Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschließen oder Öffnen des Abstichloches
eines metallurgischen Gefäßes, insbesondere eines Elektrolichtbogenofens,
das zum Abstechen der Metallschmelze in senkrechter Gefäßposition steht, unter
Anwendung eines Schieberverschlusses und den zugehörigen Bodenabstich.
Elektrolichtbogenofen-Gefäße sind gegenwärtig mit einem Erkeranbau ausgestattet,
in dem sich außen das Abstichloch befindet. Das Abstechen der Metallschmelze
(flüssiger Stahl) kann nur durch Kippen des Gefäßes in Richtung des
Erkeranbaus erfolgen, wobei am Abstichloch ein Schieber geöffnet wird. Vor der
Schieberplatte befindet sich Sand als Füllmasse, der die Metallschmelze vor dem
Anfrieren an die Schieberplatte hindern soll. Der Sand wird von oben in den Abstichkanal
(meist von Hand) eingefüllt, solange der Ofen noch nicht gekippt ist,
falls er zum Abstechen überhaupt gekippt werden muss.
Anstelle dieser konventionellen Gestaltung ist auch schon für die Arbeit mit einer
Füllmasse vorgeschlagen worden, um einen schlackenfreien Abstich zu erzielen
(DE 198 26 085 A1), den Stopfen mit einer Stopfenhülle zu versehen und in der
Stopfenhülle einen hitzbeständigen, fließfähigen Stoff aufzunehmen und den Einführzeitpunkt
automatisch zu steuern. Nach dem Einsatz wird die Abstichöffnung
von der Außenseite des Gefäßes verschlossen. Das Material der Stopfenhülle ändert
seine Konsistenz und / oder seine Form , so dass sich der fließfähige Stoff in
der Abstichöffnung abdichtend ausbreitet. Die Lösung ist zwar von hoher Qualität,
wird jedoch nicht von allen Betreibern solcher Gefäße angenommen.
Ein anderes Verfahren zum Verschließen des Bodenabstichs eines metallurgischen
Gefäßes besteht in dem Einbringen eines mit einem Bindemittel vermischten
fließfähigen Materials in die Bodenabstichöffnung ( EP 0 624 769 A1). Der
Verbrennungsrückstand des Bindemittels verstopft die Abstichöffnung und wird
durch eine mechanische Absperrvorrichtung vor dem Herausrieseln gehindert. Bei
der Absperrvorrichtung handelt es sich jedoch auch nur um eine übliche Platte.
Es ist ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschließen des Abstichloches
eines feststehenden, nicht kippbaren Elektro-Metallschmelzofens bekannt (
DE 32 30 646 C1), die sich ebenfalls der üblichen Platte bedient, um eine vorher
unter Druck von außen eingebrachte Stopfmasse und eines schüttfähigen feuerfesten
Materials zum Verdrängen der Schmelze nach oben einzusetzen.
Beim Arbeiten ohne Füllmasse besteht immer die Gefahr, dass Ablagerungen den
Abstichkanal verschließen, so dass ein Öffnen des Schiebers noch keinen
Stahlabfluss bewirkt.
Beim Arbeiten mit Füllmasse reichen Verbrennungsrückstände von Umhüllungen
nicht aus, um die Ablagerungen eingefrorener Metallschmelze im Abstichloch zu
beseitigen. Ein Arbeiten ausschließlich mit Füllmasse erzeugt die Gefahr, dass die
Füllmasse nur einen Teil des Querschnitts des Abstichkanals ausfüllt. Der Rand
des Abstichlochs ist mit verfestigtem, teilweise erstarrtem Stahl angefüllt und die
Füllmasse befindet sich dann im Zentrum. Nach wenigen Schmelzzyklen kommt
es zu einem ungewollten, völligen Verschluss des Abstichkanals. Ein Öffnen ist
dann nicht mehr möglich.
Das Hauptproblem bei Verwendung von Schiebern unter Pfannen oder metallurgischen
Öfen aller Art ist die mangelhafte Standzeit der Schieberplatten. Für den
Fall, dass die Schieberplatte unmittelbar mit Flüssigmetall, wie z.B. Flüssigstahl in
Kontakt kommt, bilden sich Risse und die Schieberplatte verformt sich, wodurch
die Dichtfunktion gefährdet ist. Bei anhaltendem Kontakt, z.B. mehrere Minuten
lang, sind schwerwiegende Schädigungen an der Schieberplatte die Folge. Die
Standzeit beträgt im allgemeinen nur ca. 1 Stunde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Abdichten und das erneute Öffnen
des Abstichkanals sicherer, d.h. eindeutiger und wiederholbar zu gestalten.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass nach Beenden
eines Abstechvorgangs zuerst ein oberer Linearschieber geschlossen und nach
Ablaufen der restlichen Metallschmelze ein unter dem oberen Linearschieber befindlicher
unterer Linearschieber geschlossen wird und dass anschließend der
Raum zwischen dem oberen Linearschieber und dem unteren Linearschieber mit
rieselfähiger Füllmasse in kurzer Zeit gefüllt und nach dem Füllen der obere Linearschieber
wieder geöffnet wird. Dabei muss die eingeförderte Füllmasse nicht
eine Flüssigstahlsäule verdrängen. Das Einbringen der Füllmasse, z.B. des
Sands, erfolgt nur nach Überwinden der Reibungswiderstände in einem Transportkanal
eines Fördermittels. Der Abstichkanal bleibt stets voll offen. Der Energieaufwand
ist für das Einfördern der Füllmasse gering und die erzielte Wirkung ist
demgegenüber sehr groß.
Das vorstehend geschilderte Problem der Schädigungen an Schieberplatten tritt
daher nicht auf, weil zwischen der Schieberplatte und dem Flüssigstahl eine
Schicht der Füllmasse liegt. In diesem Fall beträgt die Standzeit einer Schieberplatte
zumindest eine ganze Woche bei einem Elektrolichtbogenofen-Betrieb. Der
wesentliche Vorteil der Erfindung liegt somit darin, dass bei Einhaltung der beschriebenen
Vorgehensweise, die obere Schieberplatte nur sehr kurzen Zeit mit
Flüssigstahl in Berührung kommt, dann ist der Stauraum mit Füllmasse gefüllt und
der obere Schieber kann geöffnet werden, so dass es nicht zur Schädigung der
oberen Schieberplatte kommen kann. Die untere Schieberplatte ist ohnehin durch
die Füllmasse geschützt.
Eine Zeitersparnis im Sinn einer unerwünschten Benetzung des oberen Linearschiebers
wird nach weiteren Schritten dadurch erzielt, dass die Füllmasse unter
Hochdruck in den Raum zwischen den Linearschiebern eingefördert wird.
Ein Anbacken von Metallschmelze am oberen Linearschieber kann außerdem dadurch
gehemmt werden, indem durch Spülsteine im Lochstein des Gefäßbodens
Inertgas für eine Badbewegung der Metallschmelze von oben nach unten zwecks
Wärmeaustauschs eingebracht wird.
Die angestrebte Temperaturvergleichmäßigung über dem oberen Linearschieber
kann außerdem durch weitere Maßnahmen unterstützt werden, indem eine im
Lochstein angeordnete Heizvorrichtung zusätzlich zum Inertgas-Einbringen eingeschaltet
wird.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Bodenabstich für ein metallurgisches Gefäß,
insbesondere für einen Elektrolichtbogenofen, das beim Abstechen der Metallschmelze
in einer senkrechten Gefäßposition steht, mit einer Verschlusseinrichtung,
die eine Schieberplatte aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
unter der Abstichöffnung zwei selbständig betätigbare Linearschieber mit einem
vertikalen Abstand in einem gemeinsamen Gehäuse übereinander angeordnet
sind, die mit ihren Abstichkanälen auf einer gemeinsamen Abstichkanalachse liegen.
Der obere Linearschieber ist dadurch nur allein der Metallschmelze ausgesetzt
und schützt den unteren Linearschieber bis zum Einbringen einer auf dem
unteren Linearschieber aufzubauenden Füllmasse.
Dabei ist es vorteilhaft, dass der Raum zwischen den Linearschiebern mit Füllmasse
auffüllbar ist. Dadurch kann die Last der Metallsäule vom oberen Linearschieber
aufgefangen werden, bis auf dem unteren Linearschieber die Füllmasse aufgebaut
ist, wonach dann nur noch der untere Linearschieber, geschützt durch die
Füllmasse, die Last der Metallsäule übernimmt und der obere Linearschieber wieder
in seiner geschützten Lage verbleibt.
Die Zeit für die Übergabe der Last der Metallsäule von dem oberen Linearschieber
auf den unteren Linearschieber kann durch einen schnellen Aufbau der Füllmasse
auf dem unteren Linearschieber verkürzt werden, indem an den Raum zwischen
den Linearschiebern ein Hochdruckförderer für eine rieselfähige Füllmasse angeschlossen
ist.
In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Hochdruckförderer
für die rieselfähige Füllmasse eine an einen Vorratsbehälter in einem Förderkanal
angeschlossene Förderschnecke aufweist, dass in Förderrichtung hinter der Förderschnecke
ein den Förderkanal sperrendes oder freigebendes Absperrorgan
angeordnet ist und dass in einem zu dem Förderkanal senkrecht verlaufenden
Hochdruckkanal, der mit dem Raum zwischen den Linearschiebem verbunden ist,
dem Raum gegenüberliegend eine Hochdruck-Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet
ist. Dadurch kann die Füllmasse in kürzester Zeit in den Raum zwischen den Linearschiebern
eingespeist werden, wodurch der obere Linearschieber entlastet
werden kann. Der obere Linearschieber schützt in dieser Zeit den unteren Linearschieber
vor dem Einfluss der Metallschmelze.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das den Förderkanal
sperrende oder freigebende Absperrorgan aus einer Schieberplatte mit einer
Durchgangsöffnung für die Freigabestellung besteht, wobei die Schieberplatte an
einen Hydrozylinder über ein Hebelgetriebe angeschlossen ist. Dadurch werden
nur sichere und bewährte Bauelemente eingesetzt, die ohne Risiko betrieben werden
können.
Andere Merkmale bestehen darin, dass im Gefäßboden des metallurgischen Gefäßes
im Lochstein eine Heizvorrichtung und / oder ein oder mehrere Spülsteine
zur Einleitung von Inertgas zwecks Baddurchmischung und Badbewegung vorgesehen
sind. Dadurch kann ein unterstützender Schutz für den oberen Linearschieber
im kurzen Zeitraum des Aufbaus der Füllmasse im Raum zwischen den Linearschiebern
erzielt werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und werden
nachfolgend näher erläutert.
Es zeigen:
- Fig. 1
- einen senkrechten Schnitt durch den Bodenabstich eines metallurgischen
Gefäßes,
- Fig. 2
- einen Schnitt durch den Füllmassen-Förderer,
- Fig. 3
- einen senkrechten Schnitt durch den Gefäßboden mit Heizvorrichtung
und - Fig. 4
- einen horizontalen Schnitt in der Mittenebene des Kolbens für die
Füllmasse.
Der Bodenabstich für ein metallurgisches Gefäß 1 in einem Gefäßboden 1a, z.B.
in einem Elektrolichtbogenofen, ist unterhalb eines Abstichlochs 2 bei senkrechter
Gefäßposition 4 vorgesehen. Die Metallschmelze 3, z.B. Flüssigstahl, durchströmt
das Abstichloch 2, danach einen geöffneten oberen Linearschieber 5, einen Raum
7, dann den geöffneten Linearschieber 6, wobei der jeweilige Abstichkanal 5a
bzw. 6a auf einer gemeinsamen Abstichkanalachse 15 liegt und die Metallschmelze
3 das Gefäß 1 durch ein Abstichrohr 2a verläßt.
Der Bodenabstich wird in einem Verfahren betrieben, das das Verschließen oder
das Öffnen des Abstichlochs 2 zum Abstechen der Metallschmelze 3 in senkrechter
Gefäßposition erlaubt. Nach Beenden eines Abstechvorgangs wird zuerst
der obere Linearschieber 5 geschlossen und nach Auslaufen der restlichen Metallschmelze
3 der untere Linearschieber 6. Anschließend wird der Raum 7 zwischen
dem oberen Linearschieber 5 und dem unteren Linearschieber 6 mit rieselfähiger
Füllmasse 8, z.B. Sand, in kurzer Zeit gefüllt und nach dem Füllen wird der
obere Linearschieber 5 wieder geöffnet. Die im Gefäß 1 während des Einschmelzens
gebildete Metallschmelze 3 stützt sich dann auf die im Raum 7 befindliche
Füllmasse 8 und damit auf den unteren Linearschieber 6.
Die Zeit des Verschließens des oberen Linearschiebers 5 wird erheblich verkürzt,
indem die Füllmasse 8 unter Hochdruck in den Raum 7 eingedrückt wird. Um den
oberen Linearschieber 5 in dieser Zeit nicht zu stark abzukühlen, wird durch einen
Spülstein 9, der als einer der Lochsteine 10 im Gefäßboden eingesetzt werden
kann, Inertgas für eine Badbewegung der Metallschmelze 3 von oben nach unten
zwecks Wärmeaustauschs eingeblasen. Jeweils nach den sich einstellenden
Temperaturverhältnissen kann einer der Lochsteine 10 mit einer Heizeinrichtung
11 ausgestattet sein, so dass mittels der Heizeinrichtung 11 noch Wärme zugeführt
werden kann, um ein Einfrieren des Abstichlochs und damit ein Anbacken
von erstarrender Metallschmelze 3 zu vermeiden.
Der Raum 7 unter der Abstichöffnung 12 wird durch einen vertikalen Abstand 13
zwischen dem oberen Linearschieber 5 und dem unteren Linearschieber 6 gebildet,
wobei beide Linearschieber 5 und 6 von einem gemeinsamen Gehäuse 14
umschlossen sind. Der Raum 7 wird durch die Säule der Abstichöffnung 12 gebildet
und ist (Fig. 1) mit einem Hochdruckförderer 16 verbunden. Der Hochdruckförderer
16 ist näher in Fig. 2 dargestellt. Aus einem Vorratsbehälter 17 gelangt die
Füllmasse 8, z.B. Sand, in einen Förderkanal 18 und wird in Förderrichtung 18a
mittels einer Förderschnecke 19 gefördert. Am Ende des Förderkanals 18 ist ein
Absperrorgan 20 vorgesehen, das als Schieberplatte 20a ausgebildet ist. In der
Schieberplatte 20a befindet sich eine Durchgangsöffnung 20b. Die Schieberplatte
20a wird mittels eines ersten Hebelgetriebes 24 über ein über einen Hydro-Zylinder
23 auf einem Rahmengestell in Pfeilrichtung hin- und herbewegt. In Fig. 2
ist die Schließstellung gezeichnet. In Offenstellung der Schieberplatte 20a gelangt
der Sand oder eine andere Füllmasse 8 in einen Hochdruckkanal 21, der über ein
Druckrohr 25 den Sand in den Raum 7 schießt. Für den Hochdrucktransport sorgt
eine Hochdruck-Kolben-Zylinder-Einheit 22, die ebenfalls über ein zweites Hebelgetriebe
26 und eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit 27 die Beschleunigung dem
Sand überträgt.
In Fig. 4 ist in der gezeichneten Stellung ein freier Durchfluss des Abstichkanals
3a gewährleistet. Dabei kann der flüssige Stahl den Förderkanal 18 für die Füllmasse
8 nicht beschädigen. Ein schnelles Füllen wird u.a. durch die beiderseitig
zur Mitten-achse geführten Förderkanäle 18 erreicht, wenn der Schließkolben 28
in Pfeilrichtung verschoben wird. In der geöffneten Stellung kann die Füllmasse 8
in den Abstichkanal 3a eintreten und ihn füllen. Der Schließkolben 28 dient beim
Schließen der Verdichtung der Füllmasse 8.
Bezugszeichenliste
- 1
- metallurgisches Gefäß
- 1a
- Gefäßboden
- 2
- Abstichloch
- 2a
- Abstichrohr
- 3
- Metallschmelze
- 3a
- Schließkolben
- 4
- senkrechte Gefäßposition
- 5
- oberer Linearschieber
- 5a
- Abstichkanal
- 6
- unterer Linearschieber
- 6a
- Abstichkanal
- 7
- Raum zwischen den Linearschiebern
- 8
- rieselfähige Füllmasse
- 9
- Spülstein
- 10
- Lochstein
- 11
- Heizvorrichtung
- 12
- Abstichöffnung
- 13
- vertikaler Abstand der Linearschieber
- 14
- Gehäuse
- 15
- Abstichkanalachse
- 16
- Hochdruckförderer
- 17
- Vorratsbehälter
- 18
- Förderkanal
- 18a
- Förderrichtung
- 19
- Förderschnecke
- 20
- Absperrorgan
- 20a
- Schieberplatte
- 20b
- Durchgangsöffnung
- 21
- Hochdruckkanal
- 22
- Hochdruck-Kolben-Zylinder-Einheit
- 23
- Hydro-Zylinder
- 24
- erstes Hebelgetriebe
- 25
- Druckrohr
- 26
- zweites Hebelgetriebe
- 27
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 28
- Schließkolben