WO2006042597A1 - Abstichrohr für ein metallurgisches schmelzgefäss - Google Patents

Abstichrohr für ein metallurgisches schmelzgefäss Download PDF

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WO2006042597A1
WO2006042597A1 PCT/EP2005/009957 EP2005009957W WO2006042597A1 WO 2006042597 A1 WO2006042597 A1 WO 2006042597A1 EP 2005009957 W EP2005009957 W EP 2005009957W WO 2006042597 A1 WO2006042597 A1 WO 2006042597A1
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tapping
tapping tube
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tube
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PCT/EP2005/009957
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Roland Pungersek
Roland Lanzenberger
Manfred Slamenik
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Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
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    • F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1509—Tapping equipment
    • F27D3/1518—Tapholes
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
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    • C21C5/44—Refractory linings
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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4653—Tapholes; Opening or plugging thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag

Definitions

  • the invention relates to a tapping tube for a metallurgical Schmelz ⁇ vessel.
  • a metallurgical melting vessel is understood to mean an aggregate in which a metallurgical melt is produced, treated and / or transported, for example a converter or an electric arc furnace.
  • a molten metal in the melting vessel is passed through the tapping tube in a downstream unit.
  • the steel is fed from the converter via a ladle to a downstream continuous casting plant.
  • the molten metal should be transported as possible without contamination. For example, contact with the ambient atmosphere (oxygen, nitrogen) should be avoided, as should slagging.
  • a converter tap which - in the axial direction - is composed of a plurality of interconnected refractory blocks or disks. With the same geometry, the converter tap can also be monolithic.
  • Figure 1 shows this prior art, which has long been proven in the market.
  • the central passage for the molten metal may be conical, cylindrical or stepped from the inlet end to the outlet end. In any case, when passing the molten metal, erosions very quickly occur at the boundary wall of the passage channel, whose cross-section thus constantly increases during operation, as shown schematically in FIG.
  • the object of the invention is to provide a tapping tube which, while minimizing possible downtimes, enables as far as possible equal tapping times during the service life of the tapping tube.
  • the core idea of the invention is to functionally divide the tapping tube into two parts, namely a first part, which may be formed according to the prior art, and a second part, which can easily be exchanged (interchangeable) with the first part, namely under training a complete tapping pipe.
  • the invention is based on the finding that the strömungs ⁇ technically relevant portion of the tapping pipe is the outlet end.
  • the cross section at the outlet end determines the amount of discharge and thus the flow time (tapping time) of the molten metal.
  • This part lies "outside", namely furthest away from the molten bath in the metallurgical vessel, so that in this case the relatively lowest temperatures prevail anyway, which facilitates the changeability of a corresponding tapping part.
  • FIG. 3 The basic idea of the invention is illustrated in FIG. 3 on the basis of FIGS. 1 and 2. It can be seen that the upper part of the Abstiches, starting from the inlet end E, has been adopted unchanged from the prior art, wherein in Figure 3 a on erumbleer ⁇ 2 of the state of wear is shown.
  • an outlet-side end A of the tapping pipe is designed as a separate, aus grill ⁇ Bares component B, which is sealingly connected to the adjoining part of the tapping tube, as will be shown in detail yet.
  • the replaceable component B which essentially has a cylindrical shape, has a passage D 1 whose cross-sectional area corresponds to a desired cross-section of the non-worn passage D.
  • the invention then comprises a tapping tube for a metallurgical melting vessel having the following features:
  • the tapping pipe has a passage for molten metal, which connects an inlet end to an outlet end,
  • the tapping pipe comprises a cylin derförmigen end portion, which, adjacent to the passageway, designed as a separate cylindrical component, the component is at its, the outlet end of the tapping um ⁇ comprehensive first end for stationary, but releasable mounting of the component in formed a holding device, the component has at its second end a, in the direction of the inlet end facing end face, which bears in a holding position of the component sealingly against an axially adjacent portion of the Abstich ⁇ tube.
  • Cylindrical includes cross sections with circular cross section, but also all other cross sectional geometries. This applies to both inner and outer cross sections of the pipe.
  • the tube In the axial direction (flow direction of the melt), the tube may be cylindrical or conical. Other contours are possible, for example, a stepped surface.
  • inner and outer cross sections can be polygonal or oval. Any polygon shape is possible.
  • the cylindrical component can have any inner cross section.
  • the passageway in the region of the component has a round or oval inner cross section.
  • the cross-sectional area should correspond to the desired cross-sectional area with regard to the desired mass flow and the desired tapping time.
  • the passageway in the region of the component can have a constant internal cross-section over the height of the component, but it can also be slightly tapered or stepped at the outlet end.
  • the cylindrical component can be inserted into an outer cylindrical end section of the tapping tube.
  • the Tapping tube receives in this way its desired length unchanged.
  • an exchangeable sleeve is arranged interchangeable.
  • the attachment of the replaceable component on or in the other part of the tapping tube can be done in different ways.
  • One possibility is to form the component circumferentially with an external thread, which cooperates with a corresponding internal thread.
  • This internal thread can be arranged as a separate component in the region of the outlet end of the tapping tube on the associated metallurgical vessel. However, it may also be part of the outlet end of the tapping pipe, in particular in the case of the mentioned component used.
  • the cylindrical exchange component on its outer side or at the outlet end stops for a pressure medium, which can act in the direction of the inlet end to the component.
  • the pressure means may for example be springs which are arranged on a holding device, which in turn is fastened to the outside of the metallurgical vessel.
  • the decisive factor is that the replacement component is held under pressure in the direction of the inlet of the tapping pipe in such a way that a tight connection with respect to the remaining part of the tapping pipe results.
  • the corresponding holding means are therefore arranged in particular on the free lower end face or on the outer circumference of the component.
  • the tightness can be improved if the end face has a surface profiling on the fitting-side end of the component, ie is not smooth.
  • a profiling can consist of individual, discrete nubs or webs.
  • the profiling can also consist of concentric or spirally arranged web-like elevations.
  • the surface of the tapping tube can be formed, against which the end face of the interchangeable component is pressed.
  • Another alternative provides to place a seal between the corresponding surfaces of tapping tube and component.
  • the corresponding surface sections of the refractory material are more or less planar, it is advisable to form the generally annular seal with surface profilings, as described above.
  • These profiles allow a certain elasticity and thus deformability when the component is connected to the remaining portion of the tapping tube.
  • a gasket material for example, graphite is suitable because it also has a corresponding temperature resistance.
  • the seal can also be provided as a sealant, for example as an emulsion of flake graphite and oil.
  • the abutment surface (end face) of said component on the ceramic section of the remaining tapping tube can be flat (in particular perpendicular to the central longitudinal axis of the tapping tube) or domed, in particular domed, that is to say curved in the direction of the inlet end.
  • the component can simultaneously have a temporary barrier for so-called feed slag.
  • This feed slag flows when tilting the associated converter in the tapping pipe (and subsequently in the downstream metallurgical vessel), which is undesirable.
  • the invention therefore provides for the component to be formed with a blocking element which temporarily fills the inner cross-section (flow channel).
  • "temporary" means that the blocking effect only has to be very short, for example a few seconds, before metal melt enters the tapping channel during tapping.
  • Such a blocking element can be, for example, a thin metal plate, or a type of cup, which are placed in the flow channel of the component, for example by means of spring arms (claws) on its peripheral surface.
  • the length of the component is basically arbitrary.
  • the decisive factor is - as stated - the outlet cross section at the outlet end.
  • the service life of the component can be increased if its length corresponds to at least 1.5 times the smallest inner diameter, wherein a ratio of 1.5 to 3 is generally sufficient. This length is too important to ensure the desired characteristic of the outgoing Schmelz ⁇ flow. In particular, a uniformly exiting melt stream is achieved.
  • the tapping pipe described allows for the most part constant tapping times and thus an improved availability of the smelting unit.
  • the change of the end-side component can be automated. Since the exchange takes place from the outside, it is easy and short to perform. The installation takes place in such a way that the tapping pipe at the outlet end terminates more or less flush with the outer wall of the metallurgical vessel.
  • the end-side component can be formed from the same material as the rest of the tapping tube. Both sections can also be formed from different varieties. In this case, the component can be made of a particularly wear-resistant material quality.
  • FIG. 4 is a partial sectional view of an end portion of a tapping tube; 5 shows a plan view and a section through the surface 24 of the exchangeable component of the tapping tube according to FIG. 4, FIG.
  • FIG. 6 a partial sectional view of a further embodiment of a tapping tube, wherein only the lower part is shown.
  • FIG. 4 shows the lower part of a tapping tube 10, which is assembled in a refractory lining of a converter 12, which has a metal jacket 14 on the outside. All this is state of the art and therefore will not be further described.
  • a metal ring 22 is glued in the wall portion of the End ⁇ 18, which has an internal thread.
  • This internal thread cooperates with an external thread, which is formed circumferentially on a mounting part B.
  • the component B is cylindrical.
  • the outer diameter of the component B corresponds to the inner diameter of the recess 20.
  • the component B can be placed along the threads described in the recess 20 until it is flush with the end portion 1 8 and the metal shell 14 at the outlet end 16.
  • the component B has a central passage D channel with a circular cross section, which corresponds to a desired cross-section of the passage D at the outlet end of the tapping tube 10.
  • a graphite seal 28 is arranged between an upper end face 24 of the component B and the corresponding stop face 26 of the section 18, which was compressed when screwing the component B into the recess 20, the size in the drawing the seal 28 is exaggerated.
  • the tapping tube 10 is worn, as shown in FIGS. 2, 3, whereby the component B also wears, only the component B is exchanged so that essentially an arrangement results, as shown in FIG. In this case, the component B is unscrewed from the recess 20 and screwed a new component with a defined passage D l.
  • FIG. 5 shows, in a section (bottom) and in a plan view (top), the formation of the end face 24 of the component B with concentric, rib-like ribs 24r, wherein the seal 28 can advantageously press into the valleys formed between the ribs 24r and so that the sealing effect is optimized.
  • the component B is not arranged in a recess 20 of the end section 18 of the tapping tube 10.
  • the upper part of the tapping tube 10 is shortened by the length (height) of the component B, so that the abutment surface 26 for the component B extends over the entire wall thickness of the tube 10.
  • the component B with a central passage D l with circular cross-section has on the outside a truncated cone shape and is arranged in a korrespon ⁇ dierenden metal sleeve 30 having a radially encircling web 32.
  • a korrespon ⁇ dierenden metal sleeve 30 having a radially encircling web 32.
  • the springs 36 are mounted on arms 38 which are hinged to the metal shell 14 of the metallurgical vessel (not shown in detail). Projecting parts thus form a holding device for the component B.
  • a seal can be arranged, for example, a graphite foil.
  • the component B can be exchanged in the short term by the holding device is released.
  • the new component B (with through-channel D l) is then fixed again with the holding device and then secures an outflow cross-section with a defined nominal diameter for the following tapping batches.
  • FIG. 6 also shows diagrammatically a cup-shaped obturator 40, which consists of a thin sheet whose peripheral edge rests on the upper end face 24 of the component B when it is pressed against the corresponding stop face 26.
  • the locking member 40 Prevents slag from entering through the flow channel D into a downstream melting vessel during casting. It can only penetrate a small amount of slag in the passage D channel to Sperr ⁇ organ 40. Once the feed slag is passed by the tilting of the melting vessel at the inlet end of the tapping tube 10, there is now only melt above the inlet end. Now, the slag located in the inlet-side part of the tapping pipe 10 can either float up or, after the obturator 40 has melted, flow out of this part of the slag. Subsequently, only melt flows through the tapping 10th
  • the blocking element shown represents a possible structural solution. It is crucial that with the change of the component B at the same time a blocking member of the same functionality can be installed, which then causes a temporary shut-off of the flow channel D.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abstichrohr für ein metallurgisches Schmelzgefäss. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abstichrohr zur Verfügung zu stellen, welches bei Minimierung etwaiger Ausfallzeiten weitestgehend gleiche Abstichzeiten während der Nutzungsdauer des Abstichrohres ermöglicht. Kerngedanke der Erfindung ist, das Abstichrohr funktional in zwei Teile zu gliedern, nämlich einen ersten Teil, der gemäss Stand der Technik ausgebildet sein kann und einen zweiten Teil, der leicht wechselbar (austauschbar) mit dem ersten Teil verbunden werden kann, und zwar unter Ausbildung eines kompletten Abstichrohrs. Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass der strömungstechnisch relevante Abschnitt des Abstichrohres das Auslaufende ist. Der Querschnitt am Auslaufende bestimmt die Auslaufmenge und damit die Auslaufzeit (Abstichzeit) der metallschmelze.

Description

Abstichrohr für ein metallurgisches Schmelzgefäß
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Abstichrohr für ein metallurgisches Schmelz¬ gefäß. Unter einem metallurgischen Schmelzgefäß wird ein Aggregat verstanden, in dem eine metallurgische Schmelze hergestellt, behandelt und/oder transportiert wird, beispielsweise ein Konverter oder ein Lichtbogenofen.
Dabei wird eine im Schmelzgefäß befindliche Metallschmelze durch das Abstichrohr in ein nachgeschaltetes Aggregat geleitet. Beispielsweise wird der Stahl aus dem Konverter über eine Pfanne einer nachge¬ schalteten Stranggussanlage zugeführt. Die Metallschmelze soll möglichst ohne Verunreinigungen transportiert werden. Beispielsweise soll ein Kontakt mit der Umgebungsatmosphäre (Sauerstoff, Stickstoff) ebenso vermieden werden wie ein Mitführen von Schlacke.
Aus der EP 0 057 946 B l ist ein Konverterabstich bekannt, der - in Axialrichtung - aus mehreren, miteinander verbundenen feuerfesten Blöcken oder Scheiben zusammengesetzt ist. Bei gleicher Geometrie kann der Konverterabstich auch monolithisch sein. Figur 1 zeigt diesen Stand der Technik, der sich seit langem im Markt bewährt hat. Der zentrale Durchlasskanal für die Metallschmelze kann vom Einlaufende zum Auslaufende konisch, zylindrisch oder abgestuft ausgebildet sein. In jedem Fall kommt es beim Durchleiten der Metallschmelze sehr schnell zu Erosionen an der Begrenzungswand des Durchlasskanals, dessen Querschnitt sich somit im Betrieb ständig vergrößert, wie in Figur 2 schematisch dargestellt.
Es ist offensichtlich, dass sich mit Änderung des Querschnitts des Durchlasskanals die Menge Schmelze pro Zeiteinheit, die durch das Abstichrohr hindurchfließt, verändert. Diese Veränderung ist weitest- gehend unkontrolliert, weil auch der Abtrag von Feuerfestmaterial weitestgehend unkontrolliert ist.
Es ist deshalb versucht worden, Abstichrohre der genannten Art nach einer gewissen Abstichzeit zu reparieren, beispielsweise durch Einführen einer zylinderförmigen Schablone in den durch Erosion erweiterten Durchgangskanal und Umspritzen der Schablone mit einer feuerfesten Masse. Dieses Verfahren ist zeitaufwendig und am heißen Ofenaggregat mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abstichrohr zur Ver¬ fügung zu stellen, welches bei Minimierung etwaiger Ausfallzeiten weitestgehend gleiche Abstichzeiten während der Nutzungsdauer des Abstichrohres ermöglicht.
Kerngedanke der Erfindung ist, das Abstichrohr funktional in zwei Teile zu gliedern, nämlich einen ersten Teil, der gemäß Stand der Technik ausgebildet sein kann und einen zweiten Teil, der leicht wechselbar (austauschbar) mit dem ersten Teil verbunden werden kann, und zwar unter Ausbildung eines kompletten Abstichrohrs.
Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass der strömungs¬ technisch relevante Abschnitt des Abstichrohres das Auslaufende ist. Der Querschnitt am Auslaufende bestimmt die Auslaufmenge und damit die Auslaufzeit (Abstichzeit) der Metallschmelze. Dieser Teil liegt „außen", nämlich am weitesten weg von dem Schmelzbad im metallur¬ gischen Gefäß, so dass hier ohnehin die relativ geringsten Temperaturen herrschen, was die Wechselbarkeit eines entsprechenden Abstichteils er¬ leichtert.
Der prinzipielle Erfindungsgedanke ist in Anlehnung an die Figuren 1 und 2 in Figur 3 dargestellt. Zu erkennen ist, dass der obere Teil des Abstiches, ausgehend vom Einlaufende E, unverändert vom Stand der Technik übernommen wurde, wobei in Figur 3 ein an Figur 2 angenäher¬ ter Verschleißzustand dargestellt ist.
Der wesentliche Unterschied zum Stand der Technik besteht darin, dass ein auslaufseitiges Ende A des Abstichrohres als separates, auswechsel¬ bares Bauteil B gestaltet ist, welches mit dem daran anschließenden Teil des Abstich-rohres dichtend verbunden ist, wie im Einzelnen noch dargestellt wird.
Das auswechselbare Bauteil B, welches im Wesentlichen eine Zylinder¬ form aufweist, besitzt einen Durchlasskanal D l , dessen Querschnitts¬ fläche einem Soll-Querschnitt des nicht verschlissenen Durchlasskanals D entspricht.
Selbstverständlich wird es auch im Bereich des Durchlasskanals D l zu einem Verschleiß des Feuerfestmaterials und damit zu einer Querschnitts¬ vergrößerung im Laufe der Zeit kommen. Sobald diese Querschnitts¬ vergrößerung j edoch einen bestimmten Wert erreicht hat, wird der Bau¬ teil B kurzfristig ausgetauscht, ohne Veränderungen am strömungs¬ technisch vorgeschalteten Abschnitt (nachstehend oberer Abschnitt genannt) des Abstichrohres vorzunehmen oder vornehmen zu müssen. Nach Einbau des neuen Bauteils B entsteht zwar im Übergangsbereich zum oberen Abstichrohr-Teil eine ringförmige Stufe S, die aber bewusst in Kauf genommen wird, weil eine Reparatur des oberen Teils des Abstichrohres aus den genannten Gründen nicht akzeptierbar und auch technologisch nicht notwendig ist, weil sich die Abstichzeit und der Massenstrom der abgestochenen Metallschmelze ausschließlich am Querschnitt des Durchlasskanals am Auslaufende A orientiert. Es ist selbstverständlich, dass der Anschlussbereich zwischen dem wechselbaren Teil B und dem verbleibenden Abschnitt des Abstichrohres einerseits dicht, andererseits aber auch so sein muss, dass das Bauteil B leicht abnehmbar ist. Dazu werden nachstehend Lösungsvorschläge dargestellt.
Es ist ebenso selbstverständlich, dass der „lose" Bauteil B in der in Figur 3 dargestellten Konfektionierung gehalten werden muss, damit er sich nicht vom oberen Abschnitt des Abstichrohres löst. Hierzu bietet die Erfindung verschiedene Lösungsvorschläge an, die ebenfalls nachstehend dargestellt werden.
In ihrer allgemeinsten Ausführungsform umfasst die Erfindung danach ein Abstichrohr für ein metallurgisches Schmelzgefäß mit folgenden Merkmalen:
das Abstichrohr weist einen Durchlasskanal für eine Metallschmelze auf, der ein Einlaufende mit einem Auslaufende verbindet,
- ausgehend vom Auslaufende umfasst das Abstichrohr einen zylin¬ derförmigen Endabschnitt, der, benachbart zum Durchlasskanal, als separates zylinderförmiges Bauteil gestaltet ist, das Bauteil ist an seinem, das Auslaufende des Abstichrohres um¬ fassenden ersten Ende zur ortsfesten, aber lösbaren Halterung des Bauteils in einer Haltevorrichtung ausgebildet, das Bauteil weist an seinem zweiten Ende eine, in Richtung auf das Einlaufende weisende Stirnfläche auf, die in einer Halteposition des Bauteils dichtend gegen einen axial benachbarten Abschnitt des Abstich¬ rohres anliegt. Zylinderförmig schließt dabei Querschnitte mit Kreisquerschnitt, aber auch alle anderen Querschnittsgeometrien ein. Dies gilt sowohl für innere als auch äußere Querschnitte des Rohrs. In Axialrichtung (Strömungsrichtung der Schmelze) kann das Rohr zylindrisch oder konisch gestaltet sein. Auch andere Konturen sind möglich, beispielsweise eine abgestufte Oberfläche. Neben einem Kreisquerschnitt können Innen- wie Außenquerschnitt vieleckig oder oval sein. Jede Polygonform ist möglich.
Entscheidend für das erfindungsgemäße Abstichrohr ist, dass das erwähnte auswechselbare Bauteil den Durchlasskanal D (D l ) umfangsseitig begrenzt.
Dies schließt Ausführungsformen ein, wie in Figur 3 dargestellt, bei denen das Bauteil B sich über die gesamte Querschnittsfläche des Abstichrohres erstreckt. Dies schließt aber auch Ausführungsformen ein, bei denen das Bauteil nach Art einer Einbauhülse in den unteren (auslauf- seitigen) Endabschnitt des Abstichrohrs eingesetzt wird, wie nachstehend zeichnerisch noch dargestellt wird.
Der zylinderförmige Bauteil kann einen beliebigen Innenquerschnitt auf¬ weisen. Beispielsweise weist der Durchlasskanal im Bereich des Bauteils einen runden oder ovalen Innenquerschnitt auf. Die Querschnittsfläche sollte dabei der Soll-Querschnittsfläche in Hinblick auf den gewünschten Massenstrom und die gewünschte Abstichzeit entsprechen.
Der Durchlasskanal im Bereich des Bauteils kann über die Höhe des Bau¬ teils betrachtet einen konstanten Innenquerschnitt aufweisen, er kann aber auch zum Auslaufende hin leicht konisch oder abgestuft ausgebildet sein.
Wie bereits erwähnt kann das zylinderförmige Bauteil in einen äußeren zylinderförmigen Endabschnitt des Abstichrohres eingesetzt werden. Das Abstichrohr erhält auf diese Weise seine Soll-Länge unverändert. Am Auslaufende wird lediglich eine Wechselhülse austauschbar angeordnet.
Bei einer vorgegebenen Länge des Abstichrohres kann dieses aber auch, wie in Figur 3 dargestellt, verkürzt werden, wobei das auswechselbare Bauteil nach Einbau dem Abstichrohr wieder seine Ursprungslänge zurückgibt.
Die Befestigung des auswechselbaren Bauteils am oder im weiteren Teil des Abstichrohres kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Eine Möglichkeit besteht darin, das Bauteil umfangsseitig mit einem Außengewinde auszubilden, welches mit einem korrespondierenden Innengewinde zusammenwirkt. Dieses Innengewinde kann als separates Bauteil im Bereich des Auslaufendes des Abstichrohres am zugehörigen metallurgischen Gefäß angeordnet werden. Es kann aber auch, insbeson¬ dere bei dem erwähnten eingesetzten Bauteil, Bestandteil des Auslauf¬ endes des Abstichrohres sein.
Anstelle einer Gewindeverbindung ist ebenso ein Bajonettverschluss möglich.
Nach einer Ausführungsform weist das zylinderförmige Wechsel-Bauteil an seiner Außenseite oder am Auslaufende Anschläge für ein Druckmittel auf, welches in Richtung auf das Einlaufende auf das Bauteil wirken kann.
Die Druckmittel können beispielsweise Federn sein, die an einer Haltevorrichtung angeordnet sind, die wiederum an der Außenseite des metallurgischen Gefäßes befestigt wird. Entscheidend ist, dass das Wechsel-Bauteil so in Richtung auf das Ein¬ laufende des Abstichrohres unter Druck gehalten wird, dass sich eine dichte Verbindung gegenüber dem verbleibenden Teil des Abstichrohres ergibt. Die entsprechenden Haltemittel sind deshalb insbesondere an der freien unteren Stirnfläche oder am Außenumfang des Bauteils angeordnet.
Die Dichtigkeit kann verbessert werden, wenn die Stirnfläche am einbauseitigen Ende des Bauteils eine Oberflächenprofilierung aufweist, also nicht glatt ist. Eine solche Profilierung kann aus einzelnen, diskreten Noppen oder Stegen bestehen. Ebenso kann die Profilierung aber auch aus konzentrisch oder spiralförmig angeordneten stegartigen Erhebungen bestehen.
In gleicher Weise kann alternativ oder kumulativ die Fläche des Abstich¬ rohres ausgebildet werden, gegen die die Stirnfläche des Wechselbauteils gedrückt wird.
Eine weitere Alternative sieht vor, zwischen die korrespondierenden Flächen von Abstichrohr und Bauteil eine Dichtung zu platzieren. Insbe¬ sondere dann, wenn die korrespondierenden Flächenabschnitte des Feuer¬ festmaterial mehr oder weniger plan sind, bietet es sich an, die in der Regel ringförmige Dichtung mit Oberflächenprofilierungen auszubilden, wie sie vorstehend beschrieben wurden.
Diese Profilierungen, unabhängig davon, ob sie aus dem Feuerfest¬ material ausgeformt und/oder Bestandteil der Dichtung sind, ermög¬ lichen eine gewisse Elastizität und damit Verformbarkeit dann, wenn der Bauteil mit dem verbleibenden Abschnitt des Abstichrohres verbunden wird. Als Dichtungsmaterial eignet sich beispielsweise Graphit, da dieser auch eine entsprechende Temperaturbeständigkeit aufweist. Die Dichtung kann auch als Dichtmasse bereitgestellt werden, beispielsweise als Emulsion aus Flockengraphit und Öl.
Die Anlagefläche (Stirnfläche) des genannten Bauteils an dem keramischen Abschnitt des Rest-Abstichrohres kann plan (insbesondere senkrecht zur Mittenlängsachse des Abstichrohres) oder gewölbt, insbe¬ sondere bombiert sein, also in Richtung auf das Einlaufende gewölbt.
Das Bauteil kann gleichzeitig eine temporäre Absperrung für sogenannte Vorlaufschlacke aufweisen. Diese Vorlaufschlacke strömt beim Kippen des zugehörigen Konverters in das Abstichrohr (und in weiterer Folge in das nachgeschaltete metallurgische Gefäß), was unerwünscht ist. Die Erfindung sieht deshalb vor, das Bauteil mit einem, den Innenquerschnitt (Durchflusskanal) temporär ausfüllenden Sperrorgan auszubilden. „Temporär" bedeutet dabei, dass die Absperrwirkung nur sehr kurz sein muss, beispielsweise einige Sekunden, bevor beim Abstich Metall¬ schmelze in den Abstichkanal gelangt.
Ein solches Sperrorgan kann beispielsweise eine dünne Metallplatte sein, oder eine Art Becher, die im Durchflusskanal des Bauteils platziert werden, beispielsweise mittels Federarmen (Krallen) an ihrer Umfangs- fläche.
Die Länge des Bauteils ist grundsätzlich beliebig. Entscheidend ist - wie ausgeführt - der Auslaufquerschnitt am Auslaufende. Die Standzeit des Bauteils lässt sich jedoch erhöhen, wenn seine Länge mindestens dem 1 ,5-fachen des kleinsten Innendurchmessers entspricht, wobei ein Ver¬ hältnis von 1 ,5 bis 3 in der Regel ausreichend ist. Diese Länge ist auch wichtig, um die gewünschte Charakteristik des auslaufenden Schmelz¬ stroms sicherzustellen. Insbesondere wird ein gleichmäßig austretender Schmelzstrom erreicht.
Das beschriebene Abstichrohr ermöglicht durch leichten Wechsel des Endstücks weitestgehend konstante Abstichzeiten und damit eine ver¬ besserte Verfügbarkeit des Schmelzaggregats. Der Wechsel des endsei- tigen Bauteils kann automatisiert werden. Da der Austausch von außen erfolgt, ist er leicht und kurzzeitig durchzuführen. Der Einbau erfolgt so, dass das Abstichrohr am Auslaufende mit der Außenwand des metallur¬ gischen Gefäßes mehr oder weniger bündig abschließt.
Das endseitige Bauteil kann aus dem gleichen Werkstoff wie das übrige Abstichrohr gebildet werden. Beide Abschnitte können aber auch aus unterschiedlichen Sorten gebildet werden. Dabei kann der Bauteil aus einer besonders verschleißfesten Werkstoffqualität hergestellt werden.
Unterschiedliche Wärmedehnungen unterschiedlicher Materialien können durch den erwähnten Dichtungsbereich beziehungsweise eine elastische Halterung für den Bauteil kompensiert werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbei¬ spiele näher erläutert. Dabei zeigen - jeweils in schematisierter Dar¬ stellung -
Figur 4 : eine teilweise Schnittdarstellung eines Endabschnittes eines Abstichrohres, Figur 5 : eine Aufsicht auf und einen Schnitt durch die Fläche 24 des wechselbaren Bauteils des Abstichrohres gemäß Figur 4,
Figur 6: eine teilweise Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungs¬ form eines Abstichrohres, wobei nur der untere Teil dargestellt ist.
In den Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bauteile mit gleichen Bezugsziffern dargestellt.
Figur 4 zeigt den unteren Teil eines Abstichrohres 10, welcher in einer feuerfesten Ausmauerung eines Konverters 12 konfektioniert ist, der außenseitig einen Metallmantel 14 aufweist. Alles dies ist Stand der Technik und wird deshalb nicht weiter beschrieben.
Ausgehend vom auslaufseitigen Ende 16 des Durchlasskanals D weist ein Endabschnitt 18 des Abstichrohres 10 innenseitig eine erweiterte Aus¬ sparung 20 auf, und zwar hier mit zylinderförmiger Wandfläche. Unmittelbar benachbart zum Auslaufende 16 ist im Wandbereich des End¬ stücks 18 ein Metallring 22 eingeklebt, der ein Innengewinde aufweist.
Dieses Innengewinde wirkt mit einem Außengewinde zusammen, welches an einem Einbauteil B umfangsseitig ausgebildet ist. Das Bauteil B ist zylinderförmig. Der Außendurchmesser des Bauteils B entspricht dem Innendurchmesser der Aussparung 20. So kann das Bauteil B entlang der beschriebenen Gewinde in der Aussparung 20 platziert werden, bis es am Auslaufende 16 bündig mit dem Endabschnitt 1 8 und dem Metallmantel 14 abschließt. Das Bauteil B weist einen mittigen Durchlasskanal D l mit Kreisquerschnitt auf, der einem Soll-Querschnitt des Durchlasskanals D am auslaufseitigen Ende des Abstichrohrs 10 entspricht. Zum Anschluss an den Abschnitt 1 8 ist zwischen einer oberen Stirnfläche 24 des Bauteils B und der korrespondierenden Anschlagfläche 26 des Ab¬ schnitts 18 eine Graphitdichtung 28 angeordnet, die beim Einschrauben des Bauteils B in die Aussparung 20 komprimiert wurde, wobei in der Zeichnung die Größe der Dichtung 28 übertrieben dargestellt ist.
Verschleißt das Abstichrohr 10, wie bei den Figuren 2, 3 dargestellt, wobei auch der Bauteil B mit verschleißt, wird nur der Bauteil B ausgetauscht, so dass sich im Wesentlichen eine Anordnung ergibt, wie in Figur 3 dargestellt. Dabei wird der Bauteil B aus der Ausnehmung 20 ausgeschraubt und ein neuer Bauteil mit definiertem Durchgangskanal D l eingeschraubt.
Figur 5 zeigt in einem Schnitt (unten) und in einer Aufsicht (oben) die Ausbildung der Stirnfläche 24 des Bauteils B mit konzentrischen, steg¬ artigen Rippen 24r, wobei sich die Dichtung 28 vorteilhaft in die zwischen den Rippen 24r ausgebildeten Täler hineinpressen kann und damit die Dichtwirkung optimiert wird.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist der Bauteil B nicht in einer Aussparung 20 des Endabschnitts 18 des Abstichrohrs 10 angeordnet. Der obere Teil des Abstichrohrs 10 ist um die Länge (Höhe) des Bauteils B verkürzt, so dass sich die Anschlagfläche 26 für das Bauteil B über die gesamte Wandstärke des Rohres 10 erstreckt.
Das Bauteil B mit mittigem Durchlasskanal D l mit Kreisquerschnitt weist außenseitig eine Kegelstumpfform auf und ist in einer korrespon¬ dierenden Metallmanschette 30 angeordnet, die einen radial umlaufenden Steg 32 aufweist. Gegen diesen Steg 32 liegen Haltearme 34 an, die über Druckfedern 36 in Richtung auf den oberen Teil des Abstichrohrs 10 gedrückt werden. Die Federn 36 wiederum sind an Armen 38 gelagert, die am Metallmantel 14 des metallurgischen Gefäßes angeschlagen sind (nicht im Einzelnen dargestellt). Vorstehende Teile bilden also eine Halteeinrichtung für das Bauteil B.
Auf diese Weise wird das Bauteil B unter der Wirkung der Federn 36 mit seiner oberen Stirnfläche 24 gegen die korrespondierende Anschlagfläche 26 des oberen Teils des Abstichrohrs 10 gedrückt. Zwischen den Flächen 24, 26, die auch profiliert ausgebildet sein können, kann wiederum eine Dichtung angeordnet werden, beispielsweise eine Graphitfolie.
Im Verschleißfall (durch die gestrichelte Linie L angedeutet) kann der Bauteil B kurzfristig ausgetauscht werden, indem die Halteeinrichtung gelöst wird. Der neue Bauteil B (mit Durchgangskanal D l ) wird anschließend wieder mit der Halteeinrichtung fixiert und sichert anschließend einen Ausflussquerschnitt mit definiertem Soll-Durch¬ messer für die folgenden Abstichchargen..
Auch bei weiterem Verschleiß des Abstichrohres 10 (durch eine Punkt¬ linie P symbolisiert) bleibt der obere Teil des Abstichrohrs 10 unver¬ ändert. Der Bauteil B wird allerdings erneut ausgetauscht, sobald er den durch die gestrichelte Linie L dargestellten Verschleißzustand erneut erreicht hat.
In Figur 6 ist ferner schematisch ein topfartiges Absperrorgan 40 darge¬ stellt, welches aus einem dünnen Blech besteht, dessen Umfangsrand auf der oberen Stirnfläche 24 des Bauteils B aufliegt, wenn dieses gegen die korrespondierende Anschlagfläche 26 gedrückt wird. Das Sperrorgan 40 verhindert, dass Vorlaufschlacke beim Angießen durch den Durchfluss¬ kanal D in ein nachgeschaltetes Schmelzgefäß gelangt. Es kann lediglich eine geringe Menge an Schlacke in den Durchlasskanal D bis zum Sperr¬ organ 40 eindringen. Sobald die Vorlaufschlacke durch das Kippen des Schmelzgefäßes am Einlaufende des Abstichrohres 10 vorbeigeführt ist, befindet sich jetzt nur noch Schmelze oberhalb des Einlaufendes. Nunmehr kann die im einlaufseitigen Teil des Abstichrohres 10 befindliche Schlacke entweder aufschwimmen oder, nach Aufschmelzen des Absperrorgans 40,dieser Teil der Schlacke ausfließen. Anschließend fließt nur noch Schmelze durch das Abstichrohr 10.
Das dargestellte Sperrorgan stellt eine mögliche konstruktive Lösung dar. Entscheidend ist, dass mit dem Wechsel des Bauteils B gleichzeitig auch ein Sperrorgan gleicher Funktionalität mit eingebaut werden kann, welches anschließend eine temporäre Absperrung des Durchflusskanals D bewirkt.

Claims

Abstichrohr für ein metallurgisches Schmelzgefäß
P a t e n t a n s p r ü c h e
Abstichrohr (10) für ein metallurgisches Schmelzgefäß (12) mit einem, ein Einlaufende E mit einem Auslaufende A verbindenden Durchlasskanal D für eine Metallschmelze, bei dem, ausgehend vom Auslaufende A, ein zugehöriger zylinderförmiger Endabschnitt des Abstichrohrs (10), benachbart zum Durchlasskanal D, als separates zylinderförmiges Bauteil B gestaltet ist, das an seinem, das Aus¬ laufende A des Abstichrohrs ( 10) umfassenden ersten Ende zur orts¬ festen, aber lösbaren Halterung des Bauteils B in einer Haltevor¬ richtung (22; 34) ausgebildet ist und an seinem zweiten Ende eine, in Richtung auf das Einlaufende E weisende Stirnfläche (24) auf¬ weist, die in einer Halteposition des Bauteils B dichtend gegen einen axial benachbarten Abschnitt (26) des Abstichrohrs (10) anliegt.
2. Abstichrohr nach Anspruch 1 , dessen zylinderförmiger Bauteil B einen, einem Soll-Querschnitt des Durchlasskanals D entsprechen¬ den Innenquerschnitt aufweist.
3. Abstichrohr nach Anspruch 1 , bei dem der Innenquerschnitt des Bauteils B über dessen Höhe konstant ist.
4. Abstichrohr nach Anspruch 1 , dessen Bauteil B in einem äußeren zylinderförmigen Endabschnitt des Abstichrohrs (10) einliegt.
5. Abstichrohr nach Anspruch 1 , dessen Bauteil B, dem Auslaufende A benachbart, umfangsseitig ein Außengewinde aufweist.
6. Abstichrohr nach Anspruch 1 , dessen Bauteil B an seiner Außenseite oder am Auslaufende A Anschläge (32) für ein Druckmittel (34, 36) aufweist, welches in Richtung auf das Einlaufende E auf das Bauteil B wirkt.
7. Abstichrohr nach Anspruch 1 , bei dem die Stirnfläche (24) am zweiten Ende des Bauteils B eine Oberflächenprofilierung (24r) aufweist.
8. Abstichrohr nach Anspruch 7, bei dem die Oberflächenprofilierung (24r) aus konzentrisch zueinander oder spiralförmig verlaufenden stegartigen Rippen besteht.
9. Abstichrohr nach Anspruch 1 , bei dem die Stirnfläche (24) am zweiten Ende des Bauteils B einen ringförmigen Abschnitt einer gedachten Kugel beschreibt.
10. Abstichrohr nach Anspruch 1 mit einer Dichtung (28) zwischen der Stirnfläche (24) am zweiten Ende des Bauteils B und dem axial benachbarten Abschnitt (26) des Abstichrohres (10).
1 1. Abstichrohr nach Anspruch 10, bei dem die Dichtung aus einer Dichtmasse besteht.
12. Abstichrohr nach Anspruch 10, bei dem die Dichtung aus einer ringförmigen Dichtfolie mit ein- oder beidseitiger strukturierter Oberfläche besteht.
13. Abstichrohr nach Anspruch 1 , bei dem der der Stirnfläche (24) am zweiten Ende des Bauteils benachbarter Abschnitt (26) des Abstichrohres ( 10) plan gestaltet ist.
14. Abstichrohr nach Anspruch 1 mit einem, den Innenquerschnitt des Bauteils B temporär ausfüllenden Sperrorgan (40).
15. Abstichrohr nach Anspruch 1 , bei dem das Bauteil B eine Länge aufweist, die dem 1 ,5 bis 3 -fachen des kleinsten Innendurchmessers des Abstichrohres (10) entspricht.
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