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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur sekundär- und vakuum-metallurgischen
Behandlung von flüssigem
Stahl, umfassend ein Vakuumgefäß, wie einen
RH-, VD- oder VOD-Behälter,
das für
den Vakuumprozess mit einem heb- und senkbaren Deckel abgedichtet
verschließbar
ist und/oder an eine abgedichtete, weiterführende Vakuumrohrleitung angeschlossen
ist.
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Solche
Vakuumentgasungsanlagen mit den genannten Behälterarten sind hinlänglich bekannt und
ermöglichen
selbst bei erheblichen Schmelzengrößen eine deutliche Reduzierung
des Gas- und Kohlenstoffgehalts nach kurzen Behandlungszeiten. Das
hierzu erforderliche Vakuum wird durch leistungsstarke, mehrstufige
Dampfstrahl-Vakuumpumpen, mechanische Pumpensätze oder Kombinationen aus
Dampfstrahl- und mechanischen Vakuumpumpen aufgebracht. Den in diesen
beispielsweise nach dem RH-Verfahren bzw. Vakuum-Umlauf-Entgasungsverfahren
und Kesselentgasungsanlagen eingesetzten Dichtungen kommt daher
eine große Bedeutung
zu. Denn etwaige Luftleckagen bzw. ein Lufteintritt während des
Vakuumprozesses beeinträchtigen
den ökonomischen
Betrieb der Anlage.
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Zur
Abdichtung des auf ein Vakuumgefäß absenkbaren
Deckels ist es bekannt, die Nahtstellen bzw. aufeinander treffenden
Flächen
mit Flanschen mit geeigneter Formgebung, z. B. darin eingearbeitete
Dichtungsnuten, auszubilden und zur Abdichtung eine Volldichtung,
Schlauchdichtung, mit oder ohne Ummantelung, oder dergleichen einzulegen.
Obwohl die Flansche mit einer Wasserkühlung versehen sind, hat die
Dichtung durch Überhitzung,
aber auch mechanische Beschädigung,
Aushärtung
und Säureangriff
eine nur geringe Standzeit. Der Dichtungswechsel ist außerdem umständlich.
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Eine
unzureichend abdichtende Dichtung ist nicht unbedingt vor Prozessbeginn
zu erkennen, so dass als Folge das für den erfolgreichen Prozessablauf
notwendige Vakuum möglicherweise
nicht erreicht werden kann. Um solche Störungen des Produktionsprozesses
gering zu halten, wird die Saugleistung der Vakuumpumpen in der
Regel unter Berücksichtigung
einer größeren Leckage
ausgelegt, was wiederum die Investitionskosten und die Betriebskosten
erhöht.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art eine verbesserte Dichtung zu schaffen,
mit der sich die genannten Nachteile vermeiden lassen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass um den Umfang am oberen Ende des Vakuumgefäßes und/oder der Vakuumrohrleitung
ein Dichtmittel angeordnet ist und der Deckel und/oder ein Anschlussende
der weiterführenden
Vakuumrohrleitung mit einem über
das Dichtmittel stülpbaren
Kragen ausgebildet ist. Damit lässt
sich erreichen, dass die Dichtung nicht mehr unmittelbar hoher thermischer
Last durch Hitzestrahlung ausgesetzt ist. Die Dichtung liegt zudem
in einem von dem übergestülpten Kragen
nach außen
geschützten
Raum und ist nahezu unbegrenzt haltbar, denn auch herabfallende
bzw. -tropfende Bären
oder Flüssigstahl
können
nicht mehr an die Dichtung gelangen. An der Dichtstelle sind keine
Flansche mehr erforderlich, wie auch gleichfalls deren mechanische
Bearbeitung und eine Wasserkühlung
entfällt.
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Ein
weiterer wesentlicher Vorteil des Dichtungskonzeptes ist, dass durch
das erfindungsgemäß an der äußeren Gefäß- bzw.
Rohrleitungswand angeordnete Dichtmittel eine räumliche und zeitliche Trennung
der Funktionen „mechanisches Zusammenführen von
Vakuumgefäß und Deckel" und „vakuumdichter
Verschluss der Teile" erfolgt.
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Eine
bevorzugte Ausführung
der Erfindung sieht vor, dass das ringartig um das Vakuumgefäß und/oder
das Anschlussende der Vakuumrohrleitung gelegte Dichtmittel radial
aufweitbar und damit an den Kragen anpreßbar ist. In einer bevorzugten
Ausführung
erfolgt dies mittels einer aufblasbaren Dichtung oder einer Abdichtung,
die durch einen separaten aufblasbaren Ringkörper an den Kragen anpreßbar ist.
Somit ergibt sich eine weiter optimierte Abdichtung, denn mit dem
Aufblasen bzw. -weiten passt sich die Dichtung selbsttätig an etwaige
fertigungsbedingte Unebenheiten der sie einschließenden Flächen des
Deckelkragens und des Vakuumgefäßes und/oder
der Vakuumrohrleitung an.
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Es
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass
das Dichtmittel an eine Druckmediumversorgung anschließbar ist.
Hierdurch lässt
sich der Dichtungsverschleiß weiter
vermindern. Die Druckmediumversorgung kann erst dann zugeschaltet
bzw. angesteuert werden, wenn der Deckel sich in seine Endposition
abgesenkt hat bzw. die Teilrohrstücke der weiterführenden
Vakuumrohrleitung ihre Endfügeposition
erreichen haben und die Dichtfunktion benötigt wird. Beim Öffnen des
Gefäßes bzw.
Abheben des Deckels und/oder Öffnen
der Vakuumrohrleitung bzw. Entfernen deren Teilrohrstücke voneinander kann
die Dichtung entsprechend entlastet bzw. -spannt werden.
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Vorteilhaft
kann die Erfindung auch für
die Belüftung
des Vakuumgefäßes nach
der Vakuumbehandlung eingesetzt werden. Hierzu wird die Dichtung
entspannt und das Vakuumgefäß über den
sich ausbildenden Ringspalt belüftet.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Dichtmittel
parallel und beabstandet voneinander umlaufend angeordnet, wobei an
den nach dem Aufstülpen
des Deckels und/oder Zusammenfügen
der Teilrohrstücke
der weiter führenden
Vakuumrohrleitung eingeschlossenen Ringraum zwischen den beiden
Dichtmitteln eine einen Unterdruck erzeugende Absaugvorrichtung
anschließbar ist.
Das ermöglicht
es, einen zwischen dem Unterdruck im Inneren des Vakuumgefäßes und
dem Atmosphärendruck
zur Umgebung liegenden Unterdruck zu erzeugen. Hierdurch lässt sich
eine insbesondere im Tiefvakuumbereich auf das Vakuumgefäßinnere
wirkende Luftleckage weiter vermindern. Die Minimierung der Luftleckage
ist vor allem bei Anlagen mit mechanischen Vakuumerzeugern zur Begrenzung
der erforderlichen Absaugleistung von Interesse. Weiterhin lässt sich
hierdurch die Dichtheit dieser Dichtmittel zuverlässig und
schnell überprüfen, unabhängig von
dem für
den metallurgischen Prozess installierten Vakuumerzeuger. Störungen können vor
Beginn der eigentlichen Behandlung erkannt werden, mit günstiger
Auswirkung auf die Betriebssicherheit der Anlage.
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Weitere
Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen
der Erfindung. Es zeigen:
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1 als
Einzelheit einer Vakuum-Entgasungsanlage in einem Längsschnitt
ein zum Stand der Technik zählendes,
durch einen aufgesetzten Deckel abgedichtet verschlossenes Vakuumgefäß mit darin
zuvor eingebrachter Schmelzenpfanne;
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2 in
einer sehr schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Abdichtung
zwischen Vakuumgefäß und Deckel,
in durchgezogenen Linien in der Betriebsposition und strichpunktiert
mit abgehobenem Deckel dargestellt;
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3 als
Einzelheit einen Querschnitt eines möglichen Dichtmittels bzw. einer
Dichtung, das bzw. die radial aufblasbar ist, wie strichpunktiert
angedeutet;
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4 als
Einzelheit zwei im parallelen Abstand voneinander angeordnete Dichtmittel
mit an den zwischen den Dichtmitteln eingeschlossenen Ringraum angeschlossener
Unterdruckerzeugungsvorrichtung, schematisch dargestellt; und
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5 eine
Vakuumrohrleitungs-Anordnung, einerseits in gekoppelter Betriebslage
und andererseits in entkoppelter Außenbetriebslage (vgl. die rechte
Hälfte
der Figur) dargestellt.
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Die 1 zeigt
eine bekannte Art einer Vakuum-Entgasung, bei der in einem Vakuumgefäß 1 eine
mit Flüssigmetall 2 befüllte Schmelzenpfanne 3 eingestellt
ist. Das Vakuumgefäß 1 ist
durch einen heb- und senkbaren Deckel 4 unter Zwischenschaltung
einer ringförmigen
Volldichtung 5 abgedichtet verschlossen. Die Volldichtung
wird von Dichtungsnuten aufgenommen, die in komplementären Flanschen 6 bzw. 7 einerseits
des Deckels 4 und andererseits des Vakuumgefäßes 1 eingearbeitet
sind. Der Deckel 4 ist mit Anschlüssen 8 für Zuleitungen 9 zur Einschleusung
von Legierungsmaterialien und einer mittig angeordneten Sauerstofflanze 14 versehen.
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Das
in 2 gezeigte Dichtungskonzept weicht entscheidend
von der bekannten bzw. herkömmlichen,
am Beispiel der 1 vorbeschriebenen Dichtung
zwischen Flanschen 6, 7 von Deckel 4 und
Vakuumgefäß 1 ab.
Denn bei der Ausführung nach 2 wird
der Deckel nicht mehr mit einem Flansch auf eine Flanschunterlage
aufgesetzt, sondern ausgehend von der in 2 gestrichelt
eingezeichneten, angehobenen Außerbetriebsposition
des mit 104 bezifferten Deckels abgesenkt und über das Vakuumgefäß 100 gestülpt. Der
Deckel 104 ist hierzu mit einem nach unten abgebogenen,
das Vakuumgefäß 100 übergreifenden
Kragen 10 ausgebildet.
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Der
Kragen 10 des übergestülpten Deckels 104 legt
sich über
ein Dichtmittel 11, das am oberen Ende 12 knapp
unterhalb der Gefäßöffnung um
den Umfang des Vakuumgefäßes 100 angeordnet
ist. Das ringartig um den Umfang des Vakuumgefäßes 100 gelegte Dichtmittel 11 istbevorzugt
als radial aufweitbare Blähdichtung 13 ausgeführt, das
bzw. die die in 3 gezeigte Konfiguration haben
kann, aber auch beliebig schlauchförmig gestaltbar ist. Durch dieses
Dichtungskonzept erfolgt vorteilhaft eine räumliche und zeitliche Trennung
der Funktionen „mechanisches
Zusammenführen
von Vakuumgefäß und Deckel" und „vakuumdichter
Verschluss der Teile".
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Wenn
in den Hohlraum der Blähdichtung 13 nach
dem Überstülpen des
Deckels 104 eine Druckmedienversorgung (nicht dargestellt)
angeschlossen und Druckluft oder dergleichen eingeleitet wird, weitet
die Blähdichtung 13 sich
radial auf (vgl. die in 3 strichpunktiert schematisch
eingezeichnete Aufweitposition 13') und presst sich an die Innenwand
des Kragens 10 an. Bei Beendigung der Vakuumbehandlung
wird die Blähdichtung 13 entlastet bzw.
entspannt, so dass der Deckel 104 ohne Kontakt zum Dichtmittel 11 bzw.
zur Blähdichtung 13 in die
Außerbetriebsposition
(vgl. Deckel 104' in 2) angehoben
werden kann. Des weiteren kann die Druckmediumversorgung auch für die Belüftung des Vakuumgefäßes 1 genutzt
werden, wozu die Blähdichtung 13 entspannt
und das Vakuumgefäß 1 über einen
sich dabei ausbildenden Ringspalt belüftet wird.
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Bei
der Dichtungsausführung
nach 4 sind zwei solcher Dichtmittel bzw. Blähdichtungen 13a, 13b parallel
und beabstandet voneinander um den Umfang des Vakuumgefäßes 100 angeordnet. Nach
dem Überstülpen des
Deckels 104 und Aufweiten der Blähdichtungen 13a, 13b liegt
zwischen den Blähdichtungen 13a, 13b ein
von dem Kragen 10 des Deckels 104 und der Außenwandung
des Vakuumgefäßes eingeschlossener
Ringraum 15 vor. Eine an diesen Ringraum angeschlossene
Absaugvorrichtung 16 kann einen zwischen dem Unterdruck
im Inne ren des Vakuumgefäßes 100 und
dem Atmosphärendruck
zur Umgebung liegenden Unterdruck erzeugen, was zur Verminderung
von Luftleckagen beiträgt.
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Die 5 zeigt
eine an das hier nicht dargestellte Vakuumgefäß angeschlossene Vakuumrohrleitung 200,
von der zwei aneinander koppelbare Teilrohrstücke 200' und 200" zu erkennen sind.
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Um
den Umfang am Anschlussende 212 des einen Teilrohrstückes 200'' der Vakuumrohrleitung 200 ist
ein Dichtmittel 211 ringartig angeordnet, das als radial
aufweitbare Blähdichtung 213 ausgeführt ist.
An dem dem Anschlussende 212 in Flucht gegenüber liegenden
Anschlussende 201 des anderen Teilrohrstückes 200' der weiterführenden
Vakuumrohrleitung 200 ist ein Kragen 210 ausgebildet,
der sich beim Zusammenfügen
der beiden Teilrohrstücke 200' und 200'', die hier mit den Stirnflächen ihrer
Rohrenden aneinander stossen, über
das Dichtmittel 211 bzw. die Blähdichtung 213 legt.
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Auch
hier ist vorgesehen, dass in den Hohlraum der Blähdichtung 213 nach
dem Überstülpen bzw. Übergreifen
des Kragens 210 mittels einer Druckmedienversorgung (nicht
dargestellt) Druckluft oder dergleichen eingeleitet wird, so dass
sich die Blähdichtung 213 radial
aufweitet (vgl. die in der linksseitigen Darstellung der 5 als
Einzelheit in vergrößertem Maßstab gezeigte
Blähdichtung 213 mit
strichpunktiert schematisch eingezeichneter Aufweitposition 213') und an die
Innenwand des Kragens 210 presst. Bei Beendigung der Vakuumbehandlung
bzw. eines Durchleitvorganges durch die Vakuumrohrleitung 200 wird
die Blähdichtung 213 entlastet
bzw. entspannt, so dass der Kragen 210 ohne Kontakt zum
Dichtmittel 211 bzw. zur Blähdichtung 213 in eine
Außerbetriebsposition
bewegt werden kann.
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Das
Koppeln bzw. Entkoppeln der Teilrohrstücke 200' und 200'' der
Vakuumrohrleitung 200 erfolgt hierbei über einen Zylinder 214 und
einen den Bewegungs- bzw. Stellhub erlaubenden sowie gleichzeitig
Dehnungen bzw. Spannungen ausgleichenden, im Teilrohrstück 200' integrierten
Kompensator 215.
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- 1
- Vakuumgefäß
- 2
- Flüssigmetall
- 3
- Schmelzenpfanne
- 4
- Deckel
- 5
- Volldichtung
- 6
- Flansch
- 7
- Flansch
- 8
- Anschluß
- 9
- Zuleitung
- 10
- Kragen
- 11
- Dichtmittel
- 12
- oberes
Gefäßende
- 13;
13a, 13b
- Blähdichtung
- 14
- Sauerstofflanze
- 15
- Ringraum
- 16
- Absaugvorrichtung
- 100
- Vakuumgefäß
- 104
- Deckel
- 200
- Vakuumrohrleitung
- 200'
- Teilrohrstück (der
Vakuumrohrleitung)
- 200''
- Teilrohrstück (der
Vakuumrohrleitung)
- 201
- Anschlussende
- 210
- Kragen
- 211
- Dichtmittel
- 212
- Anschlussende
- 213
- Blähdichtung
- 214
- Zylinder
- 215
- Kompensator