DE3441223C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spüleinsatz zum Einblasen von gasförmigen Medien in Transport-, Schmelz- und Behandlungs­ vorrichtungen für flüssige Metalle, mit einer an ihrer Unter­ seite verschlossenen kegelstumpfförmigen Ausnehmung, die sich in Blasrichtung verjüngt und in der ein kegelstumpfförmiges Einsatzstück aus feuerfester, keramischer Masse angeordnet ist, das von einem Hubelement in Axialrichtung verstellbar ist und mit der kegelstumpfförmigen Ausnehmung einen Gas­ verteilungsraum und einen Ringspalt zum Durchströmen des Ga­ ses bildet.

Zum Einblasen von Gasen in geschmolzene Metalle, die sich in Schmelzaggregaten oder in Transport- oder Behandlungsgefäßen befinden, werden Spüleinsätze in Form von Lochsteinen benutzt, die auswechselbar in eine Öffnung im Boden des Gefäßes für das Metall eingesetzt sind und in deren Lochöff­ nung ein feuerfester, keramischer Körper eingekittet ist. Dieser feuerfeste keramische Körper ist porös und läßt das ihm von außen unter Druck zugeführte Gas in das flüssige Me­ tall eintreten, das sich über ihm im Behälter befindet.

Die bekannten Spüleinsätze haben jedoch den Nachteil, daß die Poren des keramischen Körpers auf dessen dem Behälter zugewandter Stirnseite von dem Metall oder von Schlacken im Inneren des Behälters zugesetzt werden, sobald die Gaszufüh­ rung aufhört. Das Metall dringt hierbei in den oberen Bereich des keramischen Körpers ein und schafft hier eine gasundurch­ lässige Zone. Nach dem Entleeren des Behälters muß dann vor dem Einfüllen einer neuen Charge die obere, mit Metall zuge­ setzte Schicht des keramischen Körpers herausgeschlagen oder ausgebrannt werden, wodurch sich ein Krater bildet, der mit jeder Charge tiefer wird.

Um das Einblasen von Gas in das flüssige Metall zu erleich­ tern und Kraterbildungen zu vermeiden, ist auch eine Gasspül­ einrichtung bekannt, bei der in die kegelstumpfförmige Aus­ nehmung ein selbst nicht gasdurchlässiger, dichter Spülkegel eingesetzt ist, der von einem Blechmantel umgeben wird. Das Gas strömt hier durch den Spalt zwischen dem Blechmantel des kegelstumpfförmigen Einsatzstückes und der Ausnehmung im Spüleinsatz ins Innere der Behandlungsvorrichtung (Fachberichte Hüttenpraxis Metallweiterverarbeitung, 1983, S. 769 bis 775). Die Spaltbreite, die auf die Viskosität der zu behandelnden Schmelze abgestimmt werden muß, damit kein Metall in den Spalt eindringen kann, wird mit Hilfe von Distanzstreifen hergestellt, die zwischen dem Einsatzstück und der dieses umgebenden Öffnung angeordnet werden.

Bei einem ähnlichen Spüleinsatz (DE-AS 25 09 076) strömt das Gas in einem die Hubvorrichtung für das Einsatzstück umgeben­ den Ringraum aufwärts, wobei an einem Speichenkreuz zur Hal­ terung der Hubeinrichtung Wirbel entstehen und das Gas über den Umfang des Spülkegels ungleichmäßig verteilt durch den Spülspalt strömt.

Ähnlich liegen die Verhältnisse bei einem anderen bekannten Spüleinsatz (US-Patentschrift 44 70 582), wo das Spülgas der den Hubstempel umgebenden Ringleitung von der Seite her zuge­ führt wird und hierdurch nicht gleichmäßig über den Ringraum verteilt aufsteigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spüleinsatz der eingangs näher erläuterten Art so auszubilden, daß das einzublasende Gas ganz gleichmäßig über den Ringspalt verteilt wird, da sich nur dann ein geschlossener Gasschleier bildet, der ei­ nerseits das Eindringen von Metallschmelze in den Ringspalt verhindert und andererseits eine gleichmäßige Verteilung des Gases in der Schmelze gewährleistet.

Diese Aufgabe wird mit einer ersten Ausführungsform der Er­ findung dadurch gelöst, daß das Hubelement von einer Gas-Ringleitung umgeben ist, die durch Radialschlitze in ihrer Wandung mit dem Gasverteilungsraum unter dem Einsatz­ stück in Verbindung steht. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist das Hubelement eine sich in Axialrichtung erstreckende Gasleitung auf, die durch Radialöffnungen mit dem Gasverteilungsraum unter dem Einsatzstück in Verbindung steht.

Diese Ausgestaltungen des Spüleinsatzes haben den Vorteil, daß das durch die Radialschlitze bzw. Radialöffnungen austretende Gas nach Menge und Geschwindigkeit ganz gleichmä­ ßig über den Umfang des Ringspaltes zwischen Einsatzstück und kegelförmiger Öffnung im Spülstein verteilt wird, so daß ein vollständig gleichmäßiger Gasschleier mit über den Umfang konstantem Druck in das flüssige Metall geblasen wird. Das Gas verteilt sich deshalb ganz gleichmäßig in der Schmelze und verhindert auch ein Eintreten von Metall in den Rings­ palt, so daß eine teilweise Verstopfung durch Metallschmel­ ze oder Schlacke nicht eintreten kann und das Einsatzstück in der kegelstumpfförmigen Ausnehmung des Spülsteines nicht blockiert wird.

Die Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfol­ gende Beschreibung und die Zeichnungen an Beispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Transportpfanne für geschmolzenes Metall mit einem Spüleinsatz nach der Erfindung im Diametralschnitt in einer schematischen Dar­ stellung.

Fig. 2 den Spüleinsatz der Transportpfanne nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab im Vertikal­ schnitt und

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Spüleinsatzes in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstel­ lung.

In den Zeichnungen ist mit 10 ein Transportbehälter für flüs­ siges Metall 11 bezeichnet, in dessen unterem Boden 12 ein Spüleinsatz 13 zum Einblasen eines gasförmigen Mediums, bei­ spielsweise Argon, eingesetzt ist. Der Spüleinsatz 13, der in Fig. 2 mehr im einzelnen dargestellt ist, besteht aus ei­ nem im wesentlichen zylindrischen oder mehreckigen Lochstein 14, der eine konische Öffnung 15 aufweist, in die ein feuer­ fester, keramischer Körper 16, ein sogenannter "Spülkegel", eingesetzt ist, der sich in Blasrichtung 17, d. h. zum Inne­ ren des Transportbehälters 10 hin, konisch verjüngt.

Der keramische Körper 16 ist mit einem keramischen Mörtel 18, einem sogenannten Feuerkitt, in der konischen Öffnung 15 des Lochsteines 14 befestigt und schließt mit der dem Innenraum des Transportbehälters 10 zugewandten Stirnfläche 19 des Lochsteines 14 ab. Er kann, wie an sich bekannt, aus einem porösen keramischen Material bestehen. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn er aus einer feuerfesten, keramischen Masse mit dichtem Gefüge hergestellt ist, die zwar gasundurchlässig ist, aber eine wesentlich höhere Festigkeit hat.

Der keramische Körper 16 besteht aus einem äußeren, ringför­ migen Teil 16a und aus einem inneren, kegelstumpfförmigen Einsatzstück 16b, das in eine kegelstumpfförmige Ausnehmung 20 des ringförmigen Teiles 16a eingesetzt ist und die gleiche Konizität hat wie die kegelstumpfförmige Ausnehmung 20.

Man erkennt aus Fig. 2, daß die Länge des Einsatzstückes 16b in Axialrichtung etwas kleiner ist als die Dicke D des unte­ ren Bodens 12 des Behälters 10 und des Lochsteines 14. Die untere Stirnfläche 21 des Einsatzstückes 16b ist mit einer Tragplatte 24 versehen, die im Einsatzstück 16b mit Ankerstücken 22 verankert ist. In ähnlicher Weise ist auch die untere Stirnfläche des ringförmigen Teiles 16a mit einem Verankerungsring 23 aus Blech armiert.

Die kegelstumpfförmige Ausnehmung 20 des ringförmigen Teiles 16a ist an ihrer Unterseite durch eine Bodenplatte 27 verschlossen, die am Verankerungsring 23 angeschweißt oder auf sonstige Weise befestigt sein kann. Die Bodenplatte 27 hat eine zentrische Bohrung 25, durch welche ein Gaszuführungsrohr axial frei beweglich hindurchgeht, das als Hubelement 26 dient und dessen oberes Ende an der Tragplatte festgeschweißt ist und unterhalb dieser Tragplatte mehrere Radialöffnungen 28 aufweist. Unter der Bodenplatte 27 ist eine Buchse 29 befestigt, welche das Hubelement 26 mit Abstand umgibt und eine Spindelmutter 30 undrehbar hält. Das Hubelement 26 ist an seinem Außenumfang mit einem Gewin­ de 31 versehen und bildet so eine Gewindespindel, die sich in der Spindelmutter 30 verschrauben kann. Etwas tiefer trägt das als Gewindespindel ausgebildete Hubelement 26 ein Zahnrad 32, das mit dem Antriebsritzel 33 eines Drehantriebes 34, beispielsweise eines Elektromotors, kämmt. Dem Hubelement wird von einer hier nicht näher dargestellten Gasquelle aus Argongas unter Druck in Richtung des Pfeiles 17 zugeführt.

Man erkennt, daß sich das als Gewindespindel ausgebildete Hubelement 26 in der Gewindemutter 30 verschraubt, wenn es von dem Drehantrieb 34 drehend angetrieben wird. Hierdurch wird das mit dem Hubelement 26 fest verbundene Einsatzstück 16b ebenfalls gedreht und gleichzeitig in Axialrichtung bewegt. Bei einer Aufwärtsbewegung des Einsatzstückes 16b wird der Ringspalt 35 zwischen dem Einsatzstück 16b und dem ringförmigen Teil 16a des keramischen Körpers kleiner und bei einer Abwärtsbewegung größer. Die Spaltbreite kann hierdurch verändert und der Viskosität des zu behandelnden flüssigen Metalles 11 im Behälter 10 angepaßt werden.

Um Verkrustungen am Ausströmende des Spaltes zu beseitigen, kann das kegelstumpfförmige Einsatzstück 16b beim Einstellen der Spaltbreite zur Zentrierung zunächst soweit in die kegel­ stumpfförmige Ausnehmung 20 des keramischen Körpers 16 ein­ geschoben werden bis es an der Wandung der Ausnehmung 20 anliegt. Es wird dann anschließend soweit zurückgezogen, bis die gewünschte Ringspaltbreite erreicht ist.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist das kegel­ stumpfförmige Einsatzstück 16b mit seiner Tragplatte 24 an der Kolbenstange 36 eines als Kolben-Zylinder-Einheit ausge­ bildeten Hubelementes 37 befestigt, das unter der Bodenplat­ te 27 angeordnet ist und mit dem das Einsatzstück 16b in der Ausnehmung 20 des ringförmigen Teiles 16a des keramischen Körpers 16 axial verschoben werden kann. Die Kolbenstange 36 des Hubelementes 37 ist in der zentrischen Bohrung 25 der Bodenplatte 27 abdichtend geführt. Unterhalb der Bodenplatte 27 befindet sich eine Gasringleitung 37′ für das zuzuführen­ de Gas, die über mehrere Radialschlitze 38 mit dem Gasvertei­ lungsraum 39 oberhalb der Bodenplatte 27 in Verbindung steht, der von der Bodenplatte 27, der Tragplatte 24 und der Innen­ wandung 20 der kegelstumpfförmigen Ausnehmung begrenzt wird und mit dem Ringspalt 35 in Verbindung steht. Der Gasringlei­ tung 37′ wird von einer hier nicht näher dargestellten Gas­ quelle aus Argon oder ein anderes, in das flüssige Metall 11 einzublasendes Gas zugeführt.

Man erkennt, daß durch Einführen von Druckmittel in den Zylinderraum 40 unterhalb des Kolbens 41 oder in den Zylin­ derraum 42 oberhalb des Kolbens 41 des Hubelementes 37 das Einsatzstück 16b in Axialrichtung verstellt und hierdurch die Breite des Ringspaltes 35 eingestellt werden kann.

Claims (2)

1. Spüleinsatz zum Einblasen von gasförmigen Medien in Trans­ port-, Schmelz- und Behandlungsvorrichtungen für flüssige Metalle, mit einer an ihrer Unterseite verschlossenen ke­ gelstumpfförmigen Ausnehmung, die sich in Blasrichtung ver­ jüngt und in der ein kegelstumpfförmiges Einsatzstück aus feuerfester, keramischer Masse angeordnet ist, das von einem Hubelement in Axialrichtung verstellbar ist und mit der kegelstumpfförmigen Ausnehmung einen Gasverteilungsraum und einen Ringspalt zum Durchströmen des Gases bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubelement (37) von einer Gas-Ringleitung (37′) umgeben ist, die durch Radialschlitze (38) in ihrer Wandung mit dem Gasverteilungsraum (39) unter dem Einsatzstück (16b) in Verbindung steht.

2. Spüleinsatz zum Einblasen von gasförmigen Medien in Trans­ port-, Schmelz- und Behandlungsvorrichtungen für flüssige Metalle, mit einer an ihrer Unterseite verschlossenen ke­ gelstumpfförmigen Ausnehmung, die sich in Blasrichtung ver­ jüngt und in der ein kegelstumpfförmiges Einsatzstück aus feuerfester, keramischer Masse angeordnet ist, das von einem Hubelement in Axialrichtung verstellbar ist und mit der kegelstumpfförmigen Ausnehmung einen Gasverteilungs­ raum und einen Ringspalt zum Durchströmen des Gases bil­ det, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubelement (26) eine sich in Axialrichtung erstreckende Gasleitung aufweist, die durch Radialöffnungen (28) mit dem Gasverteilungsraum (39) unter dem Einsatzstück (16b) in Verbindung steht.