EP1228250B1 - Gasspülstein für metallurgische gefässe mit durch schraubendruckfeder beaufschlagtem verschlusskörper - Google Patents

Gasspülstein für metallurgische gefässe mit durch schraubendruckfeder beaufschlagtem verschlusskörper Download PDF

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EP1228250B1
EP1228250B1 EP00969459A EP00969459A EP1228250B1 EP 1228250 B1 EP1228250 B1 EP 1228250B1 EP 00969459 A EP00969459 A EP 00969459A EP 00969459 A EP00969459 A EP 00969459A EP 1228250 B1 EP1228250 B1 EP 1228250B1
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gas
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sheet metal
supply pipe
gas injection
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Jürgen KUHLMANN
Eberhard Heimann
Klaus Ruwier
Rainer Patron
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Wuelfrather Feuerfest und Dolomitwerke & Co Kg GmbH
Dolomitwerke GmbH
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Wuelfrather Feuerfest und Dolomitwerke & Co Kg GmbH
Dolomitwerke GmbH
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/48—Bottoms or tuyéres of converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/002—Treatment with gases
    • B22D1/005—Injection assemblies therefor

Definitions

  • the invention relates to a gas purging plug for metallurgical Vessels with a porous, gas-permeable molded brick of refractory Material, a surrounding gastight Operaumposed, from a to the lateral peripheral surface of the Formstone extending metal jacket and one the outer Formed face of the formstone covering sheet metal lid is, and one from the bottom of the tin lid extending gas supply pipe, in the area of a sheet metal lid trained gas inlet opening with the sheet metal lid is connected and at a distance from the gas inlet opening of the Sheet metal lid has a narrowed cross section, wherein in the Pipe section between the sheet metal cover and the narrowed cross-section an at least in the axial direction of the gas supply pipe movable closure body is arranged, whose cross section smaller than the inner diameter of the gas supply pipe and greater than the narrowed cross-section and the corresponding a check valve by a supported on the sheet metal cover Helical compression spring in the direction of the one valve seat defining narrowing cross-section is loaded.
  • Such a gas purging plug is known from DE 33 41 446 C1 known. With this gas purging plug can breakthroughs of Melt in the connected gas supply line as far as possible prevent or mitigate their effect.
  • Gas Kunststoffstein insofar problematic as that the Gas inlet opening at high gas pressures leading to a lead to complete compression of the helical compression spring, is closed by the helical compression spring. Thus exists the danger that the gas supply just then, if a relative high gas flow rate is required, is interrupted.
  • Object of the present invention is a gas purging plug of the type mentioned above, on the one hand the Danger of melting breaks minimized and the other hand a safe gas supply even at high gas flow rates with ensures a correspondingly high gas pressure.
  • the solution according to the invention results in a sink that both minimizes the risk of melting breaks as well as a Gas supply from the gas supply pipe in the sink in the case of a completely compressed due to high gas pressure Ensures helical compression spring.
  • Gas iststeins is characterized in that the gas inlet opening consists of three holes whose center axes each eccentric are arranged to the central axis of the gas supply pipe.
  • the center axes of the holes can preferably on lie in a common circle and evenly apart be spaced.
  • a further advantageous embodiment of the invention Gas iststeins is that the valve seat with the Gas supply tube is integrally formed. hereby reduces the number of interconnected Parts, what the manufacturing and storage costs for the Gas purging plug reduced accordingly.
  • the sheet metal lid is plate-shaped and a Has depression, which together with the bottom of the Formstone defines a cavity.
  • the depression can preferably produced by means of a suitable press become. This also allows the number of each other reduce interconnecting items.
  • the gas purging plug shown in the drawing consists of a frusto-conical, gas-permeable molded block 1.
  • the Gas purging plug is used to introduce purge gas, e.g. Argon, in a metallurgical vessel (not shown) Molten metal.
  • the gas sink is in the ground or the wall of the metallurgical vessel installed.
  • the frusto-conical shaped block 1 is in a gas-tight Partial garment bordered, the one around the lateral Peripheral surface of the molded block 1 extending metal jacket 2 and one covering the outer face of the molded block 1 Sheet metal lid 3 is welded together. It can be seen that the sheet metal lid 3 is plate-shaped and a Recess 4 has, which together with the bottom of the Formsteins 1 defines a cavity 5.
  • a gas supply pipe 6 arranged in the region of a formed in the sheet metal lid 3 Gas inlet opening 7 welded to the sheet metal lid 3 is.
  • the Gas supply pipe 6 At its end facing away from the sheet metal lid 3 is the Gas supply pipe 6 with an internal thread 8 for connecting a Gas line (not shown) provided.
  • a Gas line (not shown) provided.
  • an external thread can also be formed on the gas supply pipe 6, an external thread be.
  • the gas supply pipe 6 At a distance from the gas inlet opening 7, the gas supply pipe 6 a narrowed cross-section 9, wherein in the pipe section between the sheet metal lid 3 and the narrowed Cross-section 9 a in the axial direction of the gas supply pipe. 6 movable closure body arranged in the form of a ball 10 is.
  • the narrowed cross-section 9 of the gas supply pipe 6 defines a conical valve seat 11 which is integral with the Gas supply pipe 6 is formed.
  • the ball 10 is corresponding to a check valve by a supported on the sheet metal lid 3 helical compression spring 12 in Direction of the valve seat 11 loaded.
  • the helical compression spring 12 is dimensioned so that between the inner wall of the Gas supply pipe 6 and the spring 12, a free annular space thirteenth is available.
  • the gas inlet 7 is with respect to the gas supply pipe 6 and the helical compression spring 12 arranged so that they partially outside the pitch circle of the helical compression spring 12th lies.
  • the central axes of the Bores 14,15,16 lie on a common circle and are equally spaced from each other (see Fig. 2).
  • the gas purging plug is preferably made in the manner that first of the frustoconical molded block 1 in the conical metal jacket 2 is shrunk. Subsequently, will the plate-shaped metal lid 3 welded to the metal jacket 2.
  • the gas supply pipe 6 can already with the Helical compression spring 12 and the locking ball 10 on the Sheet metal lid 3 welded.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Gasspülstein für metallurgische Gefäße mit einem porösen, gasdurchlässigen Formstein aus feuerfestem Material, einer diesen umgebenden gasdichten Teilumkleidung, die aus einem sich um die seitliche Umfangsfläche des Formsteins erstreckenden Blechmantel und einem die äußere Stirnfläche des Formsteins überdeckenden Blechdeckel gebildet ist, und einem sich von der Unterseite des Blechdeckels erstreckenden Gaszuführungsrohr, das im Bereich einer im Blechdeckel ausgebildeten Gaseintrittsöffnung mit dem Blechdeckel verbunden ist und im Abstand von der Gaseintrittsöffnung des Blechdeckels einen verengten Querschnitt aufweist, wobei in dem Rohrabschnitt zwischen dem Blechdeckel und dem verengten Querschnitt ein zumindest in Axialrichtung des Gaszuführungsrohres beweglicher Verschlußkörper angeordnet ist, dessen Querschnitt kleiner als der Innendurchmesser des Gaszuführungsrohres und größer als der verengte Querschnitt ist und der entsprechend einem Rückschlagventil durch eine an dem Blechdeckel abgestützte Schraubendruckfeder in Richtung des einen Ventilsitz definierenden verengten Querschnitts belastet ist.
Ein derartiger Gasspülstein ist aus der DE 33 41 446 C1 bekannt. Mit diesem Gasspülstein lassen sich Durchbrüche der Schmelze in die angeschlossene Gaszufuhrleitung weitestgehend verhindern bzw. in ihrer Auswirkung mindern. Allerdings ist der bekannte Gasspülstein insofern problematisch, als daß die Gaseintrittsöffnung bei hohen Gasdrücken, die zu einem vollständigen Zusammenpressen der Schraubendruckfeder führen, durch die Schraubendruckfeder verschlossen ist. Somit besteht die Gefahr, daß die Gaszufuhr gerade dann, wenn ein relativ hoher Gasvolumenstrom benötigt wird, unterbrochen wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Gasspülstein der eingangs genannten Art zu schaffen, der einerseits die Gefahr von Schmelzendurchbrüchen minimiert und der andererseits eine sichere Gaszufuhr auch bei hohen Gasvolumenströmen mit einem entsprechend hohen Gasdruck gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gaseintrittsöffnung zumindest teilweise außerhalb des Teilkreises der Druckfeder angeordnet wird wie definiert im kennreichnenden Teil des Anspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Lösung ergibt einen Spülstein, der sowohl die Gefahr von Schmelzendurchbrüchen minimiert als auch eine Gaszufuhr vom Gaszuführungsrohr in den Spülstein im Falle einer aufgrund hohen Gasdrucks vollständig zusammengepreßten Schraubendruckfeder sicherstellt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gasspülsteins ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseintrittsöffnung aus drei Bohrungen besteht, deren Mittelachsen jeweils exzentrisch zur Mittelachse des Gaszuführungsrohres angeordnet sind. Die Mittelachsen der Bohrungen können dabei vorzugsweise auf einem gemeinsamen Kreis liegen und voneinander gleichmäßig beabstandet sein. Hierdurch wird zum einen ein relativ großer Gesamtöffnungsquerschnitt und zum anderen ein stabiles Widerlager für die Schraubendruckfeder im Bereich der durch die Bohrungen gebildeten Gaseintrittsöffnung an dem Blechdeckel erzielt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gasspülsteins besteht darin, daß der Ventilsitz mit dem Gaszuführungsrohr einstückig ausgebildet ist. Hierdurch reduziert sich die Anzahl der miteinander zu verbindenden Einzelteile, was die Herstellungs- und Lagerkosten für den Gasspülstein entsprechend verringert.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Blechdeckel tellerförmig ausgebildet ist und eine Vertiefung aufweist, die zusammen mit der Unterseite des Formsteins einen Hohlraum definiert. Die Vertiefung kann vorzugsweise mittels einer geeigneten Presse hergestellt werden. Auch hierdurch läßt sich die Anzahl der miteinander zu verbindenden Einzelteile verringern.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1
eine Querschnittansicht auf einen erfindungsgemäßen Gasspülstein mit einem Formstein aus feuerfestem Material, und
Fig. 2
eine Draufsicht auf den Gasspülstein gemäß Fig. 1, wobei der Formstein der Übersichlichkeit halber weggelassen ist.
Der in der Zeichnung dargestellte Gasspülstein besteht aus einem kegelstumpfförmigen, gasdurchlässigen Formstein 1. Der Gasspülstein dient der Einleitung von Spülgas, wie z.B. Argon, in eine in einem metallurgischen Gefäß (nicht gezeigt) befindliche Metallschmelze. Hierzu wird der Gasspülstein in den Boden oder die Wand des metallurgischen Gefässes eingebaut.
Der kegelstumpfförmige Formstein 1 ist in einer gasdichten Teilumkleidung eingefaßt, die aus einem sich um die seitliche Umfangsfläche des Formsteins 1 erstreckenden Blechmantel 2 und einem die äußere Stirnfläche des Formsteins 1 überdeckenden Blechdeckel 3 zusammengeschweißt ist. Es ist zu erkennen, daß der Blechdeckel 3 tellerförmig ausgebildet ist und eine Vertiefung 4 aufweist, die zusammen mit der Unterseite des Formsteins 1 einen Hohlraum 5 definiert.
An der Unterseite des Blechdeckels 3 ist ein Gaszuführungsrohr 6 angeordnet, das im Bereich einer im Blechdeckel 3 ausgebildeten Gaseintrittsöffnung 7 mit dem Blechdeckel 3 verschweißt ist. An seinem dem Blechdeckel 3 abgewandten Ende ist das Gaszuführungsrohr 6 mit einem Innengewinde 8 zum Anschluß einer Gasleitung (nicht gezeigt) versehen. Alternativ oder zusätzlich kann an dem Gaszuführungsrohr 6 auch ein Außengewinde ausgebildet sein.
Im Abstand von der Gaseintrittsöffnung 7 weist das Gaszuführungsrohr 6 einen verengten Querschnitt 9 auf, wobei in dem Rohrabschnitt zwischen dem Blechdeckel 3 und dem verengten Querschnitt 9 ein in Axialrichtung des Gaszuführungsrohres 6 beweglicher Verschlußkörper in Form einer Kugel 10 angeordnet ist. Der verengte Querschnitt 9 des Gaszuführungsrohres 6 definiert einen konischen Ventilsitz 11, der einstückig mit dem Gaszuführungsrohr 6 ausgebildet ist.
Die Kugel 10 ist entsprechend einem Rückschlagventil durch eine an dem Blechdeckel 3 abgestützte Schraubendruckfeder 12 in Richtung des Ventilsitzes 11 belastet. Die Schraubendruckfeder 12 ist so dimensioniert, daß zwischen der Innenwandung des Gaszuführungsrohr 6 und der Feder 12 ein freier Ringraum 13 vorhanden ist.
Die Gaseintrittsöffnung 7 ist in bezug auf das Gaszuführungsrohr 6 und die Schraubendruckfeder 12 so angeordnet, daß sie teilweise außerhalb des Teilkreises der Schraubendruckfeder 12 liegt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Gaseintrittsöffnung 7 aus drei Bohrungen 14,15,16, deren Mittelachsen jeweils exzentrisch zur Mittelachse des Gaszuführungsrohres 6 angeordnet sind. Die Mittelachsen der Bohrungen 14,15,16 liegen dabei auf einem gemeinsamen Kreis und sind voneinander gleichmäßig beabstandet (vgl. Fig. 2).
Der Gasspülstein wird vorzugsweise in der Weise hergestellt, daß zunächst der kegelstumpfförmige Formstein 1 in den konischen Blechmantel 2 eingeschrumpft wird. Anschließend wird der tellerförmige Blechdeckel 3 mit dem Blechmantel 2 verschweißt. Das Gaszuführungsrohr 6 kann dabei bereits mit der Schraubendruckfeder 12 sowie der Verschlußkugel 10 an dem Blechdeckel 3 angeschweißt sein.
Bezugszeichenliste
1
Formstein
2
Blechmantel
3
Blechdeckel
4
Vertiefung
5
Hohlraum
6
Gaszuführungsrohr
7
Gaseintrittsöffnung
8
Innengewinde
9
verengter Querschnitt
10
Kugel (Verschlußkörper)
11
konischer Ventilsitz
12
Schraubendruckfeder
13
Ringraum
14
Bohrung
15
Bohrung
16
Bohrung

Claims (10)

  1. Gasspülstein für metallurgische Gefäße mit einem porösen, gasdurchlässigen Formstein (1) aus feuerfestem Material, einer diesen umgebenden gasdichten Teilumkleidung, die aus einem sich um die seitliche Umfangsfläche des Formsteins erstreckenden Blechmantel (2) und einem die äußere Stirnfläche des Formsteins überdeckenden Blechdeckel (3) gebildet ist, und einem sich von der Unterseite des Blechdeckels erstreckenden Gaszuführungsrohr (6), das im Bereich einer im Blechdeckel ausgebildeten Gaseintrittsöffnung (7) mit dem Blechdeckel verbunden ist und im Abstand von der Gaseintrittsöffnung des Blechdeckels einen verengten Querschnitt (9) aufweist, wobei in dem Rohrabschnitt zwischen dem Blechdeckel (3) und dem verengten Querschnitt ein zumindest in Axialrichtung des Gaszuführungsrohres beweglicher Verschlußkörper (10) angeordnet ist, dessen Querschnitt kleiner als der Innendurchmesser des Gaszuführungsrohres (6) und größer als der verengte Querschnitt ist und der entsprechend einem Rückschlagventil durch eine an dem Blechdeckel abgestützte Schraubendruckfeder (12) in Richtung des einen Ventilsitz (11) definierenden verengten Querschnitts belastet ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    zwischen der Innenwandung des Gaszuführungsrohres (6) und der Schraubendruckfeder (12) ein freier Ringraum (13) vorgesehen ist und daß der Querschnitt der Gaseintrittsöffnung (7) zumindest teilweise den Querschnitt des freien Ringraumes (13) überdeckt.
  2. Gasspülstein nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseintrittsöffnung (7) aus mehreren Bohrungen (14,15,16) besteht, deren Mittelachsen jeweils exzentrisch zur Mittelachse des Gaszuführungsrohres (6) angeordnet sind.
  3. Gasspülstein nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseintrittsöffnung (7) aus drei Bohrungen (14,15,16) besteht, deren Mittelachsen jeweils exzentrisch zur Mittelachse des Gaszuführungsrohres (6) angeordnet sind.
  4. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachsen der Bohrungen (14,15,16) auf einem gemeinsamen Kreis liegen und voneinander gleichmäßig beabstandet sind .
  5. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper eine Kugel (10) ist.
  6. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (11) mit dem Gaszuführungsrohr (6) einstückig ausgebildet ist.
  7. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (11) konisch ausgebildet ist.
  8. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Formstein (1) kegelstumpfförmig ausgebildet und in den entsprechend konisch ausgebildeten Blechmantel (2) eingeschrumpft ist.
  9. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Blechdeckel (3) tellerförmig ausgebildet ist und eine Vertiefung (4) aufweist, die zusammen mit der Unterseite des Formsteins (1) einen Hohlraum (5) definiert.
  10. Gasspülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gaszuführungsrohr (6) an seinem dem Blechdeckel (3) abgewandten Ende mit einem Innengewinde (8) und/oder Außengewinde zum Anschluß einer Gasleitung versehen ist.
EP00969459A 1999-10-08 2000-10-09 Gasspülstein für metallurgische gefässe mit durch schraubendruckfeder beaufschlagtem verschlusskörper Expired - Lifetime EP1228250B1 (de)

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