WO2011009579A1 - Sealing and filling device for a metallurgical furnace, metallurgical furnace, and method for tapping the metallurgical furnace. - Google Patents

Sealing and filling device for a metallurgical furnace, metallurgical furnace, and method for tapping the metallurgical furnace. Download PDF

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WO2011009579A1
WO2011009579A1 PCT/EP2010/004392 EP2010004392W WO2011009579A1 WO 2011009579 A1 WO2011009579 A1 WO 2011009579A1 EP 2010004392 W EP2010004392 W EP 2010004392W WO 2011009579 A1 WO2011009579 A1 WO 2011009579A1
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sealing
tapping
opening
filling
height
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PCT/EP2010/004392
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Inventor
Gerhard Fuchs
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Fuchs Technology Holding Ag
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    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
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    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/15Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1509Tapping equipment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D3/15Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1509Tapping equipment
    • F27D3/1536Devices for plugging tap holes, e.g. plugs stoppers

Definitions

  • the invention relates to a sealing and filling device for a metallurgical furnace, a metallurgical furnace and a method for cutting off a metallurgical furnace.
  • Metallurgical furnaces such as e.g. electric arc furnaces have long been known in the art.
  • Such an electric arc furnace 100 has a furnace vessel 1 with a lid 2.
  • Electrodes 3, which are held by electrodes tear-shark 4 and retractable by opening in the lid 2 in the furnace vessel and extendable are supplied to form an arc with power.
  • feedstock such as scrap is melted to form a bath of liquid steel FS.
  • the furnace vessel has a bottom 10 with a refractory lining 11 in which the bath is made of liquid steel FS on.
  • a refractory lining 11 in which the bath is made of liquid steel FS on.
  • a not shown in Fig. 8 tap hole is provided, via which the liquid steel FS removed from the furnace vessel (- tapped) is.
  • the tapping opening is mounted in the bottom of the furnace vessel in such a way that, after the furnace is tilted back into the starting position, the remaining sump is no longer above the tapping opening, so that it can be closed with a refractory filling compound before the next melting process.
  • EP 0 859 678 B1 (corresponding to US Pat. No. 5,914,087).
  • EP 0 356 618 A1 two refractory parts are pressed against each other for sealing each with circular cylindrical sealing surfaces.
  • EP 0 859 678 B1 a compressible, refractory sealing material is attached to the lower end of a sealing and filling pipe, which during passage through the melt, which has temperatures between 1500 and 1700 ° C., is protected against the effects of the melt by an additional medium is, which largely prevents the contact of the refractory sealing material with the melt.
  • the residence time of the compressible refractory material in the molten bath is given as 15 to 30 s.
  • EP 0 974 801 A1 (corresponding to US Pat.
  • No. 4,520,861 discloses a further sealing and filling device in which the lower opening of a fill tube is kept closed during the passage of the molten bath.
  • DE 34 37 810 A1 discloses a sealing and filling device in which a tube with a refractory lining is kept free of melt and cooled during passage through the melt bath by blowing an inert gas.
  • EP 1 172 162 Al a device for closing and sealing a tap hole of an electric arc furnace is known, in which a free-flowing filler mass between two linear slide, which close the taphole from below, is filled.
  • the invention makes it possible to achieve the completion of the tapping and filling of the tapping opening in a period of ⁇ 10 s.
  • the invention makes it possible to prevent protective measures for the sealing and filling pipe, since the refractory metal layer is at least on the underside and inside, preferably also the outside, up to the height to which the pipe is immersed in molten bath and slag, having.
  • Cold melt and / or steel buildup on the pipe typically breaks down between the tapping operations after cooling, particularly at the critical inside of the pipe, or does not build up over normally uncritical wall thickness greater than 30 mm, usually not more than 10 mm, up.
  • a substantially maintenance-free sealing and filling device is provided.
  • a sump of about 40% of the total mass of the liquid steel is left in the furnace before parting off.
  • the height of this remaining steel bath above the tap hole is usually in the range of about 300 mm.
  • Above the steel bath is still a layer of about 200 to 300 mm slag. With a travel speed of at least 200 mm / s, the sump can thus be passed through in a time ⁇ 2 s.
  • Liquid steel has a viscosity similar to water, so that it flows through narrow cross-sections with flow rates in the range of 2 m / s.
  • FIG. 1 shows in a) a cross-sectional view of a section of a metallurgical furnace with a taphole according to one embodiment, in b) the opening of a) with a sealing and filling system according to an embodiment of the invention, in c) the elements from b) in FIG a sealing position, and in d) the cutout X from c) in an enlarged view;
  • FIG. 2 shows in a) a metallurgical furnace with a sealing and filling system according to the embodiment in a first position, in b) with the sealing and filling system in a second position, in c) with the sealing and filling system in one third position, and in d) again in the second position;
  • FIG. 3 is an enlarged view of Fig. 2a);
  • Fig. 4 is an enlarged view of Fig. 2b);
  • Fig. 5 is an enlarged view of Fig. 2c
  • Fig. 6 is an enlarged view of Fig. 2d
  • FIG. 7 shows in a) the view from FIG. 2 a), and in b) the sealing and filling system in a fourth position;
  • FIG. 9 is a timing chart of a tapping operation according to an embodiment.
  • Fig. 1 shows a portion of a furnace vessel 1, in which a tapping opening 12 is provided in a bottom 10 with refractory lining 1 1.
  • the tapping opening 12 is through an opening and closing device 13 with a slider 14 is obvious and closable.
  • the tap hole is filled with a free-flowing refractory material VM, so that the slider 14 is not in direct contact with the liquid metal FS of the molten bath.
  • the molten bath of liquid steel FS stands with a height h 6 above the tapping opening 12.
  • a state is shown in which 60% of the liquid steel FS, corresponding to a height hi, should be tapped.
  • the inner walls and the bottom of the furnace vessel 1 are covered with refractory material 1 1.
  • Perpendicular to the tapping opening 12 is in the furnace vessel, an opening 16 which is closed by a cover, not shown, provided.
  • the underside of the tapping opening 12 can be opened, so that first the free-flowing refractory FM falls down from the opening 12, and then the liquid steel FS can flow through the opening. This is well known in the art.
  • a residual height h 2 of approximately 200 to 400 mm, normally approximately 300 mm, of liquid steel above the tapping opening 12 must be ensured remain in order to prevent suction of slag S, which is with a height h 3 of about 200 to 300 mm above the liquid steel FS safely into the outflow vortex.
  • the furnace vessel When parting off by tilting the furnace vessel, the furnace vessel is tilted back into the starting position when this residual height h 2 has been reached so that no liquid steel FS and slag S more are present above the tapping opening after tipping back and the tapping opening is free from above is accessible.
  • the embodiment of the absolutely slag-free parting off a sealing and filling device 30 with a sealing and filling pipe 31 and a container 32 for free-flowing refractory material VM The sealing and filling tube 31 has a lower opening 3 Iu and an upper opening 3 Io, which are located at opposite ends in the direction of the longitudinal axis 311 of the tube 31.
  • the container 32 is connected with the interposition of an opening and closing device 33 with the upper opening 3 Io. As can be clearly seen in FIG. 1 b), the container 32 is arranged above the upper opening 30 of the tube 31 such that when the opening and closing device 33 is opened, the free-flowing refractory material VM falls through the tube 31 under the action of gravity can.
  • the sealing and filling device 30 or the arrangement of tube 31, container 32 and opening and closing device 33 is movable in the vertical direction back and forth. As a result, the sealing and filling device 30 can be moved in the direction of the tapping opening 12 through the opening 16 in the vertical direction. This can be seen very clearly in FIG. 1 b) from the dotted representation of the lower end of the tube 31, which is identified by 31 ', and in FIG. 1 c).
  • the sealing and filling pipe 31 has a length Ii which is greater than the height h 2 .
  • the height h 2 is usually at most half the total height h 6 of the liquid steel FS before tapping, so that the length Ii is at least greater than half of this filling height h 6 .
  • the length I 1 is dimensioned so that the opening and closing device 33 and the container 32 can remain outside the furnace vessel 1 when the tapping opening 12 is sealed, as shown in Fig. Ic).
  • This means that the length 1) is preferably greater than the height of the furnace vessel above the tapping opening 12.
  • a sealant 34 is attached.
  • This sealant preferably has a height I 3 , which is greater than or equal to 20 mm, so that unevenness in the surface of the refractory material 1 1 can be compensated for the tap hole 12.
  • the height I 3 in the range 40 to 50 mm, so that unevenness in the surface of the refractory lining 1 1 in the range 20 to 30 mm, which occur regularly, can be compensated.
  • the volume of the container 32 is dimensioned such that it is greater than the volume of the tapping opening 12, which is calculated from the cross section of the tapping opening 12 and its height I 2 .
  • Fig. Id the circled portion X of Fig. Ic) is shown enlarged.
  • the left half in Fig. Id the state immediately after the filling and the beginning of the upward movement of the sealing and Verullrohrs 31 is shown.
  • the sealing compound 34 is deformed for sealing, as can be clearly seen in the right-hand part of FIG.
  • FIG. 2 shows in a) to d) in perspective view the states shown in Fig. Ia), b), c) are shown.
  • FIG. 1a) corresponds to the illustration in FIG. 2a
  • FIG. 2b) and d) correspond to FIG. 1b
  • FIG. 2c) corresponds to FIG. 1c).
  • the sealing and filling device has a lifting and rotating mechanism 40, on which the sealing and filling tube 31, the container 32 and the opening and closing device 33 are attached as a sealing and filling arrangement.
  • the lifting and slewing gear has a vertical arm (lifting tube) 41 and attached to the upper end of the vertical arm 41 cross member (cross arm) 42.
  • the cross member 42 is attached at a horizontal end to the vertical arm 41 and holds at its other horizontal end the assembly of tube 31, container 32 and device 33.
  • a lifting and pivoting device 43 preferably a hydraulic lifting cylinder with displacement measurement and a roller slewing ring not shown, is formed so that the arm 41 is vertically movable up and down and is rotatable about its longitudinal axis.
  • the arrangement of tube 31, container 32 and device can thereby be achieved 33 both in the vertical direction moves up and down as well as be pivoted in the horizontal direction.
  • the position of the longitudinal axis of the vertical arm 41 and the length of the horizontal arm 42 are dimensioned so that attached to the one horizontal end of the horizontal arm 42 assembly of tube 31, container 32 and device 33 via the opening 16, the furnace vessel 1 is pivoted and is movable up and down in these.
  • the lifting and slewing gear is preferably attached to the oven cradle or connected thereto.
  • the lifting and slewing gear is provided with a double-acting hydraulic cylinder for the lifting movement, which is an adjusting movement in the longitudinal direction of the tube 31, ie normally in the vertical direction, at a speed of> 200 mm / s, preferably> 300 mm / s, and more preferably> 400 mm / s.
  • the sealing and filling system 30 has a control device, not shown, which is connected to the lifting and rotating device 43 and the opening and closing device 33.
  • the lifting cylinder has a measuring device for measuring the travel, and transmits the corresponding measurement data to the control device.
  • the control device is connected to drive the hydraulic cylinder with these.
  • the control device is adapted to calculate from the measured travel the position of the lower end of the tube 31 above the upper edge of the tapping opening 12, so that the last part of the travel of the sealing and Ver Schollrohres 31 for sealing the tapping opening 12 at reduced speed can be.
  • the control device controls the hydraulic cylinder or its control valve, etc. so that the adjustment speed is reduced and the adjustment in a position in which the sealant 34 is sufficiently compressed, is terminated. That is, the lower end of the tube 31 is stopped at a height ⁇ I 3 above the tap opening 12.
  • the hydraulic cylinder is formed only for rapid process in the vertical direction against gravity.
  • the hydraulic cylinder can allow a free fall of the arrangement of vertical arm 41, horizontal arm 42 and pipe 31, container 32 and closing device 33 under the action of gravity.
  • the mass of this arrangement if necessary.
  • the hydraulic cylinder has a displacement measurement so that the last remainder of the travel, as in the first embodiment, can be controlled by driving the hydraulic cylinder at a reduced speed to the lower end position.
  • the optionally provided sealing material 34 may be formed of refractory sealing material, but preferably inexpensive O-rings or the like of non-refractory materials such as e.g. Rubber, perfluoroelastomer, polyethylene or polytetrafluoroethylene used.
  • the sealing and filling pipe 31 is preferably a refractory clad pipe.
  • the opening and closing device 33 preferably has a slide that is hydraulically, pneumatically, electrically or piezoelectrically displaceable for opening and closing the connection between the tube 31 and the container 32.
  • the container 32 is preferably open at the top, so that it is easily refillable by means of a device 44 shown in Fig. 7b).
  • a device 44 shown in Fig. 7b
  • the container by pivoting the arm 42 in a fourth position, which is shown in Fig. 7b) are pivoted.
  • There free-flowing refractory material VM can be filled from a reservoir 45 via a chute 46 in an appropriate to the volume of the tap opening amount under the control of the control device.
  • the spool 14 When the feed is melted, ie the oven is in the condition shown in Fig. 1 (a), the spool 14 is moved away below tapping opening 12 so that the free-flowing feed VM falls downwardly out of the opening 12 and the liquid steel FS the tapping opening 12 can leak.
  • the steel is received in a known manner in a metallurgical vessel or the like.
  • the tapping operation begins in Fig. 9 at time t a and runs during a period T A in the range of 2 to 5 min., Depending on the size of the oven.
  • the tapping process is ended, ie the minimum height h2, which still guarantees an absolutely slag-free parting, has been reached.
  • the sealing and filling pipe 31 with the associated assembly 30, 40 has been moved to the position (second position) shown in Fig. 2b) and Fig. Ib).
  • the filling pipe can optionally be shut down to the position indicated by 31 'in FIG. 1b) so that the travel path is reduced.
  • this is not essential since the shutdown can also be started from the position shown in FIG. 1b) with corresponding control times.
  • the decisive factor is that the path through the remaining liquid steel FS with the height h2 is very fast.
  • it is assumed in FIG. 9 that to represents the point in time at which the lower end of the tube 31 enters the slag layer S. At this point, a distance of approx. 500 to 600 mm must be covered before sealing.
  • the opening and closing device 33 opens the passage of the container 32 into the tube 31, so that the free-flowing refractory material can fall through the tube into the tapping opening 12. This happens under the effect of gravity with a likewise high speed in the range of 2 m / s.
  • the tube has an inner diameter which at least the Inner diameter of the tapping opening 12 corresponds.
  • the inner diameter of the tapping opening 12 is in the range of 200 - 300 mm, depending on the wear.
  • the filling of the taphole 12 is completed with the free-flowing refractory material VM, so that at the time t $, which may also coincide with the time U that pipe 31 can be moved up again.
  • the correct lower end position of the tube 31, which changes over time due to wear of the refractory lining 11, is determined by calibration, e.g. by measuring the hydraulic parameters or similar, set in operation by the control device.
  • the total time from the first contact with the liquid metal until completion of the filling of the taphole 12, that is, the time in which the sealing material 34 should retain its sealing ability, easily to less than 10 s and without Difficulties are also brought under 6 s.
  • the tap hole of a 100-ton furnace has a diameter of 180 mm at the start of use and the tap hole of a 160-ton furnace has a diameter of 210 mm.
  • the diameter of the hole becomes larger due to abrasion.
  • the reason is that with the larger hole diameter, the risk of slag clogging increases significantly, and in particular, the amount of slag that is tapped will increase significantly if the furnace is not tipped back in time.
  • the replacement of a hole stone takes about 3 hours, so a corresponding stoppage of the furnace.
  • the brick must usually be replaced within a few days. Since the wear with a larger hole diameter becomes smaller, the solution described here can be used to extend the interval for replacing the perforated stone to 1 week or so.
  • this is poured from above in the direction of the tap hole through the opening 16. In this case, 130 to 150% of the amount corresponding to the volume of the tap hole used. With the described solution, this amount can be limited. Theoretically, no excess amount at all, ie 0% excess amount, is necessary.
  • the optionally provided sealing material 34 can be omitted, in particular, if no large unevennesses exist in the region around the taphole 12. Even with small leaks between the bottom of the sealing and Ver Schollrohres 31 and the refractory lining 1 1 of the furnace is through the very fast Bef ⁇ illen the tap hole 12 with the free-flowing refractory material 32, the passing through these leaks amount of steel so small that it does not matter. That is, due to the high speed of sealing and filling, or the short time of e.g. ⁇ 6s are dispensed with the sealing material with a corresponding flatness of the refractory lining 11.
  • the tolerable irregularities are in the range ⁇ 10 mm, preferably ⁇ 5 mm.
  • the sealing and filling tube 31 is preferably a refractory clad tube. It is particularly preferable to provide the pipe with a metal coating.
  • the coating of a hard chrome coating is used which has a thickness in the range 50 microns to 1000 microns, preferably 100 to 1000 microns, more preferably 150 to 300 microns. such as 200 microns thickness is formed.
  • the hard chrome layer is usually applied by electroplating, the layer thickness preferably being applied in several passes (2, 3, 4, 5,...), Preferably in 3 passes, so that it is as free of cracks and as flat as possible.
  • Essential for the coating is a higher melting point than the temperature of the steel bath, ie at least 1750 ° C, but preferably more than 1800 0 C and more preferably more than 1900 0 C (chromium has a melting point of 1908 ° C).
  • the material preferably exhibits low wettability, as is the case with chromium.
  • the underside and the inside, respectively, are critical in terms of buildup, as greater build-up on the underside would interfere with sealing and greater layer thicknesses of build-up on the inside reduce the tube diameter.
  • the inside and the outside at least up to the minimum height h $ and the bottom with the metallic material with a high melting point.
  • the pipe further than the minimum height h 5 , eg 50, 100, 150,... Mm higher than the minimum height h 5 , which, as already explained, usually in the range of 200 to 700 mm lies.
  • Tests with a corresponding pipe with hard chrome coating have shown that deposits of slag and / or steel flake off after cooling of the sealing and Ver Schollrohrs after a tapping operation, or by slight mechanical shocks, such as a striking the pipe or knocking with a hammer are removable.
  • adhesions remain or are not removed, they only reach thicknesses in the range of 5 to 10 mm even after a plurality of tapping operations. That is, the layer thicknesses of adhesions do not increase with multiple tapping operations.
  • the reasons for the spalling or the non-increasing layer thickness of adhesions in the presence of the refractory layer are presumably that, especially when admixing slag in the adhesions, the different thermal expansion coefficient leads to flaking off. As far as adhesions remain, they are melted off during immersion, so that the layer thickness of an adhesion can build up again only to the strength mentioned.
  • the material of the tube 31 is preferably steel (eg S355-J2H) and the steel tube has a layer thickness in the range of 15 to 60 mm, preferably 20 to 40 mm, for example 25 mm.
  • the solution described is particularly advantageous in quasi-continuous charging. The finening is done in the oven.
  • the temperature of the molten bath is increased from about 1500 0 C to about 1620 0 C in a 100 t oven in a time of about 6 min in particular the temperature of the molten bath.
  • This is the normal tapping temperature.
  • the oven is tilted to cut off about 5 ° to 10 °, often 8 °. At this tilt angle, it is not possible to leave the electrodes in the oven. With the described solution, tilting is not necessary so that the electrodes can continue to be operated during parting off. Thus, an additional saving in the non-productive time is possible.
  • the described devices and methods can also be used when the furnace vessel is tilted for parting off.
  • the oven vessel is normally tilted 4 to 6 degrees from the horizontal and the tipping back takes between 3 and 10 seconds, normally about 5 seconds.
  • the tipping back takes between 3 and 10 seconds, normally about 5 seconds.
  • the sealing of the tap opening to be started.
  • a beginning after ti is also possible, for example, at time t 2 (or t 3 , t v , U, h, or even later).
  • the residence time of the sealing and filling pipe 31 in the residual molten bath is significantly less than 10 s, normally even less than 6 s.
  • a sealing and filling pipe (31) having a first length (li) and a lower opening (3 Iu) and an upper opening (31 o),
  • a first container (32) for filling compound (VM) for filling compound (VM)
  • the sealing and filling tube (31), the first container (32) and the opening and closing device (33) are fastened to the lifting mechanism (40) such that the first container (32) interposes the opening and closing device (33) is connected to the upper opening (31o) of the sealing and filling pipe (31) in such a way that the connection through the opening and closing device is under the control of a control device and can be closed,
  • the sealing and filling tube (31) has on its underside an outer diameter (d2) which is greater than the first inner diameter (d3), and at least the bottom and the inside of the sealing and filling pipe is at least up to a minimum height (h 5 ) of a metallic material having a melting point> 1750 ° C and a minimum thickness of 50 microns.
  • the hoist for facilitating a method of the sealing and Ver Schollrohrs (31) in the longitudinal direction thereof at a speed> 200 mm / s is formed.
  • a sealant (34) is mounted, which has a height in the longitudinal direction of the sealing and filling pipe of at least 20 mm.
  • At least the underside and the inside of the sealing and Ver Schollrohrs (31) at least up to the minimum height (h 5 ) have a hard chrome coating as the metallic material.
  • an electrodeposited metal coating having a thickness in the range of 100 to 1000 .mu.m, preferably 150 to 300 microns, as the metallic material.
  • the sealant is formed of an elastic material, which is preferably selected from rubber, perfluoroelastomer, polyethylene or polytetrafluoroethylene.
  • the sealing and filling tube (31) has a second inner diameter (dl) which is greater than or equal to the first inner diameter (d3).
  • the lifting mechanism and a control device are adapted to measure a travel path of the sealing and filling pipe in the longitudinal direction thereof and to increase the travel speed in longitudinal direction. direction of the same as a function of the measurement to be controlled so that when lowering the sealing and Ver Schollrohrs (31) a final distance ⁇ 50 mm is covered before the sealing with reduced travel speed.
  • the lifting mechanism is designed for active operation of the sealing and filling pipe (31) at a speed of> 200 mm / s, and / or in which the lifting mechanism is designed to move the sealing and filling pipe by the gravity of the mass of the seal and fill pipe (31) and optional additional weights.
  • the hoist is designed as a lifting and slewing gear.
  • sealing and filling pipe for temporarily sealing a tap opening (12) which is formed in a bottom (10, 1 1) of a metallurgical furnace, in which
  • sealing and filling pipe is at least up to a minimum height (h 5 ) of a metallic material having a melting point> 1750 0 C and a minimum thickness of 50 microns.
  • At least the underside and the inside of the sealing and Ver Schollrohrs (31) at least up to the minimum height (h 5 ) have a hard chrome coating as the metallic material.
  • sealing and Ver Schollrohrs (31) at least up to the minimum height (h 5 ) an electrodeposited metal coating having a thickness in the range of 100 to 1000 .mu.m, preferably 150 to 300 .mu.m, as the metallic material. 14. sealing and filling pipe according to one of aspects 1 1 to 13, wherein
  • the pipe is made of steel with a wall thickness in the range of 15 to 60 mm, preferably 20 to 40 mm, with a hard chrome layer having a thickness in the range of 100 to 300 ⁇ m at least up to the minimum height (h 5 ).
  • a metallurgical oven (100) having a bottom (10, 11) with a tapping opening (12) having a first inside diameter (d3) and a taphole opening and closing device (13) adapted to receive a predetermined tapping mass of liquid steel (FS), so that the liquid steel (FS) tapping mass has a first height (h 6 ) above the tapping hole (12) prior to tapping, and one of the aspects is a sealing and backfilling device 1 to 10, wherein the first length (li) is greater than half of the first height (h 6 ).

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Abstract

Device for temporarily sealing a tap hole (12) which has a first internal diameter (d3) and is provided in the bottom (10, 11) of a metallurgical furnace (100), and for filling the tap hole (12) with a free-flowing fire-resistant compound VM, having a sealing and filling pipe (31) with a first length I1 and a bottom opening (31u) and a top opening (31o), a first container (32) for filling compound VM, an opening and closing device (33), and a lifting mechanism (40), in which device the sealing and filling pipe (31), the first container (32) and the opening and closing device (33) are fixed to the lifting mechanism (14) in such a way that the first container (32), with the interposition of the opening and closing device (33), is connected to the top opening (31o) of the sealing and filling pipe (31) such that the connection can be opened and closed by the opening and closing device under the control of a control device, the sealing and filling pipe (31) has on its underside an external diameter d2 which is greater than the first internal diameter, and the lifting mechanism is designed to permit the sealing and filling pipe (31) to be moved in the longitudinal direction of the same at a speed > 200 mm/s.

Description

Abdicht- und Ver füll Vorrichtung für einen metallurgischen Ofen, metallurgischer Ofen und Verfahren zum Abstechen eines metallurgischen Ofens  Sealing and filling device for a metallurgical furnace, metallurgical furnace and method for cutting off a metallurgical furnace
Die Erfindung betrifft eine Abdicht- und Verfüllvorrichtung für einen metallurgischen Ofen, einen metallurgischen Ofen und ein Verfahren zum Abstechen eines metallurgischen Ofens. Metallurgische Öfen, wie z.B. elektrische Lichtbogenöfen, sind im Stand der Technik seit langem bekannt. Beispielhaft wird auf die EP 0 184 140 B2 verwiesen, deren erste Figur in Fig. 8 gezeigt ist. Ein solcher elektrischer Lichtbogenofen 100 weist ein Ofengefäß 1 mit einem Deckel 2 auf. Elektroden 3, die von Elektrodenhai tearmen 4 gehalten und durch Öffnung im Deckel 2 in das Ofengefäß einfahrbar und ausfahrbar sind, werden zur Ausbildung eines Lichtbogens mit Strom versorgt. Mittels des Lichtbogens wird Einsatzmaterial wie Schrott geschmolzen, so dass ein Bad aus flüssigem Stahl FS entsteht. Das Ofengefäß weist einen Boden 10 mit einer Feuerfestverkleidung 11, in der das Bad aus flüssigem Stahl FS steht, auf. An der Unterseite des Ofengefäßes 1 ist eine in Fig. 8 nicht gezeigte Abstichöffnung vorgesehen, über die der flüssige Stahl FS aus dem Ofengefäß entnommen (- abgestochen) wird. The invention relates to a sealing and filling device for a metallurgical furnace, a metallurgical furnace and a method for cutting off a metallurgical furnace. Metallurgical furnaces, such as e.g. electric arc furnaces have long been known in the art. For example, reference is made to EP 0 184 140 B2, the first figure of which is shown in FIG. 8. Such an electric arc furnace 100 has a furnace vessel 1 with a lid 2. Electrodes 3, which are held by electrodes tear-shark 4 and retractable by opening in the lid 2 in the furnace vessel and extendable are supplied to form an arc with power. By means of the arc, feedstock such as scrap is melted to form a bath of liquid steel FS. The furnace vessel has a bottom 10 with a refractory lining 11 in which the bath is made of liquid steel FS on. On the underside of the furnace vessel 1 a not shown in Fig. 8 tap hole is provided, via which the liquid steel FS removed from the furnace vessel (- tapped) is.
Üblicherweise wird nicht die gesamte Masse des flüssigen Stahls FS abgestochen, sondern es verbleibt eine Restmenge (Sumpf), die üblicherweise im Bereich von höchstens 50 %. eher 20 bis 40 % der Gesamtmasse vor dem Abstechen liegt. Usually, not the entire mass of the liquid steel FS is tapped, but a residual amount (sump) remains, usually in the range of at most 50%. rather 20 to 40% of the total mass before tapping off.
Zum Abstechen wird das Ofengefäß üblicherweise über eine Wiege gekippt. Die Abstichöffnung ist im Boden des Ofengefäßes derart angebracht, dass nach dem Zurückkippen des O- fengefäßes in die Ausgangsposition der verbleibende Sumpf nicht mehr über der Abstichöff- nung steht, so dass diese mit einer feuerfesten Verfüllmasse vor dem nächsten Schmelzvorgang verschlossen werden kann. To cut off the oven vessel is usually tilted over a cradle. The tapping opening is mounted in the bottom of the furnace vessel in such a way that, after the furnace is tilted back into the starting position, the remaining sump is no longer above the tapping opening, so that it can be closed with a refractory filling compound before the next melting process.
Während des Abstichvorgangs, bei dem das Ofengefäß geneigt wird, müssen in der Regel die Elektroden durch den Deckel 2 aus dem Ofengefäß gezogen werden. Der gesamte Vorgang des Abstechens, der je nach Größe des Ofengefäßes 5 min oder länger dauert, gehört zu den sogenannten Nebenzeiten beim Betrieb eines metallurgischen Ofens. In solchen Nebenzeiten kann der Ofen nicht zum Schmelzen von Einsatzmaterial betrieben werden. Um diesen Nachteil zu überwinden und das Abstechen eines solchen metallurgischen Ofens ohne Kippvorgang zu ermöglichen und damit die Nebenzeiten beim Abstechen zu reduzieren, sind im Stand der Technik Abdicht- und Verfüllvorrichtungen für Abstichöffnungen metallurgischer Gefäße angedacht worden, wie aus der EP 0 356 618 Al (entspricht US 4,966,314) und der EP 0 859 678 Bl (entspricht US 5,914,087) ersichtlich ist. In der EP 0 356 618 Al werden zum Abdichten zwei Feuerfestteile mit jeweils kreiszylindrischen Dichtflächen anei- nandergepresst. In der EP 0 859 678 Bl wird ein kompressibles, feuerfestes Dichtmaterial am unteren Ende eines Dicht- und Verfüllrohres angebracht, das während des Durchfahrens der Schmelze, die Temperaturen zwischen 1500 und 1700 °C aufweist, gegen die Einwirkungen der Schmelze durch ein zusätzliches Medium geschützt wird, das den Kontakt des feuerfesten Dichtungsmaterials mit der Schmelze weitgehend unterbindet. Als Verweildauer des kom- pressiblen feuerfesten Materials im Schmelzbad wird eine Zeitdauer von 15 bis 30 s angegeben. Aus der EP 0 974 801 Al (entspricht US 4,520,861) ist eine weitere Abdicht- und Ver- füllvorrichtung bekannt, bei der die untere Öffnung eines Verfüllrohrs während des Durchfah- rens des Schmelzbads geschlossen gehalten wird. Aus der DE 34 37 810 Al (entspricht US 4,736,930) ist eine Abdicht- und Verfüllvorrichtung bekannt, bei der ein Rohr mit feuerfester Verkleidung während des Durchfahrens des Schmelzbads durch Einblasen eines inerten Gases frei von Schmelze gehalten und gekühlt wird. Aus der EP 1 172 162 Al ist eine Vorrichtung zum Verschließen und Abdichten eines Abstichlochs eines Elektrolichtbogenofens bekannt, bei der eine rieselfähige Verfüllmasse zwischen zwei Linearschieber, die das Abstichloch von unten verschließen, gefüllt wird. During the tapping process, in which the furnace vessel is tilted, usually the electrodes must be pulled through the lid 2 from the furnace vessel. The entire process of parting, which takes 5 minutes or more, depending on the size of the furnace vessel, is one of the so-called non-productive times when operating a metallurgical furnace. In such non-productive times, the furnace can not be operated to melt feedstock. In order to overcome this disadvantage and to enable the parting of such a metallurgical furnace without tilting operation and thus to reduce the idle time during parting off, sealing and filling devices for tapping openings of metallurgical vessels have been considered in the prior art, as described in EP 0 356 618 A1 (US Pat. US Pat. No. 4,966,314) and EP 0 859 678 B1 (corresponding to US Pat. No. 5,914,087). In EP 0 356 618 A1, two refractory parts are pressed against each other for sealing each with circular cylindrical sealing surfaces. In EP 0 859 678 B1, a compressible, refractory sealing material is attached to the lower end of a sealing and filling pipe, which during passage through the melt, which has temperatures between 1500 and 1700 ° C., is protected against the effects of the melt by an additional medium is, which largely prevents the contact of the refractory sealing material with the melt. The residence time of the compressible refractory material in the molten bath is given as 15 to 30 s. EP 0 974 801 A1 (corresponding to US Pat. No. 4,520,861) discloses a further sealing and filling device in which the lower opening of a fill tube is kept closed during the passage of the molten bath. DE 34 37 810 A1 (corresponding to US Pat. No. 4,736,930) discloses a sealing and filling device in which a tube with a refractory lining is kept free of melt and cooled during passage through the melt bath by blowing an inert gas. From EP 1 172 162 Al a device for closing and sealing a tap hole of an electric arc furnace is known, in which a free-flowing filler mass between two linear slide, which close the taphole from below, is filled.
Aus der DE 103 55 549 Al (entspricht US 7,497,985 B2) ist ein Chargiergutvorwärmer für einen metallurgischen Ofen bekannt, der ein quasi-kontinuierliches Chargieren von Einsatz- material ermöglicht. DE 103 55 549 A1 (corresponding to US Pat. No. 7,497,985 B2) discloses a charging material preheater for a metallurgical furnace, which enables a quasi-continuous charging of charge material.
Es wäre vorteilhaft, ein verbessertes Abstichsystem mit integrierter Dicht- und Verfüllfunkti- onen für metallurgische Öfen, insbesondere für elektrische Lichtbogenöfen, zur Verfügung zu haben, das eine weitere Verringerung der sogenannten Nebenzeiten ermöglicht. It would be advantageous to have an improved tapping system with integrated sealing and filling functions for metallurgical furnaces, in particular for electric arc furnaces, which enables a further reduction of the so-called non-productive times.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, das absolute schlackefreie Abstechen eines metallurgischen Ofens ohne Kippbewegung zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach Anspruch 1 , ein Verfahren nach Anspruch 12 und einen metallurgischen Ofen nach Anspruch 15. Therefore, it is an object of the invention to improve the absolute slag-free parting of a metallurgical furnace without tilting movement. This object is achieved by a sealing and filling apparatus according to claim 1, a method according to claim 12 and a metallurgical furnace according to claim 15.
Weiterbildungen der Erfindung sind in abhängigen Ansprüchen angegeben. Further developments of the invention are specified in the dependent claims.
Die Erfindung ermöglicht das Beenden des Abstechens und Verfüllen der Abstichöffnung in einem Zeitraum < 10 s zu erzielen. The invention makes it possible to achieve the completion of the tapping and filling of the tapping opening in a period of <10 s.
Die Erfindung ermöglicht es, auf Schutzmaßnahmen für das Dicht- und Verfüllrohr zu ver- ziehten, da die hochschmelzende Metallschicht auf mindestens der Unterseite und Innenseite, vorzugsweise auch der Außenseite, bis zu der Höhe, bis zu der das Rohr in Schmelzbad und Schlacke eintaucht, aufweist. Anhaftungen aus erkalteter Schmelze und/oder Stahl an dem Rohr platzen in der Regel nach dem Erkalten zwischen den Abstichvorgängen ab, insbesondere an der kritischen Innenseite des Rohrs, oder sie bauen sich nicht über normalerweise unkri- tischer Wandstärke von mehr als 30 mm, normalerweise nicht mehr als 10 mm, auf. The invention makes it possible to prevent protective measures for the sealing and filling pipe, since the refractory metal layer is at least on the underside and inside, preferably also the outside, up to the height to which the pipe is immersed in molten bath and slag, having. Cold melt and / or steel buildup on the pipe typically breaks down between the tapping operations after cooling, particularly at the critical inside of the pipe, or does not build up over normally uncritical wall thickness greater than 30 mm, usually not more than 10 mm, up.
Insbesondere in Kombination mit dem Beenden des Abstechens und Verfüllens der Abstichöffnung in einem Zeitraum < 10 s wird eine im Wesentlichen wartungsfreie Abdicht- und Verfüllvorrichtung geschaffen. In particular, in combination with the completion of the tapping and filling the tapping opening in a period of <10 s, a substantially maintenance-free sealing and filling device is provided.
In Kombination mit einem quasi-kontinuierlichen Chargieren in einen Lichtbogenofen wird sogar ein Abstechen ohne nennenswerte Unterbrechung des Schmelzvorgangs ermöglicht. In combination with a quasi-continuous charging in an electric arc furnace even a parting without significant interruption of the melting process is made possible.
In der Regel wird bei einem elektrischen Lichtbogenofen mit quasi-kontinuierlicher Chargie- rung ein Sumpf von ca. 40 % der Gesamtmasse des flüssigen Stahls vor dem Abstechen im Ofen belassen. Die Höhe dieses verbleibenden Stahlbads über der Abstichöffnung liegt in der Regel im Bereich von ca. 300 mm. Über dem Stahlbad befindet sich noch eine Schicht von ca. 200 bis 300 mm Schlacke. Mit einer Verfahrgeschwindigkeit von wenigstens 200 mm/s kann der Sumpf also in einer Zeit < 2 s durchfahren werden. Flüssiger Stahl hat eine Viskosität ähnlich Wasser, so dass er durch enge Querschnitte mit Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich von 2 m/s strömt. Selbst bei einer Höhe der Abstichöffnung von 1 m ist also der nach dem Dichten in und über der Abstichöffnung verbleibende flüssige Stahl nach spätestens 1 s abgeflossen. Danach kann der Schieber zum Verschließen der Abstichöffnung vollständig geschlossen werden. Während dieses Schließvorgangs kann bereits das rieselfähige Feuerfestmaterial durch das Dicht- und Verfüllrohr fallen, da es für das Zurücklegen des Wegs bis zu dem Schieber einen von der Fallhöhe und Rieselfähigkeit abhängigen Zeitraum im Bereich von 1 bis 3 s braucht. As a rule, in an electric arc furnace with quasi-continuous charging, a sump of about 40% of the total mass of the liquid steel is left in the furnace before parting off. The height of this remaining steel bath above the tap hole is usually in the range of about 300 mm. Above the steel bath is still a layer of about 200 to 300 mm slag. With a travel speed of at least 200 mm / s, the sump can thus be passed through in a time <2 s. Liquid steel has a viscosity similar to water, so that it flows through narrow cross-sections with flow rates in the range of 2 m / s. Even with a height of the tap opening of 1 m is so after the sealing in and over The tapping hole remaining liquid steel drained after 1 s at the latest. Thereafter, the slide for closing the tap opening can be completely closed. During this closing process, the free-flowing refractory material can already fall through the sealing and filling pipe, since it takes for the passage of the path up to the slide dependent on the drop height and flowability period in the range of 1 to 3 s.
Das bedeutet, dass ein Abschluss des Abdicht- und Verfüllvorgangs innerhalb von höchstens 6 s erreichbar ist. Für solch kurze Verweildauern in der Schmelze muss ein ggfs. an der Unterseite des Dicht- und Verfüllrohrs vorgesehenes Dichtmaterial nicht feuerfest sein, sondern es können im Gegenteil sogar herkömmliche O-Ringe oder ähnliches verwendet werden. This means that completion of the sealing and filling process can be achieved within a maximum of 6 s. For such short residence times in the melt, if necessary, a sealing material provided on the underside of the sealing and filling pipe does not have to be refractory, but on the contrary, even conventional O-rings or the like can be used.
Auf alle komplizierten Anordnungen und Vorkehrungen aus dem Stand der Technik kann verzichtet werden, da ein schnelles Durchfahren des Sumpfes entweder durch entsprechende Auslegung des Hub- und Drehwerkes oder durch eine entsprechende Masse und damit Gewichtskraft des Dicht- und Verfüllrohrs sichergestellt wird. All complicated arrangements and arrangements from the state of the art can be dispensed with, since a rapid passage through the sump is ensured either by appropriate design of the lifting and slewing gear or by a corresponding mass and thus weight of the sealing and filling pipe.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der Beschreibung von Ausfüh- rungsbeispielen anhand der Figuren. Further features and expediencies will become apparent from the description of exemplary embodiments with reference to the figures.
Von den Figuren zeigen: From the figures show:
Fig. 1 in a) eine Querschnittsansicht eines Abschnitts eines metallurgischen Ofens mit Ab- stichöffnung nach einer Ausführungsform, in b) die Öffnung aus a) mit einem Abdicht- und Verfüllsystem nach einer Ausführungsform der Erfindung, in c) die Elemente aus b) in einer Abdichtstellung, und in d) den Ausschnitt X aus c) in vergrößerter Darstellung; 1 shows in a) a cross-sectional view of a section of a metallurgical furnace with a taphole according to one embodiment, in b) the opening of a) with a sealing and filling system according to an embodiment of the invention, in c) the elements from b) in FIG a sealing position, and in d) the cutout X from c) in an enlarged view;
Fig. 2 in a) einen metallurgischen Ofen mit einem Abdicht- und Verfüllsystem nach der Aus- führungsform in einer ersten Stellung, in b) mit dem Abdicht- und Verfüllsystem in einer zweiten Stellung, in c) mit dem Abdicht- und Verfüllsystem in einer dritten Stellung, und in d) erneut in der zweiten Stellung;  2 shows in a) a metallurgical furnace with a sealing and filling system according to the embodiment in a first position, in b) with the sealing and filling system in a second position, in c) with the sealing and filling system in one third position, and in d) again in the second position;
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht von Fig: 2a); Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht von Fig. 2b); Fig. 3 is an enlarged view of Fig. 2a); Fig. 4 is an enlarged view of Fig. 2b);
Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht von Fig. 2c);  Fig. 5 is an enlarged view of Fig. 2c);
Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht von Fig. 2d);  Fig. 6 is an enlarged view of Fig. 2d);
Fig. 7 in a) die Ansicht aus Fig. 2a), und in b) das Abdicht- und Verfüllsystem in einer vier- ten Stellung;  7 shows in a) the view from FIG. 2 a), and in b) the sealing and filling system in a fourth position;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines elektrischen Lichtbogenofens nach dem Stand der 8 is a cross-sectional view of an electric arc furnace according to the prior art
Technik; und Technology; and
Fig. 9 eine Zeitablaufdarstellung eines Abstichvorgangs nach einer Ausführungsform. Nachfolgend wird eine Ausführungsform eines metallurgischen Ofens nach einer Ausführungsform der Erfindung am Beispiel eines elektrischen Lichtbogenofens mit einer Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Ofengefäßes 1, in dem eine Abstichöffnung 12 in einem Boden 10 mit Feuerfestverkleidung 1 1 vorgesehen ist. Die Abstichöffnung 12 ist durch eine Öffnungs- und Schließvorrichtung 13 mit einem Schieber 14 offenbar und verschließbar. In dem Zustand, der in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Abstichöffnung mit einem rieselfähigen Feuerfestmaterial VM gefüllt, so dass der Schieber 14 nicht in direktem Kontakt mit dem flüssigen Metall FS des Schmelzbades ist. Über dem Schmelzbad befindet sich eine Schlackenschicht S. Das Schmelzbad aus flüssigem Stahl FS steht mit einer Höhe h6 über der Abstichöffnung 12. In Fig. Ia) ist ein Zustand gezeigt, in dem 60 % des flüssigen Stahls FS, entsprechend einer Höhe hi, abgestochen werden sollen. Der verbleibende Sumpf, der von 40 % des geschmolzenen Stahls FS gebildet wird, weist entsprechend eine Höhe h2 auf (h6 = h| + h2). Die Innenwände und der Boden des Ofengefäßes 1 sind mit feuerfestem Material 1 1 verkleidet. Senkrecht über der Abstichöffnung 12 ist in dem Ofengefäß eine Öffnung 16, die durch eine nicht gezeigte Abdeckung verschließbar ist, vorgesehen. 9 is a timing chart of a tapping operation according to an embodiment. Hereinafter, an embodiment of a metallurgical furnace according to an embodiment of the invention using the example of an electric arc furnace with a sealing and filling device according to an embodiment of the invention will be described. Fig. 1 shows a portion of a furnace vessel 1, in which a tapping opening 12 is provided in a bottom 10 with refractory lining 1 1. The tapping opening 12 is through an opening and closing device 13 with a slider 14 is obvious and closable. In the state shown in Fig. 1, the tap hole is filled with a free-flowing refractory material VM, so that the slider 14 is not in direct contact with the liquid metal FS of the molten bath. Above the molten bath there is a slag layer S. The molten bath of liquid steel FS stands with a height h 6 above the tapping opening 12. In FIG. 1 a) a state is shown in which 60% of the liquid steel FS, corresponding to a height hi, should be tapped. The remaining sump, which is formed by 40% of the molten steel FS, has a height h 2 correspondingly (h 6 = h | + h 2 ). The inner walls and the bottom of the furnace vessel 1 are covered with refractory material 1 1. Perpendicular to the tapping opening 12 is in the furnace vessel, an opening 16 which is closed by a cover, not shown, provided.
Durch Verschieben des Schiebers 14 lässt sich die Unterseite der Abstichöffnung 12 öffnen, so dass zuerst das rieselfähige Feuerfestmaterial FM nach unten aus Öffnung 12 fällt, und dann der flüssige Stahl FS durch die Öffnung ausfließen kann. Dieses ist im Stand der Tech- nik hinlänglich bekannt. By moving the slider 14, the underside of the tapping opening 12 can be opened, so that first the free-flowing refractory FM falls down from the opening 12, and then the liquid steel FS can flow through the opening. This is well known in the art.
Um ein absolut schlackefreies Abstechen zu gewährleisten, muss eine Resthöhe h2 von ca. 200 bis 400 mm, normalerweise ca. 300 mm, flüssigem Stahl über der Abstichöffnung 12 verbleiben, um ein Einsaugen von Schlacke S, die mit einer Höhe h3 von ca. 200 bis 300 mm über dem flüssigen Stahl FS steht, in den Ausflusswirbel sicher zu verhindern. In order to ensure an absolutely slag-free parting off, a residual height h 2 of approximately 200 to 400 mm, normally approximately 300 mm, of liquid steel above the tapping opening 12 must be ensured remain in order to prevent suction of slag S, which is with a height h 3 of about 200 to 300 mm above the liquid steel FS safely into the outflow vortex.
Bei einem Abstechen mittels Kippen des Ofengefäßes wird das Ofengefäß in die Ausgangsla- ge zurückgekippt, wenn diese Resthöhe h2 erreicht ist, so dass nach dem Zurückkippen gar kein flüssiger Stahl FS und Schlacke S mehr über der Abstichöffnung vorhanden sind und die Abstichöffnung von oben frei zugänglich ist. When parting off by tilting the furnace vessel, the furnace vessel is tilted back into the starting position when this residual height h 2 has been reached so that no liquid steel FS and slag S more are present above the tapping opening after tipping back and the tapping opening is free from above is accessible.
Bei einem Abstechen ohne Kippen des Ofengefäßes ist das nicht möglich. In a parting without tilting the furnace vessel is not possible.
Daher weist die Ausfuhrungsform zum absolut schlackefreien Abstechen eine Abdicht- und Verfüllvorrichtung 30 mit einem Dicht- und Verfüllrohr 31 und einem Behälter 32 für rieselfähiges Feuerfestmaterial VM auf. Das Dicht- und Verfüllrohr 31 weist eine untere Öffnung 3 Iu und eine obere Öffnung 3 Io auf, die an entgegengesetzten Enden in Richtung der Längs- achse 311 des Rohrs 31 befindlich sind. Der Behälter 32 ist unter Zwischenschaltung einer Öffnungs- und Schließvorrichtung 33 mit der oberen Öffnung 3 Io verbunden. Wie in Fig. Ib) gut zu erkennen ist, ist der Behälter 32 dabei so oberhalb der oberen Öffnung 3 Io des Rohrs 31 angeordnet, dass bei Öffnen der Öffnungs- und Schließvorrichtung 33 das rieselfähige Feuerfestmaterial VM unter Wirkung der Schwerkraft durch das Rohr 31 fallen kann. Therefore, the embodiment of the absolutely slag-free parting off a sealing and filling device 30 with a sealing and filling pipe 31 and a container 32 for free-flowing refractory material VM. The sealing and filling tube 31 has a lower opening 3 Iu and an upper opening 3 Io, which are located at opposite ends in the direction of the longitudinal axis 311 of the tube 31. The container 32 is connected with the interposition of an opening and closing device 33 with the upper opening 3 Io. As can be clearly seen in FIG. 1 b), the container 32 is arranged above the upper opening 30 of the tube 31 such that when the opening and closing device 33 is opened, the free-flowing refractory material VM falls through the tube 31 under the action of gravity can.
Die Abdicht- und Verfüllvorrichtung 30 bzw. die Anordnung aus Rohr 31, Behälter 32 und Öffnungs- und Schließvorrichtung 33 ist in senkrechter Richtung hin und her bewegbar. Dadurch kann die Abdicht- und Verfüllvorrichtung 30 durch die Öffnung 16 in senkrechter Richtung in Richtung der Abstichöffnung 12 bewegt werden. Das ist in Fig. Ib) durch die gepunk- tete Darstellung des unteren Endes des Rohrs 31 , die mit 31 ' gekennzeichnet ist, sowie in Fig. Ic) sehr gut zu erkennen. Das Dicht- und Verfüllrohr 31 weist eine Länge Ii auf, die größer als die Höhe h2 ist. Die Höhe h2 ist in der Regel höchstens die Hälfte der Gesamthöhe h6 des flüssigen Stahls FS vor dem Abstechen, so dass die Länge Ii mindestens größer als die Hälfte dieser Füllhöhe h6 ist. Bevorzugterweise ist die Länge I1 so bemessen, dass die Öffnungs- und Schließvorrichtung 33 und der Behälter 32 außerhalb des Ofengefäßes 1 verbleiben können, wenn die Abstichöffnung 12 abgedichtet ist, wie in Fig. Ic) gezeigt ist. Das bedeutet, die Länge 1) ist vorzugsweise größer als die Höhe des Ofengefäßes über der Abstichöffnung 12. An der Unterseite des Dicht- und Verfullrohrs 31 ist eine Dichtmasse 34 befestigt. Diese Dichtmasse weist vorzugsweise eine Höhe I3 auf, die größer oder gleich 20 mm ist, damit Unebenheiten in der Oberfläche des feuerfesten Materials 1 1 um die Abstichöffnung 12 ausgeglichen werden können. Vorzugsweise ist die Höhe I3 im Bereich 40 bis 50 mm, damit Un- ebenheiten in der Oberfläche der Feuerfestverkleidung 1 1 im Bereich 20 bis 30 mm, die regelmäßig vorkommen, ausgeglichen werden können. The sealing and filling device 30 or the arrangement of tube 31, container 32 and opening and closing device 33 is movable in the vertical direction back and forth. As a result, the sealing and filling device 30 can be moved in the direction of the tapping opening 12 through the opening 16 in the vertical direction. This can be seen very clearly in FIG. 1 b) from the dotted representation of the lower end of the tube 31, which is identified by 31 ', and in FIG. 1 c). The sealing and filling pipe 31 has a length Ii which is greater than the height h 2 . The height h 2 is usually at most half the total height h 6 of the liquid steel FS before tapping, so that the length Ii is at least greater than half of this filling height h 6 . Preferably, the length I 1 is dimensioned so that the opening and closing device 33 and the container 32 can remain outside the furnace vessel 1 when the tapping opening 12 is sealed, as shown in Fig. Ic). This means that the length 1) is preferably greater than the height of the furnace vessel above the tapping opening 12. At the bottom of the sealing and Verullrohrs 31 a sealant 34 is attached. This sealant preferably has a height I 3 , which is greater than or equal to 20 mm, so that unevenness in the surface of the refractory material 1 1 can be compensated for the tap hole 12. Preferably, the height I 3 in the range 40 to 50 mm, so that unevenness in the surface of the refractory lining 1 1 in the range 20 to 30 mm, which occur regularly, can be compensated.
Das Volumen des Behälters 32 ist so bemessen, dass es größer als das Volumen der Abstichöffnung 12 ist, das sich aus dem Querschnitt der Abstichöffnung 12 und ihrer Höhe I2 errech- net. The volume of the container 32 is dimensioned such that it is greater than the volume of the tapping opening 12, which is calculated from the cross section of the tapping opening 12 and its height I 2 .
In Fig. Id) ist der umkreiste Abschnitt X aus Fig. Ic) vergrößert gezeigt. In der linken Hälfte in Fig. Id) ist der Zustand direkt nach dem Verfüllen und dem Anfang der Aufwärtsbewegung des Dicht- und Verfullrohrs 31 gezeigt. In der unteren Endstellung des Dicht- und Verfüll- rohrs ist die Dichtmasse 34 zum Abdichten deformiert, wie in dem rechten Teil der Fig. Id) gut zu erkennen ist. In Fig. Id), the circled portion X of Fig. Ic) is shown enlarged. In the left half in Fig. Id), the state immediately after the filling and the beginning of the upward movement of the sealing and Verullrohrs 31 is shown. In the lower end position of the sealing and filling tube, the sealing compound 34 is deformed for sealing, as can be clearly seen in the right-hand part of FIG.
Die Fig. 2 zeigt in a) bis d) in perspektivischer Ansicht die Zustände, die in Fig. Ia), b), c) gezeigt sind. Dabei entspricht Fig. Ia) der Darstellung in Fig. 2a), Fig. 2b) und d) entsprechen Fig. Ib), und Fig. 2c) entspricht Fig. Ic). Fig. 2 shows in a) to d) in perspective view the states shown in Fig. Ia), b), c) are shown. In this case, FIG. 1a) corresponds to the illustration in FIG. 2a), FIG. 2b) and d) correspond to FIG. 1b), and FIG. 2c) corresponds to FIG. 1c).
Wie in Fig. 2a) bis d) und den entsprechenden Vergrößerungen in Fig. 3 bis 6 gut zu erkennen ist, weist die Abdicht- und Verfüllvorrichtung ein Hub- und Drehwerk 40 auf, an dem das Dicht- und Verfüllrohr 31, der Behälter 32 und die Öffnungs- und Schließvorrichtung 33 als eine Dicht- und Verfüllanordnung befestigt sind. Das Hub- und Drehwerk weist einen senkrechten Arm (Hubrohr) 41 und einen an dem oberen Ende des senkrechten Arms 41 befestigten Querträger (Querarm) 42 auf. Der Querträger 42 ist an einem horizontalen Ende an dem senkrechten Arm 41 befestigt und hält an seinem anderen horizontalen Ende die Anordnung aus Rohr 31 , Behälter 32 und Vorrichtung 33. Eine Hub- und Schwenkvorrichtung 43, die vorzugsweise einen hydraulischen Hubzylinder mit Wegmessung und einen Rollendrehkranz aufweist, die nicht gezeigt sind, ist so ausgebildet, dass der Arm 41 in senkrechter Richtung hoch und runter bewegbar ist und um seine Längsachse drehbar ist. Wie aus den Fig. 2a) bis d) offensichtlich ist, kann dadurch die Anordnung aus Rohr 31, Behälter 32 und Vorrichtung 33 sowohl in senkrechter Richtung hoch und runter bewegt als auch in horizontaler Richtung verschwenkt werden. Die Position der Längsachse des senkrechten Arms 41 und die Länge des horizontalen Arms 42 sind so bemessen, dass die an dem einen horizontalen Ende des horizontalen Arms 42 befestigte Anordnung aus Rohr 31, Behälter 32 und Vorrichtung 33 über die Öffnung 16 das Ofengefäßes 1 geschwenkt und in diesen hoch und runter bewegbar ist. Das bedeutet, der Abstand des Rohres 31 in horizontaler Richtung von der Längsachse des Arms 41 entspricht dem Abstand der Öffnung 16 von der Längsachse des Arms 41. Das Hub- und Drehwerk ist vorzugsweise an der Ofenwiege befestigt oder mit dieser verbunden. Nach einer ersten Ausführungsform ist das Hub- und Drehwerk mit einem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder für die Hubbewegung versehen, der eine Stellbewegung in Längsrichtung des Rohrs 31 , d.h. im Normalfall in senkrechter Richtung, mit einer Geschwindigkeit von > 200 mm/s, vorzugsweise > 300 mm/s, und noch bevorzugter > 400 mm/s ermöglicht. Das Abdicht- und Verfüllsystem 30 weist eine nicht gezeigte Steuervorrichtung auf, die mit der Hub- und Drehvorrichtung 43 und der Öffnungs- und Schließvorrichtung 33 verbunden ist. Der Hubzylinder weist eine Messvorrichtung zum Messen des Stellweges auf, und überträgt die entsprechenden Messdaten an die Steuervorrichtung. Die Steuervorrichtung ist zum Ansteuern des Hydraulikzylinders mit diesen verbunden. Die Steuervorrichtung ist dazu angepasst, aus dem gemessenen Stellweg die Position des unteren Endes des Rohrs 31 über dem oberen Rand der Abstichöffnung 12 zu berechnen, so dass der letzte Teil des Verfahrweges des Dicht- und Verfüllrohres 31 zum Abdichten der Abstichöffnung 12 mit reduzierter Geschwindigkeit gefahren werden kann. Zum Reduzieren der Geschwindigkeit steuert die Steuervorrichtung den Hydraulikzylinder bzw. dessen Steuerventil etc. so an, dass die Verstellgeschwindigkeit reduziert wird und das Verstellen in einer Position, in der die Dichtmasse 34 ausreichend zusammengedrückt ist, beendet wird. Das bedeutet, das untere Ende des Rohres 31 wird in einer Höhe < I3 über der Abstichöffnung 12 gestoppt. As can be clearly seen in FIGS. 2 a) to d) and the corresponding enlargements in FIGS. 3 to 6, the sealing and filling device has a lifting and rotating mechanism 40, on which the sealing and filling tube 31, the container 32 and the opening and closing device 33 are attached as a sealing and filling arrangement. The lifting and slewing gear has a vertical arm (lifting tube) 41 and attached to the upper end of the vertical arm 41 cross member (cross arm) 42. The cross member 42 is attached at a horizontal end to the vertical arm 41 and holds at its other horizontal end the assembly of tube 31, container 32 and device 33. A lifting and pivoting device 43, preferably a hydraulic lifting cylinder with displacement measurement and a roller slewing ring not shown, is formed so that the arm 41 is vertically movable up and down and is rotatable about its longitudinal axis. As is evident from FIGS. 2 a) to d), the arrangement of tube 31, container 32 and device can thereby be achieved 33 both in the vertical direction moves up and down as well as be pivoted in the horizontal direction. The position of the longitudinal axis of the vertical arm 41 and the length of the horizontal arm 42 are dimensioned so that attached to the one horizontal end of the horizontal arm 42 assembly of tube 31, container 32 and device 33 via the opening 16, the furnace vessel 1 is pivoted and is movable up and down in these. That is, the distance of the tube 31 in the horizontal direction from the longitudinal axis of the arm 41 corresponds to the distance of the opening 16 from the longitudinal axis of the arm 41. The lifting and slewing gear is preferably attached to the oven cradle or connected thereto. According to a first embodiment, the lifting and slewing gear is provided with a double-acting hydraulic cylinder for the lifting movement, which is an adjusting movement in the longitudinal direction of the tube 31, ie normally in the vertical direction, at a speed of> 200 mm / s, preferably> 300 mm / s, and more preferably> 400 mm / s. The sealing and filling system 30 has a control device, not shown, which is connected to the lifting and rotating device 43 and the opening and closing device 33. The lifting cylinder has a measuring device for measuring the travel, and transmits the corresponding measurement data to the control device. The control device is connected to drive the hydraulic cylinder with these. The control device is adapted to calculate from the measured travel the position of the lower end of the tube 31 above the upper edge of the tapping opening 12, so that the last part of the travel of the sealing and Verfüllrohres 31 for sealing the tapping opening 12 at reduced speed can be. To reduce the speed, the control device controls the hydraulic cylinder or its control valve, etc. so that the adjustment speed is reduced and the adjustment in a position in which the sealant 34 is sufficiently compressed, is terminated. That is, the lower end of the tube 31 is stopped at a height <I 3 above the tap opening 12.
In einer alternativen Ausführungsform ist der Hydraulikzylinder nur zum schnellen Verfahren in senkrechter Richtung entgegen der Schwerkraft ausgebildet. Der Hydraulikzylinder kann aber einen freien Fall der Anordnung aus senkrechtem Arm 41 , horizontalem Arm 42 sowie Rohr 31 , Behälter 32 und Schließvorrichtung 33 unter Wirkung der Schwerkraft erlauben. Bei dieser Ausführungsform wird die Masse dieser Anordnung, ggfs. durch Anbringen von Zusatzgewichten, so eingestellt, dass die gewünschte Geschwindigkeit von mehr als 200 mm/s oder mehr (siehe oben) erzielt wird. Wiederum weist der Hydraulikzylinder eine Wegmessung auf, so dass der letzte Rest des Weges wie bei der ersten Ausführungsform durch Ansteuern des Hydraulikzylinders mit verringerter Geschwindigkeit bis in die untere Endposition gesteuert werden kann. In an alternative embodiment, the hydraulic cylinder is formed only for rapid process in the vertical direction against gravity. However, the hydraulic cylinder can allow a free fall of the arrangement of vertical arm 41, horizontal arm 42 and pipe 31, container 32 and closing device 33 under the action of gravity. In this embodiment, the mass of this arrangement, if necessary. By attaching additional weights, adjusted so that the desired speed of more than 200 mm / s or more (see above). Again, the hydraulic cylinder has a displacement measurement so that the last remainder of the travel, as in the first embodiment, can be controlled by driving the hydraulic cylinder at a reduced speed to the lower end position.
Das optional vorgesehene Dichtmaterial 34 kann aus feuerfestem Dichtmaterial ausgebildet sein, aber vorzugsweise werden kostengünstige O-Ringe oder ähnliches aus nicht feuerfesten Materialien wie z.B. Kautschuk, Perfluorelastomer, Polyethylen oder Polytetrafluorethylen verwendet. The optionally provided sealing material 34 may be formed of refractory sealing material, but preferably inexpensive O-rings or the like of non-refractory materials such as e.g. Rubber, perfluoroelastomer, polyethylene or polytetrafluoroethylene used.
Das Dicht- und Verfüllrohr 31 ist vorzugsweise ein feuerfest verkleidetes Rohr. Die Öff- nungs- und Schließvorrichtung 33 weist vorzugsweise einen hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder piezoelektrisch verschiebbaren Schieber zum Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen dem Rohr 31 und dem Behälter 32 auf. The sealing and filling pipe 31 is preferably a refractory clad pipe. The opening and closing device 33 preferably has a slide that is hydraulically, pneumatically, electrically or piezoelectrically displaceable for opening and closing the connection between the tube 31 and the container 32.
Der Behälter 32 ist vorzugsweise oben offen, so dass er leicht mittels einer in Fig. 7b) gezeigten Vorrichtung 44 nachfüllbar ist. Dazu kann der Behälter durch Verschwenken des Arms 42 in eine vierte Stellung, die in Fig. 7b) gezeigt ist, geschwenkt werden. Dort kann rieselfähiges feuerfestes Material VM aus einem Vorratsbehälter 45 über eine Rutsche 46 in einer zu dem Volumen der Abstichöffnung passenden Menge unter Steuerung durch die Steuervorrichtung eingefüllt werden. The container 32 is preferably open at the top, so that it is easily refillable by means of a device 44 shown in Fig. 7b). For this purpose, the container by pivoting the arm 42 in a fourth position, which is shown in Fig. 7b) are pivoted. There free-flowing refractory material VM can be filled from a reservoir 45 via a chute 46 in an appropriate to the volume of the tap opening amount under the control of the control device.
Ein Verfahren zum absolut schlackefreien Abstechen eines metallurgischen Ofens wie eines Lichtbogenofens ohne Kippen des Ofengefäßes wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1, 2 und 9 beschrieben. A method for absolutely slag-free parting of a metallurgical furnace such as an arc furnace without tilting the furnace vessel will be described below with reference to FIGS. 1, 2 and 9.
Nachdem der Behälter 32 in der in Fig. 7b) gezeigten vierten Stellung gefüllt und ggfs. das Dichtmaterial ausgetauscht wurde, wird er wie in Fig. 7a) bzw. Fig. 2a) oder Fig. 3 gezeigte Stellung bewegt. Dort verbleibt er während des Schmelzvorgangs des Einsatzmaterials. After the container 32 has been filled in the fourth position shown in FIG. 7b) and, if necessary, the sealing material has been replaced, it is moved as shown in FIG. 7 a) or FIG. 2 a) or FIG. 3. There it remains during the melting process of the feedstock.
Wenn das Einsatzmaterial geschmolzen ist, d.h. der Ofen in dem in Fig. 1 a) gezeigten Zustand ist, wird der Schieber 14 unter Abstichöffnung 12 wegbewegt, so dass das rieselfähige Einsatzmaterial VM nach unten aus der Öffnung 12 herausfällt, und der flüssige Stahl FS aus der Abstichöffnung 12 auslaufen kann. Der Stahl wird in bekannter Weise in einem metallurgischen Gefäß aufgenommen oder ähnliches. Der Abstichvorgang beginnt in Fig. 9 zum Zeitpunkt ta und verläuft während eines Zeitraums TA im Bereich von 2 bis 5 min., je nach Ofengröße. Zum Zeitpunkt t0 in Fig. 9 wird der Abstichvorgang beendet, d.h. die Minimalhöhe h2, die noch ein absolut schlackefreies Abstechen garantiert, ist erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist das Dicht- und Verfüllrohr 31 mit der zugehörigen Anordnung 30, 40 in die Position (zweite Stellung), die in Fig. 2b) und Fig. Ib) gezeigt ist, verfahren worden. Nun kann das Verfüllrohr optional bis in die Stellung, die in Fig. Ib) mit 31' gekennzeichnet ist, heruntergefahren werden, damit der Verfahrweg reduziert wird. Das ist aber nicht wesentlich, da auch aus der in Fig. Ib) durchgezogen gezeigten Stellung, mit entsprechenden Steuerzeiten, das Herunterfahren begonnen werden kann. Entscheidend ist, dass der Weg durch den restlichen flüssigen Stahl FS mit der Höhe h2 sehr schnell erfolgt. Der Einfachheit halber wird in Fig. 9 davon ausgegangen, dass to den Zeitpunkt darstellt, zu dem das untere Ende des Rohrs 31 in die Schlackeschicht S einfährt. Zu diesem Zeitpunkt ist bis zum Abdichten ein Weg von ca. 500 bis 600 mm zurückzulegen. Bei einer Stellgeschwindigkeit von 200 mm/s bis 400 mm/s wird dieses in 1,3 bis 3 s, z.B. bei 300 mm/s mit maximal 2 s, bewältigt. Kurz vor dem unteren Ende des Stellweges, zum Zeitpunkt tr, steuert die Steuervorrichtung den Hydraulikzylinder so an, dass die Absenkgeschwindigkeit vermindert wird. Der Grund liegt darin, dass das Rohr so schwer ist, dass ein völlig abruptes Abbremsen einerseits nicht möglich ist und andererseits die Gefahr bergen würde, sehr hart auf der feuerfesten Auskleidung 1 1 aufzuschlagen und diese und/oder das Rohr zu beschädigen. When the feed is melted, ie the oven is in the condition shown in Fig. 1 (a), the spool 14 is moved away below tapping opening 12 so that the free-flowing feed VM falls downwardly out of the opening 12 and the liquid steel FS the tapping opening 12 can leak. The steel is received in a known manner in a metallurgical vessel or the like. The tapping operation begins in Fig. 9 at time t a and runs during a period T A in the range of 2 to 5 min., Depending on the size of the oven. At the time t 0 in FIG. 9, the tapping process is ended, ie the minimum height h2, which still guarantees an absolutely slag-free parting, has been reached. At this time, the sealing and filling pipe 31 with the associated assembly 30, 40 has been moved to the position (second position) shown in Fig. 2b) and Fig. Ib). Now, the filling pipe can optionally be shut down to the position indicated by 31 'in FIG. 1b) so that the travel path is reduced. However, this is not essential since the shutdown can also be started from the position shown in FIG. 1b) with corresponding control times. The decisive factor is that the path through the remaining liquid steel FS with the height h2 is very fast. For the sake of simplicity, it is assumed in FIG. 9 that to represents the point in time at which the lower end of the tube 31 enters the slag layer S. At this point, a distance of approx. 500 to 600 mm must be covered before sealing. At an actuating speed of 200 mm / s to 400 mm / s, this is overcome in 1.3 to 3 s, eg at 300 mm / s with a maximum of 2 s. Shortly before the lower end of the travel, at time t r , the control device controls the hydraulic cylinder so that the lowering speed is reduced. The reason is that the tube is so heavy that a completely abrupt deceleration on the one hand is not possible and on the other hand would involve the risk of very hard on the refractory lining 1 1 strike and damage these and / or the pipe.
Zum Zeitpunkt t1 } also nach ca. 1,3 bis 3 s, ist die Abstichöffnung 12 vollständig abgedichtet. Jetzt muss nur noch der in der Abstichöffnung 12 und dem Rohr 31 verbleibende flüssige Stahl FS abfließen, der bei einer Höhe I2 der Abstichöffnung von 1 m maximal 2 s, normalerweise 1 s, für das Abfließen benötigt. Die Zeitspanne zwischen ti und t2 beträgt also 2 s oder weniger bei einer Höhe I2 von 1 m. Zum Zeitpunkt t2 wird der Schieber in die Schließstellung bewegt und das Schließen der Abstichöffnung 12 durch den Schieber ist zum Zeitpunkt t3 beendet. Dieser Vorgang dauert deutlich weniger als 1 s. Zum Zeitpunkt tv öffnet die Öff- nungs- und Schließvorrichtung 33 den Durchgang des Behälters 32 in das Rohr 31 , so dass das rieselfähige Feuerfestmaterial durch das Rohr in die Abstichöffnung 12 fallen kann. Dies geschieht unter der Wirkung der Schwerkraft mit einer ebenfalls hohen Geschwindigkeit im Bereich von 2 m/s. Dazu weist das Rohr einen Innendurchmesser auf, der mindestens dem Innendurchmesser der Abstichöffnung 12 entspricht. Der Innendurchmesser der Abstichöffnung 12 liegt im Bereich von 200 - 300 mm, je nach Abnutzung. At time t 1}, ie after about 1.3 to 3 s, the tap opening 12 is completely sealed off. Now only the remaining in the tapping hole 12 and the pipe 31 liquid steel FS must flow, which at a height I 2 of the tapping opening of 1 m maximum 2 s, normally 1 s, needed for drainage. The time interval between ti and t 2 is thus 2 s or less at a height I 2 of 1 m. At time t 2 , the slider is moved to the closed position and the closing of the tap opening 12 by the slider is completed at time t 3 . This process takes considerably less than 1 s. At the time t v , the opening and closing device 33 opens the passage of the container 32 into the tube 31, so that the free-flowing refractory material can fall through the tube into the tapping opening 12. This happens under the effect of gravity with a likewise high speed in the range of 2 m / s. For this purpose, the tube has an inner diameter which at least the Inner diameter of the tapping opening 12 corresponds. The inner diameter of the tapping opening 12 is in the range of 200 - 300 mm, depending on the wear.
In einer ersten Ausführungsform wird der Schieber der Vorrichtung 33 betätigt, wenn der Schieber 14 geschlossen ist, d.h. t3 = tv. Da aber das rieselfähige Feuerfestmaterial auch eine gewisse Zeit braucht, bis es an dem Schieber 14 angekommen ist, kann dieser Zeitpunkt tv auch vor dem Zeitpunkt t3 liegen, wie in Fig. 9 gestrichelt mit t'v angedeutet ist. Um wie viel der Zeitpunkt vorgeschoben werden kann, lässt sich einfach aus der Fallgeschwindigkeit und der Länge Ii des Rohrs 31 bestimmen. Zum Zeitpunkt t4 ist das Füllen des Abstichlochs 12 mit dem rieselfähigen Feuerfestmaterial VM abgeschlossen, so dass zum Zeitpunkt t$, der auch zeitgleich mit dem Zeitpunkt U sein kann, dass Rohr 31 wieder aufwärts bewegt werden kann.In a first embodiment, the slider of the device 33 is actuated when the slider 14 is closed, ie t 3 = t v . Since, however, the free-flowing refractory material also takes a certain time until it has arrived at the slide 14, this time t v can also lie before the time t 3 , as indicated by dashed lines in FIG. 9 with t ' v . How much the timing can be advanced is easily determined from the rate of fall and the length Ii of the tube 31. At the time t 4 , the filling of the taphole 12 is completed with the free-flowing refractory material VM, so that at the time t $, which may also coincide with the time U that pipe 31 can be moved up again.
Zu diesem Zeitpunkt besteht dann der Zustand, der in Fig. Id) auf der linken Seite gezeigt ist. At this time, then, the state shown in Fig. Id) on the left side.
Die korrekte untere Endstellung des Rohrs 31, die sich mit der Zeit durch Abnutzung der Feu- erfestverkleidung 1 1 ändert, wird durch eine Kalibrierung, z.B. durch Messung der Hydraulikparameter o.a., im Betrieb durch die Steuervorrichtung eingestellt. The correct lower end position of the tube 31, which changes over time due to wear of the refractory lining 11, is determined by calibration, e.g. by measuring the hydraulic parameters or similar, set in operation by the control device.
Wie sich aus der obigen Beschreibung des Verfahrens ergibt, kann die Gesamtzeit vom ersten Kontakt mit dem flüssigen Metall bis zum Abschluss des Verfüllens des Abstichlochs 12, also die Zeit, in der das Dichtmaterial 34 seine Dichtfähigkeit behalten sollte, leicht auf unter 10 s und ohne Schwierigkeiten auch unter 6 s gebracht werden. As is clear from the above description of the method, the total time from the first contact with the liquid metal until completion of the filling of the taphole 12, that is, the time in which the sealing material 34 should retain its sealing ability, easily to less than 10 s and without Difficulties are also brought under 6 s.
In Kombination mit einem quasi kontinuierlichen Chargieren des elektrischen Lichtbogenofens, wie es in der DE 103 55 549 Al beschrieben ist, können daher die Nebenzeiten beim Betrieb eines solchen elektrischen Lichtbogenofens praktisch vollständig eliminiert werden. In combination with a quasi-continuous charging of the electric arc furnace, as described in DE 103 55 549 Al, therefore, the non-productive times in the operation of such an electric arc furnace can be virtually completely eliminated.
Dieses ist mit der beschriebenen Lösung in denkbar einfacher Weise möglich, da durch die Anpassung des Systems an eine sehr schnelle Abdichtung und Verfüllung keine Sondermaßnahmen wie Dichtflächen aus feuerfestem Material, Gasspülungen, Schutz von Dichtmateria- lien durch weitere Materialien oder ähnliches notwendig sind. This is possible with the described solution in the simplest possible way, since the adjustment of the system to a very fast sealing and filling no special measures such as sealing surfaces made of refractory material, gas flushing, protection of Dichtmateria- materials by other materials or the like are necessary.
Mit der beschriebenen Lösung ist es außerdem möglich, die Nutzungszeit des Lochsteins, d.h. der in Fig. 1 , insbesondere in Fig. Id) gezeigten austauschbaren Feuerfestverkleidung der Ab- stichöffnung bzw. des Abstichloches 12, um 300 bis 400 % zu verlängern. Üblicherweise hat das Abstichloch eines 100 t-Ofens einen Durchmesser von 180 mm bei Beginn der Nutzung und das Abstichloch eines 160 t-Ofens einen Durchmesser von 210 mm. Im Laufe der Nutzung wird durch Abrieb der Durchmesser des Loches größer. Dabei wird üblicherweise bei einem 100 t-Ofen eine Durchmessererhöhung auf 200 bis 210 mm und bei einem 160 t-Ofen eine Durchmessererhöhung auf 230 bis 240 mm, also von 10 bis 15 %, als tolerierbar angesehen. Der Grund ist, dass mit dem größeren Lochdurchmesser die Gefahr des Abstechens von Schlacke deutlich steigt, und dass insbesondere die Menge der Schlacke, die abgestochen wird, deutlich steigt, wenn der Ofen nicht rechtzeitig zurückgekippt wird. With the solution described, it is also possible to determine the useful life of the perforated brick, ie the exchangeable refractory lining of the invention shown in FIG. 1, in particular in FIG. Stichöffnung and the tap hole 12 to extend 300 to 400%. Usually, the tap hole of a 100-ton furnace has a diameter of 180 mm at the start of use and the tap hole of a 160-ton furnace has a diameter of 210 mm. In the course of use, the diameter of the hole becomes larger due to abrasion. In this case, a diameter increase to 200 to 210 mm and in a 160 t oven diameter increase to 230 to 240 mm, ie from 10 to 15%, is usually considered tolerable in a 100 t oven. The reason is that with the larger hole diameter, the risk of slag clogging increases significantly, and in particular, the amount of slag that is tapped will increase significantly if the furnace is not tipped back in time.
Da mit der beschriebenen Lösung ein zeitgenaues Unterbrechen des Abstiches möglich ist, d.h. innerhalb weniger Sekunden, wenn tatsächlich Schlacke abgestochen wird, können größere Durchmesseränderungen von bis zu 30 oder 40 % toleriert werden. Wenn z.B., wie in dem gezeigten Ausführungsbeispiel, der Innendurchmesser des Dicht- und Verfüllrohres 31 gleich 240 mm ist, dann können bei einem 100 t-Ofen mit einem Anfangsdurchmesser des Abstichlochs von 180 mm Durchmesseränderungen bis auf ca. 240 mm toleriert werden. Bei einem 160 t-Ofen könnte ein Rohr mit 260 bis 270 mm Durchmesser verwendet werden. Since with the solution described a timely interruption of tapping is possible, i. Within seconds, when slag is actually tapped, larger diameter changes of up to 30 or 40% can be tolerated. For example, as in the illustrated embodiment, if the inner diameter of the seal and fill tube 31 is equal to 240mm, then for a 100 ton furnace with an initial taphole diameter of 180mm diameter changes up to about 240mm can be tolerated. For a 160 t oven, a 260 to 270 mm diameter tube could be used.
Das Auswechseln eines Lochsteins benötigt ungefähr 3 Stunden, also einen entsprechenden Stillstand des Ofens. Der Lochstein muss üblicherweise innerhalb weniger Tage ausgetauscht werden. Da die Abnutzung mit größerem Lochdurchmesser geringer wird, kann mit der hier beschriebenen Lösung das Intervall für einen Austausch des Lochsteins auf 1 Woche o.a. verlängert werden. Beim üblichen Füllen des Abstichloches mit dem rieselfähigen Feuerfestmaterial wird dieses von oben in Richtung des Abstichloches durch die Öffnung 16 geschüttet. Dabei werden 130 bis 150 % der Menge, die dem Volumen des Abstichloches entspricht, verwendet. Mit der beschriebenen Lösung kann diese Menge begrenzt werden. Theoretisch ist überhaupt keine überschüssige Menge, also 0 % Überschussmenge notwendig. Im praktischen Gebrauch kann man den Überschuss auf 5 bis 10 % des Volumens, also insgesamt 105 bis 1 10 % beschränken. Die üblicherweise verwendeten rieselfähigen feuerfesten Materialien wie Perfϊll oder Olifill sind relativ teuer. Durch die Verwendung des Dicht- und Verfüllrohres 31 kann im unteren Drittel des Loches gezielt ein billigeres Material eingesetzt werden, und damit können die Kosten weiter reduziert werden. The replacement of a hole stone takes about 3 hours, so a corresponding stoppage of the furnace. The brick must usually be replaced within a few days. Since the wear with a larger hole diameter becomes smaller, the solution described here can be used to extend the interval for replacing the perforated stone to 1 week or so. During the usual filling of the tap hole with the free-flowing refractory material, this is poured from above in the direction of the tap hole through the opening 16. In this case, 130 to 150% of the amount corresponding to the volume of the tap hole used. With the described solution, this amount can be limited. Theoretically, no excess amount at all, ie 0% excess amount, is necessary. In practical use, one can limit the excess to 5 to 10% of the volume, ie a total of 105 to 1 10%. The commonly used free-flowing refractory materials such as Perfllll or Olifill are relatively expensive. By using the sealing and filling tube 31, a cheaper material can be used in the lower third of the hole, and thus the costs can be further reduced.
Das optional vorgesehene Dichtmaterial 34 kann insbesondere dann, wenn keine großen Unebenheiten in dem Bereich um das Abstichloch 12 existieren, weggelassen werden. Selbst bei kleinen Undichtigkeiten zwischen der Unterseite des Dicht- und Verfüllrohres 31 und der Feuerfestauskleidung 1 1 des Ofens wird durch das sehr schnelle Befϊillen des Abstichloches 12 mit dem rieselfähigen Feuerfestmaterial 32 die durch diese Undichtigkeiten hindurchtretende Stahlmenge so klein sein, dass es darauf nicht ankommt. D.h., es kann aufgrund der hohen Geschwindigkeit, mit der abgedichtet und verfüllt wird, bzw. der kurzen Zeit von z.B. < 6s auf das Dichtmaterial bei entsprechender Ebenheit der Feuerfestverkleidung 11 verzichtet werden. Die tolerierbaren Unebenheiten liegen im Bereich < 10 mm, bevorzugt < 5 mm. The optionally provided sealing material 34 can be omitted, in particular, if no large unevennesses exist in the region around the taphole 12. Even with small leaks between the bottom of the sealing and Verfüllrohres 31 and the refractory lining 1 1 of the furnace is through the very fast Befϊillen the tap hole 12 with the free-flowing refractory material 32, the passing through these leaks amount of steel so small that it does not matter. That is, due to the high speed of sealing and filling, or the short time of e.g. <6s are dispensed with the sealing material with a corresponding flatness of the refractory lining 11. The tolerable irregularities are in the range <10 mm, preferably <5 mm.
Wie zuvor beschrieben wurde, ist das Dicht- und Verfüllrohr 31 vorzugsweise ein feuerfest verkleidetes Rohr. Besonders bevorzugt ist es, das Rohr mit einer Metallbeschichtung zu versehen. Bevorzugt wird die Beschichtung einer Hartchrombeschichtung verwendet, die mit einer Stärke im Bereich 50 μm bis 1000 μm, vorzugsweise 100 bis 1000 μm, noch bevorzug- ter 150 bis 300 μm. wie z.B. 200 μm Stärke ausgebildet ist. Die Hartchromschicht wird üblicherweise galvanisch aufgebracht, wobei die Schichtstärke bevorzugt in mehreren Durchgängen (2, 3, 4, 5, ...), bevorzugt in 3 Durchgängen, aufgebracht wird, damit sie möglichst rissfrei und eben ist. Es sind auch andere Metalle und Metalllegierungen mit entsprechend hohen Schmelzpunkten wie z.B. Titan, Tantal o.a. möglich, aber Chrom wird bevorzugt. Wesentlich für die Beschichtung ist ein höherer Schmelzpunkt als die Temperatur des Stahlbades, d.h. wenigstens 1750 °C, aber bevorzugt mehr als 1800 0C und noch bevorzugter mehr als 1900 0C (Chrom hat einen Schmelzpunkt von 1908 °C). Das Material zeigt bevorzugterweise eine niedrige Benetzbarkeit, wie dies bei Chrom der Fall ist. Natürlich ist es auch möglich, das Rohr mit größeren Stärken der Beschichtung oder ganz aus dem entsprechenden hochschmelzenden Metallmaterial herzustellen, aber das ist aus Kostengründen nicht bevorzugt. Grundsätzlich würde es ausreichen, das Dicht- und Verfüllrohr 31 an seiner Unterseite und der Innenseite bis zu der Höhe h5, bis zu der das Dicht- und Verfüllrohr in das Schmelzbad und die Schlacke eintaucht, sowie an seiner Unterseite zu beschichten. Die Unterseite bzw. die Innenseite sind kritisch in Bezug auf Anhaftungen, da größere Anhaftungen an der Unter- seite das Dichten stören würden und größere Schichtdicken von Anhaftungen an der Innenseite den Rohrdurchmesser verringern. As previously described, the sealing and filling tube 31 is preferably a refractory clad tube. It is particularly preferable to provide the pipe with a metal coating. Preferably, the coating of a hard chrome coating is used which has a thickness in the range 50 microns to 1000 microns, preferably 100 to 1000 microns, more preferably 150 to 300 microns. such as 200 microns thickness is formed. The hard chrome layer is usually applied by electroplating, the layer thickness preferably being applied in several passes (2, 3, 4, 5,...), Preferably in 3 passes, so that it is as free of cracks and as flat as possible. There are also other metals and metal alloys with correspondingly high melting points such as titanium, tantalum, etc. possible, but chromium is preferred. Essential for the coating is a higher melting point than the temperature of the steel bath, ie at least 1750 ° C, but preferably more than 1800 0 C and more preferably more than 1900 0 C (chromium has a melting point of 1908 ° C). The material preferably exhibits low wettability, as is the case with chromium. Of course, it is also possible to make the tube with greater thicknesses of the coating or entirely of the corresponding refractory metal material, but this is not preferred for cost reasons. In principle, it would be sufficient to coat the sealing and filling pipe 31 on its underside and the inside up to the height h 5 , to which the sealing and filling pipe is immersed in the molten bath and the slag, and on its underside. The underside and the inside, respectively, are critical in terms of buildup, as greater build-up on the underside would interfere with sealing and greater layer thicknesses of build-up on the inside reduce the tube diameter.
Zur Verbesserung der Haltbarkeit des Rohres und da es zur Ausbildung der Beschichtung ohnehin praktikabler ist, ist es aber bevorzugt, die Innenseite und die Außenseite zumindest bis zu der Mindesthöhe h$ sowie die Unterseite mit dem metallischen Material mit hohem Schmelzpunkt zu versehen. Natürlich ist es zwanglos möglich, das Rohr weiter als bis zur Mindesthöhe h5 zu beschichten, z.B. 50, 100, 150, ... mm höher als die Mindesthöhe h5, die, wie bereits erläutert, üblicherweise im Bereich von 200 bis 700 mm liegt. Versuche mit einem entsprechenden Rohr mit Hartchrombeschichtung haben gezeigt, dass Anhaftungen aus Schlacke und/oder Stahl nach dem Abkühlen des Dichts- und Verfüllrohrs nach einem Abstichvorgang abplatzen, oder durch leichte mechanische Erschütterungen wie z.B. ein Anschlagen des Rohrs oder Abschlagen mit einem Hammer entfernbar sind. Soweit Anhaftungen verbleiben oder nicht entfernt werden, erreichen diese auch nach einer Mehrzahl von Abstichvorgängen nur Stärken im Bereich von 5 bis 10 mm. Das bedeutet, die Schichtstärken von Anhaftungen nehmen bei mehreren Abstichvorgängen nicht zu. To improve the durability of the tube and since it is anyway more practicable for the formation of the coating, it is preferred to provide the inside and the outside at least up to the minimum height h $ and the bottom with the metallic material with a high melting point. Of course, it is easily possible to coat the pipe further than the minimum height h 5 , eg 50, 100, 150,... Mm higher than the minimum height h 5 , which, as already explained, usually in the range of 200 to 700 mm lies. Tests with a corresponding pipe with hard chrome coating have shown that deposits of slag and / or steel flake off after cooling of the sealing and Verfüllrohrs after a tapping operation, or by slight mechanical shocks, such as a striking the pipe or knocking with a hammer are removable. As far as adhesions remain or are not removed, they only reach thicknesses in the range of 5 to 10 mm even after a plurality of tapping operations. That is, the layer thicknesses of adhesions do not increase with multiple tapping operations.
Die Gründe für das Abplatzen bzw. die nicht zunehmende Schichtstärke von Anhaftungen bei Vorhandensein der hochschmelzenden Schicht liegen vermutlich darin, dass insbesondere bei Beimengung von Schlacke in den Anhaftungen der unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizient zum Abplatzen führt. Soweit Anhaftungen verbleiben, werden diese während des Eintauchens abgeschmolzen, so dass sich die Schichtstärke einer Anhaftung wieder nur bis zu der genannten Stärke aufbauen kann. Das Material des Rohrs 31 ist vorzugsweise Stahl (z.B. S355-J2H) und das Stahlrohr weist eine Schichtstärke im Bereich von 15 bis 60 mm, vorzugsweise 20 bis 40 mm, z.B. 25 mm, auf. Wie bereits beschrieben wurde, ist die beschriebene Lösung besonders vorteilhaft bei quasikontinuierlichem Chargieren. Dabei wird das Finen im Ofen ausgeführt. Unter anderem wird beim Finen bei einem 100 t-Ofen in einer Zeit von ca. 6 min insbesondere die Temperatur des Schmelzbades von ca. 1500 0C auf ca. 1620 0C erhöht. Das ist die normale Abstichtempera- tur. Bei einem normalen Ofen wird der Ofen zum Abstechen um ca. 5° bis 10°, häufig 8° gekippt. Bei diesem Kippwinkel ist es nicht möglich, die Elektroden im Ofen zu belassen. Mit der beschriebenen Lösung ist ein Kippen nicht notwendig, so dass die Elektroden während des Abstechens weiter betrieben werden können. Damit ist eine zusätzliche Einsparung bei den Nebenzeiten möglich. Zum Beispiel kann man mit dem Abstechen bei einer Schmelzbadtem- peratur von 1580 bis 1600 0C, je nach Ofengröße, beginnen und die Elektroden mit voller Leistung weiter betreiben, so dass während des Abstechens von ca. 3 min beim 100 t-Ofen oder von ca. 5 min bei einem 160 t-Ofen der während des Abstechens weiter im Ofen befindliche Teil des Schmelzbads weiter erhitzt und auf bis auf 1650 oder 1660 °C überhitzt wird. Das zuerst abgestochene Material mit der Temperatur von ca. 1590 0C und das zuletzt abge- stochene Material mit einer Temperatur von ca. 1650 bis 1660 °C und die zwischenzeitlich abgestochenen Mengen mit Temperaturen dazwischen mischen sich nach dem Abstechen in der Pfanne, so dass eine mittlere Temperatur bei den erwünschten ca. 1620 0C erzielt wird. Damit kann ein Teil der Finungszeit gleichzeitig Abstechzeit sein, so dass ca. 2 min Nebenzeiten eingespart werden können. D.h. in Fig. 9, dass t0 näher an tA geschoben werden kann. The reasons for the spalling or the non-increasing layer thickness of adhesions in the presence of the refractory layer are presumably that, especially when admixing slag in the adhesions, the different thermal expansion coefficient leads to flaking off. As far as adhesions remain, they are melted off during immersion, so that the layer thickness of an adhesion can build up again only to the strength mentioned. The material of the tube 31 is preferably steel (eg S355-J2H) and the steel tube has a layer thickness in the range of 15 to 60 mm, preferably 20 to 40 mm, for example 25 mm. As already described, the solution described is particularly advantageous in quasi-continuous charging. The finening is done in the oven. Among other things, the temperature of the molten bath is increased from about 1500 0 C to about 1620 0 C in a 100 t oven in a time of about 6 min in particular the temperature of the molten bath. This is the normal tapping temperature. In a normal oven, the oven is tilted to cut off about 5 ° to 10 °, often 8 °. At this tilt angle, it is not possible to leave the electrodes in the oven. With the described solution, tilting is not necessary so that the electrodes can continue to be operated during parting off. Thus, an additional saving in the non-productive time is possible. For example, you can start with the tapping at a molten bath temperature of 1580 to 1600 0 C, depending on the size of the furnace, and continue to operate the electrodes at full power, so that during the tapping of about 3 minutes at 100 t furnace or For a further 5 minutes in the case of a 160 t oven, continue to heat the part of the molten bath which is still in the oven during parting and overheat to 1650 or 1660 ° C. The first tapped material with the temperature of about 1590 0 C and the last abgeochochene material with a temperature of about 1650 to 1660 ° C and the meantime tapped quantities with temperatures in between mix after tapping in the pan, so that an average temperature at the desired about 1620 0 C is achieved. This means that part of the finishing time can be cut-off time at the same time, so that approx. 2 minutes of non-productive time can be saved. That is, in Fig. 9, t 0 can be pushed closer to t A.
Zu allen Bereichsangaben wird ausdrücklich betont, dass alle Zwischenwerte und Einzelwerte auch als Ober- und Untergrenzen von Bereichen offenbart sind. Das bedeutet, dass nicht nur 200 mm/s, 300 mm/s oder 400 mm/s als Unter- oder Obergrenzen für Verfahrgeschwindigkeiten, sondern auch alle Zwischenwerte wie 210 mm/s, 220 mm/s, etc. offenbart sind, ohne dass diese ausdrücklich erwähnt werden. For all ranges, it is explicitly emphasized that all intermediate values and individual values are also disclosed as upper and lower limits of ranges. This means that not only 200 mm / s, 300 mm / s or 400 mm / s are disclosed as lower or upper limits for traversing speeds, but also all intermediate values such as 210 mm / s, 220 mm / s, etc. without these are expressly mentioned.
Dasselbe gilt ausdrücklich auch für die Zeit- und Längenangaben. The same applies expressly for the time and length information.
Selbstverständlich können die beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren auch eingesetzt werden, wenn das Ofengefäß zum Abstechen gekippt wird. Das Ofengefäß wird normalerweise um 4 bis 6 ° gegenüber der Horizontalen gekippt und das Zurückkippen dauert zwischen 3 und 10 s, normalerweise ca. 5 s. In diesem Fall kann mit dem Zurückkippen ab dem Zeitpunkt t| aus Fig. 9, also dem Abdichten der Abstichöffnung begonnen werden. Natürlich ist ein Beginn nach ti ebenfalls möglich, z.B. zum Zeitpunkt t2 (oder t3, tv, U, h, oder noch später). Je nachdem, wenn mit dem Zurückkippen begonnen wird, kann ggfs. sogar auf das schnelle Zurückziehen des Dicht- und Ver- füllrohrs 31 verzichtet werden. Bei Start des Zurückkippens bei ti liegt die Verweildauer des Dicht- und Verfüllrohrs 31 im Restschmelzbad deutlich unter 10 s, normalerweise sogar unter 6 s. Of course, the described devices and methods can also be used when the furnace vessel is tilted for parting off. The oven vessel is normally tilted 4 to 6 degrees from the horizontal and the tipping back takes between 3 and 10 seconds, normally about 5 seconds. In this case, with the tipping back from the time t | from Fig. 9, so the sealing of the tap opening to be started. Of course, a beginning after ti is also possible, for example, at time t 2 (or t 3 , t v , U, h, or even later). Depending on when the tilting back is started, it may even be possible to dispense with the rapid retraction of the sealing and filling tube 31. At the start of the tipping back at ti, the residence time of the sealing and filling pipe 31 in the residual molten bath is significantly less than 10 s, normally even less than 6 s.
Aspekte: aspects:
Die Lehren der nachfolgenden Aspekte können separat beansprucht oder mit den Ansprüchen oder anderen Teilen der ursprünglichen Offenbarung beansprucht werden. The teachings of the following may be claimed separately or as claimed in the claims or other parts of the original disclosure.
1. Vorrichtung zum zeitweiligen Abdichten einer Abstichöffnung (12), die einen ersten Innendurchmesser (d3) aufweist und im Boden (10, 1 1) eines metallurgischen Ofens (100) vorgesehen ist, und zum Verfällen der Abstichöffnung (12) mit einer rieselfähigen feuerfesten Masse (VM), mit An apparatus for temporarily sealing a tapping opening (12) having a first inner diameter (d3) and provided in the bottom (10, 1 1) of a metallurgical furnace (100) and for decaying the tapping opening (12) with a free-flowing refractory Mass (VM), with
einem Dicht- und Verfüllrohr (31) mit einer ersten Länge (li) und einer unteren Öffnung (3 Iu) und einer oberen Öffnung (31 o), a sealing and filling pipe (31) having a first length (li) and a lower opening (3 Iu) and an upper opening (31 o),
einem ersten Behälter (32) für Verfüllmasse (VM), a first container (32) for filling compound (VM),
einer Öffnungs- und Schließvorrichtung (33), und an opening and closing device (33), and
einem Hubwerk (40), a hoist (40),
bei der in the
das Dicht- und Verfüllrohr (31), der erste Behälter (32) und die Öffnungs- und Schließvor- richtung (33) an dem Hubwerk (40) derart befestigt sind, dass der erste Behälter (32) unter Zwischenschaltung der Öffnungs- und Schließvorrichtung (33) mit der oberen Öffnung (31o) des Dicht- und Verfüllrohrs (31) so verbunden ist, dass die Verbindung durch die Öffnungsund Schließvorrichtung unter Steuerung durch eine Steuervorrichtung offenbar und verschließbar ist, the sealing and filling tube (31), the first container (32) and the opening and closing device (33) are fastened to the lifting mechanism (40) such that the first container (32) interposes the opening and closing device (33) is connected to the upper opening (31o) of the sealing and filling pipe (31) in such a way that the connection through the opening and closing device is under the control of a control device and can be closed,
das Dicht- und Verfüllrohr (31 ) an seiner Unterseite einen Außendurchmesser (d2) aufweist, der größer als der erste Innendurchmesser (d3) ist, und mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohres mindestens bis zu einer Mindesthöhe (h5) aus einem metallischen Material mit einem Schmelzpunkt > 1750 °C und einer Mindeststärke von 50 μm besteht. 2. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach Aspekt 1, bei der the sealing and filling tube (31) has on its underside an outer diameter (d2) which is greater than the first inner diameter (d3), and at least the bottom and the inside of the sealing and filling pipe is at least up to a minimum height (h 5 ) of a metallic material having a melting point> 1750 ° C and a minimum thickness of 50 microns. 2. sealing and filling device according to aspect 1, wherein
das Hubwerk zum Ermöglichen eines Verfahrens des Dicht- und Verfüllrohrs (31) in Längsrichtung desselben mit einer Geschwindigkeit > 200 mm/s ausgebildet ist. the hoist for facilitating a method of the sealing and Verfüllrohrs (31) in the longitudinal direction thereof at a speed> 200 mm / s is formed.
3. Abdicht- und Verfüll Vorrichtung nach Aspekt 1 oder 2, bei der 3. sealing and filling apparatus according to aspect 1 or 2, wherein
an der Unterseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) eine Dichtmasse (34) angebracht ist, die eine Höhe in Längsrichtung des Dicht- und Verfüllrohrs von wenigstens 20 mm aufweist. on the underside of the sealing and Verfüllrohrs (31) a sealant (34) is mounted, which has a height in the longitudinal direction of the sealing and filling pipe of at least 20 mm.
4. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 3, bei dem 4. sealing and filling device according to one of aspects 1 to 3, in which
mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mindestens bis zu der Mindesthöhe (h5) eine Hartchrombeschichtung als das metallische Material aufweisen. at least the underside and the inside of the sealing and Verfüllrohrs (31) at least up to the minimum height (h 5 ) have a hard chrome coating as the metallic material.
5. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 4, bei dem 5. sealing and filling device according to one of the aspects 1 to 4, in which
mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mindestens bis zu der Mindesthöhe (hs) eine galvanisch aufgebrachte Metallbeschichtung mit einer Stärke im Bereich von 100 bis 1000 μm, vorzugsweise 150 bis 300 μm, als das metallische Material aufweisen. at least the bottom and the inside of the sealing and Verfüllrohrs (31) at least up to the minimum height (hs) an electrodeposited metal coating having a thickness in the range of 100 to 1000 .mu.m, preferably 150 to 300 microns, as the metallic material.
6. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Aspekte 3 bis 5, bei der 6. sealing and filling device according to one of aspects 3 to 5, wherein
die Dichtmasse aus einem elastischen Material ausgebildet ist, das vorzugsweise ausgewählt ist aus Kautschuk, Perfluorelastomer, Polyethylen oder Polytetrafluorethylen. the sealant is formed of an elastic material, which is preferably selected from rubber, perfluoroelastomer, polyethylene or polytetrafluoroethylene.
7. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 6, bei dem 7. sealing and filling device according to one of the aspects 1 to 6, wherein
das Dicht- und Verfüllrohr (31) einen zweiten Innendurchmesser (dl) aufweist, der größer oder gleich dem ersten Innendurchmesser (d3) ist. the sealing and filling tube (31) has a second inner diameter (dl) which is greater than or equal to the first inner diameter (d3).
8. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 7, bei dem 8. sealing and filling device according to one of the aspects 1 to 7, wherein
das Hubwerk und eine Steuervorrichtung angepasst sind, einen Verfahrweg des Dicht- und Verfüllrohrs in Längsrichtung desselben zu messen und die Verfahrgeschwindigkeit in Längs- richtung desselben in Abhängigkeit von der Messung derart zu steuern, dass bei Absenken des Dicht- und Verfüllrohrs (31) eine letzte Wegstrecke < 50 mm vor dem Abdichten mit reduzierter Verfahrgeschwindigkeit zurückgelegt wird. 9. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Aspekte 2 bis 8, bei der the lifting mechanism and a control device are adapted to measure a travel path of the sealing and filling pipe in the longitudinal direction thereof and to increase the travel speed in longitudinal direction. direction of the same as a function of the measurement to be controlled so that when lowering the sealing and Verfüllrohrs (31) a final distance <50 mm is covered before the sealing with reduced travel speed. 9. sealing and filling device according to one of the aspects 2 to 8, wherein
das Hubwerk zum aktiven Verfahren des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mit einer Geschwindigkeit von > 200 mm/s ausgebildet ist, und/oder bei der das Hubwerk dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Dicht- und Verfüllrohrs durch die Schwerkraft der Masse des Dicht- und Verfüllrohrs (31 ) und optionaler Zusatzgewichte freizugeben. the lifting mechanism is designed for active operation of the sealing and filling pipe (31) at a speed of> 200 mm / s, and / or in which the lifting mechanism is designed to move the sealing and filling pipe by the gravity of the mass of the seal and fill pipe (31) and optional additional weights.
10. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 9, bei der 10. sealing and filling device according to one of the aspects 1 to 9, wherein
das Hubwerk als Hub- und Drehwerk ausgebildet ist. the hoist is designed as a lifting and slewing gear.
11. Dicht- und Verfüllrohr zum zeitweiligen Abdichten einer Abstichöffnung (12), die in einem Boden (10, 1 1) eines metallurgischen Ofens ausgebildet ist, bei dem 11. sealing and filling pipe for temporarily sealing a tap opening (12) which is formed in a bottom (10, 1 1) of a metallurgical furnace, in which
mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohres mindestens bis zu einer Mindesthöhe (h5) aus einem metallischen Material mit einem Schmelzpunkt > 1750 0C und einer Mindeststärke von 50 μm besteht. 12. Dicht- und Verfüllrohr nach Aspekt 1 1 , bei dem at least the bottom and the inside of the sealing and filling pipe is at least up to a minimum height (h 5 ) of a metallic material having a melting point> 1750 0 C and a minimum thickness of 50 microns. 12. sealing and filling pipe according to aspect 1 1, wherein
mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mindestens bis zu der Mindesthöhe (h5) eine Hartchrombeschichtung als das metallische Material aufweisen. at least the underside and the inside of the sealing and Verfüllrohrs (31) at least up to the minimum height (h 5 ) have a hard chrome coating as the metallic material.
13. Dicht- und Verfüllrohr nach Aspekt 1 1 oder 12, bei dem 13. sealing and filling pipe according to aspect 1 1 or 12, in which
mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mindestens bis zu der Mindesthöhe (h5) eine galvanisch aufgebrachte Metallbeschichtung mit einer Stärke im Bereich von 100 bis 1000 μm, vorzugsweise 150 bis 300 μm, als das metallische Material aufweisen. 14. Dicht- und Verfüllrohr nach einem der Aspekte 1 1 bis 13, bei dem at least the bottom and the inside of the sealing and Verfüllrohrs (31) at least up to the minimum height (h 5 ) an electrodeposited metal coating having a thickness in the range of 100 to 1000 .mu.m, preferably 150 to 300 .mu.m, as the metallic material. 14. sealing and filling pipe according to one of aspects 1 1 to 13, wherein
das Rohr aus Stahl mit einer Wandstärke im Bereich von 15 bis 60 mm, vorzugsweise 20 bis 40 mm, mit einer Hartchromschicht mit einer Stärke im Bereich von 100 bis 300 μm mindestens bis zu der Mindesthöhe (h5) ausgebildet ist. 15. Metallurgischer Ofen (100) mit einem Boden (10, 1 1) mit einer Abstichöffnung (12), die einen ersten Innendurchmesser (d3) aufweist, und einer Abstichloch-Öffnungs- und Schließvorrichtung (13), der zur Aufnahme einer vorbestimmten Abstichmasse von flüssigem Stahl (FS) ausgelegt ist, so dass die Abstichmasse aus flüssigem Stahl (FS) vor einem Abstich eine erste Höhe (h6) über dem Abstichloch (12) aufweist, und der eine Abdicht- und Verfüll- vorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 10 aufweist, bei der die erste Länge (li) größer als die Hälfte der ersten Höhe (h6) ist. Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe. the pipe is made of steel with a wall thickness in the range of 15 to 60 mm, preferably 20 to 40 mm, with a hard chrome layer having a thickness in the range of 100 to 300 μm at least up to the minimum height (h 5 ). A metallurgical oven (100) having a bottom (10, 11) with a tapping opening (12) having a first inside diameter (d3) and a taphole opening and closing device (13) adapted to receive a predetermined tapping mass of liquid steel (FS), so that the liquid steel (FS) tapping mass has a first height (h 6 ) above the tapping hole (12) prior to tapping, and one of the aspects is a sealing and backfilling device 1 to 10, wherein the first length (li) is greater than half of the first height (h 6 ). It is explicitly pointed out that all features disclosed in the description and / or the claims are considered separate and independent of each other for the purpose of original disclosure as well as for the purpose of limiting the claimed invention independently of the feature combinations in the embodiments and / or the claims should. It is explicitly stated that all range indications or indications of groups of units disclose every possible intermediate value or subgroup of units for the purpose of the original disclosure as well as for the purpose of restricting the claimed invention, in particular also as the limit of a range indication.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum zeitweiligen Abdichten einer Abstichöffnung (12), die einen ersten Innendurchmesser (d3) aufweist und im Boden (10, 1 1) eines metallurgischen Ofens (100) vorgesehen ist, und zum Verfällen der Abstichöffnung (12) mit einer rieselfähigen feuerfesten Masse (VM), mit An apparatus for temporarily sealing a tapping opening (12) having a first inner diameter (d3) and provided in the bottom (10, 1 1) of a metallurgical furnace (100) and for decaying the tapping opening (12) with a free-flowing refractory Mass (VM), with
einem Dicht- und Verfüllrohr (31) mit einer ersten Länge (li) und einer unteren Öffnung (3 Iu) und einer oberen Öffnung (3 lo), a sealing and filling pipe (31) having a first length (li) and a lower opening (3 Iu) and an upper opening (3 lo),
einem ersten Behälter (32) für Verfüllmasse (VM), a first container (32) for filling compound (VM),
einer Öffnungs- und Schließvorrichtung (33), und an opening and closing device (33), and
einem Hubwerk (40), a hoist (40),
bei der in the
das Dicht- und Verfüllrohr (31), der erste Behälter (32) und die Öffnungs- und Schließvorrichtung (33) an dem Hubwerk (40) derart befestigt sind, dass der erste Behälter (32) unter Zwischenschaltung der Öffnungs- und Schließvorrichtung (33) mit der oberen Öffnung (3 lo) des Dicht- und Verfüllrohrs (31) so verbunden ist, dass die Verbindung durch die Öffnungsund Schließvorrichtung unter Steuerung durch eine Steuervorrichtung offenbar und verschließbar ist, the sealing and filling tube (31), the first container (32) and the opening and closing device (33) are fastened to the lifting mechanism (40) such that the first container (32) is interposed with the opening and closing device (33 ) is connected to the upper opening (3 lo) of the sealing and filling pipe (31) in such a way that the connection through the opening and closing device is under the control of a control device and can be closed,
das Dicht- und Verfüllrohr (31 ) an seiner Unterseite einen Außendurchmesser (d2) aufweist, der größer als der erste Innendurchmesser (d3) ist, und the sealing and filling tube (31) has on its underside an outer diameter (d2) which is greater than the first inner diameter (d3), and
das Hubwerk zum Ermöglichen eines Verfahrens des Dicht- und Verfüllrohrs (31) in Längsrichtung desselben mit einer Geschwindigkeit > 200 mm/s ausgebildet ist. the hoist for facilitating a method of the sealing and Verfüllrohrs (31) in the longitudinal direction thereof at a speed> 200 mm / s is formed.
2. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach Anspruch 1, bei der 2. sealing and filling device according to claim 1, wherein
mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohres mindestens bis zu einer Mindesthöhe (h5) aus einem metallischen Material mit einem Schmelzpunkt > 1750 °C und einer Mindeststärke von 50 μm besteht. at least the bottom and the inside of the sealing and filling pipe is at least up to a minimum height (h 5 ) of a metallic material having a melting point> 1750 ° C and a minimum thickness of 50 microns.
3. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach Anspruch 2, bei dem 3. sealing and filling device according to claim 2, wherein
mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mindestens bis zu der Mindesthöhe (h5) eine Hartchrombeschichtung als das metallische Material aufweisen. at least the underside and the inside of the sealing and Verfüllrohrs (31) at least up to the minimum height (h 5 ) have a hard chrome coating as the metallic material.
4. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei dem mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mindestens bis zu der Mindesthöhe (h5) eine galvanisch aufgebrachte Metallbeschichtung mit einer Stärke im Bereich von 100 bis 1000 μm, vorzugsweise 150 bis 300 μm, als das metallische Material aufweisen. 4. sealing and filling device according to claim 2 or 3, wherein at least the bottom and the inside of the sealing and Verfüllrohrs (31) at least up to the minimum height (h 5 ) an electrodeposited metal coating having a thickness in the range of 100 to 1000 .mu.m, preferably 150 to 300 .mu.m, as the metallic material.
5. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Hubwerk als Hub- und Drehwerk ausgebildet ist. 5. sealing and filling device according to one of claims 1 to 4, wherein the hoist is designed as a lifting and slewing gear.
6. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der an der Unterseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) eine Dichtmasse (34) angebracht ist, die eine Höhe in Längsrichtung des Dicht- und Verfüllrohrs von wenigstens 20 mm aufweist. 6. sealing and filling device according to one of claims 1 to 5, wherein on the underside of the sealing and Verfüllrohrs (31) a sealant (34) is mounted, which has a height in the longitudinal direction of the sealing and Verfüllrohrs of at least 20 mm ,
7. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Material der Dichtmasse aus einem elastischen Material ausgebildet ist und/oder ausgewählt ist aus Kautschuk, Perfluorelastomer, Polyethylen oder Polytetrafluorethylen. 7. sealing and filling device according to claim 6, wherein the material of the sealant is formed of an elastic material and / or is selected from rubber, perfluoroelastomer, polyethylene or polytetrafluoroethylene.
8. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Dicht- und Verfüllrohr (31) einen zweiten Innendurchmesser (dl) aufweist, der größer oder gleich dem ersten Innendurchmesser (d3) ist. 8. sealing and filling device according to one of claims 1 to 7, wherein the sealing and Verfüllrohr (31) has a second inner diameter (dl) which is greater than or equal to the first inner diameter (d3).
9. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Hubwerk und eine Steuervorrichtung angepasst sind, einen Verfahrweg des Dicht- und Verfüllrohrs in Längsrichtung desselben zu messen und die Verfahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Messung derart zu steuern, dass bei einem Absenken des Dicht- und Verfüllrohrs (31) eine letzte Wegstrecke < 50 mm vor dem Abdichten mit reduzierter Verfahrgeschwindigkeit zurückgelegt wird. 9. sealing and filling device according to one of claims 1 to 7, wherein the hoist and a control device are adapted to measure a travel of the sealing and filling pipe in the longitudinal direction thereof and to control the travel speed in dependence on the measurement such that at a lowering of the sealing and Verfüllrohrs (31) a final distance <50 mm before sealing with reduced travel speed is covered.
10. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der das Hubwerk zum aktiven Verfahren des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mit einer Geschwin- digkeit von > 200 mm/s ausgebildet ist und/oder bei der das Hubwerk dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Dicht- und Verfüllrohrs in Längsrichtung desselben durch die Schwerkraft der Masse des Dicht- und Verfüllrohrs (31 ) und optionaler Zusatzgewichte freizugeben. 10. sealing and filling device according to one of claims 1 to 9, wherein the hoist for active method of the sealing and Verfüllrohrs (31) at a speed of> 200 mm / s is formed and / or in which the hoist to is designed to release a movement of the sealing and filling pipe in the longitudinal direction thereof by the gravity of the mass of the sealing and Verfüllrohrs (31) and optional additional weights.
11. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der das Hubwerk zum aktiven Verfahren des Dicht- und Verfüllrohrs (31 ) in senkrechter Richtung in Richtung der Schwerkraft mit einer Geschwindigkeit von > 200 mm/s ausgebildet ist. 11. Sealing and filling device according to one of claims 1 to 10, wherein the hoist for active method of the sealing and Verfüllrohrs (31) in the vertical direction in the direction of gravity at a speed of> 200 mm / s is formed.
12. Metallurgischer Ofen (100) mit einem Boden (10, 1 1) mit einer Abstichöffnung (12), die einen ersten Innendurchmesser (d3) aufweist, und einer Abstichloch-Öffnungs- und Schließvorrichtung (13), der zur Aufnahme einer vorbestimmten Abstichmasse von flüssigem Stahl (FS) ausgelegt ist, so dass die Abstichmasse aus flüssigem Stahl (FS) vor einem Abstich eine erste Höhe (h6) über dem Abstichloch (12) aufweist, und der eine Abdicht- und Verfüll- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 aufweist, bei der die erste Länge (10 des Dicht- und Verfüllrohrs (31) größer als die Hälfte der ersten Höhe (h6) ist. A metallurgical oven (100) having a bottom (10, 11) with a tapping opening (12) having a first inside diameter (d3) and a tapping hole opening and closing device (13) adapted to receive a predetermined tapping mass of liquid steel (FS) such that the liquid steel (FS) tapping mass has a first height (h 6 ) above the tapping hole (12) prior to tapping, and the sealing and filling apparatus of any one of claims 1 to 1 1, wherein the first length (10 of the sealing and Verfüllrohrs (31) is greater than half of the first height (h 6 ).
13. Verfahren zum Abstechen eines metallurgischen Ofens, der eine Abstichöffnung (12) in einem Boden (10, 1 1) aufweist und zur Aufnahme einer vorbestimmten Abstichmasse aus flüssigem Stahl (FS) ausgelegt ist, die vor einem Abstich eine erste Höhe Qi6) über der Abstichöffnung (12) aufweist, bei dem eine Vorrichtung zum zeitweiligen Abdichten der Abstichöffnung und zum Verfüllen der Abstichöffnung mit der Verfüllmasse (VM) verwendet wird, die ein Dicht- und Verfüllrohr (31) mit einer ersten Länge (li) aufweist, die größer als die Hälfte der ersten Höhe (h6) ist, mit den Schritten: 13. A method of tapping off a metallurgical furnace having a tapping opening (12) in a bottom (10, 11) and adapted to receive a predetermined tapping mass of liquid steel (FS) having a first height Qi before tapping 6 ) above the tapping opening (12) using a device for temporarily sealing the tapping opening and filling the tapping opening with the filling compound (VM), which has a sealing and filling pipe (31) with a first length (li) which greater than half the first height (h 6 ) is, with the steps:
a) Abstechen der Abstichmasse aus flüssigem Stahl (FS), wobei ein Restsumpf aus flüssigem Stahl (FS) mit einer zweiten Höhe (h2) über dem Abstichloch (12) verbleibt; b) Absenken des Dicht- und Verfüllrohrs (31) derart, dass die Unterseite des Dicht- und Verfüllrohrs die Abstichöffnung (12) abdichtet; a) tapping the tapping mass from liquid steel (FS), leaving a residual sump of liquid steel (FS) of a second height (h 2 ) above the tapping hole (12); b) lowering the sealing and filling pipe (31) such that the underside of the sealing and filling pipe seals the tapping opening (12);
c) Verschließen der Abstichöffnung (12) durch die Abstichloch-Öffnungs- und Schließ- Vorrichtung (13); und c) closing the tapping opening (12) through the tapping hole opening and closing device (13); and
d) Verfüllen der Abstichöffnung (12) mit einer rieselfähigen Feuerfestmasse (VM), die durch das Dicht- und Verfüllrohr unter Gravitationswirkung in die Abstichöffnung (12) fällt, d) filling the tapping opening (12) with a free-flowing refractory mass (VM), which falls through the sealing and filling tube under gravitational effect in the tapping opening (12),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Dicht- und Verfüllrohr mit einer Geschwindigkeit > 200 mm/s durch den Restsumpf abgesenkt wird, und that the sealing and filling pipe is lowered through the residual sump at a speed> 200 mm / s, and
dass die zweite Höhe (h2) < 500 mm ist. the second height (h 2 ) is <500 mm.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem 14. The method of claim 13, wherein
eine Fallhöhe der rieselfähigen Feuerfestmasse (VM) so bemessen ist, dass die Fallzeit < 5 s, vorzugsweise < 2 s ist. a drop height of the free-flowing refractory mass (VM) is such that the fall time is <5 s, preferably <2 s.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem 15. The method according to claim 13 or 14, wherein
das Absenken des Dicht- und Verfüllrohrs (31 ) über die letzte Wegstrecke vor dem Abdichten, die < 50 mm ist, mit reduzierter Geschwindigkeit < 200 mm/s erfolgt. the lowering of the sealing and filling pipe (31) over the last distance before sealing, which is <50 mm, with reduced speed <200 mm / s.
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