EP1079947B1 - Stopfen für den verschluss von metallschmelze aufnehmenden behältnissen - Google Patents

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EP1079947B1 EP99923554A EP99923554A EP1079947B1 EP 1079947 B1 EP1079947 B1 EP 1079947B1 EP 99923554 A EP99923554 A EP 99923554A EP 99923554 A EP99923554 A EP 99923554A EP 1079947 B1 EP1079947 B1 EP 1079947B1
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stopper
fixing rod
stopper body
locking projections
locking
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    • 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
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    • B22D41/18—Stopper-rods therefor
    • B22D41/186—Stopper-rods therefor with means for injecting a fluid into the melt

Definitions

  • the invention relates to a stopper for the closure of molten metal receiving containers, according to the preamble of the claim 1.
  • DE-A 4 028 793 describes a device for holding a refractory, ceramic Plugging in a metallurgical vessel on one with a thread provided carrier tube known in an installation space of the plug protrudes. Between the stopper and the support tube are in the area of the installation space Sealing surfaces provided. To achieve that the stopper is not Thread is required, a locking nut is screwed onto the thread of the support tube, which has noses on its outer circumference. The stopper points in the area of the installation space also recesses as stops for the lugs. The sealing surface of the carrier tube comes in when screwing in the carrier tube the locking nut on the sealing surface of the plug.
  • a plug which is a metal Insert sleeve at a distance from the top end of the rod-shaped Plug body pressed and burned with it and a threaded hole must have coaxial to the bore of the plug body, in which a screwed metal holding rod provided with an external thread. Regarding Manufacturing and assembly is therefore this plug in several ways complex and expensive.
  • From DE-U-9 109 532 is a stopper as a control valve for spouts in metallurgical Melting vessels known in which the through hole of the Plug body has an annular step at the gas inlet side upper end. A seal made of temperature-resistant material lies on the step. A metal plug rod protrudes from above into the through hole and lies on the seal with an enlarged section. A cylindrical one Fireproof ceramic sleeve is with an external thread in the top extended section of the through hole in a corresponding internal thread screwed into the plug body and press-fit against the retaining ring the stopper rod. The plug rod protrudes with its upper one free end of the plug body and is with its below the retaining ring running free end over a section into the through hole of the Plug body introduced. This version requires a threaded connection between the ceramic sleeve and the plug body, which the Assembly difficult.
  • the object of the present invention is a stopper of the type mentioned kind of propose which is simple in construction, easy to assemble and durable can be fixed relative to the lifting mechanism.
  • the support rod needs for assembly and disassembly in relation to the plug body to be rotated only by a small angle of, for example, 90 ° in order to the locking projections in the locking recesses, which are open at the bottom on the front to be able to intervene.
  • a complex screwing the both parts with a temperature and dirt-prone threaded connection is also avoided.
  • the support rod in Locking position relative to the insert sleeve of the plug body axially braced.
  • the handrail can be an external thread for receiving have a clamping nut, which is suitable, if necessary, under Intermediate layer of a washer, which has a larger cross section than the tightening nut can have on an upper, preferably flat Support the end face of the plug body. This way, through Tighten the locking nut with its Locking projections into the locking recesses as far as the stop drawn. If the upper end of the plug body has an upper end face has, the clamping nut or the washer over the entire surface support.
  • the Handrail one reaching into the free space of the plug body Longitudinal bore on and on the free space closes a longitudinal bore of the Plug body for the supply of gas in the molten metal.
  • the Longitudinal bores connected to the flow are preferred axially aligned with each other.
  • Locking projections formed like a pin and shaped and / or non-positive, but detachable, can be accommodated in the locking recesses. On this way, a pre-fixation of the handrail in the Locking position against the plug body can be ensured, so that an axial bracing of the support rod relative to the plug body may be unnecessary.
  • the plug for the closure of molten metal receiving containers a rod-shaped in this case Plug body 1 made of refractory material.
  • the plug body 1 has one frontal possibly enlarged bore 3, which is essentially coaxial in a longitudinal bore 16 continues, which for this gas supply to the molten metal extends to the free end of the plug body 1.
  • the bore 3 serves the releasable Engagement of a z. B. metal support rod 4 for attachment to a (not shown) lifting mechanism so that the plug as a valve member Closure at the bottom of the molten metal receiving container can.
  • the support rod 4 has two diametrically at its lower fastening end 5 opposite each other, radially from the circumference of the support rod 4 externally projecting locking projections 6.
  • the locking projections 6 can by 180 ° accordingly mutually offset longitudinal slots 7 of the plug body 1 into an axial Position are transferred in which the locking projections 6 in one provided below a lower end face 9 of the plug body 1 Allow space 10 to rotate with the holding rod 4, in particular to a position in which they are with the lower end face 9 of the insert sleeve 2 open locking recesses 8 are aligned and by pulling the Enter support rod 4 axially upwards into these locking recesses 8 and can snap into place if necessary. In this way, twisting the Stopper body 1 prevented relative to the support rod 4. Also take Plug body 1 and support rod 4 a defined axial position to each other on.
  • both parts can be braced axially against each other.
  • the support rod 4 carries an external thread 11 for receiving a clamping nut 12 in any case in an area which from the Plug body 1 protrudes.
  • the clamping nut 12 is suitable for itself with the interposition of a washer 13 on the upper end face 14 of the Support plug body 1,
  • the respective Bores 3, 6, 17 are in flow connection via the free space 10 to each other and are aligned axially to each other.
  • locking projections 6 are also the same Angular distance distributed over the circumference of the support rod 4, that is For example, three locking projections 6 at a distance of 120 °. That corresponds then also the number and arrangement of the longitudinal slots 7 of the plug body 1 and each offset by half the angular distance of the longitudinal slots 7 Arrangement of the locking recesses 8, in which the locking projections 6 intervene positively and / or non-positively.
  • Temperature-resistant sealing rings can be used to seal the gas supply to the outside 19, e.g. B. in the form of a ceramic compressible fiber seal, be provided between the washer 13 and the plug body 1.
  • the required Tightness is particularly evident when the holding rod 4 is axially clamped achieved on the plug body 1 by means of the clamping nut 12.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stopfen für den Verschluß von Metallschmelze aufnehmenden Behältnissen, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE-A 4 028 793 ist eine Einrichtung zum Halten eines feuerfesten, keramischen Stopfens bei einem metallurgischen Gefäß an einem mit einem Gewinde versehenen Trägerrohr bekannt, das in einen Einbauraum des Stopfens hineinragt. Zwischen dem Stopfen und dem Trägerrohr sind im Bereich des Einbauraumes Dichtflächen vorgesehen. Um zu erreichen, dass der Stopfen keine Gewinde benötigt, ist auf das Gewinde des Trägerrohrs eine Riegelmutter aufgeschraubt, die an ihrem Außenumfang Nasen hat. Der Stopfen weist im Bereich des Einbauraumes ferner Ausnehmungen als Anschläge für die Nasen auf. Die Dichtfläche des Trägerrohres trifft beim Einschrauben des Trägerrohres in die Riegelmutter auf die Dichtfläche des Stopfens.
Aus der EP-A-0 358 535 ist ein Stopfen bekannt, welchem eine metallene Einsatzhülse in einem Abstand von dem oberen Ende des stangenförmigen Stopfenkörpers verpresst und mit ihm gebrannt werden sowie eine Gewindebohrung koaxial zu der Bohrung des Stopfenkörpers aufweisen muß, in welche eine mit Außengewinde versehene metallene Haltestange einzuschrauben ist. Hinsichtlich Fertigung und Montage ist dieser Stopfen daher in mehrfacher Hinsicht aufwendig und teuer.
Bei dem aus der US-A-4 791 978 bekannten Stopfen wird ein mit Außengewinde versehenes rohrförmiges Passstück in eine konische und mit Gegengewinde versehenen Aussparung am oberen Ende des Stopfens unmittelbar eingeschraubt. Eine derartige Befestigung des Stopfens an einer
Hubvorrichtung ist problematisch, well der verbleibende verhältnismäßig dünnwandige Bereich des oberen Endes des Stopfenkörpers den bei Betätigung des Hubmechanismus auftretenden Kräften nicht standhalten kann.
Aus der DE-U-9 109 532 ist ein Stopfen als Regelventil für Ausgüsse in metallurgischen Schmelzgefäßen bekannt, bei welchem die Durchgangsbohrung des Stopfenkörpers am gaseinlassseitigen oberen Ende eine ringförmige Stufe aufweist. Auf der Stufe liegt eine Dichtung aus temperaturbeständigem Werkstoff. Eine metallene Stopfenstange ragt von oben in die Durchgangsbohrung und liegt mit einem erweiterten Abschnitt auf der Dichtung auf. Eine zylinderförmige feuerfeste keramische Manschette ist mit einem Außengewinde in dem oberen erweiterten Abschnitt der Durchgangsbohrung in ein korrespondierendes Innengewinde des Stopfenkörpers eingeschraubt und unter Presssitz gegen den Haltering der Stopfenstange festgelegt. Die Stopfenstange überragt mit ihrem oberen freien Ende den Stopfenkörper und Ist mit ihrem unterhalb des Halteringes verlaufenden freien Ende über eine Teilstrecke in die Durchgangsbohrung des Stopfenkörpers eingeführt. Diese Ausführung erforder eine Gewindeverbindung zwischen der keramischen Manschette und dem Stopfenkörper, welche die Montage erschwert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stopfen der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welcher einfach im Aufbau, leicht montierbar und dauerhaft relativ zu dem Hubmechanismus festlegbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Stopfen der eingangs genannten Art gemäß Anspruch 1 gelöst.
Auf diese Weise ist eine einfache und schnelle Montage der Haltestange an dem Stopfenkörper möglich, ebenso wie eine Demontage bei Verschleiß oder Defekt des letzteren bzw. der Einsatzhülse, wenn eine solche vorgesehen ist. Die Haltestange braucht bei Montage und Demontage gegenüber dem Stopfenkörper nur um einen geringen Winkel von bspw. 90° verdreht zu werden, um mit den Verriegelungsvorsprüngen in den nach unten stirnseitig offenen Verriegelungsaussparungen eingreifen zu können. Ein aufwendiges Verschrauben der beiden Teile mit einer temperatur- und schmutzanfälligen Gewindeverbindung ist ebenfalls vermieden.
Um einen festen Sitz des Stopfenkörpers an der Haltestange trotz für die Leichtgängigkeit der Montage eingehaltener Toleranzen zu gewährleisten, ist bei einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens die Haltestange in Verriegelungsstellung gegenüber der Einsatzhülse des Stopfenkörpers axial verspannbar.
Zu diesem Zweck kann die Haltestange ein Außengewinde für die Aufnahme einer Festspannmutter aufweisen, welche dazu geeignet ist, sich ggf. unter Zwischenlage eines Unterlegringes, welcher einen größeren Querschnitt als die festspannende Mutter haben kann, an einer oberen, vorzugsweise ebenen Stimfläche des Stopfenkörpers abzustützen. Auf diese Weise wird durch Anziehen der Festspannmutter die Haltestange mit ihren Verriegelungsvorsprüngen in die Arretierungsaussparungen bis zum Anschlag gezogen. Wenn das obere Ende des Stopfenkörpers eine obere Stirnfläche aufweist, kann sich die Festspannmutter bzw. der Unterlegring vollflächig abstützen.
Für den Fall, daß der Stopfen auch eine Zuführung von Gas in die Metallschmelze, bspw. von Argongas, zur Beseitigung von nicht-metallischen Einschlüssen und zur Vermeidung der Aluminiumoxid-Bildung, weist die Haltestange eine bis in den Freiraum des Stopfenkörpers reichende Längsbohrung auf und an dem Freiraum schließt eine Längsbohrung des Stopfenkörpers für die Zuführung des Gases in die Metallschmelze an. Die in Strömungsverbindung stehenden Längsbohrungen sind dabei vorzugsweise axial zueinander ausgerichtet.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Verriegelungsvorsprünge zapfenartig ausgebildet und form- und/oder kraftschlüssig, aber lösbar, in den Arretierungsaussparungen aufnehmbar. Auf diese Weise kann bereits eine Vorfixierung der Haltestange in der Verriegelungsstellung gegenüber dem Stopfenkörper gewährleistet werden, so daß ein axiales Verspannen der Haltestange gegenüber dem Stopfenkörper ggf. entbehrlich ist.
Bei mehr als zwei Verriegelungsvorsprüngen sind diese in gleichem Winkelabstand über den Umfang der Haltestange verteilt angeordnet. Werden bspw. drei Verriegelungsvorsprünge vorgesehen, so befinden sich diese in einem Winkelabstand von 120°, statt 180° bei zwei Verriegelungsvorsprüngen, so dass zur Überführung der Haltestange in ihre Verriegelungsstellung lediglich eine Verdrehung der Haltestange um 60° erforderlich ist, da sich die Arretierungsaussparungen, um jeweils 60° gegenüber den dann drei Längsschlitzen versetzt in dem Stopfenkörper befinden.
Für den Fall der Gaszuführung ist es zweckmäßig, unerwünschten Gasaustritt zu vermeiden. Dies kann erfindungsgemäß auf einfach Weise bspw. dadurch erfolgen, dass die Haltestange an ihrem Umfang gegenüber dem Stopfenkörper abgedichtet ist, insbesondere mittels eines temperaturbeständigen Dichtungsringe, z.B. in Form einer keramischen, kompressiblen Faserdichtung, zwischen Unterlegring und Stopfenkörper.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Es zeigen:
Fig. 1
in einem vertikalen Teilschnitt einen die Erfindung aufweisenden Stopfen gemäß einer ersten Ausführung,
Fig. 2
eine Draufsicht des Stopfenkörpers aus Richtung A von Fig. 1 nach Abnahme der Haltestange,
Fig. 3a und 3b
um 90° versetzte Vertikalschnitte einer erfindungsgemäßen Haltestange mit Verriegelungsvorsprüngen.
Gemäß den Fig. 1 bis 3b weist der Stopfen für den Verschluß von Metallschmelze aufnehmenden Behältnissen einen in diesem Fall stangenförmigen Stopfenkörper 1 aus feuerfestem Material auf. Der Stopfenkörper 1 hat eine stirnseitige ggf. erweiterte Bohrung 3, welche sich im Wesentlichen koaxial in einer Längsbohrung 16 fortsetzt, welche für diese Gaszufuhr zur Metallschmelze bis zum freien Ende des Stopfenkörpers 1 reicht. Die Bohrung 3 dient dem lösbaren Eingriff einer z. B. metallenen Haltestange 4 für das Anbringen an einem (nicht dargestellten) Hubmechanismus, damit der Stopfen als Ventilglied eines Verschlusses am Boden des Metallschmelze aufnehmenden Behältnisses werden kann.
Die Haltestange 4 hat an ihrem unteren Befestigungsende 5 zwei diametral einander gegenüberliegende, vom Umfang der Haltestange 4 radial nach außen ragende zylinderzapfenartig ausgebildete Verriegelungsvorsprünge 6. Die Verriegelungsvorsprünge 6 können durch entsprechend um 180° zueinander versetzte Längsschlitze 7 des Stopfenkörpers 1 bis in eine axiale Lage überführt werden, in welcher die Verriegelungsvorsprünge 6 in einem sich unterhalb einer unteren Stirnfläche 9 des Stopfenkörpers 1 vorgesehenen Freiraum 10 mit der Haltestange 4 verdrehen lassen, und zwar insbesondere bis in eine Stellung, in welcher sie mit zur unteren Stirnseite 9 der Einsatzhülse 2 offenen Arretierungsaussparungen 8 ausgerichtet sind und durch Ziehen der Haltestange 4 axial nach oben in diese Arretierungsaussparungen 8 eintreten und ggf. einrasten können. Auf diese Weise ist ein Verdrehen des Stopfenkörpers 1 relativ zu der Haltestange 4 verhindert. Außerdem nehmen Stopfenkörper 1 und Haltestange 4 eine definierte axiale Stellung zueinander ein.
In der in Fig. 1 veranschaulichten Stellung der Haltestange 4 relativ zu dem Stopfenkörper 1 lassen sich beide Teile axial gegeneinander verspannen. Zu diesem Zweck trägt die Haltestange 4 ein Außengewinde 11 für die Aufnahme einer Festspannmutter 12 jedenfalls in einem Bereich, welcher aus dem Stopfenkörper 1 herausragt. Die Festspannmutter 12 ist dazu geeignet, sich unter Zwischenlage eines Unterlegringes 13 an der oberen Stirnfläche 14 des Stopfenkörpers 1 abstützen,
Für die Zuführung von Gas, wie Argon, in die Metallschmelze, weisen sowohl der Stopfenkörper 1 als auch die Haltestange 4 durchgehende Längsbohrungen 3, 16 bzw. 17 für die Zuführung des Gases auf. Die jeweiligen Bohrungen 3, 6, 17 stehen über den Freiraum 10 in Strömungsverbindung zueinander und sind axial zueinander ausgerichtet.
Bei mehr als zwei Verriegelungsvorsprüngen 6 sind diese ebenfalls in gleichem Winkelabstand über den Umfang der Haltestange 4 verteilt angeordnet, also bspw. drei Verriegelungsvorsprünge 6 im Abstand von 120°. Dem entspricht dann auch die Anzahl und Anordnung der Längsschlitze 7 des Stopfenkörpers 1 sowie die jeweils um die Hälfte des Winkelabstandes der Längsschlitze 7 versetzte Anordnung der Arretierungsaussparungen 8, in welche die Verriegelungsvorsprünge 6 form- und/oder kraftschlüssig eingreifen.
Zur Abdichtung der Gaszufuhr nach außen können temperaturbeständige Dichtungsringe 19, z. B. in Form einer keramischen kompressiblen Faserdichtung, zwischen Unterlegring 13 und Stopfenkörper 1 vorgesehen sein. Die erforderliche Dichtigkeit wird insbesondere beim axialen Festspannen der Haltestange 4 an dem Stopfenkörper 1 mittels der Festspannmutter 12 erzielt.
Bezugszeichenliste:
1
Stopfenkörper
2
Einsatzhülse
3
Bohrung des Stopfenkörpers 1
4
Haltestange
5
Befestigungsende der Haltestange 4
6
Verriegelungsvorsprünge der Haltestange 4
7
Längsschlitze
8
Arretierungsaussparungen
9
untere Stirnfläche der Einsatzhülse 2
10
Freiraum
11
Außengewinde der Haltestange 4
12
Festspannmutter
13
Unterlegring
14
obere Stirnfläche des Stopfenkörpers 1
15
innerer Stirnflächenbereich
16
Längsbohrung des Stopfenkörpers 1
17
Längsbohrung der Haltestange 4
18
Endabschnitt des Längsbohrung 16
19
Dichtungsring

Claims (8)

  1. Stopfen für den Verschluss von Metallschmelze aufnehmenden Behältnissen, mit einem z.B. stangenförmigen Stopfenkörper (1) aus feuerfestem Material, welcher eine Bohrung (3) für den lösbaren Eingriff einer z.B. metallenen Haltestange (4) für das Anbringen an einem Hubmechanismus aufweist, wobei der Haltestange (4) an ihrem Befestigungsende (5) wenigstens zwei diametral einander gegenüberliegende, bezüglich des Umfangs der Haltestange (4) radial nach außen ragende Verriegelungsvorsprünge (6) zugeordnet sind, welche durch entsprechende zueinander winkelversetzte, an die Bohrung (3) angrenzende Längsschlitze (7) des Stopfenkörpers (1) bis in eine axiale Lage überführbar sind, in welcher die Haltestange (4) mit den Verriegelungsvorsprüngen (6) gegenüber dem Stopfenkörper (1) verdrehbar ist, indem die Längsschlitze (7) von dem oberen Ende des Stopfenkörpers (1) bis in einen Freiraum (10) für das Verdrehen der Haltestange (4) mit den Verriegelungsvorsprüngen (6) reichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorsprünge (6) an der Haltestange (4) selbst angebracht sind und durch Bewegung in Richtung axial zum oberen Ende des Stopfenkörpers (1) hin in entsprechend zueinander winkelversetzte, sich zu einer nach unter weisenden Stirnfläche (9) des Stopfenkörpers (1) hin öffnende Arretierungsaussparungen (8) des Stopfenkörpers (1) eintreten können.
  2. Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (9) mit den Arretierungsaussparungen (8) von einem Einsatzkörper (2) gebildet ist.
  3. Stopfen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestange (4) in Verriegelungsstellung gegenüber der Einsatzhülse (2) des Stopfenkörpers (1) axial verspannbar ist.
  4. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestange (4) ein Außengewinde (11) für die Aufnahme einer Festspannmutter (12) aufweist, welche dazu geeignet ist, sich, ggf. unter Zwischenlage eines Unterlegringes (13), an einer oberen, vorzugsweise ebenen Stirnfläche (14) des Stopfenkörpers (1) abzustützen.
  5. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestange (4) eine bis in den Freiraum (10) des Stopfenkörpers (1) reichende Längsbohrung (17) aufweist und sich an den Freiraum (10) eine Längsbohrung (16) des Stopfenkörpers (1) für die Zuführung eines Gases in die Metallschmelze anschließt.
  6. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorsprünge (6) zapfenartig ausgebildet und form- und/oder kraftschlüssig in den Arretierungsaussparungen (8) aufnehmbar sind.
  7. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehr als zwei Verriegelungsvorsprüngen (6) diese in gleichem Winkelabstand über den Umfang der Haltestange (4) verteilt angeordnet sind.
  8. Stopfen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestange (4) an ihrem Umfang gegenüber dem Stopfenkörper (1) abgedichtet ist, insbesondere mittels eines temperaturbeständigen Dichtungsringes (19), z.B. in Form einer keramischen Faserdichtung, zwischen Unterlegring (13) und Stopfenkörper (1).
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