(19) |
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(11) |
EP 1 088 112 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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29.01.2003 Patentblatt 2003/05 |
(22) |
Anmeldetag: 17.05.1999 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC)7: C21C 7/10 |
(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/DE9901/472 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 9906/0174 (25.11.1999 Gazette 1999/47) |
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(54) |
MIT EINER WASSERKÜHLUNG VERSEHENES GEFÄSS FÜR DIE VAKUUMBEHANDLUNG VON FLÜSSIGEM STAHL
WATER-COOLED VESSEL FOR VACUUM PROCESSING OF LIQUID STEEL
CUVE A REFROIDISSEMENT A EAU POUR LE TRAITEMENT SOUS VIDE D'ACIER LIQUIDE
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE DE ES FR GB IT LU NL SE |
(30) |
Priorität: |
16.05.1998 DE 19822159
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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04.04.2001 Patentblatt 2001/14 |
(73) |
Patentinhaber: Vai Fuchs GmbH |
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77731 Willstätt-Legelshurst (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- WAGENER, Friedhelm
D-47269 Duisburg (DE)
- LUVEN, Arno
D-47803 Krefeld (DE)
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(74) |
Vertreter: Müller, Karl-Ernst, Dr., Dipl.-Ing. et al |
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Patentanwälte
Becker & Müller,
Turmstrasse 22 40878 Ratingen 40878 Ratingen (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
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- WAGENER F ET AL: "FUTURE DEVELOPMENT IN SECONDARY STEELMAKING" STEEL TIMES INTERNATIONAL
- INCORPORATING IRON & STEEL INTERNATIONAL, Bd. 22, Nr. 5, 1. September 1998 (1998-09-01),
Seiten 46-48, XP000790090 ISSN: 0143-7798
- PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 016, no. 342 (C-0966), 24. Juli 1992 (1992-07-24) &
JP 04 103713 A (NIPPON STEEL CORP), 6. April 1992 (1992-04-06)
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Behandlungsgefäß für die Vakuumbehandlung von flüssigem
Stahl, bestehend aus einem daran angesetzte Tauchrohre aufweisenden Unterteil und
aus einem Oberteil, ferner mit einer Heizvorrichtung, einer Beschickungseinrichtung
und einem im rechten Winkel zur Zentralachse des Gefäßes angeordneten Abgasanschluß,
wobei das Behandlungsgefäß einen äußeren metallischen Mantel und in seinem Unterteil
eine zum Gefäßinneren hin angesetzte Auskleidung aus Feuerfestmaterial aufweist, und
wobei der metallische Mantel des Oberteils des Gefäßes einschließlich des Abgasanschlusses
mit einer Wasserkühleinrichtung versehen und innenseitig unmittelbar den im Inneren
des Gefäßes herrschenden Prozeßbedingungen ausgesetzt ist.
[0002] Ein Stahl-Behandlungsgefäß mit den vorgenannten Merkmalen ist in der JP-A-04 103
713 beschrieben; ein derartiges Behandlungsgefäß dient der Nachbehandlung, beispielsweise
der Entgasung von flüssigem Stahl, indem das Gefäß mit den an seinem Unterteil sitzenden
Tauchrohren in eine mit flüssigem Stahl gefüllte Pfanne eingetaucht und der flüssige
Stahl unter Vakuum in das Behandlungsgefäß gesaugt und nach der Behandlungsphase wieder
in die Pfanne zurückgeleitet wird. Im zylindrischen Gefäßmittelteil sind schräg angeordnete
Anschlußstutzen für die Einleitung von Legierungsmaterialien und zum Anschluß einer
Brenner-Heizeinrichtung vorgesehen.
[0003] Soweit in den Behandlungsgefäßen sehr hohe Temperaturen auftreten, sind diese Behandlungsgefäße
zumindest in ihrem Unterteil mit einer Auskleidung aus einem Feuerfestmaterial versehen.
Hinsichtlich des Oberteils schlägt die gattungsbildende JP-A-04 103 713 bereits vor,
dessen metallischen Mantel mit einer Wasserkühleinrichtung zu versehen und innenseitig
unmittelbar den im Inneren des Gefäßes herrschenden Prozeßbedingungen auszusetzen.
[0004] Bei diesen Behandlungsgefäßen besteht zusätzlich das Problem einer ausreichenden
Kühlung der Abgase, und hierzu wird, was in der gattungsbildenden JP-A-04 103 713
nicht weiter angesprochen ist, den Gefäßen ein Gaskühler nachgeschaltet, der einen
entsprechenden Bauaufwand erfordert. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
bei einem Behandlungsgefäß mit den gattungsgemäßen Merkmalen die erforderliche Kühlung
der Abgase mit möglichst geringem Bauaufwand durchzuführen.
[0005] Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Anspruch 1; vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0006] Die Erfindung sieht hierzu vor, daß sich der mit der Wasserkühleinrichtung versehene
metallische Mantel über den Abgasanschluß hinaus erstreckt und eine an den Abgasanschluß
des Gefäßes anschließende Gaskühlstrecke ausbildet.
[0007] Zur Verbesserung des Wärmeübergangs vom Gefäßinneren auf die Wasserkühlung des metallischen
Mantels kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, daß der
für eine Wasserkühlung eingerichtete metallische Mantel an seiner zum Gefäßinneren
weisenden Oberfläche eine Plattierung aus einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden
Material aufweist, wobei die Plattierung vorzugsweise aus Kupfer besteht. Hiermit
ist der Vorteil einer Vermeidung von Bärenansätzen an dem wassergekühlten Mantelbereich
verbunden, da sich aufgrund einer schockartig wirkenden Wärmeabfuhr sich bildende
Bärenansätze mit einem nur geringen Eigengewicht wieder von der Gefäßwand lösen und
ins Gefäßinnere fallen. Je nach den Ausführungsbeispielen der Erfindung kann somit
nur das Oberteil oder auch zusätzlich das Mittelteil eine derartige Plattierung aufweisen.
[0008] In der einfachsten Form kann hinsichtlich der Ausbildung der Wasserkühlung vorgesehen
sein, daß der metallische Mantel in seinem für eine Wasserkühlung eingerichteten Bereich
doppelwandig ausgebildet und mit Anschlüssen für eine Kühlwasserzufuhr und für eine
Ableitung des erwärmten Wassers versehen ist.
[0009] In einer alternativen Ausführungsform besteht der Gefäßmantel in seinem für eine
Wasserkühlung eingerichteten Bereich aus einer vertikal verlaufenden Rohr an RohrKonstruktion,
wobei die beispielsweise rund oder quadratisch ausgebildeten Rohre den Zwischenraum
zur Durchleitung des Kühlwassers bilden.
[0010] Um einen ausreichenden Anschluß des mit einer Wasserkühlung versehenen metallischen
Mantels an den mit einer Feuerfestauskleidung versehenen Gefäßbereich sicherzustellen,
kann vorgesehen sein, daß der für eine Wasserkühlung eingerichtete metallische Mantel
an seinem Flanschanschluß zu dem eine Auskleidung aus Feuerfestmaterial aufweisenden
Gefäßteil innenseitig mit einer sich über einen begrenzten Übergangsbereich erstreckenden
Isolierung aus einem Feuerfestmaterial versehen ist. Hierbei kann die in dem Übergangsbereich
an dem für eine Wasserkühlung eingerichteten metallischen Mantel angeordnete Isolierung
eine geringere Stärke als die Auskleidung des anschließenden Gefäßteils aufweisen.
[0011] Um bei einer solchen Ausführungsform der Erfindung eine glatte Auskleidung des gefährdeten
Flanschbereiches sicherzustellen, kann vorgesehen sein, daß der für eine Wasserkühlung
eingerichtete metallische Mantel an seinem Flanschanschluß zu dem eine Auskleidung
aus Feuerfestmaterial aufweisenden Gefäßteil um den Unterschiedsbetrag in der Stärke
zwischen Isolierung und Auskleidung zum Gefäßinneren versetzt angeordnet ist.
[0012] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele eines Behandlungsgefäßes wiedergegeben,
welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein aus dem Stand der Technik bekanntes Stahl-Behandlungsgefäß in einer schematischen
Darstellung mit einem wassergekühlten Oberteil;
- Fig. 2
- den Übergang zwischen dem wassergekühlten Oberteil und dem mit einer Feuerfestauskleidung
versehenen Mittelteil des Behandlungsgefäßes gemäß Figur 1 in einer geschnittenen
Einzeldarstellung;
- Fig. 3
- ein weiteres aus dem Stand der Technik bekanntes Ausführungsbeispiel eines Stahl-Behandlungsgefäßes
mit einem mit wassergekühlter Wandung versehenen Oberteil und Mittelteil;
- Fig. 4
- das erfindungsgemäß ausgestaltete Behandlungsgefäß mit einer an den Abgasanschluß
angeschlossenen Gaskühlstrecke.
[0013] Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele des Behandlungsgefäßes
unterfallen nicht dem Erfindungsgedanken und sind daher zum besseren Verständnis des
Gegenstandes der Erfindung erläutert:
[0014] Das in Figur 1 schematisch dargestellte Behandlungsgefäß 10 besteht aus einem Unterteil
11 mit daran angeschlossenen Tauchrohren 12, einem darüber mittels einer Flanschverbindung
21 angesetzten Mittelteil 13, welches Beschickungseinrichtungen 14 aufweist, sowie
aus einem Oberteil 15, welches einen im rechten Winkel zur Zentralachse des Behandlungsgefäßes
10 angeordneten Abgasanschluß 16 aufweist, an den bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Gaskühler 17 angeschlossen ist. Zwischen Abgasanschluß 16 und Gaskühler 17 ist
ein Kompensator 18 zwischengeschaltet. Das gesamte Gefäß weist einen äußeren metallischen
Mantel 19 auf, wobei das Unterteil 11 sowie das Mittelteil 13 des Behandlungsgefäßes
10 eine zum Gefäßinneren hin angesetzte Auskleidung 20 aus einem Feuerfestmaterial
aufweisen. Wie in Figur 1 schematisch dargestellt, ist das Oberteil 15 lediglich mit
dem metallischen Mantel 19 ausgeführt, der in einer aus Figur 2 ersichtlichen Weise
mit einer Wasserkühleinrichtung versehen ist.
[0015] Wie hierzu der Figur 2 im einzelnen zu entnehmen ist, ist der Gefäßmantel des Oberteils
15 doppelwandig mit dem äußeren metallischen Mantel 19 und einem inneren metallischen
Mantel 22 ausgebildet, die zwischen sich einen Zwischenraum 23 zur Durchleitung von
Kühlwasser ausbilden. Um im Bereich der Flanschverbindung 21 und des hier ansetzenden
Bereichs der Wasserkühlung für einen Schutz zu sorgen, ist der an die Flanschverbindung
21 anschließende Bereich des metallischen Mantels 19 in einem Übergangsbereich mit
einer inneren Isolierung 26 versehen. Da diese Isolierung 26 eine geringere Stärke
aufweist als die gesamte Auskleidung 20 des anschließenden Mittelteils 13 des Behandlungsgefäßes
10 ist das Oberteil 15 um einen Betrag zum Gefäßinneren versetzt angeordnet, der dem
Unterschiedsbetrag in der Stärke zwischen der Isolierung 26 und der Feuerfest-Auskleidung
20 entspricht. Im einzelnen ist der Figur 2 zu entnehmen, daß die Auskleidung 20 aus
einem auf den metallischen Mantel 19 des Mittelteils 13 aufgebrachten Dauerfutter
24 besteht, an das innenseitig das Verschleißfutter 25 anschließt. Die Isolierung
26 des Oberteils 15 hingegen hat einen gleichen Aufbau wie das Dauerfutter 24 des
Unterteils 11.
[0016] Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist nicht nur das Oberteil
15 einen metallischen Mantel 19 mit einer Wasserkühlung auf, sondern gleiches ist
auch an dem Mittelteil 13 bis zu dessen Flanschverbindung 21 zum Anschluß an das Unterteil
11 verwirklicht, welches weiterhin mit einer Auskleidung 20 aus Feuerfestmaterial
versehen ist. Zusätzlich ist bei diesem Ausführungsbeispiel im Bereich des Mittelteils
13 eine Plattierung 30 aus Kupfer angedeutet, die an der zum Gefäßinneren weisenden
Oberfläche des Mittelteils 13 wie auch des Oberteils 15 angebracht ist und aufgrund
der schockartigen Wärmeabfuhr vom Gefäßübergang auf die Wasserkühlung des metallischen
Mantels 19 das Anhaften von Bärenansätzen vermeiden hilft.
[0017] In Figur 4 ist dargestellt, daß bei einer Einrichtung des Mittelteils 13 sowie des
Oberteils 15 mit einem wassergekühlten Mantel 19 die Abgastemperatur soweit gesenkt
werden kann, daß auf einen herkömmlichen Gaskühler verzichtet werden kann, indem an
das Oberteil 15 eine Gaskühlstrecke 27 anschließt, die ebenfalls einen wassergekühlten
metallischen Mantel 19 gleicher Ausbildung wie für das Mittelteil 13 und das Oberteil
15 vorgesehen aufweist.
1. Behandlungsgefäß (10) für die Vakuumbehandlung von flüssigem Stahl, bestehend aus
einem daran angesetzte Tauchrohre (12) aufweisenden Unterteil (11) und aus einem Oberteil
(15), ferner mit einer Heizvorrichtung, einer Beschickungseinrichtung (14) und einem
im rechten Winkel zur Zentralachse des Gefäßes angeordneten Abgasanschluß (16), wobei
das Behandlungsgefäß (10) einen äußeren metallischen Mantel (19) und in seinem Unterteil
(11) eine zum Gefäßinneren hin angesetzte Auskleidung (20) aus Feuerfestmaterial aufweist,
und wobei der metallische Mantel (19) des Oberteils (15) des Gefäßes einschließlich
des Abgasanschlusses (16) mit einer Wasserkühleinrichtung (23) versehen und innenseitig
unmittelbar den im Inneren des Gefäßes (10) herrschenden Prozeßbedingungen ausgesetzt
ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der mit der Wasserkühleinrichtung (23) versehene metallische Mantel (19) über
den Abgasanschluß (16) hinaus erstreckt und eine an den Abgasanschluß des Gefäßes
anschließende Gaskühlstrecke (27) ausbildet.
2. Behandlungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß der für eine Wasserkühlung eingerichtete metallische Mantel (19) an seiner zum Gefäßinneren
weisenden Oberfläche eine Plattierung (30) aus einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit
aufweisenden Material aufweist.
3. Behandlungsgefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattierung (30) aus Kupfer besteht.
4. Behandlungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Mantel (19) in seinem für eine Wasserkühlung eingerichteten Bereich
doppelwandig ausgebildet und mit Anschlüssen für eine Kühlwasserzufuhr und für eine
Ableitung des erwärmten Wassers versehen ist.
5. Behandlungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Mantel (19) in seinem für eine Wasserkühlung eingerichteten Bereich
aus einzelnen, aneinandergesetzten Rohren zur Durchleitung des Kühlwassers ausgebildet
ist.
6. Behandlungsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der für eine Wasserkühlung eingerichtete metallische Mantel (19) an seinem Flanschanschluß
(21) zu dem eine Auskleidung (20) aus Feuerfestmaterial aufweisenden Gefäßteil (11,
13) innenseitig mit einer sich über einen begrenzten Übergangsbereich erstreckenden
Isolierung (26) aus einem Feuerfestmaterial versehen ist.
7. Behandlungsgefäß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Übergangsbereich an dem für eine Wasserkühlung eingerichteten metallischen
Mantel (19) angeordnete Isolierung (26) eine geringere Stärke als die Auskleidung
(20) des anschließenden Gefäßteils (11, 13) aufweist.
8. Behandlungsgefäß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der für eine Wasserkühlung eingerichtete metallische Mantel (19) an seinem Flanschanschluß
(21) zu dem eine Auskleidung aus Feuerfestmaterial aufweisenden Gefäßteil (11, 13)
um den Unterschiedsbetrag in der Stärke zwischen Isolierung (26) und Auskleidung (20)
zum Gefäßinneren versetzt angeordnet ist.
1. Process vessel (10) for vacuum processing liquid steel comprising a lower part (11)
having submersible pipes (12) disposed thereon and an upper part (15), whereby said
process vessel is further provided with a heating apparatus, a feed device (14) and
a waste gas connection (16) arranged at a right angle to the central axis of said
vessel, and whereby said process vessel (10) has an outer metal jacket (19) and a
refractory lining (20) arranged in its lower part (11) on its interior, and whereby
the metal jacket (19) of the upper part (15) of said vessel, including said waste
gas connection (16), is provided with a water-cooling device (23) and is exposed on
an innerside directly to process conditions prevailing in the interior of said vessel
(10), characterized in that the metal jacket (19) provided with said water-cooling device (23) extends beyond
said waste gas connection (16) and forms a gas cooling seqment (27) connected to said
waste gas connection of said vessel.
2. Process vessel in accordance with claim 1, characterized in that the metal jacket (19) designed for water-cooling has at its surface facing the interior
of said vessel a coating (30) made from a material with high heat conductivity.
3. Process vessel in accordance with claim 2, characterized in that said coating (30) comprises copper.
4. Process vessel in accordance with any of claims 1 through 3, characterized in that said metal jacket (19) has two walls in the region designed for water cooling and
is provided with connections for supplying cooling water and for eliminating heated
water.
5. Process vessel in accordance with any of claims 1 through 3, characterized in that in its region designed for water-cooling, said metal jacket (19) has individual pipes
connected to each other for conducting the cooling water.
6. Process vessel in accordance with any of claims 1 through 5, characterized in that said metal jacket (19) designed for water-cooling is provided at its flange connection
(21) to said vessel part (11, 13) having a refrectory lining (20) on the inner side
with insulation (26) made of a refrectory material that extends across a limited transition
region.
7. Process vessel in accordance with claim 6, characterized in that said insulation (26) arranged in said transition region on said metal jacket (19)
designed for water-cooling is thinner than said lining (20) of the adjacent vessel
part (11, 13).
8. Process vessel in accordance with claim 7, characterized in that said metal jacket (19) designed for water-cooling, at its flange connection (21)
to said vessel part (11, 13) having a refractory lining, is arranged offset to the
vessel interior by the difference in thickness between said insulation (26) and said
lining (20).
1. Récipient de traitement ( 10) pour le traitement sous vide d'acier liquide, comprenant
une partie inférieure ( 11) présentant des tuyaux d'immersion (12) montés dessus et
une partie supérieure (15), également équipé d' un dispositif de chauffage, d' un
système d'alimentation (14) et d'un branchement des gaz brûlés (16) disposé en angle
droit par rapport à l'axe central du récipient, le récipient de traitement (10) présentant
une enveloppe (19) métallique extérieure et, dans sa partie inférieure (11), un revêtement
(20) placé en direction de l'intérieur du récipient et à base de matériau réfractaire,
l'enveloppe ( 19) métallique de la partie supérieure ( 15) du récipient, y compris
le branchement des gaz brûlés (16), étant pourvue d'un système de refroidissement
par eau ( 23) et étant exposée côté intérieur directement aux conditions de procédé
régnant à l'intérieur du récipient (10), caractérisé en ce que l'enveloppe (19) métallique pourvue du dispositif de refroidissement par eau ( 23)
s'étend au-delà du branchement de gaz brûlés (16), et forme un tronçon de réfrigération
de gaz (27) se raccordant au branchement des gaz brûlés du récipient.
2. Récipient de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe (19) métallique aménagée pour un refroidissement par eau présente, sur
sa surface dirigée vers l'intérieur du récipient, un placage (30) à base d'un matériau
présentant une bonne conductibilité thermique.
3. Récipient de traitement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le placage (30) est à base de cuivre.
4. Récipient de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'enveloppe ( 19) métallique est conçue avec une double paroi dans sa zone aménagée
pour un refroidissement par eau, et est pourvue de branchements pour une alimentation
en eau de réfrigération et pour une dérivation de l'eau réchauffée.
5. Récipient de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'enveloppe ( 19) métallique est conçue, dans sa zone aménagée pour un refroidissement
par eau, à base de tuyaux individuels et juxtaposés pour le passage de l'eau de refroidissement.
6. Récipient de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'enveloppe ( 19) métallique aménagée pour un refroidissement par eau est pourvue,
sur son branchement de bride (21) avec la partie de récipient (11, 13) présentant
un revêtement ( 20) à base de matériau réfractaire, côté intérieur, d'une isolation
(26) s'étendant sur une zone de transition limitée et à base d'un matériau réfractaire.
7. Récipient de traitement selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'isolation (26), disposée dans la zone de transition sur l'enveloppe (19) métallique
aménagée pour un refroidissement par eau, présente une surface inférieure au revêtement
( 20) de la partie de récipient (11, 13) s'y raccordant.
8. Récipient de traitement selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'enveloppe (19) métallique conçue pour être refroidie par l'eau est montée au niveau
de son raccord à bride ( 21) avec la partie du récipient ( 11, 13) qui présente un
revêtement à base de matériau réfractaire, de façon décalée par rapport à l'intérieur
du récipient, la valeur de ce décalage correspondant à la différence d'épaisseur qui
existe entre l'isolation ( 26) et le revêtement (20).

