Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schlackefreien Abstechen einer in einem
Ofengefäß befindlichen metallischen Schmelze, insbesondere Stahl in einem
Lichtbogenofen, welcher im Boden des Ofengefäßes eine verschließbare
Abstichöffnung aufweist, die nach dem Abstich von außen verschlossen und mit
Füllmaterial gefüllt wird und eine entsprechende Einrichtung dazu.
Aus DE 195 43 058 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschließen einer
Abstichöffnung im Boden eines mit metallischer Schmelze gefüllten Gefäßes bekannt,
bei dem während des Schließvorganges die Mündung des rohrförmigen
Schließelementes zum Sperren des Abstichloches durch die Schmelze geführt mit
einer solchen Kraft gegen den Gefäßboden gepreßt wird, daß das feuerfeste Material
zusammengedrückt wird.
Aus DE 34 37 810 ist eine Verschlußeinrichtung für eine Abstichöffnung im Boden
eines metallurgischen Gefäßes bekannt, über die in abgesenkter Sperrposition der
Abstichöffnung rieselfähiges Füllmaterial zuführbar ist. In einer bevorzugten
Ausgestaltung ist das Rohr in der angehobenen Freigabeposition ganz aus der
Schmelze herausgezogen.
Weiterhin ist aus dieser Schrift bekannt, beim Eintauchen des Rohres in die
Schlackeschicht und in die Schmelze die Austrittsöffnung freizuhalten und
andererseits das Rohr zu kühlen.
In nachteiliger Weise tritt hier nicht nur ein hoher Energieverbrauch an dem
erforderlichen Kühlmedium auf, es wird auch durch aus der Rohrmündung
ausströmende Gas in nicht bestimmbarer Weise das Schmelzenbad beeinflußt.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine entsprechende
Vorrichtung zu schaffen, bei dem mit einfachen und konstruktiven Mitteln während
des Abstechens ein völlig schlackefreies Abstechen aus einem Elektrolichtbogenofen
gewährleistet wird.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die Verfahrensmerkmale des Anspruchs 1
und die Vorrichtungsmerkmale des Anspruchs 8.
Die jeweiligen Unteransprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß wird ein Rohr 32, dessen kopfseitiger unterer Teil als Hohlstopfen
31 ausgebildet und im Mündungsbereich 38 verschlossen ist, mindestens bis
unterhalb der Schlackeschicht S in die Schmelze M eingetaucht. Auf diese Weise wird
verhindert, daß auch nur geringste Teile von Schlacke S in den Innenraum des
Rohres 32 gelangen. Kurz vor der vollständigen Entleerung des Ofengefäßes 11, und
zwar zu einem Zeitpunkt, bei dem noch eine ausreichende Menge metallischer
Schmelze M oberhalb der Abstichöffnung 13 vorhanden ist, so daß durch den infolge
des Durchströmens der Schmelze M durch die Abstichöffnung 13 entstehenden
Wirbel noch keine Schlacke S mitgerissen wird, wird die kopfseitige Stirnfläche des
Rohres 32 zum Rand des Eintrittsbereiches der Abstichöffnung 13 geführt.
Anschließend wird der Ofen, insbesondere durch Kippen des Ofengefäßes 11, so weit
entleert, bis die Abstichöffnung 13 frei von Schmelze M ist. Dadurch, daß kopfseitig
die Stirnfläche des Rohres 32 am Rand des Eintrittsbereiches der Abstichöffnung 13
anliegt, kann auch zu diesem Zeitpunkt keinerlei Schlacke in die Abstichöffnung 13
gelangen.
Sobald die Abstichöffnung 13 leer ist, wird diese von außen üblicherweise mit einem
Verschlußorgan 15 verschlossen. Zu diesem Zeitpunkt werden die kopfseitig
vorgesehenen Sperrmittel 34 des Rohres 32 geöffnet und über das Rohr 32 wird das
Füllmaterial F in die Abstichöffnung 13 eingebracht.
Auch bei nicht leerem Ofengefäß oder in einem feststehenden Ofen ist ein
schlackefreier Abstich mit abschließendem sicheren Absperren der Abstichöffnung
möglich. Hierzu wird die Mündung 38 des Hohlstopfens 31 bis auf einen Spalt im
Abstand a an den Rand des Eintrittsbereiches der Abstichöffnung 13 geführt, so daß
nur noch ein geringe Menge Schmelze abfließt, die die Abstichöffnung nicht mehr zu
füllen vermag. Zu diesem Zeitpunkt werden - wie oben bereits aufgezeigt - die
kopfseitig vorgesehenen Sperrmittel 34 des Hohlstopfens 31 geöffnet und über das
Rohr 32 wird das Füllmaterial in die Abstichöffnung 13 eingebracht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung, wird die kopfseitige Öffnung des Rohres 32
frühestens nach dem Durchführen durch die Schlacke S, die auf der metallischen
Schmelze M aufschwimmt, freigegeben. In einer Vorgehensweise wird die kopfseitige
Stirnfläche des Rohres 32 so nah an den Rand des Eintrittsbereiches der
Abstichöffnung 13 geführt, daß ein Spalt im Abstand a verbleibt. Die Größe des
Spaltes wird so gewählt, daß kaum Schmelze M und keine Schlacke S über den Spalt
in die Abstichöffnung 13 gelangt.
Vorzugsweise wird die kopfseitige Rohrmündung 38 während des Abstichs in einer
Distanz zum Eintritt der Abstichöffnung 13 gehalten, daß hier eine Verwirbelung im
Bereich der Abstichöffnung 13 zumindestens behindert wird.
Um die sogenannte kritische Höhe, also die Höhe des Schmelzbades S, bei der ein
Wirbel auftritt, und zwar in einem Maße, daß Schlacke mit durch die Abstichöffnung
13 gerissen wird, werden Formelemente 51 vorgesehen, die außen am Rohr 32
befestigt sind.
Für die kopfendig an der Rohrmündung 38 vorgesehenen Sperrmittel 34 werden
verschiedene technische Lösungen vorgeschlagen. Bei einer Ausgestaltung ist das
Rohr 32 fußendig an eine Gasversorgungsanlage 41 angeschlossen. In das
Rohrinnere wird das Gas auf einem Druck gehalten, der so stark ist, daß keine oder
nur eine geringe Menge an Schmelze M in den Innenraum des Rohres 32 eindringen
kann. Der Gasdruck wird dabei mit der effektiven Badhöhe der Schmelze M im
Ofengefäß 11 angepaßt. Es wird nur soviel Schmelze in die Mündung des
Hohlstopfens gelassen, daß sich dort ein kleiner Stopfen bildet. Nach dem Aufsetzen
der Rohrmündung 38 im Randbereich der Abstichöffnung 13 wird ein Druckimpuls in
das Rohrende gegeben und der Schmelzestopfen an der Mündung entfernt. Zur
Förderung der Feuerfestmasse F läßt sich wiederum der Druck einsetzen, um sicher
das Füllmaterial F in die Abstichöffnung zu befördern.
In einer anderen Ausgestaltung ist ein verschiebbarer Kolben 35 vorgesehen, der
nach dem Aufsetzen des Rohres 32 auf dem Rand 14 der Abstichöffnung 13 so weit
aus dem Rohr herausgezogen wird, daß ggf. von einer seitlich angebrachten
Materialzuführeinrichtung das Füllmaterial F einbringbar ist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, am Kopfende des Rohres 32 eine Platte 36
vorzusehen, wobei diese aus einem Material besteht, das durch das flüssige Metall
zeitlich vorbestimmbar aufschmelzbar ist oder aber es sind Mittel 22 vorgesehen,
durch die die Platte 36 zum gewünschten Zeitpunkt zerstört wird. Diese Mittel können
pneumatisch sein und durch einen Druckimpuls die Platte 36 zum Zerbersten bringen,
oder aber es ist eine Nadel 23 vorgesehen, die mit einem Schlag die Platte 36
zerstört.
Bei einem feststehenden Ofen oder bei einem kippbaren Ofen, bei dem im Bereich
der Abstichöffnung noch Schmelze vorhanden ist, wird der Hohlstopfen soweit an den
Rand der Eintrittsöffnung des Abstichs geführt, daß die Menge der ausströmenden
Schmelze reduziert wird und zwar in einem Maße, daß die Abstichöffnung nicht mehr
vollständig mit Schmelze gefüllt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird Füllmaterial über das
Rohr im verbleibenden Hohlraum der Abstichöffnung zugeführt und zwar in einer
Menge, die den Abfluß der Schmelze mindestens nahezu unterbindet. Spätestens zu
diesem Zeitpunkt wird insbesondere durch eine Schiebeplatte die Abstichöffnung von
außen verschlossen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Rohr 32 an eine Haltevorrichtung 61
angebracht, welche ein Kugelgelenk 62 besitzt, über das die Rohrmündung 38 in dem
Rand 14 der Abstichöffnung 13 zentrierbar ist. Auf diese Weise läßt sich sicher der
gewünschte Spalt zwischen dem Kopfende des Rohres 32 und der Abstichöffnung 13
herstellen. Darüber hinaus wird auf das Rohr 32 kein oder nur eine äußerst geringe
Zwängung ausgeübt.
Um das Abdichten der Rohrmündung 38 im Bereich des Randes 14 der
Abstichöffnung 13 noch sicherer zu machen, wird darüber hinaus vorgeschlagen,
Kraftübertragungselemente 63 vorzusehen, mit denen das Rohr 32 gedreht werden
kann und damit die Mündung des Rohres 32 in die Abstichöffnung 13 eingedreht wird.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargelegt. Dabei zeigen
die
- Figur 1
- Eine Skizze der kompletten Einrichtung zum schlackefreien
Abstechen.
- Figur 2.1 bis 2.5
- Die einzelnen Phasen des Hohlstopfens während des Abstichs.
- Figur 3
- Den Komplettaufbau der Einrichtung.
Die Figur 1 zeigt einen Teil des Ofengefäßes 11 mit dem Gefäßboden 12, in dem sich
eine Abstichöffnung 13 befindet, welche durch ein Verschließelement 21 von der
Gefäßaußenseite her verschließbar ist.
Im Gefäß 11 befindet sich Schmelze M, auf der Schlacke S aufschwimmt.
In die Schmelze M eingetaucht ist ein Hohlstopfen 31, der an ein Rohr 32
angeschlossen ist. Am Hohlstopfen 31 sind Formelemente 51 angeordnet.
Der Mündungsbereich 38 des Hohlstopfens 31 ist in einem Abstand a vom Rand 14
der Abstichöffnung 13 beabstandet.
Die Figuren 2.1 bis 2.5 zeigen die verschiedenen Phasen des Verfahrens zum
schlackefreien Abstechen einer in einem Ofengefäß 11 befindlichen Schmelze M, auf
der die Schlacke S aufschwimmt. Das Ofengefäß 11 besitzt jeweils den Gefäßboden
12, in dem die Abstichöffnung 13 vorgesehen ist, welche durch ein Verschließelement
21 verschließbar ist. In den einzelnen Figuren sind unterschiedliche
Verschließelemente 21 im Mündungsbereich 38 des Hohlstopfens 31 vorgesehen.
In der Figur 2.1 ist der mit Formelementen 51 bestückte Hohlstopfen 31 durch die
Schmelze S geführt worden, und zwar so tief, daß sich der Mündungsbereich 38
unterhalb des Schmelzepegels befindet. Der Mündungsbereich 38 ist durch ein
Sperrmittel 34 geschlossen. Beim Durchstoßen durch die Schlackeschicht S konnte
also keine Schlacke in das Innere des Hohlstopfens 31 gelangen.
In der Figur 2.2 ist der Innenraum des Hohlstopfens 31 mit einer
Gasversorgungsanlage 41 verbunden, wobei diese durch ein Ventil 42 von dem
Innenraum des Hohlstopfens 31 trennbar ist. In der Zeichnung ist dargelegt, daß das
Gaspolster ausschließlich den Innenraum des Hohlstopfens 31 füllt, so daß keine
Gasblasen nach außen dringen können. Im Mündungsbereich 38 des Hohlstopfens
31 kann also - wenn überhaupt - nur ein geringer Teil an Schmelze M einem
Sperrmittel 34 sich entsprechend ansammeln . Beim Durchstoßen der
Schlackeschicht S war der Gasdruck so gewählt worden, daß in den Hohlraum des
Hohlstopfens 31 keine Schlacke eindringen konnte.
In der Figur 2.3 ist inzwischen der Pegel der Schmelze M gesunken. In der
Abstichöffnung 30 beginnt sich ein Wirbel W zu bilden, wobei die Wirbelbildung durch
die am Hohlstopfen 31 vorgesehenen Formelemente 51 behindert wird.
Im vorliegenden Fall ist der Rohrmündungsbereich 38 durch ein Kolben 35
verschlossen. Oberhalb des Kolbens ist bereits Füllmaterial F eingebracht worden,
welches unmittelbar nach Freigabe des Rohrmündungsbereiches der Abstichöffnung
13 zuführbar ist.
In der Figur 2.4 ist der Rohrmündungsbereich 38 des Hohlstopfens 31 bis auf einen
Abstand a an den Rand 14 der Abstichöffnung 13 herangeführt worden. Der Abstand
a ist dabei so gewählt, daß das Abströmen der Schmelze M auf ein Minimum reduziert
wrid, so daß die Abstichöffnung 13 nicht mehr vollständig mit Schmelze gefüllt ist.
Der Mündungsbereich 38 ist durch eine Platte 36 verschlossen, die durch eine Nadel
37 zerstörbar ist. Sobald die Platte 38 den Innenraum des Hohlstopfens 31 freigibt,
kann Füllmaterial zur Abstichöffnung 13 gefördert werden.
In der Figur 2.5 ist die Situation dargestellt, bei der der Rand 14 der Abstichöffnung
13 frei von Schmelze oder Schlacke ist. Das Verschließelement 21 hat die
Abstichöffnung 13 von außen verschlossen und über den Hohlstopfen 31 wird
Füllmaterial in die Abstichöffnung 13 eingebracht.
Die Figur 3 zeigt ergänzend zur Figur 1 eine Haltevorrichtung 61, die mit einer
Tragsäule 64 in Verbindung steht, welche den Hohlstopfen zur oder von der
Abstichöffnung 13 wegbewegen könnten. Im vorliegenden Fall ist die Tragsäule
hydraulisch betätigbar und hierzu mit einer Pumpe 65 verbunden.
Die Haltevorrichtung 61 ist mit den Hohlstopfen 31 über ein Rohr 32 verbunden. Ein
Teil des Rohres 32 ist als Kugelgelenk 62 ausgestaltet. Durch dieses Kugelgelenk 62
läßt sich der Mündungsbereich 38 des Hohlstopfens 31 zur Abstichöffnung 13 nicht
nur exakt zentrieren, sondern auch den Abstand a möglichst gleichmäßig einstellen.
Weiterhin ist am Rohr 32 im Bereich des Kugelgelenkes 62 ein
Kraftübertragungselement 63 vorgesehen, welches von einem Motor 66 antreibbar ist,
so daß der Hohlstopfen 31 in Rotation versetzbar und bezüglich seiner Position in
seiner horizontalen Lage vorgebbar positionierbar ist.
Am Rohr 32 sind fußendig noch eine Fördereinrichtung 33 zum Einbringen des
Füllmaterials F wie auch eine über ein Ventil 42 trennbare Gasversorgungsanlage 41
vorgesehen. Die Gasversorgungsanlage 41 und die Fördereinrichtung 33 sind als
pneumatische Förderung ausgestaltbar.