluß an die Gasaustrittsseite (15) des Gasspülsteins (4) gasdurchlässig ist.
  2. Gasspüleinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Lochstein (2) in dem überragenden Bereich (8) eine Porosität aufweist.
  3. Gasspüleinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Lochstein (2) in dem überragenden Bereich (8) Kapillare aufweist.
  4. Gasspüleinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in dem überragenden Bereich (8) des Lochsteins (2) ein gasdurchlässiges Einsatzteil befestigt ist.
  5. Gasspüleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der überragende Bereich (8) eine gasdurchlässige Mittelzone (6) und eine gasundurchlässige Ringzone (7) bildet.
  6. Gasspüleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Lochstein (2) nur oberhalb derjenigen Zone (13) der Gasaustrittsseite (15) des Gasspülsteins (4) gasdurchlässig ist, an der aus dieser Gas austritt.
  7. Gasspüleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine zwischen dem Gasspülstein (4) und dem Lochstein (2) bestehende Fuge (16) gegenüber der gasdurchlässigen Mittelzone (6) des Lochsteins (2) abgedeckt ist.
  8. Gasspüleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Gasaustrittsseite (15) des Gasspülsteins (4) im Lochstein (2) tiefer liegt als die Oberfläche (9) der Ausmauerung (1).
  9. Gasspüleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Höhe (H) des Lochsteins (2) größer ist als die Tiefe (T) seiner zur Aufnahme des Gasspülsteins (4) vorgesehenen Ausnehmung (3), wobei der Lochstein (2) am Grund (5) der Ausnehmung (3) gasdurchlässig ist.
  10. Gasspüleinrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Blechmantel (14) die Gasaustrittsseite (15) des Gasspülsteins (4) überragt.
EP91105127A 1990-04-24 1991-03-30 Gasspüleinrichtung sowie Lochstein und Gasspülstein für diese Expired - Lifetime EP0458040B1 (de)

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