DE3510708C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Düsenanordnung eines metallurgischen Gefäßes, bei der mindestens eine metallische Düse von außen einsteckbar und be­ festigbar ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei metallurgischen Gefäßen zur Durchführung metallur­ gischer Prozesse, die mit derartigen Düsenanordnungen ausgestattet sind, wie Tiegel, Konverter oder auch Elektrolichtbogenöfen, ist es im Falle von Störungen an den Düsen oftmals erforderlich, einen Düsenwechsel vorzunehmen. Je nach Aufbau und Anordnung der Düsen wird für diesen Wechsel eine mehr oder weniger lange Zeit benötigt. Diese Zeit wird im Regelfall dadurch verlängert, daß die Abkühlung des metallurgischen Gefäßes abgewartet werden muß.

Es sind daher vielfache Anstrengungen unternommen worden, die Zeit des Wechsels von Düsen abzukürzen. So ist aus der DE-PS 25 03 672 eine Düsenanordnung für metallurgische Gefäße bekanntgeworden, welche die eingangs genannten Merkmale aufweist. Bei dieser bekannten Blasöffnung soll eine hohe Lebensdauer und ein Austausch mit relativ geringem Aufwand dadurch ermöglicht werden, daß der konische Düsenkörper mit einem Paßsitz in einen flüssigkeitsgekühlten ent­ sprechenden Metallkörper hineingesteckt ist, wobei durch die Flüssigkeitskühlung ein Zusammensintern verhindert werden soll. Vorzugsweise wird der Düsen­ körper dabei mit einem konischen Metallfutter über­ zogen, so daß der Paßsitz durch zwei Metallteile gebildet wird. Eine solche Düsenanordnung ist auf­ wendig und versagt, sobald die Kühlmittelzufuhr unter­ brochen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düsen­ anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln ein schneller Düsen­ wechsel ermöglicht wird.

Die Aufgabe ist gelöst durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Die Erfindung bringt den Vorteil, daß der schnelle Ein- und Ausbau mit den einfachsten Mitteln erzielt wird, ohne daß die Sicherheit, wie es beispielsweise durch einen unzulänglich abgedichteten Paßsitz möglich wäre, beeinträchtigt ist.

Die nach den Ansprüchen 2 bis 11 bevorzugten Materia­ lien an Dichtungs- und ggf. Füllstoff sowie bevorzugt einsetzbaren Haftmittel sind handelsüblich und billig. Billig sind auch die Ersatz-Düsenkörper, die dem­ gemäß in ausreichender Anzahl jederzeit verfügbar gehalten werden können.

Die Erfindung ist für jede Art und jede Größe eines mit einer bekannten Feuerfestmasse ausgekleidetem metallurgischen Gefäßes einsetzbar. Insbesondere für größere Stärken der feuerfesten Auskleidung ist es vorteilhaft, mehrere Düsensteine axial an­ einanderzureihen. Dadurch werden die Kräfte, die für das Abziehen der Düsenkörper erforderlich sind, in erheblichem Maße verringert.

Um das Herausziehen der Düsenkörper zu erleichtern, können diese mit geeigneten Ansatzmitteln für eine von der Außenseite betätigbare Abzugsvorrichtung ver­ sehen sein. Die Ansatzmittel und die eingesetzte Abzugsvorrichtung sind dabei aufeinander abzustimmen.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele von Düsenanordnungen nach der Erfindung schematisch dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Düsen­ anordnung mit einer Einloch-Düse mit zwei Düsenkörpern in axialem Schnitt in eingebautem Zustand mit angrenzenden Gefäß-Wandteilen,

Fig. 2 eine Einloch-Düse mit drei Düsen­ steinen mit einer Abzugsvorrichtung in entsprechender Darstellung,

Fig. 3 eine Einloch-Düse mit nur einem Düsenkörper und einer anderen Abzugsvorrichtung ebenfalls in entsprechender Darstellung und

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3.

Wie Fig. 1 zeigt, weist die aus Stahl bestehende Wand 1 eines metallurgischen Gefäßes eine Auskleidung 2 aus feuerfestem Material auf, deren Bestandteil eine zweiteiliger Düsenlochstein 3 ist. Der aus zwei axial aneinandergereihten Teilen 4 und 5 bestehende Düsen­ lochstein weist zentral eine konische Ausnehmung 6 auf, in die ein aus zwei axial aneinandergereihten Düsensteinen 7 und 8 bestehender konischer Düsenkörper 9 eingepaßt ist. Die Düsensteine 7 und 8 weisen je­ weils eine zentrale Bohrung 10 auf, in welche die rohrförmige metallische Düse 11 so hineingesteckt ist, daß ihre Mündung ebenso wie die innere Stirn­ seite des Düsensteins 8 mit der Innenseite der feuer­ festen Auskleidung bündig abschließt. Die Düsen­ steine 7 und 8 sind ebenso wie die Teile 4 und 5 des Lochsteins 3 an den einander zugewandten Stirn­ flächen mittels zylindrischer Paßsitze 12 bzw. 13 ineinander gesteckt. Zwischen der konischen Ausnehmung 6 und den Düsensteinen 7 und 8 sowie zwischen den beiden Düsensteinen untereinander ist jeweils eine Fuge von 3 mm ausgebildet, die mit einem Dichtungsstoff ausgefüllt ist. Die Fugen, die den konischen Paßsitz zwischen den Düsensteinen und dem Lochstein bilden, sind dabei mit einem porösen konischen Formkörper aus Zellstoff ausgekleidet, der mit einem granulierten Dichtungs­ stoff aus Graphit versehen ist. Das Graphit ist dabei mittels zähflüssigem Öl als Haftmittel in den Formkörper eingeschlämmt.

Während die Lochstein-Teile 4 und 5 bei der Aus­ mauerung des Gefäßes mittels nicht dargestellten Ankern fest eingebaut sind, werden die Düsensteine 7 und 8 durch eine Befestigungsvorrichtung 14 in die konische Ausnehmung 6 eingepreßt und festge­ halten. Die Befestigungsvorrichtung 14 weist einen an die Wand 1 angeschraubten topfartigen Flansch 15 auf, durch den durch entsprechende Bohrungen mindestens drei Distanzbolzen 16 von außen hindurchgesteckt sind und auf eine ringförmige Scheibe 17 wirken, die koaxial von außen gegen den Düsenstein 7 an­ gelegt ist. Der Druck wird durch einen Schraub­ bolzen 18 erzeugt, der über einen Bügel 19 am Flansch 15 befestigt ist und über eine Druckfeder 20 auf den jeweiligen Distanzbolzen 16 wirkt. Der Düsen­ stein 8 weist ferner eine an den Düsenstein 7 angrenzende, von der zentralen Bohrung für die Düse 11 ausgehende achsgleiche kreisringförmige Ausnehmung 21 auf, die als Ansatzmittel für eine Abzugsvorrichtung dient.

Der Abzugsvorgang ist anhand des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 dargestellt. Das metallurgische Gefäß weist gegenüber dem Gefäß nach Fig. 1 eine größere Wandstärke mit einer feuerfesten Auskleidung 2′ auf, die etwa 600 mm beträgt. Dementsprechend sind hierbei drei axial aneinandergereihte Düsensteine 7′, 8′ und 22 vorgesehen , die zusammen den Düsenkörper 9′ bilden und wobei der Düsenstein 22 in der Mitte zwischen den beiden Düsensteinen 7′ und 8′ ange­ ordnet ist, welche entsprechend den Düsensteinen 7 und 8 des vorhergehenden Ausführungsbeispiels ge­ staltet sind. Ein einteiliger Lochstein 23 ist eben­ falls wieder inder feuerfesten Auskleidung 2′ fest verankert. Aus den koaxialen zentralen Bohrungen der Düsensteine 7′, 8′ und 22 ist die rohrförmige Düse herausgezogen worden. An deren Stelle ist eine Spreizhülse 24, die Teil einer Abzugsvorrichtung 25 ist, so in den äußeren Düsenstein 7′ hineingesteckt, daß dieser herausgezogen werden kann.

Die Spreizhülse 24 ist beidendig mit einem Flansch 26 und 27 versehen, wobei gleichzeitig das hineingesteckte Ende der Spreizhülse auf den Umfang gleichmäßig ver­ teilte und in radialer Richtung verlaufende Schlitze 28 aufweist, so daß jeweils zwischen zwei Schlitzen ein Haken 29 gebildet wird. Die Haken 29 sind gegen­ über der übrigen Spreizhülse federnd nachgiebig ausge­ bildet und, wie es die linke Hälfte der Darstellung zeigt, im Ruhezustand so nach innen gebogen, daß der Flansch 27 die zentrale Bohrung der Düsensteine passieren kann. Zur Abzugsvorrichtung gehört ferner eine kreisrunde mit einer zentralen Bohrung versehene Platte 30, die im Bereich der vorher entfernten Be­ festigungsvorrichtung 14, wie sie Fig. 1 zeigt, ange­ ordnet wird. Die Spreizhülse 24 wird durch die zentrale Bohrung der Platte 30 von außen so weit hindurchge­ steckt, bis der spreizbare Flansch 27 der kreisring­ förmigen Ausnehmung 21′ gegenüberliegt. Danach wird ein in die Spreizhülse 24 eingepaßter Spreizdorn von außen in die Spreizhülse 24 so weit hineingepreßt, bis seine konische Spitze 32 den Flansch 27 passiert und diesen damit aufgespreizt hat, wie es in der rechten Hälfte der Darstellung gezeigt ist. Danach werden mindestens drei auf den Umfang der Platte 30 gleichmäßig verteilte, in Gewindebohrungen laufende Bolzen 33 von außen so lange betätigt, bis sie, sich gegen die Wand 1 des Gefäßes abstützend, den Düsenstein 7′ gelöst haben. In gleicher Weise sind jeweils ent­ sprechend längere Spreizhülsen für den Abzug der Düsen­ steine 22 und 8′ vorgesehen. Es kann auch eine einzige entsprechend längere Spreizhülse mit einem zugehörigen Spreizdorn verwendet werden, bei der der Flansch 26 als Mutter ausgebildet ist, die auf einem zugehörigen Außengewinde der Spreizhülse läuft.

Eine andere Ausführungsform einer Abzugsvorrichtung 33 ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Die Abzugs­ vorrichtung 34 weist wie beim vorhergehenden Ausführungs­ beispiel eine mit einer zentralen Bohrung und Gewinde­ bohrungen für Bolzen 33′ versehene Platte 30′auf, die außerdem noch mit drei auf den Umfang gleich­ mäßig verteilten rechteckigen Ausnehmungen 35 ver­ sehen ist. Die rechteckigen Ausnehmungen 35 sind dabei auf dem gleichen Radius wie die Bolzen 33′ angeordnet. Durch die Ausnehmungen 35 ist von außen je ein Haken 36 hindurchgesteckt, der an seiner Außen­ seite einen Hammerkopf 37 aufweist. Der bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehene einzige konische Düsenstein 38, der dementsprechend eine axiale Länge aufweist, die etwa der Wandstärke der feuerfesten Auskleidung 2′′ bzw. des eingesetzten Lochsteins 39 entspricht, ist an ihrem Außenumfang mit Ausnehmungen 40 versehen, die den Ausnehmungen 35 in der Platte 30′ jeweils zugeordnet sind. In die Ausnehmungen 40 greift das entsprechend nach innen, d. h. zur Lochsteinachse hin weisende abgebogene Ende 41 des Hakens 36 ein, nachdem dieser durch die Ausnehmung 35 und eine weitere Ausnehmung 42 im Lochstein 39 von außen durchgesteckt und danach radial nach innen verschoben worden ist. Das Abziehen geht in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 durch die Bolzen 33′ vor sich, wobei sich die Hammerköpfe 37 an der Platte 30′ abstützen. Der Vorteil dieser Ausführungs­ form liegt darin, daß die als Mehrlochdüse ausgebildete metallische Düse 11′ vor dem Abziehen des Düsensteins aus diesem nicht entfernt werden muß.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird der Düsen­ stein 38 vor dem Einbau mit ölgetränktem Zellstoff, z. B. Ölpapier, mehrfach umwinkelt, wobei nicht­ backende Kohle mit einer Korngröße von 0,5 bis 2 mm aufgebracht wird. Die Wickelschicht ist etwa so stark, daß sich nach dem Einpressen des Düsensteins eine Schichtstärke des Dichtungsstoffs von etwa 2 mm ergibt. Letzteres gilt im wesentlichen auch für die Schichten aus anderen Dichtungsstoffen. Zwischen der metallischen Düse und dem jeweiligen Düsenkörper ist ebenfalls eine Schicht aus Dichtungsstoff angeordnet. Die Dichtungsstoffe werden entsprechend dem feuer­ festen Material der Gefäß-Auskleidung, wozu ggf. auch die Lochsteine gehören, ausgewählt. Das feuerfeste Material kann beispielsweise aus Dolomit, Teerdolomit, Chrommagnesit oder anderen bekannten geeigneten feuer­ festen Baustoffen bestehen.

Als Dichtungsstoffe kommen neben den bekannten hoch­ schmelzenden feuerfesten Materialien auch sog. re­ fraktäre Hartstoffe, wie hochschmelzende Carbide, Nitride, Carbonitride und Boride in Betracht. Diese sollen praktisch keine metallischen Beimengungen ent­ halten (< 0,1% Anteil) und ihr Schmelzpunkt über 2000°C, bevorzugt über 2500°C liegen.

Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit werden bevorzugt reiner Kohlenstoff, insbesondere in Form von Graphit, aber auch hochreiner Magnesit, der auch dem Kohlen­ stoff beigemischt werden kann, eingesetzt, und zwar solche Stoffe, bei denen in jedem Fall ein Sintern erst oberhalb der Arbeitstemperaturen möglich ist.

Durch die Dichtungsstoffe wird verhindert, daß die Düsen mit ihrem Paßsitz mit dem feuerfesten Material versintern, wodurch sie in der Regel nur durch Zer­ stören wieder entfernt werden können. Bei der Aus­ wahl des Dichtungsstoffs sind auch die im Tiegel herrschenden Temperaturen, die bei der Stahlherstellung bis etwa 1650°C reichen, zu berücksichtigen.

Ein besonders schneller Austausch der Düsenkörper wird dadurch erzielt, daß vorgefertigte poröse Formkörper bereitgehalten werden. Hierbei handelt es sich entweder um dem Paßsitz entsprechende konische Hülsen oder um scheibenartige Dichtungen, die zwischen den axial aufgereihten Düsensteinen ange­ ordnet werden. Auch ein zylindrischer Formkörper zum Einziehen der metallischen Düse ist möglich. Die Paßsitze weisen in bekannter Weise eine Koni­ zität von 3 bis 15°, vorzugsweise von 5 bis 10° auf. Das Verhältnis des äußeren Durchmessers zum inneren Durchmesser der Düsensteine beträgt dementsprechend etwa 1,3 bis 2,8. Die axiale Länge eines Düsensteins sollte 600 mm nicht überschreiten. Die Anzahl von axial aneinander gereihten Düsensteinen kann der Stärke der feuerfesten Auskleidung leicht angepaßt werden. Die kreisringförmigen Abstandsfugen zwischen den einzelnen Düsensteinen werden vorteilhaft nicht ganz mit Dichtungsstoff ausgefüllt, so daß eine zu große Schichtstärke das dichte Anliegen im Paßsitz zwischen Düsenstein und Lochstein nicht behindern kann.

Durch den Einsatz einer Beaufschlagung des Düsen­ körpers bzw. des äußeren Düsenkörpers durch ein Federelement, wie die Federn 20, wird erreicht, daß ein Lockern des Düsenkörpers, wie es infolge von Wärmeschrumpfungen evtl. auftreten kann, mit Sicherheit vermieden wird.

Claims (18)

1. Düsenanordnung mit mindestens einem konischen Düsenkörper, der in eine mit einem Paßsitz versehene Öffnung der feuerfesten Zustellung der Wand eines metallurgischen Ge­ fäßes von außen einsteckbar und durch lösbare Befestigungselemente befestigbar ist und min­ destens eine in eine Paßbohrung eingezogene rohr­ förmige metallische Düse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Düsenkörper (9, 9′, 38) und dem Paßsitz eine Schicht aus einem bei Erhitzung nicht verbacken­ den Dichtungsstoff aus feuerfestem Material angeordnet ist.

2. Düsenanrodnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dichtungsstoff ein feuerfestes Material auf Kohlenstoff- und/oder Magnesitbasis ist.

3. Düsenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsstoff Granulat­ form aufweist.

4. Düsenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dichtungsstoff eine Korngröße von 0,1 bis 2 mm aufweist.

5. Düsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsstoff einem formgebenden Füllstoff auf- und/oder eingebracht ist.

6. Düsenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Füllstoff aus Zellstoff be­ steht.

7. Düsenanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff ein poröser Formkörper ist.

8. Düsenanordnung nach Anspruch 5, 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Dichtungsstoff mit einem flüssigen bis pastösem Haftmittel dem Füllstoff auf- oder eingebracht ist.

9. Düsenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Haftmittel ein Kohlenwasserstoff ist.

10. Düsenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Haftmittel Öl verwendet wird, das gleichzeitig als Dichtungsstoff dient.

11. Düsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsstoff-Schicht 1 bis 3 mm stark ist.

12. Düsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper mehrere axial aneinandergereihte Düsensteine (7, 8; 7′, 22, 8′) aufweist.

13. Düsenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düsensteine mittels ent­ sprechender zylindrischer Paßsitze (12) ineinander gesteckt sind und die Paß- und Abstandsfugen mit Dichtungsstoff ausgefüllt sind.

14. Düsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper von der Außenseite des Gefäßes zugängliche Ansatzmittel zum Angreifen einer von der Außenseite betätigbaren Abzugsvorrich­ tung (25, 34) aufweist.

15. Düsenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ansatzmittel am Außenumfang der Düsenkörper gleichmäßig verteilte mit Ab­ stand von der Außenseite des Gefäßes angeordnete Ausnehmungen (40) sind.

16. Düsenanordnung nach den Ansprüchen 12 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansatzmittel von der axialen Bohrung zur Aufnahme der metallischen Düse (12) ausgehende, jeweils zwischen zwei Düsensteinen angeordnete, achs­ gleiche kreisringförmige Ausnehmungen (21, 29′) sind.

17. Düsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Befestigungselement eine den bzw. die Düsen­ körper (9, 9′, 38) an der außenliegenden Stirn­ seite durch Federkraft beaufschlagende Be­ festigungsvorrichtung (14) vorgesehen ist.

18. Düsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzpunkt des Dichtungsstoffs über 2000°C liegt.