WO1996020801A1 - Regel- und verschlusseinrichtung für ein metallurgisches gefäss - Google Patents

Regel- und verschlusseinrichtung für ein metallurgisches gefäss Download PDF

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WO1996020801A1 PCT/EP1995/004649 EP9504649W WO9620801A1 WO 1996020801 A1 WO1996020801 A1 WO 1996020801A1 EP 9504649 W EP9504649 W EP 9504649W WO 9620801 A1 WO9620801 A1 WO 9620801A1
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Rick Ardell
Bernhard Schiefer
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    • B22D39/00—Equipment for supplying molten metal in rations
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/60—Pouring-nozzles with heating or cooling means

Definitions

  • the invention relates to a control and closure device for a metallurgical vessel, in which a rotor is rotatably mounted in a stator arranged in a vessel wall, the stator and the rotor having flow openings which can be brought to congruence by rotation, and in the rotor there is a flow channel for the melt .
  • Such a device is described in EP 0 361 052 B1. Heating of the melt in the area of this device is not provided. In borderline cases, the melt can assume a temperature that is too low for undisturbed operation. For example, the melt can freeze between sealing surfaces that exist in the vicinity of the flow openings.
  • DE 44 05 082 A1 describes an electromagnetic flow control device (EMC) with a nozzle in combination with an on / off valve, namely a slide closure. Since the nozzle consists of electrically non-conductive material, the melt in it couples, but the nozzle itself to the electromagnetic one Field of the coil does not appear. In the slide closure, the electromagnetic field for melting should couple to the melt which may have solidified there. Since the slide is located far outside the field of the coil, this is hardly possible, at best very delayed.
  • EMC electromagnetic flow control device
  • the coupling of the melt for the purpose of flow regulation is always associated with an increase in the temperature of the melt.
  • throttling the melt flow is not possible regardless of the heating of the melt.
  • the object of the invention is to propose a control and closure device of the type mentioned in the introduction, in which the throttling or control and the closure of a melt flow from a vessel are integrated with a possibility of heating the melt.
  • the heating should preferably take place independently of the control or closure function.
  • the above object is achieved in a control and closure device of the type mentioned in the introduction in that the rotor is surrounded by an inductor, to the field of which the melt in the flow channel or the rotor can be electromagnetically coupled.
  • the melt flow can be throttled and interrupted by rotating the rotor and the melt can be heated so that it does not freeze or can be melted after any freezing or can be reheated if necessary. If the rotor couples to the electromagnetic field, the melt is heated by heat transfer from the rotor. Throttling and closing take place independently of the heating by turning the rotor.
  • melt couples itself to the electromagnetic field, it is directly heated by it.
  • the closing can be done independently by turning the rotor.
  • a throttling function results from the action of the electromagnetic field. This can be reinforced by a displacement body in the flow channel.
  • the melt flow can also be controlled by rotating the rotor.
  • Figure 1 shows a control and closure device on a metallurgical vessel in section
  • Figure 2 is a view corresponding to Figure 1 of another
  • a stator (1) made of refractory, ceramic material is inserted into a vessel bottom (2) of a metallurgical vessel.
  • the stator (1) has at least one flow opening (3) on the side, which opens into the interior of the vessel.
  • a hollow cylindrical rotor (4) is mounted in the stator (1) so as to be rotatable about a vertical axis (A).
  • the rotor (4) has at least one flow opening (5) corresponding to the flow opening (3), which opens into a coaxial flow channel (6) existing in the rotor (4).
  • the flow openings (3, 5) can be more or less congruent, so that the melt flow from the inside of the vessel into the flow channel (6) can be more or less throttled and interrupted.
  • the rotor (4) is enclosed by an inductor (11) which is formed by a cooled electromagnetic coil.
  • the inductor (11) is built into the vessel bottom (2), which can have a special perforated brick for this purpose.
  • the stator (1) consists of an electrically non-conductive, refractory, ceramic material.
  • the rotor (4) is made of an electrically conductive, refractory, ceramic material, for example a resin-bound, high-alumina material. The rotor (4), but not or only insignificantly the melt flowing through the flow channel (6), thereby couples to the electromagnetic field of the inductor (11).
  • the mode of operation of the exemplary embodiment according to FIG. 1 is as follows:
  • the rotor (4) is rotated about the axis (A) in a manner known per se. Irrespective of this, the melt temperature can be influenced.
  • the inductor (11) is switched on, whereby the rotor (4) is heated.
  • the heat of the rotor (4) is transferred to the melt in the flow channel (6) and in the flow opening (5) by heat conduction and / or heat radiation.
  • the melt temperature can thereby be increased in a desired manner, which among other things also prevents melt from freezing between the sealing surfaces (7). If, in the closed position of the rotor (4), about the melt solidifies between the sealing surfaces (7), it can be melted by switching on the inductor (11).
  • the rotor (4) in contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 1, the rotor (4) consists of an electrically non-conductive, refractory, ceramic material, such as zirconium oxide. The rotor (4) does not couple to the electromagnetic field of the inductor (11).
  • a central displacement body (12) is installed in the flow channel (6) of the rotor (4). Otherwise, the structure is the same as that of FIG. 1.
  • the mode of operation of the exemplary embodiment according to FIG. 2 is as follows:
  • the melt flow can be throttled and shut off by turning the rotor (4).
  • the inductor (11) If the inductor (11) is switched on, its electromagnetic field acts directly on the melt in the flow channel (6) and in the flow openings (5, 3). On the one hand, this results in a narrowing of the melt flow cross-section and thus throttling of the melt flow and, on the other hand, in a heating of the melt.
  • the throttling effect is increased by the displacement body (12).
  • the regulation of the melt flow can thus be achieved here by the electromagnetic field of the inductor (11) alone and, if necessary, additionally by turning the rotor (4).
  • the displacement body (12) is not absolutely necessary for this.
  • Heating the melt ensures that it cannot freeze.

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Abstract

Bei einer Regel- und Verschlußeinrichtung eines metallurgischen Gefäßes ist in einem in einer Gefäßwandung (2) angeordneten Stator (1) ein Rotor (4) zum Drosseln oder Absperren des Schmelzenflusses drehbar gelagert. Es ist eine Aufheizmöglichkeit dadurch integriert, daß der Rotor (4) von einem Induktor (11) umgeben ist, an dessen Feld die Schmelze im Durchlaufkanal (6) oder der Rotor (4) elektromagnetisch ankoppelbar ist.

Description

Regel- und Verschlußeinrichtung für ein metallurgisches Gefäß
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft eine Regel- und Verschlußeinrichtung für ein metallurgisches Gefäß, bei der in einem in einer Gefäßwandung angeordneten Stator ein Rotor drehbar gelagert ist, wobei der Stator und der Rotor durch Drehen zur Deckung bringbare Durchflußöffnungen aufweisen und im Rotor ein Durchlaufkanal für die Schmelze besteht.
Eine derartige Einrichtung ist in der EP 0 361 052 B1 beschrieben. Eine Beheizung der Schmelze im Bereich dieser Einrichtung ist nicht vorgesehen. In Grenzfällen kann die Schmelze zonal eine für den ungestörten Betrieb zu niedrige Temperatur annehmen. Beispielsweise kann die Schmelze zwischen Dichtflächen einfrieren, die in der Umgebung der Durchflußöffnungen bestehen.
Die DE 44 05 082 A1 beschreibt eine elektromagnetische Durchflußregelvorrichtung (EMV) mit einer Düse in Kombination mit einem Ein/Aus-Ventil, nämlich einem Schieberverschluß. Da die Düse aus elektrisch nichtleitendem Material besteht, koppelt zwar die Schmelze in ihr, jedoch die Düse selbst an das elektromagnetische Feld der Spule nicht an. In dem Schieberverschluß soll das elektromagnetische Feld zum Aufschmelzen an die gegebenenfalls dort erstarrte Schmelze ankoppeln. Da der Schieber weit außerhalb des Feldes der Spule liegt, ist dies kaum, bestenfalls sehr zeitverzögert zu erreichen.
Das Ankoppeln der Schmelze zum Zwecke einer Durchflußregulierung ist immer mit einer Temperaturerhöhung der Schmelze verbunden. Ein Drosseln des Schmelzenflusses ist allerdings nicht unabhängig vom Aufheizen der Schmelze möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regel- und Verschlußeinrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der das Drosseln bzw. Regeln und das Verschließen eines Schmelzenflusses aus einem Gefäß mit einer Aufheizmöglichkeit der Schmelze integriert ist. Das Aufheizen soll vorzugsweise unabhängig von der Regel- bzw. Verschlußfunktion erfolgen.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Regel- und Verschlußeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Rotor von einem Induktor umgeben ist, an dessen Feld die Schmelze im Durchlaufkanal oder der Rotor elektromagnetisch ankoppelbar ist.
Mit dieser Einrichtung ist der Schmelzenfluß durch Drehen des Rotors drosselbar und unterbrechbar und die Schmelze erwärmbar, so daß sie nicht einfriert oder nach einem etwaigen Einfrieren aufschmelzbar ist oder im Bedarfsfall nacherwärmbar ist. Koppelt der Rotor an das elektromagnetische Feld an, dann wird die Schmelze durch Wärmeübertragung vom Rotor erwärmt. Das Drosseln und Verschließen erfolgt unabhängig vom Erwärmen durch Drehen des Rotors.
Koppelt die Schmelze selbst an das elektromagnetische Feld an, dann wird sie von diesem direkt erwärmt. Das Verschließen kann hiervon unabhängig durch Drehen des Rotors erfolgen. Eine Drosselfunktion ergibt sich durch die Einwirkung des elektromagnetischen Feldes. Diese kann durch einen Verdrängungskörper im Durchlaufkanal verstärkt werden. Zusätzlich kann der Schmelzenfluß auch durch Drehen des Rotors gesteuert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine Regel- und Verschlußeinrichtung an einem metallurgischen Gefäß im Schnitt und
Figur 2 eine Figur 1 entsprechende Ansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels.
Ein Stator (1 ) aus feuerfestem, keramischem Material ist in einen Gefäßboden (2) eines metallurgischen Gefäßes eingesetzt. Der Stator (1 ) weist seitlich wenigstens eine Durchflußöffnung (3) auf, die in das Gefäßinnere mündet. In dem Stator (1) ist ein hohlzylindrischer Rotor (4) um eine vertikale Achse (A) drehbar gelagert. Der Rotor (4) weist wenigstens eine mit der Durchflußöffnung (3) korrespondierende Durchflußöffnung (5) auf, die in einen im Rotor (4) bestehenden, koaxialen Durchlaufkanal (6) mündet.
Zwischen dem Stator (1 ) und dem Rotor (4) bestehen in der Umgebung der Durchflußöffnungen (3, 5) zylindrische Dichtflächen (7). Unterhalb der Dichtflächen (7) besteht ein Spielraum (8), der in einen Ringspalt (9) mündet, in welchen über eine Leitung (10) Inertgas eingeblasen werden kann.
Durch Drehen des Rotors (4) im Stator (1) lassen sich die Durchflußöffnungen (3, 5) mehr oder weniger zur Deckung bringen, wodurch der Schmelzenfluß vom Gefäßinneren in den Durchlaufkanal (6) mehr oder weniger gedrosselt und unterbrochen werden kann.
Der Rotor (4) ist von einem Induktor (11 ) umschlossen, der von einer gekühlten elektromagnetischen Spule gebildet ist. Bei den Ausführungsbeispielen ist der Induktor (11 ) in den Gefäßboden (2) eingebaut, der hierfür einen besonderen Lochstein aufweisen kann. Es ist jedoch auch möglich, den Induktor (11 ) im Stator (1) anzuordnen. Der Stator (1) besteht bei beiden Ausführungsbeispielen aus einem elektrisch nichtleitenden, feuerfesten, keramischen Material. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist der Rotor (4) aus einem elektrisch leitenden, feuerfesten, keramischen Material, beispielsweise einem harzgebundenen, hochtonerdehaltigen Material, hergestellt. Der Rotor (4), nicht jedoch oder nur unwesentlich die den Durchlaufkanal (6) durchströmende Schmelze, koppelt dadurch an das elektromagnetische Feld des Induktors (11 ) an.
Die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels nach Figur 1 ist folgende:
Zum Drosseln und Absperren des Schmelzenflusses wird der Rotor (4) in an sich bekannter Weise um die Achse (A) gedreht. Unabhängig davon kann auf die Schmelzentemperatur eingewirkt werden. Es wird hierzu der Induktor (11 ) eingeschaltet, wodurch der Rotor (4) erhitzt wird. Die Wärme des Rotors (4) überträgt sich durch Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung auf die Schmelze im Durchlaufkanal (6) und in der Durchflußöffnung (5). Die Schmelzentemperatur läßt sich dadurch in einer gewünschten Weise erhöhen, wodurch unter anderem auch vermieden ist, daß Schmelze zwischen den Dichtflächen (7) einfriert. Ist in der Schließstellung des Rotors (4) etwa Schmelze zwischen den Dichtflächen (7) erstarrt, dann läßt sie sich durch Einschalten des Induktors (11 ) aufschmelzen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 besteht der Rotor (4) im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Figur 1 aus einem elektrisch nichtleitenden, feuerfesten, keramischen Material, wie Zirkonoxid. Der Rotor (4) koppelt also nicht an das elektromagnetische Feld des Induktors (11 ) an.
In den Durchlaufkanal(6) des Rotors (4) ist bei der Ausführung nach Figur 2 ein zentraler Verdrängungskörper (12) eingebaut. Im übrigen gleicht der Aufbau dem der Figur 1. Die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels nach Figur 2 ist folgende:
Der Schmelzenfluß läßt sich durch Drehen des Rotors (4) drosseln und absperren.
Wird der Induktor (11) eingeschaltet, dann wirkt sein elektromagnetisches Feld direkt auf die Schmelze im Durchlaufkanal (6) und in den Durchflußöffnungen (5, 3). Dies hat einerseits eine Verengung des Schmelzenflußquerschnittes und damit Drosselung des Schmelzenstromes und andererseits eine Erhitzung der Schmelze zur Folge. Die Drosselwirkung ist durch den Verdrängungskörper (12) verstärkt. Die Regelung des Schmelzenflusses kann hier also durch das elektromagnetische Feld des Induktors (11 ) allein und im Bedarfsfall zusätzlich durch Drehen des Rotors (4) erreicht werden. Der Verdrängungskörper (12) ist hierfür nicht unbedingt notwendig.
Durch die Erwärmung der Schmelze ist gewährleistet, daß diese nicht einfrieren kann.
Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Figur 1 , besteht beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 eine Abhängigkeit zwischen der Drosselwirkung und der Erwärmung der Schmelze von dem ankoppelnden elektromagnetischen Feld.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Regel- und Verschlußeinrichtung für ein metallurgisches Gefäß, bei der in einem in einer Gefäßwandung angeordneten Stator ein Rotor drehbar gelagert ist, wobei der Stator und der Rotor durch Drehen zur Deckung bringbare Durchflußöffnungen aufweisen und im Rotor ein Durchlaufkanal für die Schmelze besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4) von einem Induktor (11) umgeben ist, an dessen elektromagnetisches Feld die Schmelze im Durchlaufkanal (6) oder der Rotor (4) elektromagnetisch ankoppelbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (11 ) in der Gefäßwandung (2) oder im Stator (1 ) angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4) aus einem elektrisch leitfähigen, feuerfesten, keramischen Material, wie harzgebundenem, hochtonerdehaltigen Material, besteht, so daß der Rotor (4), nicht jedoch die Schmelze an das elektromagnetische Feld des Induktors (11 ) ankoppelt, wobei der Rotor (4) Wärme auf die Schmelze überträgt.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Durchlaufkanal (6) ein zentraler Verdrängungskörper (12) angeordnet ist, der die Durchflußregelung der dem elektromagnetischen Feld des Induktors (11) ausgesetzten Schmelze unterstützt, wobei das Verschließen durch Drehen des Rotors (4) im Stator (1) erfolgt.
PCT/EP1995/004649 1995-01-02 1995-11-25 Regel- und verschlusseinrichtung für ein metallurgisches gefäss WO1996020801A1 (de)

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