DE3734713A1 - Spuelstein fuer metallurgische gefaesse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spülstein für metallur­ gische Gefäße aus einem Formstein mit einem an eine Gaszu­ leitung angeschlossenen Gasverteiler und Gaskanälen.

Bei der Sekundärmetallurgie kommen metallurgische Gefäße zur Verwendung, in deren Boden sich ein zumeist auswechsel­ barer Spülstein befindet, durch den ein Inertgas, beispiels­ weise Argon, in die zu behandelnde Schmelze eingeblasen wird. Derartige Spülsteine können aus einem porösen Form­ stein bestehen und das Spülgas über ihre Stirnfläche in feiner Verteilung an die Schmelze abgeben oder Gaskanäle aufweisen, durch die das Spülgas an der Stirnseite des Spül- bzw. Formsteins in die Schmelze eintritt. Darüber hinaus sind aber auch sogenannte Fugenspüler bekannt, bei denen ein Formstein aus feuerfestem Material von einem Blechmantel umgeben ist und das Spülgas peripher zwischen dem Formstein und dem Blechmantel aus- und in die Schmelze eintritt.

Ein solcher Fugenspüler mit einem Formstein aus Feuerfest­ material ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 36 06 322 bekannt; er besteht aus einer mit einem konischen Blechmantel verbundenen Bodenplatte mit einer zentrischen Gaszuleitung. In dem Blechmantel befindet sich ein von einer gasdurchlässigen Mörtelschicht umgebener Formstein. Der Formstein ruht auf Abstandhaltern, so daß sich unter ihm ein mit der Gaszuleitung in Verbindung stehender flä­ chengleicher Gasverteilungsraum ergibt, über den das Spül­ gas in die Mörtelschicht eintritt.

Da der Gasverteilungsraum bis zu dem gasdichten Blechmantel reicht, unterliegt der Formstein über seine gesamte Grund­ fläche der außerordentlich hohen Druckbelastung durch das Spülgas. Des weiteren kann es bei derartigen Spülsteinen infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Blechmantels und des feuerfesten Steinmaterials zu Deh­ nungsrissen und zum Entstehen zusätzlicher Fugen kommen, durch die unkontrolliert Spülgas austritt. An der Aus­ trittsstelle kommt es dann in aller Regel zu einem vor­ eilenden Verschleiß des Formsteins und damit zu einem ra­ schen Ausfall des Spülsteins. Eine Verkleinerung der Grund­ fläche zur Verringerung der Druckbelastung des Formsteins ist zumeist nicht möglich, da sich damit auch die Konizität des Spülsteins verringert. Daraus resultieren Schwierigkei­ ten beim Auswechseln des Spülsteins, da für eine leichte Handhabung eine bestimmte Mindestkonizität erforderlich ist.

Des weiteren ist aus der europäischen Offenlegungsschrift 2 30 217 ein blechmantelloser konischer Spülstein bekannt, bei dem das Gaszuleitungsrohr eine Bodenplatte aus Blech durchragt und direkt im feuerfesten Material des Spülsteins endet. Von dem Zuleitungsrohr gehen radial etwa L-förmige Gaskanäle ab, die der Konizität des Spülsteins folgen und in dessen Stirnfläche enden.

Dieser Spülstein ist jedoch wegen der in das feuerfeste Material eingebetteten Vielzahl von gasführenden Rohren hin­ sichtlich Material- und Fertigungsaufwand außerordentlich aufwendig.

Des weiteren kann es - insbesondere bei Spülsteinen mit großen Querschnitten - unter dem Einfluß des hohen Gas­ drucks schmelzseitig auch zu Abplatzungen und Mikrorissen parallel zur Feuerfestseite kommen. Diese Gefahr ist beson­ ders groß angesichts der Kühlwirkung des Spülgases, die zu so hohen inneren Spannungen führen kann, daß sich von dem Spülstein ganze Stücken ablösen. Der damit verbundene dis­ kontinuierliche Verschleiß führt zu einem raschen Ausfall des ganzen Spülsteins.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorer­ wähnten Nachteile der bekannten Spülsteine zu vermeiden und insbesondere einen Spülstein zu schaffen, dessen Formstein weitgehend frei von dem Druck des Spülgases gehalten wird.

Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf dem Gedanken, die Funktionen Abdichtung gegenüber dem den Spülstein umgeben­ den Mauerwerk des metallurgischen Gefäßes und Auswechseln des Spülsteins voneinander zu trennen. Demgemäß besteht die Lösung darin, daß bei einem Spülstein der eingangs erwähn­ ten Art erfindungsgemäß die Gaskanäle von einem Windkasten abgehen und von einem Schutzrohr gasdicht umgeben sind. Demgemäß steht das außerhalb des Schutzrohrs liegende feuer­ feste Material des Formsteins nicht unter dem Druck des Spülgases.

Vorzugsweise besitzt der Windkasten einen wesentlich gerin­ geren Durchmesser als der Formstein; sein Durchmesser kann dem Durchmesser des Schutzrohrs entsprechen, was besonders dann von Vorteil ist, wenn der Windkasten und das Schutz­ rohr gasdicht miteinander verbunden sind bzw. der Wind­ kasten einen Teil des Schutzrohrs ausmacht. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis der Durchmesser der Formsteinbasis und des Windkastens 2:1 bis 8:1.

Dient der untere Teil des Schutzrohrs als Windkasten, dann mündet das Zuleitungsrohr direkt in das Schutzrohr, das bis zur Stirnfläche des Formsteins reichen kann.

Die einzelnen, vorzugsweise schlitzförmig bzw. mit schmalem Rechteckquerschnitt ausgeführten Gaskanäle sind von feuer­ festem Material umgeben, das das Schutzrohr ausfüllt. Dabei können die großen Querachsen der Spülgaskanäle radial ver­ laufen und sich zwischen ihnen ein Kern aus dem feuerfesten Material des Formsteins befinden.

Um das Auswechseln zu erleichtern, kann der Formstein ko­ nisch ausgebildet und/oder mit einem Blechmantel umgeben sein. Darüber hinaus kann auch die Basisseite des Form­ steins auf einer Blechplatte ruhen, die vorzugsweise mit dem Blechmantel verschweißt ist und in der die Gaszuleitung mündet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläu­ tert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch den Spülstein; und

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-A in Fig. 1.

Der dargestellte Spülstein 1 besteht aus einem Formstein 1 aus feuerfestem Material 2 und besitzt schlitzförmige, sich radial um den feuerfesten Kern des Formsteins 1 gruppie­ rende Spülgaskanäle 3. Die Spülgaskanäle 3 gehen von einem Windkasten 4 aus, der sich im unteren Teil eines die Spülgaskanäle 3 konzentrisch umgebenden Schutzrohrs 5 befin­ det. Ein derartiger Windkasten läßt sich ohne weiteres in der Weise herstellen, daß ein Teil des Schutzrohrs 5 beim Formen der Kanäle 3 mittels eines Kerns frei von feuer­ festem Material gehalten wird. Das Schutzrohr 5 ist mit einer Blechscheibe 6 gasdicht verschweißt, in die zentrisch ein Zuleitungsrohr 7 für das Spülgas einmündet. Diese Blech­ scheibe kann ihrerseits mit einem den Spülstein umgebenden Blechmantel verschweißt sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Spülstein wird der wesentliche Teil des Formsteins völlig frei von dem Druck des Spülgases gehalten. Das unter dem Einfluß des Spülgases stehende Zentrum des feuerfesten Materials unterliegt hingegen kei­ ner Druckgefährdung, da das gasdichte Schutzrohr 5 für eine hinreichende Stabilisierung sorgt, die ein Abplatzen von Feuerfestmaterial an der Stirnseite des Formsteins 1 verhin­ dert.

Claims (10)

1. Spülstein für metallurgische Gefäße aus einem Form­ stein mit einem an eine Gaszuleitung angeschlossenen Gasverteiler und Gaskanälen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskanäle (3) von einem Windkasten (4) abgehen und von einem Schutzrohr (5) gasdicht umgeben sind.

2. Spülstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Windkasten (4) einen wesentlich geringeren Durch­ messer als der Formstein (1) besitzt.

3. Spülstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Windkasten (4) und das Schutzrohr (5) denselben Durchmesser besitzen.

4. Spülstein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Schutzrohrs (5) als Windkasten (4) ausgebildet ist.

5. Spülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (5) über die Stein­ mitte des Formsteins (1) reicht.

6. Spülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gaskanäle (3) von feuer­ festem Material umgeben sind.

7. Spülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskanäle (3) schlitzförmig ausgebildet sind.

8. Spülstein nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die große Querachse der Gaskanäle (3) radial verläuft und sich zwischen den Gaskanälen ein Kern aus feuerfe­ stem Material befindet.

9. Spülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstein (1) konisch ausgebil­ det und/oder mit einem Blechmantel umgeben ist.

10. Spülstein nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Formsteins (1) auf einer Blechscheibe (6) ruht.