Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ein- und Ausbau eines feuerfesten Spülsteines oder einer feuerfesten Hülse in einen in den Behälter eingebauten feuerfesten Lochstein gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie ein Behälter für Metallschmelze zur Durchführung des Verfahrens.

Üblicherweise werden heutzutage konische feuerfeste Spülsteine (Spülhülsen), über welche Gas in die Metallschmelze eingeleitet wird, oder konische feuerfeste Hülsen, die jeweils eine Ausgussöffnung bilden, in entsprechend ausgebildete Lochsteinöffnungen eingesetzt. Sie sind von diesen durch schmale Mörtelfugen (etwa 1 bis 3 mm breit) getrennt. Beim Ausbruch der verschlissenen Spülsteine oder Hülsen, welcher durch Ziehen, Ausstemmen mittels Presslufthammer, Ausbrennen, Ausdrücken etc. erfolgt, kommt es immer wieder zur Zerstörung dieser Teile, wobei die Reste in der jeweiligen Lochsteinöffnung hängen bleiben. Diese Reste sowie auch Mörtelreste und allfällige Stahlzungen müssen arbeitsaufwändig beseitigt werden. Beim Ausbruch sowie bei den Reinigungsarbeiten kann es zur Beschädigung oder Zerstörung des Lochsteines kommen.

In der Regel sind aufwändige Lochsteinreparaturen nach jedem Spülstein- bzw. Hülsenwechsel notwendig. Die Reinigungsarbeiten an den heissen feuerfesten Teilen sind gefährlich und bedeuten eine Schwerarbeit. Beim Aufbringen des Mörtels auf den Spülstein bzw. auf die Hülse kann ungleichmässige Mörtelstärke entstehen, oder es kann beim manuell erfolgendem Einbau des Spülsteines bzw. der Hülse der Mörtel örtlich ungleichmässig oder sogar lokal vollständig abgestreift werden. Dies führt zu bekannten Problemen wie Vorverschleiss im Fugenbereich, Eindringen von Stahl in die Fuge und sogar Durchbruchgefahr.

Eine feuerfeste Füllung eines Ringspaltes gemäss der Druckschrift EP-A-0 471 245 ist zwischen einer feuerfesten Auskleidung und einem Gasspülstein angeordnet. Sie ist als eine vorgefertigte verformbare Einbauschicht der Form eines Ringspaltes angepasst ausgebildet. Damit soll sichergestellt werden, dass der Ringspalt im Einbauzustand des Formteils gleichmässig mit dieser Einbauschicht ausgefüllt ist.

Bei einer Ausziehvorrichtung nach der Druckschrift DE 10 2005 018 021 wird ein durch eine Mörtelschicht in einem Lochstein befestigter Gasspülstein durch eine Rüttlereinrichtung gelockert und gelöst. Die Praxis zeigt, dass es schwierig ist, auf diesem Wege die Steine zuverlässig zu entfernen.

In der Druckschrift JP-A-01 195 240 ist ein Verfahren zum Reparieren durch Auswechseln der Feuerfestauskleidung und Einsetzen einer zylindrischen Feuerfesthülse geoffenbart, bei welcher die Feuerfestauskleidung eines runden Durchflussrohres ausgebohrt und diese Feuerfesthülse eingesetzt wird, wobei sie eine Dicke aufweisen soll, die annähernd der eliminierten Grösse entspricht. Sodann wird Mörtel zwischen die Feuerfestauskleidung und die zylindrische Feuerfesthülse eingebracht. Dieses Verfahren beschränkt sich auf das Entfernen eines abgenützten Linings, aber es dient nicht zum Auswechseln einer Hülse.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verfahren zum Ein- und Ausbau eines feuerfesten Spülsteines oder einer feuerfesten Hülse bzw. einen Behälter für Metallschmelze zu schaffen in einen und aus einem in den Behälter eingebauten feuerfesten Lochstein vorzuschlagen, mit denen der Wechsel des Spülsteines bzw. der Hülse erheblich vereinfacht und die Gefahr einer wechselbedingten Lochsteinbeschädigung weitgehend eliminiert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch einen Behälter nach Anspruch 6 gelöst.

Bevorzugte Weitergestaltungen des erfindungsgemässen Behälters sowie des erfindungsgemässen Verfahrens bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Dadurch, dass zum Ausbau eines verschlissenen Spülsteines bzw. einer verschlissenen Hülse kein manuell durchgeführter Ausbruch mehr notwendig ist, der eine gefährliche Schwerarbeit bedeutet, sondern diese Teile mit Hilfe von geeigneten Werkzeugen (Bohr- oder Fräswerkzeugen) leicht losgelöst werden können, entfallen nicht nur die aufwändigen Reinigungsarbeiten, sondern auch die Gefahr, dass der Lochstein beschädigt wird. Der Entfall der aufwendigen Reinigungs- und Reparaturarbeiten bedeutet eine enorme Zeitersparnis und zudem wird die Arbeitssicherheit erhöht.

Der Wechsel kann zudem automatisiert werden. Die mit sogenannten Mörtelfugen zusammenhängenden Probleme (Vorverschleiss im Fugenbereich, Eindringen von Stahl in die Fugen oder sogar Durchbruchgefahr) fallen ebenfalls weg. Allfälliger Vorverschleiss des Lochsteines kann beim Wechsel des Spülsteines bzw. der Hülse automatisch saniert werden (die einen Spalt zwischen der Lochsteinöffnung und dem Spülstein bzw, der Hülse verfüllende feuerfeste Masse wird auch auf die verschlissenen Bereiche des Lochsteines verteilt).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen Teil eines Behälters für Metallschmelze mit einem in einer Öffnung eingesetzten feuerfesten Lochstein und einem im Lochstein eingebauten, zu ersetzenden feuerfesten Spülstein;

Fig. 2

den Behälterteil nach Fig. 1 mit einem neuen feuerfesten Spülstein;

Fig. 3

eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung mit einer anderen Variante eines feuerfesten Spülsteines;

Fig. 4

einen Teil eines Behälters für Metallschmelze mit einem in einer Öffnung eingesetzten Lochstein und einer im Lochstein eingebauten, eine Ausgussöffnung bildenden feuerfesten Hülse, die zu ersetzen ist; und

Fig. 5

eine weitere Ausführungsform des Lochsteines und der darin eingebauten, eine Ausgussöffnung bildenden, neuen feuerfesten Hülse.

In Fig. 1 und 2 ist ein Teil eines Behälters 1 für Metallschmelze, beispielsweise einer sogenannten Pfanne für Stahlschmelze, dargestellt, wobei vom Behälter lediglich ein äusserer Stahlmantel 2 sowie eine feuerfeste Auskleidung 3 ersichtlich sind. In einer Öffnung 4 des Behälters 1 ist ein feuerfester Lochstein 5 eingesetzt, der eine zylindrische Lochsteinöffnung 6 aufweist.

In die Lochsteinöffnung 6 ist gemäss Fig. 1 und 2 ein feuerfester Spülstein 10 eingesetzt, der erfindungsgemäss aus zwei in einem Stück gefertigten (vorkonfektionierten), koaxialen Teilen 11, 12 besteht. Der innere Teil 11 mit einem Gasanschluss 13, der einem konventionellen Spülstein entspricht, wie sie zum Einleiten von Gas in die Metallschmelze verwendet werden, weist eine konische Aussenfläche 11a auf, der äussere Teil 12 eine entsprechende konische Innenfläche 12a. Der äussere Teil 12, der hier eigentlich die Funktion eines konventionellen Lochsteines übernimmt, weist eine zylindrische Aussenfläche 12b auf. Zwischen dieser Aussenfläche 12b und der zylindrischen Lochsteinöffnung 6 ist erfindungsgemäss ein ringförmiger Spalt 15 vorhanden, der mit einer feuerfesten Masse verfüllt ist. Die Spaltbreite beträgt vorzugsweise 10 bis 50 mm.

Der Ausbau eines verschlissenen Spülsteines erfolgt nicht mehr durch Ausbruch bzw. Ausstemmen, Ausbrennen, Ausdrücken, Ziehen etc., sondern es wird erfindungsgemäss aus dem Spalt 15 die feuerfeste Masse herausgebohrt und dabei der Spülstein 10 losgelöst. Bei einem ringförmigen Spalt 15 können dazu handelsübliche Bohrer 16, z.B. Kronenbohrer, verwendet werden, wie in Fig. 1 angedeutet. Durch den Bohrvorgang erhält man eine saubere Oberfläche am Lochstein 5 sowie eine exakte geometrische Form. Die aufwendigen Reinigungs- und Reparaturarbeiten entfallen.

Nachdem der verschlissene Spülstein ausgebohrt wurde, wird ein neuer Spülstein 10 mittels einer geeigneten Vorrichtung (z.B. Hebezeug, Schubstange, Roboter etc.) durch eine Bodenöffnung 4a des Behälters 1 in die Lochsteinöffnung 6 eingeführt und in dieser positioniert und fixiert. Das maschinelle Einbringen erlaubt dabei eine exakte Zentrierung. Die Positionierung des neuen Spülsteines 10 in der Lochsteinöffnung 6 kann beispielsweise durch Laservermessung und/oder optische Methoden unterstützt werden.

Wie in Fig. 2 angedeutet, wird dann eine Bodenplatte 17 an den Behälter 1 gesetzt und der Spalt 15 mit der feuerfesten Masse verfüllt, was vorzugsweise mittels einer Pumpe, durch Vergiessen, Spritzen oder Eindrücken erfolgt. In Fig. 2 ist die Zufuhr 18 der feuerfesten Masse angedeutet. Sollte der Lochstein 5 bereits verschlissene Bereiche aufweisen, so ist keine Lochsteinreparatur notwendig, da sich die Pumpmasse gleichmässig im ringförmigen Spalt 15 und auch auf die verschlissenen Bereiche des Lochsteines 5 verteilt.

Fig. 3 zeigt einen in einem Lochstein 5' eingebauten Spülstein 10', der eine zylindrische Aussenfläche 10a aufweist. Zwischen dieser Aussenfläche 10a und einer zylindrischen Lochsteinöffnung 6' des Lochsteines 5' ist wiederum ein mit einer feuerfesten Masse ausfüllbarer Spalt 15' vorhanden. Der Ein- und Ausbau des Spülsteines 10' erfolgt in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben. In Fig. 3 ist wiederum ein Bohrwerkzeug 16' angedeutet, mit dem die feuerfeste Masse für den Ausbau des Spülsteines 10' aus dem ringförmigen Spalt 15' herausgebohrt werden kann.

Die zylindrische Ausgestaltung der Aussenfläche des Spülsteines einerseits und der Lochsteinöffnung anderseits, aus der sich ein Ringspalt ergibt, ist von Vorteil, jedoch nicht zwingend notwendig. Der Spalt könnte sich durchaus vertikal konisch verjüngen oder erweitern, oder im horizontalen Querschnitt eckig sein, wobei man dann zum Herausbringen der feuerfesten Masse anstelle von Bohrwerkzeugen 16, 16' nach Fig. 1 und 3 Fräswerkzeuge wie z.B. Fingerfräser verwenden würde.

In der gleichen Art und Weise, wie die Spülsteine, können erfindungsgemäss auch feuerfeste Hülsen, die eine Ausgussöffnung bilden, in entsprechende Öffnungen der Behälter für Metallschmelze bzw. in die dort eingesetzten Lochsteine eingebaut werden. Es handelt sich um Hülsen, an welche jeweils die oberste Verschlussplatte eines Schiebeverschlusses anschliesst, mit dem die Ausgussöffnung geschlossen oder geöffnet gehalten werden kann.

Fig.4 zeigt einen in eine Öffnung 24 des Behälters 1 für Metallschmelze eingebauten Lochstein 25 mit einer Lochsteinöffnung 26. In die Lochsteinöffnung 26 ist eine feuerfeste Hülse 30 eingesetzt, die eine Ausgussöffnung 31 aufweist. Zwischen der Lochsteinöffnung 26 bzw. einem zylindrischen Teil 26a derselben und einer zylindrischen Aussenfläche 30a der Hülse 30 ist ein ringförmiger Spalt 35 vorhanden, der mit einer feuerfesten Masse verfüllt ist. Die Lochsteinöffnung 26 weist einen oberen, sich konisch erweiternden Teil 26b auf, der einen im Durchmesser gegenüber der Hülse 30 und ihrer Ausgussöffnung 31 erweiterten Raum 32 umschliesst.

Bei einer in Fig. 5 dargestellten Variante ist dieser Raum 32' in der Hülse 30' vorgesehen und der sich konisch erweiternde Teil 31a' der Ausgussöffnung 31' zugeordnet. Zwischen der zylindrischen Aussenfläche 30a' der Hülse 30' und der zylindrischen Lochsteinöffnung 26' ist wiederum ein ringförmiger Spalt 35' vorhanden, der mit einer feuerfesten Masse verfüllt ist.

Ähnlich wie der Spülstein 10 nach Fig. 1 und 2 könnte auch die Hülse aus zwei in einem Stück gefertigten (vorkonfektionierten), koaxialen Teilen bestehen, von denen der innere eine konische Aussenform und der äussere eine entsprechende konische Innenform aufweisen würde. Der äussere Teil würde dann die Funktion eines konventionellen Lochsteines übernehmen. Der im Behälter eingebaute Lochstein 5; 5'; 25; 25' bildet einen Umrahmungsstein, der die Stabilität des Systems gewährleistet.

Der Ein- und Ausbau der Hülsen 30 bzw. 30' nach Fig. 4 und 5 erfolgt analog zum bereits beschriebenen Ein- und Ausbau der Spülsteine 10 bzw. 10' nach Fig. 1 bis 3. Aus einem Ringspalt wird die feuerfeste Masse mit Vorteil mit einem Bohrwerkzeug 36 herausgebracht, um eine verschlissene Hülse herauszuholen (vgl. Fig. 4). Weist der Spalt eine andere als ringförmige Form auf (z.B. im horizontalen Querschnitt eckig), so wird die Masse herausgefräst. Das Füllen des um die neue, in der Lochsteinöffnung positionierte Hülse vorhandenen Spaltes wird wiederum vorzugsweise mittels einer Pumpe, durch Vergiessen, Spritzen oder Eindrücken durchgeführt (vgl. Zufuhr 38 in Fig. 5).

Dadurch, dass zum Ausbau eines verschlissenen Spülsteines bzw. einer verschlissenen Hülse kein manuell durchgeführter Ausbruch mehr notwendig ist, der eine gefährliche Schwerarbeit bedeutet, sondern diese Teile mit Hilfe von geeigneten Werkzeugen (Bohr- oder Fräswerkzeugen) leicht losgelöst werden können, entfallen nicht nur die aufwendigen Reinigungsarbeiten, sondern auch die Gefahr, dass der Lochstein beschädigt wird. Der Entfall der aufwendigen Reinigungs- und Reparaturarbeiten bedeutet eine enorme Zeitersparnis. Die Arbeitssicherheit wird erhöht. Der Wechsel kann zudem automatisiert werden. Die mit sogenannten Mörtelfugen zusammenhängenden Probleme (Vorverschleiss im Fugenbereich, Eindringen von Stahl in die Fugen oder sogar Durchbruchgefahr) fallen ebenfalls weg. Allfälliger Vorverschleiss des Lochsteines kann beim Wechsel des Spülsteines bzw. der Hülse automatisch saniert werden (die den Spalt zwischen der Lochsteinöffnung und dem Spülstein bzw. der Hülse verfüllende feuerfeste Masse wird auch auf die verschlissenen Bereiche des Lochsteines verteilt).

Das Entfernen der feuerfesten Masse kann anstelle der Benutzung eines Bohrers bzw. eines Fräsers oder dergleichen auch durch Ausbrennen mittels einer oder mehreren Lanzen erfolgen. Die feuerfeste Masse ist in dem Falle so gewählt, dass relativ leicht und sogar automatisiert ausgebrannt werden kann.