WO1995029264A1 - Verfahren und einrichtung zum freihalten einer öffnung eines metallurgischen gefässes von ablagerungen - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum freihalten einer öffnung eines metallurgischen gefässes von ablagerungen Download PDF

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WO1995029264A1
WO1995029264A1 PCT/AT1995/000076 AT9500076W WO9529264A1 WO 1995029264 A1 WO1995029264 A1 WO 1995029264A1 AT 9500076 W AT9500076 W AT 9500076W WO 9529264 A1 WO9529264 A1 WO 9529264A1
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opening
stopper
plug
wall
metallurgical vessel
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PCT/AT1995/000076
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Inventor
Manfred Eysn
Ernst Höllwarth
Helmut Kerschbaum
Yury Nikolaevich Borisov
Lev Mihailovich Uchitel
Gennady Nikolaevich Goncharenko
Sergei Sergejewitsch Brodski
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Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh
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    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
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    • C21C5/4653—Tapholes; Opening or plugging thereof
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    • G01N35/1004—Cleaning sample transfer devices

Definitions

  • the invention relates to a method for keeping an opening of deposits through a wall of a metallurgical vessel, such as a probe opening of a steelworks converter, for inserting a measuring and / or sampling probe, in which the measuring and / or measuring probe is inserted into the opening when not in use, in particular when not in use. or sampling probe, a stopper is used, and a device for performing the method.
  • a metallurgical vessel such as a probe opening of a steelworks converter
  • the refractory lining of a steelworks converter generally consists of magnesite stones, so that the probe opening penetrating the wall of the converter has an inner wall formed by these magnesite stones. It has been shown in practice that probe openings of this type always overgrow, since slag deposits form which form particularly stable connections with the magnesite stones. The probe opening was drilled out to remove these deposits, which often caused damage to the lining of the metallurgical vessel and was also very time-consuming. However, since measurements are to be carried out as quickly as possible in order to immediately, i.e., the process taking place in the metallurgical vessel. To be able to influence it in a timely and targeted manner is a particularly disadvantageous cleaning of the probe opening that is difficult to carry out before the measurement or sampling is carried out.
  • a metallurgical vessel which is equipped with a probe opening for inserting a measuring and / or sampling probe, which probe opening can be closed with a stopper, is known from DE-C - 39 34 340.
  • the probe opening is provided with a lining made of graphite or a graphite-alumina mixture for the purpose of keeping the probe opening free of lugs, as a result of which slag deposits which may form can be formed without problems, e.g. with a hand clearer.
  • the probe opening can also be closed with a stopper, which is also made of graphite or a graphite-alumina mixture, to prevent slag ejection, the inner end of the stopper being at least in a region of the refractory lining with a temperature of 1200 ° C and at most up to protrudes an area with a temperature of 1300 ° C
  • the invention aims at a further development of the known device in that deposits of all kinds, in particular slag deposits, immediately, i.e. can be removed immediately after formation of a deposit, so that the opening always, etc. is immediately accessible even after a deposit has settled on the opening.
  • deposits of all kinds, in particular slag deposits immediately, i.e. can be removed immediately after formation of a deposit, so that the opening always, etc. is immediately accessible even after a deposit has settled on the opening.
  • measurements or sampling through a probe opening should be possible at any time without the need to carry out any manipulations beforehand, be it with a hand clearer or with a mechanical clearing device to have to.
  • This goal is to be achieved in comparison with the prior art, in which the opening is kept free solely by gas injection, gas consumption which is greatly reduced or, under certain circumstances, also by avoiding gas injection.
  • This object is achieved in a method of the type described in the introduction in that between the wall of the opening and the surface of the stopper a gas space peripherally surrounding the stopper is maintained, and in that a deposit accumulates between the wall of the opening and the surface of the stopper is melted by electrical resistance heating by means of an electrical current flowing between the surface of the plug and the wall of the opening via the deposit.
  • the plug can weld to the wall of the opening, so that the plug could only be removed from the opening by force, which in turn leads to destruction of the wall of the opening or the plug could.
  • a short circuit occurs between the stopper and the wall of the opening when melt or slag splashes are applied, as a result of which the current flow between the stopper and the wall of the opening causes resistance heating of the deposits formed by the steel or slag splashes. these are melted and the melt flows out through the opening
  • a flushing gas flows through the gas free space, in particular an inert flushing gas, as a result of which effective cooling of the opening and the stopper is achieved and formation of deposits is made more difficult by the flushing gas flowing counter to the splashes.
  • the plug is preferably subjected to a force pulling the plug outward from the probe opening, but otherwise with a force pressing the plug against the interior of the metallurgical vessel, which supports the melting of steel or slag bridges.
  • a device for carrying out the method with a metallurgical vessel, in particular a steel plant converter, an opening through a wall of the metallurgical vessel, in particular a probe opening for introducing a measuring and / or sampling probe, and an insertable into the opening from the outside and out of the opening Removable plug is characterized in that both the wall of the opening and the surface of the plug are electrically conductive and are each connected to a power source, and that a device holding the plug is provided with a guide which one between the wall of the opening and the surface of the stopper provided and peripherally surrounding the stopper gas clearance
  • the wall of the opening is funnel-shaped and tapered towards the interior of the metallurgical vessel and the surface of the plug is frustoconical and also tapered towards the interior of the metallurgical vessel, the device holding the stopper expediently having a force in the direction of the interior of the metallurgical vessel on the stopper applying clamping device.
  • the gap provided between the surface of the stopper and the wall of the opening can be enlarged come, which is conducive to melting or interrupting the metal or slag bridge
  • a particularly simple construction is preferably characterized in that the tensioning device is formed by a helical spring surrounding a guide rod of the stopper, the guide rod being guided axially movably on the device holding the stopper and the helical spring advantageously being connected to a power source and to the surface of the plug is conductively connected
  • the device holding the stopper expediently has a closed guide housing in which a guide rod carrying the stopper is axially displaceably mounted, the helical spring being arranged inside the guide housing and being supported on the one hand on a collar of the guide rod and on the other hand on the guide housing
  • a line leading to a purge gas advantageously leads into the guide housing and the guide housing has at least one directed towards the stopper, for passing on the purge gas into the between the gas passage opening opening the wall of the opening and the surface of the stopper provided gas passage opening.
  • An advantageous construction is characterized in that the device holding the plug can be attached directly to the metallurgical vessel and the plug is electrically insulated from this device, the guide rod and the helical spring advantageously being electrically insulated from the guide housing.
  • the stopper In the state inserted into the opening, the stopper preferably extends into the region of the mouth of the opening located in the interior of the metallurgical vessel, thereby ensuring that molten deposits drip off into the molten bath present in the metallurgical vessel
  • the power source expediently has a low voltage, preferably a maximum of 60 V, and a capacity between 100 and 300 kW.
  • An opening 1 for inserting and removing a lance-shaped device preferably for inserting and removing a measuring and / or sampling probe, hereinafter referred to as the probe opening, passes through a wall 2 of a steelworks converter 3 in the vicinity of the mouth thereof, i.e. in the region of the frustoconical upper part 4 of the steelworks converter 3.
  • the wall 2 of the steelworks converter 3 is formed by an outer jacket 5 made of sheet steel, on the inside of which a refractory lining 6 is arranged
  • the probe opening 1 has a funnel-shaped part 7 starting from the jacket 5 of the steelworks converter 3 and tapering towards the inside of the steelworks converter 3, which is formed by a steel jacket 8.
  • This steel jacket 8 is connected to the jacket 5 of the steelworks converter 3 via an annular flange 9 connected and extends to just over half the thickness of the wall 2 of the steelworks converter 3.
  • a pipe 10 made of graphite or a graphite-alumina mixture or another electrically conductive material is walled into the refractory lining 6, the interior of which is also tapered towards the inside of the steel plant converter 3.
  • This pipe 10 stands with the funnel part 7 in an electrically conductive connection.
  • a guide housing 13 in which a guide rod 14 is axially displaceably mounted, is positioned on a radially directed collar 12 and fastened to the casing 5 or the funnel-shaped part 7 with fastening means (not shown).
  • the longitudinal axis of the guide housing 13 is aligned with the longitudinal axis of the tube 10.
  • the guide rod 14 is mounted in an electrically insulated manner with respect to the guide housing 13 and carries a plug 15 at its end directed towards the inside of the Stahlweik converter 3, which is also made of graphite or a graphite-alumina mixture or another electrical conductive heat-resistant material is formed
  • This plug 15 is frustoconical, tapering towards the inside of the steelworks converter 3
  • a helical spring 16 is provided within the guide housing 13, which is supported on the one hand on a collar 17 of the guide rod 14 and on the other hand on the end 18 of the guide housing 13 facing away from the inside of the steelworks converter 3.
  • the helical spring 16 presses the stopper 15 towards the inside of the steelworks converter 3 until the collar 17 bears against a stop 19 made of insulating material, which is provided in the interior of the guide housing 13. In this position, the plug 15 extends with its front end 20 almost to the mouth 21 of the probe opening 1 lying inside the steelwork converter 3.
  • a line 25 which supplies a flushing gas, preferably an inert gas, such as nitrogen, opens into the guide housing 13, the flushing gas entering the interior of the guide housing 13 through gas outlet openings 26, which are arranged at the end of the guide housing 13 which is at the stopper 15, into the Part of the probe opening 1 enters, in which the plug 15 is located
  • a flushing gas preferably an inert gas, such as nitrogen
  • the purging gas flows through the gas free space 24 into the interior of the steelworks converter 3, whereby cooling of the plug 15 and, in a certain way, blowing away steel or slag splashes which are thrown against the probe opening 1.
  • the plug 15 and the tube 7 are connected to a power source 27, which preferably has a capacity of 100 to 300 kW, but only a low and harmless voltage of up to 60 V.
  • the capacity of the power source 27 is dependent on the size of the gas space 24 between the surface 22 of the plug 15 and the wall 23 of the probe opening 1, ie the width of the annular gap formed by the gas free space 24, and also determined by the respective steel and slag analysis.
  • the plug 15 is connected to the power source 27 via the helical spring 16, which is connected to the plug in an electrically conductive manner via the guide rod 14
  • the function of the facility is as follows: If in the course of oxygen blowing in the steel plant converter 3, steel or slag sprays are formed, which stick to the surface 22 of the stopper 15 and / or the wall 23 of the probe opening 1, ie the tube 7, the gas space 24 becomes between the surface 22 of the plug 15 and the wall 23 of the probe opening 1 forming or bridging at the location of the deposit or the approach to a critical value, thereby resulting in a short circuit or the formation of an arc. As a result, the steel and slag splashes are immediately melted again and the in turn liquefied steel or the again liquefied slag flow back into the melt located in the steelworks converter 3. A mechanical connection caused by the deposit between the plug 15 and the tube 7 of the probe opening 1 is regressed immediately after it is formed
  • the coil spring 16 acting as a current-carrying coil generates a field which moves the guide rod 14 in the direction of the outside of the steelworks 3. This leads to an increase in the width of the gas free space 24 provided between the surface 22 of the stopper 15 and the wall 23 of the probe opening 1, which is useful for melting and interrupting a bridge formed by steel or slag sprayers.
  • the helical spring 16 presses the plug 15 back into its foremost position.
  • the purge gas supply and the current flow are expediently only maintained if a critical phase with regard to steel or slag splashes occurs during steel production, that is to say primarily during oxygen blowing.
  • the device is removed from the probe opening 1 i.e. that the guide housing 13, together with the guide rod 14 carrying the plug 15, is brought into position from the probe opening 1 into a waiting position next to the probe opening 1 with the aid of a pivoting device (not shown) or another movement device.
  • the invention is not limited to the method described in the exemplary embodiment or to the device described there, but can be advantageously used for metallurgical vessels of all kinds and can also be used, for example, to keep a tap hole free

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Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Freihalten einer eine Wand (2) eines metallurgischen Gefässes (3) durchsetzenden Öffnung (1) von Ablagerungen wird bei Nichtgebrauch der Öffnung (1) in diese ein Stopfen (15) eingesetzt. Um Ablagerungen jeder Art an der Öffnung (1) sofort entfernen zu können, wird zwischen der Wandung (23) der Öffnung (1) und der Oberfläche (22) des Stopfens (15) ein den Stopfen (15) peripher umgebender Gasfreiraum (24) aufrechterhalten und wird eine sich zwischen der Wandung (23) der Öffnung (1) und der Oberfläche (22) des Stopfens (15) ansetzende Ablagerung durch elektrische Widerstandserwärmung mittels eines zwischen der Oberfläche (22) des Stopfens (15) und der Wandung (23) der Öffnung (1) über die Ablagerung fliessenden elektronischen Stromes abgeschmolzen.

Description

Verfahren und Ei nrichtung zum frei halten ei ner Öffnung ei nes metal l urgi schen Gefässes von Abl agerungen .
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Freihalten einer eine Wand eines metallurgischen Gefäßes durchsetzenden Öffnung von Ablagerungen, wie einer Sondenöffnung eines Stahlwerkskonverters zum Einführen einer Meß- und/oder Probenahmesonde, bei dem in die Öffnung bei Nichtgebrauch derselben, insbesondere bei Nichtgebrauch der Meß- und/oder Probenahmesonde, ein Stopfen eingesetzt wird, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die feuerfeste Ausmauerung eines Stahlwerkskonverters besteht in der Regel aus Magnesit- Steinen, so daß die die Wandung des Konverters durchsetzende Sondenöffnung eine von diesen Magnesit-Steinen gebildete Innenwand aufweist. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß es immer wieder zu einem Zuwachsen von Sondenöffnungen dieser Art kommt, da sich Schlackenablagerungen bilden, die mit den Magnesit- Steinen besonders stabile Verbindungen eingehen. Zum Entfernen dieser Ablagerungen hat man die Sondenöffnung aufgebohrt, was oft eine Beschädigung der Ausmauerung des metallurgischen Gefäßes nach sich zog und zudem sehr zeitaufwendig war. Da jedoch Messungen möglichst rasch durchgeführt werden sollen, um den im metallurgischen Gefäß stattfindenden Prozeß unmittelbar, d.h. zeit- und zielgerecht, beeinflussen zu können, ist eine nur schwierig durchführbare Reinigung der Sondenöffnung vor Durchführung der Messung bzw. Probenahme besonders nachteilig.
Ein metallurgisches Gefäß, das mit einer Sondenöffnung zum Einführen einer Meß- und/oder Probenahmesonde ausgestattet ist, welche Sondenöffnung mit einem Stopfen verschließbar ist, ist aus der DE-C - 39 34 340 bekannt. Gemäß der DE-C - 39 34340 ist zum Zweck des Freihaltens der Sondenöffnung von Ansätzen die Sondenöffhung mit einer Auskleidung aus Graphit oder aus einem Graphit-Tonerde-Gemisch versehen, wodurch sich eventuell bildende Schlackenansätze problemlos, z.B. mit einem Handräumer, entfernen lassen. Die Sondenöffnung ist weiters zur Vermeidung von Schlackenauswürfen mit einem Stopfen, der ebenfalls aus Graphit oder einem Graphit-Tonerde-Gemisch gebildet ist, verschließbar, wobei das innere Stopfenende mindestens in einen Bereich der feuerfesten Ausmauerung mit einer Temperatur von 1200°C und höchstens bis in einen Bereich mit einer Temperatur von 1300°C ragt
Aus der DE-C - 4036216 ist ein Verfahren zum Verhindern einer Anlagerung von Ansätzen in einer eine Wand eines metallurgischen Gefäßes durchsetzenden Sondenöffnung bekannt, bei dem während des im metallurgischen Gefäß stattfindenden metallurgischen Prozesses mittels einer durch die Sondenöffnung in das metallurgische Gefäß eingeführten Lanze ein inertes Gas oder Luft von außen eingeleitet wird, wobei das Gas an der dem Schmelzenbad zugewandten Mündung der Sondenöffnung einen Gasschleier bildet Dieser Gasschleier erspart eine aufwendige Reinigung der Sondenöffnung und ermöglicht es, auf die Anordnung eines die Sondenöffnung verschließenden Stopfens zu verzichten.
Die Erfindung bezweckt eine Weiterbildung der bekannten Einrichtung dahingehend, daß Ablagerungen jeder Art, insbesondere Schlackenablagerungen, sofort, d.h. unmittelbar nach Bildung einer Ablagerung, entfernt werden können, so daß die Öffnung stets, u.zw. auch unmittelbar nachdem sich eine Ablagerung an der Öffnung festgesetzt hat, frei zugänglich ist Insbesondere sollen Messungen bzw. Probenahmen durch eine Sondenöffnung jederzeit möglich sein, ohne daß es erforderlich ist, vorher irgendwelche Manipulationen, sei es mit einem Handräumer oder mit einer maschinellen Räumeinrichtung, durchführen zu müssen. Dieses Ziel soll bei gegenüber dem Stand der Technik, bei dem ein Freihalten der Öffnung allein durch Gaseinblasen bewerkstelligt wird, stark verringertem Gasverbrauch bzw. unter Umständen auch unter Vermeidung eines Gaseinblasens erreicht werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß zwischen der Wandung der Öffnung und der Oberfläche des Stopfens ein den Stopfen peripher umgebender Gasfreiraum aufrecht erhalten wird, und daß eine sich zwischen der Wandung der Öffnung und der Oberfläche des Stopfens ansetzende Ablagerung durch elektrische Widerstandserwärmung mittels eines zwischen der Oberfläche des Stopfens und der Wandung der Öffnung über die Ablagerung fließenden elektrischen Stromes abgeschmolzen wird.
Kommt es zu einem Auftreffen von Stahl- bzw. Schlackenspritzern auf den Stopfen bzw. auf die in dessen unmittelbarer Umgebung befindliche Wandung der Öffnung, z.B. während des Sauerstoffblasens in einem Stahlwerkskonverter, kann es zu einem Verschweißen des Stopfens mit der Wandung der Öffnung kommen, so daß der Stopfen nur mehr mit Gewalt aus der Öffnung entfernt werden könnte, was wiederum zu einer Zerstörung der Wandung der Öffnung bzw. des Stopfens führen könnte. Erfindungsgemäß kommt es beim Ansetzen von Schmelzen¬ bzw. Schlackenspritzern zu einem Kurzschluß zwischen dem Stopfen und der Wandung der Öffnung, wodurch durch den einsetzenden Stromfluß zwischen dem Stopfen und der Wandung der Öffnung eine Widerstandserwärmung der von den Stahl- bzw. Schlackenspritzern gebildeten Ablagerungen stattfindet, diese abgeschmolzen werden und die Schmelze durch die Öffnung wiederum abfließt
Ein Anschweißen des Stopfens wird somit erfindungsgemäß schon in der Entstehungsphase der Ablagerungen verhindert, so daß der Stopfen jederzeit ohne zusätzlichen Aufwand und ohne die Gefahr einer Beschädigung aus der Öffnung entfernt werden kann. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß beispielsweise eine Meß- und/oder Probenahmesonde zu jedem beüebigen Zeitpunkt in das metallurgische Gefäß eingebracht werden kann, wodurch der im metallurgischen Gefäß stattfindende Prozeß genauer steuerbar ist und bei Abweichungen vom gewünschten Prozeßablauf schneller eingegriffen werden kann und Gegenmaßnahmen gesetzt werden können. Zudem ergibt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Verlängerung der Lebensdauer der Wandung der Öffnung sowie auch des Stopfens.
Gemäß einer bevorzugten Variante wird der Gasfreiraum von einem Spülgas durchströmt, insbesondere von einem inerten Spülgas, wodurch eine effektive Kühlung der Öffnung und des Stopfens erzielt wird und eine Bildung von Ablagerungen durch das den Spritzern entgegenströmende Spülgas erschwert wird.
Vorzugsweise wird der Stopfen während der elektrischen Widerstandserwärmung mit einer den Stopfen aus der Sondenöffnung nach außen ziehenden Kraft, sonst jedoch mit einer den Stopfen gegen das Innere des metallurgischen Gefäßes drückenden Kraft beaufschlagt wodurch das Abschmelzen von Stahl bzw. Schlackenbrücken unterstützt wird.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem metallurgischen Gefäß, insbesondere einem Stahl werkskonverter, einer eine Wand des metallurgischen Gefäßes durchsetzenden Öffnung, insbesondere einer Sondenöffnung zum Einführen einer Meß- und/oder Probenahmesonde, und einem in die Öffnung von außen einsetzbaren und aus der Öffnung entfernbaren Stopfen, ist dadurch gekennzeichnet daß sowohl die Wandung der Öffnung als auch die Oberfläche des Stopfens elektrisch leitend ausgebildet sind und jeweils an eine Stromquelle angeschlossen sind, und daß eine den Stopfen haltende Einrichtung mit einer Führung versehen ist, die einen zwischen der Wandung der Öffnung und der Oberfläche des Stopfens vorgesehenen und den Stopfen peripher umgebenden Gasfreiraum sichert
Vorzugsweise sind die Wandung der Öffnung trichterförmig und sich gegen das Innere des metallurgischen Gefäßes verjüngend und die Oberfläche des Stopfens kegelstumpfförmig und sich ebenfalls gegen das Innere des metallurgischen Gefäßes verjüngend ausgebildet, wobei zweckmäßig die den Stopfen haltende Einrichtung mit einer eine Kraft in Richtung gegen das Innere des metallurgischen Gefäßes auf den Stopfen aufbringenden Spanneinrichtung versehen ist Hierdurch kann es bei Rückziehung des Stopfens um ein geringes Maß bei Auftreten eines die Metall- bzw. Schlackenbrücke abschmelzenden Kurzschlusses zu einer Vergrößerung des zwischen der Oberfläche des Stopfens und der Wandung der Öffnung vorgesehenen Spaltes kommen, was dem Abschmelzen bzw. dem Unterbrechen der Metall- bzw. Schlackenbrücke förderlich ist
Vorzugsweise ist eine besonders einfache Konstruktion dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung von einer eine Führungsstange des Stopfens umgebenden Schraubenfeder gebildet ist, wobei die Führungsstange an der den Stopfen haltenden Einrichtung axial beweglich geführt ist und wobei zweckmäßig die Schraubenfeder an eine Stromquelle angeschlossen ist und mit der Oberfläche des Stopfens leitend verbunden ist
In diesem Fall kommt es bei Auftreten eines Kurzschlusses zu einem Stromfluß durch die Schraubenfeder, die als Spule wirkt und ein Feld erzeugt, das die Führungsstange mitsamt dem an ihrem Ende befestigten Stopfen kurzzeitig zurückzieht, bis der Stromfluß durch Abschmelzen der den Kurzschluß hervorrufenden Metall- bzw. Schlackenbrücke unterbrochen wird, worauf die Schraubenfeder die Führungsstange und damit den Stopfen wieder in die Schließstellung preßt.
Zweckmäßig weist die den Stopfen haltende Einrichtung ein geschlossenes Führungsgehäuse auf, in dem eine den Stopfen tragende Führungsstange axial verschiebbar gelagert ist wobei die Schraubenfeder im Inneren des Führungsgehäuses angeordnet ist und sich einerseits an einem Bund der Führungsstange und andererseits am Führungsgehäuse abstützt
Um in einfacher Weise ein Spülgas dem Gasfreiraum zwischen der Oberfläche des Stopfens und der Wandung der Öffnung zuzuführen, mündet vorteilhaft in das Führungsgehäuse eine ein Spülgas zuführende Leitung und ist das Führungsgehäuse mit mindestens einer in Richtung zum Stopfen gerichteten, zur Weiterleitung des Spülgases in den zwischen der Wandung der Öffnung und der Oberfläche des Stopfens vorgesehenen Gasfreiraum mündenden Gasdurchtrittsöffnung versehen.
Eine vorteilhafte Konstruktion ist dadurch gekennzeichnet, daß die den Stopfen haltende Einrichtung am metallurgischen Gefäß direkt ansetzbar ist und der Stopfen gegenüber dieser Einrichtung elektrisch isoliert ist, wobei zweckmäßig die Führungsstange und die Schraubenfeder gegenüber dem Führungsgehäuse elektrisch isoliert sind.
Vorzugsweise ragt der Stopfen im in die Öffnung eingesetzten Zustand bis in den Bereich der im Inneren des metallurgischen Gefäßes liegenden Mündung der Öffnung, wodurch ein Abtropfen aufgeschmolzener Ablagerungen in das im metallurgischen Gefäß vorhandene Schmelzenbad sichergestellt ist Zweckmäßig weist die Stromquelle eine Niederspannung, vorzugsweise von maximal 60 V, und eine Kapazität zwischen 100 und 300 kW auf.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert wobei die Zeichnung einen Axialschnitt durch eine Sondenöffnung eines Stahlwerkskonverters veranschaulicht
Eine Öffnung 1 zum Ein- und Ausbringen einer lanzenförmigen Einrichtung, vorzugsweise zum Ein- und Ausbringen einer Meß- und/oder Probenahmesonde, nachfolgend als Sondenöffnung bezeichnet, durchsetzt eine Wand 2 eines Stahlwerkskonverters 3 in der Nähe der Mündung desselben, d.h. im Bereich des kegelstumpfförmigen Oberteils 4 des Stahlwerkskonverters 3. Die Wandung 2 des Stahlwerkskonverters 3 ist von einem Außenmantel 5 aus Stahlblech gebildet an dem innenseitig eine feuerfeste Ausmauerung 6 angeordnet ist
Die Sondenöffnung 1 weist einen von dem Mantel 5 des Stahlwerkskonverters 3 ausgehenden, sich zum Inneren des Stahlwerkskonverters 3 hin stark verjüngenden trichterförmigen Teil 7 auf, der von einem Stahlmantel 8 gebildet ist Dieser Stahlmantel 8 ist über einen Ringflansch 9 mit dem Mantel 5 des Stahlwerkskonverters 3 verbunden und erstreckt sich bis knapp über die Hälfte der Dicke der Wand 2 des Stahlwerkskonverters 3.
An diesen Trichterteil 7 anschließend ist ein Rohr 10 aus Graphit oder einem Graphit-Tonerde- Gemisch oder einem anderen elektrisch leitenden Material in die feuerfeste Auskleidung 6 eingemauert dessen Innenraum sich ebenfalls in Richtung zum Inneren des Stahl werkskonverters 3 hin verjüngend ausgebildet ist Dieses Rohr 10 steht mit dem Trichterteil 7 in elektrisch leitender Verbindung.
An der Engstelle 11 des Trichterteiles 7 ist an einem radial gerichteten Bund 12 ein Führungsgehäuse 13, in dem eine Führungsstange 14 axial verschiebbar gelagert ist, in Stellung gebracht und mit nicht näher dargestellten Befestigungsmitteln am Mantel 5 oder am trichterförmigen Teil 7 befestigt Die Längsachse des Führungsgehäuses 13 fluchtet mit der Längsachse des Rohres 10. Die Führungsstange 14 ist gegenüber dem Führungsgehäuse 13 elektrisch isoliert gelagert und trägt an ihrem zum Inneren des Stahlweikskonverters 3 gerichteten Ende einen Stopfen 15, der ebenfalls aus Graphit oder einem Graphit-Tonerde- Gemisch oder einem anderen elektrisch leitenden hitzebeständigen Material gebildet ist Dieser Stopfen 15 ist kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei er sich in Richtung zum Inneren des Stahlwerkskonverters 3 hin verjüngt Innerhalb des Führungsgehäuses 13 ist eine Schraubenfeder 16 vorgesehen, die sich einerseits an einem Bund 17 der Führungsstange 14 und andererseits am vom Inneren des Stahlwerkskonverters 3 abgewendeten Ende 18 des Führungsgehäuses 13 abstützt. Die Schraubenfeder 16 drückt den Stopfen 15 so weit in Richtung zum Inneren des Stahlwerkskonverters 3, bis der Bund 17 an einem Anschlag 19 aus Isolierwerkstoff, der im Inneren des Führungsgehäuses 13 vorgesehen ist, anliegt. In dieser Stellung ragt der Stopfen 15 mit seinem vorderen Ende 20 bis nahezu zur im Inneren des Stahlwerkskonverters 3 liegenden Mündung 21 der Sondenöffnung 1.
Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, ist bei in Schließstellung gebrachtem Stopfen 15, d.h. wenn sich dieser in vorderster, zum Inneren des Stahlwerkskonverters gerichteter Position, befindet, zwischen der Oberfläche 22 des Stopfens 15 und der Wandung 23 des Rohres 7 ein den Stopfen 15 peripher umgebender Gasfreiraum 24 vorgesehen, wodurch ein direkter Kontakt des Stopfens 15 mit der Wandung 23 der Sondenöffnung 1, d.h. des Rohres 10, vermieden wird.
In das Führungsgehäuse 13 mündet eine ein Spülgas, vorzugsweise ein inertes Gas, wie Stickstoff, zuführende Leitung 25. wobei das in das Innere des Führungsgehäuses 13 gelangende Spülgas durch Gasaustrittsöffnungen 26, die am beim Stopfen 15 hegenden Ende des Führungsgehäuses 13 angeordnet sind, in den Teil der Sondenöffnung 1 eintritt, in dem sich der Stopfen 15 befindet
Das Spülgas strömt durch den Gasfreiraum 24 in das Innere des Stahlwerkskonverters 3, wodurch eine Kühlung des Stopfens 15 und in gewisser Weise ein Wegblasen von gegen die Sondenöffnung 1 geschleuderten Stahl- bzw. Schlackenspritzern bewirkt wird.
Der Stopfen 15 und das Rohr 7 sind an eine Stromquelle 27 angeschlossen, die vorzugsweise eine Kapazität von 100 bis 300 kW, jedoch nur eine niedrige und ungefährliche Spannung von bis zu 60 V aufweist Die Kapzität der Stromquelle 27 wird in Abhängigkeit von der Größe des Gasfreiraumes 24 zwischen der Oberfläche 22 des Stopfens 15 und der Wandung 23 der Sondenöffnung 1, d.h. der Breite des vom Gasfreiraum 24 gebildeten Ringspaltes, sowie weiters von der jeweiligen Stahl- und Schlackenanalyse festgelegt Der Anschluß des Stopfens 15 an die Stromquelle 27 erfolgt über die Schraubenfeder 16, die über die Führungsstange 14 mit dem Stopfen elektrisch leitend verbunden ist
Die Funktion der Einrichtung ist folgende: Kommt es im Laufe des Sauerstoffblasens im Stahl werkskonverter 3 zur Bildung von Stahl¬ bzw. Schlackenspritzem, die sich auf der Oberfläche 22 des Stopfens 15 und/oder der Wandung 23 der Sondenöffnung 1, d.h. des Rohres 7. festsetzen, wird der den Gasfreiraum 24 zwischen der Oberfläche 22 des Stopfens 15 und der Wandung 23 der Sondenöffnung 1 bildende Ringspalt an der Stelle der Ablagerung bzw. des Ansatzes bis zu einem kritischen Wert verringert bzw. überbrückt wodurch es zu einem Kurzschluß bzw. zur Bildung eines Lichtbogens kommt. Hierdurch werden die Stahl- und Schlackenspritzer sofort wieder aufgeschmolzen und der wiederum verflüssigte Stahl bzw. die wiederum verflüssigte Schlacke fließen in die im Stahlwerkskonverter 3 befindliche Schmelze zurück. Eine mechanische durch die Ablagerung hervorgerufene Verbindung zwischen dem Stopfen 15 und dem Rohr 7 der Sondenöffnung 1 ist unmittelbar nach ihrem Entstehen zurückgebildet
Sobald ein Kurzschluß auftritt wird durch die als stromdurchflossene Spule wirkende Schraubenfeder 16 ein Feld erzeugt, das die Führungsstange 14 in Richtung zur Außenseite des Stahlwerksk ^erters 3 bewegt. Hierdurch kommt es zu einer Vergrößerung der Breite des zwischen der Oberfläche 22 des Stopfens 15 und der Wandung 23 der Sondenöffnung 1 vorgesehenen Gasfreiraumes 24, was dem Abschmelzen und dem Unterbrechen einer von Stahl- bzw. Schlackenspritzem gebildeten Brücke dienlich ist. Unmittelbar nach Unterbrechung des Kurzschlusses drückt die Schraubenfeder 16 den Stopfen 15 wieder in seine vorderste Position.
Die Spülgaszuführung und der Stromfluß werden zweckmäßig nur dann aufrecht erhalten, wenn bei der Stahlherstellung eine bezüglich Stahl- bzw. Schlackenspritzern kritische Phase auftritt, also in erster Linie während des Sauerstoffblasens.
Will man eine Meß- und/oder Probenahmesonde durch die Sondenöffnung 1 einbringen, wird die Einrichtung von der Sondenöffnung 1 entfernt d.h. daß das Führungsgehäuse 13 mitsamt der den Stopfen 15 tragenden Führungsstange 14 mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Schwenkeinrichtung oder einer anderen Bewegungseinrichtung von der Sondenöffnung 1 in eine Wartestellung neben der Sondenöffnung 1 in Position gebracht wird.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das im Ausführungsbeispiel beschriebene Verfahren bzw. auf die dort beschriebene Einrichtung, sondern läßt sich mit Vorteil für metallurgische Gefäße jeder Art anwenden und kann beispielsweise auch zum Freihalten eines Stichloches eingesetzt werden

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Freihalten einer eine Wand (2) eines metallurgischen Gefäßes (3) durchsetzenden Öffnung (1 ) von Ablagerungen, wie einer Sondenöffnung (1 ) eines Stahlwerkskonverters (3) zum Einführen einer Meß- und/oder Probenahmesonde, bei dem in die Öffnung (1 ) bei Nichtgebrauch derselben, insbesondere bei Nichtgebrauch der Meß- und/oder Probenahmesonde, ein Stopfen (15) eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wandung (23) der Öffnung (1) und der Oberfläche (22) des Stopfens (15) ein den Stopfen (1 ) peripher umgebender Gasfreiraum (24) aufrecht erhalten wird, und daß eine sich zwischen der Wandung (23) der Öffnung (1) und der Oberfläche (22) des Stopfens (15) ansetzende Ablagerung durch elektrische Widerstandserwärmung mittels eines zwischen der Oberfläche (22) des Stopfens (15) und der Wandung (23) der Öffnung (1) über die Ablagerung fließenden elektrischen Stromes abgeschmolzen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Gasfreiraum (24) von einem Spülgas durchströmt wird, insbesondere von einem inerten Spülgas.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Stopfen (15) während der elektrischen Widerstandserwärmung mit einer den Stopfen (15) aus der Sondenöffnung (1 ) nach außen ziehenden Kraft, sonst jedoch mit einer den Stopfen (15) gegen das Innere des metallurgischen Gefäßes (3) drückenden Kraft beaufschlagt wird.
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, mit einem metallurgischen Gefäß (3), insbesondere einem Stahlwerkskonverter (3), einer eine Wand (2) des metallurgischen Gefäßes (3) durchsetzenden Öffnung (1), insbesondere einer Sondenöffnung (1) zum Einführen einer Meß- und/oder Probenahmesonde, und einem in die Öffnung (1) von außen einsetzbaren und aus der Öffnung (1) entfernbaren Stopfen (15), dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Wandung (23) der Öffnung (1) als auch die Oberfläche (22) des Stopfens (15) elektrisch leitend ausgebildet sind und jeweils an eine Stromquelle (27) angeschlossen sind, und daß eine den Stopfen (15) haltende Einrichtung (13) mit einer Führung (14) versehen ist, die einen zwischen der Wandung (23) der Öffnung (1) und der Oberfläche (22) des Stopfens (15) vorgesehenen und den Stopfen (15) peripher umgebenden Gasfreiraum (24) sichert
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (23) der Öffnung (1) trichterförmig und sich gegen das Innere des metallurgischen Gefäßes (3) verjüngend und die Oberfläche (22) des Stopfens (15) kegelstumpfförmig und sich ebenfalls gegen das Innere des metallurgischen Gefäßes (3) verjüngend ausgebildet sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Stopfen (15) haltende Einrichtung (13) mit einer eine Kraft in Richtung gegen das Innere des metallurgischen Gefäßes (3) auf den Stopfen (15) aufbringenden Spanneinrichtung (16) versehen ist
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Spanneinrichtung von einer eine Führungsstange (14) des Stopfens (15) umgebenden Schraubenfeder (16) gebildet ist wobei die Führungsstange (14) an der den Stopfen (15) haltenden Einrichtung (13) axial beweglich geführt ist
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (16) an eine Stromquelle (27) angeschlossen ist und mit der Oberfläche (22) des Stopfens (15) leitend verbunden ist.
9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß die den Stopfen (15) haltende Einrichtung ein geschlossenes Führungsgehäuse (13) aufweist, in dem eine den Stopfen (15) tragende Führungsstange (14) axial verschiebbar gelagert ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 7 und 9, dadurch gekennzeichnet daß die Schraubenfeder
(16) im Inneren des Führungsgehäuses (13) angeordnet ist und sich einerseits an einem Bund
(17) der Führungsstange und andererseits am Führungsgehäuse (13, 18) abstützt
11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in das Führungsgehäuse (13) eine ein Spülgas zuführende Leitung (25) mündet und das Führungsgehäuse (13) mit mindestens einer in Richtung zum Stopfen (15) gerichteten, zur Weiterleitung des Spülgases in den zwischen der Wandung (23) der Öffnung (1) und der Oberfläche (22) des Stopfens (15) vorgesehenen Gasfreiraum (24) mündenden Gasdurchtrittsöffnung (26) versehen ist
12. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die den Stopfen (15) haltende Einrichtung (13) am metallurgischen Gefäß (3) direkt ansetzbar ist und der Stopfen (15) gegenüber dieser Einrichtung (13) elektrisch isoliert ist
13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 und 9 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (14) und die Schraubenfeder ( 16) gegenüber dem Führungsgehäuse ( 13) elektrisch isoliert sind.
14. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis' 13, dadurch gekennzeichnet daß der Stopfen (15) im in die Öffnung (1) eingesetzten Zustand bis in den Bereich der im Inneren des metallurgischen Gefäßes (3) liegenden Mündung (21) der Öffnung (D ragt
15. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß die Stromquelle (27) eine Niederspannung, vorzugsweise von maximal 60 V, und eine Kapazität zwischen 100 und 300 kW aufweist
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Non-Patent Citations (1)

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N.RAMASEDER ET AL.: "Entwicklung eines Systems mit schräger messlanze zur Blasprozesssteuerung", STAHL UND EISEN, vol. 113, no. 6, 14 June 1993 (1993-06-14), DUSSELDORF DE, pages 49 - 52, XP000369700 *

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