(19)
(11) EP 1 088 112 B1

(12) EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45) Hinweis auf die Patenterteilung:
29.01.2003  Patentblatt  2003/05

(21) Anmeldenummer: 99934506.9

(22) Anmeldetag:  17.05.1999
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)7C21C 7/10
(86) Internationale Anmeldenummer:
PCT/DE9901/472
(87) Internationale Veröffentlichungsnummer:
WO 9906/0174 (25.11.1999 Gazette  1999/47)

(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


(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE DE ES FR GB IT LU NL SE

(30) Priorität: 16.05.1998 DE 19822159

(43) Veröffentlichungstag der Anmeldung:
04.04.2001  Patentblatt  2001/14

(73) Patentinhaber: Vai Fuchs GmbH
77731 Willstätt-Legelshurst (DE)

(72) Erfinder:
  • WAGENER, Friedhelm
    D-47269 Duisburg (DE)
  • LUVEN, Arno
    D-47803 Krefeld (DE)

(74) Vertreter: Müller, Karl-Ernst, Dr., Dipl.-Ing. et al
Patentanwälte Becker & Müller, Turmstrasse 22
40878 Ratingen
40878 Ratingen (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
DE-A- 4 130 590
   
  • 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)
   
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).


Beschreibung


[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.


Ansprüche

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.
 


Claims

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).
 


Revendications

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).
 




Zeichnung