EP0710166A1 - Anordnung zur verbindung einer stopfenstange für ein metallurgisches gefäss mit ihrer hebevorrichtung und für die anordnung geeignete stopfenstange sowie verfahren zur herstellung der anordnung - Google Patents

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

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EP0710166A1
EP0710166A1 EP94920872A EP94920872A EP0710166A1 EP 0710166 A1 EP0710166 A1 EP 0710166A1 EP 94920872 A EP94920872 A EP 94920872A EP 94920872 A EP94920872 A EP 94920872A EP 0710166 A1 EP0710166 A1 EP 0710166A1
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EP
European Patent Office
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carrier
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stopper rod
rod
sleeve
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EP94920872A
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EP0710166B1 (de
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Burkhard Labod
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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to an arrangement of the type corresponding to the preamble of claim 1 and also includes a method for producing the device.
  • refractory stopper rods to control the flow of molten metal from a pan or tundish into a mold
  • the stopper rod is moved in the direction of its longitudinal axis by a lifting device adjacent to the outside of the tundish, whereby a pouring opening arranged at the bottom of the tundish, into which the stopper rod engages in the lowered state and flows completely, is opened more or less.
  • the flow of the molten metal can thus be regulated.
  • this regulation is in principle quite simple, the extreme conditions prevailing in steel processing place special demands on the materials and the technical design of the stopper rod. So the stopper rod must withstand the action of a molten metal for hours.
  • the stopper rod must also be suitable to withstand the strong temperature fluctuations which act on the stopper rod during a casting process and the laterally acting forces caused by the buoyancy of the molten metal which exert a strong bending moment on the stopper rod.
  • a breakage of the stopper rod inevitably means that the spout can no longer be closed, which leads to an uncontrolled outflow of the stopper. ze results. It therefore poses a considerable security risk.
  • a disadvantage of this early embodiment is that the provision of the plug rods requires a relatively high amount of material and labor on site.
  • the steel rods also tend to warp due to the temperature gradients and fluctuations that occur during casting, which can easily lead to the sheathing breaking and thus to the destruction of the plug rod.
  • Such plug rods are usually produced by isostatic pressing of powdered ceramic material into a blank, which is then fired, i.e. is subjected to a temperature treatment for the purpose of sintering.
  • a one-piece retaining rod which extends over a certain area into the stopper rod and is firmly connected to it.
  • a gas channel is incorporated into the holding rod, which communicates on the one hand with the longitudinal bore of the stopper rod and on the other hand with a connecting device for the gas supply line. It is particularly important that the connection between the holding rod and the plug rod prevents ambient air from getting into the interior of the plug rod and thus into the molten steel, since this would lead to increased oxidation and thus to a deterioration in the steel quality .
  • connection between the ceramic stopper rod and the metallic retaining rod is problematic in particular because of the high thermal and mechanical loads acting on the connection.
  • a ceramic thread insert which is adapted to the Ilalt rod and which can be screwed into the plug rod from above into a thread worked in by isostatic pressing in the upper region of the plug rod.
  • a disadvantage of this device is that the wall thickness of the plug rod is greatly reduced in the area of the thread used, which means that it breaks easily in this area. Furthermore, because of the use of the ceramic thread inserts to be manufactured separately, this device is relatively complex to manufacture.
  • both the stopper rod and the holding rod are simple to manufacture and also easy to separate, but the entire load occurring when the stopper rod is lifted acts on the material surrounding the transverse bore, which in turn often leads to material breaks. In addition, the production of a gas-tight connection is difficult.
  • a threaded hole is machined into the upper end of the stopper rod by isostatic pressing, into which the retaining rod is screwed directly into the stopper rod with its thread provided at the lower end.
  • a gas-tight connection between the stopper and the holding rods is possible with this device, but the different thermal expansion coefficients of Kera- Mik and steel to form tensions in the thread, which can lead to breakage of the plug rod, especially at higher temperatures.
  • a further development of the above-mentioned embodiments is a device according to EP 0 358 535 A2.
  • a metallic threaded bushing is pressed isostatically in the upper area of the longitudinal bore, which is engaged on the outside by means of alternately arranged round grooves and all-round webs ceramic plug rod material is located.
  • An annular sealing surface is formed in the stopper rod above the threaded bushing by increasing the diameter of the longitudinal bore.
  • the holding rod provided with a corresponding thread can be screwed into the threaded bushing from above until a sealing collar arranged above the thread is supported on the sealing surface of the annular sealing seat.
  • an external thread is provided on the holding rod above the sealing collar in order to counter the stopper by means of a holding plate and a screwed-on nut.
  • a disadvantage of this embodiment is that the metallic threaded bushing can easily scale during firing, which can make it difficult to screw in the holding rod.
  • the tightening of the lock nut which counteracts the contact pressure of the sealing collar of the holding rod on the annular sealing surface of the stopper rod can lead to a lifting of both sealing surfaces from one another due to the different thermal expansion coefficients of the materials.
  • This device is also relatively complex to manufacture.
  • the sealing collar provided on the holding rod and the thread required for screwing on the lock nut require the machining of the holding rod from a blank which has at least the outer diameter of the sealing collar.
  • the resulting material loss during processing is of the order of 50%. In particular, it therefore represents a significant cost factor because the service life of the support rod is relatively short, in particular due to rapid scaling in the lower area exposed to the strongest temperature.
  • a disadvantage of this arrangement is that after the lower part of the holding rod and the plug rod protruding into the plug rod have been pressed together, no means can subsequently be introduced into the longitudinal recess in the longitudinal recess, which means can be obtained by immersing a cold plug rod in a molten metal or when filling a tundish with a plug rod with a molten metal due to the sudden, heat-induced gas expansion recoil are suitable to reduce.
  • porous, ceramic inserts have proven useful, which are inserted into the longitudinal recess of the finished stopper rod and fill at least part of their inner volume.
  • the invention has for its object to further develop a generic arrangement such that on the one hand a worn plug rod can be exchanged for a new one in a few simple steps by the personnel, and on the other hand the design of the plug rod allows the effect of the plug rod after firing Inserts described to reduce the effects caused by changes in gas volume in the longitudinal recess of the stopper rod.
  • the plug rod can be mounted on the holding rod designed as a carrier tube in a simple manner by pushing the carrier tube with a preassembled stop into the longitudinal recess of the plug rod and a locking member which is in one with the internal volume of the carrier tube corresponding transverse opening rests, is displaced by suitable means such that it engages behind the upper boundary surface of an installation space provided in the stopper rod. Since the side walls of the installation space are curved downwards or taper into the longitudinal recess, the locking member can be pushed back into the cross-section of the carrier for dismantling the plug rod by pushing the carrier a little into the plug rod after releasing the stop becomes. After this shift can the stopper rod is pulled down from the carrier.
  • the installation space is provided in the inner volume of a press-in sleeve which is pressed into the stopper rod during isostatic pressing.
  • the press-in sleeve is simple and inexpensive to manufacture if it consists of a rotationally symmetrical turned part (claim 3).
  • This measure can also serve to accommodate a heat-resistant sealing ring if special requirements make a particularly good sealing effect between the press-in sleeve and the plug rod necessary.
  • a correspondingly better sealing effect between the press-in sleeve and the carrier can be achieved according to claim 6 in that the press-in sleeve has at least one inner all-round groove in its area forming part of the longitudinal recess, in which a heat-resistant sealing ring rests.
  • the press-in sleeve has at least one inner all-round groove in its area forming part of the longitudinal recess, in which a heat-resistant sealing ring rests.
  • the holding forces can be adequately distributed in a simple and cost-effective manner by moving the upper boundary surface from one to the other Plug rod in the manufacture of which the support ring is pressed in.
  • the carrier is particularly suitable for connecting the gas supply and for mounting in the plug rod if it has a central longitudinal bore according to claim 10.
  • the transverse opening then advantageously consists of a radial bore which is arranged perpendicular to the longitudinal axis of the carrier and communicates with its longitudinal bore.
  • a cylindrical pin whose length corresponds approximately to half the outer diameter of the carrier advantageously serves as the locking member in this embodiment.
  • the bolt In the inserted state, ie in the "unlocked” position, the bolt thus protrudes approximately up to the longitudinal axis of the carrier into its longitudinal bore.
  • the position of the bolt "locked” can advantageously be selected so that it corresponds to a displacement of the bolt into a position that closes with the inner circumference of the longitudinal bore.
  • the bolt can then be secured in the "locked" position in a simple manner by providing at the lower end of the carrier a cross-sectional constriction which reduces the diameter of the longitudinal bore and on which a securing sleeve inserted from above into the longitudinal bore of the carrier is supported which covers the radial bore (claims 13 and 14).
  • a further preferred embodiment of the locking member, in which the securing sleeve can be dispensed with, and the configuration of the transverse opening necessary for receiving this locking member are the subject of claims 15 and 16.
  • the stop is formed by a nut which is screwed onto an external thread of the carrier which extends upward from the end face of the stopper rod and which opposes one another supports the end face by means of a thrust washer.
  • the displacement of the locking member from the "unlocked” position to the "locked” position can advantageously be carried out according to claim 21 by means of an auxiliary mounting rod that can be inserted into the longitudinal bore of the carrier, the insertion end of which tapers and is therefore suitable for the locking member to shift its length protruding into the longitudinal bore in the "unlocked” position.
  • a method which is particularly suitable for producing a device according to one of the previous claims is the subject of claim 22.
  • a secure, insoluble and essentially tight-fitting seat of the press-in sleeve or the support ring in the stopper rod is achieved in that the press-in sleeve or the support ring is pressed into the plug rod during isostatic pressing and is then burned together with the plug rod.
  • the installation space required below the support ring can advantageously be generated in the stopper rod in that, during isostatic pressing, a spacer sleeve, which consists of a pressure-stable material such as plastic or the like, which is evaporated during the subsequent firing, is pressed in below the support ring and / or burns.
  • the press-in sleeve or the support ring is coated with a material before the common isostatic pressing, which evaporates during the firing.
  • the thread arranged on the carrier is machined in the latter without cutting.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through a second embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a third embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through a contour insert consisting of a metal molding, by means of which the installation space can be formed in the embodiment according to FIG. 4, and
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through a spacer sleeve, by means of which the installation space can be formed in the embodiment according to FIG. 4.
  • the information refers to the hanging operating position of the arrangement shown in FIGS. 1, 3 and 4.
  • two different embodiments of the locking member are shown on both sides of the longitudinal axis of the arrangement, which are usually used alternatively. In principle, however, it is also possible to use both embodiments together in an arrangement according to the invention.
  • the arrangement designated 100 in the drawing as a whole consists of an elongated, metallic carrier 10, which with its lower region 1 is in a Longitudinal recess 8 of a refractory, ceramic stopper rod 2 protrudes.
  • the carrier 10 has a central longitudinal bore 3 extending over its entire length, the diameter of which is approximately 30% of the outer diameter of the carrier 10.
  • the carrier 10 On its outer circumference 5, the carrier 10 carries an external thread 6 which extends from its upper end 4 to its lower region 1 and which serves on the one hand to receive a nut 7 and on the other hand to fasten the carrier 10 to a lifting device (not shown in the drawing).
  • the nut 7 forming a stop 70 delimits the lower region 1 of the carrier 10 which can be inserted into the longitudinal recess 8 of the stopper rod 2 and is supported by means of a thrust washer 9 on the upper end face 11 of the stopper rod 2.
  • a thrust washer 9 on the upper end face 11 of the stopper rod 2.
  • the bores 12, 13 form transverse openings 50, 50 'and serve to accommodate locking members 60, 60' which can be displaced perpendicularly to the longitudinal axis L and which serve to lock the carrier 10 in the stopper rod 2.
  • 1, 3 and 4 different embodiments of the locking members 60, 60 'are shown on both sides of the longitudinal axis L.
  • the locking member 60 ' consists of a cylindrical bolt 14 which rests in the bore 12 and forms a sliding fit with it.
  • the bolt 14 In the "unlocked" position, the bolt 14 remains entirely in the cross section of the carrier 10 and extends approximately from the outer mouth of the bore 12 to the longitudinal axis L of the arrangement, so that the lower region 1 of the carrier 10 into the longitudinal recess 8 of the stopper rod 2 can be inserted.
  • the bolt 14 protrudes by about half the diameter of the longitudinal bore 3 from the cross section and engages behind an upper boundary surface 16, which is oriented perpendicular to the longitudinal axis L of the arrangement, of an installation space 17 which widens the longitudinal recess 8 and which is provided within the plug rod 2.
  • the carrier 10 cannot be pulled up out of the stopper rod 2.
  • the upper boundary surface is 16 provided with an undercut 18.
  • a further securing of the bolt 14 in its "locked" position is provided by a securing sleeve 19 which can be inserted into the longitudinal bore 3 and which is supported on a cross-sectional constriction 51 provided at the lower end 20 of the carrier 10.
  • the cross-sectional constriction 51 is formed by means of a perforated disk 21 attached to the lower end 20 of the carrier 10, the hole diameter 22 of which corresponds approximately to the inside diameter 23 of the securing sleeve.
  • the perforated disk is secured to the carrier 10 by a spot weld 35, which can optionally be released by an external force, for example by a hammer blow.
  • the securing sleeve 19 extends from the perforated disk 21 so far upward in the longitudinal bore 3 that it covers the bore 12 with its outer circumference, so that the bolt 14 cannot "shift" out of its position.
  • the locking member 60 consists of a bolt 24 which carries a countersunk-shaped extension 25 at its outward end.
  • the total length of the bolt 24, corresponding to the bolt 14, is approximately half the diameter of the carrier 10, and the side of the bolt 24 facing the longitudinal bore 3 likewise ends in a steep, tapered cone 26.
  • the bolt 24 forming a sliding fit with the bore 13 is fully inserted into the carrier 10, so that the countersunk-shaped extension 25 rests in a countersink 27 machined into the carrier 10 from the outside.
  • the bolt is in the "locked” state 24 in a position in which it protrudes from the support approximately over the thickness of the countersunk extension 25.
  • the projecting, oblique annular surface 28 of the countersunk extension 25 interacts with the undercut 18 of the upper boundary surface 16 of the installation space 17, so that the bolt 24 cannot "shift” from its position automatically.
  • the assembly auxiliary rod 36 consists of an elongated round rod 37, which comprises a handle 38 at its upper end. Its lower end forms a tapered cone 39 which, when inserted, interacts with the cones 15, 26 of the bolts 14, 24 in the cross section of the carrier 10 and displaces them outwards. In this "locked” position, the bolts 14, 24 engage behind the upper boundary surface 16, so that the carrier 10 can no longer be pulled out of the plug rod 2.
  • the carrier 10 By subsequently tightening the nut 7 against the upper end face 11 of the plug rod 2, the carrier 10 can be countered, thereby ensuring a tight fit.
  • a sealing packing can be inserted into the threads covered by the nut 7.
  • the rotationally symmetrical installation space 17 is worked into a press-in sleeve 29, which consists of a turned part made of a metallic material.
  • the installation space 17 faces away from the upper boundary surface 16 cylindrical region 30 extending below, to which a flat, conically tapering region 31 adjoins, which merges into the longitudinal recess 8.
  • the bolts 14, 24 possibly after removing the securing sleeve 19 — after removing or moving the nut 7 upward from its position “locked” into the “unlocked” position in that the Carrier is pushed further into the longitudinal recess 8 of the plug rod 2 and the bolts 14, 24 are inserted through the side walls of the flat conical region 31 of the installation space 17 into the cross section of the carrier 10. After this process, the carrier 2 can be pulled upwards out of the stop rod.
  • the press-in sleeve In its area 32 above the upper boundary surface of the installation space, the press-in sleeve forms part of the longitudinal recess 8. In this area 32, an internal all-round groove 33 is machined into the press-in sleeve 29, which serves to receive a heat-resistant sealing ring 34.
  • the high sealing action between the press-in sleeve 29 and the carrier 10, which is required in special applications, can be achieved by the sealing ring 34.
  • the press-in sleeve 29 has a cylindrical outer shape. Their security against rotation in the stopper rod 2 is served by a flat key surface 40 milled into its outer circumference. Since the press-in sleeve 29 is pressed isostatically together with the stopper rod 2, its outer circumference is completely surrounded by the ceramic stopper rod material.
  • two circumferential grooves 41, 42 which are at a vertical distance from one another are additionally machined into the outer circumference of the press-in sleeve 29 '.
  • This configuration of the press-in sleeve 29 ' creates additional connecting surfaces between the press-in sleeve 29' and the stopper rod 2, so that the total of the stopper rod material rial-acting surface load is reduced compared to the exemplary embodiment according to FIG. 1.
  • This embodiment is also particularly suitable for applications in which a particularly good sealing effect between the carrier 10 and the plug rod 2 is required, since, for example, a heat-resistant sealing ring 43, as shown in FIG. 3, can be inserted into the upper all-round groove 41.
  • the configuration of the arrangement according to the invention according to FIG. 4 which is inexpensive to produce is recommended.
  • only a support ring 44 is in the stopper rod 2 for distributing the holding forces applied by the carrier 10 to the stopper rod material isostatically pressed, the underside 45 of which forms the upper boundary surface 16, which in turn has an undercut 18.
  • the security against rotation of the support ring 44 in the plug rod 2 can in turn serve a flat key surface, not shown in the drawing.
  • the installation space 17 can be formed in two ways.
  • a contour insert 46 consisting of a molded metal part, the inner volume of which has the described shape of the installation space 17, can be pressed in isostatically.
  • a pressure-resistant spacer sleeve 47 the outer contour of which corresponds to the "negative" of the described shape of the installation space 17, i.e. which forms the installation space 17 directly in the stopper rod material during isostatic pressing.
  • Such a spacer sleeve 47 is made of a material, e.g. pressure-resistant plastic or the like, which evaporates and / or burns during a subsequent heat treatment of the stopper rod, the so-called "burning".

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)

Abstract

Die Anordnung (100) umfaßt einen Träger (10), an dessen einem Ende eine Hebevorrichtung angreift und welcher mit seinem anderen Ende in eine innere Längsausnehmung (8) einer Stopfenstange (2) hineinragt. Die Stopfenstange (2) weist einen die Längsausnehmung (8) seitlich erweiternden Einbauraum (17), dessen nach unten anschließende Seitenwandungen gekrümmt oder konisch in die Längsausnehmung (8) übergehen. Der Träger (10) umfaßt mindestens ein Sperrglied (14, 24), welches durch einen in die Längsausnehmung (8) einführbaren Montagehilfsstab (36) derart verlagerbar ist, daß es aus dem Querschnitt des Trägers (10) in den Einbauraum (17) hineinragt. Zum Lösen der Verbindung ist nach dem Lösen einer Mutter (7), die sich gegen die Stirnfläche (11) abstützt, lediglich die Stopfenstange (2) auf dem Träger (10) weiter nach oben zu verlagern, wodurch die Sperrglieder (14, 24) selbsttätig in den Querschnitt des Trägers (10) zurückverlagert werden und die Stopfenstange (2) nach unten von dem Träger (10) abgezogen werden kann. Es ist daher möglich, den Einbauraum (17) in mehrfach verwendbare Einpreßhülsen (29) einzuarbeiten, die beim isostatischen Pressen des keramischen Stofpenstangenmaterials mit eingepreßt werden.

Description

Anordnung zur Verbindung einer Stopfenstange für ein metal¬ lurgisches Gefäß mit ihrer Hebevorrichtung und für die Anordnung geeignete Stopfenstange sowie Verfahren zur Her¬ stellung der Anordnung
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 Stop¬ fenstange wird dazu von einer an die Außenseite des Tundishs angrenzenden Hebevorrichtung in Richtung seiner Längsachse bewegt, wodurch eine am Boden des Tundishs angeordnete Aus¬ gußöffnung, 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 Bedin¬ gungen besondere Anforderungen an die Materialien und die technische Ausführung der Stopfenstange. So muß die Stopfen¬ stange 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 angreifen¬ den, 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 Sch el- ze zur Folge hat. Er stellt daher ein erhebliches Sicher¬ heitsrisiko da.
Bei einer bekannten früheren Ausführungsform (vgl. Karl-Ernst Mayer: Stahleisen-Schriften, Heft 3 "Was der Siemens-Martin-Stahlweerker von seiner Arbeit wissen muß!", 2. Auflage, Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf, 1963) 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 ein¬ greifende 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 voll¬ ständig abgesenkter Stopfenstange der mit den Stopfenrohren ummantelte Teil der Stopfenstange mit einer gewissen Länge aus der Schmelze herausragt. Mit dem oberen Ende der Stahl¬ stange ist die Stopfenstange in der Hebevorrichtung gela¬ gert. Da eine direkte Berührung der Schmelze mit der Stahl¬ stange 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 Verbin¬ dungsstellen werden daher zusätzlich verkittet. Die vorbe¬ reiteten 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 Er¬ kenntnis, daß durch das Einleiten von inerten Gasen - wie z.B. Argon - in die Stahlschmelze einerseits nicht metalli- sehe Verunreinigungen durch deren Wechselwirkung mit den Gasblasen an den Badspiegel der Schmelze transportiert wer¬ den, andererseits die Oxidbildung während des Gußvorganges herabgesetzt wird, haben zur Entwicklung einteilig herge¬ stellter 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 Stopfen¬ stangen weisen eine zentrale ihr unteres Ende nicht durch¬ stoßende Längsbohrung und von außen mit der Längsbohrung kommunizierende Verbindungsbohrungen auf, die der Einleitung es Inerten Gases in die Stahlschmelzen dienen.
Die Herstellung derartiger Stopfenstangen erfolgt üb¬ licherweise 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 Hebevorrich¬ tung und zum Anschluß einer Gaszufuhrleitung dient eine üblicherweise aus Stahl gefertigte, einteilige Haltestange, welche über einen gewissen Bereich von oben in die Stopfen¬ stange 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 kommuni¬ ziert. 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 erhöh¬ ten Oxydation und damit zu einer Verschlechterung der Stahl¬ qualität führen würde.
Die technische Ausführung der Verbindung zwischen der keramischen Stopfenstange und der metallischen Haltestange ist insbesondere wegen der hohen thermischen und mechani¬ schen auf die Verbindung wirkenden Belastungen problema¬ tisch.
Verschiedene Vorrichtungen zur Herstellung der Verbin- düng zwischen einer einteiligen Stopfenstange und einer Haltestange, die der Bedeutung der Stopfenstange hinsicht¬ lich der Sicherheit und der Stahlqualität gerecht werden sollen, sind bereits bekannt.
Bei einer ersten, aus der Stahlproduktion bekannten bekannten Vorrichtung wird die Verbindung durch einen an die Ilaltestange angepaßten keramischen Gewindeeinsatz herge¬ stellt, 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, wo¬ durch sie in diesem Bereich leicht bricht. Weiterhin ist diese Vorrichtung wegen der Verwendung separat herzustellen¬ der keramischer Gewindeeinsätze relativ aufwendig in der Herstellung.
Bei einer zweiten, aus der DE-PS 40 40 189 Cl 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, ebenfalls aus der Stahlproduktion bekannten Vorrichtung ist eine Gewindebohrung durch isosta- tisches Pressen in das obere Ende der Stopfenstange einge¬ arbeitet, in welches die Haltestange mit ihrem am unteren Ende vorgesehenen Gewinde direkt in die Stopfenstange einge¬ schraubt wird. Zwar ist mit dieser Einrichtung prinzipiell eine gasdichte Verbindung zwischen Stopfen und Haltestangen möglich, jedoch führen die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Kera- mik 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, wel¬ che sich außenseitig über abwechselnd angeordnete Rundumnu¬ ten und Rundumstege im Eingriff mit dem keramischen Stopfenstangenmaterial befindet. Oberhalb der Gewindebuchse ist durch eine Vergrößerung des Durchmessers der Längsboh¬ rung eine ringförmige Dichtfläche in der Stopfenstange aus¬ gebildet. Von oben ist in die Gewindebuchse die mit einem entsprechenden Gewinde versehene Haltestange so weit ein¬ schraubbar, bis sich ein oberhalb des Gewindes angeordneter Dichtungsbund an der Dichtfläche des ringförmigen Dichtsit¬ zes 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 aufge¬ schraubten Mutter zu kontern. Nachteilig bei dieser Ausfüh¬ rungsform ist es, daß die metallische Gewindebuchse beim Brennen leicht verzundern kann, wodurch das Einschrauben der Haltestange erschwert werden kann. Außerdem kann insbesonde¬ re bei höheren Temperaturen das dem Anpreßdruck des Dich¬ tungsbundes der Haltestange auf die ringförmige Dichtfläche der Stopfenstange entgegen wirkende Festziehen der Konter¬ mutter durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungs¬ koeffizienten der Materialien zu einem Abheben beider Dicht- €lächen voneinander führen. Auch ist diese Vorrichtung rela¬ tiv aufwendig in ihrer Herstellung. So erfordert insbesonde¬ re 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 auf¬ weist. 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 Temperatur¬ einwirkung ausgesetzten unteren Bereich relativ kurz ist.
Diese Nachteile sucht eine zum Stand der Technik gehö¬ rende, jedoch nicht vorveröffentlichte Anordnung dadurch zu verbessern, daß die Haltestange in einem in die Stopfenstan¬ ge hineinragenden unteren Teil und einem an dem Hebemecha¬ nismus anbringbaren oberen Teil zweigeteilt ist. Über eine Schnellkopplungseinrichtung, mit welcher die beiden Teile der Haltestange fest und gasdicht miteinander verbindbar sind, lassen sich verschlissene Stopfenstangen samt dem unteren Teil der Haltestange bei dieser Anordnung leicht auswechseln. Der an seinem in die Stopfenstange hineinragen¬ den Ende Eingreifmittel zum Eingriff mit dem Stopfenstangen¬ material aufweisende untere Teil der Haltestange wird zu¬ sammen mit der Stopfenstange isostatisch gepreßt und an¬ schließend gebrannt, so daß beide Teile anschließend unlös¬ bar miteinander verbunden sind. Obwohl dadurch der untere Teil der Stopfenstange nur zur einmaligen Verwendung vor¬ gesehen ist, kann bei dieser Anordnung im Vergleich zu frü¬ heren Ausführungsformen Material eingespart werden, da ins¬ besondere der untere Teil der Haltestange hohen thermischen Belastungen ausgesetzt ist und somit schon nach kurzer Ein¬ satzdauer verzundert. Mußte bei früheren Ausführungsformen, nachdem ein bestimmter Verzundungsgrad im unteren Bereich der Haltestange erreicht war, die gesamte Haltestange gegen eine neue ausgetauscht werden, so bleibt durch die Zweitei¬ lung der Haltestange der aufwendiger herzustellende obere Teil erheblich länger verwendbar.
Nachteilig ist jedoch bei dieser Anordnung, daß nach dem gemeinsamen Pressen des unteren, in die Stopfenstange hineinragenden Teils der Haltestange und der Stopfenstange in deren Längsausnehmung nachträglich keine Mittel einführ¬ bar sind, welche den durch den beim Eintauchen einer kalten Stopfenstange in eine Metallschmelze bzw. beim Befüllen eines mit einer Stopfenstange versehenen Tundishs mit einer Metallschmelze durch die plötzliche, wärmeinduzierte Gas- ausdehnung entstehenden Rückstoß zu mindern geeignet sind. In der Praxis haben sich hierfür poröse, keramische Einsätze bewährt, die in die Längsausnehmung der fertigen Stopfen¬ stange eingesetzt werden und zumindest einen Teil deren Innenvolumens ausfüllen. Auch wird durch diese Einsätze vermieden, daß bei einer plötzlichen Kontraktion des im Innenvolumen befindlichen Gases, die zum Beispiel beim teil¬ weisen Herausziehen der Stopfenstange aus einem Tundish zur Freigabe der Ausgußöffnung durch eine teilweise Erkaltung der Stopfenstange auftreten kann, Metallschmelze in das Innenvolumen eingesaugt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gat¬ tungsgemäße Anordnung so weiterzuentwickeln, daß einerseits eine verschlissene Stopfenstange vom Personal mit wenigen Handgriffen gegen eine neue ausgetauscht werden kann, ande¬ rerseits die Ausführung der Stopfenstange es erlaubt, nach dem Brennen die in ihrer Wirkung bereits beschriebenen Ein¬ sätze zur Minderung der durch Gasvolumenänderungen hervor¬ gerufene Wirkungen in die Längsausnehmung der Stopfenstange einfügen zu können.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergege¬ bene Erfindung gelöst.
Durch die Merkmale des Anspruchs 1 kann eine Montage der Stopfenstange an der als Trägerrohr ausgebildeten Halte¬ stange auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß das Träger¬ rohr mit vormontiertem Anschlag in die Längsausnehmung der Stopfenstange eingeschoben wird und ein Sperrglied, welches in einer mit dem Innenvolumen des Trägerrohres korrespondie¬ renden Queröffnung ruht, durch geeignete Mittel derart ver¬ lagert wird, daß es die obere Begrenzungsfläche eines in der Stopfenstange vorgesehenen Einbauraumes hintergreift. Da¬ durch, daß die Seitenwandungen des Einbauraumes nach unten gekrümmt oder konisch in die Längsausnehmung übergehen, kann zur Demontage der Stopfenstange das Sperrglied dadurch in den Querschnitt des Trägers zurückgeschoben werden, daß der Träger nach Lösen des Anschlags ein Stück in die Stopfen¬ stange hineingeschoben wird. Nach dieser Verlagerung kann die Stopfenstange nach unten von dem Träger abgezogen wer¬ den.
Zur besseren Verteilung der von dem Sperrglied auf die Stopfenstange ausgeübten Haltekräfte ist es von Vorteil, wenn gemäß Anspruch 2 der Einbauraum im Innenvolumen einer Einpreßhülse vorgesehen ist, welche beim isostatischen Pres¬ sen der Stopfenstange in diese miteingepreßt wird.
Einfach und kostengünstig herzustellen ist die Einpre߬ hülse dann, wenn sie aus einem rotationssymmetrischen Dreh¬ teil besteht (Anspruch 3).
Um die Haltekräfte auf eine größere Fläche des Stopfen¬ stangenmaterials verteilen und somit die Materialbelastung herabsenken zu können, kann es von Vorteil sein, gemäß An¬ spruch 4 die Einpreßhülse mit mindestens einer äußeren Rund¬ umnut zu versehen.
Diese Maßnahme kann gleichzeitig der Aufnahme eines hitzefesten Dichtrings dienen, wenn besondere Anforderungen eine besonders gute Dichtwirkung zwischen der Einpreßhülse und der Stopfenstange notwendig machen.
Eine dementsprechend bessere Dichtwirkung zwischen der Einpreßhülse und des Trägers kann gemäß Anspruch 6 dadurch erzielt werden, daß die Einpreßhülse in ihrem einen Teil der Längsausnehmung bildenden Bereich mindestens eine innere Rundumnut aufweist, in welcher ein hitzefester Dichtring ruht. Es ist jedoch nach Anspruch 7 ebenfalls möglich, an dem Träger in seinem in die Stopfenstange hineinragenden Bereich mindestens eine äußere Umfangsnut vorzusehen, welche einen hitzefesten Dichtring trägt, der mit der Seitenwandung der Längsausnehmung der Stopfenstange zusammenwirkt.
Im Falle von Anwendungen, bei denen keine besondere Dichtwirkung insgesamt zwischen dem Träger und der Stopfen¬ stange erforderlich ist, kann eine ausreichende Verteilung der Haltekräfte auf einfache und kostengünstige Weise auch dadurch erfolgen, daß gemäß Anspruch 8 die obere Begren¬ zungsfläche von einem in die Stopfenstange bei deren Her¬ stellung miteingepreßten Stützring gebildet wird.
Um eine selbsttätige Verlagerung des Sperrgliedes bei montierter Stopfenstange zum Beispiel durch die Einwirkung von Vibrationen vermeiden zu können, ist es von Vorteil, gemäß Anspruch 9 die obere Begrenzungsfläche mit einer Hin- terschneidung auszustatten, die mit einem Vorsprung an dem Sperrglied zusammenwirkt.
Für den Anschluß der Gaszufuhr und zur Montage in der Stopfenstange besonders geeignet ist der Träger dann, wenn er gemäß Anspruch 10 eine zentrale Längsbohrung aufweist.
Die Queröffnung besteht dann nach Anspruch 11 vorteil¬ hafterweise aus einer radialen Bohrung, welche senkrecht zur Längsachse des Trägers angeordnet ist und mit seiner Längs¬ bohrung kommuniziert.
Als Sperrglied bei dieser Ausführungsform dient vor¬ teilhafterweise ein zylinderförmiger Bolzen, dessen Länge etwa dem halben Außendurchmesser des Trägers entspricht. Im eingeschobenen Zustand, also in der Stellung "entarretiert", ragt der Bolzen somit etwa bis zur Längsachse des Trägers in dessen Längsbohrung hinein. Die Stellung des Bolzens "arre¬ tiert" kann vorteilhafterweise so gewählt werden, daß sie einer Verlagerung des Bolzens in eine mit dem Innenumfang der Längsbohrung abschließenden Position entspricht. Eine Sicherung des Bolzens in der Stellung "arretiert" kann dann auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß am unteren Ende des Trägers eine den Durchmesser der Längsbohrung verringernde Querschnittsverengung vorgesehen ist, auf welcher sich eine von oben in die Längsbohrung des Trägers eingeführte Siche¬ rungshülse abstützt, welche die radiale Bohrung überdeckt (Ansprüche 13 und 14).
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Sperrglie¬ des, bei welcher auf die Sicherungshülse verzichtet werden kann, sowie der zur Aufnahme dieses Sperrglieds nötigen Ausgestaltung der Queröffnung ist Gegenstand der Ansprüche 15 und 16.
Nach Anspruch 18 ist es besonders von Vorteil, wenn der Anschlag von einer auf ein sich von der Stirnfläche der Stopfenstange nach oben erstreckendes Außengewinde des Trä¬ gers aufgeschraubter Mutter gebildet wird, die sich gegen die Stirnfläche mittels einer Druckscheibe abstützt. Durch diese Ausgestaltung kann einerseits die Position des An¬ schlags an Toleranzen in der Position der oberen Begren¬ zungsfläche des Einbauraums individuell angepaßt werden, andererseits ist ein festes Kontern der am Träger montierten Stopfenstange auf einfache Weise möglich.
Versuche haben gezeigt, daß es besonders günstig ist, die Einpreßhülse bzw. den Stützring aus einem Metallwerk¬ stoff herzustellen. Je nach Anwendung kommen hierbei nie¬ driglegierte Stähle oder auch Edelstahle in Frage, letztere insbesondere dann, wenn die Einpreßhülse bzw. der Stützring mehrfach verwendet werden sollen (Ansprüche 19 und 20).
Die Verlagerung des Sperrgliedes aus der Stellung "ent¬ arretiert" in die Positon "arretiert" kann vorteilhafterwei¬ se gemäß Anspruch 21 durch einen in die Längsbohrung des Trägers einführbaren Montagehilfsstab erfolgen, dessen ein¬ zuführendes Ende spitz zuläuft und dadurch geeignet ist, das Sperrglied um seine in der Stellung "entarretiert" in die Längsbohrung hineinragenden Länge nach außen zu verlagern.
Ein zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der bisherigen Ansprüche besonders geeignetes Verfahren ist Gegenstand des Anspruch 22. Dabei wird ein sicherer, unlös¬ barer und im wesentlichen dicht wirkender Sitz der Einpre߬ hülse bzw. des Stützrings in der Stopfenstange dadurch er¬ zielt, daß die Einpreßhülse bzw. der Stützring beim isosta¬ tischen Pressen der Stopfenstange in diese miteingepreßt wird und anschließend zusammen mit der Stopfenstange ge¬ brannt wird.
Der unterhalb des Stützrings notwendige Einbauraum kann vorteilhafterweise gemäß Anspruch 23 dadurch in der Stopfen¬ stange erzeugt werden, daß beim isostatischen Pressen un¬ terhalb des Stützrings eine Distanzhülse miteingepreßt wird, die aus einem druckstabilen Material wie Kunststoff oder dergleichen besteht, welches beim anschließenden Brennen verdampft und/oder verbrennt.
Um übermäßige, insbesondere bei hohen Temperaturen auftretende Spannungen zwischen den eingepreßten Teilen und der Stopfenstange zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn nach Anspruch 24 die Einpreßhülse bzw. der Stützring vor dem gemeinsamen isostatischen Pressen mit einem Material be¬ schichtet wird, welches beim Brennen verdampft.
Zur Materialeinsparung und damit zur Kosteneinsparung ist es nach Anspruch 25 besonders vorteilhaft, wenn das an dem Träger angeordnete Gewinde spanlos in diesem eingearbei¬ tet wird.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin¬ dung schematisch illustriert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs¬ form der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 einen Montagehilfsstab;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausfüh¬ rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausfüh¬ rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch aus einem Metallform¬ teil bestehenden Kontureinsatz, mittels welchem bei der Aus¬ führungsform gemäß Fig. 4 der Einbauraum gebildet werden kann sowie
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Distanzhülse, mittels derer bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 der Ein¬ bauraum ausgeformt werden kann.
Wenn im folgenden von "oben" bzw. "unten" die Rede ist, so bezieht sich die Angabe auf die in den Fig. 1, 3 und 4 dargestellte, hänge BetriebsStellung der Anordnung. In die¬ sen Figuren sind beidseitig der Längsachse der Anordnung zwei verschiedene Ausführungsformen des Sperrgliedes darge¬ stellt, die üblicherweise alternativ Anwendung finden. Je¬ doch ist es prinzipiell auch möglich, beide Ausführungsfor¬ men zusammen in einer erfindungsgemäßen Anordnung zu ver¬ wenden.
Die in der Zeichnung als Ganzes mit 100 bezeichnete Anordnung besteht aus einem langgestreckten, metallischen Träger 10, welcher mit seinem unteren Bereich 1 in eine Längsausnehmung 8 einer feuerfesten, keramischen Stopfen¬ stange 2 hineinragt. Der Träger 10 weist eine sich über seine gesamte Länge erstreckende, zentrale Längsbohrung 3 auf, deren Durchmesser etwa 30 % des Außendurchmessers des Trägers 10 beträgt. Auf seinem äußeren Umfang 5 trägt der Träger 10 ein sich von seinem oberen Ende 4 bis zu seinem unteren Bereich 1 erstreckendes Außengewinde 6, welches einerseits der Aufnahme einer Mutter 7, andererseits der Befestigung des Trägers 10 an einer in der Zeichnung nicht dargestellten Hebevorrichtung dient. Die einen Anschlag 70 bildende Mutter 7 begrenzt den in die Längsausnehmung 8 der Stopfenstange 2 einführbaren unteren Bereich 1 des Trägers 10 und stützt sich mittels einer Druckscheibe 9 auf der oberen Stirnseite 11 der Stopfenstange 2 ab. Etwa in der Mitte des unteren Bereichs 1 des Trägers 10 sind zwei radiale, senkrecht zur Längsachse L der Anordnung verlaufende Bohrungen 12,13 in den Träger 10 eingearbei¬ tet. Die Bohrungen 12,13 bilden Queröffnungen 50,50' und dienen der Aufnahme senkrecht zur Längsachse L verlager¬ barer Sperrglieder 60,60', welche der Arretierung des Trägers 10 in der Stopfenstange 2 dienen. In den Fig. 1, 3 und 4 sind auf beiden Seiten der Längsachse L verschiedene Ausführungsformen der Sperrglieder 60,60' dargestellt. Bei der auf der linken Seite dargestellten Ausführungsform besteht das Sperrglied 60' aus einem zylindrischen Bolzen 14, welcher in der Bohrung 12 ruht und mit dieser eine Gleitpassung bildet. Das der Längsbohrung 3 zugewandte Ende des eine Länge von etwa der Hälfte des Außendurch¬ messers des Trägers 10 aufweisenden Bolzens 14 ist als steiler, spitz zulaufender Konus 15 ausgebildet. In der Stellung "entarretiert" verbleibt der Bolzen 14 gänzlich im Querschnitt des Trägers 10 und erstreckt sich etwa von der äußeren Mündung der Bohrung 12 bis zur Längsachse L der Anordnung, so daß der untere Bereich 1 des Trägers 10 in die Längsausnehmung 8 der Stopfenstange 2 eingeschoben werden kann. In der Stellung "arretiert" ragt der Bolzen 14 etwa um den halben Durchmesser der Längsbohrung 3 aus dem Querschnitt hervor und hintergreift eine senkrecht zur Längsachse L der Anordnung ausgerichtete obere Begren¬ zungsfläche 16 eines die Längsausnehmung 8 erweiternden Einbauraumes 17, welcher innerhalb der Stopfenstange 2 vorgesehen ist. Dadurch läßt sich in dieser Stellung des Bolzens 14 der Träger 10 nicht nach oben aus der Stopfen¬ stange 2 hinausziehen. Um zu verhindern, daß durch das Abstützen der oberen Begrenzungsfläche 16 auf dem Bolzen 14 auf diesen radial nach innen gerichtete Kraftkomponen- ten wirken, die den Bolzen 14 aus der Stellung "arretiert" in die Stellung "entarretiert" verlagern würden, ist die obere Begrenzungsfläche 16 mit einer Hinterschneidung 18 versehen. Der weiteren Sicherung des Bolzens 14 in seiner Stellung "arretiert" dient eine in die Längsbohrung 3 einfügbare Sicherungshülse 19, welche sich auf einer am unteren Ende 20 des Trägers 10 vorgesehenen Querschnitts¬ verengung 51 abstützt. Die Querschnittsverengung 51 wird mittels einer am unteren Ende 20 des Trägers 10 angebrach¬ ten Lochscheibe 21 gebildet, deren Lochdurchmesser 22 etwa dem Innendurchmesser 23 der Sicherungshülεe entspricht. Die Lochscheibe ist an dem Träger 10 durch eine Punkt- schweißung 35 gesichert, welche ggf. durch eine äußere Krafteinwirkung, z.B. durch einen Hammerschlag, gelöst werden kann. Die Sicherungshülse 19 erstreckt sich von der Lochscheibe 21 so weit in der Längsbohrung 3 nach oben, daß sie mit ihrem Außenumfang die Bohrung 12 überdeckt, so daß sich der Bolzen 14 aus seiner Stellung "arretiert" nicht verlagern kann.
Bei dem in den Fig. 1, 3 und 4 auf der rechten Seite der Längsachse L dargestellten Ausführungsbeispiel des Sperrgliedes 60 besteht dieses aus einem Bolzen 24, wel¬ cher an seinem nach außen gerichteten Ende eine senkkopf- förmige Erweiterung 25 trägt. Die Gesamtlänge des Bolzens 24 beträgt entsprechend dem Bolzen 14 etwa den halben Durchmesser des Trägers 10, die der Längsbohrung 3 zuge¬ wandte Seite des Bolzens 24 endet ebenfalls in einem stei¬ len, spitz zulaufenden Konus 26. In der Stellung "entarre- tiert" ist der mit der Bohrung 13 eine Gleitpassung bil¬ dende Bolzen 24 vollständig in den Träger 10 eingeschoben, so daß die senkkopfförmige Erweiterung 25 in einer von außen in den Träger 10 eingearbeiteten Senkfase 27 ruht. Im Zustand "arretiert" befindet sich der Bolzen 24 in einer Position, in welcher dieser etwa über die Stärke der senkkopfförmigen Erweiterung 25 aus dem Träger hervorragt. Die vorspringende, schräge Ringfläche 28 der senkkopfför¬ migen Erweiterung 25 wirkt hierbei mit der Hinterschnei- dung 18 der oberen Begrenzungsfläche 16 des Einbauraumes 17 zusammen, so daß der Bolzen 24 sich selbsttätig nicht aus seiner Stellung "arretiert" verlagern kann.
Der Verlagerung der Bolzen 14,24 aus der Stellung "entarretiert" in die Position "arretiert" nach dem Ein¬ schieben des unteren Teils 1 des Trägers 10 dient ein von oben in die Längsbohrung 3 des Trägers 10 einführbarer Montagehilfsstab 36, der in Fig. 2 dargestellt ist. Der Montagehilfsstab 36 besteht aus einem langgestreckten Rundstab 37, welcher an seinem oberen Ende eine Handhabe 38 umfaßt. Sein unteres Ende bildet ein spitz zulaufender Konus 39, welcher beim Einschieben mit den Koni 15,26 der im Querschnitt des Trägers 10 befindlichen Bolzen 14,24 zusammenwirkt und diese nach außen verlagert. Die Bolzen 14,24 hintergreifen in dieser "arretiert"-Stellung die obere Begrenzungsfläche 16, so daß der Träger 10 nicht mehr aus der Stopfenstange 2 hinausgezogen werden kann. Durch ein anschließendes Anziehen der Mutter 7 gegen die obere Stirnseite 11 der Stopfenstange 2 kann der Träger 10 gekontert werden, wodurch ein fester Sitz gewährleistet ist. Zur zusätzlichen Abdichtung kann eine in der Zeich¬ nung nicht dargestellte Dichtungspackung in die von der Mutter 7 überdeckten Gewindegänge eingelegt werden.
Der rotationssymmetrische Einbauraum 17 ist in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in eine Einpreßhülse 29 ein¬ gearbeitet, welche aus einem aus einem metallischen Werk¬ stoff hergestellten Drehteil besteht. Der Einbauraum 17 weist einen sich von der oberen Begrenzungsfläche 16 nach unten erstreckenden zylindrischen Bereich 30 auf, an wel¬ chen sich nach unten ein flach konisch zulaufender Bereich 31 anschließt, der in die Längsausnehmung 8 übergeht. Durch diese Ausgestaltung des Einbauraumes 17 können die Bolzen 14,24 - ggf. nach Entfernung der Sicherungshülse 19 - nach dem Entfernen bzw. nach oben Verlagern der Mutter 7 aus ihrer Stellung "arretiert" dadurch in die Position "entarretiert" verlagert werden, daß der Träger weiter in die Längsausnehmung 8 der Stopfenstange 2 hineingeschoben wird und die Bolzen 14,24 durch die Seitenwandungen des flach konischen Bereichs 31 des Einbauraumes 17 in den Querschnitt des Trägers 10 eingeschoben werden. Nach die¬ sem Vorgang läßt sich der Träger 2 nach oben aus der Stop- Tenstange herausziehen.
In ihrem Bereich 32 oberhalb der oberen Begrenzungs¬ fläche des Einbauraumes bildet die Einpreßhülse einen Teil der Längsausnehmung 8. In diesem Bereich 32 ist eine inne¬ re Rundumnut 33 in die Einpreßhülse 29 eingearbeitet, welche der Aufnahme eines hitzefesten Dichtrings 34 dient. Durch den Dichtring 34 kann die bei besonderen Anwendungen erforderliche hohe Dichtwirkung zwischen der Einpreßhülse 29 und dem Träger 10 erreicht werden.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Anordnung 100 weist die Einpreßhülse 29 eine zylin¬ drische äußere Form auf. Ihrer Verdrehsicherheit in der Stopfenstange 2 dient eine ebene, in ihren Außenumfang eingefräste Schlüsselfläche 40. Da die Einpreßhülse 29 gemeinsam mit der Stopfenstange 2 isostatisch gepreßt wird, ist ihr Außenumfang vollständig von dem keramischen Stopfenstangenmaterial umgeben.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind in den Λußenumfang der Einpreßhülse 29' zusätzlich zwei einen vertikalen Abstand voneinander aufweisende Rundumnuten 41,42 eingearbeitet. Durch diese Ausgestaltung der Ein¬ preßhülse 29' werden zusätzliche Verbindungsflächen zwi¬ schen der Einpreßhülse 29' und der Stopfenstange 2 ge¬ schaffen, so daß insgesamt die auf das Stopfenstangenmate- rial wirkende Flächenbelastung im Vergleich zum Ausfüh- rungsbeispiel gemäß Fig. 1 verringert ist. Auch eignet sich diese Ausführungsform besonders für Anwendungen, bei denen eine besonders gute Dichtwirkung zwischen dem Träger 10 und der Stopfenstange 2 erforderlich ist, da z.B. in die obere Rundumnut 41 ein hitzefester Dichtring 43, wie in Fig. 3 dargestellt, eingelegt werden kann.
Kann auf eine besonders gute Dichtwirkung verzichtet werden, so empfiehlt sich die kostengünstig herstellbare Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß Fig. 4. Bei dieser Ausführungsform ist zur Verteilung der von dem Träger 10 auf das Stopfenstangenmaterial aufgebrachten Haltekräfte lediglich ein Stützring 44 in die Stopfenstan¬ ge 2 isostatisch miteingepreßt, dessen Unterseite 45 die obere Begrenzungsfläche 16 bildet, welche wiederum eine Hinterschneidung 18 aufweist. Der Verdrehsicherheit des Stützringes 44 in der Stopfenstange 2 kann wiederum eine In der Zeichnung nicht dargestellte, ebene Schlüsselfläche dienen. Bei dieser Ausführungsform kann der Einbauraum 17 auf zweierlei Weise ausgebildet werden. Einerseits kann unterhalb des Stützringes 44 ein aus einem Metallformteil bestehender Kontureinsatz 46, dessen Innenvolumen die beschriebene Form des Einbauraumes 17 aufweist, isosta- tisch miteingepreßt werden. Andererseits ist es möglich, beim isostatischen Pressen unterhalb des Stützringes 44 eine druckfeste Distanzhülse 47 isostatisch mit einzupres¬ sen, deren Außenkontur dem "Negativ" der beschriebenen Form des Einbauraumes 17 entspricht, d.h. die beim iso¬ statischen Pressen den Einbauraum 17 direkt in das Stop¬ fenstangenmaterial einformt. Eine derartige Distanzhülse 47 besteht aus einem Material, z.B. druckfestem Kunststoff oder dergleichen, welches bei einer anschließenden Wärme¬ behandlung der Stopfenstange, dem sogenannten "Brennen", verdampft und/oder verbrennt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Anordnung zur Verbindung einer langgestreckten Stop¬ fenstange (2) aus einem feuerfesten Material für ein metal¬ lurgisches Gefäß mit der Hebevorrichtung für die Stopfen¬ stange mit einem Träger (10), an dessen einem Ende die Hebe¬ vorrichtung angreift und welcher mit dem anderen Ende in eine innere Längsausnehmung (8) der Stopfenstange (2) von deren oberer Stirnseite (11) eingreift, und mit einer Einrichtung zur lösbaren Verankerung des Trägers in der Stopfenstange, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfenstange (2) einen die Längsausnehmung (8) seitlich erweiternden Einbauraum (17) umfaßt, dessen obere Begrenzungsfläche (16) quer zur Längsachse der Stopfenstange (2) verläuft und dessen nach unten anschließende Seitenwan¬ dungen gekrümmt oder konisch in die Längsausnehmung (8) übergehen, daß der Träger (10) mindestens eine Queröffnung (50,50') aufweist, in welcher ein Sperrglied (60,60') quer zur Längsachse des Trägers (10) derart verlagerbar ist, daß es wahlweise ganz im Querschnitt des Trägers (10) verbleibt oder aus dem Querschnitt hervorragt und die obere Begren¬ zungsfläche (16) hintergreift und daß an dem Träger (10) ein lösbarer Anschlag (70) vor¬ gesehen ist, welcher sich gegen die obere Stirnseite (11) der Stopfenstange (2) abstützt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfenstange (2) eine mit ihr fest verbundene Ein¬ preßhülse (29,29') umfaßt, deren Innenvolumen den Einbauraum (17) sowie oberhalb des Einbauraumes (17) einen Teil der Längsausnehmung (8) bildet.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßhülse (29,29') aus einem rotationssymmetri¬ schen Drehteil besteht.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Einpreßhülse (29') mindestens eine äußere Rundumnut (41,42) umfaßt.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens eine Rundumnut (41,42) ein hitzefester Dichtring (43) eingelegt ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßhülse (29,29') in ihrem einen Teil der Längsausnehmung bildenden Bereich (32) mindestens eine innere Rundumnut (33) aufweist, in welcher ein hitzefe¬ ster Dichtring (34) ruht.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) in seinem unteren Be¬ reich mindestens eine äußere Rundumnut aufweist, welche einen Dichtring trägt, der mit der Seitenwandung der Längs¬ ausnehmung der Stopfenstange zusammenwirkt.
8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Begrenzungsfläche (16) von einem in die Stop¬ fenstange (2) bei deren Herstellung mit eingepreßten Stütz¬ ring (44) gebildet wird.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Begrenzungsfläche (16) eine mit einem Vorsprung (61) an dem Sperrglied (60) zusammenwir¬ kende Hinterschneidung (18) aufweist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) eine zentrale Längsboh¬ rung (3) aufweist.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Queröffnung (50,50') aus einer radialen Bohrung (12,13) besteht, welche senkrecht zur Längsachse des Trägers (10) angeordnet ist und mit seiner Längsbohrung (3) kommuni¬ ziert.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (60') aus einem zylinderförmigen Bolzen (14) besteht, dessen Länge etwa dem halben Außendurchmesser des Trägers (10) entspricht.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, da¬ durch gekennzeichnet, daß am unteren Ende (20) des Trägers (10) eine den Durchmesser der Längsbohrung (3) verringerende Ouerschnittverengung (51) vorgesehen ist.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine in die Längsbohrung (3) des Trägers (10) einführ¬ bare Sicherungshülse (19) vorgesehen ist, welche sich auf der Querεchnittsverengung (51) abstützt und die radiale Bohrung (12) überdeckt.
15. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Queröffnung (50) aus einer radialen, senkrecht zur Längsachse des Trägers angeordneten Bohrung (13) besteht, welche mit der Längsbohrung (3) kommuniziert und die außen eine Senkfase (27) aufweist.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (60) aus einem Bolzen (24) besteht, des¬ sen nach außen gerichtetes Ende sich senkkopfförmig erwei¬ tert.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, da¬ durch gekennzeichnet, daß das dem Innenvolumen des Trägers (10) zugewandte Ende des Sperrgliedes (60,60') spitz zu¬ läuft.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Anschlag (70) von einer auf ein sich von der oberen Stirnseite (11) der Stopfenstange ( ) nach oben erstreckendes Außengewinde (6) des Trägers (10) aufgeschraubten Mutter (7), die sich gegen die Stirn¬ seite (11) mittels einer Druckscheibe (9) abstützt, gebildet wird.
19. Anordnung nach einem der Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßhülse (29) bzw. der Stützring (44) aus einem Metall-Werkstoff hergestellt ist.
20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßhülse (29) bzw. der Stützring (44) aus Edel¬ stahl hergestellt ist.
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, da¬ durch gekennzeichnet, daß zur Verlagerung des Sperrgliedes (60,60') ein in die Längsbohrung (3) des Trägers (10) ein¬ führbarer Montagehilfsstab (36) vorgesehen ist, dessen ein¬ zuführendes Ende spitz zuläuft, welcher auf die der Längs¬ bohrung zugewandten Seite des Sperrgliedes (60,60') wirkt und mit welchem dieses aus dem Querschnitt des Trägers (10) herausgedrückt werden kann.
22. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßhülse (29) bzw. der Stützring (44) beim isostati¬ schen Pressen der Stopfenstange (2) in diese mit eingepreßt wird und daß die Stopfenstange (2) nach dem isostatischen Pressen zusammen mit der Einpreßhülse (29) bzw. dem Stütz¬ ring (44) gebrannt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Stützrings (44) eine Distanzhülse (47) beim isostatischen Pressen mit in die Stopfenstange (2) eingepreßt wird, die aus einem druckstabilen Material wie Kunststoff besteht, welches beim anschließenden Brennen verdampft und/oder verbrennt.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Einpreßhülse (29) bzw. der Stützring (44) vor dem mit der Stopfenstange (2) gemeinsamen isostatischen Pressen mit einem Material beschichtet wird, welches beim Brennen verdampft.
25. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das an dem Träger (10) angeordnete Außengewinde (6) spanlos in den Träger (10) eingearbeitet wird.
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