WO1997028915A1 - Gasspülboden für metallurgische gefässe - Google Patents

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WO1997028915A1
WO1997028915A1 PCT/EP1997/000406 EP9700406W WO9728915A1 WO 1997028915 A1 WO1997028915 A1 WO 1997028915A1 EP 9700406 W EP9700406 W EP 9700406W WO 9728915 A1 WO9728915 A1 WO 9728915A1
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gas
tray according
supply line
channels
adapter
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PCT/EP1997/000406
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French (fr)
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Manfred Slamenik
Franz Reiterer
Walter Hammerer
Karl-Heinz Dott
Klaus DÖSINGER
Michael Heiligenbrunner
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Veitsch-Radex Aktiengesellschaft Für Feuerfeste Erzeugnisse
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    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/072—Treatment with gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/05—Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ

Definitions

  • the invention relates to a gas purging tray for metallurgical vessels, in particular for steel production.
  • So-called gas purging stones in the form of discrete gas purging elements are known. These are built into the wall or floor of a metallurgical vessel (pan, tundish, converter, evacuation vessel, etc.). There are various designs: with directed or undirected porosity (for example EP 0 521 371 B1), so-called slot and joint washers, so-called labyrinth washers (for example DE 37 27 938 Cl) etc.
  • gas spooling devices belong to the prior art, which are an integral part of a base or a wall of a metallurgical vessel.
  • rod-shaped bodies are embedded in the refractory stove construction mass, which consist of porous material or of a material whose thermal expansion behavior is different from the stove construction mass, so that in operation (with appropriate heating) “expansion cracks "or” slots "arise along which the gas can flow.
  • the disadvantage is a gas flow quantity that is difficult to control.
  • the invention further develops the basic idea of the above-mentioned prior art (formation of a gas purging device as an integral part of a refractory lining of a metallurgical vessel) and offers a gas purging base for metallurgical vessels with directed porosity, which is within part or all of the refractory lining of the vessel is trained.
  • the directional porosity in the form of channels, slots or the like
  • the bottom or the wall of the metallurgical vessel can be formed in-situ (external or on site) with a gas purging device.
  • the type and size of the gas purging device can be varied almost as desired.
  • the area over which gas is injected into the molten metal can be set as well as the amount of gas.
  • the refractory lining including the gas purging device, can be completely or partially prefabricated as a prefabricated component (s).
  • the type of directed porosity can be set as desired.
  • a gas distribution chamber can be formed as part of the refractory lining or outside (for example as part of the metallic shell of a metallurgical vessel).
  • the invention relates to a gas purging tray for metallurgical vessels with a monolithic refractory ceramic lining, in which channels are formed by chemical or physical processes, which at their end, which is assigned to an adjacent vessel wall, for direct or indirect fluidic engineering Connection with a gas supply line are formed and at their other end in the corresponding cover layer of the refractory ceramic lining.
  • channel is to be understood in its most general meaning, which is not subject to any restrictions with regard to its geometry, that is to say includes, among other things, tube-like, slot-like, ring channel-like, network-like or step-like channels.
  • the channels can be formed by chemical or physical processes. Above all, this includes the melting or burning out of appropriate inserts (with a shape corresponding to the course of the channel) from appropriate materials, but also, for example, the formation of the channels using laser technology (laser cutting).
  • the inserts can accordingly consist of fibrous, tubular, plate-like, net-like or step-like elements which are mixed or inserted into a refractory ceramic mass during or after their production.
  • the deposits can be distributed regularly or irregularly within the ceramic mass. Considering the cross section of a complete base of a metallurgical vessel, zones with different designs or distributions of the gas channels can also be created. For example, a larger number of rinsing channels can be provided in the center than in the edge region of the floor.
  • the ceramic lining can consist of standard types and be gas-tight, since the gas permeability is achieved via the channels within the lining. This promotes good soil durability.
  • the flow connection of the gas supply line to the channels can be made in different ways:
  • the gas supply line can be coupled directly to the inlet end of the channels. Such a form is used, for example, when the channels run from a common connection area. Such a connection is shown schematically in section in FIG.
  • the gas supply line can be run as a gas-tight supply line up to the upper edge of any permanent feed of the metallurgical vessel. However, it can, for example, also be connected directly to the metal jacket of the vessel or a coupling point arranged on the bottom, for example screwed on. The gas is then passed on, for example, through corresponding lines in the permanent feed to the channels of the monolithic floor feed.
  • a gas distribution element can be arranged between the end of the gas supply line on the gas outlet side and corresponding ends of the channels on the gas inlet side, as shown schematically in section in FIGS. 1 to 1.
  • this distribution element can also be formed, for example, by a chemical and / or thermal reaction (decomposition / melting) of a corresponding insert (FIG. 1c). However, it can also consist of a durable material, for example metal (FIG. 1d).
  • the insert consists of paper, cardboard, plastic or the like, for example, after the insert has burnt out (the term burn-out stands for any type of removal of the insert), a direct electrical connection to the gas supply can be achieved. This eliminates the need to arrange separate gas distribution chambers, although this is possible (Fig. Lc to le).
  • the insert can also be perforated so that the refractory matrix material first penetrates and later (after the insert has burned out) a labyrinthine structure of the winding channel or channels is created.
  • the flushing slots simultaneously fulfill the function of expansion joints within the monolithic refractory component, and thus a helpful additional function.
  • a perforated, perforated, checkerboard-like or step-like design of the corresponding inserts (with corresponding openings) - as shown schematically in FIG. 2 as a supervision - enables the following to be achieved:
  • the insert is cast vertically with refractory material over the entire height.
  • the hatched sections Gl, G2, ... Gn consist of a burn-out plastic, the intermediate sections are recesses of the insert, which are filled with refractory material accordingly.
  • the bottom-side fields Gl are plugged onto a rail-like end S of a gas supply line L which, after the hatched fields Gl, G2 ... Gn have burnt out, creates a continuous gas flow from the end of the gas supply line via the sections Gl, G2, ... Gn into the molten metal , the gas flowing through the fields G1.2, G2.3, G3.2 and Gn.3 one after the other.
  • Connecting sections V create a fluidic connection between adjacent sections (for example G1.2-G2.3; G2.3-G3.2 etc.) after removal of the insert.
  • the cross-sectional area at the gas outlet end is defined by the sections Gn.l + Gn.2 + Gn.3 determined. If the flushing floor is worn up to row G3, there is still a cross-sectional area corresponding to row Gn for the gas outlet available via rows G2.1 to G2.3. It is obvious that the same result can also be achieved with modified geometrical shapes of the insert (s), for example a step-like course of the fields / recesses.
  • connection area of the gas supply line and channels can be made on or in the refractory lining. It can also be formed on the metallic outer jacket of the metallurgical vessel, as shown schematically in FIGS. 1c, d.
  • connection of the channels to the gas supply line can be supported by means (adapter) for fastening the insert (s) to the gas supply line.
  • Figures 3 and 4 show examples of this.
  • the gas supply line possibly including the aforementioned adapter
  • the insert (s) which can be connected to it if necessary, no further parts are necessary for the formation of the purge gas line or purge gas channels.
  • the production is simplified. This applies in particular to gas purging devices in which the refractory ceramic matrix material is poured onto or around the aforementioned parts.
  • the gas supply line if necessary, the adapter
  • the insert (s) are positioned and then cast with mass.
  • the inlays are mixed (distributed) with (in) the mass and made into a floor or wall (possibly a floor or wall segment) and then inserted into the metal jacket of the metallurgical vessel and the inlays (or already formed channels) to the Gas supply connected.
  • the adapter mentioned can be an integral part of the gas outlet end of the gas supply line. It can, for example, consist of an external thread or a There is a bayonet lock, the body being screwed or pushed onto this end (the adapter) accordingly.
  • the adapter can also be an independent component which is screwed (clamped) onto the gas outlet-side end of the gas supply line itself or welded to it.
  • the adapter in turn has anchoring means of the type mentioned above for the body.
  • the adapter can have a flow cross section (for the treatment gas) that is larger than that of the gas supply line. It is also possible to design the adapter with several gas outlet openings. Accordingly, the body will then be formed with a number of webs, each of which is assigned to a gas outlet opening in the mounting position. After the burnout, a large number of individual gas channels are made available, starting directly from the adapter.
  • the shape of the body (the inserts) is - as stated - almost arbitrary.
  • the bodies can have a plate shape, a surface shape, a net shape, a cylindrical shape, a cuboid shape, a cone shape or similar three-dimensional geometries.
  • the body sections can be connected to one another in order to facilitate the assembly. Above all, the body will preferably be in one piece at its connection point with the adapter in order to enable simple assembly.
  • FIGS. 3 and 4 gives further information in this regard.
  • a plurality of, for example radially arranged, webs can run, which extend at a distance from one another or networked through the refractory casing.
  • connection of one end of the body to the adapter (the gas supply line) is maintained in order to Example after the burnout to create a direct flow-technical connection from the gas supply line into the uncovered winding channels.
  • the insert (the body) can protrude with its free end section over the (dense) refractory casing. In the case of a winder bottom, the body then protrudes (before the burnout or before pulling out) into the interior of the metallurgical vessel.
  • a burnable body is functionally destroyed when the refractory lining is heated up or when the metal melt is poured in. It is possible to cover the device (the body, or possibly also the entire sink bottom) with porous refractory mass.
  • the gas flushing device described can be replaced or repaired after the refractory material has worn out.
  • the refractory mass is broken out to the adapter and then placed on a new body and encased and / or encased with refractory material.
  • the gas flushing line and adapter are therefore reusable, only the insert and the worn refractory material are replaced.
  • the design enables - as stated - the production of a gas flushing floor as a prefabricated component.
  • the worn floor including the rinsing device
  • a new floor including the rinsing device.
  • Form-locking elements on the edge facilitate connection to neighboring components.
  • Coupling point on the side of the prefabricated component facing the vessel base simplifies the adjustment of the base during installation.
  • the precast idea can be extended to complete refractory linings (wall and floor) for metallurgical melting vessels.
  • the inserts can be designed with a very small cross-sectional area to avoid the risk of
  • the channel width / channel diameter should be a maximum of 0.5 mm (when the winding base is cold).
  • Fig.la shows a gas supply line 22 in the free end of which a corresponding end of a body 28 made of plastic is inserted, which branches like a candlestick to the opposite end in the form of numerous thin arms 32.
  • the gas supply line 22 runs through the metallic jacket 12 of a pan and through a permanent lining 14 made of refractory ceramic stones. Thread-like webs 32 made of plastic are arranged in the monolithic pan base 20 so that they protrude at one end into the open end of the line 22 and run at the other end into the top 20o of the lining 20. After burnout a the channel network corresponding to the web course in the refractory lining 20, which connects directly to line 22.
  • the free end of the gas supply line 22 is screwed into a bore 40 in the metal jacket 12.
  • the bottom 20 is here rem monolithically (without permanent lining on the wall side) formed by pouring over a burnable body 28 with a refractory mass.
  • the body 28 consists of a plate-like base part 28b and octopus-like thin arms 32 which protrude laterally and upwardly therefrom and which, after burnout, form a gas distribution chamber in the region of the base part 28b and winding channels in the region of the arms 32.
  • the gas flows accordingly from line 22 via the gas distribution chamber and the channels into the melt.
  • a metallic gas distribution chamber 42 is placed on the outside on the metal jacket 12, which has openings 40 in this area, to which are connected channels that have arisen in the refractory material of the base 20 after the corresponding paper webs 32 have burned out.
  • a metallic tubular coupling part 50 projects into the monolithic lining 20 and a small piece into a plastic body 28b.
  • the body 28b lies centrally in the lining 20.
  • Thread-shaped arms 32 made of plastic extend from the body 28b to the top 20o of the lining (bottom) 20.
  • the clutch actuator 50 fulfills two functions: it serves as an adjustment aid during insertion the bottom m em melting vessel, for example a pan or a distributor when it is passed through a corresponding opening 40 in the metal jacket of the vessel. It also serves to connect the gas supply line (here: via a bayonet lock). After the body 28b (including the arms) has been burned out, the gas supply takes place via the line 22, the coupling part 50 and that through the Body and arms exposed areas in the molten metal.
  • FIG. 3 shows a partial section of a cast steel ladle 10 with an outer metal armor 12, a refractory permanent lining 14 arranged in front of it and an inner refractory monolithic lining 16 in the wall and floor areas 18, 20.
  • a metallic gas supply line 22 extends through the steel armor 12 and the permanent lining 14 into the bottom region 20, which is sealed to the outside above the permanent lining 14 with the aid of a sleeve 24.
  • the gas supply line runs in a spiral and a metallic adapter 26 adjoins its free end 22e in a gas-tight manner, which is part of the gas supply line 22.
  • the adapter 26 runs essentially perpendicular to the bottom lining 14 and has a cylindrical shape.
  • a body 28 (FIG. 4) is attached to the upper free end of the adapter 26 and is constructed as follows:
  • the body 28 has an axially extending sleeve 30 on the bottom side, the inner cross section of which is the same or slightly larger than the outer cross section of the free end of the adapter 26, so that the body 28 can be placed on the adapter 26 via the sleeve 30 with a positive fit.
  • the sleeve 30 is closed at the top and a plurality of webs 32 extend radially from its upper end section and merge into an annular web 34, which is followed by a hollow-cylindrical part 36.
  • the body 28 is produced as an injection molded part and is therefore in one piece.
  • FIG. 3 shows, there is a monolithic refractory lining 16 on the refractory lining 14, which surrounds the area of the gas supply line 22 running above the lining 14, the adapter 26 and the body 28 (with the exception of its upper free end section) on all sides.
  • the refractory mass thus runs both within the hollow cylindrical part 36 of the body 28 and in the area between the webs 32, 34 or around the aforementioned components.
  • the gas purging device consisting of gas supply line 22, adapter 26 and body 28, is integrated on all sides in the scope of the components described above into the refractory monolithic floor lining.
  • the body 28 ends with its upper free end 28o either at the level of the upper level 20o of the base lining 20 or protrudes slightly above this level in order to have a continuous gas path through the gas supply line 22 after the body 28 has burned out (with all of its components) to enable the adapter 26, the webs 32, 34 and the part 36 into a molten metal 40.
  • the size of the body 28 or the cross sections of its components are adapted depending on the respective application conditions and the desired amount of the gas supplied.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gasspülboden für metallurgische Gefäße mit einem monolithischen feuerfesten keramischen Futter, in dem durch chemische oder physikalische Vorgänge Kanäle ausgebildet sind, die an ihrem, einer benachbarten Gefäßwand zugeordneten Ende zur unmittelbaren oder mittelbaren strömungstechnischen Verbindung mit einer Gaszuführleitung ausgebildet sind und an ihrem anderen Ende in der korrespondierenden Deckschicht des feuerfesten keramischen Futters auslaufen.

Description

Gasspulboden für metallurgische Gefäße
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft einen Gasspülboden für metallurgische Gefäße, insbesondere für die Stahlherstellung.
Im Bereich der Metallurgie gibt es zahlreiche Systeme, Gase (gegebenenfalls in Kombination mit pulverförmigen Feststoffen) in Metallschmelzen einzubringen.
Bekannt sind sogenannte Gasspülsteine in Form diskreter Gasspülelemente. Diese werden in die Wand oder den Boden eines metallurgischen Gefäßes (Pfanne, tundish, Konverter, Evakuierungsgefäß etc.) eingebaut. Es gibt verschiedenste Bauformen: mit gerichteter oder ungerichteter Porosität ( zum Beispiel EP 0 521 371 Bl), sogenannte Schlitz- und Fugenspüler, sogenannte Labynnthspüler (zum Beispiel DE 37 27 938 Cl) etc.
Weiter gehören Gasspuleinrichtungen zum Stand der Technik, die integraler Bestandteil eines Bodens oder einer Wand eines metallurgischen Gefäßes sind. Gemäß der AT 398 632 B werden im Bereich der Gasaustrittsöffnung einer bodenseitigen Gasverteilkammer stabförmige Körper in die feuerfeste Herdbaumasse eingebettet, die aus porösem Material oder aus einem Material bestehen, dessen Wärmeausdehnungsverhalten unterschiedlich zur Herdbaumasse ist, so daß im Betrieb (bei entsprechender Erwärmung) „Dehnungsrisse" beziehungsweise „Schlitze" entstehen, entlang der das Gas strömen kann. Nachteilig ist eine nur schwer steuerbare Gasflußmenge.
Eine Art Gasspülboden beschreibt auch die DE 37 42 861 Cl, gemäß der Gas durch eine poröse Feuerfestauskleidung geführt wird. Auch hier ist die Steuerung des Gasdurchflusses entlang des Bodens mit ungerichteter Porosität allenfalls empirisch möglich.
Die Erfindung entwickelt den Grundgedanken des vorstehend genannten Standes der Technik (Ausbildung einer Gasspüleinrichtung als integraler Bestandteil einer feuerfesten Auskleidung eines metallurgischen Gefäßes) weiter und bietet einen Gasspülboden für metallurgische Gefäße mit gerichteter Porosität an, der innerhalb eines Teils oder der gesamten Feuerfest-Auskleidung des Gefäßes ausgebildet wird. Die gerichtete Porosität (in Form von Kanälen, Schlitzen oder dergleichen) soll vorzugsweise in-situ in der Feuerfest- Auskleidung ausgebildet werden und gleichzeitig in strömungstechnischer Verbindung zu einer Gaszuführleitung stehen, um so gezielt und reproduzierbar eine steuerbare Gasmenge über eine gezielt einstellbare Fläche mit einem exakt vorbestimmbaren Druck in eine Metallschmelze einbringen zu können.
Damit lassen sich folgende Abwandlungen und neuen Möglichkeiten gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik schaffen: • Der Boden oder die Wand des metallurgischen Gefäßes können in-situ (extern oder vor Ort) mit einer Gasspüleinrichtung ausgebildet werden.
• Art und Größe der Gasspüleinrichtung können nahezu beliebig variiert werden.
• Die Fläche, über die Gas in die Metallschmelze eingedüst wird, läßt sich ebenso einstellen wie die Menge des Gases.
• Die feuerfeste Auskleidung läßt sich inclusive der Gasspüleinrichtung ganz oder teilweise als Fertigbauteil(e) vorkonfektionieren.
• Die Art der gerichteten Porosität (Schlitze, Zylinder etc.) ist beliebig einstellbar.
• Bei Verschleiß ist eine partielle Reparatur möglich.
• Eine Gasverteilkammer kann als Bestandteil der Feuerfest- Auskleidung oder außerhalb (zum Beispiel als Bestandteil des metallischen Mantels eines metallurgischen Gefäßes) ausgebildet werden.
• Durch eine spezielle Geometrie der im Feuerfest-Material ausgeformten Spülbereiche kann ein konstanter Spülquerschnitt auch bei fortgeschrittener Erosion des Feuerfestmaterials erreicht werden.
In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Gasspülboden für metallurgische Gefäße mit einem monolithischen feuerfesten keramischen Futter, in dem durch chemische oder physikalische Vorgänge Kanäle ausgebildet sind, die an ihrem, einer benachbarten Gefäßwand zugeordneten Ende zur unmittelbaren oder mittelbaren strömungstechnischen Verbindung mit einer Gaszuführleitung ausgebildet sind und an ihrem anderen Ende in der korrespondierenden Deckschicht des feuerfesten keramischen Futters auslaufen.
Dabei ist der Begiff Kanal in seiner allgemeinsten Bedeutung zu verstehen, der hinsichtlich seiner Geometrie keinen Beschrankungen unterliegt, also unter anderem rohrartige, schlitzartige, ringkanalartige, netzartige oder stufenartig ausgebildete Kanäle umfaßt.
Die Kanäle können durch chemische oder physikalische Vorgange gebildet werden. Hierzu gehören vor allem: das Ausschmelzen oder Ausbrennen von entsprechenden Einlagen (mit einer dem Kanalverlauf entsprechenden Form) aus entsprechenden Materialien, aber beispielsweise auch die Bildung der Kanäle durch Lasertechnik (Laserschneiden) .
Die Einlagen können entsprechend aus faserartigen, rohrartigen, plattenartigen, netzartigen oder stufenartigen Elementen bestehen, die in eine feuerfeste keramische Masse während oder nach deren Herstellung eingemischt oder eingelegt werden.
Die Verteilung der Einlagen kann regelmäßig oder unregelmäßig innerhalb der keramischen Masse erfolgen. Es können - über den Querschnitt eines kompletten Bodens eines metallurgischen Gefäßes betrachtet - auch Zonen mit unterschiedlicher Ausbildung oder Verteilung der Gaskanäle erstellt werden. So kann beispielsweise mittig eine größere Anzahl an Spülkanälen vorgesehen werden als im Randbereich des Bodens.
Das keramische Futter kann aus Standard-Sorten bestehen und gasdicht sein, da die Gasdurchlassigkeit über die Kanäle innerhalb des Futters erreicht wird. Dies fördert eine gute Haltbarkeit des Bodens.
Die stromungstechnische Verbindung der Gaszuführleitung mit den Kanälen kann auf verschiedene Weise erfolgen: Die Gaszuführleitung kann direkt (unmittelbar) an das einlaßseitige Ende der Kanäle angekoppelt werden. Eine solche Form kommt zum Beispiel dann zur Anwendung, wenn die Kanäle von einem gemeinsamen Anschlußbereich aus verlaufen. Eine solche Verbindung ist in Figur la schematisch im Schnitt dargestellt.
Die Gaszuführleitung kann als gasdichte Zuleitung bis zur Oberkante eines etwaigen Dauerfutters des metallurgischen Gefäßes geführt werden. Sie kann aber beispielsweise auch unmittelbar am Metallmantel des Gefäßes oder ein am Boden angeordnetes Kupplungstell angeschlossen, zum Beispiel aufgeschraubt werden. Die Weiterleitung des Gases erfolgt dann zum Beispiel durch entsprechende Leitungen im Dauerfutter zu den Kanälen des monolithischen Bodenfutters.
Diese und weitere Anschlußmöglichkeiten zeigen die Figuren lb bis le.
Zwischen dem gasauslaßseitigen Ende der Gaszuführleitung und korrespondierenden gaseinlaßseitigen Enden der Kanäle kann ein Gasverteilungsorgan angeordnet werden, wie schematisch im Schnitt in Figuren lc bis le dargestellt.
Auch dieses Verteilungsorgan kann - wie die Kanäle - zum Beispiel durch chemische und/oder thermische Reaktion (Zersetzen/Aufschmelzen) einer entsprechenden Einlage gebildet werden (Fig. lc) . Es kann aber auch aus einem beständigen Werkstoff, beispielsweise Metall bestehen (Fig. ld) .
Besteht die Einlage zum Beispiel aus Papier, Pappe, Kunststoff oder dergleichen so kann man nach Ausbrand der Einlage (wobei der Begriff Ausbrand für jede Art der Entfernung der Einlage steht) eine unmittelbare stromungstechnische Verbindung zur Gaszufuhrung erreichen. Damit entfallt die Notwendigkeit, separate Gasverteilkammern anzuordnen, wenngleich dies möglich ist (Fig. lc bis le) . Die Einlage kann auch durchbrochen sein, so daß das feuerfeste Matrixmaterial zunächst hindurchdringt und spater (nach Ausbrand der Einlage) eine labyrinthartige Struktur des oder der Spulkanale entsteht.
Selbstverständlich lassen sich auch Gasspulboden nach Art von „Schlitzspülern" auf die beschriebene Art und Weise ausbilden.
Vor allem bei dieser schlitzartigen Kanalgeometrie erfüllen die Spülschlitze gleichzeitig die Funktion von Dehnfugen innerhalb des monolithischen Feuerfest-Bauteils, und damit eine hilfreiche Zusatzfunktion.
Durch eine gelochte, perforierte, schachbrettartige oder stufenartige Ausbildung der entsprechenden Einlagen (mit entsprechenden Durchbrechungen) -wie in Figur 2 schematisch als Aufsicht dargestellt - läßt sich folgendes erreichen:
Die Einlage wird -senkrecht ausgerichtet- mit feuerfester Masse umgössen, und zwar über die gesamte Höhe. Die schraffiert dargestellten Abschnitte Gl, G2, ... Gn bestehen aus einem ausbrennbaren Kunststoff, die dazwischenliegenden Abschnitte sind Ausnehmungen der Einlage, die entsprechend mit feuerfester Masse ausgefüllt sind. Die bodenseitigen Felder Gl sind auf ein schienenartiges Ende S einer Gaszuführleitung L aufgesteckt, die nach Ausbrand der schraffierten Felder Gl, G2... Gn eine durchgehende Gasstrόmung vom Ende der Gaszuführleitung über die Abschnitte Gl, G2, ... Gn in die Metallschmelze schafft, wobei das Gas beispielsweise die Felder G1.2, G2.3, G3.2 und Gn.3 nacheinander durchströmt. Verbindungsabschnitte V schaffen nach Entfernen der Einlage eine strömungstechnische Verbindung zwischen benachbarten Abschnitten (zum Beispiel G1.2-G2.3; G2.3-G3.2 etc.) Die Querschnittsfläche am gasauslaßseitigen Ende ist durch die Abschnitte Gn.l + Gn.2 + Gn.3 bestimmt. Ist der Spülboden bis zur Felderreihe G3 verschlissen, steht unverändert über die Felder G2.1 bis G2.3 eine der Felderreihe Gn entsprechende Querschnittsfläche für den Gasaustritt zur Verfügung. Es ist offensichtlich, daß dasgleiche Ergebnis auch mit abgewandelten geometrischen Formen der Einlage (n) erreicht werden kann, beispielsweise einem treppenartigen Verlauf der Felder/Ausnehmungen.
Der Verbindungsbereich von Gaszuführleitung und Kanälen kann am oder im feuerfesten Futter erfolgen. Er kann auch am metallischen Außenmantel des metallurgischen Gefäßes ausgebildet werden, wie schematisch in Figuren lc,d dargestellt.
Der Anschluß der Kanäle an die Gaszuführleitung kann durch Mittel (Adapter) zur Befestigung der Einlage (n) an der Gaszuführleitung unterstützt werden. Die Figuren 3 und 4 zeigen hierzu Beispiele.
Außer der Gaszuführleitung (gegebenenfalls einschließlich des vorgenannten Adapters) und der gegebenenfalls daran anschließbaren Einlage (n) sind keine weiteren Teile für die Ausbildung der Spülgasleitung beziehungsweise Spülgaskanäle notwendig. Die Herstellung wird so vereinfacht. Dies gilt insbesondere für Gasspüleinrichtungen, bei denen das feuerfeste keramische Matrixmaterial auf beziehungsweise um die vorgenannten Teile gegossen wird. Dazu werden die Gaszuführleitung (gegebenenfalls der Adapter) und die Einlage (n) positioniert und anschließend mit Masse umgössen. Alternativ werden die Einlagen mit (in) der Masse vermischt (verteilt) und zu einem Boden oder einer Wand (gegebenenfalls einem Boden- oder Wandsegment) konfektioniert sowie anschließend in den Metallmantel des metallurgischen Gefäßes eingesetzt und die Einlagen (beziehungsweise bereits ausgebildeten Kanäle) an die Gaszufuhrung angeschlossen.
Der genannte Adapter kann integraler Bestandteil des gasauslaßseitigen Endes der Gaszuführleitung sein. Er kann beispielsweise aus einem Außengewinde oder einem Bajonettverschluß bestehen, wobei der Körper entsprechend auf dieses Ende (den Adapter) aufgeschraubt oder aufgeschoben wird.
Der Adapter kann auch ein eigenständiges Bauteil sein, welches auf das gasauslaßseitige Ende der Gaszuführleitung selbst aufgeschraubt (aufgeklemmt) oder mit diesem verschweißt wird. In diesem Fall besitzt der Adapter wiederum Verankerungsmittel der vorstehend genannten Art für den Körper.
Insbesondere bei der Ausbildung als eigenständiges Bauteil kann der Adapter einen gegenüber des Gaszuführleitung vergrößerten Strόmungsquerschnitt (für das Behandlungsgas) aufweisen. Ebenso ist es möglich, den Adapter mit mehreren Gasauslaßöffnungen auszubilden. Entsprechend wird der Körper dann mit einer Anzahl von Stegen ausgebildet sein, die in der Montageposition jeweils einer Gasauslaßöffnung zugeordnet sind. Nach dem Ausbrand werden so eine Vielzahl von einzelnen Gaskanälen, unmittelbar ausgehend vom Adapter, bereitgestellt.
Die Form der Körper (der Einlagen) ist - wie ausgeführt - nahezu beliebig. Die Körper können eine Plattenform, eine Flächenform, eine Netzform, eine Zylinderform, eine Quaderform, eine Kegelform oder ähnliche dreidimensionale Geometrien aufweisen. Die Körperabschnitte können untereinander verbunden sein, um die Konfektionierung zu erleichtern. Vor allem wird der Körper an seiner Verbindungsstelle mit dem Adapter bevorzugt einteilig sein, um eine einfache Montage zu ermöglichen. Die Beschreibung der Figuren 3 und 4 gibt weitere Hinweise hierzu.
Ausgehend von einem solchen Bodenteil können mehrere, beispielsweise radial angeordnete Stege verlaufen, die sich beabstandet zueinander oder vernetzt durch die feuerfeste Ummantelung erstrecken.
In jedem Fall bleibt jedoch die Verbindung eines Endes des Korpers mit dem Adapter (der Gaszuführleitung) erhalten, um zum Beispiel nach dem Ausbrand eine unmittelbare stromungstechmsche Verbindung von der Gaszuführleitung in die dann freigelegten Spulkanale zu schaffen.
Um die Herstellung zu vereinfachen und die Gaszufuhrung m die Schmelze sicherzustellen kann die Einlage (der Korper) mit ihrem freien Endabschnitt die (dichte) feuerfeste Ummantelung überragen. Bei einem Spulboden steht der Korper dann (vor dem Ausbrand, oder vor dem Herausziehen) m das Innere des metallurgischen Gefäßes vor. Em ausbrennbarer Körper wird beim Aufheizen der feuerfesten Auskleidung beziehungsweise beim Einfüllen der Metallschmelze funktionsgemaß zerstört. Eine Uberdeckung der Einrichtung (des Körpers, oder gegebenenfalls auch des gesamten Spulbodens) mit poröser feuerfester Masse ist möglich.
Bei der Gestaltung als Bestandteil eines feuerfesten Bodens (wobei der Begriff Boden erfindungsgemäß auch Wände sowie Teile oder Kombinationen von Böden und Wänden einschließt) läßt sich die beschriebene Gasspüleinrichtung nach Verschleiß des Feuerfestmaterials ersetzen beziehungsweise reparieren. Zum Beispiel wird die feuerfeste Masse bis zum Adapter ausgebrochen und anschließend em neuer Körper aufgesetzt und mit Feuerfestmaterial umgössen und/oder umhüllt. Gasspülleitung und Adapter sind somit wiederverwendbar, lediglich die Einlage und das verschlissene Feuerfestmaterial werden ersetzt.
Die Gestaltung ermöglicht - wie ausgeführt - die Herstellung eines Gasspülbodens als Fertigbauteil. Im Stahlwerk kann der verschlissene Boden (inclusive Spüleinrichtung) komplett gegen einen neuen Boden (inclusive Spuleinrichtung) ausgetauscht werden. Randseitige Formschlußelemente erleichtern die Verbindung zu benachbarten Bauteilen. Kupplungstelle an der dem Gefaßboden zugewandten Seite des Fertigbauteils erleichtern die Justierung des Bodens beim Einbau. Der Fertigteilgedanke laßt sich bis zu kompletten Feuerfestauskleidungen (Wand und Boden) für metallurgische Schmelzgefaße erweitern. Die Einlagen können mit sehr geringer Querschnittsflache ausgebildet werden, um die Gefahr einer
Metallschmelzeinflltration zu minimieren. Die Kanalbreite/der Kanaldurchmesser sollte (im Kaltzustand des Spulbodens) maximal 0,5 mm betragen.
Durch die mögliche großflächige Verteilung der Gasspülkanäle (bis über die gesamte Grundfläche eines Bodens) wird ein sehr günstiges Verschleißverhalten eines solchen Spülbodens und ein positiver metallurgischer Effekt erreicht.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.
Die vorstehend erwähnten Figuren, die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, werden nachstehend ergänzend beschrieben.
Fig.la zeigt eine Gaszuführleitung 22 in deren freies Ende ein korrespondierendes Ende eines Körpers 28 aus Kunststoff eingesteckt ist, der sich ähnlich wie ein Kerzenleuchter zum gegenüberlegenden Ende hin in Form zahlreiches dünner Arme 32 verzweigt. Nach Umgießen des Körpers 28 (mit Ausnahme der freien Enden der Arme 32, aber einschließlich des Endbereiches 22e der Gaszuführleitung 22) mit einer feuerfesten Masse 20 und Ausbrand des Körpers 28 entsteht in der feuerfesten Auskleidung ein entsprechendes Kanalnetz, entlang dem das Gas von der Zuführleitung 22 in eine Metallschmelze eingedüst wird.
Bei Fig. Ib verläuft die Gaszuführleitung 22 durch den metallischen Mantel 12 einer Pfanne sowie durch ein Dauerfutter 14 aus feuerfesten keramischen Steinen. Fadenartige Stege 32 aus Kunststoff sind im monolithischen Pfannenboden 20 so angeordnet, daß sie jeweils mit einem Ende in das offene Ende der Leitung 22 ragen und mit ihrem anderen Ende bis in die Oberseite 20o des Futters 20 laufen. Nach Ausbrand entsteht ein dem Stegverlauf entsprechendes Kanalnetz im feuerfesten Futter 20, welches unmittelbar an die Leitung 22 anschließt.
Beim Beispiel nach Fig. lc ist das freie Ende der Gaszuführleitung 22 in einer Bohrung 40 des Metallmantels 12 eingeschraubt. Der Boden 20 ist hier rem monolithisch (ohne wandseitiges Dauerfutter) durch Übergießen eines ausbrennbaren Korpers 28 mit feuerfester Masse gebildet. Der Korper 28 besteht aus einem plattenartigen Basisteil 28b und krakenartig davon seitlich und nach oben abstehenden dünnen Armen 32, die nach Ausbrand eine Gasverteilkammer im Bereich des Basisteils 28b und Spulkanale im Bereich der Arme 32 bilden. Der Gasfluß erfolgt entsprechend von der Leitung 22 über die Gasverteilkammer und die Kanäle in die Schmelze.
Beim Beispiel nach Fig. ld ist eine metallische Gasverteilkammer 42 außenseitig auf den Metallmantel 12 aufgesetzt, der in diesem Bereich Durchbrechungen 40 aufweist, an die sich Kanäle anschließen, die nach Ausbrand entsprechender Papierstege 32 im Feuerfestmaterial des Bodens 20 entstanden sind.
Bei der Ausführungsform nach Figur le ragt ein metallischer rohrförmiger Kupplungsteil 50 in das monolithische Futter 20 und ein kleines Stück in einen Kunststoffkörper 28b hinein. Der Körper 28b liegt mittig im Futter 20. Fadenförmige Arme 32 aus Kunststoff (einteilig mit dem Körper 28b) erstrecken sich vom Körper 28b bis zur Oberseite 20o des Futters (Bodens) 20. Der Kupplungstell 50 erfüllt zwei Funktionen: er dient als Justierhilfe beim Einsetzen des Bodens m em Schmelzgefaß, zum Beispiel eine Pfanne oder einen Verteiler, wenn er durch eine korrespondierende Öffnung 40 im Metallmantel des Gefäßes geführt wird. Er dient auch zum Anschluß der Gaszuführleitung (hier: über einen Bayonettverschluß) . Nach Ausbrennen des Korpers 28b (einschließlich der Arme) erfolgt die Gasversorgung über die Leitung 22, den Kupplungsteil 50 sowie die durch den Korper und die Arme freigelegten Bereiche in die Metallschmelze .
Fig. 3 zeigt einen Teilausschnitt einer Stahlgieß-Pfanne 10 mit einem äußeren Metallpanzer 12, einem davor angeordneten feuerfesten Dauerfutter 14 sowie einer inneren feuerfesten monolithischen Auskleidung 16 im Wand- und Bodenbereich 18, 20.
Durch den Stahlpanzer 12 und das Dauerfutter 14 erstreckt sich bodenseitig eine metallische Gaszuführleitung 22 in den Bodenbereich 20, die oberhalb des Dauerfutters 14 mit Hilfe einer Muffe 24 nach außen abgedichtet ist.
Wie Fig. 3 zeigt, verläuft die Gaszuführleitung spiralförmig und an ihre freies Ende 22e schließt sich gasdicht ein metallischer Adapter 26 an, der quasi Bestandteil der Gaszuführleitung 22 ist.
Der Adapter 26 verläuft im wesentlichen senkrecht zum bodenseitigen Dauerfutter 14 und weist eine Zylinderform auf.
Auf das obere freie Ende des Adapters 26 ist ein Körper 28 (Fig. 4) aufgesteckt, der wie folgt aufgebaut ist:
Der Körper 28 besitzt bodenseitig eine axial verlaufende Hülse 30, deren Innenquerschnitt gleich oder geringfügig größer als der Außenquerschnitt des freien Endes des Adapters 26 ist, so daß der Körper 28 über die Hülse 30 unter Formschluß auf den Adapter 26 aufgesetzt werden kann. Die Hülse 30 ist oben geschlossen und von ihrem oberen Endabschnitt verlaufen radial mehrere Stege 32, die in einen ringförmigen Steg 34 übergehen, an den sich nach oben ein hohlzylmderformiges Teil 36 anschließt.
Der Körper 28 ist als Spritzgußteil hergestellt und damit einteilig. Wie Figur 3 zeigt, liegt auf dem feuerfesten Dauerfutter 14 eine monolithische feuerfeste Auskleidung 16, die den oberhalb des Dauerfutters 14 verlaufenden Bereich der Gaszuführleitung 22, den Adapter 26 sowie den Korper 28 (mit Ausnahme seines oberen freien Endabschnitts) allseitig umgibt. Die feuerfeste Masse verlauft also sowohl innerhalb des hohlzylindrischen Teils 36 des Korpers 28 als auch im Bereich zwischen den Stegen 32, 34 beziehungsweise um die vorgenannten Bauteile herum. Mit anderen Worten: die Gasspüleinrichtung, bestehend aus Gaszuführleitung 22, Adapter 26 und Körper 28 ist im Umfang der vorstehend beschriebenen Bestandteile allseitig in die feuerfeste monolithische Bodenauskleidung integriert.
Wichtig ist, daß der Körper 28 mit seinem oberen freien Ende 28o entweder in Höhe des oberen Niveaus 20o der Bodenauskleidung 20 endet oder geringfügig über dieses Niveau vorsteht, um nach Ausbrand des Körpers 28 (mit seinen gesamten Bestandteilen) einen kontinuierlichen Gasweg durch die Gaszuführleitung 22, den Adapter 26, die Stege 32,34 und den T eil 36 in eine Metallschmelze 40 zu ermöglichen.
Die Größe des Körpers 28 beziehungsweise die Querschnitte seiner Bestandteile werden in Abhängigkeit von den jeweiligen Anwendungsbedingungen sowie der gewünschten Menge des zugeführten Gases angepaßt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Gasspülboden für metallurgische Gefäße mit einem monolithischen feuerfesten keramischen Futter (20) , in dem durch chemische oder physikalische Vorgänge
Kanäle ausgebildet sind, die an ihrem, einer benachbarten Gefäßwand (12) zugeordneten Ende zur unmittelbaren oder mittelbaren strömungstechnischen Verbindung mit einer Gaszuführleitung (22) ausgebildet sind und an ihrem anderen Ende in der korrespondierenden Deckschicht (20o) des feuerfesten keramischen Futters (20) auslaufen.
2. Gasspülboden nach Anspruch l, bei dem das feuerfeste keramische Futter (20) außerhalb der Kanäle gasdicht ist.
3. Gasspülboden nach Anspruch l, bei dem sich die Kanäle über einen räumlich begrenzten Abschnitt des Futters (20) erstrecken.
4. Gasspülboden nach Anspruch 1, bei dem sich die Kanäle über das gesamte Volumen des Futters (20) erstrecken.
5. Gasspülboden nach Anspruch l, bei dem die Kanäle so ausgebildet sind, daß sie unmittelbar an das gasauslaßseitige Ende der Gaszuführleitung (22) anschließbar sind.
6. Gasspülboden nach Anspruch 1, bei dem zwischen einem gasauslaßseitigen Ende der Gaszuführleitung (22) und korrespondierenden gaseinlaßseitigen Enden der Kanäle ein Gasverteilungsorgan (28b, 42) anordbar ist, welches eine strömungstechnische Verbindung von der Gas¬ zuführleitung (22) zu den Kanälen schafft.
7. Gasspülboden nach Anspruch 6, bei dem das Gasvertei¬ lungsorgan (28b) von einem durch chemische oder physikalische Vorgänge gebildeten Hohlraum im Futter (20) gebildet wird.
8. Gasspülboden nach Anspruch 1 oder 7, bei dem die Kanäle, der Hohlraum oder die Kanäle und der Hohlraum durch chemische oder thermische Entfernung entsprechender Einlagen (28) gebildet werden.
9. Gasspülboden nach Anspruch 6, bei dem das Gasvertei¬ lungsorgan in Form einer Gasverteilkammer (42) ausgebildet ist.
10.Gasspülboden nach Anspruch 6, bei dem die Kanäle von einem am metallischen Außenmantel (12) des metallurgischen Gefäßes ausgebildeten Gasverteilungsorgan (42) mit Gas beaufschlagbar sind.
ll.Gasspülboden nach Anspruch 6, bei dem das Gasvertei¬ lungsorgan von einem thermisch beständigen Adapter (26) gebildet wird.
O 97/28915 PO7EP97/00406
- 16 -
12. Gasspülboden nach Anspruch 11, bei dem der Adapter (26) am gasauslaßseitigen Ende der Gaszuführleitung (22) an¬ schließbar ist und Mittel zur Befestigung mindestens einer Einlage (28) aufweist.
13. Gasspülboden nach Anspruch 11, bei dem der Adapter (26) als integraler Bestandteil des gasauslaßseitigen Endes der Gaszuführleitung (22) ausgebildet ist.
14. Gasspülboden nach Anspruch 11, bei dem der Adapter (26) auf das gasauslaßseitige Ende der Gaszuführleitung (22) aufschraubbar, aufklemmbar oder mit diesem verschweißbar ist.
15. Gasspülboden nach Anspruch 11, bei dem der Adapter (26) einen gegenüber der Gaszuführleitung (22) vergrößerten Strömungsquerschnitt für das Gas aufweist.
16. Gasspülboden nach Anspruch 11, bei dem die mindestens eine Einlage (28) auf den Adapter (26) aufsteckbar, aufschraubbar oder aufklemmbar ausgebildet ist.
17. Gasspülboden nach Anspruch 11, bei dem der Adapter (26) mit mehreren Gasauslaßöffnungen und die mindestens eine Einlage (28) mit einer korrespondierenden Anzahl von Stegen (32, 34) ausgebildet sind, die in der Montageposition jeweils einer Gasauslaßöffnung zugeordnet sind.
18. Gasspülboden nach Anspruch 8, bei dem die Einlage(n)
(28) eine Zylinderform aufweist (aufweisen) .
19. Gasspülboden nach Anspruch 8, bei dem die Einlage(n)
(28) von mehreren Stegen (32) gebildet wird (werden) , die sich, ausgehend von einem gemeinsamen Anlenkpunkt am gasauslaßseitigen Ende der Gaszuführleitung (22) oder ausgehend vom Gasverteilungsorgan beabstandet zueinander durch das feuerfeste Futter (20) erstrecken.
20. Gasspülboden nach Anspruch 8, bei dem die Einlage(n)
(28) von mehreren Stegen (32) gebildet wird (werden) , die sich, ausgehend von einem gemeinsamen Anlenkpunkt am gasauslaßseitigen Ende der Gaszuführleitung (22) oder ausgehend vom Gasverteilungsorgan netzartig durch das feuerfeste Futter (20) erstrecken.
21. Gasspülboden nach Anspruch 8, bei dem die Einlage(n)
(28) von einem oder mehreren dünnen flächen- oder plattenartigen Körper(n) gebildet wird (werden) .
22. Gasspülboden nach Anspruch 21, bei dem die Körper mehrere, beabstandet zueinander angeordnete Durchbrechungen aufweisen.
23. Gasspülboden nach Anspruch 22, bei dem die Durchbrechungen nach Art eines Schachbrettmusters angeordnet sind.
24. Gasspülboden nach Anspruch 1, bei dem die Gaszuführ¬ leitung (22) aus Metall besteht.
25. Gasspülboden nach Anspruch 11, bei dem der Adapter (26) aus Metall besteht.
26. Gasspülboden nach Anspruch 8, bei dem die Einlage(n)
(28) aus Papier, Pappe oder Kunststoff besteht (bestehen) .
27. Gasspülboden nach Anspruch 8, bei dem die Einlage(n)
(28) mit ihrem (ihren) freien Endabschnitt(en) das feuerfeste Futter (20) überragt (überragen) .
28. Gasspülboden nach Anspruch 1, konfektioniert als Fertig¬ bauteil.
29. Gasspülboden nach Anspruch 28 mit mindestens einem, in Richtung auf die benachbarte Gefäßwand (12) vorstehenden Kupplungsteil (50) .
30. Gasspülboden nach Anspruch 29, bei dem der Kupplungsteil
(50) an seinem freien Ende zur Verbindung mit der Gaszuführleitung (22) ausgebildet und als Hohlkörper gestaltet ist, der an seinem gegenüberliegenden Ende unmittelbar oder mittelbar an die Kanäle anschließt.
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