EP1174671A2

EP1174671A2 - Metallurgisches Gefäss, insbesondere Elektrolichtbogenofen, das beim Abstechen der Metallschmelze in senkrechter Gefässlage steht

Info

Publication number: EP1174671A2
Application number: EP01116091A
Authority: EP
Inventors: Dieter Figge; Reinhard Dr. Fuchs
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2002-01-23
Also published as: EP1174671A3; DE10034049A1

Abstract

Ein metallurgisches Gefäß (1), insbesondere ein Elektrolichtbogenofen, steht beim Abstechen der Metallschmelze (2) in senkrechter Gefäßlage bei senkrechter Abstichkanalachse (4a). Um einen Bodenabstich (3) sicher verschließbar zu gestalten und wieder zu öffnen, auch für portionsweises Öffnen geeignet zu machen, wird vorgeschlagen, dass vom senkrechten Verlauf (5) jeweils ein Abstichkanalabzweig (8) schräg nach unten verläuft und dass ein auf der Abstichkanalachse (4a) in einem Rohr (9) geführter Steuerstopfen 810) aus einer oberen Schließstellung 811), in der die seitliche Abstichkanalabzweigöffnung (8a) ebenfalls verschlossen ist, in eine untere Öffnungsstellung (12) verstellbar ist, in der der Steuerstopfen (10) die seitliche Abstichkanalabzweigöffnung (8a) zum Abstichkanal (6) freigibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Gefäß, insbesondere einen Elektrolichtbogenofen, das beim Abstechen der Metallschmelze in senkrechter Gefäßlage steht und einen Bodenabstich aufweist.

Elektrolichtbogenöfen sind überwiegend mit einem Erker ausgestattet im Einsatz, in dem sich eine exzentrische Abstichöffnung befindet. Während der Erschmelzung wird das Abstichloch nicht von der Metallschmelze umspült. Zum Abstechen wird das Gefäß gekippt. Die Abstichöffnung kann mittels einer Stopfenstangenvorrichtung oder mit einem Schieberverschluss betätigt werden. Der Abstichkanal ist mit einer Füllmasse ausgefüllt, die verhindern soll, dass z.B. flüssiger Stahl mit einer abschließenden Blechplatte des Verschlusses in Kontakt kommt und daran durch Einfrieren festklebt. Die rieselfähige Füllmasse liegt lose auf der Verschluss-Blechplatte auf und erlaubt eine Bewegung beim Öffnen. Die Füllmasse fällt beim Öffnen zuerst aus dem Abstichkanal. Danach folgt das Flüssigmetall (DE 32 30 646 C1).

Derartige Ofengefäße sind jedoch aufwendig, weil eine Kippvorrichtung mit Kippantrieb notwendig ist. Das Ofengefäß ist durch den Erker nicht rotationssymmetrisch und deshalb ebenfalls in der Herstellung aufwendig.

Das eingangs bezeichnete metallurgische Gefäß geht von einem nur in senkrechter Position betätigbaren Abstich aus, so dass der Erker und eine Kippvorrichtung entfallen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein metallurgisches Gefäß in senkrechter Position einen Abstichverschluss vorzuschlagen, der zuverlässig verschließbar und wieder leicht zu öffnen ist, ein portionsweises Öffnen und danach wieder ein sicheres Verschließen erlaubt.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass vom senkrechten Verlauf eines oder mehrerer Abstichkanäle in der Abstichkanalrohrwand jeweils ein Abstichkanalabzweig schräg nach unten zur Abstichkanalachse und daran anschließend etwa senkrecht nach unten verläuft und dass ein auf der Abstichkanalachse in einem Rohr geführter Steuerstopfen aus einer oberen, am Gefäßboden in durch Formschluss abdichtender Schließstellung in der die seitliche Abstichkanalabzweigöffnung ebenfalls verschlossen ist, in eine untere Öffnungsstellung verstellbar ist, in der der Steuerstopfen die seitliche Abstichkanalabzweigöffnung zum Abstichkanal freigibt. Die Vorteile sind ein sicheres Verschließen beim portionsweisen Abstechen in senkrechter Gefäßlage. Außerdem werden zwei Abdichtungsstellen für die Metallschmelze geschaffen. Der Abstich ist femer ausreichend wartungsfrei. Die Dichtwirkung erfolgt über eine Spaltdichtung zwischen zwei Keramikteilen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das im Durchmesser gegenüber dem Abstichkanaldurchmesser größere Rohr für die Führung des Steuerstopfens in einem am Gefäßboden angebrachten Bodenblock aus Feuerfestwerkstoff eingelassen ist und dass am Bodenblock ein Schubantrieb und / oder ein Drehantrieb für den Steuerstopfen gelagert ist und der Schubantrieb und der Drehantrieb mit dem Steuerstopfen antriebsmäßig verbunden sind. Während der Einschmelzphase des metallurgischen Gefäßes dichtet der Steuerstopfen an seiner oberen Spitze und während des Abstechens dichtet der Steuerstopfen im ausgefüllten Rohr.

Um eine weitergehende Sicherheit im Abstichbereich eines metallurgischen Gefäßes zu schaffen und dadurch ein Redundanz-System zu erhalten, wird vorgeschlagen, dass am Gefäßboden spiegelbildlich paarweise angeordnete Abstichkanäle mit jeweils einem Schubantrieb und einem Drehantrieb vorgesehen sind.

Weitere, der Funktionssicherheit dienende Merkmale bestehen darin, dass ein gefäßbodennaher Abschnitt des Steuerstopfens hohl und mit Füllmasse auffüllbar ist, die durch einen seitlichen Kanal im Steuerstopfen und im Bodenblock mittels einer Transporteinrichtung für die Füllmasse in Schließstellung des Steuerstopfens einführbar ist. Dadurch wird die bisherige rieselfähige Füllmasse auf der Blechplatte ersetzt und kann somit als Füllmasse weiterhin verwendet werden. Die Füllmasse erleichtert die Spaltabdichtung.

Eine andere Verbesserung der Erfindung ist dadurch gegeben, dass der Abstichkanal im Bodenblock gerade verläuft und außerhalb des Bodenblocks ein bogenförmiges Abstichrohr angeschlossen ist, dessen Achse lotrecht verläuft oder dass der Abstichkanal im Bodenblock gebogen verläuft und sich außerhalb des Bodenblocks ein lotrecht verlaufendes Abstichrohr anschließt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Antriebe für den Steuerstopfen jeweils entweder aus einem Zahnradgetriebe bestehen, das hitzefest in einem Gehäuse umschlossen und über einen Antriebsstrang mit einem entfernt angeordneten Antriebsdrehmotor antriebsmäßig verbunden ist oder aus einem Hydromotor gebildet ist, der außerhalb des Strahlungsbereichs des Gefäßes angeordnet ist und mit einer Kolbenfläche des Steuerstopfens über eine Hydraulikleitung zusammenwirkt.

Die gewünschten Toleranzen zwischen Steuerstopfen und Rohr können bei Wärmebeständigkeit dadurch erzielt werden, dass der Steuerstopfen und das ihn führende Rohr jeweils aus Bornitrid hergestellt sind oder einer schlecht benetzten Keramik. Letztere ist leicht und gut bearbeitbar.

Eine Alternative zur Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, dass am Gefäßboden unterhalb dem Bodenabstich ein horizontal liegender Schieberverschluss angeordnet ist, der mit paarweisen Schieberstangen an zumindest ein am Gefäßboden befestigtes Schubgetriebe mit einem Antriebsmotor angeschlossen ist und dass ein vertikal rechteckiger Bodenabstichkanal mittels zwei horizontal gegenläufig anstellbaren, den rechteckigen Bodenabstichkanal überdeckenden Kolben aus Feuerfestwerkstoff verschließbar ist. Die Mechanik ist wirtschaftlich herstellbar. Die Funktionsweise ist klar überschaubar und die Betätigung kann mit üblichen Mitteln erfolgen.

Die Haltbarkeit und die Herstellung werden auch hier dadurch vorteilhaft beeinflusst, dass die zylindrischen Kolben in Bornitrid-Hülsen geführt und aus Bomitrid ausgeführt sind.

Weiterhin können auch hier die wärmetechnisch erforderlichen Schutzmaßnahmen angewendet werden, indem jeder Kolben einen eigenen Antrieb besitzt, der aus einem Hydrozylinder besteht, der außerhalb des Strahlungsbereichs des Gefäßes angeordnet ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1: einen senkrechten Querschnitt durch den Bodenbereich eines metallurgischen Gefäßes für ein erstes Ausführungsbeispiel, mit einem Schub- und einem Drehantrieb,
Fig. 2: einen senkrechten Querschnitt durch den Abstich wie Fig. 1 mit Ausbildung des Steuerstopfens und Spaltdichtung,
Fig. 3: einen senkrechten Schnitt wie die Fig. 1 und 2 mit einer alternativen Ausführungsform des Bornitrid-Rohrs und des Bomitrid-Steuerstopfens,
Fig. 4: den senkrechten Schnitt der Fig. 1 bis 3 während eines Freibohrens des linken Abstichkanals,
Fig. 5: den Schub- und Drehantrieb für den Steuerstopfen im Schnitt und vergrößertem Maßstab,
Fig. 6: einen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform mit Füllmassen-Zuführung in einen hohlen Steuerstopfen,
Fig. 7: eine Einzelheit gemäß Fig. 6 in vergrößertem Maßstab,
Fig. 8: einen senkrechten Schnitt durch eine andere Ausführungsform mit Schieberverschluss,
Fig. 9: die Ausführungsform der Fig. 8 mit einer alternativen Antriebsgestaltung,
Fig. 10: einen horizontalen Schnitt durch die Ausführungsform der Fig. 9, mit geöffneten Kolben,
Fig. 11: den horizontalen Schnitt der Fig. 9 mit geschlossenen Kolben und
Fig. 12: einen vertikalen Schnitt durch den Bodenblock mit Inertgas-Spülung.

Das metallurgische Gefäß 1 mit einem Gefäßboden 1a besteht im Ausführungsbeispiel aus einem Elektrolichtbogenofen, der beim Abstechen der Metallschmelze 2 in senkrechter Gefäßlage steht, so dass ein senkrechter Bodenabstich 3 ebenfalls eine senkrechte Achsstellung 4 aufweist. Dementsprechend beginnt der Bodenabstich 3 mit einem senkrechten Verlauf 5 eines oder mehrerer Abstichkanäle 6 und verläuft weiter in der Abstichkanalrohrwand 7 mit jeweils einem Abstichkanalabzweig 8 schräg nach unten zur Abstichkanalachse 4a und daran anschließend etwa senkrecht nach unten. In der Abstichkanalachse 4a ist in einem konzentrischen Rohr 9 ein Steuerstopfen 10 geführt. Der Steuerstopfen 10 befindet sich mit seiner konischen Kuppe 10a in einer durch Formschluss abdichtenden Schließstellung 11 (Fig. 1, linke Hälfte). Dabei ist die seitlich in der Abstichkanalrohrwand 7 gebildete Abstichkanalabzweigöffnung 8a ebenfalls verschlossen. Der Steuerstopfen 10 ist (Fig. 1, rechte Hälfte) in eine untere Öffnungsstellung 12 verstellbar, in der der Steuerstopfen 10 die seitliche Abstichkanalabzweigöffnung 8a zum Abstichkanal 6 freigibt.

Das Rohr 9 und damit der Steuerstopfen 10 ist etwa 25 - 30 % größer im Durchmesser 9a gegenüber dem Abstichkanaldurchmesser 6a. Das Rohr 9 ist in einem am Gefäßboden 1a angebrachten Bodenblock 13 aus Feuerfestwerkstoff eingelassen. An diesen Bodenblock 13 sind ein Schubantrieb 14 und ein Drehantrieb 15 für den Steuerstopfen 10 gelagert. Der Schubantrieb 14 verstellt den Steuerstopfen 10 in die Schließstellung 11 oder in die untere Öffnungsstellung 12. Der Steuerstopfen 10 ist in dem Rohr 9 eng geführt. Der Steuerstopfen 10 und das Rohr 9 sind aus Bornitrid gefertigt und bearbeitet. Der Werkstoff Bornitrid (BN) ist durch hohe Temperaturschock-Beständigkeit und schlechter Benetzbarkeit durch Flüssigkeiten und durch sehr gute Schmiereigenschaften sowie durch gute mechanische Bearbeitbarkeit für die Abdichtung geeignet.

Während der Einschmelzphase, die z.B. 50 Minuten betragen kann, dichtet der Steuerstopfen 10 mit seiner konischen Kappe 10a gegen eine korrespondierende Konusringfläche im Rohr 9 ab. Innerhalb der Abstichphase, die z.B. 3 Minuten dauert, dichtet der abgesenkte Steuerstopfen 10 durch seine relativ enge Toleranz im Rohr 9 (bei ca. 0,5 mm Spiel) ab. Während dieser Zeit führt der Steuerstopfen 10 zur Abdichtung gegen die Metallschmelze 2 eine Drehbewegung über den Drehantrieb 15 relativ zum Rohr 9 aus.

Wie in den Fig. 1- 4 gezeigt ist, sind am Gefäßboden 1a über den Bodenblock 13 spiegelbildlich paarweise angeordnete Abstichkanäle 6 mit jeweils einem Schubantrieb 14 und einem Drehantrieb 15 vorgesehen.

Gemäß Fig. 1 ist der Steuerstopfen 10 in einem Rohr 9 gelagert, das als Hülse mit einem auf dem Bodenblock 13 aufliegenden Flansch 9b gestaltet ist.

In Fig. 2 ist der Steuerstopfen 10 in der linken Hälfte der Darstellung bis über den Rand des Gefäßbodens 1a in Schließstellung 11 gefahren. Hierzu wird in einer einfachen Ausführung der Schubantrieb 14 eingesetzt.

Gemäß Fig. 3 ist das Rohr 9 wie beschrieben ausgeführt. In Abänderung gegenüber den Fig. 1 und 2 ist jedoch das Rohr 9 als Hülse mit einem unteren Flansch 9c ausgeführt und von unten befestigt.

Eine weitere Abänderung ergibt sich aus Fig. 4. In dem Bodenblock 13 sind wieder die beiden schrägen Abstichkanäle 6 vorgesehen. Der Steuerstopfen 10 gleitet jedoch unmittelbar in dem Bodenblock 13, der das Rohr 9 selbst bildet. Hier ist nur ein Abstichkanal 6 vorhanden. In dem senkrechten Verlauf 5 ist ein Abstichkanalabzweig 8 nur für die Zuführung von Füllmasse 16 durch ein Fördermittel 17 angeordnet. Der zweite Kanal ist mit Füllmasse 16 gefüllt. Die Füllmasse 16 (z.B. Sand) wird mittels einer motorisch angetriebenen Förderschnecke 28a ( vgl. Fig. 6) in den Raum über dem Steuerstopfen 10 gefördert. Das Dichten wird dabei während der langen Aufschmelzphase des Gefäßes 1 von eingefördertem Sand übernommen. Sobald der Steuerstopfen 10 nach unten gefahren wird, um das Gefäß 1 zu entleeren, wird der Füllmassenkanal durch den dortigen Steuerstopfen 10 verschlossen. Der auf dem Steuerstopfen 10 liegende Sand kann nicht nachrutschen und blockiert die Bohrung gegen das Eindringen von Metallschmelze 2. Der Abstichkanal 6 wird frei. Der Sand und die Metallschmelze 2 können das Gefäß 1 verlassen. Die Dichtung zwischen dem Rohr 9 und dem Steuerstopfen 10 in der geöffneten Stellung erfolgt wieder durch die vorstehend beschriebene Spaltdichtung. Das Abdichten wird dabei durch Sandreste unterstützt, die wegen ihrer kugeligen Form der Stopfen-Kuppe 10a in den Raum zwischen dem Rohr 9 und dem Steuerstopfen 10 verbleiben. In dieser Gestaltung kann in der geschlossenen Stellung bei ca. 50 Minuten beim Aufschmelzen von Schrott das Rohr 9 im 45°-Winkel mit Flanschen 9b bzw. 9c durch einen automatischen Manipulator gewechselt werden.

In Fig. 5 ist ein Beispiel eines Schubantriebs 14 mit Drehantrieb 15 dargestellt. Ein Antriebsdrehmotor 17 treibt über ein Zahnradgetriebe 18 eine Gewindespindel 19, auf der eine Spindelmutter 20 geführt ist. Die Spindelmutter 20 ist über eine T-Nute 21 mit dem Steuerstopfen 10 verbunden. Auf der Spindelmutter 20 ist ein Zahnrad 22 verkeilt und wird über ein weiteres Zahnrad 23 über deren Welle 23a und auf der Welle 23a und am Gehäuse 24 angeflanschtem Planetengetriebe 25 mit eigenem Antriebsmotor 26 angetrieben. Der Antriebsdrehmotor 17 und der Antriebsmotor 26 werden unabhängig voneinander geschaltet. Der Antriebsdrehmotor 17 verstellt den Steuerstopfen 10 in der axialen Höhenlage und der Antriebsmotor 26 dreht den Steuerstopfen 10 in der beschriebenen Art, um eine Dichtung gegen die Metallschmelze 2 zu erzeugen.

Gemäß Fig. 6 ist ein gefäßbodennaher Abschnitt 10b des Steuerstopfens 10 hohl und mit der Füllmasse 11 aufgefüllt, die durch einen seitlichen Kanal 27 im Steuerstopfen 10 und im Bodenblock 13 durch ein Fördermittel 28 in Form der Förderschnecke 28a für die Füllmasse 16 in Schließstellung 11 des Steuerstopfens 10 eingeführt wird und den gefäßbodennahen Abschnitt 10b erreicht und auffüllt.

Der Abstichkanal 6 kann im Bodenblock 13 erst gerade verlaufen (Fig. 1 ― 5) und außerhalb des Bodenblocks 13 kann ein bogenförmiges Abstichrohr 29 angeschlossen sein, dessen Achse 30 lotrecht verläuft (Fig. 1 ― 4).

Eine andere Führung des Abstichkanals 6 sieht vor, dass der Abstichkanal 6 im Bodenblock 13 gebogen verläuft und sich außerhalb des Bodenblocks 13 ein lotrecht verlaufendes Abstichrohr 31 anschließt.

Die Antriebe 14, 15 für den Steuerstopfen 10 bestehen jeweils entweder aus dem Zahnradgetriebe 18 und sind hitzefest in dem Gehäuse 24 umschlossen und über einen nicht näher dargestellten Antriebsstrang mit dem entfernt angeordneten Antriebsdrehmotor 17 verbunden oder wie in Fig. 5 ersichtlich ist, mit dem unmittelbar, jedoch hitzegeschützten Antriebsdrehmotor 17 bzw. dem Antrieb 26. Eine andere Bauweise sieht einen Hydromotor (17; 26) vor, der außerhalb des Strahlungsbereiches des metallurgischen Gefäßes 1 angeordnet ist und mit einer Kolbenfläche 32 des Steuerstopfens 10 über eine (nicht gezeigte) Hydraulikleitung zusammenwirkt.

Fig. 6 zeigt den geschlossenen Bodenabstich 3. Es ist nur ein Abstichkanal 6 vorgesehen. Im Bodenblock 13 verläuft der Abstichkanal 6 gerade, währenddem der Abstichkanal 6 einen Bogenteil aufweist. Die Transporteinrichtung 28 fördert durch die Förderschnecke 28a aus einem Vorratsbehälter Füllmasse 16 durch den Kanal 27 im Bodenblock 13 bis in den gefäßbodennahen Abschnitt 10a des Steuerstopfens 10. Das Rohr 9 ist von unten mit einem Flansch 9c befestigt. Der sich in Schließstellung 11 befindliche Steuerstopfen 10 ist durch die rieselfähige Füllmasse 16 bis in den Bodenabstich 3 gefüllt. Über der Füllmasse 16 steht die Metallschmelze 2. Alle Kanäle im Bodenblock 13 können von außen freigebohrt werden, falls diese nicht von allein leerlaufen.

In Fig. 7 ist die Situation um den geöffneten Bodenabstich 3 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Der Steuerstopfen 10 ist über die in der T-Nute 21 angeschlossene Gewindespindel 19 in die untere Öffnungsstellung 12 abgesenkt, wobei der Kanal 27 für die Füllmasse 16 verschlossen wird, so dass die Abstichkanalabzweigöffnung 8a den Weg für die Metallschmelze 2 durch den Abstichkanal 6 freigibt. Reste der Füllmasse 16 dichten den Steuerstopfen 10 am Rand ringsum ab, so dass keine Schmelze in den Spalt zwischen den Steuerstopfen 10 und das Rohr 9 gelangen kann. Aus diesem Grund kann anstelle des Bornitrids auch eine andere Keramik gewählt werden.

Die Betätigung des Bodenabstichs 3 kann in den nachstehenden Schritten erfolgen:

(a) Öffnen des Bodenabstichs

der Steuerstopfen 10 wird nach oben gefahren und zwar um ca. 50 mm, um die versinterte Schicht aus der Füllmasse 16 über den Steuerstopfen 10 aufzubrechen,
der Steuerstopfen 19 wird dann nach unten gefahren in die Abstichposition (untere Öffnungsstellung 12), um der Metallschmelze 2 den Weg in den Abstichkanal 6 freizugeben.

(b) Schließen des Bodenabstichs

Der Steuerstopfen 10 wird aus der unteren Position nach oben gefahren, bis die konische Kuppe 10a den Abstichkanal 6 versperrt, d.h. die Schließstellung 11 erreicht hat.
Die Förderschnecke 28a fördert Füllmasse 16 durch den Kanal 27 in den hohlen, gefäßbodennahen Abschnitt 10b des Steuerstopfens 10,
die Füllmasse 16 verdrängt die Metallschmelze 2 über dem Steuerstopfen 10 und füllt den Raum über dem Steuerstopfen 10 mit Füllmasse 16 aus, so dass ein späteres Öffnen wieder ermöglicht wird.

Eine andere Ausführungsform ist in den Fig. 8 - 12 dargestellt. Am Gefäßboden 1a unterhalb dem Bodenabstich 3 ist ein horizontal liegender Schieberverschluss 33 angeordnet, der mit paarweisen Schieberstangen 34 an zumindest ein am Gefäßboden 1a befestigtes Schubgetriebe 35 mit dem Antrieb 36 angeschlossen ist. Ein vertikal rechteckiger Bodenabstichkanal 37 ist mittels zwei horizontal gegenläufig anstellbaren Kolben 38a, 38b aus Feuerfestwerkstoff (BN) verschließbar. Die zylindrischen Kolben 38a und 38b sind in Bornitrid-Hülsen 39 ( vgl. Fig. 9) geführt und selbst aus Bornitrid hergestellt und durch mechanische Bearbeitung ineinander gleitend eingepasst.

Jeder der Kolben 38a, 38b ist mit einem eigenen Antrieb 36 ausgestattet. Der Antrieb 36 besteht aus einem Hydroantrieb 40, der (anders als gezeichnet) ca. 2500 mm außerhalb des Strahlungsbereichs des Gefäßes 1 angeordnet ist. Die Verbindung zwischen dem Gehäuse 24 und einem Drehantrieb 15 kann auch über eine hitzegeschützte Kardanwelle erfolgen, die das jeweilige Eingangszahnritzel drehen kann.

Gemäß den Fig. 9 und 10 ist der Durchmesser der Kolben 38a, 38b ca. 15 ― 25 % größer als die Tiefe des rechteckigen Abstichkanals 6. Das Rohr 9 ist im Bereich des Abstichkanals 6 freigefräst. Die Kolben 38a, 38b bewegen sich gegenläufig. In der geschlossenen Stellung (Fig. 9) wird der Abstichkanal 6 blockiert. Beim Zusammenfahren mit definierter Kraft wird die sich dazwischen befindliche Metallschmelze 2, wie z.B. der Flüssigstahl, weggequetscht. Beim Auseinanderfahren der Kolben 38a, 38b wird der Abstichkanal 6 völlig freigegeben. Der für jeden Kolben 38a, 38b eigene Antriebsmotor 36 besteht aus dem Hydrozylinder 40. Das Öffnen des Abstichkanals 6 kann extrem schnell erfolgen mit sinusförmigem Geschwindigkeitsverlauf des Anstiegs und des Abfalls.

Das Schließen der Kolben 38a, 38b geschieht in einer ersten Phase ebenfalls schnell, während in einer zweiten Phase langsamer, mit Kraftregelung gearbeitet wird, um die Kolben 38a, 38b nicht durch hartes Zusammenstoßen zu beschädigen. Dieser Geschwindigkeits- oder Kraftverlauf kann jeweils über die Hydrozylinder 40 mit einer Servoventil-Regelung erzielt werden.

In den Fig. 10 und 11 sind jeweils rechteckige Abstichkanäle 6, Kolben 38a, 38b mit der Länge , rundzylindrische Bornitrid-Stangen 41, ein Kolbendurchmesser, eine Kanaltiefe und eine Kanalbreite dargestellt.

Gemäß Fig. 12 sind Maßnahmen getroffen, ein Einfrieren der Metallschmelze 2 im Bereich der Kolben 38a, 38b zu verhindern. Damit das Einfrieren in der geschlossenen Stellung der Bornitrid-Kolben 38a, 38b vermieden wird, erfolgt über Inertgas-Spüldüsen 42 innerhalb von Spülsteinen 43 eine Bewegung der Metallschmelze 2. In der geöffneten Stellung der Kolben 38a, 38b ( vgl. Fig. 10) wird im Feuerfestwerkstoff eine Heizung 44 eingebaut. Die Heizung 44 wird während des Abstichs aktiviert und vermeidet, dass beim Schließen der Kolben 38a, 38b Metallschmelze 2 an den sich gegenüberliegenden Stirnseiten der Kolben 38a, 38b erstarrt. Diese Bauweise benötigt daher keine Füllmasse 16. Die Kolben 38a, 38b werden in ihrer geschlossenen Stellung ( vgl. Fig. 11) durch die darüber befindliche Metallschmelze 2 ausreichend beheizt, so dass keine Gefahr einer Blockierung des Abstichkanals 6 durch erstarrte Schmelze 2 besteht. Vor dem endgültigen Schließen der Kolben 38a, 38b wird eine Mittelstellung angefahren. Die ausfließende Metallschmelze 2 heizt die Stirnbereiche der Kolben 38a, 38b auf. Diese Heizung bringt die Kolben 38a, 38b aus Bornitrid auf annähernd Schmelztemperatur der Metallschmelze 2. Beim anschließenden Zusammenfahren der Kolben 38a, 38b wird ein Ankleben von erstarrter Metallschmelze 2 vermieden.

Bezugszeichenliste

1: metallurgisches Gefäß
1a: Gefäßboden
2: Metallschmelze
3: Bodenabstich
4: senkrechte Achsstellung
4a: Abstichkanalachse
5: senkrechter Verlauf
6: Abstichkanal
6a: Abstichkanaldurchmesser
7: Abstichkanalrohrwand
8: Abstichkanalabzweig
8a: Abstichkanalabzweigöffnung
9: Rohr (aus BN)
9a: Durchmesser
9b: Flansch, oben
9c: Flansch, unten
10: Steuerstopfen
10a: konische Kuppe
10b: gefäßbodennaher Abschnitt
11: Schließstellung
12: untere Öffnungsstellung
13: Bodenblock
14: Schubantrieb
15: Drehantrieb
16: Füllmasse
17: Antriebsdrehmotor
18: Zahnradgetriebe
19: Gewindespindel
20: Spindelmutter
21: T-Nute
22: Zahnrad
23: Zahnrad
23a: Welle
24: Gehäuse
25: Planetengetriebe
26: Antriebsmotor
27: Kanal
28: Transporteinrichtung
28a: Förderschnecke
29: bogenförmiges Abstichrohr
30: Achse
31: lotrechtes Abstichrohr
32: Kolbenfläche
33: Schieberverschluss
34: Schieberstange
35: Schubgetriebe
36: Antrieb
37: rechteckiger Bodenabstichkanal
38a: Kolben
38b: Kolben
39: Bornitrid-Hülse
40: Hydrozylinder
41: Bornitrid-Stangen
42: Inertgas-Spülung
43: Spülsteine
44: Heizung

Claims

Metallurgisches Gefäß, insbesondere Elektrolichtbogenofen, das beim Abstechen der Metallschmelze in senkrechter Gefäßlage steht und einen Bodenabstich aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass vom senkrechten Verlauf (5) eines oder mehrerer Abstichkanäle (6) in der Abstichkanalrohrwand (7) jeweils ein Abstichkanalabzweig (8) schräg nach unten zur Abstichkanalachse (4a) und daran anschließend etwa senkrecht nach unten verläuft und dass ein auf der Abstichkanalachse (4a) in einem Rohr (9) geführter Steuerstopfen (10) aus einer oberen, am Gefäßboden (1a) in durch Formschluss abdichtender Schließstellung (11), in der die seitliche Abstichkanalabzweigöffnung (8a) ebenfalls verschlossen ist, in eine untere Öffnungsstellung (12) verstellbar ist, in der der Steuerstopfen (10) die seitliche Abstichkanalabzweigöffnung (8a) zum Abstichkanal (6) freigibt.
Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das im Durchmesser (9a) gegenüber dem Abstichkanaldurchmesser (6a) größere Rohr (9) für die Führung des Steuerstopfens (10) in einem am Gefäßboden (1a) angebrachten Bodenblock (13) aus Feuerfestwerkstoff eingelassen ist und dass am Bodenblock (13) ein Schubantrieb (14) und / oder ein Drehantrieb (15) für den Steuerstopfen (10) gelagert ist und der Schubantrieb (14 ) und der Drehantrieb (15) mit dem Steuerstopfen (10) antriebsmäßig verbunden sind.
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass am Gefäßboden (1a) spiegelbildlich paarweise angeordnete Abstichkanäle (6) mit jeweils einem Schubantrieb (14) und einem Drehantrieb (15) vorgesehen sind.
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass ein gefäßbodennaher Abschnitt (10b) des Steuerstopfens (10) hohl und mit Füllmasse (16) auffüllbar ist, die durch einen seitlichen Kanal (27) im Steuerstopfen (10) und im Bodenblock (13) mittels einer Transporteinrichtung (28) für die Füllmasse (16) in Schließstellung (11) des Steuerstopfens (10) einführbar ist.
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Abstichkanal (6) im Bodenblock (13) gerade verläuft und außerhalb des Bodenblocks (13) ein bogenförmiges Abstichrohr (29) angeschlossen ist, dessen Achse (30) lotrecht verläuft oder dass der Abstichkanal (6) im Bodenblock (13) gebogen verläuft und sich außerhalb des Bodenblocks (13) ein lotrecht verlaufendes Abstichrohr (31) anschließt.
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe (14;15) für den Steuerstopfen (10) jeweils entweder aus einem Zahnradgetriebe (18) bestehen, das hitzefest in einem Gehäuse (24) umschlossen und über einen Antriebsstrang mit einem entfernt angeordneten Antriebsdrehmotor (17) antriebsmäßig verbunden ist oder aus einem Hydromotor (17; 26) gebildet ist, der außerhalb des Strahlungsbereichs des Gefäßes (1) angeordnet ist und mit einer Kolbenfläche (32) des Steuerstopfens (10) über eine Hydraulikleitung zusammenwirkt.
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstopfen (10) und das ihn führende Rohr (9) jeweils aus Bornitrid hergestellt sind oder aus einer schlecht benetzenden Keramik.
Metallurgisches Gefäß, insbesondere Elektrolichtbogenofen, das beim Abstechen der Metallschmelze in senkrechter Gefäßlage steht und einen zentrischen Bodenabstich aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass am Gefäßboden (1a) unterhalb dem Bodenabstich (3) ein horizontal liegender Schieberverschluss (33) angeordnet ist, der mit paarweisen Schieberstangen (34) an zumindest ein am Gefäßboden (1a) befestigtes Schubgetriebe (35) mit einem Antriebsmotor (36) angeschlossen ist und dass ein vertikal rechteckiger Bodenabstichkanal (37) mittels zwei horizontal gegenläufig anstellbaren, den rechteckigen Bodenabstichkanal (37) überdeckenden Kolben (38a; 38b) aus Feuerfestwerkstoff verschließbar ist.
Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Kolben (38a; 38b) in Bornitrid-Hülsen (39) geführt und aus Bornitrid ausgeführt sind.
Metallurgisches Gefäß nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kolben (38a; 38b) einen eigenen Antrieb (36) besitzt, der aus einem Hydrozylinder (40) besteht, der außerhalb des Strahlungsbereichs des Gefäßes (1) angeordnet ist.