WO2021144088A1

WO2021144088A1 - Schiebeverschluss für ein metallurgisches gefäss

Info

Publication number: WO2021144088A1
Application number: PCT/EP2020/085749
Authority: WO
Inventors: Goran Vukovic; René Christen; Kurt Ackermann
Original assignee: Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2021-07-22
Also published as: US11969785B2; ZA202206897B; EP3851225A1; AU2020422154A1; CL2022001597A1; EP4090482A1; JP2023509864A; CA3163641A1; CN114929411A; US20230042291A1; BR112022013461A2

Abstract

Ein Schiebeverschluss (10) für ein metallurgisches Gefäss mit einem Absichloch (1) zum Abgiessen von Metallschmelze bzw. Schlacke ist mit einem am Gefäss (2) befestigbaren Schiebergehäuse (3) und einer darin verschiebbaren Verschlussplatte (6) zum Öffnen und Schliessen des Abstichlochs (1) versehen. Der Schiebeverschluss (10) weist dabei einzig diese verschiebbare Verschlussplatte (6) ohne ortsfeste Verschlussplatte auf, welche direkt auf einer sich um das Abstichloch (1) erstreckenden Gleitfläche (7) vorzugsweise eines Hülsenblocks (9) im Gefäss (2) verschiebbar und durch Verspannorgane angedrückt ist. Damit ergibt sich mit diesem Schiebeverschluss (10) ein konstruktiv einfacher Aufbau und ein bedienerfreundliches Handling.

Description

Schiebeverschluss für ein metallurgisches Gefäss

Die Erfindung betrifft einen Schiebeverschluss für für ein metallurgisches Gefäss mit einem Abstichloch zum Abgiessen von Metallschmelze bzw. Schlacke, mit einem am Gefäss befestigbaren Schiebergehäuse und ei- ner darin verschiebbaren Verschlussplatte zum Öffnen und Schliessen des Abstichlochs.

Bei einem gattungsmässigen Schiebeverschluss gemäss der Druckschrift

EP 2 318 559 an einem Kupfer-Anodenofen zum Reinigen von Kupfer- schmelze ist eine ortsfeste und einer verschiebbare Verschlussplatte vorgesehen. Der Ausguss ist seitlich in der Gehäusewand des Ofens so ausgerichtet, dass der Kupferabguss in einer gekippten annähernd waa- gerechten Lage des Ofens stattfindet. Demensprechend ist der Schiebe- verschluss annähernd senkrecht zur Mittelachse des Ofens ausgerichtet. Dieser als Trommel ausgebildete Ofen umfasst einen zylindrischen Stahlmantel sowie eine feuerfeste Auskleidung, wobei im Ausgussbe- reich ein feuerfester Lochstein sowie eine an diesen anschliessende feu- erfeste Hülse eingebettet sind, die jeweils eine Auslassöffnung bilden. Daran angeschlossen ist die feststehende feuerfeste Verschlussplatte sowie die verschiebbare feuerfeste Verschlussplatte, wobei durch die Verschiebung der Schieberplatte ist der Auslass aus der Ofentrommel drosselbar bzw. verschliessbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schiebeverschluss der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit einem konstruktiv einfachen Aufbau eine hohe Betriebssicherheit sowie eine einfache Bedienung und Instandhaltung ermöglicht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Schiebe- verschluss einzig diese verschiebbare Verschlussplatte im Schieberge- häuse ohne ortsfeste Verschlussplatte aufweist.

Ein solcher Schiebeverschluss bietet gegenüber einem herkömmlichen mit zwei oder mehr Verschlussplatten mehrere Vorteile. Einerseits be- steht er aus weniger Bauteilen und ist somit kostengünstiger herstellbar, denn der Hülsenblock, die Verschlussplatte und auch die Ausgusshülse können aus einem kostengünstigen metallenen Material, wie Kupfer oder Stahl, hergestellt sein. Andererseits ist der Schiebeverschluss weniger störungsanfällig und er- fordert auch eine einfachere Instandhaltung. Mit ihm erübrigt sich auch die sonst notwendige Operation, das Abstichloch zum Verschliessen ma- nuell zu stopfen.

Der erfindungsgemässe Schiebeverschluss kann leicht jedem Abstich- loch angepasst werden. Es versteht sich von selbst, dass diese Vorteile nicht auf den Einsatz des Schiebeverschlusses zum Schlackenabgiessen beschränkt sind,

Die Erfindung sieht ferner vor, dass die Verschlussplatte des Schiebe- verschlusses gegen die Gleitfläche des Ofens durch im Schiebergehäuse angeordnete Verspannorgane angedrückt ist, die beim Verschieben der Verschlussplatte ausserhalb ihres Wirkungsbereiches entspannt werden und dort das Ausschwenken der Verschlussplatte aus dem Schieberge- häuse im unbelasteten Zustand ermöglichen. Auf diese Weise kann die Verschlussplatte leicht inspiziert und gegebenenfalls ausgetauscht wer- den, ohne dass dafür aufwendige Manipulationen nötig sind. Um den Plattenaustausch mit einer möglichst einfachen Konstruktion zu bewerkstelligen sieht die Erfindung auch vor, dass die Verschlussplatte in einem Schieberwagen mit vorzugsweise paarweise angeordneten Rol- len montiert ist, die auf Führungen eines durch die Verspannorgane be- lasteten Tragrahmens des Schiebergehäuses entlanglaufen, wobei die Führungen ausserhalb des Wirkungsbereichs der Verschlussplatte als Rampen ausgebildet sind, deren Neigung so bemessen ist, dass die Füh- rungen dort um eine die Verspannorgane entspannenden Höhenbetrag abgesenkt sind. Auf diese Weise ist es möglich, die Verspannung der Verspannorgane durch Weiterverschieben des Schieberwagens aufzuhe- ben.

Um das Kontrollieren und Auswechseln der Verschlussplatte zu vereinfa- chen, sieht die Erfindung ausserdem vor, dass das vordere Rollenpaar des Schieberwagens am Ende der Rampen in Ausnehmungen von Schwenkteilen im Tragrahmen drehbar ist, während das hintere Rollen- paar durch einen zwischen den Führungen freibleibenden Zwischenraum ausschwenkbar ist.

Um die Lebensdauer der Verschlussplatte zu verlängern, ist es zweck- mässig, wenn sie im Bereich der stärkeren Verschleissbeanspruchung mit einem auswechselbaren Einsatz aus Metall, Graphit oder kerami- schen Material versehen ist.

Die Erfindung sieht ausserdem vor, dass an die Verschlussplatte eine vorstehende Ausgusshülse anschliesst, die vorzugsweise entweder senkrecht zur Verschieberichtung der Verschlussplatte oder in einem Winkel von beispielsweise 30° zur Senkrechten dieser Verschieberich- tung ausgerichtet ist.

Diese Ausgusshülse kann als Führung für einen Bohrer oder Lanze zum Öffnen bzw. Ausbrennen des Abstichlochs vor oder nach dem Abgiessen der Schlacke dienen. Sie trägt zudem dazu bei, vor allem zu Beginn des Abstichs dem Verspritzen der Schlacke vorzubeugen. Ausserdem kann mit ihr bei entsprechender Form der Schlackenfluss in Richtung einer Rinne gezielt geführt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gleitfläche des Ofens durch einen Hülsenblock aus Kupfer oder feuerfestem Material gebildet ist. Ein sol- cher Block kann aber auch leicht im Abstichlochbereich der Ofenausklei- dung, mit oder ohne Kühlung, wie zum Beispiel Wasser, Luft, Stickstoff, Ionische Flüssigkeiten oder dergleichen, eingebaut werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemässen Schiebever- schlusses in der Schliessposition;

Fig. 2 einen perspektivischen Längsschnitt des Schiebeverschlusses nach Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Schiebeverschlusses nach Fig. 1 bei ausgeschwenktem Schieberwagen; und Fig. 4 einen perspektivischen Längsschnitt einer Variante eines Schiebeverschlusses.

Der in Fig. 1 bis Fig. 3 gezeigte Schiebeverschluss 10 dient zum Abgies- sen von Schlacke durch ein Abstichloch 1 eines teilweise dargestellten metallurgischen Gefässes 2, das mit einem weiteren nicht näher gezeig- ten Ausguss zum Abgiessen einer Metallschmelze versehen ist. Ein sol- ches metallurgisches Gefäss eignet sich insbesondere zum Abgiessen von Nichteisenmetallen, wie Kupfer oder Ferrolegierungen, aber es könn- te auch bei Konvertern, Elektroofen oder ähnlichem verwendet werden, bei dem Stahlschmelze und Schlacke abgegossen wird. Der Schiebeverschluss 10 besteht im Wesentlichen aus einem am Ge- fäss 2 befestigbaren Schiebergehäuse 3 mit einem Tragrahmen 4 und einem Schieberwagen 5 für die wechselbare Aufnahme einer Ver- schlussplatte 6. Letztere sind im Tragrahmen 4 mittels eines an ihn kop- pelbaren Hydraulikzylinders 13 bewegbar, dessen Hub beim Abgiessen zwischen einer Offen- und einer Schliessstellung vorgegeben ist. Der Tragrahmen 4 ist dabei mit einem hohlprofilförmigen Querschnitt seiner vier Seiten versehen. An die Verschlussplatte 6 schliesst eine vorstehende Ausgusshülse 16 an, die zusammen mit dem Abstichloch 1 in einem Winkel von 30° zur Senkrechten der Verschieberichtung der Verschlussplatte 6 verläuft. In der aufrechten Stellung des Ofens 2 ist seine obere seitliche Wandung, an welcher der Schiebeverschluss 10 mit seiner Basisplatte 8 montiert ist, ebenfalls in einem Winkel von 30° nach aussen geformt. Deshalb ist das Abstichloch 1 so ausgerichtet, dass es in dieser aufrechten Ofenstel- lung annähernd horizontal verläuft.

Erfindungsgemäss weist der Schiebeverschluss 10 einzig diese ver- schiebbare Verschlussplatte 6 ohne eine oder mehrere weitere ortsfeste Verschlussplatten auf. Diese Verschlussplatte 6 ist direkt an einer sich um das Abstichloch 1 erstreckenden Gleitfläche 7 eines Hülsenblocks 9 im Gefäss 2 angedrückt verschiebbar, wobei dieser Hülsenblock 9 aus Kupfer und/oder einem feuerfesten Material besteht. Im Prinzip könnte er auch mehrschichtig bzw. mehrteilig oder dergleichen gefertigt sein. Die Verschlussplatte 6 kann im Bereich des Durchgangslochs mit einem auswechselbaren Einsatz aus Metall, Graphit oder keramischem Material versehen sein. Damit ergibt sich ein entscheidender Vorteil der Erfindung, nämlich dass der Hülsenblock 9, die Verschlussplatte 6 und/oder auch die Ausguss- hülse 16 aus einem kostengünstigen metallenen Material, wie Stahl, Kupfer oder ähnlichem hergestellt sein können. Mit dieser einfachen Ausbildung dieses separaten Ausgusses und des Schiebeverschlusses können diese sehr einfach in eine Ofenwandung eingebaut und war- tungsarm betrieben werden, Der Schieberwagen 5 weist zwei paarweise seitlich angeordnete Rollen 14a, 14b als Gleitelemente auf, die auf Führungen 15a, 15b des durch Verspannorgane 11 am Schiebergehäuse 3 verspannbaren Tragrahmens 4 entlanglaufen und damit die Andrückkraft der Verspannorgane 11 auf den Schieberwagen 5 und die Verschlussplatte 6 gleichmässig übertra- gen. Selbstverständlich könnten die Gleitelemente als Gleitschuhe oder umgekehrt die Führungen im Schieberwagen und die Gleitelemente im Rahmen 4 ausgebildet sein. Diese Führungen 15a, 15b sind an ihren Enden als Rampen 19a, 19b ausgebildet, deren Neigung so bemessen ist, dass sie dort um einen die Federbolzen 10 entspannenden Höhenbe- trag abgesenkt sind. Wenn die Rollen 14a, 14b des Schieberwagens 5 auf den Führungen 15a, 15b und anschliessend bei diesen Rampen 19a, 19b entlang gleiten, löst sich die Verspannkraft.

Mittels einer Schwenkeinrichtung 20 kann der Schieberwagen 5 mit der Verschlussplatte 6 nach dem Verschieben ausserhalb des Wirkungsbe- reiches aus dem Tragrahmen 4 aus- bzw. in diesen eingeschwenkt wer- den. Diese Schwenkeinrichtung 20 setzt sich aus beidseitig im Tragrah- men 4 kippbaren Schwenkteilen 23 zusammen, welche mit dem vorderen Rollenpaar 14a korrespondieren. Diese beiden Schwenkteile 23 sind je- weils in zwei Positionen verdrehbar.

In der einen Position gemäss Fig. 1 bilden diese Schwenkteile 23 der Schwenkeinrichtung 20 zum einen je einen Hubbegrenzungsanschlag 23a endseitig bei den einen Führungen 15a, damit sich der Schieberwa- gen 5 im betrieblichen Zustand nicht von der Verspannkraft lösen kann.

Zum andern ist gemäss Fig. 2 durch vom Ofen 2 wegführende Ausneh- mungen 21 in den Schwenkteilen 23 ermöglicht, dass die Rollen 14a je- weils in eine solche Ausnehmung 21 wie dargestellt einführbar sind und folglich durch ein Verdrehen der Schwenkteile 23 die Rollen 14a und damit der Schieberwagen 5 auf die Führungen 15a gebracht und ver- spannt werden können. Ebenso kann das andere Rollenpaar 14b des Schieberwagens durch einen korrespondierenden Zwischenraum 22 zwi- schen den Führungen 15a, 15b ein- und anschliessend auf die Führun- gen 15b draufgeschoben werden.

Beim Herausnehmen bzw. Herausschwenken des Schieberwagens 5 werden die Schwenkteiie 23 der Schwenkeinrichtung 20 vice versa von der Position mit der Hubbegrenzung gedreht und die Rollen 14a können in diese Ausnehmungen 21 durch eine entsprechende Verstellung des Schieberwagens 5 durch den Hydraulikzylinder 13 eingeführt werden und anschliessend kann der Schieberwagen ausgeschwenkt werden, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist. Wenn der Schieberwagen 5 vom Tragrah- men 4 weggenommen werden soll, können diese Schwenkteile 23 nach unten gedreht werden, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Damit ist ein Kon- trollieren bzw. Auswechseln der Verschlussplatte 6 sehr bedienerfreund- lich möglich.

Der Schiebeverschluss 30 gemäss Fig. 4 ist im Wesentlichen gleich wie derjenige nach Fig. 1 bis Fig. 3 ausgestaltet und es sind daher nachfol- gend nur die Unterschiede dargetan. Für die gleichen Bestandteile sind dieselben Bezugszeichen wie beim erläuterten Schiebeverschluss 10 nach Fig. 1 verwendet. Der Hauptunterschied dieses Schiebeverschluss 30 besteht darin, dass das Abstichloch 31 und mit ihm die Ausgusshülse 36 mit ihren Achsen senkrecht zur Verschieberichtung der Verschlussplatte 6 ausgerichtet sind. Damit ergibt sich eine etwas einfachere Konstruktion bei diesem Schiebeverschluss als bei demjenigen nach Fig. 1. Beim teilweise ge- zeigten Gefäss 2 ist innenseitig seiner Wandung der Hülsenblock 32 an- gedeutet, welcher sich bis zu der mit der Verschlussplatte 6 in Kontakt stehenden Gleitfläche 7 erstreckt. Damit ist wiederum eine einfache Ausbildung bei der dichten Verbindung des Gefässes mit der Ver- schlussplatte 6 bewerkstelligt.

Der erfindungsgemässe Schiebeverschluss hat gegenüber herkömmli- chen mit einer ortsfesten und einer beweglichen Verschlussplatte den Vorteil, dass er weniger Bauteile enthält, und damit sehr wartungsfreund- lich ist.

Die beschriebene Ausführungsform bezieht sich auf einen Schiebever- schluss, der zum Schlackenabgiessen eingesetzt wird. Der erfindungs- gemässe Schiebeverschluss kann aber auch ohne weiteres zum Abgies- sen von Metallschmelzen verwendet werden,

Die Erfindung ist mit den oben erläuterten Ausführungsbeispielen ausrei- chend dargetan. Sie könnte aber noch durch weitere Varianten erläutert sein. Im Prinzip könnten anstelle von diesen Rollen beim Schieberwagen auch übliche Führungsschienen verwendet werden und der Tragrahmen 4 durch andere Befestigungsmittel vom Schiebergehäuse gelöst bzw, an dieses befestigt werden.

Der Hülsenblock, die Verschlussplatte und/oder auch die Ausgusshülse könnten im Prinzip auch aus einem Feuerfestmaterial hergestellt sein. Der Hülsenblock könnte auch mit einem Insert bei seiner mit der für die Verschlussplatte in Kontakt stehenden Gleitfläche bestückt sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1, Schiebeverschluss für ein metallurgisches Gefäss mit einem Ab- stichloch zum Abgiessen von Metallschmelze bzw. Schlacke, mit einem am Gefäss (2) befestigbaren Schiebergehäuse (3) und einer darin ver- schiebbaren Verschlussplatte (6) zum Öffnen und Schliessen des Ab- stichlochs (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebeverschiuss (10) einzig diese verschiebbare Verschlussplatte (6) ohne ortsfeste Verschlussplatte aufweist,

2, Schiebeverschluss nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbare Verschlussplatte (6) direkt auf einer sich um das Ab- stichloch (1) erstreckenden Gleitfläche (7) vorzugsweise eines Hülsen- blocks (9, 32) im Gefäss (2) verschiebbar und sie dabei durch Verspann- organe (11) angedrückt ist.

3, Schiebeverschluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass in einem Tragrahmen (4) des Schiebergehäuses (3) ein Schieberwagen (5) mit der Verschlussplatte (6) verschiebbar geführt ist, welcher beim

Verschieben ausserhalb des Wirkungsbereiches von der Verspannung lösbar und mittels einer Schwenkeinrichtung (20) aus dem Tragrahmen (4) aus- bzw. einschwenkbar ist.

4. Schiebeverschluss nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Schieberwagen (5) seitlich angeordneten Gleitelemente auf Führungen (15a bzw. 15b) eines durch Verspannorgane (11) belasteten Tragrahmens (4) des Schiebergehäuses (3) entlanglaufen, wobei die Führungen (15a, 15b) ausserhalb des Wirkungsbereiches der Ver- schlussplatte (6) als Rampen (19a bzw. 19b) ausgebildet sind, deren Neigung so bemessen ist, dass die Führungen dort um einen die Ver- spannorgane entspannenden Höhenbetrag abgesenkt sind.

5. Schieberverschluss nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass das eine als Gleitelemente ausgebildete Rollenpaar (14a) des Schieber- wagens (5) am Ende der Rampe (19a) in je eine Ausnehmung (21) eines Schwenkteils (23) der Schwenkeinrichtung (20) im Tragrahmen (4) kor- respondierend aufnehmbar ist, während das andere als Gleitelemente ausgebildete Rollenpaar (14b) durch einen zwischen den Führungen (15a, 15b) freibleibenden Zwischenraum (22) ausschwenkbar ist.

6. Schiebeverschluss nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkteile (23) der Schwenkeinrichtung (20) in zwei Positionen verdrehbar sind, wobei sie in der einen Position je einen Hubbegren- Zungsanschlag (23') endseitig bei den einen Führungen (15a) bilden, damit sich der Schieberwagen (5) im betrieblichen Zustand nicht von der Verspannkraft lösen kann, während in der anderen Position das als Glei- telemente ausgebildete Rollenpaar (14a) des Schieberwagens (5) in die- sen Ausnehmungen (21) für das Aus- bzw. Einschwenken des Schieber- wagens aufnehmbar ist.

7. Schiebeverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebeplatte (6) mit einem auswechselbaren Einsatz aus Metall, Graphit oder keramischem Material versehen ist.

8. Schiebeverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (7) für die Verschlussplatte (6) durch einen in der Ge- fässauskieidung integrierten Hülsenblock (9) aus Kupfer oder feuerfes- tem Material gebildet ist.

9. Schiebeverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstichloch (1), die Schiebeplatte (6) und eine vorstehende Aus- gusshülse (16) in Bezug auf die Verschieberichtung der Verschlussplatte (6) senkrecht oder in einem Winkel von beispielsweise 60° ausgerichtet sind. 10, Schiebeverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannorgane (11) durch je zwei symmetrisch und achsparallel angeordnete, am Schiebergehäuse (3) und an diesem zugehörigen Trag- rahmen (4) befestigte Federbolzen gebildet sind, die eine Verspannung des Tragrahmens (4) gegen den Schieberwagen (5) bewirken,

11 Verwendung eines Schiebeverschlusses für ein metallurgisches Gefäss mit einem Abstichloch, bei welcher der Schiebeverschluss (10,

30) mit einem am Gefäss (2) befestigbaren Schiebergehäuse (3) und ei- ner darin verschiebbaren Verschlussplatte (6) zum Öffnen und Schlies- sen des Abstichlochs (1, 31) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebeverschluss (10, 30) für das Abgiessen von Schlacke verwen- det wird und dabei einzig mit dieser verschiebbaren Verschlussplatte (6) ohne ortsfeste Verschlussplatte versehen ist,

12, Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussplatte (6) direkt auf einer sich um das Abstichloch (1) er- streckenden Gleitfläche (7) vorzugsweise eines Hülsenblocks (9, 32) im Gefäss (2) verschiebbar ist und dabei aus einer Kupferplatte besteht.