[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Gefäß für metallurgische Schmelzen, welches dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht.
[0002] Metallurgische Gefäße dieser Art sind in Gestalt mit einer Bodenblaseinrichtung ausgerüsteter
Gießpfannen in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Die DE-AS 19 10 707 zeigt
eine Ausführungsform, bei der der in der Ausmauerung der Gießpfanne sitzende Bodenausgußstein
im unteren Bereich Querbohrungen hat, die zu einem äußeren Ringkanal führen, der mit
der Zuleitung für ein Druckgas in Verbindung steht. Das Druckgas wird seitlich in
den Durchlaßkanal eingeblasen. Aus der DE-OS 27 02 436 geht eine andere Ausführungsform
hervor, bei welcher ebenfalls im Durchlaßkanal Gas zugeführt wird. Der Durchlaßkanal
wird durch einen porösen Rohrabschnitt aus feuerfestem Material gebildet, der an der
Außenseite mit einem Ringraum im Inneren des Ausgußsteins in Verbindung steht, in
den die Zuleitung für das Gas mündet. Es ist auch schon bekannt, von unten in den
Durchlaßkanal zu blasen. Die DE-OSen 21 00 471, 21 04 561 und 22 18 155 zeigen Ausführungsformen,
bei denen die Zuleitung für das Gas von unten in den Steuerschieber des Bodenschieberverschlusses
mündet. Die dem Durchlaßkanal zugewandte öffnung dar Zuleitung kann mit einem porösen,
feuerfesten Stein abgedeckt sein; sie kann jedoch auch offen sein, so daß der volle
Zuleitungsquerschnitt der Schmelze zugewandt ist (DE-OS 21 00 471).
[0003] Ein altes Problem bei Bodenschieberverschlüssen besteht darin, zu verhindern, daß
bei geschlossenem Bodenschieber die einen relativ geringen Querschnitt aufweisende
Säule der Schmelze in dem Durchlaßkanal des Bodenausgußsteins und der Bodenplatte
des Schieberverschlusses erstarrt. Zum Teil dient das Einblasen des Gases bei den
vorstehend erwähnten Pfannenkonstruktionen u. a. dazu, diesen Bereich von Schmelze
freizuhalten. Daneben tritt natürlich stets ein zusätzlicher Rühr- und/oder Behandlungseffekt
auf.
[0004] Das Einblasen von Gas in den Durchlaßkanal ist jedoch keine befriedigende Methode,
um diesen von Schmelze freizuhalten. Die Dosierung der Gasmenge und des Gasdrucks
ist besonders beim Füllen der Pfanne schwierig, wenn gegen sich laufend verändernden
ferrostatischen Druck geblasen und dabei einerseits ein ausreichender Effekt erzielt
werden und andererseits das Herausblasen von Schmelze aus der Pfanne verhindert werden
muß. Außerdem muß vom Beginn des Füllens der Pfanne an geblasen werden, was aufwendig
ist und die Gefahr mit sich bringt, daß verschiedene Bereiche des Metalls einer unterschiedlich
langen Einwirkung der Spülung ausgesetzt werden, was bei nicht vollständiger anschliessender
Durchmischung zu Nachteilen führen kann.
[0005] Seit langem ist eine andere Methode zum Freihalten des Durchlaßkanals bekannt. Es
wird in den Trichter des Ausgußsteins und den anschließenden Gießkanal ein feuerfestes
Füllmaterial, zum Beispiel in Gestalt von Quarzsand, eingefüllt. An dieses Füllmaterial
sind genau einzuhaltende Bedingungen zu stellen, damit es nicht in der Schmelze aufschwimmt
und andererseits nicht zu einem festen Stopfen zusammensintert, der den Ausguß sperrt.
Bei dem Quarzsand bildet sich sogleich bei der Berührung mit der Schmelze an der dieser
zugewandten Fläche eine dünne Sinterschicht, die das Eindringen der Schmelze in den
Sand unterbindet und beim öffnen des Schieberverschlusses unter dem ferrostatischen
Druck zusammenbricht. Da die Einhaltung einer geeigneten Schichtstärke der Sinterschicht
nicht immer gelang, wurde der Stopfen zu fest und mußte beim Beginn des Abgießens
aufgebrannt werden. Um die damit verbundenen Mißhelligkeiten zu vermeiden, ist in
der DE-OS 28 44 686 eine Füllmasse aus einem körnigen Graphit mit einer Korngröße
zwischen 0,1 und 1 mm mit einem verkokenden Zusatzstoff vorgeschlagen worden. Der
verkokende Zusatzstoff verhindert das Aufschwimmen der Graphitkörner, ohne ein zu
starkes Zusammenbacken der Masse zu verursachen. Durch das Verkoken wird die Gasdurchlässigkeit
der Füllmasse stark herabgesetzt.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gefäß für eine metallurgische Schmelze
bzw. eine Gießpfanne der im Oberbegriff des Anspruchs 1 wiedergegebenen Art derart
auszugestalten, daß die Zufuhr eines Behandlungsmittels in die Schmelze durch Blasen
und gleichzeitig die Freihaltung des Durchlaßkanals von Schmelze möglich ist, ohne
dafür blasen zu müssen.
[0007] Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.
[0008] Das körnige Material füllt den Trichter des Ausgußsteins und den Gießkanal aus und
unterstützt im Bereich des Trichters die darüber befindliche Platine gegen den ferrostatischen
Druck der Schmelze. Besondere Anforderungen werden an das körnige feuerfeste Material
nicht gestellt, weil es nicht mit der Schmelze zusammenzuwirken braucht. Es muß lediglich
unter der Temperatureinwirkung und dem Druck der Schmelze körnig, d. h. rieselfähig
bleiben.
[0009] Die Platine hält die Schmelze von dem körnigen feuerfesten Material fern, so daß
die Schmelze nicht zwischen die Körner eindringen und diese hochschwimmen lassen kann.
Wegen des geringen Querschnitts der Durchlässe in der porösen Platine kann die Schmelze
dort nicht eindringen. Die Platine liegt am Rand auf ·dem Rand des Durchlaßkanals,
bei Gießpfannen mit Ausgußstein also außerhalb des Trichters auf der Oberseite des
Ausgußsteins flach auf, so daß sie durch den ferrostatischen Druck niedergehalten
wird und nicht aufschwimmt. Aus diesem Grund ist es auch wichtig, daß die Platine
gasdurchlässig bleibt, damit, wenn es sich um ein gasförmiges Behandlungsmedium handelt,
dieses ständig aus dem Durchlaßkanal durch die Platine in die Schmelze übertreten
kann.
I
[0010] Eine feuerfeste Platine zur thermischen Abschirmung eines Schieberverschlusses ist
aus der DE-OS 28 17 347 an sich bekannt. Sie dient allerdings nicht zum überdecken
einer feuerfesten Füllmasse in einem Durchlaßkanal.
[0011] Bevorzugte Ausführungsformen der Platine sind in den Ansprüchen 2 und 3 wiedergegeben.
Eine wichtige Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 4.
[0012] Wenn nicht ein hoher Aufwand mit dem Material der Platine getrieben werden und diese
aus relativ preiswert zur Verfügung stehenden feuerfesten Fasern hergestellt sein
soll, läßt sich nicht vermeiden, daß unter der Temperatur einer Stahlschmelze die
Platine an der der Schmelze zugewandten Außenfläche verfrittet bzw. oberflächlich
sogar zusammenschmilzt. Bei geschlossenem Schieber, beispielsweise während des Füllens
der Pfanne, ist der Durchlaßkanal schieberseitig bis zu 6 bis 8 Atmosphären Druck
gasdicht abgeschlossen. Sich in der Füllmasse des Durchlaßkanals und des Trichters
entwickelnde Gase haben daher nur den Weg nach oben und bahnen sich durch die poröse
Platine, die an der Außenseite zusammenzugehen beginnt, Entweichungskanäle, so daß
immer ein gewisser Gasdurchlaß freigehalten wird und bei Beginn des Blasens eine Möglichkeit
des Abströmens des eingeblasenen Behandlungsmediums in die Schmelze besteht, ohne
daß die Platine abgehoben wird.
[0013] Gemäß Anspruch 5 kann das körnige feuerfeste Material aus einer Mischung aus einem
normalen feuerfesten Material, welches also kein Gas abzugeben braucht, und einem
unter der Wirkung der Schmelze Gas entwickelnden Material sein.
[0014] Für ein solches Material kommen gemäß Anspruch 6 kohlenstoffhaltige Stoffe, die unter
der Wirkung der Schmelze CO, CO
2 und andere kohlenstoffhaltige Gase abgeben, in Betracht. Solche Stoffe sind beispielsweise
mit kohlenstoffhaltigem, d. h. organischem Binder'gebundene Feuerfestmaterialien,
Sägemehl, Papierschnitzel oder ähnliches.
[0015] Eine andere Möglichkeit besteht gemäß Anspruch 7 darin, daß das körnige feuerfeste
Material gasbeladene Aktivkohle umfaßt.
[0016] Aktivkohle kann sehr große Mengen von Gasen wie Stickstoff oder Argon aufnehmen,
die sich unter der Wirkung der hohen Temperatur lösen und die erfindungsgemäße Wirkung
ausüben.
[0017] Gemäß Anspruch 8 kann das körnige feuerfeste Material auch ein anorganisches Carbonat
umfassen, z. B. ein körnig gemahlenes Carbonatgestein sein, welches unter der Wirkung
der Schmelze zerfällt und CO und/oder C0
2 abgibt, beispielsweise Dolomit.
[0018] Die Erfindung dient dazu, den Ausgußtrichter und den Durchlaßkanal von Schmelze freizuhalten,
solange noch nicht geblasen wird, und das Blasen zu ermöglichen, ohne daß der Aufbau
der Füllung bzw. Abdeckung zerstört wird. Es ist also mit der Erfindung auch möglich,
mit erlativ geringen Gasmengen zu arbeiten. Wäre die Platine nicht durchlässig, so
würde sie beim Beginn des Blasens von ihrer Unterlage abgehoben und sogleich in der
Schmelze hochschwimmen. Dann könnte auch das körnige feuerfeste Material nicht mehr
gehalten werden, sondern würde von der Schmelze hochgetragen. Die Schmelze würde den
Trichter und den Durchlaßkanal ausfüllen und könnte nur mit sehr erheblichen Blasleistungen
daraus ferngehalten werden.
[0019] Bei der Erfindung steht die Behandlung der Schmelze im Vordergrund. Das Behandlungsmedium
muß jedoch nicht ausschließlich gasförmig sein. Es können auch pulverisierte Feststoffe
zur Behandlung der Schmelze eingeblasen werden. Dann allerdings wird das Blasen vorzugsweise
durch ein durch den Steuerschieber von unten herangeführtes, oben offenes, Rohr zu
geschehen haben, und das körnige Material in dem Durchlaßkanal und dem Trichter sowie
der Platine werden hierbei zu Beginn des Blasens hochgedrückt. Die Anwendung der Erfindung
beschränkt sich hierbei auf das Freihalten des Trichters und des Durchlaßkanals vor
dem Blasen mit Feststoffen (Ansprüche 9, 10).
[0020] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
[0021]
Fig. 1 und 2 zeigen Vertikalschnitte durch den Bodenausguß von Gießpfannen mit Bodenschieberverschlüssen;
Fig. 3 zeigt eine Teilansicht gemäß Fig. 1 einer abgewandelten Ausführungsform.
[0022] In Fig. 1 bezeichnet 1 den Innenraum einer Gießpfanne, welche einen aus starkem Stahlblech
bestehenden Mantel 2, sowie eine feuerfeste Auskleidung umfaßt. Im Boden der Pfanne
ist in der Auskleidung 3 eine Aussparung vorgesehen, in welcher ein feuerfester Ausgußstein
4 angeordnet ist, der in seinem oberen Bereich einen Trichter 5 aufweist, der gegen
den Innenraum 1 offen ist. Der Ausgußstein 4 besitzt eine nach oben leicht konisch
sich verjüngende öffnung 6, in welcher ein Lochstein 7 sitzt, der einen Durchlaßkanal
8 aufweist. Der Lochstein 7 ruht auf der Bodenplatte 9 des als Ganzes mit 10 bezeichneten
Schieberverschlusses auf. Die Bodenplatte.9 ist in einem unter dem Boden der Gießpfanne
außen am Mantel angebrachten Gehäuse 11 gehalten und liegt mit ihrer planen Unterseite
auf der eingeschliffenen Oberseite der Schieberplatte 12 auf, die in einem Schieber
13 gehalten ist, der sich über eine Führung 14 abstützt. Der Schieber 13 kann über
einen nicht dargestellten, gemäß Fig. 1 rechts außen angeordneten hydraulischen oder
pneumatischen Antrieb im Sinne des Pfeiles 15 verlagert werden. Dabei gleiten die
einander zugewandten planen Flächen der Bodenplatte 9 und der Schieberplatte 12 dichtend
aufeinander ab.
[0023] Die Schieberplatte 12 weist eine Öffnung 16 auf, die in der dargestellten Stellung
des Schiebers 13 mit dem Durchlaßkanal 8 fluchtet. In die Öffnung 16 ragt ein Rohr
17, welches in einer am Schieber 13 befestigten Halterung 18 festgelegt ist. Die Halterung
18 trägt eine Muffe 19, die eine Klemmvorrichtung für das Rohr 17 aufweist. Das Rohr
17 ist an eine nicht dargestellte Zuleitung für ein Gas angeschlossen, welches entweder
selbst ein Behandlungsmittel für die in der Gießpfanne befindliche Schmelze oder aber
Träger für ein pulverförmiges Behandlungsmittel sein kann. Das durch das Rohr 17 herangeführte
Gas wird von unten in den Durchlaßkanal 8 eingeblasen und gelangt dann in die in der
Gießpfanne befindliche Schmelze.
[0024] Der Trichter 5 des Ausgußsteins 4 und der Durchlaßkanal 8 sind mit einem Granulat
aus einem körnigen feuerfesten Material ausgefüllt, welches mit der Oberseite 20 des
Ausgußsteins 4 abschließt. Auf dieser Oberseite 20 ist eine Platine 21 in Gestalt
einer fasrigen Matte aus einem feuerfesten Material angeordnet. Der Rand der Platine
liegt flach auf dem den Trichter 5 umgebenden Rand der Oberseite 20 des Ausgußsteins
4 auf.
[0025] Die Platine 21 besteht aus einem fasrigen Aluminiumsilikat-Fasermaterial, welches
gasdurchlässig ist und auch gasdurchlässig bleibt, solange die Schmelze am Eindringen
in den Trichter 5 und den Durchlaßkanal 8 gehindert werden muß. Es besteht zu mindestens
60 Gew.-% als Al
20
3 und bildet eine Matte oder Platte von ca. 2 cm Dicke und einem Flächengewicht von
ca. 0,2.g/cm-
3. Während der Betriebszeit der Platine und des körnigen Feuerfestmaterials 22 kann
durch das Rohr 17 ein Gas durch das körnige Feuerfestmaterial 22 hindurch in die Schmelze
eingeblasen werden, ohne daß Schmelze in das Rohr 17 eindringen kann. Das in dem Durchlaßkanal
8 und dem Trichter 5 befindliche körnige feuerfeste Material wird durch die Strömung
des Gases ständig nach oben gedrückt.
[0026] Fig. 1 zeigt die Stellung des Schiebers 13 während des Blasens. Durch Betätigen des
hydraulischen oder pneumatischen Antriebs kann der Schieber 13 gegenüber der in Fig.
1 dargestellten Stellung nach links verlagert werden, wodurch der Durchlaßkanal 8
nach unten durch die Schieberplatte 12 verschlossen wird. In dieser Stellung kann
die Gießpfanne gefüllt werden.
[0027] In Fig. 2 sind die Fig. 1 entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet.
[0028] In Fig. 1 dient der Schieberverschluß-nur zum Anschluß des Rohres 17 bzw. zum Verschließen
des Durchlaßkanals 8. Der vorstehend benutzte Ausdruck "Ausgußstein" 4 dient dabei
nur zur Bezeichnung des Steintyps, ohne daß die Funktion des Ausgießens durch den
"Ausgußstein" 4 und den Schieberverschluß 10 gegeben wäre. In Fig. 2 jedoch dient
der als Ganzes mit 30 bezeichnete erweiterte Schieberverschluß gleichzeitig zum Vergießen
der in der Pfanne befindlichen Schmelze. Zu diesem Zweck ist die Schieberplatte 32
gegenüber der Schieberplatte 12 in Fig. 1 nach links verlängert und weist eine weitere
öffnung 36 auf, die mit einem in der Halterung 38 festgelegten feuerfesten Rohrabschnitt
31 fluchtet.
[0029] Dargestellt ist in Fig. 2 wiederum die Stellung des Schiebers, die zum Einleiten
von Gas durch das Rohr 17 dient. Außerdem kann der Schieber 33 noch eine Verschlußstellung
einnehmen, in welcher das untere Ende des Durchlaßkanals 8 durch die Schieberplatte
32 abgeschlossen wird. Schließlich kann aber auch die Gießöffnung 36 unter den Durchlaßkanal
8 gebracht werden, wodurch das in dem Trichter 5 und dem Durchlaßkanal 8 befindliche
körnige feuerfeste Material 22 nach unten herausrieselt bzw. von der Schmelze herausgedrückt
wird. Die auf dem Ausgußstein 4 der Fig. 2 angeordnete und den Rand des Trichters
5 überdeckende
Pla- tine 41 vermag nach Wegfall des Gegendrucks des körnigen feuerfesten Naterials
22 dem ferrostatischen Druck der Schmelze nicht mehr standzuhalten und zerbricht,
worauf die Teile aufschwimmen oder durch den Durchlaßkanal 8 von der Schmelze mitgerissen
werden.
[0030] In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 entwickelt das feuerfeste körnige Material
22 unter der Wirkung der Schmelze ein Gas. Da das untere Ende des Durchlaßkanals,
8 durch die Schieberplatte 32 bei entsprechender Stellung des Schiebers 33 gasdicht
abgesperrt ist, kann sich das Gas nur einen Weg nach oben durch die Platine 41 bahnen.
Unter der Wirkung der Schmelze beginnt die Platine 41 an der Oberseite zusammenzusintern
oder zusammenzuschmelzen und ist jedenfalls plastisch, so daß das Gas in der Platine
41 Kanäle bilden kann, durch die es in die Schmelze übertritt. Die Kanäle tragen in
Fig. 2 die Bezugszahl 42. Die Kanäle ermöglichen nach einer Anfangsphase, in der der
Schieber 33 geschlossen ist, beispielsweise während des Füllens der Gießpfanne, ein
Blasen durch die Rohrleitung 17, ohne daß die Platine 41 von der Oberseite 20 des
Ausgußsteins 4 abgehoben wird.
[0031] In Fig. 3 ist eine vor dem Füllen der Pfanne auf die Platine 21 aufgelegte Stahlplatte40
erkennbar, die . das Aufschwimmen der relativ leichten Platine 21 im ersten Moment
der Füllung verhindern soll. Die Stahlplatte 40 schmilzt sehr bald hinweg, so daß
die Platine 21 ihre eigentliche Funktion auszuüben beginnen kann, und dann ist auch
schon die notwendige Füllstandshöhe erreicht, um die Platine unter dem ferrostatischen
Druck niederzuhalten.
[0032] Das körnige feuerfeste Material 22 kann aus Grafitkügelchen oder -granulat eines
ziemlich einheitlichen Durchmessers von ca. 2 mm bestehen oder aus Feuerfestmaterialien,
wie Chromerz, in einer Korngrösse von 1 bis 4 mm, aus Zr-Silikat, aus MgO. Wenn Gas
abgegeben werden soll, kommt gasbeladene Aktivkohle oder Dolomit bzw. ein anderes
Karbonat oder eine Mischung von gasabgebenden Komponenten mit Feuerfestmaterialien
in Betracht.
[0033] Wenn das Behandlungsmedium ausschließlich gasförmig ist, kann die Zuführung des Gases
auch in anderer Weise als durch das Rohr 17 erfolgen. Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte
Ausführungsform ist jedoch besonders für das Einblasen von pulverförmigen oder granulatartigen
Behandlungsmedien von unten in die Gießpfanne geeignet, wodurch eine besonders wirksame
Einbringung solcher Behandlungsmedien möglich ist.
[0034] Es versteht sich, daß statt des geradlinig arbeitenden Schieberverschlusses auch
Drehschieberverschlüsse eingesetzt werden können.
1. Gefäß für metallurgische Schmelzen, insbesondere Pfanne zum Vergießen von Stahlschmelzen,
mit einem am Boden des mit einer feuerfesten Auskleidung versehenen Gefäßes angeordneten
Durchlaß mit einem sich gegen die Schmelze öffnenden Trichter, der in einen im wesentlichen
vertikalen Durchlaßkanal übergeht, und einem am unteren Ende des Durchlaßkanals vorgesehenen
Schieberverschluß mit einer beweglichen Schieberplatte, und mit einer Zuleitung für
ein Behandlungsmedium für die Schmelze, die in den Durchlaßkanal mündet und durch
die das Behandlungsmedium für die Schmelze in die Achmelze einblasbar ist, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Trichter (5) und dem Durchlaßkanal (8) ein körniges feuerfestes
Material (22) angeordnet ist, welches gegen das Innere (1) des Gefäßes durch eine
Platine (21, 41) aus einem porösen, unter der Wirkung der Schmelze während einer vorgegebenen
Standzeit allenfalls in einer der Schmelze zugewandten Oberflächenschicht aufschmelzenden,
jedoch gasdurchlässig bleibenden feuerfesten Material abgedeckt ist, dessen Durchlässe
einen geringeren Querschnitt aufweisen als die Zwischenräume des körnigen feuerfesten
Materials.
2. Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Material der
Platine (21, 41) in Gestalt einer faserigen Matte vorliegt.
3. Gefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse feuerfeste Material
der Platine (21, 41) aus Aluminiumsilikaten mit mindestens 60% Al203 besteht.
4. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige
feuerfeste Material (22) ein unter der Wirkung der Schmelze Gas entwickelndes Material
ist.
5. Gefäß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige feuerfeste Material
(22) eine Mischung aus einem feuerfesten Material und einem unter der Wirkung der
Schmelze Gas entwickelnden Material ist.
6. Gefäß nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige feuerfeste
Material kohlenstoffhaltige Stoffe umfaßt, die unter der Wirkung der Schmelze CO,
C02 und/oder andere kohlenstoffhaltige Gase abgeben.
7. Gefäß nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige feuerfeste
Material (22) gasbeladene Aktivkohle umfaßt.
8. Gefäß nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige feuerfeste
Material ein anorganisches Karbonat umfaßt.
9. Verfahren zum Einbringen eines festen Behandlungsmediums in Pulver- oder Granulatform
in eine in einem metallurgischen Gefäß befindliche metallurgische Schmelze, durch
Einblasen, dadurch gekennzeichnet, daß das Einblasen durch ein in einen Bodenschieberverschluß
mündendes Rohr von unten in einen Durchlaßkanal am Boden des Gefäßes erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßkanal vor dem
Blasen durch ein körniges feuerfestes Material von Schmelze freigehalten wird.
11. Gefäß nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Platine
(21, 41) ein vorzugsweise plattenförmiger Körper (40) aus einem in der Schmelze schmelzenden
Metall angeordnet ist.