EP0696238B1

EP0696238B1 - Anordnung zur verbindung einer stopfenstange für ein metallurgisches gefäss mit ihrer hebevorrichtung und für die anordnung geeignete stopfenstange sowie verfahren zur herstellung der anordnung

Info

Publication number: EP0696238B1
Application number: EP94912483A
Authority: EP
Inventors: Burkhard Labod
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-04-26
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 1997-03-12
Anticipated expiration: 2014-04-25
Also published as: JPH08509424A; CZ265095A3; DE59402078D1; EP0696238A1; US5681497A; NO954251D0; ES2098931T3; JP3266263B2; HU9503071D0; BR9406277A; PL311200A1; NO306607B1; CZ282555B6; WO1994025204A1; PL177977B1; NO954251L; DE4313427C1; KR960701716A; HUT73478A; HU217931B

Abstract

Die Anordnung (100) weist eine in einen an einer Hebevorrichtung anbringbaren oberen Teil (18) und einen in eine Stopfenstange (2) hineinragenden unteren Teil (1) zweigeteilte Haltestange (10) auf, welche zur festen, gasdichten Verbindung des unteren Teils (1) mit dem oberen Teil (18) eine Schnellkopplungseinrichtung umfaßt, die einen einfachen Austausch einer verschlissenen Stopfenstange ermöglicht. Der in die Stopfenstange (2) hineinragende Bereich des unteren Teils (1) der Haltestange (10) ist mit Eingreifmitteln (3, 4, 35) versehen, welche sich durch gemeinsames, isostatisches Pressen mit dem keramischen Material der Stopfenstange (2) im Eingriff befinden und eine gasdichte, unlösbare Verbindung des unteren Teils (1) der Haltestange (10) mit der Stopfenstange (2) herstellen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art und umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung.
Der Einsatz von feuerfesten Stopfenstangen zur Regelung des Flusses einer Metallschmelze aus einer Pfanne oder einem Tundish in eine Kokille ist seit langem bekannt. Die Stopfenstange wird dazu von einer an die Außenseite des Tundishs angrenzenden Hebevorrichtung in Richtung seiner Längsachse bewegt, wodurch eine am Boden des Tundishs angeordnete Ausgußöffnung, in die die Stopfenstange im abgesenkten Zustand eingreift und vollständig fließt, mehr oder weniger geöffnet wird. Der Fluß der Metallschmelze ist dadurch regelbar. Zwar ist diese Regelung prinzipiell recht einfach, jedoch stellen die bei der Stahlverarbeitung herrschenden extremen Bedingungen besondere Anforderungen an die Materialien und die technische Ausführung der Stopfenstange. So muß die Stopfenstange über Stunden der Einwirkung einer Metallschmelze standhalten. Auch muß die Stopfenstange geeignet sein, den während eines Gießvorganges auf die Stopfenstange wirkenden starken Temperaturschwankungen und den seitlich angreifenden, durch den Auftrieb der Metallschmelze hervorgerufenen Kräften, die ein starkes Biegemoment auf die Stopfenstange ausüben, standzuhalten. Ein Bruch der Stopfenstange führt unweigerlich dazu, daß der Ausguß nicht mehr geschlossen werden kann, was ein unkontrolliertes Ausfließen der Schmelze zur Folge hat. Er stellt daher ein erhebliches Sicherheitsrisiko da.
Bei einer bekannten früheren Ausführungsform besteht die Stopfenstange aus einer an einem Ende mit ein Gewinde versehenen Stahlstange, auf welche der eigentliche, bei der späteren Verwendung in die Auslaßöffnung des Tundishs eingreifende keramische Stopfen aufgeschraubt ist. Oberhalb des Stopfens sind mehrere, an ihren Stirnseiten über Nut und Feder ineinander greifende, die Stahlstange vollständig ummantelnde, keramische Stopfenrohre von der dem Stopfen gegenüberliegenden Seite der Stahlstange aufgeschoben, so daß bei mit der Stahlschmelze gefülltem Tundish und vollständig abgesenkter Stopfenstange der mit den Stopfenrohren ummantelte Teil der Stopfenstange mit einer gewissen Länge aus der Schmelze herausragt. Mit dem oberen Ende der Stahlstange ist die Stopfenstange in der Hebevorrichtung gelagert. Da eine direkte Berührung der Schmelze mit der Stahlstange zum sofortigen Durchschmelzen derselben führen würde, muß bei dieser aus mehreren Teilen (Stopfen, Stopfenrohre) zusammengesetzten Stopfenstange besonders darauf geachtet werden, daß die Verbindungen zwischen den Einzelteilen dicht gegen das Eindringen von Stahlschmelze sind. Die Verbindungsstellen werden daher zusätzlich verkittet. Die vorbereiteten Stopfenstangen werden vor ihrer Verwendung in einem Trockenofen bei ca. 100 °C ca. zwei Tage getrocknet.
Nachteilig bei dieser frühen Ausführungsform ist es, daß die Bereitstellung der Stopfenstangen einen relativ hohen Material- und Arbeitsaufwand vor Ort erfordert. Auch neigen die Stahlstangen durch die beim Gießen auftretenden Temperaturgradienten und Schwankungen zum Verziehen, was leicht zum Bruch der Ummantelung und damit zur Zerstörung der Stopfenstange führen kann. Diese Nachteile und die Erkenntnis, daß durch das Einleiten von inerten Gasen - wie z.B. Argon - in die Stahlschmelze einerseits nicht metallische Verunreinigungen durch deren Wechselwirkung mit den Gasblasen an den Badspiegel der Schmelze transportiert werden, andererseits die Oxidbildung während des Gußvorganges herabgesetzt wird, haben zur Entwicklung einteilig hergestellter keramischer Stopfenstangen geführt, durch welche gleichzeitig das inerte Gas in die Stahlschmelze einleitbar ist. Diese bei der heutigen Stahlherstellung fast ausschließlich zum Einsatz kommenden einstückigen Stopfenstangen weisen eine zentrale ihr unteres Ende nicht durchstoßende Längsbohrung und von außen mit der Längsbohrung kommunizierende Verbindungsbohrungen auf, die der Einleitung des inerten Gases in die Stahlschmelzen dienen.
Die Herstellung derartiger Stopfenstangen erfolgt üblicherweise durch isostatisches Pressen von pulverförmig vorliegendem keramischen Material zu einem Rohling, welcher im Anschluß gebrannt, d.h. einer Temperaturbehandlung zum Zwecke des Sinterns unterzogen wird.
Zur Verbindung der Stopfenstange mit der Hebevorrichtung und zum Anschluß einer Gaszufuhrleitung dient eine üblicherweise aus Stahl gefertigte, einteilige Haltestange, welche über einen gewissen Bereich von oben in die Stopfenstange hineinragt und mit dieser fest verbunden ist. In die Haltestange ist ein Gaskanal eingearbeitet, der einerseits mit der Längsbohrung der Stopfenstange, andererseits mit einer Anschlußvorrichtung für die Gaszufuhrleitung kommuniziert. Es ist dabei von besonderer Bedeutung, daß durch die Verbindung zwischen der Haltestange und der Stopfenstange keine Umgebungsluft in das Innere der Stopfenstange und damit in die Stahlschmelze gelangt, da diese zu einer erhöhten Oxydation und damit zu einer Verschlechterung der Stahlqualität führen würde.
Die technische Ausführung der Verbindung zwischen der keramischen Stopfenstange und der metallischen Haltestange ist insbesondere wegen der hohen thermischen und mechanischen auf die Verbindung wirkenden Belastungen problematisch.
Verschiedene Vorrichtungen zur Herstellung der Verbindung zwischen einer einteiligen Stopfenstange und einer Haltestange, die der Bedeutung der Stopfenstange hinsichtlich der Sicherheit und der Stahlqualität gerecht werden sollen, sind bereits bekannt.
Bei einer ersten bekannten Vorrichtung wird die Verbindung durch einen an die Haltestange angepaßten keramischen Gewindeeinsatz hergestellt, welcher in ein durch isostatisches Pressen im oberen Bereich der Stopfenstange eingearbeitetes Gewinde von oben in die Stopfenstange einschraubbar ist. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung, daß im Bereich des eingesetzten Gewindes die Wandstärke der Stopfenstange stark verringert ist, wodurch sie in diesem Bereich leicht bricht. Weiterhin ist diese Vorrichtung wegen der Verwendung separat herzustellender keramischer Gewindeeinsätze relativ aufwendig in der Herstellung.
Bei einer zweiten bekannten Vorrichtung ist in dem Bereich, in dem die Haltestange in die Stopfenstange eingeschoben ist, ein durch beide Teile hindurchgehendes Querloch eingearbeitet, durch welches zum Halten der Stopfenstange ein Stift eingeschoben wird. Zwar sind bei dieser Einrichtung sowohl die Stopfenstange als auch die Haltestange einfach in ihrer Herstellung und zudem leicht trennbar, jedoch wirkt die gesamte beim Heben der Stopfenstange auftretende Belastung auf das die Querbohrung umgebende Material, wodurch wiederum häufig Materialbrüche auftreten. Außerdem ist die Herstellung einer gasdichten Verbindung erschwert.
Bei einer dritten bekannten Vorrichtung ist eine Gewindebohrung durch isostatisches Pressen in das obere Ende der Stopfenstange eingearbeitet, in welches die Haltestange mit ihrem am unteren Ende vorgesehenen Gewinde direkt in die Stopfenstange eingeschraubt wird. Zwar ist mit dieser Einrichtung prinzipiell eine gasdichte Verbindung zwischen Stopfen und Haltestangen möglich, jedoch führen die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Keramik und Stahl zur Ausbildung von Spannungen in dem Gewinde, was insbesondere bei höheren Temperaturen zum Bruch der Stopfenstange führen kann.
Eine Weiterentwicklung der genannten Ausführungsformen stellt eine Vorrichtung gemäß der EP 0 358 535 A 2 dar. Bei dieser Vorrichtung ist im oberen Bereich der Längsbohrung eine metallische Gewindebuchse isostatisch eingepreßt, welche sich außenseitig über abwechselnd angeordnete Rundumnuten und Rundumstege im Eingriff mit dem keramischen Stopfenstangenmaterial befindet. Oberhalb der Gewindebuchse ist durch eine Vergrößerung des Durchmessers der Längsbohrung eine ringförmige Dichtfläche in der Stopfenstange ausgebildet. Von oben ist in die Gewindebuchse die mit einem entsprechenden Gewinde versehene Haltestange so weit einschraubbar, bis sich ein oberhalb des Gewindes angeordneter Dichtungsbund an der Dichtfläche des ringförmigen Dichtsitzes abstützt. Oberhalb des Dichtungsbundes ist nach der EP 0 358 535 A 2 an der Haltestange ein Außengewinde vorgesehen, um den Stopfen mittels einer Halteplatte und einer aufgeschraubten Mutter zu kontern. Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist es, daß die metallische Gewindebuchse beim Brennen leicht verzundern kann, wodurch das Einschrauben der Haltestange erschwert werden kann. Außerdem kann insbesondere bei höheren Temperaturen das dem Anpreßdruck des Dichtungsbundes der Haltestange auf die ringförmige Dichtfläche der Stopfenstange entgegen wirkende Festziehen der Kontermutter durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien zu einem Abheben beider Dichtflächen voneinander führen. Auch ist diese Vorrichtung relativ aufwendig in ihrer Herstellung. So erfordert insbesondere der an der Haltestange vorgesehene Dichtungsbund und das für das Aufschrauben der Kontermutter notwendige Gewinde die spanende Herstellung der Haltestange aus einem Rohling, der mindestens den Außendurchmesser des Dichtungsbundes aufweist. Der dadurch bei der Bearbeitung zu verzeichnende Materialverlust liegt in der Größenordnung von 50%. Er stellt insbesondere daher einen erheblichen Kostenfaktor dar, da die Standzeit der Haltestange insbesondere durch eine schnelle Verzunderung in dem der stärksten Temperatureinwirkung ausgesetzten unteren Bereich relativ kurz ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung so weiterzuentwickeln, daß diese einfacher und preisgünstiger in ihrer Herstellung sowie wirtschaftlicher in ihrer Verwendung ist und daß vor Ort eine verschlissene Stopfenstange vom Personal mit wenigen Handgriffen gegen eine neue ausgetauscht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.
Durch eine Zweiteilung der Haltestange in einen in die Stopfenstange hineinragenden unteren Teil und einen an dem Hebelmechanismus anbringbaren oberen Teil und den Einsatz einer Schnellkopplungseinrichtung, mit welcher die beiden Teile der Haltestange fest und gasdicht miteinander verbindbar sind, lassen sich verschlissene Stopfenstangen samt dem unteren Teil der Haltestange leicht auswechseln. Obwohl bei der erfindungsgemäßen Anordnung der untere Teil der Stopfenstange zur einmaligen Verwendung vorgesehen ist, kann im Vergleich zu früheren Ausführungsformen Material eingespart werden. Da insbesondere der untere Teil der Haltestange hohen thermischen Belastungen ausgesetzt ist, verzundert dieser schon nach kurzer Einsatzdauer. Mußte bei früheren Ausführungsformen, nachdem ein bestimmter Verzunderungsgrad im unteren Bereich der Haltestange erreicht war, die gesamte Haltestange gegen eine neue ausgetauscht werden, so bleibt durch die Zweiteilung der Haltestange der aufwendiger herzustellende obere Teil erheblich länger verwendbar.
Besonders kostengünstig zu produzieren ist die Haltestange dann, wenn sie nach Anspruch 2 aus einem Metall-Werkstoff hergestellt ist.
Da der mit der Stopfenstange in Verbindung stehende Teil der Haltestange nur zur einmaligen Verwendung vorgesehen ist, ist dieser bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 3 aus einem niedrig legierten Stahl hergestellt.
Die Standfestigkeit des oberen Teils der Haltestange kann erheblich verlängert werden, wenn diese aus Edelstahl hergestellt ist (Anspruch 4).
Eine bevorzugte Ausführungsform der Schnellkopplungseinrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 5. Sie wird dadurch gebildet, daß an der unteren Stirnseite des oberen Teils der Haltestange eine konische Dichtfläche angeordnet ist, über die sich eine auf einem einen Umfangsvorsprung bildenden Flansch abstützende Überwurfmutter erstreckt, welche mit einem sich vom oberen Ende des unteren Teiles der Haltestange über eine gewisse Länge erstreckenden Gewindes in Eingriff bringbar und mit welcher der untere Teil der Haltestange mit seiner die Gegendichtfläche bildenden oberen Stirnseite in die konische Dichtfläche preßbar ist.
Eine besonders gute Dichtwirkung wird erzielt, wenn gemäß Anspruch 6 die Oberfläche der die Gegendichtfläche bildenden oberen Stirnseite des unteren Teils der Haltestange eine nach oben gerichtete Wölbung aufweist, derart, daß die abdichtende Anlagefläche der oberen Stirnseite des unteren Teils der Haltestange und der unteren Stirnseite des oberen Teils der Haltestange die Form einer geschlossenen Kreislinie aufweist.
Eine weitere zu bevorzugende Ausführungsform, bei der die Schnellkopplungseinrichtung als verstiftbare Steckverbindung ausgebildet ist, bei der zum Abdichten ein hitzefester Umfangsdichtring Verwendung findet, ist Gegenstand des Anspruchs 7.
Zur Ausbildung des Umfangsdichtrings besonders geeignet ist in eine Rundumnut eingelegtes Glasfasermaterial, ein aufspreizbarer, in die Rundumnut einsetzbarer Graphitring oder ein in der Rundumnut ruhender Metallring (Ansprüche 8 bis 10).
Zur preisgünstigen Herstellung einer sicheren Verbindung der zweiteiligen Haltestange mit der Stopfenstange empfiehlt sich eine Ausgestaltung der Einrichtung zur festen Aufnahme der Haltestange in der Stopfenstange gemäß Anspruch 11.
Ein besonders sicherer, nicht verdrehbarer Sitz der Haltestange in der Stopfenstange und eine weitgehend gasdichte Verbindung wird erzielt, wenn nach Anspruch 12 die Eingreifmittel aus einer Mehrzahl aufeinanderfolgender, am unteren Ende der Haltestange angeformter Rundumnuten und Rundumstegen sowie einer oder mehrerer, in etwa parallel zur Längsachse der Anordnung verlaufender Schlüsselflächen bestehen, die sich im Eingriff mit im oberen Teil der Längsausnehmung der Stopfenstange angeformter Rundumnuten und Rundumstegen sowie einer oder mehrerer ebener Vorsprünge befinden und dadurch zwischen beiden Teilen eine Labyrinthdichtung gebildet wird, wodurch auf die materialintensive Anformung eines Dichtungsbundes verzichtet werden kann.
Eine besonders gute Dichtwirkung der Verbindung kann erzeugt werden, wenn gemäß Anspruch 13 mindestens eine der Rundumnuten des unteren Teils der Haltestange einen flexiblen, feuerfesten, mit einem Rundumsteg der Stopfenstange zusammenwirkenden Dichtring trägt.
Der bereits feste, im wesentlichen gasdichte Sitz der Haltestange in der Stopfenstange kann im Falle besonders hoher Anforderungen Kann gemäß Anspruch 14 dadurch weiter verbessert werden, daß der untere Teil der Haltestange ein sich von der oberen Stirnseite der Stopfenstange über eine gewisse Länge nach oben erstreckendes Außengewinde aufweist, auf das von oben eine sich mittels einer zwischen der Mutter und der oberen Stirnseite der Stopfenstange vorgesehenen Druckscheibe auf der Stirnseite abstützende Mutter aufgeschraubt ist, so daß die oberen Flanken der Rundumstege des unteren Teils der Haltestange gegen die unteren Flanken der Rundumstege der Stopfenstange gepreßt werden.
Dabei kann der Bereich zwischen dem unteren Ende des Außengewindes und dem oberen Rundumsteg der Haltestange zur elastischen Aufnahme von längsgerichteten Spannungen dienen, wenn gemäß Anspruch 15 der Abstand zwischen dem unteren Ende des Außengewindes und des oberen Rundumsteges mindestens das 1,4-fache des Außendurchmessers des nichtprofilierten, in die Stopfenstange hineinragenden Teils der Haltestange beträgt.
Eine Anordnung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Stopfenstange ist Gegenstand der Ansprüche 16 und 17.
Ein zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der bisherigen Ansprüche besonders geeignetes Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 18. Dabei wird ein sicherer, unlösbarer und im wesentlichen dichtwirkender Sitz der Haltestange in der Stopfenstange dadurch erzielt, daß die Haltestange beim isostatischen Pressen der Stopfenstange in diese mit eingepreßt wird, derart, daß die Eingreifmittel der Haltestange vollständig von dem in sie eingreifenden keramischen Material umgeben sind und daß die Stopfenstange nach dem isostatischen Pressen zusammen mit der Haltestange gebrannt wird.
Dabei können übermäßige, insbesondere bei hohen Temperaturen auftretende Spannungen zwischen der Haltestange und der Stopfenstange dadurch vermieden werden, wenn nach Anspruch 19 der in die Stopfenstange hineinragende Teil der Haltestange vor dem gemeinsamen isostatischen Pressen mit einem Material beschichtet wird, welches beim Brennen verdampft.
Zur Materialeinsparung und damit zur Kosteneinsparung ist es nach Anspruch 20 besonders vorteilhaft, wenn die Gewinde sowie die Rundumnuten und Rungumstege spanlos in die Haltestange eingearbeitet sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch illustriert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 zeigt eine Ansicht gemäß der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 4 zeigt eine Ansicht der Anordnung gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3.

Wenn im folgenden von "oben" bzw. "unten" die Rede ist, so bezieht sich die Angabe auf die in den Fig. 1 und 3 dargestellte, hängende Betriebsstellung der Vorrichtung.
Die in der Zeichnung als Ganzes mit 100 bezeichnete Anordnung besteht aus einer zweigeteilten, metallischen Haltestange 10,10', deren unterer Teil 1,1' über eine gewisse Länge in die feuerfeste, keramische Stopfenstange 2 hineinragt. In dem in die Stopfenstange 2 hineinragenden Bereich des unteren Teils 1,1' der Haltestange 10,10' ist eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Rundumnute 3,3' und Rundumstege 4,4' sowie eine parallel zur Längsachse L der Anordnung 100 verlaufende Schlüsselfläche 35 angeordnet. Durch gemeinsames isostatisches Pressen wird in der Stopfenstange eine aus Rundumnuten 5 und Rundumstegen 6 sowie einem Vorsprung 39 bestehende Anordnung erzeugt, die sich mit den Rundumnuten 3,3' und den Rundumstegen 4,4' sowie der Schlüsselfläche 35 im Eingriff befindet. Neben einem festen, unverdrehbaren Sitz des unteren Teils 1,1' der Haltestange 10,10' in der Stopfenstange 2 wird durch diese Ausbildung der Verbindung eine Labyrinthdichtung erzeugt, die im wesentlichen gasdicht ist. Die Dichtwirkung der Verbindung wird dadurch weiter erhöht, daß in einer der Rundumnuten 3,3' des unteren Teils 1,1' der Haltestange 10,10' ein flexibler, feuerfester Dichtring 36 eingesetzt ist, welcher mit einem Rundumsteg 6 der Stopfenstange 2 zusammenwirkt. Der untere Teil 1,1' der Haltestange 10,10' umfaßt ein sich von der oberen Stirnseite 40 der Stopfenstange 2 über eine gewisse Länge nach oben erstreckendes Außengewinde 41, auf das von oben eine sich mittels einer zwischen der Mutter 38,38' und der oberen Stirnseite 40 der Stopfenstange 2 vorgesehenen Druckscheibe 37,37' auf der Stirnseite 40 abstützende Mutter 38,38' aufgeschraubt ist, so daß die oberen Flanken 43,43' der Rundumstege 4,4' des unteren Teils 1,1' der Haltestange 10,10' gegen die unteren Flanken 42 der Rundumstege 6 der Stopfenstange gepreßt werden. Der Bereich zwischen dem unteren Ende des Außengewindes 41 und dem oberen Ende der Rundumstege 4,4' des unteren Teils 1,1' der Haltestange 10,10', dessen Länge mindestens seinem 1,4-fachen Außendurchmesser entspricht, dient der elastischen Aufnahme von längsgerichteten Spannungen, die insbesondere durch das Festziehen der Mutter 38,38' auftreten und durch Temperatureinwirkung auf die Anordnung sich in ihrer Stärke ändern.
Um das Auftreten von radialgerichteten Spannungen insbesondere bei höheren Temperaturen zwischen der Stopfenstange 2 und dem unteren Teil 1,1' der Haltestange 10,10' zu verhindern, wird der in die Stopfenstange hineinragende Bereich des unteren Teils 1,1' der Haltestange 10,10' vor dem Pressen mit einem Material beschichtet, welches bei dem dem Sintern des keramischen Materials dienenden anschließenden Brennen verdampft, so daß nach dem Brennen insbesondere bei niedrigen Temperaturen zwischen der Mantelfläche des unteren Teils der Haltestange und der Innenwandung der Stopfenstange ein gewisser Spalt 7 besteht.
Unterhalb des unteren Teils 1,1' der Haltestange 10,10' setzt sich in der Stopfenstange 2 eine Längsausnehmung 8 fort, die der Gaszufuhr zu den im unteren Teil der Stopfenstange 2 angeordneten, in der Zeichnung nicht dargestellten Gasaustrittskanälen dient.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist der untere Teil 1 der sich nach oben in Richtung der Längsachse L erstreckenden Haltestange 10 oberhalb der Stopfenstange 2 mit zwei einander parallelen ebenen Abflachungen 9,11 bzw. mit einer kreisrunden Vertiefung 12 versehen, die dem Angriff eines Schraubenschlüssels bzw. eines Hakenschlüssels dienen. Von der oberen als konische, ringsförmige Dichtfläche ausgebildeten Stirnseite 13 des unteren Teils 1 der Haltestange 10 erstreckt sich nach unten über eine gewisse Länge ein Außengewinde 14, welches mit einem in einer Überwurfmutter 15 angeordneten Innengewinde 16 in Eingriff bringbar ist.
Die in ihrem oberen Bereich eine stufenartige Verringerung ihres Innendurchmessers aufweisende und damit eine ringförmige Auflagefläche 17 umfassende Überwurfmutter 15 ist von oben auf das obere Teil 18 der Haltestange 10 aufgeschoben und stützt sich auf einem nahe des unteren Enden des oberen Teils 18 der Haltestange 10 angeordneten Umfangsvorsprung 19 ab. Die untere Stirnseite 20 des oberen Teils 18 der Haltestange 10 bildet die Gegendichtfläche zur ringförmigen Dichtfläche an der Stirnseite 13 des unteren Teils 1 der Haltestange 10 und weist eine nach oben gerichtete Wölbung auf, derart, daß die abdichtende Anlagefläche der oberen Stirnseite 13 des unteren Teils 1 der Haltestange 10 und der unteren Stirnseite 20 des oberen Teils 18 der Haltestange 10 die Form einer geschlossenen Kreislinie aufweist.
Durch Anziehen der Überwurfmutter 15 gegen den unteren Teil 1 der Haltestange 10 sind die beiden Teile 1,18 der Haltestange 10 fest und gegeneinander abdichtend miteinander verbindbar, so daß an der Verbindungsstelle 21 kein Gas aus dem sich entlang der Längsachse L durch die gesamte Haltestange 10 erstreckenden Gaskanal 22 nach außen dringen kann. Der obere Teil 18 der Haltestange 10 ist mit einem Außengewinde 23 versehen, welches der Anbringung der Anordnung 100 an einer an der Außenseite des Tundishs angeordneten der Verlagerung der Anordnung dienenden Hebeeinrichtung dient.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 sind in einem gewissen Abstand zur Stirnseite 24 zwei parallele, gegenüberliegende senkrecht zur Längsachse L verlaufende Ausnehmungen 25,25' halbkreisförmigen Querschnitts in den Außenumfang des unteren Teils 1' der Haltestange 10' eingearbeitet. Zwischen den Ausnehmungen 25,25' und der oberen Stirnseite 24 ist eine Rundumnut 26 in dem unteren Teil 1' vorgesehen, welche der Aufnahme eines Dichtrings 27 aus temperaturbeständigem Glasfasermaterial, Graphit oder Metall dient.
Den oberen Teil 18' der Haltestange 10' bildet eine von seiner Oberseite her über eine gewisse Länge mit einem Außengewinde 23' versehene Stange, an der unten ein hülsenförmiger Fortsatz 29 einteilig angeformt oder über einen nicht mit einem Gewinde versehenen Bereich aufgeschoben und an seiner Oberseite mittels einer umlaufenden Schweißnaht 30 mit dem oberen Teil 18' der Haltestange 10' verbunden ist. Der sich über die untere Stirnseite 31 hinaus erstreckende Teil des Fortsatzes 29 ist innenseitig derart ausgebildet, daß das obere Ende des unteren Teils 1' der Haltestange 10' eine Gleitpassung bildend in den Fortsatz 29 einschiebar ist, was durch eine am unteren Ende des Fortsatzes innen angeordnete Fase erleichtert wird. Der Fortsatz 29 weist in seinem über die Stirnseite 31 überstehenden Bereich zwei zueinander parallele senkrecht zur Längsachse L angeordnete Bohrungen 33,33' auf, deren Abstand zueinander - bezogen auf die Bohrungsmitten - gerade dem Innendurchmesser des Fortsatzes 29 entspricht und welche im eingeschobenen Zustand des unteren Teils 1' mit den Ausnehmungen 25,25' kommunizieren.
Zur Montage der mit dem unteren Teil 1' der Haltestange 10' ausgestatteten Stopfenstange 2 wird der untere Teil 1' in den hülsenförmigen Fortsatz 29 des oberen Teils 18' der Haltestange 10' eingeschoben und durch einen U-förmigen, mit den offenen Enden seiner Schenkel in die Bohrungen 33,33' einschiebbaren und in die Ausnehmungen 25,25' eingreifenden Sicherungsbügel 34 gegen Herausrutschen gesichert. Ein Auswechseln einer verschlissenen Stopfenstange ist dadurch auf einfache Weise ohne Einsatz von Werkzeugen möglich.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Haltestangen 10,10' und dadurch, daß die Gewinde 14,23,23' sowie die Rundumnuten 3,3' und Rundumstege 4,4' durch eine spanlose Bearbeitung angeformt sind, wird bei der Herstellung der Haltestangen eine erhebliche Materialeinsparung erzielt.

Claims

Anordnung zur Verbindung einer langgestreckten Stopfenstange (2) aus einem feuerfesten Material für ein metallurgisches Gefäß mit der Hebevorrichtung für die Stopfenstange
mit einer Haltestange (10,10'), an deren einem Ende die Hebevorrichtung angreift und welche mit dem anderen Ende von einer Stirnseite der Stopfenstange (2) über eine gewisse Länge in dieselbe hineinragt

und mit einer Einrichtung zur festen Aufnahme der Haltestange (10,10') in der Stopfenstange (2),
dadurch gekennzeichnet,

daß die Haltestange (10,10') in einen in die Stopfenstange (2) hineinragenden unteren Teil (1,1') und einen an der Hebevorrichtung anbringbaren oberen Teil (18,18') zweigeteilt ist

und daß an der Teilungsstelle (21,21') eine Schnellkopplungseinrichtung vorgesehen ist, durch welche die beiden Teile (1,18;1',18') der Haltestange fest und gasdicht miteinander verbindbar sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestange (10,10') aus einem Metall-Werkstoff hergestellt ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil (1,1') der Haltestange (10,10') aus einem niedrig legierten Stahl hergestellt ist.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil (18,18') der Haltestange (10,10') aus Edelstahl hergestellt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Stirnseite (20) des oberen Teils der Haltestange (18) als eine konische Dichtfläche ausgebildet ist, über die sich eine auf einem einen Umfangsvorsprung (19) bildenden Flansch abstützende Überwurfmutter (15) erstreckt, welche mit einem sich vom oberen Ende des unteren Teiles (1) der Haltestange (10) über eine gewisse Länge erstreckenden Gewinde (14) in Eingriff bringbar und mit welcher der untere Teil (1) der Haltestange (10) mit seiner die Gegendichtfläche bildenden oberen Stirnseite (13) in die konische Dichtfläche pressbar ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der die Gegendichtfläche bildende oberen Stirnseite (13) des unteren Teils (1) der Haltestange (10) eine nach oben gerichtete Wölbung aufweist, derart, daß die abdichtende Anlagefläche der oberen Stirnseite (13) des unteren Teils (1) der Haltestange (10) und der unteren Stirnseite (20) des oberen Teils (18) der Haltestange (10) die Form einer geschlossenen Kreislinie aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des oberen Teils (18') der Haltestange (10') sich über die ebene untere Stirnseite (31) des oberen Teils (18') der Haltestange (10') hinaus ein hülsenförmiger, mit in seinem überstehenden Bereich zwei einerseits in Längsrichtung der Haltestange einen gewissen Abstand zur unteren Stirnseite (31), andererseits, auf die Bohrungsmitten bezogen, einen seinem Innendurchmesser entsprechenden Abstand zueinander aufweisende, parallele, senkrecht zur Längsache der Haltestange angeordnete Querbohrungen (33,33') umfassender Fortsatz (29) erstreckt, in welchen der nahe seines oberen Endes einen hitzefesten Umfangsdichtring (27) tragenden und mit zwei senkrecht zur Längsache parallel zueinander an seinem Außenumfang angeordneten Ausnehmungen (25,25') halbkreisförmigen Querschnitts versehene untere Teil (1') der Haltestange (10') eine Gleitpassung bildend einschiebbar ist, derart, daß die Ausnehmungen (25,25') im eingeschobenen Zustand mit den Querbohrungen (33,33') korrespondieren und ein U-förmiger Sicherungsbügel (34) mit den offenen Enden seiner Schenkel in die Ausnehmungen (25,25') eingreifend in die Bohrungen (33,33') einschiebbar ist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hitzefeste Umfangsdichtring (27) aus einem in eine Rundumnut (26) eingelegten Glasfasermaterial besteht.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hitzefeste Umfangsdichtring (27) aus einem aufspreizbaren, in die Rundumnut (26) eingesetzten Graphitring besteht.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hitzefeste Umfangsdichtring (27) aus einem aufspreizbaren, in die Rundumnut (26) eingesetzten Metallring besteht.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur festen Aufnahme der Haltestange in der Stopfenstange (2) am unteren Teil (1,1') der Haltestange (10,10') auf ihrer in die Stopfenstange hineinragenden Länge Eingreifmittel zum Ineinandergreifen mit dem feuerfesten Material der Stopfenstangen (2) umfaßt, welche den unteren Teil (1,1') der Haltestange (10,10') und die Stopfenstange (2) unlösbar miteinander verbinden.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingreifmittel aus einer Mehrzahl aufeinanderfolgender, am unteren Teil (1,1') der Haltestange (10,10') angeformter Rundumnuten (3,3') und Rundumstegen (4,4') sowie einer oder mehrerer, in etwa parallel zur Längsache (L) der Anordnung verlaufender Schlüsselflächen (35,35') bestehen, die sich im Eingriff mit im oberen Teil der Längsausnehmung (8) der Stopfenstange angeordneten Rundumnuten (5) und Rundumstegen (6) sowie einer oder mehrerer Vorsprünge (39) befinden.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Rundumnuten (3,3') des unteren Teils (1,1') der Haltestange 10,10') einen flexiblen, feuerfesten, mit einem Rundumsteg (6) der Stopfenstange (2) zusammenwirkenden Dichtring (36,36') trägt.
Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil (1,1') der Haltestange (10,10') ein sich von der oberen Stirnseite (40) der Stopfenstange (2) über eine gewisse Länge nach oben erstreckendes Außengewinde (41) aufweist, auf das von oben eine sich mittels einer zwischen der Mutter (38,38') und der oberen Stirnseite (40) der Stopfenstange (2) vorgesehenen Druckscheibe (37,37') auf der Stirnseite (40) abstützende Mutter (38,38') aufgeschraubt ist, so daß die oberen Flanken (43,43') der Rundumstege (4,4') des unteren Teils (1,1') der Haltestange (10,10') gegen die unteren Flanken (42) der Rundumstege (6) der Stopfenstange (2) gepreßt werden.
Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem unteren Ende des Außengewindes (41) und dem oberen Rundumsteg mindestens das 1,4-fache des Außendurchmessers des nichtprofilierten, in die Stopfenstange hineinragenden Teils der Haltestange (10,10') beträgt.
Anordnung mit einer Stopfenstange (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfenstange (2) im oberen Teil ihrer Längsausnehmung (8) angeformte Mittel umfaßt, die mit den Eingreifmitteln der Haltestange (10,10') in Wirkverbindung bringbar sind.
Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfenstange (2) im oberen Teil ihrer Längsausnehmung (8) symmetrisch zur Längsachse (L) eine an der Wandung der Ausnehmung angeordnete Mehrzahl von Rundumnuten (5) und Rundumstegen (6) sowie einen oder mehrere Vorsprünge (39) umfaßt, die mit den Rundumnuten (3,3') und Rundumstegen (4,4') sowie der mindestens einen Schlüsselfläche (35,35') der Haltestange (10,10') in Eingriff bringbar sind.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil (1,1') der Haltestange (10,10') beim isostatischen Pressen der Stopfenstange (2) in diese mit eingepreßt wird, derart, daß die Eingreifmittel(3,4,35;3',4',35') des unteren Teils (1,1') der Haltestange (10,10') vollständig von dem in sie eingreifenden keramischen Material umgeben sind und daß die Stopfenstange (2) nach dem isostatischen Pressen zusammen mit dem unteren Teil (1,1') der Haltestange (10,10') gebrannt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Stopfenstange (2) hineinragende Teil des unteren Teils (1,1') der Haltestange (10,10') vor dem gemeinsamen isostatischen Pressen mit einem Material beschichtet wird, welches beim Brennen verdampft.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mindestens nach den Ansprüchen 5 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Haltestange (10,10') angeordneten Gewinde (14,23,23'), Rundumnuten (3,3') und Rundumstege (4,4') spanlos in die Haltestange (10,10') eingearbeitet werden.