[0001] Die Erfindung betrifft einen Gasspülstein für metallurgische öfen und Gefäße.
[0002] In neuerer Zeit werden in steigendem Umfang feuerfeste, gasdurchlässige Formkörper,
die allgemein als Gasspülsteine bezeichnet werden, zum Einblasen verschiedener Gase
in metallurgische öfen und Gefäße durch deren Auskleidung hindurch zur Behandlung
von Metallen bzw. Metallschmelzen verwendet. Diese Gasspülsteine werden insbesondere
in Konvertern zum Frischen von Roheisen, in Roheisenpfannen, Gießpfannen und Zwischengefäßen
(Tundish) beim Stranggießen von Stahl meist im Boden angeordnet, können jedoch in
allen diesen Aggregaten und ebenso in anderen metallurgischen öfen und Gefäßen, z.B.
Lichtbogenöfen oder Gefäßen zur Behandlung von Nichteisenmetallen, wie Aluminiumschmelzöfen,
auch in die Auskleidung der Seitenwände eingebaut werden.
[0003] Als Gasspülsteine werden entweder Steine mit normaler erhöhter Porosität, das heißt
Steine mit einer erhöhten Anzahl von willkürlich verteilten Poren, oder aber Steine
mit einer sogenannten gerichteten Porosität, das sind Steine, in welchen sich eine
Anzahl von Poren in einer gewünschten Richtung durchgehend durch den ganzen Stein
erstreckt, verwendet. Steine mit gerichteter Porosität haben den Vorteil, daß durch
die gerichteten Poren gewünschtenfalls auch feinkörnige feste Stoffe in Trägergasen
suspendiert werden können.
[0004] Ein häufiger Nachteil von Gasspülsteinen der üblicherweise verwendeten Art besteht
darin, daß ihre Haltbarkeit geringer ist als die der feuerfesten Auskleidung in ihrer
Umgebung in dem betreffenden Ofen bzw. Gefäß und sich dann durch den vorzeitigen Verschleiß
der Gasspülsteine Stillstandszeiten für diesen Ofen bzw. dieses Gefäß ergeben. Es
ist daher bereits auf verschiedene Weise versucht worden, die Haltbarkeit von Gasspülsteinen,
die gewöhnlich in einem Lochstein angeordnet sind, zu verbessern. So ist beispielsweise
ein an seinen Seitenwänden und auf seiner Bodenfläche, dem Spülsteinboden, mit Blech
ummantelter Gasspülstein bekannt, durch dessen Inneres sich Metallplatten erstrecken
und bei dem an seinem vom Ofeninneren bzw.
Gefäßinneren abliegenden Ende, das den Spülsteinboden bildet und ein Gaszuführungsrohr
für das Durchleiten von Gas durch den Gasspülstein in die zu behandelnde Metallschmelze
aufweist, an dieses Gaszuführungsrohr ein spiralförmiges Rohr zur Zuführung des Spülgases
angeschlossen ist, wobei das Gaszuführungsrohr und das spiralförmige Rohr in einem
feuerfesten Sintermaterial eingebettet sind (FR-OS 24 51 945). Das spiralförmige Rohr
soll bei dieser Konstruktion dazu dienen, Metallschmelze, die infolge des Verschleißes
oder von Rissen des Gasspülsteines in dessen Inneres eingedrungen ist und/oder infolge
einer zumindest teilweisen Zerstörung des Blechmantels am heißen Ende des Gasspülsteines
in diesen oder zwischen diesen und den Lochstein gelangt ist, zum Erstarren zu bringen
und dadurch an einem weiteren Ausfließen aus dem metallurgischen Ofen oder Gefäß zu
hindern. Ein solcher bekannter Gasspülstein hat aber vor allem den Nachteil, daß er
nicht auswechselbar ist und dadurch Unterbrechungen des Betriebes des Ofens oder Gefäßes
erforderlich werden, da dieser Stein trotz der angeführten Maßnahmen einem rascheren
Verschleiß unterliegt als die Auskleidung in seiner nächsten Umgebung. Ferner ist
ein in einem feuerfesten Lochstein angeordneter Gasspülstein bekannt, bei dem das
Gaszuführungsrohr nicht direkt an den Gasspülstein angeschlossen ist, sondern mit
einer in einen feuerfesten Körper, nämlich in den Lochstein selbst oder einen unter
dem Spülstein angeordneten feuerfesten, blockartigen Körper, eingeformten und an den
Gasspülstein angeschlossenen Leitungsschlange, die spiralförmig ausgebildet sein kann,
verbunden ist (DE-OS 31 10 204). Ein Durchbruch von Metall kann jedoch mit dieser
Konstruktion nicht mit Sicherheit verhindert werden. Eine erhebliche Verbesserung
wird mit Gasspülsteinen erreicht, die an ihrem vom Ofeninneren bzw. Gefäßinneren abliegenden
Ende, das den Spülsteinboden bildet, auf einem Sicherungsblock aufruhen und für die
Gaszuführung ein Rohrsystem aufweisen, das von einer doppelten, teilweise vertikal
verlaufenden Rohrschlange gebildet und im Sicherungsblock eingebettet ist (europäische
Patentanmeldung 105 868). Durch diese Teilung des Gaszuführungsrohres wird eine in
das Rohr gegebenenfalls eindringende flüssige Metallmenge, z.B. Stahlmenge, und damit
deren Wärmeinhalt geteilt und ferner die Oberfläche zur rascheren Erstarrung der eingedrungenen
Schmelze vergrößert; zusätzlich wird eine Erstarrung von eingedrungener Metallschmelze
noch dadurch bewirkt, daß das Gaszuführungsrohr auch gegen die Richtung des ferrostatischen
Druckes geführt ist.
[0005] Die Erfindung zielt nun darauf ab, einen Gasspülstein für metallurgische öfen und
Gefäße zu schaffen, der an seinem vom Ofeninneren bzw. Gefäßinneren abliegenden, kalten
Steinende mit einem Gaszuführungsrohr verbunden ist und bei dem es mit Hilfe einfacher
Maßnahmen möglich ist, die Gefahr eines Durchbruches von Metallschmelze durch das
Gaszuführungsrohr auf wirksame Weise zu verhindern. Demnach betrifft die Erfindung
einen feuerfesten Gasspülstein für metallurgische öfen und Gefäße, der an seinem vom
Ofeninneren bzw. Gefäßinneren abliegenden kalten Steinende mit einem Gaszuführungsrohr
verbunden und dadurch gekennzeichnet ist, daß im Gaszuführungsrohr zentrisch sich
in dessen Längsrichtung erstreckend ein voll ausgebildeter Metallkern mit einer ihn
schraubenlinienförmig umgebenden Wendel aus Metall angeordnet ist. Zur weiteren Erhöhung
der Sicherheit kann das Gaszuführungsrohr zumindest in seinem an das kalte Steinende
anschließenden Teil konzentrisch von einem Schutzrohr umgeben sein, das mit einer
feuerfesten Masse gefüllt ist.
[0006] Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der schematisch im Teilschnitt
ein mit einer Blechummantelung versehener Gasspülstein mit einem Gaszuführungsrohr
und einem dieses umgebenden Schutzrohr dargestellt ist.
[0007] Der in der Zeichnung mit 1 bezeichnete Gasspülstein kann eine beliebige Form, z.B.
wie gezeigt die Form eines Quaders oder eine konische Form, aufweisen und beispielsweise
in einem (nicht dargestellten) Lochstein angeordnet sein. Auch das feuerfeste Material,
aus dem der Stein 1 aufgebaut ist, ist für die vorliegende Erfindung ohne Belang und
kann entsprechend dem vorgesehenen Verwendungszweck des Steines gewählt werden. Der
dargestellte Spülstein 1 hat neben normalen, also willkürlich verteilten, ungerichteten
Poren 2 noch gerichtete Poren 3, die sich in seiner Längsrichtung erstrecken und vom
kalten Steinende bis zu dem dem Ofeninneren bzw. Gefäßinneren zugewandten Steinende,
dem heißen Steinende, durchgehen. Der Gasspülstein 1 ist an seinen Seitenflächen von
einem Blechmantel 5 umhüllt und weist an seinem vom Ofeninneren bzw. Gefäßinneren
abliegenden, kalten Steinende 4 einen Blechboden 6 auf. Der Blechmantel 5, der sich
über die gesamte Seitenlänge des Gasspülsteines 1 erstrecken oder aber nur die Seitenflächen
des in der Zeichnung wiedergegebenen kalten Steinendteils bedecken kann, und der Blechboden
6 bewirken, daß das gesamte zugeführte Spülgas in den Gasspülstein 1 eindringt und
ein Abströmen dieses Gases nach außen verhindert wird. Zwischen dem kalten Steinende
4 und dem Blechboden 6 kann ein spaltförmiger Zwischenraum 7, der als Gaszuführungsspalt
bezeichnet werden kann, vorhanden sein, um eine gleichmäßige Verteilung des zugeführten
Gasstromes über den Steinquerschnitt zu gewährleisten.
[0008] Das kalte Steinende 4 bzw. der gegebenenfalls vorhandene Blechboden 6 ist mit einem
Gaszuführungsrohr 8 verbunden, durch welches das gewünschte Spülgas oder Spülmedium
dem Gasspülstein 1 zugeführt wird. Im Inneren dieses Gaszuführungsrohres 8 und zentrisch
sich in dessen Längsrichtung erstreckend ist ein voll ausgebildeter Metallkern 9,
in der Regel ein Stahlkern, vorzugsweise ein Rundstahl, mit einer ihn schraubenlinienförmig
umgebenden Wendel 10 aus Metall, gewöhnlich ebenfalls aus Stahl, angeordnet. Diese
Wendel 10, die zweckmäßig aus Stahldraht besteht und um den Metallkern gewickelt ist,
ist an dem Metallkern 9 auf geeignete Weise befestigt, z.B. durch Schweißung (bei
11) oder durch bloßes federndes Umfassen, und liegt an der Innenwand des Gaszuführungsrohres
8 an. Das Spülmedium strömt durch den zwischen dem Metallkern 9 und der Innenwand
des Gaszuführungsrohres 8 verbleibenden Zwischenraum zum Gasspülstein 1. Der Metallkern
9 seinerseits ist am Gaszuführungsrohr 8 befestigt (bei 12), beispielsweise durch
Anschweißen oder mit Hilfe von Schrauben oder Bolzen, die von außen her durch die
Wand des Gaszuführungsrohres 8 in dessen Inneres gehen.
[0009] Der Metallkern 9 stellt zusammen mit der Wendel 10 eine wirksame Durchbruchssicherung
dar, denn es ist verständlich, daß flüssiges Metall, das gegebenenfalls durch den
Gasspülstein 1 in das Gaszuführungsrohr 8 durchgebrochen ist, in diesem Rohr durch
den Metallkern 9 und die an die Innenwand dieses Rohres anliegende Wendel 10 gezwungen
wird, mehrmals um den Metallkern herumzufließen, wodurch es abgekühlt und in Kürze
zum Erstarren gebracht wird.
[0010] Gewünschtenfalls kann das Gaszuführungsrohr 8 zumindest in seinem an das kalte Steinende
4 anschließenden Teil konzentrisch von einem Schutzrohr 13 umgeben sein, das mit einer
feuerfesten Masse 14, insbesondere einer Gießmasse, gefüllt ist. Dieses Schutzrohr
13 mit der feuerfesten Masse 14 verhindert eine weitere Ausbreitung eines eventuellen
Durchbruches von flüssigem Metall durch die Wandung des Gaszuführungsrohres 8.
1. Gasspülstein für metallurgische öfen und Gefäße, der an seinem vom Ofeninneren
bzw. Gefäßinneren abliegenden, kalten Steinende mit einem Gaszuführungsrohr verbunden
ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gaszuführungsrohr (8) zentrisch sich in dessen
Längsrichtung erstreckend ein voll ausgebildeter Metallkern (9) mit einer ihn schraubenlinienförmig
umgebenden Wendel (10) aus Metall angeordnet ist.
2. Gasspülstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaszuführungsrohr
(8) zumindest in seinem an das kalte Steinende (4) anschließenden Teil konzentrisch
von einem Schutzrohr (13) umgeben ist, das mit einer feuerfesten Masse (14) gefüllt
ist.
