WO2015104079A1 - Gasspül-element und zugehöriges gasanschluss-element - Google Patents

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face
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Bernd Trummer
Michael Klikovich
Roman Kulp
Leopold Kneis
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    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/30—Arrangements for extraction or collection of waste gases; Hoods therefor
    • F27D17/302—Constructional details of ancillary components, e.g. waste gas conduits or seals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/002—Treatment with gases
    • B22D1/005—Injection assemblies therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
    • C21C5/34—Blowing through the bath
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/48—Bottoms or tuyéres of converters

Definitions

  • the invention relates to a gas purging element for metallurgical
  • a gas purging element also called gas purging plug, is used for blowing in gases, if appropriate also gas / solid mixtures, into a melt to be treated, in particular a metallurgical melt.
  • gas purging plug with directed porosity
  • the gaseous treatment fluid is guided along corresponding channels / slots, in the case of gas purging ponds with so-called undirected porosity along a corresponding irregular pore volume (similar to a sponge).
  • the arrangement of a gas purging plug in the bottom or the wall of a metalurgical vessel can take place in different ways. In a typical installation, the gas flush is placed in an associated well block.
  • the dishwasher is secured to the metallurgical vessel by means of a mechanism.
  • the mechanism is opened for disassembly or replacement of the rinser 36365 1 B l.
  • This dishwasher has a gas distribution chamber at the cold end at the same time.
  • the invention has for its object to offer a structurally simple way how di e mounting or dismantling a gas purging plug can be simplified and a loss of gas is minimized.
  • the invention is based on the following considerations:
  • a sheet-coated Gassptllstein (EP 0 148 337 AI) has many advantages. He has a high dimensional accuracy and avoids gas loss, However disturbs the protruding gas connection pipe during transport and in the
  • a gas purging plug without sheet metal casing is easy to transport. However, it is very difficult to create a simple and tight connection to a gas source.
  • the dimensional accuracy of the purifier and the associated installation device (EP 0363 651 Bi) must be very high in order to avoid damage and leaks. This is difficult to realize on an often hot metallurgical vessel.
  • the invention therefore aims in a different direction:
  • the essential feature is to construct the gas purging element so that a
  • associated gas line can be mounted inside the dishwasher. This achieves the following effects:
  • the ceramic part of the flushing element thus comprises the gas connection.
  • ceramic material can be saved. -
  • the depression not only serves to connect a gas pipe, but also to guide and fasten the gas pipe.
  • the invention then relates to a gas purging element.
  • a gas purging element for metallurgical applications with the following characteristics in the installed state:
  • a ceramic refractory body having a lower end and an upper end
  • the upper end has an upper end face
  • the lower end has a lower end face
  • a depression extends from the lower end face into the lower end of the ceramic refractory body
  • the recess is provided with a first section of a detachable
  • the essential feature is the depression, which has a first section (functional part) of a detachable, positive connection with a gas connection element.
  • This recess can be formed in different ways, for example, as part of one of the following connecting constructions: screw connection, bayonet connection, pressure / pressure tendon! [Connection, push / turn-fast connection. These include K 1 a m m e r v e b e n d u n e s or snaps.
  • Connecting portion in the recess of the gas purging element receives the desired positive connection. This only takes a few seconds and is also readily possible on a hot metallurgical vessel at any time, possibly also via a manipulator (robot).
  • Each alignment / adjustment, pivoting, additional fastening by a mechanism on the wall of the metallurgical vessel can be omitted.
  • the depression starting from the lower end face, has at least one of the following geometric shapes
  • Cross-section of the depression (that is, perpendicular to the main flow direction of the gas through the flushing element) can be correspondingly, for example, round, rectangular, polygonal.
  • the cylindrical part allows a good guidance and fixation
  • the frustoconical part can be as
  • a gas distribution chamber can be formed in the ceramic refractory body.
  • the gas supplied via the gas line can then first flow into the Gasverteilkanimer and from there through the gas-permeable ceramic sections.
  • the break-through protection may be constructed as a replaceable component which is connected to a corresponding portion of the gas supply conduit or to the recess.
  • the gas supply line is given a helical / spiral course in order to increase the axial length.
  • a cooled area is arranged around the gas supply line, so that any infiltrating molten metal freezes faster (solidifies, English: solidifies).
  • the portion of the recess which forms the first portion of the connection to the gas connection element can be formed in-situ in the ceramic material (ie consist of ceramic) and / or a
  • the recess wall side may have a formed in the ceramic threaded portion; Similarly, a sleeve or nut with a corresponding internal thread in the recess
  • the refractory ceramic body extends from an inner end of the recess.
  • the gas-permeable part of the refractory ceramic body which is adjacent to the inner end of the recess can at least partially have a metal cover.
  • a gas-permeable ceramic section formed in the ceramic body has, at least in sections, a metal floor and / or a metal. Enclosure on, of course, with at least one opening for introducing the treatment gas from the gas supply line and / or a gas distribution chamber, the gas outlet side end of the gas-permeable portion is also open. This design prevents any gas loss and facilitates the production.
  • the flushing device can, in particular, be formed on the circumference and / or bottom side radially to the recess of gas-tight ceramic.
  • the gas-permeable part is surrounded by a gas-impermeable part at least in sections.
  • the bubbler can use several gas-permeable sections
  • the gas flush element may or may not have an outer one
  • Metal sheath are formed.
  • the metal sheath may surround the whole sphere (except the top and bottom of the recess at the cold end), only the bottom of the refractory ceramic body or only the bottom of the refractory ceramic body (again without the area of the recess).
  • the gas purging element can be designed so that no
  • Parts / elements protrude beyond the lower face.
  • the bubbler is "flat" at the cold end, and the lower end forms the end of the cold end of the flushing element Closure parts, fastening elements, bearings or the like, which protrude beyond the floor to the outside, can be omitted according to the invention.
  • the invention also relates to an associated gas connection element having the following features: with a first end e and a second end, wherein
  • Verti efung the gas purging element is designed as a complementary second portion of the releasable, positive connection with the gas purging element.
  • the second end thus forms, for example, a mating thread for a thread-like section of the recess of the gas flush element or a section of a bayonet closure.
  • the first end of the gas connection element can be designed for connection to a (further) gas supply line or be connected directly to a gas source.
  • the gas purging element may be made of metal and / or another material that is stable at the temperatures prevailing when the gas purging element is applied to a metallurgical vessel at its "cold end".
  • the depression can also be designed in the manner of an adapter, with the aid of which the gas connection element is fastened in the gas-purging element,
  • connection makes it possible to connect adjacent sections (of the gas supply system and the flushing element) in the flow direction of the gas in a simple manner.
  • the compound also serves to create a largely gas-tight connection. This can be realized, for example, by forming corresponding sections of the connection correspondingly conical / frustoconical and connecting them to one another.
  • an additional securing element can mechanically secure / fix the adjacent sections in the connection position.
  • Figure 1 A vertical section through an inventive gas purging element and an associated Gasan sch! emiss.
  • Fi gur 2 An illustration as Figure 1 for a second
  • Figure 3 A representation as Figure 1 for a third
  • the reference numeral 1 0 describes a frustoconical
  • the internal thread 1 6 thus limits a cylindrical cavity (recess 20), in which an associated Gasan gleicheiement 50 (a gas line) can be used.
  • an associated Gasan gleicheiement 50 a gas line
  • the gas line 50 at its gur 1 shown in Fi, upper, second end 52 with a
  • Correspondi erend to the cavity 20 has a central opening 24 and protrudes from the edge of a cylindrical wall 26 toward an upper end, not shown, of the gas purging element, so that for the parts 22, 26 a pot-like geometry with a hole in the bottom results.
  • This "pot” serves to receive a lower end 28 of a gas-permeable ceramic part 30.
  • This part 30 is arguedseiiig formed with a central recess 32, so is only marginally on the sheet 22 and peripherally adjacent in the lower portion against the wall 26 and in the section above the gas-impermeable part 18 of the gas purging element 10th
  • a gas connection is provided by the Gasansehluss- element 50 is connected to a gas source and screwed with its thread 54 on the thread 16 of the gas purging element 10.
  • gas purging process can begin immediately. Gas then flows through the gas connection element 50 (arrow G direction) and thus through the cavity 20 into the gas distribution chamber (formed by the return 32) and further through the open porosity of the gas permeable section 30 (arrow G) until the gas flushes the gas -Element. 10 leaves via its (not shown) upper end face and enters a corresponding molten metal.
  • the illustrated gas purging plug has a flat bottom 12. Outwardly (in the illustrated functional position: downwards), there are no parts during transport and installation of the gas purging element 10. This is an essential feature of the gas purging element and facilitates the
  • Cavity 20 is arranged.
  • the Tei l 1 6 ' is attached to the bottom 22 and projects down into.
  • the cavity 20 in and about as far as the bottom 1 2 of the gas purging element 1 0.
  • the part 1 6' has approximately a cylindrical shape with a rejuvenated, annular section 17. ⁇
  • this part 54 ' is potpfoti g and has an annular constriction 55, which is designed corresponding to the tapered portion 1 7 of the part 1 6 ', so that when pushing the part 54' on the part 1 6 'the
  • the dimensioning of the cavity 20 must be sufficiently large to accommodate the part 54 and
  • part 54 is preferably so large that the part 54 'rests with its cylindrical outer surface in alignment with the cylindrical outer wall of the cavity 20 in the assembled state.
  • the bottom of Gas Why -Eiementes is a metal floor.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 3 is similar to the exemplary embodiment according to FIG. 2.
  • the gas purge element 10 and the gas connection element 50 are not connected to one another via a quick coupling but via a kind of bayonet closure.
  • Peripheral wall which serves to receive a pin 55 ', the perpendicular (English: perpendicuiar) from the inner wall of the part 54 "protrudes.
  • the second end of the gas connection element 50 is pushed axially onto the part 16 ", the pin 55 'initially extending along the axially extending section of the recess.
  • the Gasspüi element 10 of Figure 3 also has a

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gasspül-Eiement für metallurgische Anwendungen, zum Beispiel zum Einbau in ein metallurgisches Gefäß sowie ein zugehöriges Gasanschluss-Element.

Description

Gasspül-Element und zugehöriges Gasanschluss- Element
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Gasspül-Element für metallurgische
Anwendungen, zum Beispiel zum Einbau in ein metallurgisches Gefäß sowie ein zugehöriges Gasanschinss-Element.
Ein Gasspül-Element, auch Gasspülstein genannt, dient zum Einblasen von Gasen, gegebenenfalls auch Gas-/Feststoffgemischen, in eine zu behandelnde Schmelze, insbesondere eine metallurgische Schmelze. Dabei wird das gasförmige Behandlungsfluid bei einem Gasspülstein mit gerichteter Porosität (english: directed porosity) entlang korrespondierender Kanäle/ Schlitze geführt, bei Gasspülsteinen mit so genannter ungerichteter Porosität (english: andom porosity) entlang eines korrespondierenden unregelmäßigen Porenvolumens (ähnlich wie bei einem Schwamm). Die Anordnung eines Gasspülsteins im Boden oder der Wand eines metal lurgischen Gefäßes kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Bei einer typischen Montage wird der Gasspü lste i n in einem zugehörigen Lochstein (english: well block) angeordnet. Außen, an dem Ende, an dem das Gas zugeführt wird (sogenanntes„kaltes Ende"), wi rd der Spüler mit einer Mechanik am metallurgischen Gefäß gesichert, Zur Demontage beziehungsweise zum Austausch des Spülers wird die Mechanik geöffnet. Ein Beispiel dazu zeigt die EP 36365 1 B l . Dieser Spüler weist am kalten Ende gleichzeitig einen Gasverteilraum auf.
Gasspülsteine der genannten Art und zugehörige Montagevorrichtungen haben sieh seit Jahrzehnten bewährt. Ein Problem besteht j edoch darin, dass der Demontage- /Montageaufwand zum Auswechseln eines Gasspül - Elementes groß ist und lange dauert.
Um eine Diffusion des Gases in das benachbarte Feuerfestmaterial zu vermeiden i st es zum Beispiel aus der EP 0 148 337 A I bekannt, den Gasspülstei n mit einem Blechmantel auszubilden. Das Blech verläuft meist umfangsseitig und im Bodenbereich des Spülers. Das Bodenblech weist eine Öffnung auf, an die si ch ein Gasanschlussrohr anschließt, das frei über das Bodenblech vorsteht. Gas wird über das Gasanschlussrohr in den gasdurchlässigen keramischen Teil des Spüiers geleitet. Das Gasanschiussrohr stört beim Transport und beim Einbau des Spülers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache Möglichkeit anzubieten, wie di e Montage beziehungsweise- Demontage eines Gasspülsteins vereinfacht werden kann und ein Gasverlust minimiert wird. Die Erfindung geht von folgenden Überlegungen aus:
Ein blecnummantelter Gassptllstein (EP 0 148 337 AI) hat viele Vorteile. Er ha eine hohe Maßgenauigkeit und vermeidet Gasverlust, Allerdings stört das abstehende Gasanschlussrohr beim Transport und bei der
Montage.
Ein Gasspülstein ohne Blechummantelung ist leicht zu transportieren. Allerdings ist es sehr schwierig, eine einfache und dichte Verbindung zu einer Gasquelle zu schaffen. Die Maßgenauigkeit des Spülers und der zugehörigen Einbauvorrichtung (EP 0363 651 Bi) muss sehr hoch sein, um Schäden und Undichtigkeiten zu vermeiden. Das ist an einem oft heißen metallurgischen Gefäß nur schwer zu realisieren.
Die Erfindung zielt deshalb in eine andere Richtung: Das wesentliche Merkmal ist, das Gasspülelement so zu konstruieren, dass eine
zugehörige Gasleitung im Inneren des Spülers montiert werden kann. Damit werden folgende Effekte erzielt:
- Das kalte Ende des Spülers wird durch die untere Stirnfläche
beziehungsweise einen entsprechenden Blechmantel definiert, es entfallen vorspringende Teile wie angeschweißte
Gasanschlussrohre, die nach außen vorstehen.
- Ein Gasanschluss erfolgt im Inneren des Spüiers, also genau an der Stelle, wo das Gas benötigt wird.
Zum Anschluss einer entsprechenden Gasleitung wird eine
Vertiefung am kalten Ende des Gasspülsteins vorgesehen. Der keramische Teil des Spülelements umfasst also den Gasanschluss. Dadurch kann keramisches Material, gespart werden. - Die Vertiefung dient nicht nur zum Anschluss einer Gasleitung, sondern auch zur Führung und Befestigung der Gasleitung.
- Das ermöglicht es, über eine bestimmte axiale Länge (vom kalten Ende des Gasspüielements zum gegenüberliegenden, heißen Ende betrachtet) eine Führung zwischen Gasspülelement und Gasleitung auszubilden. Das ermöglicht es gleichzeitig, die beiden Teile ohne aufwändige Mechaniken zu verbinden. Die Gasanschlussleitung kann zum Beispiel in die Vertiefung eingeschraubt werden.
Weitere Verankerungen für die Gasleitung sind möglich aber nicht notwendig. Die komplizierten Schwenkmechanismen etc. entfallen.
In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfindung danach ein Gasspül-EIement. für metallurgische Anwendungen mit folgenden Merkmalen im Einbauzustand:
einem keramischen feuerfesten Körper mit einem unteren Ende und einem oberen Ende,
- das obere Ende weist eine obere Stirnfläche auf,
- das untere Ende weist eine untere Stirnfläche auf,
- von der unteren Stirnfläche erstreckt sich eine Vertiefung in das untere Ende des keramischen feuerfesten Körpers,
- die Vertiefung ist mit einem ersten Abschnitt einer lösbaren,
formschlüssigen Verbindung mit einem Gasanschlusselement ausgebildet,
- zwischen der Vertiefung und der oberen Stirnfläche besteht eine strömungstechnische Verbindung für ein Behandlungsgas durch mindestens einen gasdurchlässigen Teil des keramischen
feuerfesten Körpers. Das wesentliche Merkmal ist die Vertiefung, die einen ersten Abschnitt (Funktionsteil) einer lösbaren, formschiüssigen Verbindung mit einem Gasanschlusselement aufweist.
Diese Vertiefung kann auf unterschiedliche Weise ausgebildet werden, zürn Beispiel als Teil einer der folgenden Verbindungskonstruktionen: Schraubverbindung, Bajonettverbindung, Druck-/ Druck- Sehne! [Verbindung, Druck- / Dreh-Schnell Verbindung. Dazu gehören auch K 1 a m m e r v e b i n d u n g e n oder Schnappverbindungen.
Im Fall einer Konstruktion als Schnellkuppiung oder Bavo nett Verbindung wird eine Gasleitung zum Beispiel einfach in die Vertiefung eingedrückt und/oder gedreht bis die Gasleitung mit dem korrespondierenden
Verbindungsabschnitt in der Vertiefung des Gasspülelements die gewünschte formschlüssige Verbindung eingeht. Das dauert nur wenige Sekunden und ist auch an einem heißen metallurgischen Gefäß jederzeit ohne weiteres möglich, gegebenenfalls auch über einen Manipulator (Roboter).
Jedes Ausrichten/Justieren, Verschwenken, zusätzliche Befestigen durch eine Mechanik an der Wand des metallurgischen Gefäßes kann entfallen.
Dies gilt auch, wenn Vertiefung und Gasanschlussleitung an ihren korrespondierenden Abschnitten Gewinde für eine Schraubverbindung aufweisen.
Ein wesentlicher Vorteil alier genannten Verbindungstechniken besteht darin, dass diese formschiüssigen Verbindungen ohne weiteres als gasdichte Verbindungen ausgeführt werden können und lösbar sind. Zum Auswechseln eines Gasspülers kann die Gasleitung auf umgekehrtem Weg (verglichen mit der Montage) wieder abgenommen und später wiederverwendet werden.
Die genannten Verbindungen ermöglichen eine kraftschlüssige
Verbindung zwischen Gasspülstein und Gasanschiusselement ohne
Zusatzeinrichtungen.
Nach einer Ausführungsform weist die Vertiefung, ausgehend von der unteren Stirnfläche, mindestens eine der folgenden geometrischen
Formen auf: Zylinder, Kegel, Kegelstumpf, Prisma. Der horizontale
Querschnitt der Vertiefung (also senkrecht zur Haupt-Strömungsrichtung des Gases durch das Spülelement) kann entsprechend zum Beispiel rund, rechteckig, polygen sein.
Es kann auch ein erster Abschnitt (von der Stirnfläche des Gasspüiers aus betrachtet) zylindrisch und ein daran anschließender Abschnitt kegeistumpfartig gestaltet sein. Der zylindrische Teil erlaubt eine gute Führung und Fixierung, der kegelstumpfartige Teil lässt sich als
zusätzliche Dichtung gestalten.
In der Vertiefung oder strömungstechnisch im Anschluss an die
Vertiefung, in Richtung auf die obere Stirnfläche betrachtet, kann eine Gasverteilkammer im keramischen feuerfesten Körper ausgebildet werden. Das über die Gasleitung zugeführte Gas kann dann zunächst in die Gasverteilkanimer strömen und von dort durch die gasdurchlässigen keramischen Abschnitte.
Alternativ oder kumulativ kann in der Vertiefung (oder strömungstechnisch vor oder hinter der Vertiefung) eine Durch bruchsichcrung gegen
eindringende Metallschmelze im keramischen Körper ausgebildet werden. Die Durchbruchsicherung kann als austauschbares Bauteil konstruiert sein, das mit einem korrespondierenden Abschnitt der Gaszuführ-Leitung oder mit der Vertiefung verbunden wird.
Solche Durchbruchsicherungen sind an sich bekannt, jedoch bei anderen Konstruktionen von Gasspülelementen. Beispielsweise kann eine der folgenden Bauarten integriert werden:
- Die Gaszuführleitung erhält einen wendeiförmigen/spiralförmigen Verlauf, um die axiale Länge zu vergrößern,
- Um die Gaszuführleitung wird ein gekühlter Bereich angeordnet, so da ss etwaig eindringende Metallschmelze schneller einfriert (erstarrt, englisch: solidifies).
Der Abschnitt der Vertiefung, der den ersten Abschnitt der Verbindung zum Gasanschlusselement bildet, kann in-situ im keramischen Material ausgebildet werden (also aus Keramik bestehen) und/oder ein
eigenständiges (diskretes) Bauteil sein. Zum Beispiel bei der
Schraubverbindung kann die Vertiefung wandseitig einen in der Keramik ausgeformten Gewindeabschnitt aufweisen; ebenso kann eine Hülse oder Mutter mit einem entsprechenden Innengewinde in die Vertiefung
eingesetzt und/und dort eingeklebt werden.
Weitere Ausführungsformen sehen folgende Merkmale vor:
- mindestens ein gasdurchlässiger Teil, des feuerfesten keramischen Körpers verläuft von einem innenliegenden Ende der Vertiefung aus.
- der gasdurchlässige Teil des feuerfesten keramischen Körpers, der dem innenliegenden Ende der Vertiefung benachbart ist, kann zumindest teilweise eine Metallabdeckung aufweisen. Mit anderen Worten: ein im keramischen Körper ausgebildeter gasdurchlässiger keramischer Abschnitt weist zumindest abschnittweise einen Metaliboden und/oder eine Metai ! Umhüllung auf, natürlich mit mindestens einer Öffnung zur Einleitung des Behandlungsgases von der Gasanschlussleitung und/oder einer Gasverteilkammer, Das gasauslassseitige Ende des gasdurchlässigen Abschnitts ist ebenfalls offen. Diese Ausbildung verhindert etwaigen Gasverlust und erleichtert die Herstellung.
-· Der Spüler kann insbesondere umfangsseitig und/oder bodenseitig radial zur Vertiefung aus gasdichter Keramik ausgebildet werden. Mit anderen Worten: der gasdurchlässige Teil ist von einem gasundurchlässigen Teil zumindest abschnittweise eingefasst.
- Der Gasspüler kann mehrere gasdurchlässige Abschnitte mit
unterschiedlicher Konstruktion nebeneinander (radial zur
Gasströmung) und/oder hintereinander (in Richtung der
Gasströmung) aufweisen.
Das Gasspül-Element kann aber muss nicht mit einem äußeren
Metallmantel ausgebildet werden. Der Metalimantel kann den ganzen Spüier umgeben (ausgenommen die obere Stirnfläche und den Bereich der Vertiefung am kalten Ende), nur das untere Ende des feuerfesten keramischen Körpers oder nur die untere Stirnfläche des feuerfesten keramischen Körpers (wiederum ohne den Bereich der Vertiefung).
Das Gasspül-Element kann so ausgebildet werden, dass keine
Teile/Elemente über die untere Stirnfläche vorstehen. Mit anderen
Worten: Der Gasspüler ist am kalten Ende„flach". Die untere Stirnfläche bildet den Abschluss des kalten Endes des Spülelements. Jede Art von Verschlussteilen, Befesti gungselementen, Lagern oder dergleichen, die über den Boden nach außen vorstehen, kann erfindungsgemäß entfallen.
Neben dem keramischen Gasspüi-Eiement betrifft die Erfindung auch ein zugehöriges Gasanschluss-Element mit folgenden Merkmalen: mit einem ersten End e und einem zweiten Ende, wobei
- das zweite Ende, korrespondierend zum ersten Abschnitt der
Verti efung des Gasspül-Elements, als komplementärer zweiter Abschnitt der lösbaren , formschlüssigen Verbindung mit dem Gasspül-Element ausgebildet ist.
Das zweite Ende bildet also zum Beispiel ein Gegengewinde für einen gewindeartigen Abschnitt der Vertiefung des Gasspül -Elementes oder einen Abschnitt eines Baj onettverschlusses.
Das erste Ende des G asan schluss- El ements kann zum Anschluss an eine (weitere) Gaszuführleitung ausgebildet oder direkt an eine Gasquelle angeschlossen werden.
Das Gasspülelement kann aus Metall und/oder einem anderen Material bestehen, das bei den Temperaturen stabil i st, die bei der Anwendung des Gasspülements an einem metallurgischen Gefäß an dessen„kaltem Ende" herrschen.
Al lgemein ausgedrückt bilden die Vertiefung im Gasspül-Element und das korrespondierende Ende des Gasansc h ! uss-E! em ents einen Stecker (male part) beziehungsweise eine Dose (femaie part) einer zugehörigen formschlüss igen Verbindung. Die Vertiefung kann auch nach Art eines Adapters ausgebi ldet sein, mi t dessen Hi lfe das Gasanschluss-Element im Gasspüleiement befestigt wird,
Die Verbindung ermöglicht es, benachbarte Abschnitte (des Gaszuführsystems und des Spüielements) in Strömungsrichtung des Gases auf einfache Weise miteinander zu verbinden. Dabei dient die Verbindung auch dazu, eine weitestgehend gasdichte Verbindung zu schaffen. Dies lässt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass korrespondierende Abschnitte der Verbindung korrespondierend koni sch/kegelstumpfförmi g ausgebildet sind und miteinander v erbunden werden.
Optional kann ein zusätzliches Sicherungsel ement die benachbarten Abschnitte in der Verbindungsposition mechanisch si chern/fixieren.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen - j eweils in stark schematisierter Darstellung -
Figur 1 : Einen Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gasspül - Element und ein zugehöriges Gasan sch! usse!em ent .
Fi gur 2 : Eine Darstellung wie Figur 1 für eine zweite
Ausführungsform. Figur 3 : Eine Darstellung wie Figur 1 für eine dritte
Ausführungsform. in den Figuren sind glei che oder gleichwirkende Bautei le mit gleichen Bezugs Zi f e n dargestellt.
Das Bezugszeichen 1 0 beschreibt einen kegelstumpfförmigen
Gasspül stei n, von dem nur das untere Ende dargestel lt ist. Von einem fl achen Boden 1. 2 verläuft ein Metalizylinder 14 mit Innengewinde 16 in einen gasdichten kerami schen Außenteil 1 8 des Gasspülsteins 1 0.
Das Innengewinde 1 6 begrenzt also einen zylinderförmigen Hohlraum (Vertiefung 20), in den ein zugehöriges Gasanschlusseiement 50 (eine Gasleitung) eingesetzt werden kann. Dazu ist die Gasleitung 50 an ihrem in Fi gur 1 dargestellten oberen, zweiten Ende 52 mit einem
korrespondierenden Außengewinde 54 ausgebi ldet.
A uf der oberen, ri ngförmigen Stirnfläche 1 4s des Zyl inders 1 4 i st eine ri ngförmige Metailpiatte 22 befestigt (aufgeschweißt), die
korrespondi erend zum Hohlraum 20 eine mittlere Öffnung 24 aufweist und von der randseitig eine zylinderförmige Wand 26 in Richtung auf ein oberes, nicht dargestelltes Ende des Gasspül-Elementes absteht, so dass sich für die Teile 22, 26 eine topfartige Geometrie mit einem Loch im Boden ergibt.
Dieser„Topf" dient zur Aufnahme eines unteren Endes 28 eines gasdurchlässigen keramischen Teils 30. Dieses Teil 30 ist bodenseiiig mit einem mittleren Rücksprung 32 ausgebildet, liegt also nur randseitig auf dem Blech 22 auf und grenzt umfangsseitig im unteren Abschnitt gegen die Wand 26 und in dem Abschnitt darüber an den gasundurchlässigen Teil 18 des Gasspül-Elementes 10.
Durch den Rücksprung 32 wird eine Gasverteil Kammer zwischen dem gasdurchlässigen Teil 30 und dem Blech 22 ausgebildet.
Ein Gasanschluss wird dadurch geschaffen, indem das Gasansehluss- Element 50 an eine Gasquelle angeschlossen und mit seinem Gewinde 54 auf das Gewinde 16 des Gasspül-Elementes 10 eingeschraubt wird.
Danach kann unmittelbar der Gasspülvorgang beginnen. Gas strömt dann durch das Gasanschluss-Element 50 (Pfeilrichtung G) und damit durch den Hohlraum 20 in die Gasverteilkammer (die durch den Rücksprung 32 gebildet wird) und weiter durch die offene Porosität des gasdurchlässigen Abschnitts 30 (Pfeil G) bis das Gas das Gasspül -Element. 10 über dessen (nicht dargestellte) obere Stirnfläche verlässt und in eine korrespondierende Metallschmelze gelangt.
Der dargestellte Gasspülstein hat einen flachen Boden 12. Nach außen (in der dargestellten Funktionsposition: nach unten) stehen beim Transport und beim Einbau des Gasspül-Elementes 10 keine Teile vor. Dies stellt ein wesentliches Merkmal des Gasspül-Elementes dar und erleichtert die
Montage/ Anschluss einer Gasleitung (eines Gasanschluss-Element es) nach dem Einbau des Gasspül-Elementes in einen Boden oder eine Wand eines metallurgischen Schmelzgefäßes.
Die Ausführungs bei spiele nach den Figuren 2 und 3 unterscheiden sich im Wesentlichen nur durch die Verbindungstechnik von Gasspül-Elernent
10 und Gasanschluss-Element 50. Bei der Variante nach Figur 2 i st diese Verbindung als sogenannte
Schnellkupplung gestaltet. Dazu i st ein„männlicher Teil" 1 6 ' im
Hohlraum 20 angeordnet. Der Tei l 1 6 ' ist am Boden 22 befestigt und ragt nach unten in. den Hohlraum 20 hinein und zwar etwa bis zum Boden 1 2 des Gasspül-Elementes 1 0. Der Teil 1 6 ' hat etwa eine Zylinderform mit einem verj üngten, ringförmigen Abschnitt 17.·
Korrespondierend dazu ist an Stelle des Außengewindes 54 ein
„weiblicher Teil" 54 ' der Schnellkupplung ausgebildet, wobei dieser Teil 54 ' topfarti g ist und eine ringförmige Einschnürung 55 aufweist, die korrespondierend zu dem verjüngten Abschnitt 1 7 des Teils 1 6 ' gestaltet ist, so dass beim Aufschieben des Teils 54 ' auf den Teil 1 6 ' die
ringförmige Einschnürung 55 in den verj üngten Abschnitt 1 7 ei n federn kann, wozu der Teil 54' mit einer gewissen Elastizität ausgebildet ist.
Da eine Schneilku plung als solche, für andere Anwendungszwecke, Stand der Technik ist wird sie hier nicht näher dargestellt.
Selbstverständlich ist, dass die Dimensionierung des Hohlraums 20 ausreichend groß sein muss, um den Teil 54 aufzunehmen und
vorzugsweise so groß ist, dass der Teil 54 ' mit seiner zylindrischen Außenfläche fluchtend an der zylindrischen Außenwand des Hohlraums 20 im Montagezustand anliegt.
Zu erwähnen i st noch, dass beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 der Boden des Gasspül -Eiementes ein Blechboden ist. Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ähnelt dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2, Das Gasspüi-Element 10 und das Gasanschluss-Element 50 werden jedoch nicht über eine Schnellkupplung miteinander verbunden, sondern über eine Art ßajonettverschluss.
Dazu weist der Teil 16" eine L- förmige Vertiefung in seiner
Umfangswand auf, die dazu dient, einen Stift 55' aufzunehmen, der senkrecht (englisch: perpendicuiar) von der Innenwand des Teils 54" absteht.
Zum Verbinden von Gasspüi-Element 10 und Gasanschluss-Element 50 wird das zweite Ende des Gasanschluss-Elementes 50 axial auf den Teil 16" aufgeschoben, wobei der Stift 55' zunächst entlang des axial verlaufenden Abschnitts der L- form i gen Vertiefung verläuft.
Ansehließend wird das Gasanschluss-Element 50 relativ zum Teil 16" gedreht, so dass der Stift 55' in den horizontalen Abschnitt der L~ förmigen Nut gelangt und gegen axiales Lösen gesichert wird.
Das Gasspüi-Element 10 nach Figur 3 weist außerdem einen
um angsseitigen Biechmantel 40 auf, der gasdicht mit einem Bodenblech 12 verbunden ist, welches lediglich im Bereich des Zylinders 14 unterbrochen ist.

Claims

P at e nt an s rü c h e
1. Gasspül -Element (10) für metallurgische Anwendungen mit folgenden Merkmalen im Einbauzustand:
a) einem keramischen feuerfesten Körper (10, 30) mit einem unteren Ende und einem oberen En.de,
b) das obere Ende weist eine obere Stirnfläche auf,
c) das untere Ende weist eine untere Stirnfläche (12) auf
d) von der unteren Stirnfläche (12) erstreckt sieh eine Vertiefung (20) in das untere Ende des keramischen feuerfesten Körpers (10) e) die Vertiefung (20) ist mit einem ersten Abschnitt (16, 16', 16") einer lösbaren, formschlüssigen Verbindung mit einem
Gasanschluss-Element (50) ausgebildet,
f) zwischen der Vertiefung (20) und der oberen Stirnfläche besteht eine strömungstechnische Verbindung für ein Behandlungsgas durch mindestens einen gasdurchlässigen Teil (30) des
keramischen feuerfesten Körpers (10, 30).
2. Gasspiil-E!ement nach Anspruch 1 , bei dem die Vertiefung (20) als ein Abschnitt (16, 16', 16") einer Verbindung aus der Gruppe:
Schraubverbindung, Bajonettverbindung, Druck- 'Druck- Schne!!verbindung, D r u e k - / D r e h - S c h n e 1 i v e r b i n d u n g ausgebildet ist.
3. Gasspül-Element nach Anspruch 1, bei dem die Vertiefung (20),
ausgehend von der unteren Stirnfläche (12), eine der folgenden geometrischen Formen aufweist: Zylinder, Kegel, Kegelstumpf.
Prisma,
4. Gasspül-Element nach Anspruch 1, bei dem in der Vertiefung (20) oder strömungstechnisch im Anschluss an die Vertiefung (20), in Richtung auf die obere Stirnfläche, eine Gasverteilkammer (32) im keramischen feuerfesten Körper (30) ausgebildet ist.
5. Gasspül-Element nach Anspruch 1, bei dem in der Vertiefung (20) oder strömungstechnisch im Anschluss an die Vertiefung (20), in Richtung auf die obere Stirnflache, eine Durchbruch Sicherung gegen eindringende Metall schmelze im kerami chen Körper ausgebildet ist.
6. Gasspül-Element nach Anspruch 1 , bei dem der Abschnitt (14, 16, 16'. 16") der Vertiefung (20) in situ im feuerfesten keramischen Körper (10, 30) ausgebildet ist.
7. Gasspül-Element nach Anspruch 1, bei dem der Abschnitt (14, 16, 16', 16") der Vertiefung (20) ein diskretes Bauteil ist.
8. Gasspül-Element nach Anspruch 1, bei dem mindestens ein
gasdurchlässiger Teil (30) des feuerfesten keramischen Körpers (10, 30) von einem innenliegenden Ende der Vertiefung (20) aus verläuft.
9. Gasspül-Element nach Anspruch 8, bei dein der dem innenliegenden Ende der Vertiefung (20) benachbarte gasdurchlässige Teil (30) des feuerfesten keramischen Körpers (10, 30) teilweise eine
Metallabdeckung (22) aufweist.
10. Gasspül-Element nach Anspruch 1 mit einem äußeren Metailmantei (40), der umfangsseitig das untere Ende des feuerfesten keramischen Körpers (10, 30), die untere Stirnfläche (12) des feuerfesten keramischen Körpers (10, 30) oder beide bedeckt.
11. Gasspül-Element nach Anspruch 1, ohne über die untere Stirnfläche (12) vorstehende Elemente.
12. Gasanschluss-Element (50) für ein Gasspül-Element nach einem der Ansprüche 1-11, mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende (52), wobei das zweite Ende (52), korrespondierend zum ersten Abschnitt (14, 16, 16', 16") der Vertiefung (20) des Gasspül» Elements (10), als komplementärer zweiter Abschnitt (52) der lösbaren, formschlüssigen Verbindung mit dem Gasspül-Element (10) ausgebildet ist.
13. Gasanschluss-Element (50) nach Anspruch 12, bei dem das erste Ende zum Anschluss an eine Gasquelle ausgebildet ist.
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