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Die
Erfindung betrifft eine Halteeinrichtung für Spülelemente.
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Spülelemente
zur sekundärmetallurgischen Behandlung
von Metallschmelzen sind seit langem bekannt. Sie dienen der Zufuhr
von Gasen und/oder Feststoffen in die metallurgische Schmelze. Üblicherweise
bestehen die Spülelemente
aus feuerfesten keramischen Bauteilen, die eine sogenannte gerichtete
oder ungerichtete Porosität
aufweisen. Im Fall der ungerichteten Porosität erfolgt die Gasdurchführung – wie bei
einem Schwamm – durch
die offenen Poren des feuerfesten Matrixmaterials. Ein Spülelement
mit gerichteten Poren weist einen oder mehrere Kanäle auf,
die sich durch das Spülelement
von einer sogenannten kalten Seite (dem Außenmantel des metallurgischen
Gefäßes benachbart)
zur heißen Seite
(der Schmelze benachbart) erstrecken. Die Gaszuführung erfolgt über entsprechende
Anschlusselemente, wobei Gasverteilkammern zwischengeschaltet sein
können.
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Spülelemente
der genannten Art, die häufig eine
Kegelstumpfform aufweisen, werden mit oder ohne Hülse in einen
sogenannten Lochstein eingesetzt (beide bestehen aus "dichter Keramik"), Hülse und
Lochstein bilden wiederum einen Bestandteil einer feuerfesten Auskleidung
im Wand- oder Bodenbereich des metallurgischen Gefäßes.
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Die
Gasspülelemente
stellen einen Verschleißteil
dar, der regelmäßig gewechselt
werden muss. Dazu weist der metallische Außenmantel des metallurgischen
Gefäßes eine Öffnung auf.
Das verschlissene Spülelement
wird ausgebrochen oder ausgezogen und ein neues Spülelement
von außen eingesetzt
und beispielsweise in der erwähnten
Hülse oder
dem Lochstein ausgerichtet. In dieser Position muss es anschließend sicher
gehalten werden.
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Aus
der
DE 37 16 920 A1 ist
dazu eine Halteeinrichtung bekannt, die wie folgt aufgebaut ist:
Im Randbereich der erwähnten Öffnung des
metallischen Außenmantels
sind mehrere Schraubenbolzen angeordnet, die senkrecht vom Außenmantel nach
außen
abstehen. Auf diese Schraubenbolzen können Laschen aufgeschraubt
werden, die eine weitere Gewindeöffnung
aufweisen, durch die weitere Schrauben geführt werden können. Auf
den Laschen liegt ein Abschnitt des Spülelementes auf, das so in der
gewünschten
Position gehalten wird. Durch die erwähnten zusätzlichen Schrauben lässt sich
das Spülelement
in gewissen Grenzen ausrichten. Diese bekannte Halteeinrichtung
ist relativ kompliziert aufgebaut und ermöglicht eine höhenmäßige Anpassung
des Spülelementes,
relativ zur feuerfesten Auskleidung, beispielsweise relativ zum
Lochstein, nur in engen Grenzen. Insbesondere ist die bekannte Halteeinrichtung
jeweils nur auf einen Typ von Spülelementen
abgestellt. Häufig
werden jedoch unterschiedlich große (lange) Spülelemente
eingesetzt. Die bekannte Halteeinrichtung ist nicht geeignet, beispielsweise
kürzere
Spülelemente
in der gewünschten
Verbundposition gegenüber
dem Lochstein oder der Hülse
zu halten.
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Eine ähnliche
Halteeinrichtung wird auch in der
DE 199 15 100 C1 offenbart. Dabei wird das
Spülelement über einen
Schwenkbügel
und einen auf diesem Schwenkbügel
geführten
Verschlussteil gehalten. Wiederum ist nur eine definierte Höhenposition
der Halteeinrichtung möglich.
Auch diese Halteeinrichtung ist deshalb nicht geeignet, beispielsweise kürzere Spülelemente
in der gewünschten
Verbundposition gegenüber
dem Lochstein oder einer Hülse zu
halten.
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Die
DE 38 33 504 A2 beschreibt
eine Gasspüleinrichtung,
mit der ein Gasspülstein
zentriert in einen Lochstein einsetzbar, zentriert in diesem gehalten
und aus diesem Lochstein ausziehbar ist. Die Einrichtung dient damit
der Manipulation des Gasspülsteins
beim Ein- und Ausbau. Soweit zwischen Ein- und Ausbau gleichzeitig
der Gasspülstein
mit dieser Einrichtung gehalten wird ergeben sich die zuvor beschriebenen
Beschränkungen
analog, da der Gasspülstein
an der Haltevorrichtung zentriert gehalten wird und damit Toleranzen
oder unterschiedliche Spülsteinlängen nicht
ausgeglichen werden können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halteeinrichtung der
erwähnten
Art anzubieten, mit der Spülelemente,
die in einer feuerfesten Auskleidung einer Wand oder eines Bodens
eines metallurgischen Gefäßes eingesetzt
sind, sicher zu halten. Dabei soll die Halteeinrichtung leicht bedienbar
sein und so ausgebildet werden, dass Spülelemente unterschiedlicher
Größe (unterschiedlicher
Länge)
mit ein und derselben Halteeinrichtung gehalten werden können. Ein
Einbau unmittelbar benachbarter Spülelemente wäre ebenfalls wünschenswert.
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Der
Erfindung liegt folgende Überlegung
zugrunde:
Die Halteeinrichtung soll einen schwenkbaren Bügel umfassen,
der mindestens einen Abschnitt aufweist, der im Bereich der erwähnten Zuführöffnung im
metallischen Außenmantel
des metallurgischen Gefäßes gegen
eine untere (kaltseitige) Anschlagstelle des Spülelementes geführt werden
kann und der sich in unterschiedlichen Schwenkpositionen arretieren lässt. Je
nach Größe und Anordnung
des Spülelementes
wird der Bügel
dann über
einen mehr oder weniger großen
(kleinen) Winkel in Richtung auf oder durch die Zuführöffnung verschwenkt,
bis er gegen die untere Stirnfläche
oder einen sonstigen Anschlag des Spülelementes anliegt. In dieser
Schwenkstellung (entsprechend der gewünschten Endposition des Spülelementes
innerhalb der Auskleidung) wird der Bügel an der Halteeinrichtung
befestigt und kann das Spülelement
sicher halten.
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In
ihrer allgemeinsten Ausführungsform
betrifft die Erfindung demnach eine Halteeinrichtung für ein Spülelement,
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Wie
bereits eingangs erwähnt
ist ein Spülelement
in der Regel mit Gasanschlussleitungen und/oder Durchbruchsicherungen
und/oder Gasverteilkammern ausgebildet, die im Bereich der unteren Stirnfläche des
Spülelementes
angeordnet sind oder sich an die untere Stirnfläche des Spülelementes anschließen. Im
einfachsten Fall handelt es sich um eine Rohrleitung, die in das "kalte" Ende des Spülelementes
hineingeführt
ist. Die Anschlagstelle kann damit – je nach Bauart des Spülements – beispielsweise
die untere Stirnfläche
des Spülers,
das kaltseitige Ende einer zusätzlich
angebrachten Durchbruchsicherung oder die Kaltseite einer Gasverteilkammer sein.
Es ist selbstverständlich,
dass der Bügel
so ausgebildet sein muss, dass er nicht auf mechanisch empfindliche
Anschlusselemente drückt,
denn der Bügel
soll lediglich gegen eine stabile Anschlagstelle (beispielsweise
die untere Stirnfläche
des Spülelementes)
drücken.
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Zu
diesem Zweck sieht eine Ausführungsform
der Erfindung vor, den Bügel
mit einer Öffnung auszubilden,
um die erwähnten
empfindlichen Anschlussteile des Spülelementes aufnehmen zu können. Im
einfachsten Fall weist der Bügel
dazu eine Öffnung
auf, die größer ist
als die Anschlussteile, sodass diese durch die Öffnung hindurch geführt werden
können.
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In
einer weiteren Ausführungsform
besteht der Bügel
aus zwei, im Abstand nebeneinander angeordneten Bügelarmen.
Beim Verschwenken des Bügels
tauchen die Anschlusselemente des Spülelementes entsprechend in
den Abstand zwischen den Bügelarmen
ein, bleiben also unbelastet, während die
beiden Bügelarme
anschließend
gegen die untere Stirnfläche
des Spülelementes
geführt
werden können.
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Der
Abschnitt des Bügels
zwischen den Enden, der gegen das Spülelement geführt wird,
kann auf unterschiedliche Art und Weise gestaltet sein. Im einfachsten
Fall ist der Bügel
beziehungsweise sind die Bügelarme
geradlinig. Der genannte Abschnitt (die Abschnitte) wird durch Verdickungen
gebildet, die beispielsweise die Form eines Halbkreises aufweisen.
Alternativ kann der zwischen den Enden verlaufende Abschnitt des
Bügels
gewölbt
ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines Ringabschnitts oder
auch asymmetrisch. Diese Ausführungsform wird
in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Dabei wird der gewölbte Abschnitt durch
die Zuführöffnung im
Ofenmantel geführt.
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Das
erwähnte
Lager sowie die zugehörige Verriegelung
können
an der Außenseite
des metallischen Außenmantels
des metallurgischen Gefäßes befestigt
werden, beispielsweise angeschweißt werden. Ebenso ist eine
Befestigung an der Innenwand der Zuführöffnung möglich.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, die Halteeinrichtung mit einer Platte auszubilden,
die mit einer Seite (Hauptoberfläche)
am Außenmantel
des metallurgischen Gefäßes befestigt wird,
wobei die Platte eine Öffnung
aufweist, die weitestgehend der Zuführöffnung des metallischen Außenmantels
des metallurgischen Gefäßes entspricht und
in Verlängerung
dieser Zuführöffnung verläuft, wobei
auf der anderen Seite (Hauptfläche)
der Platte das Lager und die Verriegelung befestigt sind, wobei auch
hier die Teile beispielsweise angeschraubt oder angeschweißt sein
können.
Der Vorteil dieser Ausführungsform
besteht darin, dass die Halteeinrichtung komplett vorkonfektioniert
zum metallurgischen Gefäß gebracht
werden kann. Die Platte wird dann insgesamt am Außenmantel
des metallurgischen Gefäßes befestigt.
Weitere Montagearbeiten sind nicht notwendig.
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Die
Erfindung sieht ferner zusätzliche
Druckelemente vor, die auf dem Abschnitt angeordnet werden, der
im Bereich der Zuführöffnung des
metallischen Außenmantels
des metallurgischen Gefäßes gegen
das Spülelement
geführt
wird. Diese Druckelemente werden auf den Außenseiten des Bügels (der
Bügelarme)
platziert, sodass das Spülelement
in der Halteposition der Halteeinrichtung auf diesen Druckelementen
und damit nur mittelbar auf den Bügeln aufliegt. Der Vorteil
dieser separaten Druckelemente besteht darin, dass diese verstellbar
(und austauschbar, auch gegen Druckelemente anderer Form und Größe) auf
dem Bügel
(den Bügelarmen)
angeordnet werden können. "Verstellbar" bedeutet dabei, dass
die Druckelemente, beispielsweise Druckplatten, entlang der genannten
Bügelabschnitte
verschiebbar oder verschwenkbar sind. Damit können sie sich, je nach Winkelstellung
des Bügels
(der Bügelarme)
in der Montageposition so ausrichten, dass sie exakt parallel zur
unteren Stirnfläche
des Spülelementes
liegen und damit jeweils eine flächige
Auflage bilden. Im einfachsten Fall werden die Druckelemente über Drähte an den
entsprechenden Bügelabschnitten
verbunden, die eine Verschiebbarkeit beziehungsweise Verschwenkbarkeit
ermöglichen. Ebenso
können
die Bügel
in dem entsprechenden Abschnitt eine Längsnut aufweisen, in die ein
von den Druckelementen ausgehender Zapfen eingreift, wodurch ebenfalls
eine Verschwenkbarkeit und Längsverschiebbarkeit
der Druckelemente über
eine gewisse Strecke erreicht wird. Damit die Druckelemente aus
den erwähnten
Nuten nicht herausfallen, können
die Zapfen endseitig Verdickungen aufweisen und die Nuten sind entsprechend
mit unterschiedlichen Querschnitten ausgebildet.
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Die
Verriegelung kann aus einer Gewindestange bestehen, die an ihrem
ersten Ende gelenkig an einem Schwenklager geführt ist und auf deren zweites
Ende ein Sperrglied aufschraubbar ist, welches den Bügel in einer
gewünschten
Halteposition gegenüber
dem Spülelement
untergreift. Dieses System ist besonders stabil, effektiv, leicht
zu bedienen und kann entsprechend der Länge der Gewindestange eine
Befestigung des Bügels
in ganz unterschiedlichen Winkelpositionen (Schwenkstellungen) ermöglichen.
Auch hierzu gibt die Figurenbeschreibung nachstehend nähere Informationen.
Eine andere Möglichkeit
besteht darin, die Verriegelung mit einer Stange auszubilden, die
mehr oder weniger senkrecht vom Außenmantel des metallurgischen
Gefäßes wegsteht
und verschiedene Querbohrungen aufweist, durch die Sicherungsstifte
geführt
werden können,
die gleichzeitig den Bügel
(die Bügelarme)
in der gewünschten
Schwenkstellung untergreifen. Im Gegensatz zu der zuvor erwähnten Variante
mit Gewindestange ist hier allerdings nur eine stufenweise Arretierung
möglich
(entsprechend des Abstandes der Bohrungen). Anstatt der Sicherungsstifte
können auch
Keile in entsprechende Querbohrungen geführt werden und somit die Bügel gegen
das Spülelement gedrückt werden.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den
sonstigen Anmeldungsunterlagen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigen – jeweils
in schematisierter Darstellung -:
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1:
Eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung
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2:
Einen Schnitt durch ein metallurgisches Gefäß, an dem die Halteeinrichtung
gemäß 1 befestigt
und in dessen feuerfester Auskleidung ein Spülelement angeordnet ist.
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2 zeigt
einen Vertikalschnitt durch einen Teil eines Bodens 10 eines
metallurgischen Gefäßes, hier
einer Gießpfanne.
Der Boden 10 ist von außen nach innen (in der Zeichnung:
von unten nach oben) wie folgt aufgebaut:
- – metallischer
Außenmantel 12 mit
einer runden Öffnung 14
- – feuerfestes
keramisches Dauerfutter 16
- – feuerfeste
keramische Verschleißschicht 18
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In
der Verschleißschicht 18,
teilweise bis hinein in das Dauerfutter 16, ist oberhalb
der Öffnung 14 ein
feuerfester keramischer Stein 20 mit dem Außenmesser
D angeordnet, der eine kegelstumpfförmige mittlere Öffnung aufweist,
in der eine feuerfeste keramische Hülse 22 liegt, in der
wiederum ein Spülelement 24,
hier ein kegelstumpfförmiger
Gasspülkegel angeordnet
ist.
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Während der
als Lochstein gestaltete Stein 20 von innen (in der Zeichnung:
von oben) eingebaut wird und auf einer Stufe 26 des Dauerfutters 16 aufliegt,
können
die Hülse 22 und
das Spülelement 24 durch
die Öffnung 14 (mit
einem Durchmesser d; d < D)
des metallischen Außenmantels 12 in
den Stein 20 beziehungsweise die Hülse 22 geführt werden.
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An
einer unteren Stirnfläche 24u des
Spülelements 24 ist
eine Rohrleitung 28 angeschlossen, über die ein Behandlungsgas
zugeführt
wird, das dann durch (nicht dargestellte) Kanäle im Spülelement 24 von der
Kaltseite (bei 24u) zur Heißseite 24o geführt wird.
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In 1 ist
zur besseren Darstellung die Begrenzung 13 der Öffnung 14 des
Außenmantels 12 des
metallurgischen Gefäßes (Metallmantel)
neben der Halteeinrichtung dargestellt.
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Die
Halteeinrichtung umfasst ein als Schwenklager gestaltetes Lager 32.
Dieses umfasst drei Träger 34a,
b, c, die im Abstand zueinander auf einer Seite der Öffnung 14 am
Außenmantel 12 der Gießpfanne
angeschweißt
sind.
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Jeder
Träger 34a-c
ist mit einer Bohrung ausgebildet, wobei die drei Bohrungen von
einem gemeinsamen Bolzen 36 durchgriffen werden. Zwischen
den Trägern 34a, 34b beziehungsweise 34b, 34c sitzen
zwei Bügel 38, 40 auf
dem Bolzen 36 auf. Jeder Bügel 38, 40 besitzt
einen ersten, mehr oder weniger gerade verlaufenden Abschnitt (erstes
Ende 38a), an den sich ein in Richtung auf die Öffnung 14 gewölbter Mittelabschnitt
(Abschnitt 38b, 40b) anschließt, der in einen wiederum mehr
oder weniger geraden dritten Abschnitt (zweites Ende 38e, 40c) übergeht,
wobei die jeweiligen Abschnitte (38a, 38c) nahezu
in einer Richtung verlaufen. Insgesamt ergibt sich in der Seitenansicht
(2) ganz grob eine "Omega-Form" jedes Bügels 38, 40.
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Den
Trägern 34a-c
gegenüber
sind zwei weitere Träger 41a,
b am Außenmantel 12 angeschweißt. Die
Träger 41a,
b weisen wiederum eine horizontal verlaufende Bohrung auf, durch
die ein gemeinsamer Bolzen 42 geführt ist. Zwischen den Trägern 41a,
b ist eine Gewindestange 44 mit ihrem schlaufenartigen
Kopf (erstes Ende 44k) drehbar auf dem Bolzen 42 angeordnet.
Am freien Ende ist eine Mutter 44m aufgesetzt, die auf
einen auf der Gewindestange 44 angeordneten, als Sperrglied 46 dienenden
Querbügel
wirkt. Der Querbügel
weist die Form eines Halbzylinders auf. Die Bügel 38, 40 sind
in ihren Abschnitten 38c, 40c unterseitig mit
korrespondierenden halbkreisförmigen
Ausnehmungen 38cc ausgebildet.
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Im
Bereich der Scheitelpunkte der gekrümmten Mittelabschnitte 38b, 40b sind
ferner Druckplatten 48, 50 platziert, die über Stahlbänder 48s, 50s am
korrespondierenden Bügel 38, 40 befestigt
sind, und zwar so, dass die Druckplatten 48, 50 in
Pfeilrichtung S über
ein gewisses Maß verschiebbar
und in Pfeilrichtung P auch über
ein gewisses Maß kippbar sind.
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Beim
Ausführungsbeispiel
nach 2 verläuft
die untere Stirnfläche 24u des
Spülelements 24 exakt
fluchtend zur unteren Stirnfläche
des zugehörigen
Lochsteins (Stein 20). Nach Einbau des Spülelements 24 werden
die Bügel 38, 40 der
Halteeinrichtung um das Lager 32 gekippt, bis die Druckplatten 48, 50 beidseitig
der Rohrleitung 28 gegen die Unterseite 24u des
Spülelements 24 anliegen
(obere Winkelstellung gemäß 2).
In dieser Position wird die Verstelleinrichtung aktiviert, indem
die Gewindestange 44 von außen unter die Bügel 38, 40 verschoben wird.
Anschließend
wird mit Hilfe der Mutter 44m das Sperrglied 46 in
die halbkreisförmigen
Ausnehmungen der Bügel 38, 40 geführt. In
dieser Position unterstützt
die Halteeinrichtung das Spülelement 24 dauerhaft.
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Beim
Spülerwechsel
wird die Mutter 44m gelockert, das Sperrglied 46 entnommen
und die Bügel 38, 40 werden
zurückgeklappt.
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Wird
anschließend
ein längeres
Spülelement eingebaut,
das den Stein 20 nach unten überragt, so lässt sich
auch dieses Spülelement
problemlos mit der beschriebenen Halteeinrichtung mechanisch unterstützen. Die
Bügel 38, 40 werden
dann nur über
einen kleineren Winkel (entgegen dem Uhrzeigersinn) verschwenkt,
bis wiederum die Druckplatten 48, 50 gegen die
Unterseite des neuen Spülelementes
anliegen (in 2 wird dies durch die untere
Position der Haltebügel 38, 40 angedeutet).
Die Fixierung der Bügel 38, 40 in
dieser Position erfolgt wie zuvor beschrieben mittels der Mutter 44m und
dem Sperrglied 46.