EP0521371A1 - Gasspülstein - Google Patents

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EP0521371A1
EP0521371A1 EP92110551A EP92110551A EP0521371A1 EP 0521371 A1 EP0521371 A1 EP 0521371A1 EP 92110551 A EP92110551 A EP 92110551A EP 92110551 A EP92110551 A EP 92110551A EP 0521371 A1 EP0521371 A1 EP 0521371A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
purging plug
section
matrix material
connecting piece
Prior art date
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Granted
Application number
EP92110551A
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English (en)
French (fr)
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EP0521371B1 (de
Inventor
Andreas Dr. Batton
Jens Decker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Veitsch Radex GmbH and Co OG
Original Assignee
Radex Heraklith Industriebeteiligungs AG
Veitsch Radex GmbH and Co OG
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Filing date
Publication date
Application filed by Radex Heraklith Industriebeteiligungs AG, Veitsch Radex GmbH and Co OG filed Critical Radex Heraklith Industriebeteiligungs AG
Publication of EP0521371A1 publication Critical patent/EP0521371A1/de
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Publication of EP0521371B1 publication Critical patent/EP0521371B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • 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 plug for metallurgical vessels with a gas connecting piece at the lower end on the gas inlet side.
  • the gas purging plugs are usually sheet-metal-coated, the bottom of the sheet metal casing running at a distance from the bottom of the ceramic part of the gas purging plug, so that a gas distribution chamber is formed and a gas connection pipe connects to the bottom of the sheet metal casing (DE 36 23 609 C1).
  • such a gas purging plug comprises various metal parts and is therefore complex.
  • the closure part can be reused, but a large number of metal parts are still necessary.
  • the installation of a so-called breakdown protection, as described in DE 38 30 871 C1 is only possible to a limited extent in the known gas purging plug.
  • the gas purging plug is difficult to break out after it has worn out.
  • the invention is based on the object of structurally simplifying a gas purging plug of the type mentioned at the outset and designing it in such a way that any structural units, such as a wind box or a breakdown protection, can be easily connected and the purging plug can be easily removed again after it has worn out.
  • the gas connecting piece is at least partially laid in the interior of the ceramic part of the gas purging plug and fixed there. It is designed at the same time so that further components can be connected to the gas connection piece.
  • This can be a gas connection pipe, which itself is part of a breakdown protection, as described in DE 38 30 871 C1.
  • a type of gas distribution chamber can be formed at the same time within the gas connection piece in the region of the ceramic part of the gas purging plug. But even if the, for example, cylindrical gas connection piece lies completely in the (gas-permeable) ceramic matrix material, a gas distribution chamber can be formed quasi "in-situ” in that the gas connection piece protrudes downward over the bottom of the ceramic part of the gas purging plug, the gas distribution chamber between the free end of the gas connection piece and the bottom of the ceramic part of the gas purging plug is formed.
  • gas-permeable section of the gas purging plug in particular in an embodiment with gas channels adjoins the upper end section of the gas connecting piece running in the matrix material
  • gas permeable part for example the gas channels
  • a larger gas distribution chamber can also be arranged at the gas outlet end of the gas connection piece. It can either be hollow (e.g. through Burn out a corresponding filler that filled the corresponding volume during manufacture) or be covered by a perforated lid. It is also possible to arrange a gas-permeable, preferably ceramic, refractory plug in the gas distribution chamber. This can also act as a "breakthrough protection" against possibly infiltrating molten metal by branching the molten metal stream and thus “freezing" more quickly. Likewise, the insert can also be used to determine the residual stone thickness if, for example, it has a different thermal conductivity than the matrix material and erosion up to this point can be recognized by different "glow color”.
  • a gas purging plug is known from EP 0 070 197 A1 (FIG. 2), in which a gas distribution chamber is formed below the ceramic body, to which a gas connection pipe connects.
  • This assembly of gas distribution chamber and gas connection pipe can be viewed as a gas connection piece, but runs below the ceramic body of the sink. It follows that there is no intimate mechanical anchoring between the gas connection piece and the ceramic body. This makes it impossible in the known embodiment to pull the sink after its wear over the gas connection piece, for example, from a perforated brick.
  • a (further) detachable wind box (gas distribution chamber) can be connected to the device at the gas inlet end of the gas connector, to which in turn a gas supply line can be connected.
  • the wind box can be easily connected at the factory.
  • This wind box can be equipped, for example, with thermocouples for gas temperature measurement or with a device for gas heating. Because the gas distribution chamber is detachable in this design, it can be removed and reused before disassembling a worn sink. This is of considerable economic advantage in particular with regard to the expensive additional devices.
  • the dimensioning of the wind box and the connection elements on the connection side can be determined by the user, for example the steelworks.
  • this separate assembly which can be detached from the gas purging plug, can also be used to record a pressure gauge in order to measure the gas pressure.
  • the gas connecting piece can be mechanically anchored in the ceramic matrix material in different ways.
  • the gas outlet-side section of the gas connecting piece when casting the gas purging plug. It is advantageous if the corresponding section of the nozzle has reinforcing elements on the outside that improve the mechanical anchoring between the nozzle and the ceramic of the sink. Likewise, the fixing of the connecting piece can be favored in that it has holes at the upper end section which are penetrated by the matrix material during casting.
  • annular bottom groove is preferably introduced in the finished product and the corresponding cylindrical section of the gas connection piece is later mortared into this groove. Reinforcing elements to improve the anchoring are also advantageous here.
  • one embodiment provides for the gas connecting piece to be tapered at the lower section and to provide the connecting device at the free end of this tapered section.
  • the device for the gas-tight connection to the wind box (the gas distribution chamber) and / or a gas supply line can then consist, for example, of a thread or a bayonet fitting.
  • a thread or a bayonet fitting can be also possible to form the end of the gas connection piece with a flange which, together with a flange of the adjacent component, leads to a conventional flange connection.
  • All embodiments have in common that with the help of a simple, in particular metallic gas connection piece, which is at least partially fixed in the ceramic matrix material of the sink, a universal connection possibility for gas supply lines, gas distribution chambers (with or without additional devices) and / or pull-out devices is created.
  • the gas connector is not only simple, but also easy to position. Modifications to the gas purging plug are not necessary.
  • a sheet metal jacket can be omitted.
  • the gas purging plug can be designed with directional or non-directional porosity.
  • non-directional porosity it is preferably designed in two parts, the porous section being arranged on the inside and surrounded by a dense ceramic material.
  • the ceramic body of the gas purging plug according to FIG. 1 bears the reference number 10.
  • the gas channels 12 run at a distance from each other vertically from the bottom 14 to the end face 16 of the ceramic body 10, specifically here, as shown, only approximately in the middle.
  • a cylindrical gas connector 18 extends around the gas channels 12 into the refractory ceramic Matrix material 20 of the body 10 and is cast in there.
  • the upper section 18a of the connector 18 has reinforcing anchors 22 on the outside.
  • the connector 18 protrudes a little above the base 14.
  • the protruding lower section 18b of the connector 18 is formed with an external thread 24.
  • a sheet metal jacket of the ceramic body 10 to form a gas connection piece and / or a gas distribution chamber is therefore not necessary in this embodiment.
  • the space 26 within the lower section 18b of the connector 18 can be used as a gas distribution chamber, a gas feed pipe being connectable via the external thread 24.
  • the connecting piece 18 can also have a tapered connecting piece at its lower free end, as is shown in FIG. 3 and will be explained later.
  • FIG. 1 also enables the connection of an - independent - gas distribution space, optionally with further additional devices, as the embodiment according to FIG. 2 shows.
  • An essentially cylindrical metallic body 28 which has an internal thread 30 at its upper end, is connected in a gas-tight manner to the external thread 24 of the connector 18.
  • the body 28 Starting from the internal thread 30, the body 28 initially runs in a cylindrical shape and then widens - in trapezoidal cross section (part 28a) - before another, tapered cylindrical section 28b follows, which has a part of a (not shown) bayonet catch at its free end a (not shown) gas supply pipe can be connected.
  • a gas distribution chamber 26 is formed by the body 28.
  • the body 28, which can also be referred to as a wind box, is - contrary to known embodiments - designed as an independent component that can be detached from the gas purging plug. This makes it possible to connect the wind box 28 at the factory to a gas purging plug of the type described, the specific design of the wind box being able to be adapted to the local conditions. This is also a very important advantage of the design of the gas flushing block.
  • thermocouple 32 is connected in the area of section 28a, with which the temperature of the gas supplied can be measured.
  • a heating device 34 is also arranged, with which the treatment gas can be preheated.
  • the mentioned additional devices can be assembled stationary in the body 28 because the wind box 28 is reusable.
  • the wind box 28 is unscrewed from the gas connecting piece 18 and - after inserting a new gas purging plug - is put back on its gas connecting piece.
  • the wind box 28 can be part of a breakdown protection, the type of which is described in DE 38 30 871 C1. Of course, it is also possible, instead of the body 28, to connect the above-mentioned breakthrough protection to the gas connecting piece 18.
  • wind box 28 can also be equipped with a plurality of gas supply lines, so that different gases and / or gas / solid mixtures can also be supplied.
  • the embodiment according to FIG. 3 differs from the embodiment according to FIG. 1 only in two features.
  • the free lower end of the connector 18 is tapered, which creates a separate gas distribution chamber 26.
  • the upper section 18b of the connector 18 is not cast into the ceramic matrix material 20, but is inserted into a corresponding annular groove and fixed there by means of a mortar 36.
  • the annular groove 35 can, for example, be milled out after the ceramic body 10 has been produced.
  • FIGS. 1 to 3 show frustoconical gas purging plugs
  • the purging plug according to FIG. 4 essentially has a rectangular cross section.
  • the cross-sectional area is slightly larger at the lower end than at the upper end.
  • the sink in Figure 4 is a sink with undirected porosity.
  • a gas-permeable insert 38 is inserted into a sealed refractory receptacle 40.
  • the insert 38 ends at a distance from the bottom 14 of the ceramic body 10.
  • a gas distribution chamber 26 At the lower end of the insert 38 there is a gas distribution chamber 26, which continues downward in the gas connecting piece 18, which in turn runs with its upper section 18a in the matrix material 20 and its lower portion 18b protrudes above the floor 14.
  • the upper end of the gas distribution chamber 26 is covered here by a perforated plate 18c, and the section 18a is tapered on the bottom side, just like section 18b.
  • a gas-permeable plug 42 made of refractory ceramic is used in the gas distribution chamber 26.
  • This embodiment is also particularly suitable when the gas distribution chamber 26 has no cover and instead of the section 38 with undirected porosity, gas channels run from the plug 42 to the upper end face 16 of the sink.
  • reinforcing elements on the gas connecting piece 18 can be dispensed with here, because the part of section 18a (gas distribution chamber 26) on the gas outlet side is already designed to be expanded.
  • the components can be connected to the lower end of the gas outlet connection 18, as explained with reference to FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 5 finally shows a frustoconical gas purging plug, the gas connecting piece 18 being cup-shaped and is inserted with its open end down into the matrix material 20 so that it is flush with the bottom 14 with its lower end.
  • the floor which is arranged here at the top, is constructed similarly to the plate 18c in the exemplary embodiment according to FIG.
  • the gas channels 12 directly adjoin the openings in the plate 18c.
  • the area within the pot-like gas connector 18 is hollow. Reinforcing anchors 22 are arranged on the outside for fixation in the matrix material 20.
  • the connector 18 has an internal thread 24 'on the inside.
  • the aforementioned components can be connected via the internal thread 24 '. This can either be - as shown in FIG. 5 - a wind box 28; it is also possible to connect a gas supply line directly.
  • the free lower end of the gas connection piece 18 can also be used as an adapter for connecting a pull-out device for the gas purging plug if the purging plug is to be pulled out of an associated perforated block or the bottom of a metallurgical vessel after wear.
  • the components integrated in the refractory ceramic preferably have a coefficient of thermal expansion which comes as close as possible to that of the matrix material of the sink.
  • flushing stone geometry is not restricted to the exemplary embodiments shown. It can be varied as required.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gasspülstein für metallurgische Gefäße mit einem Gasanschlußstutzen (18) am gaseinlaßseitigen unteren Ende, wobei der Gasanschlußstutzen im Matrixmaterial (20) des Gasspülsteins festgelegt ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gasspülstein für metallurgische Gefäße mit einem Gasanschlußstutzen am gaseinlaßseitigen unteren Ende.
  • Eine Übersicht über unterschiedliche Bauformen von Gasspülsteinen gibt die Radex-Rundschau 1987, 288.
  • Üblicherweise sind die Gasspülsteine blechummantelt, wobei der Boden des Blechmantels im Abstand zum Boden des keramischen Teils des Gasspülsteins verläuft, so daß eine Gasverteilkammer ausgebildet wird, und sich an den Boden des Blechmantels ein Gasanschlußrohr anschließt (DE 36 23 609 C1).
  • Wie sich der DE 38 33 502 A1 entnehmen läßt, umfaßt ein solcher Gasspülstein verschiedene Metallteile und ist deshalb aufwendig. Zur Vereinfachung wird in der DE 38 33 502 A1 vorgeschlagen, den Gasverteilraum so auszubilden, daß er zum gaseinlaßseitigen Ende hin offen ist und dort eine Dichtfläche ausgebildet wird, die sich um die entsprechende Öffnung erstreckt und an der ein, mit einem Gasanschluß versehenes Verschlußteil lösbar befestigt werden kann. Auf diese Weise kann der Verschlußteil zwar wiederverwendet werden, nach wie vor sind jedoch eine Vielzahl von Metallteilen notwendig. Auch die Anbringung einer sogenannten Durchbruchsicherung, wie sie in der DE 38 30 871 C1 beschrieben ist, ist bei dem bekannten Gasspülstein nur bedingt möglich. Schließlich wird das Ausbrechen des Gasspülsteins nach dessen Verschleiß erschwert.
  • Der Erfindung liegt insoweit die Aufgabe zugrunde, einen Gasspülstein der eingangs genannten Art konstruktiv zu vereinfachen und so zu gestalten, daß beliebige Baueinheiten, wie ein Windkasten oder eine Durchbruchsicherung ohne weiteres anschließbar und der Spülstein nach seinem Verschleiß leicht wieder demontierbar ist.
  • Dazu wird ein Gasspülstein der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der folgende Merkmale aufweist:
    • Der Gasanschlußstutzen erstreckt sich vom Boden des Gasspülsteins in Richtung auf dessen Stirnfläche und ist im keramischen Matrixmaterial des Gasspülsteins festgelegt,
    • an seinem gaseinlaßseitigen Ende weist der Gasanschlußstutzen eine Einrichtung zum gasdichten Anschluß an eine Gasverteilkammer und/oder eine Gaszuführleitung auf, und
    • mit seinem gasauslaßseitigen Endabschnitt schließt der Gasauslaßstutzen an einen gasdurchlässigen Abschnitt des Gasspülsteins an.
  • Mit anderen Worten: Der Gasanschlußstutzen wird zumindest teilweise in das Innere des keramischen Teils des Gasspülsteins verlegt und dort festgelegt. Er wird gleichzeitig so ausgebildet, daß an den Gasanschlußstutzen weitere Bauteile angeschlossen werden können- Dies kann ein Gasanschlußrohr sein, das selbst zum Beispiel Bestandteil einer Durchbruchsicherung ist, wie sie in der DE 38 30 871 C1 beschrieben ist.
  • Wird der in das keramische Material hineinragende Abschnitt des Gasanschlußstutzens "hohl" ausgebildet, kann gleichzeitig eine Art Gasverteilkammer innerhalb des Gasanschlußstutzens im Bereich des keramischen Teils des Gasspülsteins ausgebildet werden. Aber auch dann, wenn der beispielsweise zylindrische Gasanschlußstutzen vollständig im (gasdurchlässigen) keramischen Matrixmaterial einliegt, läßt sich quasi "in-situ" eine Gasverteilkammer dadurch ausbilden, daß der Gasanschlußstutzen nach unten über den Boden des keramischen Teils des Gasspülsteins vorragt, wobei die Gasverteilkammer zwischen dem freien Ende des Gasanschlußstutzens und dem Boden des keramischen Teils des Gasspülsteins ausgebildet wird.
  • Während im erstgenannten Fall der gasdurchlässige Abschnitt des Gasspülsteins (insbesondere in einer Ausbildung mit Gaskanälen) sich an den im Matrixmaterial verlaufenden oberen Endabschnitt des Gasanschlußstutzens anschließt, kann der gasdurchlässige Teil (zum Beispiel die Gaskanäle) im letztgenannten Fall direkt vom Boden des Gasspülsteins bis zu dessen Stirnfläche verlaufen.
  • Ebenso kann eine größere Gasverteilkammer aber auch am gasauslaßseitigen Ende des Gasanschlußstutzens angeordnet werden. Sie kann entweder hohl sein (zum Beispiel durch Ausbrennen eines entsprechenden Füllkörpers, der während der Herstellung das entsprechende Volumen ausfüllte) oder durch einen perforierten Deckel abgedeckt werden. Ebenso ist es möglich, einen gasdurchlässigen, vorzugsweise keramischen, feuerfesten Stopfen in der Gasverteilkammer anzuordnen. Dieser kann gleichzeitig als "Durchbruchsicherung" gegen möglicherweise infiltrierende Metallschmelze wirken, indem der Metallschmelzestrom verzweigt wird und so rascher "einfriert". Ebenso kann der Einsatz auch zur Ermittlung der Reststeinstärke genutzt werden, wenn er zum Beispiel eine andere Wärmeleitfähigkeit wie das Matrixmaterial aufweist und so eine Erosion bis zu dieser Stelle durch unterschiedliche "Glühfarbe" erkannt werden kann.
  • Es ist offensichtlich, daß bei diesen Ausführungsformen gleichzeitig folgende Vorteile erzielt werden:
    • Eine Blechummantelung kann entfallen, da der Gasanschlußstutzen direkt im keramischen Material festgelegt wird.
    • Da ein Blechmantel fehlt, kann der Spülstein direkt mit einem zugehörigen Lochstein konfektioniert werden, beispielsweise durch unmittelbares Vergießen des Spülsteins in einen Lochstein- Es braucht dann nur noch ein Körper in das metallurgische Gefäß eingebaut werden.
    • Die am gaseinlaßseitigen (unteren) Ende des Gasanschlußstutzens angeordnete Einrichtung zum gasdichten Anschluß weiterer Bauteile kann - nach Lösen dieser Bauteile - als Adapter zum Anschluß einer Ausziehvorrichtung genutzt werden, über die der Gasspülstein nach Verschleiß aus der bodenseitigen Verankerung im metallurgischen Schmelzgefäß herausgezogen werden kann.
  • Aus der EP 0 070 197 A1 (Figur 2) ist ein Gasspülstein bekannt, bei dem unterhalb des keramischen Körpers eine Gasverteilkammer ausgebildet ist, an die sich ein Gasanschlußrohr anschließt. Diese Baueinheit aus Gasverteilkammer und Gasanschlußrohr kann zwar als Gasanschlußstutzen angesehen werden, verläuft aber unterhalb des keramischen Körpers des Spülsteins. Daraus folgt, daß keine innige mechanische Verankerung zwischen dem Gasanschlußstutzen und dem keramischen Körper besteht. Dadurch wird es bei der bekannten Ausführungsform unmöglich, den Spülstein nach dessen Verschleiß über den Gasanschlußstutzen zum Beispiel aus einem Lochstein herauszuziehen.
  • Die erfindungsgemäße Gestaltung eröffnet zahlreiche weitere Vorteile.
  • So kann an die Einrichtung am gaseinlaßseitigen Ende des Gasanschlußstutzens ein (weiterer) lösbarer Windkasten (Gasverteilkammer) angeschlossen werden, an den selbst wiederum eine Gaszuführleitung anschließbar ist. Der Anschluß des Windkastens kann ohne weiteres werkseitig erfolgen. Dieser Windkasten kann beispielsweise mit Thermoelementen zur Gastemperaturmessung oder mit einer Vorrichtung zur Gaserwärmung bestückt werden. Dadurch, daß bei dieser Gestaltung die Gasverteilkammer lösbar ist, läßt sie sich vor der Demontage eines verschlissenen Spülsteins abnehmen und wiederverwenden. Dies ist insbesondere in bezug auf die teuren Zusatzeinrichtungen von erheblichem wirtschaftlichen Vorteil. Außerdem kann die Bemaßung des Windkastens und der anschlußseitigen Verbindungselemente vom Anwender, zum Beispiel dem Stahlwerk, selbst bestimmt werden.
  • Dies gilt auch für die Zuordnung einer Durchbruchsicherung oder die Möglichkeit des Anschlusses unterschiedlicher Gasleitungen, zum Beispiel für verschiedene Gase. Diese separate, vom Gasspülstein lösbare Baueinheit kann schließlich auch dazu genutzt werden, ein Manometer aufzunehmen, um den Gasdruck zu messen.
  • Die mechanische Verankerung des Gasanschlußstutzens im keramischen Matrixmaterial kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen.
  • Nach einer ersten Ausführungsform wird vorgeschlagen, zumindest den gasauslaßseitigen Abschnitt des Gasanschlußstutzens beim Gießen des Gasspülsteins mit einzusetzen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der entsprechende Abschnitt des Stutzens außenseitig Armierungselemente aufweist, die die mechanische Verankerung zwischen dem Stutzen und der Keramik des Spülsteins verbessern. Ebenso kann die Festlegung des Stutzens dadurch begünstigt werden, daß er am oberen Endabschnitt Löcher aufweist, die beim Gießen vom Matrixmaterial durchdrungen werden.
  • Bei einem gepreßten Gasspülstein wird man vorzugsweise am fertigen Produkt eine ringförmige bodenseitige Nut einbringen und den entsprechenden zylinderförmigen Abschnitt des Gasanschlußstutzens später in dieser Nut einmörteln. Auch hier sind Armierungselemente zur Verbesserung der Verankerung von Vorteil.
  • Insbesondere, wenn der Windkasten direkt mit ausgebildet werden soll, sieht eine Ausführungsform vor, den Gasanschlußstutzen am unteren Abschnitt verjüngt auszubilden und die Anschlußeinrichtung am freien Ende dieses verjüngten Abschnittes vorzusehen.
  • Die Einrichtung zum gasdichten Anschluß an den Windkasten (die Gasverteilkammer) und/oder eine Gaszuführleitung kann dann beispielsweise aus einem Gewinde oder einem Bajonettverschluß bestehen. Ebenso ist es aber auch möglich, den Gasanschlußstutzen endseitig mit einem Flansch auszubilden, der zusammen mit einem Flansch des benachbarten Bauteils zu einer üblichen Flanschverbindung führt.
  • Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß mit Hilfe eines einfachen, insbesondere metallischen Gasanschlußstutzens, der zumindest teilweise im keramischen Matrixmaterial des Spülsteins festgelegt wird, eine universelle Anschlußmöglichkeit für Gaszuführleitungen, Gasverteilkammern (mit oder ohne Zusatzeinrichtungen) und/oder Ausziehvorrichtungen geschaffen wird. Der Gasanschlußstutzen ist nicht nur einfach aufgebaut, sondern auch leicht zu positionieren. Umbauten am Gasspülstein sind nicht notwendig. Eine Blechummantelung kann entfallen.
  • Der Gasspülstein kann mit gerichteter oder ungerichteter Porosität ausgebildet sein. Im Fall ungerichteter Porosität wird er vorzugsweise zweiteilig gestaltet, wobei der poröse Abschnitt innen angeordnet wird und von einem dichten keramischen Material umgeben ist.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüchen sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.
  • Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigen - jeweils in stark schematisierter Darstellung -
    • Figur 1:
    einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Gasspülsteins
    Figur 2:
    den Gasspülstein nach Figur 1 mit angeschlossenem Windkasten
    Figur 3:
    eine zweite Ausführungsform des Gasspülsteins im Längsschnitt
    Figur 4:
    eine dritte Ausführungsform des Gasspülsteins im Längsschnitt
    Figur 5:
    eine weitere Ausführungsform des Gasspülsteins, ebenfalls im Längsschnitt.
  • In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugsziffern dargestellt.
  • Der keramische Körper des Gasspülsteins gemäß Figur 1 trägt das Bezugszeichen 10.
  • Es handelt sich um einen Gasspülstein mit sogenannter gerichteter Porosität. Die Gaskanäle 12 verlaufen im Abstand zueinander vertikal vom Boden 14 zur Stirnfläche 16 des keramischen Körpers 10, und zwar hier, wie dargestellt, lediglich etwa in der Mitte.
  • Ein zylindrischer Gasanschlußstutzen 18 erstreckt sich um die Gaskanäle 12 herum in das feuerfeste keramische Matrixmaterial 20 des Körpers 10 und ist dort eingegossen. Zur besseren Verankerung im Matrixmaterial 20 weist der obere Abschnitt 18a des Stutzens 18 außenseitig Armierungsanker 22 auf.
  • Nach unten steht der Stutzen 18 über den Boden 14 ein Stück vor. Dabei ist der überstehende untere Abschnitt 18b des Stutzens 18 mit einem Außengewinde 24 ausgebildet.
  • Eine Blechummantelung des keramischen Körpers 10 zur Ausbildung eines Gasanschlußstutzens und/oder einer Gasverteilkammer ist demzufolge bei dieser Ausführungsform nicht notwendig.
  • Vielmehr kann der Raum 26 innerhalb des unteren Abschnittes 18b des Stutzens 18 als Gasverteilkammer genutzt werden, wobei über das Außengewinde 24 ein Gaszuführrohr anschließbar ist.
  • Bei dieser Ausführungsform kann der Stutzen 18 an seinem unteren freien Ende auch ein verjüngtes Anschlußstück aufweisen, wie es in Figur 3 dargestellt ist und später noch erläutert wird.
  • Vor allen Dingen ermöglicht die Ausführungsform nach Figur 1 aber auch den Anschluß eines - unabhängigen - Gasverteilraumes, gegebenenfalls mit weiteren Zusatzeinrichtungen, wie das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 zeigt.
  • Dabei ist ein im wesentlichen zylinderförmiger metallischer Körper 28, der an seinem oberen Ende ein Innengewinde 30 aufweist, mit dem Außengewinde 24 des Stutzens 18 gasdicht verbunden.
  • Ausgehend vom Innengewinde 30 verläuft der Körper 28 zunächst zylinderförmig und erweitert sich dann - im Querschnitt trapezförmig (Teil 28a) - bevor sich ein weiterer, verjüngter zylinderförmiger Abschnitt 28b anschließt, der an seinem freien Ende einen Teil eines (nicht dargestellten) Bajonettverschlusses aufweist, an den ein (nicht dargestelltes) Gaszuführungsrohr anschließbar ist.
  • Durch den Körper 28 wird eine Gasverteilkammer 26 ausgebildet. Der Körper 28, der auch als Windkasten bezeichnet werden kann, ist also - entgegen bekannten Ausführungsformen - als selbständiges, vom Gasspülstein lösbares Bauteil gestaltet. Dies ermöglicht es, den Windkasten 28 werkseitig an einen Gasspülstein der beschriebenen Art anzuschließen, wobei die konkrete Ausbildung des Windkastens an die örtlichen Gegebenheiten angepaßt werden kann. Auch hierin liegt ein ganz wesentlicher Vorteil der beschriebenen Gestaltung des Gasspülsteins.
  • Wie sich Figur 2 weiter entnehmen läßt, ist im Bereich des Abschnittes 28a ein Thermoelement 32 angeschlossen, mit dem die Temperatur des zugeführten Gases gemessen werden kann.
  • Im Teil 28b ist darüber hinaus eine Heizeinrichtung 34 angeordnet, mit der das Behandlungsgas vorgewärmt werden kann.
  • Ebenso wäre es möglich, innerhalb des Körpers 28 ein Manometer anzuordnen, um den Gasdruck zu bestimmen.
  • Dabei können die genannten Zusatzeinrichtungen stationär im Körper 28 konfektioniert werden, weil der Windkasten 28 wiederverwendbar ist.
  • Nach Verschleiß des Gasspülsteins wird der Windkasten 28 vom Gasanschlußstutzen 18 abgeschraubt und - nach Einsetzen eines neuen Gasspülsteins - auf dessen Gasanschlußstutzen wieder aufgesetzt.
  • Der Windkasten 28 kann dabei Bestandteil einer Durchbruchsicherung sein, deren Bauart in der DE 38 30 871 C1 beschrieben ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle des Körpers 28 die genannte Durchbruchsicherung an den Gasanschlußstutzen 18 anzuschließen.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Windkasten 28 auch mit mehreren Gaszuführleitungen bestückt werden kann, so daß auch unterschiedliche Gase und/oder Gas-/Feststoffgemische zugeführt werden können.
  • Die Ausführungsform nach Figur 3 unterscheidet sich lediglich in zwei Merkmalen von der Ausführungsform nach Figur 1.
  • Zum einen ist das freie untere Ende des Stutzens 18 verjüngt ausgebildet, wodurch eine separate Gasverteilkammer 26 entsteht. Zum anderen ist der obere Abschnitt 18b des Stutzens 18 nicht in das keramische Matrixmaterial 20 eingegossen, sondern in eine korrespondierende Ringnut eingesetzt und dort über einen Mörtel 36 festgelegt. Die Ringnut 35 kann nach Herstellung des keramischen Körpers 10 beispielsweise ausgefräst werden.
  • Während die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 1 bis 3 kegelstumpfförmige Gasspülsteine zeigen, weist der Spülstein nach Figur 4 im wesentlichen einen Rechteckquerschnitt auf.
  • Dabei ist die Querschnittsfläche am unteren Ende geringfügig größer als am oberen Ende.
  • Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß der Spülstein nach Figur 4 ein Spülstein mit ungerichteter Porosität ist. Zu diesem Zweck ist ein gasdurchlässiger Einsatz 38 in eine dichte feuerfeste Aufnahme 40 eingesetzt. Der Einsatz 38 endet mit Abstand zum Boden 14 des keramischen Körpers 10. An das untere Ende des Einsatzes 38 schließt sich eine Gasverteilkammer 26 an, die sich nach unten im Gasanschlußstutzen 18 fortsetzt,der mit seinem oberen Abschnitt 18a wiederum im Matrixmaterial 20 verläuft und dessen unterer Abschnitt 18b über den Boden 14 vorsteht.
  • Das obere Ende der Gasverteilkammer 26 wird hier von einer durchbrochenen Platte 18c abgedeckt, und der Abschnitt 18a ist bodenseitig ebenso wie der Abschnitt 18b demgegen- über verjüngt ausgebildet.
  • Zusätzlich ist in der Gasverteilkammer 26 ein gasdurchlässiger Stopfen 42 aus feuerfester Keramik eingesetzt. Diese Ausführungsform ist insbesondere auch dann geeignet, wenn die Gasverteilkammer 26 keinen Deckel aufweist und anstelle des Abschnitts 38 mit ungerichteter Porosität Gaskanäle vom Stopfen 42 zur oberen Stirnfläche 16 des Spülsteins verlaufen.
  • Aufgrund der beschriebenen Gestaltung kann hier auf Armierungselemente am Gasanschlußstutzen 18 verzichtet werden, weil der gasauslaßseitige Teil des Abschnittes 18a (Gasverteilkammer 26) bereits erweitert ausgebildet ist.
  • An das untere Ende des Gasauslaßstutzens 18 können die Bauteile angeschlossen werden, wie anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert.
  • Figur 5 schließlich zeigt einen kegelstumpfförmigen Gasspülstein, wobei der Gasanschlußstutzen 18 topfförmig gestaltet und mit seinem offenen Ende nach unten in das Matrixmaterial 20 so eingesetzt ist, daß er mit seinem unteren Ende bündig mit dem Boden 14 abschließt. Der Boden, der hier oben angeordnet ist, ist ähnlich wie die Platte 18c beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 aufgebaut. Dabei schließen sich an die Durchbrechungen in der Platte 18c die Gaskanäle 12 unmittelbar an.
  • Der Bereich innerhalb des topfartigen Gasanschlußstutzens 18 ist hohl. Außenseitig sind Armierungsanker 22 zur Fixierung im Matrixmaterial 20 angeordnet.
  • Am unteren Abschnitt weist der Stutzen 18 innenseitig ein Innengewinde 24' auf. Über das Innengewinde 24' können die zuvor genannten Bauteile angeschlossen werden. Dies kann entweder - wie in Figur 5 dargestellt - ein Windkasten 28 sein; ebenso ist es möglich, direkt eine Gaszuführleitung anzuschließen.
  • Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß das freie untere Ende des Gasanschlußstutzens 18 auch als Adapter zum Anschluß einer Ausziehvorrichtung für den Gasspülstein genutzt werden kann, wenn der Spülstein aus einem zugehörigen Lochstein oder dem Boden eines metallurgischen Gefäßes nach Verschleiß herausgezogen werden soll.
  • Durch die sichere und feste Verankerung des Stutzens 18 im Matrixmaterial 20 können hohe Kräfte in den Spülstein übertragen werden, wodurch es möglich wird, vorkonfektionierte Baueinheiten von Spülstein und Lochstein gleichzeitig herauszuziehen. Dabei weisen die in der feuerfesten Keramik integrierten Bauteile vorzugsweise einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der denen des Matrixmaterials des Spülsteins so nahe wie möglich kommt.
  • Die Spülsteingeometrie ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie kann je nach Bedarf variiert werden.

Claims (13)

  1. Gasspülstein für metallurgische Gefäße mit einem Gasanschlußstutzen (18) am gaseinlaßseitigen unteren Ende, dadurch gekennzeichnet, daß
    1.1 sich der Gasanschlußstutzen (18) vom Boden (14) des Gasspülsteins in Richtung auf dessen Stirnfläche (16) erstreckt und im Matrixmaterial (20) des Gasspülsteins festgelegt ist,
    1.2 an seinem gaseinlaßseitigen Ende (18b) eine Einrichtung (24, 24') zum gasdichten Anschluß an eine Gasverteilkammer (28) oder Gaszuführleitung aufweist und
    1.3 mit seinem gasauslaßseitigen Endabschnitt (18a) an einen gasdurchlässigen Abschnitt (12, 38) des Gasspülsteins anschließt.
  2. Gasspülstein nach Anspruch 1 mit einem im wesentlichen zylinderförmigen Gasanschlußstutzen (18), der über den Boden (14) des keramischen Körpers (10) des Gasspülsteins nach unten vorsteht.
  3. Gasspülstein nach Anspruch 2, bei dem der nach unten vorstehende Abschnitt (18b) des Gasanschlußstutzens (18) am freien Ende mit einem verjüngten Querschnitt ausgebildet ist.
  4. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Gasanschlußstutzen (18) an seinem, im Matrixmaterial (20) verlaufenden Abschnitt über den gesamten Querschnitt offen ist.
  5. Gasspülstein nach Anspruch 4, bei dem zumindest der gasauslaßseitige Abschnitt (18a) des Gasanschlußstutzens (18) im Matrixmaterial (20) des keramischen Körpers (10) des Gasspülsteins eingegossen ist.
  6. Gasspülstein nach Anspruch 4, bei dem zumindest der gasauslaßseitige Abschnitt (18a) des Gasanschlußstutzens (18) in einer korrespondierenden Nut (35), die sich vom Boden (14) in das Matrixmaterial (20) erstreckt, über einen Mörtel (36) festgelegt ist.
  7. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Gasanschlußstutzen (18) an seinem, im Matrixmaterial (20) verlaufenden Ende in eine Gasverteilkammer (26) mündet, die einen größeren Querschnitt aufweist als der Gasanschlußstutzen (18) und nach oben, in Richtung des gasdurchlässigen Abschnitts (12, 38) offen ist.
  8. Gasspülstein nach Anspruch 7, bei dem die Gasverteilkammer von einer Platte (18c) abgedeckt ist, die Öffnungen aufweist.
  9. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem im gasauslaßseitigen oberen Ende des Gasanschlußstutzens (18) und/oder in der Gasverteilkammer (26) ein gasdurchlässiger, keramischer Stopfen (42) einliegt.
  10. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Einrichtung (24, 24') aus einem Gewinde, einem Bajonettverschluß oder aus einem Flansch einer Flanschverbindung besteht.
  11. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der im Matrixmaterial (20) verlaufende Abschnitt des Gasanschlußstutzens (18) außenseitig im Matrixmaterial (20) festgelegte Armierungsanker (22) aufweist.
  12. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem der im Matrixmaterial (20) verlaufende Abschnitt des Gasanschlußstutzens (18) Durchbrechungen aufweist, die mit dem Matrixmaterial verfüllt sind.
  13. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die im Matrixmaterial (20) des Gasspülsteins verlaufenden Anschlußteile (18, 22, 26) aus einem Werkstoff bestehen, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient dem des Matrixmaterials (20) angenähert ist.
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