DE2951202A1

DE2951202A1 - Verfahren zum von unten her erfolgenden bzw. bodenseitigen einblasen von gas in eine stahlschmelze

Info

Publication number: DE2951202A1
Application number: DE19792951202
Authority: DE
Inventors: Shigeo Anzai; Shoji Iwaoka; Hiroyuki Kaito; Nobuyuki Mimura; Gifu Tajimi; Susumu Ushigome; Yoshiaki Watanabe
Original assignee: Kawasaki Steel Corp; TYK Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; TYK Corp
Priority date: 1978-12-21
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1980-07-10
Also published as: US4266970A; DE2951202C2; SE448170B; GB2041182A; FR2444718B1; SE7910186L; FR2444718A1; GB2041182B

Description

Henket, Kern, feUer Cr Hlrael ^ Patentanwälte I Representative·

ι the European Patent Office

Kawasaki Steel Corporation und Möhl8traBe37 Tokyo Yogyo Kabushiki Kaisha, D-βΟΟΟMünchen 80 Kobe Cltv bzw Tokio Janan TeL 089/982085-67 Kobe City bzw. Tokio, Japan Telex:0529802hnkld

lelegramme: ellipsoid

AP-85

19. Dez. 1979

Verfahren zum von unten her erfolgenden bzw. bodenseitigen Einblasen von Gas in eine Stahlschmelze

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum von unten her erfolgenden bzw. bodenseitigen Einblasen eines Gases in eine in einem Frischgefäß befindliche Stahlschmelze zur Hervorbringung eines Rührens (Umwälzens) und Frischens der Stahlschmelze.

Für die Vakuumentkohlung, die Einstellung der chemischen Zusammensetzung, die Entgasung sowie andere Frischbehandlungen einer Stahlschmelze in einem Frischgefäß oder -behälter ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Gas von unten her in die unter einem Unterdruck oder an der Luft gehaltene Schmelze eingeblasen wird.

Bei diesem bisherigen Verfahren wird gemäß Fig. 1 ein Frischgefäß verwendet, das in seinem Boden einen porösen Stopfen aufweist, wobei das Gas durch diesen Stopfen In das Frischgefäß eingeblasen wird. Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Frischgefäß 1 besitzt einen Boden 1' und eine Seitenwand 1",

030028/0725

die beide aus Feuerfestmaterial hergestellt und außenseitig ■it eines schützenden Stahlmantel überzogen sind.

Der Boden 1' des Gefäßes 1 ist Bit einer ersteren durchsetzenden Gasblas-Bohrung 2 versehen» in welche von der Außenseite des Bodens 1' her ein poröser Stopfen 3 aus Feuerfestmaterial mit Paßsitz und herausziehbar eingesetzt ist. Der Stopfen 3 besitzt eine solche Durchlässigkeit, d.h. Porosität, daß er zwar Gas, nicht aber die Stahlschmelze durchläßt. Die im Gefäß 1 befindliche Stahlschmelze 4 wird also durch den Stopfen an einem Herausfließen gehindert. Wenn auf die durch den Pfeil 5 in Fig. 1 gezeigte Heise ein Gas mit einem den statischen Druck der Stahlschmelze 4 übersteigenden Druck von unten her durch den Stopfen 3 eingeblasen wird, um die Stahlschmelze 4 im Frischgefäß 1 zu frischen, wird die Stahlschmelze 4 durch das eingeblasene Gas gerührt bzw. umgewälzt und gleichzeitig gefrischt. Nach Beendigung der Gaseinblasung verhindert der Stopfen 3 ein Ausfließen der Stahlschmelze 4 aus dem Gefäß.

Da ein Ausfließen der Stahlschmelze 4 somit durch den porösen Stopfen 3 jederzeit verhindert wird, kann die Gaseinblasung während des Frischvorgangs auch unterbrochen werden.

Da jedoch die Porosität des Stopfens von der Ausgangsmaterial-Teilchengröße, der Brenntemperatur und anderen Herstellungsbedingungen abhängt, müssen diese Bedingungen genau gesteuert werden, woraus sich höhere Fertigungskosten für den Stopfen ergeben. Eine geringfügige Änderung dieser Bedingungen kann dabei auch eine Abweichung der Porosität des hergestellten Stopfens zur Folge haben. Wenn die Durchlässigkeit des Stopfens über einer vorgegebenen Größe liegt, kann ggf. in nachteiliger Weise die Schmelze über den Stopfen aus dem Frischgefäß ausfließen. Da die durch einen porösen Stopfen eingeblasene Gasmenge begrenzt ist, kann das Gas nicht mit großer Durchsatzmenge in die Stahlschmelze eingeblasen werden. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist eine Möglichkeit bekannt, bei der mehrere poröse

030028/0725

Stopfen in den Boden des Frischgefäßes eingesetzt werden und das Gas durch alle Stopfen gleichzeitig eingeblasen wird. Dieses Vorgehen ist jedoch vom Wirtschaftlichkeits- und Sicherheitsstandpunkt gesehen problematisch. Da außerdem der poröse Stopfen leicht brechen kann, muß das Einsetzen desselben in den Gefäßboden sorgfältig durchgeführt werden; infolgedessen ist das Auswechseln eines Stopfens langwierig, was wiederum eine niedrige Betriebsleistung des Frischgefäßes bedingt.

Bei einem anderen bisherigen Verfahren dieser Art wird ein Frischgefäß mit einer Gaseinblasbohrung in seinem Boden verwendet, und das Gas wird durch diese Bohrung hindurch in die Schmelze eingeblasen. Diese Bohrung besitzt dabei einen Durchmesser von etwa 10-20 mm, so daß das Gas in großer Durchsatzmenge in die Schmelze bzw. das Frischgefäß eingeblasen werden kann.

Bei diesem bisherigen Verfahren kann jedoch die Stahlschmelze vor der Gaseinblasung oder nach Beendigung derselben aus dem Gefäß ausfließen, sofern nicht das Frischgefäß so gekippt wird, daß die Bohrung über dem Stahlschmelzenspiegel im Gefäß liegt. Aus diesem Grund muß ein Kippmechanismus für das Frischgefäß vorgesehen werden, was hohe Installationskosten bedingt. Wenn hierbei zudem der Beginn der Gaseinblasung in die Stahlschmelze nicht genau auf den Beginn der Kippbewegung des Gefäßes abgestimmt ist, kann die Stahlschmelze aus der Bohrung austreten und zu schweren Unfällen führen.

Im Hinblick auf diese Umstände besteht ein Bedarf für ein Verfahren zum bodenseitigen Einblasen eines Gases in eine Stahlschmelze in einem Frischgefäß oder -behälter, bei welchem vor dem Gaseinblasen und nach Beendigung des Blasvorgangs ein Ausfließen von Stahlschmelze durch die bodenseitige Bohrung einfach und sicher verhindert werden kann, das Gas in großer Menge in die Stahlschmelze einblasbar ist und die Strömungsmenge des ein zublasenden Gases beliebig eingestellt werden kann. Ein solches

030028/0725

Verfahren ist jedoch - soweit bekannt - bisher noch nicht vorgeschlagen worden.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung eines Verfahrens zum bodenseitigen Einblasen eines Gases in eine in einem Frischgefäß enthaltene Stahlschmelze, bei dem die Stahlschmelze vor dem Einblasvorgang und nach Beendigung desselben einfach und sicher an einem Ausfließen durch die bodenseitige Einblasbohrung gehindert werden kann.

Bei diesem Verfahren soll das Gas in großer Durchsatzmenge einblasbar sein, und die Strömungs- oder Durchsatzmenge des einzublasenden Gases soll frei einstellbar sein.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum von unten her erfolgenden bzw. bodenseitigen Einblasen von Gas in eine in einem Frischgefäß befindliche Stahlschmelze erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Frischgefäß mit mindestens einer in seinem Boden vorgesehenen Gaseinblas-Bohrung und einem komplementären, kegelstumpfförmigen Stopfen verwendet wird, der von der Außenseite des Bodens her ausbaubar in diesen eingesetzt ist und eine dünne bzw. enge Bohrung mit einem Durchmesser von 0,5 - 6,0 mm und einer Länge von 60 - 700 mm aufweist, daß das in das Frischgefäß einmündende obere Ende der dünnen Stopfen-Bohrung mit einer aus Körnchen- oder Teilchenmaterial bestehenden, unter dem Druck des eingeblasenen Gases leicht austreibbaren Dichtungspackung verschlossen und dadurch beim Einfüllen der Stahlschmelze in das Frischgefäß deren Ausfließen Über die dünne Bohrung verhindert wird, daß hierauf von unten her bzw. bodenseitig ein Gas mit einem den statischen Druck der Stahlschmelze übersteigenden Druck in die Stahlschmelze eingeblasen und dabei augenblicklich die Dichtungspackung ausgetrieben wird, und daß nach Beendigung der Gaseinblasung ein Teil der Stahlschmelze aus dem Frischgefäß zum Einfließen in die dünne Stopfen-Bohrung gebracht wird, wobei die Stahlschmelze in dieser Bohrung erstarrt und diese dabei schließt, so daß ein Ausfließen von Stahlschmelze aus dem Frischgefäß verhindert wird.

030028/0725

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines bisherigen Frischgefäßes mit einem in seinem Boden angeordneten porösen Stopfen für das von unten her erfolgende Einblasen eines Gases in eine in diesem Frischgefäß enthaltene Stahlschmelze,

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Frischge-

fäßes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Bodeneinblasverfahrens,

Fig. 3 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittansicht zur Verdeutlichung des Einsetzens des Stopfens in die Gaseinblasbohrung im Boden des Frischgefäßes nach Fig. 2,

Fig. 4 eine in weiter vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittdarstellung des Stopfens nach Fig. 2 und 3,

Fig. 5 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittdarstellung einer abgewandelten Ausführungsform des Stopfens für das Frischgefäß nach Fig. 2,

Fig. 6 eine Fig. 5 ähnelnde Darstellung einer weiteren Abwandlung des Stopfens,

Fig. 7 eine Fig. 2 ähnelnde Darstellung einer abgewandelten

Ausführungsform des Frischgefäßes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 8 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittdarstellung des Bodens eines Frischgefäßes gemäß einer weiteren Abwandlung der Erfindung.

030028/0725

Fig. 1 ist eingangs bereits erläutert worden.

Das in Fig. 2 schematisch dargestellte Frischgefäß 6 zum bodenseitigen Einblasen eines Gases in eine in diesem Gefäß enthaltene Stahlschmelze nach dem erfindungsgemäßen Verfahren weist einen Boden 6' und eine Seitenwand 6" auf, die beide aus Feuerfestmaterial hergestellt und außenseitig von einem schützenden Stahlmantel umschlossen sind.

Der Boden 6' des Frischgefäßes 6 wird von einer Gaseinblas-Bohrung 7 durchsetzt, die gemäß Fig. 2 und 3 durch einen ringförmigen Feuerfeststein 7' festgelegt ist, sich von der Innenfläche des Bodens 6¹ zu dessen Außenseite konisch erweitert und an ihrem oberen Ende mit einer sanften Krümmung in die Innenfläche des Bodens 6¹ übergeht. In die Bohrung 7 ist ein komplementär geformter, kegelstumpfförmiger Stopfen 8 von der Außenseite des Bodens 6¹ her so eingesetzt, daß sich sein oberes Ende unterhalb der Ebene der Boden-Innenfläche befindet. Auf diese Weise wird eine Vertiefung oder Ausnehmung 12 festgelegt, deren Boden durch die Oberseite des Stopfens 8 gebildet wird.

Der Stopfen 8 wird längs seiner Mittelachse von einer Bohrung 9 kleinen Durchmessers durchsetzt. Die Bohrung 9 kann in der Weise geformt werden, daß entweder der Stopfen 8 gemäß Fig. 3 selbst durchbohrt oder gemäß Fig. 4 ein Metallrohr 10 aus rostfreiem Stahl oder gewöhnlichem Stahl längs der Mittelachse des Stopfens 8 in diesen eingebettet wird. Wenn die Bohrung 9 durch das Metallrohr 10 festgelegt wird, kann letzteres über die Bodenfläche des Stopfens 8 vorstehen. In diesem Fall kann in vorteilhafter Weise der überstehende Abschnitt des Metallrohrs 10 zum Anschließen eines Gasspeiserohrs an den Stopfen 8 benutzt werden. Die dünne Bohrung 9 im Stopfen 8 sollte einen solchen Durchmesser und eine solche Länge besitzen, daß die in die Bohrung 9 eintretende Stahlschmelze augenblicklich erstarrt und die Bohrung 9 dabei verschließt. Praktisch durchgeführte Ver suche haben gezeigt, daß die Bohrung 9 einen Durchmesser von

030028/0725

etwa 0/5 bis 6,0 mm und eine Länge von 60 bis 700 mm, abhängig vom jeweiligen Durchmesser der Bohrung 9, besitzen sollte.

Gemäß Fig. 3 ist eine aus Körnchenmaterial bestehende Dichtungspackung 11 in die an der Oberseite der Gaseinblasbohrung 7 vorgesehene Vertiefung 12 eingesetzt, deren Bodenfläche durch die obere Endfläche des Stopfens 8 gebildet wird. Die Dichtungspackung 11 verschließt das oberseitige Ende der Bohrung 9, so daß während des Einfüllens der Stahlschmelze in das Frischgefäß 6 ein Ausfließen der Stahlschmelze über die Bohrung 9 verhindert wird.

Die Teilchengröße des Körnchenmaterials der Dichtungspackung 11 sollte größer sein als der Durchmesser der dünnen Bohrung 9, so daß die Teilchen nicht in die Bohrung 9 des Stopfens 8 hineinfallen können. Das Material der Dichtungspackung 11 sollte solche Eigenschaften besitzen, daß es beim Einfüllen der Stahlschmelze in das Frischgefäß 6 ein Eindringen von Schmelze in die in der Vertiefung 12 sitzende Dichtungspackung 11 durch Bildung eines dünnen Sinterfilms unter dem Einfluß der Wärme der eingefüllten Stahlschmelze verhindert, während die Dichtungspackung 11 beim Einblasen eines Gases durch die dünne Stopfenbohrung 9 auf noch näher zu erläuternde Weise in das Frischgefäß 6 unter dem Druck des eingeblasenen Gases leicht austreibbar sein soll. Als Material für die Dichtungspackung 11 werden Magnesiumoxid-Schlacke, Ferrochrom, Schnitt- bzw. Stanzabfälle oder Siliciumoxid- bzw. Kieselsand verwendet; bei Verwendung von Magnesiumoxid-Schlacke als unterste Schicht in der Vertiefung 12 werden mindestens je eine Schicht aus Ferrochrom, Schnittabfällen und Kieselsand lagenweise darüber angeordnet. Die Dichtungspackung 11 in der Vertiefung 12 sollte vorzugsweise eine Gesamtdicke von 10 bis 150 mm besitzen. Bei einer Gesamtdicke der Dichtungspackung 11 von unter 10 mm kann nämlich keine zufriedenstellende Abdichtwirkung erzielt werden, während bei einer Dicke von mehr als 150 mm ein sehr hoher Gasdruck für das Austreiben der Dichtungspackung durch

030028/0725

Einblasen von Gas über die Bohrung 9 auf noch näher zu beschreibende Weise erforderlich ist.

Erfindungsgemäß wird der die dünne Bohrung 9 aufweisende Stopfen 8 zunächst an seiner Außenfläche mit Mörtel bestrichen und dann von der Außenseite des Bodens 6' des Frischgefäßes 6 her in die Gaseinblas-Bohrung 7 eingesetzt. Sodann wird die Dichtungspackung 11 in die Vertiefung oder Ausnehmung 12 am oberen Ende der Bohrung 7 eingesetzt, um das obere Ende der dünnen Bohrung 9 im Stopfen 8 zu verschließen, worauf Stahlschmelze in das Frischgefäß 6 eingefüllt werden kann. Da das obere Ende der dünnen Bohrung 9 im Stopfen 8 durch die Dichtungspackung 11 verschlossen ist, wird ein Ausfließen der Stahlschmelze über die Bohrung 9 aus dem Frischgefäß 6 verhindert. Zum Frischen der Stahlschmelze wird hierauf ein Gas mit einem den statischen Druck der Stahlschmelze übersteigenden Druck von unten her durch die dünne Bohrung 9 des Stopfens in die Stahlschmelze eingeblasen. Da die das obere Ende der dünnen Bohrung 9 verschließende Dichtungspackung unter dem Druck des eingeblasenen Gases augenblicklich ausgetrieben wird/ strömt das Gas in ausreichend hoher Strömungsmenge durch die dünne Bohrung 9 hindurch in die Stahlschmelze ein, so daß die Stahlschmelze im Frischgefäß 6 durch das eingeblasene Gas gerührt bzw. umgewälzt und wirksam gefrischt wird.

Wenn das Einblasen des Gases beendet wird, fließt ein Teil der im Frischgefäß 6 befindlichen Schmelze in die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8 hinein, um in dieser Bohrung abzukühlen und zu erstarren, so daß die Bohrung 9 verschlossen und ein Ausfließen von Stahlschmelze aus dem Frischgefäß 6 wirksam verhindert wird.

Im Anschluß hieran wird das Frischgefäß 6 mittels eines nicht dargestellten Krans oder dgl. zur Gießanlage überführt, wo die gefrischte Stahlschmelze über eine nicht dargestellte Gießschnauze im Boden 6' des Frischgefäßes 6 in eine ebenfalls nicht dargestellte Kokille vergossen wird. Nach dem Gießvorgang wird

030028/0725

der Stopfen 8 aus der Gaseinblas-Bohrung 7 im Gefäßboden 6' herausgezogen und für den nächsten Frischvorgang durch einen neuen Stopfen 8 ersetzt. Das Auswechseln des Stopfens 8 läßt sich ohne weiteres in etwa 10 min durchfuhren.

Der in Fig. 5 dargestellte abgewandelte Stopfen 13 besitzt ebenfalls eine kegelstumpfförmige Gestalt und ist mit einer ihn axial durchsetzenden, einen kleinen Durchmesser besitzenden Bohrung 9 versehen. Gemäß Fig. 5 ist in den Unterteil des Stopfens 13 um die dünne Bohrung 9 herum eine Kühlschlange eingelassen, deren oberes Ende 14a mit einer von der Bodenfläche 13a des Stopfens 13 nach unten abgehenden Kühlwasserleitung 15 verbunden ist, während ihr unteres Ende 14b mit einer Kühlwasser-AuslaBleitung 16 verbunden ist, die ebenfalls von der Bodenfläche 13a des Stopfens 13 nach unten abgeht. Der beschriebene Stopfen 13 wird an seiner Außenfläche mit Mörtel bestrichen und von der Außenseite des Bodens 6' des Frischgefäßes 6 her in die Gaseinblas-Bohrung 7 eingesetzt. Die beiden Kühlwasserleitungen 15 und 16 werden mit einem nicht dargestellten Kühlwasservorrat verbunden, worauf zur Zwangskühlung des unteren Abschnitts der dünnen Bohrung 9 Kühlwasser durch die Kühlschlange 14 um die Bohrung 9 herum umgewälzt wird. Bei Verwendung des Stopfens 13 gemäß Fig. 5 kann die nach Abschluß des Gasblasvorgangs in die dünne Bohrung 9 eingedrungene Stahlschmelze in der Bohrung 9 schnell und wirksam abgekühlt und zum Erstarren gebracht werden, so daß die Bohrung 9 verschlossen wird. Beim Stopfen 13 gemäß Fig. 5 kann daher die dünne Bohrung 9 einen vergleichsweise großen Durchmesser und eine verhältnismäßig kleine Länge besitzen.

Bei dem weiter abgewandelten Stopfen 17 gemäß Fig. 6 wird die dünne Bohrung 9, ähnlich wie beim Stopfen 8 gemäß Fig. 4, durch ein Metallrohr 10 aus z.B. rostfreiem Stahl oder Normalstahl festgelegt, das längs der Mittelachse des Stopfens 17 in diesen eingebettet bzw. eingegossen ist. Das Metallrohr steht dabei über die Bodenfläche 17a des Stopfens 17 vor.

030028/0725

Um den Unterteil des Netallrohrs 10 sind konzentrisch zu diesen ein inneres und ein äußeres Kühlluftrohr 18 bzw. 19 angeordnet, von denen das äußere Kühlluftrohr 19 mit einer Kühlluft-Einlaßleitung 20 verbunden ist. Das innere Kühlluftrohr 18 ist in seiner ümfangsfläche mit zahlreichen öffnungen 21 versehen, durch welche auf die in Fig. 6 angedeutete Weise die über die Leitung 20 zugeführte Kühlluft in das innere Rohr 18 ausgeblasen wird, um den Unterteil des Netallrohrs 10 zu kühlen. Die Kühlluft tritt sodann auf die in Fig. 6 angedeutete Weise aus dem unteren Ende des inneren Kühlluftrohrs 18 aus. Der vorstehend beschriebene Stopfen 17 wird an seiner Außenfläche mit Nortel bestrichen und dann wiederum von der Außenseite des Bodens 6' des Frischgefäßes 6 her in die Gaseinblas-Bohrung 7 eingesetzt, worauf die Einlaßleitung 20 mit einer nicht dargestellten Kühlluftquelle verbunden wird. Der untere Bereich des Netallrohrs 10 wird dabei durch Umwälzung von Luft in den Kühlluftrohren 18 und 19 um das Netallrohr 10 herum zwangsgekühlt. Bei Verwendung des Stopfens 17 gemäß Fig. 6 wird, ebenso wie im Fall des Stopfens 13 gemäß Fig. 5, die nach Beendigung des Blasvorgangs in das Netallrohr 10 eintretende Stahlschmelze effektiv abgekühlt und zum Erstarren gebracht, so daß sie das Netallrohr 10 verschließt.

Wie vorstehend in Verbindung mit Fig. 5 und 6 erwähnt, läßt sich bei Zwangskühlung des unteren Abschnitts des Stopfens um die dünne Bohrung herum die Kombination aus Durchmesser und Länge der dünnen Bohrung innerhalb eines weiteren Bereichs als ohne solche Zwangskühlung wählen, nämlich innerhalb des angegebenen Bereichs eines Durchmessers von 0,5 bis 6,0 mn und einer Länge von 60 bis 700 mm. Dies stellt eine der bedeutsamen Nerkmale der Erfindung dar.

Bei der weiteren Abwandlung gemäß Fig. 7 sind im Boden 6' des Frischgefäßes 6 zwei Gaselnblas-Bohrungen 7A und 7B in einen vorbestimmten gegenseitigen Abstand vorgesehen. In diese Boh-

030028/0725

rungen 7A und 7B 1st jeweils ein Stopfen 8A bzw. 8B mit einer Bohrung 9 kleinen Durchmessers eingesetzt. An den oberen Enden der Gaseinblas-Bohrungen 7A und 7B sind Ausnehmungen bzw. Vertiefungen 12A bzw. 12B festgelegt» deren Bodenflächen durch die oberen Endflächen der Stopfen 8A bzw. 8B gebildet werden und In welche Dichtungspackungen 11A bzw. 11B aus einem oder mehreren der vorher genannten Werkstoffe eingesetzt sind. Die Dichtungspackungen 11A und 11B verschließen die oberseitigen Enden der dünnen Bohrungen 9 In den Stopfen 8A bzw. 8B, so daß beim Einfüllen von Stahlschmelze In das Frischgefäß 6 ein Ausfließen von Stahlschmelze durch die dünnen Bohrungen 9 verhindert wird.

Nachdem das Frischgefäß 6 mit der Stahlschmelze gefüllt worden ist, wird es beispielsweise in eine nicht dargestellte Unterdruckkammer eingesetzt, worauf über die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8A ein Gas in die Stahlschmelze im Frischgefäß 6 eingeblasen wird. Da die das obere Ende der dünnen Bohrung verschließende Dichtungspackung 11A unter dem Gasdruck augenblicklich ausgetrieben wird, wird das Gas über die Bohrung 9 des Stopfens 8a in ausreichend großer Strömungsmenge in die Stahlschmelze eingeblasen, so daß diese im Frischgefäß 6 umgewälzt und dadurch wirksam im Vakuum entkohlt wird. Wenn die Gaseinblasung nach der Vakuumentkohlung beendet wird, tritt ein Teil der Stahlschmelze aus dem Gefäß 6 in die Bohrung 9 des Stopfens 8A ein, um darin unter Blockierung der Bohrung 9 abzukühlen und zu erstarren. Sodann wird das Frischgefäß 6 aus der Vakuum- bzw. Unterdruckkammer herausgenommen, und nach der Zugabe von Mitteln zur Einstellung der chemischen Zusammensetzung und anderen Zuschlägen zur Stahlschmelze an der freien Luft wird von unten her durch die dünne Bohrung 9 des anderen Stopfens 8B erneut ein Gas in die Stahlschmelze eingeblasen. Hierbei wird die das obere Ende der Bohrung 9 verschließende Dichtungspackung 11B unter dem Gasdruck augenblicklich ausgetrieben, so daß das Gas in

030028/0725

ausreichend großer Strömungsmenge Über die Bohrung 9 des Stopfens 8B in das FrischgefäB 6 eintritt und hierbei die Stahlschmelze durch das eingeblasene Gas gerührt bzw. umgewälzt wird, so daß der Frischvorgang an der Luft durchgeführt werden kann. Bei Beendigung der Gaseinblasung nach Abschluß dieses Frischvorgangs tritt wiederum ein Teil der Stahlschmelze aus dem Gefäß 6 in die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8B ein» um in dieser Bohrung abzukühlen und zu erstarren und sie zu verschließen. Hierauf kann das Frischgefäß 6 zum Vergießen der Stahlschmelze in eine Kokille zur Gießanlage überführt werden.

Wenn in das Frischgefäß 6 zwei Stopfen 8A und 8B eingesetzt sind, kann ein zweistufiger Frischvorgang durchgeführt werden, bei dem auch eine Unterbrechung oder Beendigung der Gaseinblasung in die Stahlschmelze möglich ist. Die Zahl der Stopfen ist jedoch nicht auf zwei beschränkt, vielmehr können nach Bedarf beliebig viele Stopfen eingesetzt werden. Gemäß Fig. 8 sind beispielsweise drei Stopfen 8A, 8B und 8C mit jeweils einer dünnen Bohrung 9 in den Boden 6' des Frischgefäßes 6 eingesetzt, wobei jeweils Dichtungspackungen 11A, 11B und 11C in Vertiefungen 12A, 12B bzw. 12C an den Oberseiten der Stopfen 8A bis 8C vorhanden sind. Bei diesem AusfUhrungsbeispiel ist ein dreistufiger Frischvorgang mit zwei Unterbrechungen der Gaseinblasung in die Stahlschmelze durchführbar.

Wenn in den Gefäßboden 6¹ mehrere Stopfen eingesetzt sind, können auch während des Frischvorgangs Proben der Stahlschmelze entnommen werden.

Anstelle der Dichtungspackung 11 zum Verschließen des oberen Endes der dünnen Bohrung 9 kann je nach Auslegung der Anlage die Bohrung 9 des Stopfens 8 auch durch eingeblasenes Gas abgedichtet gehalten werden. Dabei wird vor dem Einfüllen der Schmelze in das Frischgefäß 6 bereits Gas durch die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8 eingeblasen, und die Stahlschmelze wird unter Aufrechterhaltung der Gaseinblasung eingefüllt. Sodann

030028/0725

wird die Stahlschmelze unter kontinuierlicher Gaseinblasung auf erforderliche Heise gefrischt. Nach Beendigung des Frischvorgangs und Beendigung der Gaseinblasung tritt wiederum ein Teil der Stahlschmelze aus dem Frischgefäß 6 in die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8 ein, um in dieser Bohrung zu erstarren und sie zu verschließen.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Bei diesem Beispiel wurde ein Frischgefäß 6 verwendet, in dessen Boden 6' ein Stopfen 8 mit der Form gemäß Fig. 3 eingesetzt war und der ein Stahlschmelzen-Fassungsvermögen von 50 t besaß. Der Boden 6¹ besaß dabei eine Dicke von 450 mm.

Der Stopfen 8 bestand aus einem Feuerfestmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt, und der Stopfen 8 war mit einer unmittelbar gebohrten Bohrung 9 mit einem Durchmesser von 3,0 mm und einer Länge von 340 mm versehen. In eine Vertiefung oder Ausnehmung, deren Boden durch die obere Endfläche des Stopfens gebildet war, wurden 5,2 kg Magnesiumoxid-Schlacke mit einer Teilchengröße von 3,5 bis 5,0 mm eingefüllt, und auf diese Schicht wurden als Dichtungspackung 11 8,3 kg Ferrochrom mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 2,0 mm und sodann 40,0 kg Schnitt-bzw. Stanzabfälle (cutting scrap)schichtweise aufgebracht .

Hierauf wurden 50 t Stahlschmelze, die in einem Lichtbogenofen einer Vorentkohlung unterzogen wurde, in das Frischgefäß 6 eingefüllt, worauf letzteres zur Vakuumentkohlung der Stahlschmelze in eine Vakuumkammer eingebracht wurde. Unter Vakuum wurde Argongas mit einem Druck von 6,0 bar und in einer Strömungsmenge von 310 Nl/min über die Bohrung 9 des Stopfens in das Frischgefäß 6 und in die Stahlschmelze eingeblasen.

030028/0725

Die in der Vertiefung 12 sitzende Dichtungspackung 11 wurde unter dem Druck des eingeblasenen Argongases augenblicklich ausgetrieben. Hierauf wurde die Argongaseinblasung kontinuierlich 20 min lang mit einem Druck von 6/0 bis 6,5 bar und einer Durchsatz- oder Strömungsmenge von 300 bis 330 Nl/min fortgesetzt. Nach Abschluß dieser Vakuumentkohlung wurde die Vakuumkammer zur Außenluft geöffnet, und das Argongas wurde an der Luft unter einem Druck von 1,1 bar und mit einer Strömungsmenge von 15 Nl/min 20 min lang weiter eingeblasen, um eine Einstellung der chemischen Zusammensetzung, eine Desoxydation und weitere Frischvorgänge durchzuführen. Als nach Abschluß dieser Frischarbeit die Argongaseinblasung beendet wurde, strömte ein Teil der Stahlschmelze aus dem Frischgefäß 6 in die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8 ein, um in dieser Bohrung 9 abzukühlen und zu erstarren und die Bohrung 9 dabei zu verschließen. Danach wurde das Frischgefäß 6 über eine Gießform bzw. Kokille transportiert/ und die Stahlschmelze wurde über eine im Boden 6¹ des Frischgefäßes 6 vorgesehene Gießschnauze in die Kokille vergossen.

Nach Abschluß des Gießvorgangs wurde der Stopfen 8 aus dem Boden 6' des leeren Frischgefäßes 6 ausgebaut und überprüft. Diese Überprüfung ergab keine Beschädigung des Stopfens 8, und die dünne Bohrung 9 mit einer Länge von 340 mm war über eine Tiefe von 220 mm vom oberen Ende her vollständig durch erstarrten Stahl verschlossen.

Beispiel 2

Es wurde ein ähnliches Frischgefäß 6 wie in Beispiel 1 verwendet/ nur mit dem Unterschied, daß es mit einem Stopfen 8 der Art ge mäß Fig. 4 versehen war.

Der Stopfen bestand aus einem Feuerfestmaterial mit hohem Alumi niumoxidgehalt, und die dUnne Bohrung 9 wurde durch ein eingesetztes oder eingegossenes Rohr 10 aus rostfreiem Stahl festge legt. Die Bohrung 9 besaß einen Durchmeser von 3,0 mm und eine

030028/0725

Länge von 340 mm. In die genannte Vertiefung oder Ausnehmung 12 wurden 3/0 kg Magnesiumoxid-Schlacke mit einer Teilchengröße von 3,5 bis 5,0 mm eingelegt, und auf diese Schicht wurden als Dichtungspackung 11 8,1 kg Ferrochrom mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 2,0 mm in einer Schicht angehäuft.

Sodann wurden 50 t Stahlschmelze, die in einem Lichtbogenofen einer Vorentkohlung unterworden wurde, in das Frischgefäß 6 eingefüllt, das hierauf zur Vakuumentkohlung in eine Vakuumkammer eingebracht wurde. In letzterer wurde Argongas mit einem Druck von 6,0 bar und einer Durchsatz- bzw. Strömungsmenge von 310 Nl/min durch die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8 hindurch in die im Frischgefäß 6 befindliche Stahlschmelze eingeblasen. Bei der Gaseinblasung wurde die Dichtungspackung augenblicklich aus der Vertiefung 12 ausgetrieben. Die Argongaseinblasung wurde 25 min lang kontinuierlich unter einem Druck von 6,0 bis 6,6 bar und mit einer Strömungsmenge von 310 bis 340 Nl/min fortgesetzt. Nach Abschluß des Entkohlungs-Frischvorgangs wurde die Vakuumkammer belüftet, worauf die Argongaseinblasung an der Luft kontinuierlich 25 min lang unter einem Druck von 1,1 bar und mit einer Strömungsmenge von 25 Nl/min fortgesetzt wurde, um eine Einstellung der chemischen Zusammensetzung, eine Desoxydation und andere Frischvorgänge durchzuführen. Wie vorher, erstarrte nach Beendigung der Einblasung wiederum ein Teil der Stahlschmelze in der Bohrung 9, so daß diese hierdurch verschlossen wurde. Anschließend wurde die Stahlschmelze auf dieselbe Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, in eine Kokille vergossen.

Nach dem Gießvorgang wurde der Stopfen 8 aus dem Boden 6' des leeren Frischgefäßes 6 ausgebaut und untersucht. Dabei war keine Beschädigung des Stopfens 8 festzustellen; die eine Gesamtlänge von 340 mm besitzende dünne Bohrung 9 war über eine Tiefe von 180 mm vom oberen Ende her vollständig durch einen erstarrten Stahlpfropfen verschlossen.

030028/0725

Beispiel 3

Bel diesem Beispiel wurde dasselbe Frischgefäß wie In Beispiel 1 verwendet.

Es wurde ein Stopfen 8 aus Feuerfestmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt verwendet, in welchem die dünne Bohrung 9 mit einem Durchmesser von 0,5 nun und einer Länge von 100 mm unmittelbar ausgebildet war. In die genannte Vertiefung 12 am oberen Ende des Stopfens 8 wurden 2,0 kg Magnesiumoxid-Schlacke mit einer Teilchengröße von 1,0 bis 3,0 mm eingefüllt, worauf als Dichtungspackung 11 auf diese Schicht 7,5 kg Ferrochrom mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 2,0 mm und sodann 35 kg Schnitt- bzw. Stanzabfälle aufgebracht wurden.

Auf ähnliche Weise, wie vorher beschrieben, wurden 50 t vorentkohlte Stahlschmelze in das Frischgefäß 6 eingefüllt, das dann zur Vakuumentkohlung in die Vakuumkammer eingebracht wurde. In letzterer wurde Argongas mit einem Druck von 8,0 bar und einer Strömungsmenge von 70 Nl/min über die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8 in die Stahlschmelze eingeblasen. Die Dichtungspackung 11 wurde durch das eingeblasene Argongas augenblicklich aus der Vertiefung 12 ausgetrieben. Die Argongaseinblasung wurde 27 min lang unter einem Druck von 8,0 bar und mit einer Strömungsmenge von 65 bis 70 Nl/min kontinuierlich fortgesetzt. Nach Abschluß dieser Vakuumentkohlung wurde die Vakuumkammer belüftet, worauf Argongas weitere 20 min lang unter einem Druck von 2,0 bar und mit einer Strömungsmenge von 10^1 /min kontinuierlich an der Luft weiter eingeblasen wurde, um eine Einstellung der chemischen Zusammensetzung, eine Desoxydation und weitere Frischwirkungen hervorzubringen. Nach Beendigung der Argongaseinblasung erstarrte wiederum ein Teil der Stahlschmel ze in der dünnen Bohrung 9 des Stopfens 8, wodurch diese Bohrung erneut verschlossen wurde. Auf vorher beschriebene Weise wurde sodann die Stahlschmelze vergossen.

030028/0725

Eine Untersuchung des ausgebauten Stopfens 6 nach Beendigung des Gießvorgangs zeigte, daß der Stopfen 8 keinerlei Beschädigung erlitten hatte und die eine Gesamtlänge von 100 nun besitzende Bohrung 9 über eine Tiefe von 20 mm von ihrem oberen Ende her durch erstarrten Stahl verschlossen war.

Beispiel 4

Das verwendete Frischgefäß 6 entsprach demjenigen nach Beispiel 1/ nur mit dem Unterschied, daß sein Boden 6¹ eine Dicke UDn700 mm besaß.

Der Stopfen 8 bestand aus einem Feuerfestmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt und mit einer direkt geformten Bohrung 9 mit einem Durchmesser von 6,0 mm und einer Länge von 600 mm. In die über dem oberen Ende des Stopfens 8 festgelegte Ausnehmung oder Vertiefung wurden 3,5 kg Magnesiumoxid-Schlacke mit einer Teilchengröße von 7,0 bis 9,0 mm eingefüllt, und auf diese Schicht wurden als Dichtungspackung 11 8,2 kg Ferrochrom mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 2,0 mm und anschließend 45,0 kg Schnitt- bzw. Stanzabfälle schichtweise aufgeschüttet.

50 t Stahlschmelze, die bereits einer Vorentkohlung im Lichtbogenofen unterworfen wurde, wurden in das Frischgefäß 6 eingefüllt, das dann zur Vakuumentkohlüng der Stahlschmelze in eine Vakuumkammer eingebracht wurde. In letzterer wurde Argongas mit einem Druck von 5,0 bar und einer Durchsatzbzw. Strömungsmenge von 550 Nl/min durch die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8 hindurch in die Stahlschmelze eingeblasen. Die Dichtungspackung 11 wurde durch das eingeblasene Argongas augenblicklich aus der Vertiefung 12 ausgetrieben. Die Argongaseinblasung wurde 22 min lang unter einem Druck von 5,0 bis 5,5 bar und mit einer Strömungsmenge von 530 bis 550 Nl/min fortgesetzt. Nach Abschluß der Vakuumentkohlüng wurde die Vakuumkammer belüftet, d.h. zur Außenluft geöffnet, worauf die Argongaseinblasung zu den vorher angegebenen Zwecken 8 min unter einem

030028/0725

Druck von 1,5 bar und mit einer Strömungsmenge von 240 Nl/min fortgeführt wurde. Nach Abschluß der genannten Frischarbeiten wurde die Argongaseinblasung beendet, wobei ein Teil der Stahlschmelze aus dem Frischgefäß 6 in die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8 eindrang und unter Bildung eines Verschlusses für diese Bohrung 9 abkühlte und erstarrte. Die Stahlschmelze wurde sodann auf vorher beschriebene Weise vergossen.

Nach Beendigung des Gießvorgangs wurde der Stopfen 8 aus dem Boden 6' des leeren Frischgefäßes 6 ausgebaut und untersucht. Dabei wurde keine Beschädigung des Stopfens 8 festgestellt; die eine Länge von 600 mm besitzende dünne Bohrung 9 war bis zu einer Tiefe von 560 mm vom oberen Ende her vollständig mit erstarrtem Stahl ausgefüllt.

Beispiel 5

Bei diesem Beispiel wurde ein Frischgefäß 6 verwendet, welches demjenigen nach Beispiel 2 entsprach, dessen Boden 6' jedoch eine Dicke von 700 mm besaß.

Die Bohrung 9 des aus Feuerfestmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt bestehenden Stopfens 8 wurde durch ein eingesetztes Rohr 10 aus rostfreiem Stahl gebildet. Die Bohrung 9 besaß einen Durchmesser von 6,0 mm und eine Länge von 600 mm. In die Ausnehmung oder Vertiefung 12 oberhalb des Stopfens 8 wurden als Dichtungspackung 11 3,2 kg Magnesiumoxid-Schlacke mit einer Teilchengröße von 7,0 bis 9,0 mm eingefüllt, und auf diese Schicht wurden 8,7 kg Ferrochrom mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 2,0 mm und sodann 48,0 kg Schnitt- bzw. Stanzabfälle aufgegeben.

50 t der auf vorher beschriebene Weise vorbehandelten Stahlschmelze wurden in das Frischgefäß 6 eingefüllt, das sodann zur Vakuumentkohlung der Stahlschmelze in eine Vakuumkammer ein-

030028/0725

gebracht wurde. In letzterer wurde Argongas unter einem Druck von 5,0 bar und mit einer Durchsatz- bzw. Strömungsmenge von 500 Nl/min über die dünne Bohrung 9 des Stopfens in die im Frischgefäß 6 befindliche Stahlschmelze eingeblasen. Zu Beginn der Einblasung wurde die Dichtungspackung 11 durch den Gasdruck aus der Vertiefung 12 ausgetrieben. Die Argongaseinblasung wurde 30 min lang unter einem Druck von 5/0 bis 5,8 bar und mit einer Strömungsmenge von 500 bis 530 Nl/min fortgesetzt. Nach Beendigung der Vakuumentkohlung wurde die Vakuumkammer belüftet, und die Argongaseinblasung wurde aus den vorher angegebenen Gründen 20 min lang bei einem Druck von 2,0 bar und mit einer Strömungsmenge von 200 Nl/min fortgesetzt. Nach Beendigung der Argongaseinblasung erstarrte wiederum ein Teil der Stahlschmelze in der dünnen Bohrung 9, so daß diese hierdurch verschlossen wurde. Die gefrischte Stahlschmelze wurde anschließend auf vorher beschriebene Weise vergossen.

Der nach dem Gießvorgang aus dem Boden 6' ausgebaute Stopfen zeigte keinerlei Beschädigung. Die dünne Bohrung 9 mit einer Länge von 600 mm war bis zu einer Tiefe von 500 mm vom oberen Ende her mit erstarrtem Stahl ausgefüllt.

Beispiel 6

Das verwendete Frischgefäß 6 entsprach demjenigen nach Beispiel 2, nur mit dem Unterschied, daß es ein Fassungsvermögen von 100 t und eine 700 mm dicke Bodenwand 6' besaß.

Bei dem Stopfen 8, welcher aus dem vorher beschriebenen Material bestand, wurde die dünne Bohrung 9 durch ein eingesetztes Rohr 10 aus rostfreiem Stahl gebildet. Die Bohrung 9 besaß einen Durchmesser von 6,0 mm und eine Länge von 600 mm. In die genannte Vertiefung 12 wurden als Dichtungspackung 11 3,4 kg Magnesiumoxid-Schlacke mit einer Teilchengröße von 7,0 bis 9,0 mm ein-

030028/0725

füllt, und auf diese Schicht wurden 8,5 kg Ferrochrom mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 2,0 mm und anschließend 45,0 kg Schnitt- bzw. Stanzabfälle schichtartig aufgegeben.

Anschließend wurden 100 t Stahlschmelze, die durch Frischen in einem Lichtbogenofen einer Vorentkohlung unterzogen wurde, in das Frischgefäß 6 eingefüllt, worauf zur Entgasung der Stahlschmelze Argongas im Vakuum unter einem Druck von 5,0 bar und mit einer Strömungsmenge von 500 Nl/min über die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8 in die Stahlschmelze im Frischgefäß 6 eingeblasen wurde. Die Dichtungspackung 11 wurde dabei durch das eingeblaseneiiArgongas augenblicklich aus der Vertiefung 12 ausgetrieben. Die Argongaseinblasung wurde hierauf unter einem Druck von 5,0 bis 5,8 bar und mit einer Strömungsmenge von 450 bis 500 Nl/min 20 min lang fortgesetzt. Nach Abschluß dieser Entgasung wurde die Argongaseinblasung an der Luft unter einem Druck von 2,0 bar und mit einer Strömungsmenge von 200 Nl/ min 8 min lang weitergeführt, um eine Einstellung der chemischen Zusammensetzung, eine Desoxydation und andere Frischvorgänge durchzuführen. Nach Beendigung der Argongaseinblasung erstarrte wiederum ein Teil der Stahlschmelze in der dünnen Bohrung des Stopfens 8. Das Vergießen der Schmelze erfolgte auf die vorher erläuterte Weise.

Eine Untersuchung des anschließend ausgebauten Stopfens 8 ergab keinerlei Beschädigung desselben, und die dünne Bohrung mit einer Länge von 600 mm war über eine Tiefe von 580 mm vom oberen Ende her vollständig mit erstarrtem Stahl ausgefüllt.

Beispiel 7

Es wurde ein Frischgefäß 6 verwendet, in dessen Boden 6¹ ein Stopfen 13 der Art gemäß Fig. 5 eingesetzt war. Das Frischgefäß 6 besaß ein Fassungsvermögen von 50 t und eine 400 mm dicke Bodenwand 6'.

030028/0725

In dem aus einem Feuerfestmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt bestehenden Stopfen 13 war eine dünne Bohrung 9 mit einem Durchmesser von 3,0 mm und einer Länge von 200 mm direkt gebohrt. In den unteren Teil des Stopfens 13 war um die Bohrung herum eine Kühlschlange 14 mit einem Innendurchmesser von 5,0 mm eingebettet. In die genannte Vertiefung 12 über der oberen Endfläche des Stopfens 13 wurden als Dichtungspackung 3,2 kg Magnesiumoxid-Schlacke mit einer Teilchengröße von 3,5 bis 5,0 mm, darauf eine Schicht aus 8,3 kg Ferrochrom mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 2,0 mm und darauf wiederum 35 kg Schnitt- bzw. Stanzabfälle eingefüllt.

Nach dem Einfüllen von 50 t vorentkohler Stahlschmelze in das Frischgefäß 6 wurde dieses zur Vakuumentkohlung der Stahlschmelze in eine Vakuumkammer eingebracht. Unter Vakuum wurde Argongas mit einem Druck von 7,0 bar und mit einer Strömungsmenge von 280 Nl/min über die Bohrung 9 des Stopfens 13 in die Stahlschmelze eingeblasen. Die Dichtungspackung wurde zu Beginn des Einblasens aus der Vertiefung 12 ausgetrieben. Die Argongaseinblasung wurde 30 min lang mit einem Druck von 3,6 bis 4,8 bar und mit einer Strömungsmenge von 150 bis 200 Nl/min fortgesetzt. Nach Abschluß der Vakuumentkohlung wurde die Vakuumkammer belüftet, d.h. zur Außenluft hin geöffnet, worauf die Argongaseinblasung zur Durchführung der genannten Frischvorgänge an der Luft unter einem Druck von 2,0 bar und mit einer Strömungsmenge von 80 Nl/min fortgeführt wurde. Der Unterteil der dünnen Bohrung 9 wurde einer Zwangskühlung unterworfen, indem Kühlwasser in einer Strömungsmenge von etwa 3,0 Nl/min durch die Kühlschlange 14 im Stopfen 13 hindurchgeleitet wurde. Bei Beendigung der Argongaseinblasung nach Abschluß der vorstehend beschriebenen Frischarbeit drang ein Teil der Stahlschmelze aus dem Frischgefäß 6 in die dünne Bohrung 9 des Stopfens 13 ein, um darin unter Verschließung der Bohrung 9 abzukühlen und zu erstarren. Das Frischgefäß 6 wurde sodann, wie vorher, über eine Kokille verbracht, und die Stahlschmelze wurde über eine im Boden 6* des Frischgefäßes 6 vorgesehene Gießschnauze in die Kokille vergossen.

030028/0725

Nach Beendigung des Gießvorgangs wurde der Stopfen 13 aus dem Gefäßboden 6' ausgebaut und untersucht, wobei sich keine Beschädigung des Stopfens 13 ergab. Die dünne Bohrung 9 (Länge 200 mm) war über eine Tiefe von 140 mm vom oberen Ende her vollständig mit erstarrtem Stahl ausgefüllt.

Beispiel 8

Es wurde ein ähnliches Frischgefäß 6 wie in Beispiel 7 benutzt, nur mit dem Unterschied, daß in den Boden des Frischgefäßes 6 ein Stopfen 17 mit der Form gemäß Fig. 6 eingesetzt war.

In den Stopfen 17 aus einem Feuerfestmaterial mit hohem Aluminiumoxidgehalt war zur Festlegung der Bohrung 9 mit einem Durchmesser von 3,0 mm und einer Länge von 200 mm ein Rohr 10 aus rostfreiem Stahl eingesetzt. Die beiden konzentrisch zur Bohrung 9 im unteren Teil des Stopfens 17 angeordneten Kühlluftrohre 18 und 19 besaßen einen Durchmesser von 6,0 mm bzw. 8,0 mm. In die genannte Vertiefung oder Ausnehmung 12 am oberen Ende des Stopfens 17 wurden als Dichtungspackung 11 schichtweise 3,5 kg Magnesiumoxid-Schlacke mit einer Teilchengröße von 3,5 bis 5,0 mm, sodann 7,0 kg Ferrochrom mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 2,0 mm und hierauf 40 kg Schnitt- bzw. Stanzabfälle eingefüllt.

Auf dieselbe Weise wie in Beispiel 7 wurden sodann 50 t vorentkohlter Stahlschmelze in das Frischgefäß 6 eingefüllt, das hierauf zur Vakuumentkohlung in eine Vakuumkammer eingebracht wurde. In der Vakuumkammer erfolgte ein Argongaseinblasung über die dünne Bohrung 9 unter einem Druck von 7,0 bar und mit einer Strömungsmenge von 280 Nl/min in die Stahlschmelze. Die Dichtungspackung 11 wurde zu Beginn der Argongaseinblasung augenblicklich aus der Vertiefung 12 ausgetrieben. Die Argongaseinblasung wurde dann 30 min lang bei einem Druck von 3,6 bis 4,8 bar und mit einer Strömungsmenge von 150 bis 200 Nl/min

030028/0725

fortgesetzt. Nach Abschluß der beschriebenen Vakuumentkohlung wurde die Vakuumkammer belüftet, und die Argongaseinblasung wurde aus den vorher erwähnten Gründen an der Luft, d.h. unter Atmosphärendruck, mit einem Druck von 2,0 bar und mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 80 Nl/min 20 min lang fortgeführt. Der untere Abschnitt der dünnen Bohrung 9 wurde dabei durch Kühlluftumwälzung in einer Durchsatzmenge von 50 bis 200 Nl/min durch die beiden Kühlluftrohre 18 und 19 zwangsgekühlt. Nach Abschluß der Argongaseinblasung trat ein Teil der Stahlschmelze aus dem Frischgefäß 6 in die Bohrung 9 des Stopfens 17 ein, um in dieser Bohrung 9 abzukühlen und in Form eines Verschlusses zu erstarren.Sodann wurde der Inhalt des Frischgefäßes 6 auf vorher beschriebene Weise vergossen.

Eine Untersuchung des nach dem Gießvorgang ausgebauten Stopfens 17 ergab keinerlei Beschädigung desselben. Die 200 mm lange Bohrung 9 war bis zu einer Tiefe von 145 mm vom oberen Ende her vollständig mit erstarrtem Stahl ausgefüllt.

Beispiel 9

Bei diesem Beispiel wurde ein Frischgefäß 6 mit zwei Stopfen 8Ά und 8B der Art gemäß Fig. 7 verwendet, wobei das Gefäß ein Fassungsvermögen von 50 t und eine 430 mm dicke Bodenwand 6' besaß.

Die Stopfen 8A und 8B aus demselben Feuerfestmaterial wie vorher waren jeweils mit einer direkt ausgebildeten bzw. unverkleideten Bohrung 9 mit einem Durchmesser von 2,5 mm und einer Länge von 300 mm versehen. In die Vertiefungen 12A und 12B über den oberen Endflächen der Stopfen 8A bzw. 8B wurden als Dichtungspackungen 11A bzw. 11B (jeweils) 3,5 kg Magnesiumoxid-Schlacke mit einer Teilchengröße von 3,0 bis 4,0 mm und sodann 50 kg Siliciumoxid- bzw. Kieselsand schichtweise eingefüllt.

030028/0725

50 t Stahlschmelze, die in einem Lichtbogenofen vorentkohlt worden war, wurden in das Frischgefmäß 6 eingefüllt, das dann zur Vakuumentkohlung der Stahlschmelze in eine Vakuumkammer eingebracht wurde. Unter dem anliegenden Unterdruck wurde Argongas mit einem Druck von 7,1 bar und mit einer Strömungsmenge von 200 Nl/min über die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8A eingeblasen. Bei dieser Einblasung wurde die Dichtungspackung 11A augenblicklich aus der Vertiefung 12A ausgeworfen. Die Argongaseinblasung erfolgte kontinuierlich durch die Bohrung 9 des Stopfens 8A unter einem Druck von 6,8 bis 7,1 bar und mit einer Strömungsmenge von 190 bis 210 Nl/min während einer Zeitspanne von 30 min. Nach Abschluß der beschriebenen Vakuumentkohlung und Beendigung der Argongaseinblasung trat wiederum ein Teil der Stahlschmelze unter Bildung eines Verschlusses in die Bohrung 9 ein. Das Frischgefäß 6 wurde anschließend aus der Vakuumkammer entnommen, um die Stahlschmelze an der Luft einer Einstellung ihrer chemischen Zusammensetzung zu unterwerfen. In diesem Zustand wurde Argongas mit einem Druck von 7,3 bar und mit einer Strömungsmenge von 220 Nl/min über die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8B in die Stahlschmelze eingeblasen, wobei die Dichtungspackung 11B augenblicklich aus der Vertiefung 12B ausgetrieben wurde. Die Argongaseinblasung über die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8B wurde 20 min lang unter einem Druck von 6,9 bis 7,3 bar und mit einer Strömungsmenge von 190 bis 220 Nl/min fortgeführt. Nach Abschluß dieser Einstellung der chemischen Zusammensetzung und nach Beendigung der Argongaseinblasung trat ebenfalls ein Teil der Stahlschmelze unter Bildung eines Verschlusses in die Bohrung 9 des Stopfens 8B ein. Der Inhalt des Frischgefäßes 6 wurde sodann auf vorher beschriebene Weise in eine Kokille vergossen.

Nach dem Gießvorgang wurden die Stopfen 8A und 8B aus dem Boden 6' des leeren Frischgefäßes 6 ausgebaut und untersucht, wobei sich keinerlei Beschädigung der Stopfen 8A und 8B zeigte.

030028/0725

Die beiden dünnen Bohrungen 9 mit jeweils einer Länge von 300 mm waren über eine Tiefe von 150 mm vom oberen Ende her vollständig mit erstarrtem Stahl ausgefüllt.

Vergleichsbeispiel

In diesem Vergleichsbeispiel wurde ein Frischgefäß 6 mit einem Stopfen 8 der Form gemäß Fig. 4 im Gefäßboden 6¹ verwendet. Das Frischgefäß 6 besaß ein Fassungsvermögen von 50 t und einen Boden 6¹ mit einer Dicke von 650 mm.

In dem aus Feuerfestmaterial mit hohem Aluminiumoxid-Gehalt bestehenden Stopfen wurde eine dünne Bohrung 9 mit einem Durchmesser von 7,0 mm und einer Länge von 600 mm durch ein eingebettetes oder eingegossenes Rohr 10 aus rostfreiem Stahl festgelegt. In die Vertiefung 12 über der oberen Endfläche des Stopfens 8 wurden als Dichtungspackung 11 schichtweise 3,2 kg Magnesiumoxid-Schlacke mit einer Teilchengröße von 7,5 bis 9,0 mm, 8,7 kg Ferrochrom mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 2,0 mm und 48,0 kg Schnitt-bzw. Stanzabfälle eingefüllt.

Anschließend wurden 50 t Stahlschmelze nach einer Vorentkohlung in einem Lichtbogenofen in das Frischgefäß 6 eingefüllt, worauf in letztere· die Stahlschmelze durch Einblasen von Argongas über die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8 unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 5 einer Vakuumentkohlung und einer Einstellung der chemischen Zusammensetzung unterworfen wurde. Bei der nach dieser Behandlung erfolgenden Beendigung der Argongaseinblasung trat ein Teil der Stahlschmelze aus dem Gefäß 6 in die dünne Bohrung 9 des Stopfens 8 ein, um in dieser Bohrung 9 abzukühlen und in Form eines Verschlusses zu erstarren. Das untere Ende des erstarrten Stahlstrangs ragte dabei jedoch 100 mm weit aus dem unteren Ende der Bohrung 9 heraus. Dies läßt auf die Gefahr für ein Ausfließen der Stahlschmelze über die Bohrung 9 aus dem Frischgefäß 6 bei Unterbrechung oder Be-

030028/0725

endigung der Gaseinblasung schließen.

Nach dem Gießvorgang wurde der Stopfen 8 aus dem Boden 6' des leeren Frischgefäßes 6 ausgebaut und untersucht. Dabei zeigte es sich, daß der in die dünne Bohrung 9 eingetretene Stahlstrang eine Gesamtlänge von 700 mm besaß und damit 100 mm über das untere Ende der Bohrung 9 hinausreichte.

Beim vorstehend beschriebenen Verfahren kann also eine größere Gasmenge von unten her in die im Frischgefäß befindliche Stahlschmelze eingeblasen werden als beim eingangs erläuterten, bisherigen Verfahren. Bei Beendigung der Gaseinblasung wird die dünne bzw. enge Bohrung-des Stopfens durch den eingedrungenen, erstarrten Stahl vollständig verschlossen, so daß die Stahlschmelze sicher an einem Ausfließen gehindert wird. Da außerdem der beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Stopfen nicht so vorsichtig gehandhabt zu werden braucht wie der bisher verwendete, poröse Stopfen, der sehr zerbrechlich ist, läßt sich der Stopfen beim erfindungsgemäßen Verfahren auf einfache Weise in nur etwa 10 min auswechseln, wodurch die Betriebsleistung des Frischgefäßes insgesamt erhöht wird. Da der erfindungsgemäß verwendete Stopfen erheblich billiger ist als der bisherige poröse Stopfen, ist sein wirtschaftlicher Einsatz auch dann gegeben, wenn bei jedem Gaseinblasvorgang der Stopfen erneuert werden muß. Da die dünne Bohrung des Stopfens durch die eingedrungene, erstarrte Stahlschmelze unter Verhinderung eines Ausfließens der Stahlschmelze nach Beendigung der Einblasung sicher verschlossen ist, braucht kein Kippmechanismus vorgesehen zu werden, wie dies beim bisherigen Frischgefäß der Fall ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden somit zahlreiche industrielle Nutzeffekte realisiert.

030028/0725

Leerseite

Claims

Henk·!, Kern, Ftiter fr Hfinz·! Patentanwalt· Registered Representatives before the European Patent Office Kawasaki Steel Corporation und MÖMstraBe37 Tokyo Yogyo Kabushiki Kaisha, D-ΘΟΟΟ München 80 Kobe City bzw. Tokio. Japan SSSSSRSd Telegramme: ellipsoid AP-85 19. Dez. 1979 Verfahren zum von unten her erfolgenden bzw. bodenseitigen Einblasen von Gas in eine Stahlschmelze Patentansprüche

1. Verfahren zum von unten her erfolgenden bzw. bodenseitigen Einblasen von Gas in eine in einem Frischgefäß befindliche Stahlschmelze, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frischgefäß mit mindestens einer in seinem Boden vorgesehenen Gaseinblas-Bohrung und einem komplementären, kegelstumpfförmigen Stopfen verwendet wird, der von der Außenseite des Bodens her ausbaubar in diesen eingesetzt ist und eine dünne bzw. enge Bohrung mit einem Durchmesser von 0,5 bis 6,0 mm und einer Länge von 60 bis 700 mm aufweist, daß das in das Frischgefäß einmündende obere Ende der dünnen Stopfen-Bohrung mit einer aus Körnchen- oder Teilchenmaterial bestehenden, unter dem Druck des eingeblasenen Gases leicht austreibbaren Dichtungspackung verschlossen und dadurch beim Einfüllen der Stahlschmelze in das Prischgefäß deren Ausfließen über die dünne Bohrung verhindert wird, daß hierauf von unten her bzw. bodenseitig ein Gas mit einem den

030028/0725

ORIGINAL INSPECTED

statischen Druck der Stahlschmelze Übersteigenden Druck In die Stahlschmelze eingeblasen und dabei augenblicklich die Dichtungspackung ausgetrieben wird/ und daß nach Beendigung der Gaseinblasung ein Teil der Stahlschmelze aus dem Frischgefäß zum Einfließen in die dünne Stopfen-Bohrung gebracht wird, wobei die Stahlschmelze in dieser Bohrung erstarrt und diese dabei schließt, so daß ein Ausfließen von Stahlschmelze aus dem Frischgefäß verhindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Bohrung durch ein Metallrohr kleinen Durchmessers gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Urafangsfläche der dünnen Stopfen-Bohrung einer Zwangskühlung unterworfen wird, indem Kühlwasser in einer um die dünne Bohrung herum im Stopfen vorgesehenen Kühlschlange umgewälzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche der dünnen Stopfen-Bohrung einer Zwangskühlung unterworfen wird, indem Kühlluft durch ein inneres und ein äußeres Kühlrohr umgewälzt bzw. hindurchgeleitet wird, die konzentrisch zum Metallrohr mit kleinem Durchmesser im Stopfen angeordnet ist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frischgefäß benutzt wird, das in seinem Boden mindestens zwei Gaseinblas-Bohrungen und je einen zugeordneten, in die betreffende Bohrung eingesetzten Stopfen mit jeweils einer dünnen Bohrung aufweist, und daß unter sequentieller Benutzung der Stopfen eine mehrstufige Gaseinblasung mit mindestens einer Beendigung oder Unterbrechung der Gaseinblasung durchgeführt wird.

030028/0725