DE4324768C1 - Anordnung zur Verbindung einer Stopfenstange für ein metallurgisches Gefäß mit ihrer Hebevorrichtung und für die Anordnung geeignete Stopfenstange sowie Verfahren zur Herstellung der Anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art und umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung.

Der Einsatz von feuerfesten Stopfenstangen zur Regelung des Flusses einer Metallschmelze aus einer Pfanne oder einem Tundish in eine Kokille ist seit langem bekannt. Die Stop­ fenstange wird dazu von einer an die Außenseite des Tundishs angrenzenden Hebevorrichtung in Richtung seiner Längsachse bewegt, wodurch eine am Boden des Tundishs angeordnete Aus­ gußöffnung, in die die Stopfenstange im abgesenkten Zustand eingreift und vollständig fließt, mehr oder weniger geöffnet wird. Der Fluß der Metallschmelze ist dadurch regelbar. Zwar ist diese Regelung prinzipiell recht einfach, jedoch stellen die bei der Stahlverarbeitung herrschenden extremen Bedin­ gungen besondere Anforderungen an die Materialien und die technische Ausführung der Stopfenstange. So muß die Stopfen­ stange über Stunden der Einwirkung einer Metallschmelze standhalten. Auch muß die Stopfenstange geeignet sein, den während eines Gießvorganges auf die Stopfenstange wirkenden starken Temperaturschwankungen und den seitlich angreifen­ den, durch den Auftrieb der Metallschmelze hervorgerufenen Kräften, die ein starkes Biegemoment auf die Stopfenstange ausüben, standzuhalten. Ein Bruch der Stopfenstange führt unweigerlich dazu, daß der Ausguß nicht mehr geschlossen werden kann, was ein unkontrolliertes Ausfließen der Schmel­ ze zur Folge hat. Er stellt daher ein erhebliches Sicher­ heitsrisiko da.

Bei einer bekannten früheren Ausführungsform (vgl. Karl-Ernst Mayer: Stahleisen-Schriften, Heft 3 "Was der Siemens-Martin-Stahlwerker von seiner Arbeit wissen muß!", 2. Auflage, Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf, 1963) besteht die Stopfenstange aus einer an einem Ende mit ein Gewinde versehenen Stahlstange, auf welche der eigentliche, bei der späteren Verwendung in die Auslaßöffnung des Tundishs ein­ greifende keramische Stopfen aufgeschraubt ist. Oberhalb des Stopfens sind mehrere, an ihren Stirnseiten über Nut und Feder ineinander greifende, die Stahlstange vollständig ummantelnde, keramische Stopfenrohre von der dem Stopfen gegenüberliegenden Seite der Stahlstange aufgeschoben, so daß bei mit der Stahlschmelze gefülltem Tundish und voll­ ständig abgesenkter Stopfenstange der mit den Stopfenrohren ummantelte Teil der Stopfenstange mit einer gewissen Länge aus der Schmelze herausragt. Mit dem oberen Ende der Stahl­ stange ist die Stopfenstange in der Hebevorrichtung gela­ gert. Da eine direkte Berührung der Schmelze mit der Stahl­ stange zum sofortigen Durchschmelzen derselben führen würde, muß bei dieser aus mehreren Teilen (Stopfen, Stopfenrohre) zusammengesetzten Stopfenstange besonders darauf geachtet werden, daß die Verbindungen zwischen den Einzelteilen dicht gegen das Eindringen von Stahlschmelze sind. Die Verbin­ dungsstellen werden daher zusätzlich verkittet. Die vorbe­ reiteten Stopfenstangen werden vor ihrer Verwendung in einem Trockenofen bei ca. 100°C ca. zwei Tage getrocknet.

Nachteilig bei dieser frühen Ausführungsform ist es, daß die Bereitstellung der Stopfenstangen einen relativ hohen Material- und Arbeitsaufwand vor Ort erfordert. Auch neigen die Stahlstangen durch die beim Gießen auftretenden Temperaturgradienten und Schwankungen zum Verziehen, was leicht zum Bruch der Ummantelung und damit zur Zerstörung der Stopfenstange führen kann. Diese Nachteile und die Er­ kenntnis, daß durch das Einleiten von inerten Gasen - wie z. B. Argon - in die Stahlschmelze einerseits nicht metalli­ sche Verunreinigungen durch deren Wechselwirkung mit den Gasblasen an den Badspiegel der Schmelze transportiert wer­ den, andererseits die Oxidbildung während des Gußvorganges herabgesetzt wird, haben zur Entwicklung einteilig herge­ stellter keramischer Stopfenstangen geführt, durch welche gleichzeitig das inerte Gas in die Stahlschmelze einleitbar ist. Diese bei der heutigen Stahlherstellung fast ausschließlich zum Einsatz kommenden einstückigen Stopfen­ stangen weisen eine zentrale ihr unteres Ende nicht durch­ stoßende Längsbohrung und von außen mit der Längsbohrung kommunizierende Verbindungsbohrungen auf, die der Einleitung des inerten Gases in die Stahlschmelzen dienen.

Die Herstellung derartiger Stopfenstangen erfolgt üb­ licherweise durch isostatisches Pressen von pulverförmig vorliegendem keramischen Material zu einem Rohling, welcher im Anschluß gebrannt, d. h. einer Temperaturbehandlung zum Zwecke des Sinterns unterzogen wird.

Zur Verbindung der Stopfenstange mit der Hebevorrich­ tung und zum Anschluß einer Gaszufuhrleitung dient eine üblicherweise aus Stahl gefertigte, einteilige Haltestange, welche über einen gewissen Bereich von oben in die Stopfen­ stange hineinragt und mit dieser fest verbunden ist. In die Haltestange ist ein Gaskanal eingearbeitet, der einerseits mit der Längsbohrung der Stopfenstange, andererseits mit einer Anschlußvorrichtung für die Gaszufuhrleitung kommuni­ ziert. Es ist dabei von besonderer Bedeutung, daß durch die Verbindung zwischen der Haltestange und der Stopfenstange keine Umgebungsluft in das Innere der Stopfenstange und damit in die Stahlschmelze gelangt, da diese zu einer erhöh­ ten Oxydation und damit zu einer Verschlechterung der Stahl­ qualität führen würde.

Die technische Ausführung der Verbindung zwischen der keramischen Stopfenstange und der metallischen Haltestange ist insbesondere wegen der hohen thermischen und mechani­ schen auf die Verbindung wirkenden Belastungen problema­ tisch.

Verschiedene Vorrichtungen zur Herstellung der Verbin­ dung zwischen einer einteiligen Stopfenstange und einer Haltestange, die der Bedeutung der Stopfenstange hinsicht­ lich der Sicherheit und der Stahlqualität gerecht werden sollen, sind bereits bekannt.

Bei einer ersten, aus der Stahlproduktion bekannten Vorrichtung wird die Ver­ bindung durch einen an die Haltestange angepaßten kerami­ schen Gewindeeinsatz hergestellt, welcher in ein durch iso­ statisches Pressen im oberen Bereich der Stopfenstange ein­ gearbeitetes Gewinde von oben in die Stopfenstange ein­ schraubbar ist. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung, daß im Bereich des eingesetzten Gewindes die Wandstärke der Stopfenstange stark verringert ist, wodurch sie in diesem Bereich leicht bricht. Weiterhin ist diese Vorrichtung wegen der Verwendung separat herzustellender keramischer Gewinde­ einsätze relativ aufwendig in der Herstellung.

Bei einer zweiten, aus der DE-PS 40 40 189 C1 bekannten Vorrichtung ist in dem Bereich, in dem die Haltestange in die Stopfenstange einge­ schoben ist, ein durch beide Teile hindurchgehendes Querloch eingearbeitet, durch welches zum Halten der Stopfenstange ein Stift eingeschoben wird. Zwar sind bei dieser Einrich­ tung sowohl die Stopfenstange als auch die Haltestange ein­ fach in ihrer Herstellung und zudem leicht trennbar, jedoch wirkt die gesamte beim Heben der Stopfenstange auftretende Belastung auf das die Querbohrung umgebende Material, wo­ durch wiederum häufig Materialbrüche auftreten. Außerdem ist die Herstellung einer gasdichten Verbindung erschwert.

Bei einer dritten, ebenfalls aus der Stahlproduktion bekannten Vorrichtung ist eine Gewin­ debohrung durch isostatisches Pressen in das obere Ende der Stopfenstange eingearbeitet, in welches die Haltestange mit ihrem am unteren Ende vorgesehenen Gewinde direkt in die Stopfenstange eingeschraubt wird. Zwar ist mit dieser Ein­ richtung prinzipiell eine gasdichte Verbindung zwischen Stopfen und Haltestangen möglich, jedoch führen die unter­ schiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Kera­ mik und Stahl zur Ausbildung von Spannungen in dem Gewinde, was insbesondere bei höheren Temperaturen zum Bruch der Stopfenstange führen kann.

Eine Weiterentwicklung der genannten Ausführungsformen stellt eine Vorrichtung gemäß der EP 0 358 535 A2 dar. Bei dieser Vorrichtung ist im oberen Bereich der Längsbohrung eine metallische Gewindebuchse isostatisch eingepreßt, wel­ che sich außenseitig über abwechselnd angeordnete Rundumnu­ ten und Rundumstege im Eingriff mit dem keramischen Stopfenstangenmaterial befindet. Oberhalb der Gewindebuchse ist durch eine Vergrößerung des Durchmessers der Längsboh­ rung eine ringförmige Dichtfläche in der Stopfenstange aus­ gebildet. Von oben ist in die Gewindebuchse die mit einem entsprechenden Gewinde versehene Haltestange so weit ein­ schraubbar, bis sich ein oberhalb des Gewindes angeordneter Dichtungsbund an der Dichtfläche des ringförmigen Dichtsit­ zes abstützt. Oberhalb des Dichtungsbundes ist nach der EP 0 358 535 A2 an der Haltestange ein Außengewinde vorgesehen, um den Stopfen mittels einer Halteplatte und einer aufge­ schraubten Mutter zu kontern. Nachteilig bei dieser Ausfüh­ rungsform ist es, daß die metallische Gewindebuchse beim Brennen leicht verzundern kann, wodurch das Einschrauben der Haltestange erschwert werden kann. Außerdem kann insbesonde­ re bei höheren Temperaturen das dem Anpreßdruck des Dich­ tungsbundes der Haltestange auf die ringförmige Dichtfläche der Stopfenstange entgegen wirkende Festziehen der Konter­ mutter durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungs­ koeffizienten der Materialien zu einem Abheben beider Dicht­ flächen voneinander führen. Auch ist diese Vorrichtung rela­ tiv aufwendig in ihrer Herstellung. So erfordert insbesonde­ re der an der Haltestange vorgesehene Dichtungsbund und das für das Aufschrauben der Kontermutter notwendige Gewinde die spanende Herstellung der Haltestange aus einem Rohling, der mindestens den Außendurchmesser des Dichtungsbundes auf­ weist. Der dadurch bei der Bearbeitung zu verzeichnende Materialverlust liegt in der Größenordnung von 50%. Er stellt insbesondere daher einen erheblichen Kostenfaktor dar, da die Standzeit der Haltestange insbesondere durch eine schnelle Verzunderung in dem der stärksten Temperatur­ einwirkung ausgesetzten unteren Bereich relativ kurz ist.

Diese Nachteile sucht eine zum Stand der Technik gehö­ rende, jedoch nicht vorveröffentlichte Anordnung dadurch zu verbessern, daß die Haltestange in einem in die Stopfenstan­ ge hineinragenden unteren Teil und einem an dem Hebemecha­ nismus anbringbaren oberen Teil zweigeteilt ist. Über eine Schnellkopplungseinrichtung, mit welcher die beiden Teile der Haltestange fest und gasdicht miteinander verbindbar sind, lassen sich verschlissene Stopfenstangen samt dem unteren Teil der Haltestange bei dieser Anordnung leicht auswechseln. Der an seinem in die Stopfenstange hineinragen­ den Ende Eingreifmittel zum Eingriff mit dem Stopfenstangen­ material aufweisende untere Teil der Haltestange wird zu­ sammen mit der Stopfenstange isostatisch gepreßt und an­ schließend gebrannt, so daß beide Teile anschließend unlös­ bar miteinander verbunden sind. Obwohl dadurch der untere Teil der Stopfenstange nur zur einmaligen Verwendung vor­ gesehen ist, kann bei dieser Anordnung im Vergleich zu frü­ heren Ausführungsformen Material eingespart werden, da ins­ besondere der untere Teil der Haltestange hohen thermischen Belastungen ausgesetzt ist und somit schon nach kurzer Ein­ satzdauer verzundert. Mußte bei früheren Ausführungsformen, nachdem ein bestimmter Verzundungsgrad im unteren Bereich der Haltestange erreicht war, die gesamte Haltestange gegen eine neue ausgetauscht werden, so bleibt durch die Zweitei­ lung der Haltestange der aufwendiger herzustellende obere Teil erheblich länger verwendbar.

Nachteilig ist jedoch bei dieser Anordnung, daß nach dem gemeinsamen Pressen des unteren, in die Stopfenstange hineinragenden Teils der Haltestange und der Stopfenstange in deren Längsausnehmung nachträglich keine Mittel einführ­ bar sind, welche den durch den beim Eintauchen einer kalten Stopfenstange in eine Metallschmelze bzw. beim Befüllen eines mit einer Stopfenstange versehenen Tundishs mit einer Metallschmelze durch die plötzliche, wärmeinduzierte Gas­ ausdehnung entstehenden Rückstoß zu mindern geeignet sind. In der Praxis haben sich hierfür poröse, keramische Einsätze bewährt, die in die Längsausnehmung der fertigen Stopfen­ stange eingesetzt werden und zumindest einen Teil deren Innenvolumens ausfüllen. Auch wird durch diese Einsätze vermieden, daß bei einer plötzlichen Kontraktion des im Innenvolumen befindlichen Gases, die zum Beispiel beim teil­ weisen Herausziehen der Stopfenstange aus einem Tundish zur Freigabe der Ausgußöffnung durch eine teilweise Erkaltung der Stopfenstange auftreten kann, Metallschmelze in das Innenvolumen eingesaugt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gat­ tungsgemäße Anordnung so weiterzuentwickeln, daß einerseits eine verschlissene Stopfenstange vom Personal mit wenigen Handgriffen gegen eine neue ausgetauscht werden kann, ande­ rerseits die Ausführung der Stopfenstange es erlaubt, nach dem Brennen die in ihrer Wirkung bereits beschriebenen Ein­ sätze zur Minderung der durch Gasvolumenänderungen hervor­ gerufene Wirkungen in die Längsausnehmung der Stopfenstange einfügen zu können.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergege­ bene Erfindung gelöst.

Durch die Merkmale des Anspruchs 1 kann eine Montage der Stopfenstange an der als Trägerrohr ausgebildeten Halte­ stange auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß das Träger­ rohr mit vormontiertem Anschlag in die Längsausnehmung der Stopfenstange eingeschoben wird und ein Sperrglied, welches in einer mit dem Innenvolumen des Trägerrohres korrespondie­ renden Queröffnung ruht, durch geeignete Mittel derart ver­ lagert wird, daß es die obere Begrenzungsfläche eines in der Stopfenstange vorgesehenen Einbauraumes hintergreift. Da­ durch, daß die Seitenwandungen des Einbauraumes nach unten gekrümmt oder konisch in die Längsausnehmung übergehen, kann zur Demontage der Stopfenstange das Sperrglied dadurch in den Querschnitt des Trägers zurückgeschoben werden, daß der Träger nach Lösen des Anschlags ein Stück in die Stopfen­ stange hineingeschoben wird. Nach dieser Verlagerung kann die Stopfenstange nach unten von dem Träger abgezogen wer­ den.

Zur besseren Verteilung der von dem Sperrglied auf die Stopfenstange ausgeübten Haltekräfte ist es von Vorteil, wenn gemäß Anspruch 2 der Einbauraum im Innenvolumen einer Einpreßhülse vorgesehen ist, welche beim isostatischen Pres­ sen der Stopfenstange in diese miteingepreßt wird.

Einfach und kostengünstig herzustellen ist die Einpreß­ hülse dann, wenn sie aus einem rotationssymmetrischen Dreh­ teil besteht (Anspruch 3).

Um die Haltekräfte auf eine größere Fläche des Stopfen­ stangenmaterials verteilen und somit die Materialbelastung herabsenken zu können, kann es von Vorteil sein, gemäß An­ spruch 4 die Einpreßhülse mit mindestens einer äußeren Rund­ umnut zu versehen.

Diese Maßnahme kann gleichzeitig der Aufnahme eines hitzefesten Dichtrings dienen, wenn besondere Anforderungen eine besonders gute Dichtwirkung zwischen der Einpreßhülse und der Stopfenstange notwendig machen.

Eine dementsprechend bessere Dichtwirkung zwischen der Einpreßhülse und des Trägers kann gemäß Anspruch 6 dadurch erzielt werden, daß die Einpreßhülse in ihrem einen Teil der Längsausnehmung bildenden Bereich mindestens eine innere Rundumnut aufweist, in welcher ein hitzefester Dichtring ruht. Es ist jedoch nach Anspruch 7 ebenfalls möglich, an dem Träger in seinem in die Stopfenstange hineinragenden Bereich mindestens eine äußere Umfangsnut vorzusehen, welche einen hitzefesten Dichtring trägt, der mit der Seitenwandung der Längsausnehmung der Stopfenstange zusammenwirkt.

Im Falle von Anwendungen, bei denen keine besondere Dichtwirkung insgesamt zwischen dem Träger und der Stopfen­ stange erforderlich ist, kann eine ausreichende Verteilung der Haltekräfte auf einfache und kostengünstige Weise auch dadurch erfolgen, daß gemäß Anspruch 8 die obere Begren­ zungsfläche von einem in die Stopfenstange bei deren Her­ stellung miteingepreßten Stützring gebildet wird.

Um eine selbsttätige Verlagerung des Sperrgliedes bei montierter Stopfenstange zum Beispiel durch die Einwirkung von Vibrationen vermeiden zu können, ist es von Vorteil, gemäß Anspruch 9 die obere Begrenzungsfläche mit einer Hin­ terschneidung auszustatten, die mit einem Vorsprung an dem Sperrglied zusammenwirkt.

Für den Anschluß der Gaszufuhr und zur Montage in der Stopfenstange besonders geeignet ist der Träger dann, wenn er gemäß Anspruch 10 eine zentrale Längsbohrung aufweist.

Die Queröffnung besteht dann nach Anspruch 11 vorteil­ hafterweise aus einer radialen Bohrung, welche senkrecht zur Längsachse des Trägers angeordnet ist und mit seiner Längs­ bohrung kommuniziert.

Als Sperrglied bei dieser Ausführungsform dient vor­ teilhafterweise ein zylinderförmiger Bolzen, dessen Länge etwa dem halben Außendurchmesser des Trägers entspricht. Im eingeschobenen Zustand, also in der Stellung "entarretiert", ragt der Bolzen somit etwa bis zur Längsachse des Trägers in dessen Längsbohrung hinein. Die Stellung des Bolzens "arre­ tiert" kann vorteilhafterweise so gewählt werden, daß sie einer Verlagerung des Bolzens in eine mit dem Innenumfang der Längsbohrung abschließenden Position entspricht. Eine Sicherung des Bolzens in der Stellung "arretiert" kann dann auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß am unteren Ende des Trägers eine den Durchmesser der Längsbohrung verringernde Querschnittsverengung vorgesehen ist, auf welcher sich eine von oben in die Längsbohrung des Trägers eingeführte Siche­ rungshülse abstützt, welche die radiale Bohrung überdeckt (Ansprüche 13 und 14).

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Sperrglie­ des, bei welcher auf die Sicherungshülse verzichtet werden kann, sowie der zur Aufnahme dieses Sperrglieds nötigen Ausgestaltung der Queröffnung ist Gegenstand der Ansprüche 15 und 16.

Nach Anspruch 18 ist es besonders von Vorteil, wenn der Anschlag von einer auf ein sich von der Stirnfläche der Stopfenstange nach oben erstreckendes Außengewinde des Trä­ gers aufgeschraubter Mutter gebildet wird, die sich gegen die Stirnfläche mittels einer Druckscheibe abstützt. Durch diese Ausgestaltung kann einerseits die Position des An­ schlags an Toleranzen in der Position der oberen Begren­ zungsfläche des Einbauraums individuell angepaßt werden, andererseits ist ein festes Kontern der am Träger montierten Stopfenstange auf einfache Weise möglich.

Versuche haben gezeigt, daß es besonders günstig ist, die Einpreßhülse bzw. den Stützring aus einem Metallwerk­ stoff herzustellen. Je nach Anwendung kommen hierbei nie­ driglegierte Stähle oder auch Edelstähle in Frage, letztere insbesondere dann, wenn die Einpreßhülse bzw. der Stützring mehrfach verwendet werden sollen (Ansprüche 19 und 20).

Die Verlagerung des Sperrgliedes aus der Stellung "ent­ arretiert" in die Position "arretiert" kann vorteilhafterwei­ se gemäß Anspruch 21 durch einen in die Längsbohrung des Trägers einführbaren Montagehilfsstab erfolgen, dessen ein­ zuführendes Ende spitz zuläuft und dadurch geeignet ist, das Sperrglied um seine in der Stellung "entarretiert" in die Längsbohrung hineinragenden Länge nach außen zu verlagern.

Ein zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der bisherigen Ansprüche besonders geeignetes Verfahren ist Gegenstand des Anspruch 22. Dabei wird ein sicherer, unlös­ barer und im wesentlichen dicht wirkender Sitz der Einpreß­ hülse bzw. des Stützrings in der Stopfenstange dadurch er­ zielt, daß die Einpreßhülse bzw. der Stützring beim isosta­ tischen Pressen der Stopfenstange in diese miteingepreßt wird und anschließend zusammen mit der Stopfenstange ge­ brannt wird.

Der unterhalb des Stützrings notwendige Einbauraum kann vorteilhafterweise gemäß Anspruch 23 dadurch in der Stopfen­ stange erzeugt werden, daß beim isostatischen Pressen un­ terhalb des Stützrings eine Distanzhülse miteingepreßt wird, die aus einem druckstabilen Material wie Kunststoff oder dergleichen besteht, welches beim anschließenden Brennen verdampft und/oder verbrennt.

Um übermäßige, insbesondere bei hohen Temperaturen auftretende Spannungen zwischen den eingepreßten Teilen und der Stopfenstange zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn nach Anspruch 24 die Einpreßhülse bzw. der Stützring vor dem gemeinsamen isostatischen Pressen mit einem Material be­ schichtet wird, welches beim Brennen verdampft.

Zur Materialeinsparung und damit zur Kosteneinsparung ist es nach Anspruch 25 besonders vorteilhaft, wenn das an dem Träger angeordnete Gewinde spanlos in diesem eingearbei­ tet wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung schematisch illustriert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 einen Montagehilfsstab;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch aus einem Metallform­ teil bestehenden Kontureinsatz, mittels welchem bei der Aus­ führungsform gemäß Fig. 4 der Einbauraum gebildet werden kann sowie

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Distanzhülse, mittels derer bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 der Ein­ bauraum ausgeformt werden kann.

Wenn im folgenden von oben bzw. "unten" die Rede ist, so bezieht sich die Angabe auf die in den Fig. 1, 3 und 4 dargestellte, hänge Betriebsstellung der Anordnung. In die­ sen Figuren sind beidseitig der Längsachse der Anordnung zwei verschiedene Ausführungsformen des Sperrgliedes darge­ stellt, die üblicherweise alternativ Anwendung finden. Je­ doch ist es prinzipiell auch möglich, beide Ausführungsfor­ men zusammen in einer erfindungsgemäßen Anordnung zu ver­ wenden.

Die in der Zeichnung als Ganzes mit 100 bezeichnete Anordnung besteht aus einem langgestreckten, metallischen Träger 10, welcher mit seinem unteren Bereich 1 in eine Längsausnehmung 8 einer feuerfesten, keramischen Stopfen­ stange 2 hineinragt. Der Träger 10 weist eine sich über seine gesamte Länge erstreckende, zentrale Längsbohrung 3 auf, deren Durchmesser etwa 30% des Außendurchmessers des Trägers 10 beträgt. Auf seinem äußeren Umfang 5 trägt der Träger 10 ein sich von seinem oberen Ende 4 bis zu seinem unteren Bereich 1 erstreckendes Außengewinde 6, welches einerseits der Aufnahme einer Mutter 7, andererseits der Befestigung des Trägers 10 an einer in der Zeichnung nicht dargestellten Hebevorrichtung dient. Die einen Anschlag 70 bildende Mutter 7 begrenzt den in die Längsausnehmung 8 der Stopfenstange 2 einführbaren unteren Bereich 1 des Trägers 10 und stützt sich mittels einer Druckscheibe 9 auf der oberen Stirnseite 11 der Stopfenstange 2 ab. Etwa in der Mitte des unteren Bereichs 1 des Trägers 10 sind zwei radiale, senkrecht zur Längsachse L der Anordnung verlaufende Bohrungen 12, 13 in den Träger 10 eingearbeitet. Die Bohrungen 12, 13 bilden Queröffnungen 50, 50′ und dienen der Aufnahme senkrecht zur Längsachse L verlagerbarer Sperrglieder 60, 60′, welche der Arretierung des Trägers 10 in der Stopfen­ stange 2 dienen. In den Fig. 1, 3 und 4 sind auf beiden Seiten der Längsachse L verschiedene Ausführungsformen der Sperrglieder 60, 60′ gestellt. Bei der auf der linken Seite dar­ gestellten Ausführungsform besteht das Sperrglied 60′ aus einem zylindrischen Bolzen 14, welcher in der Bohrung 12 ruht und mit dieser eine Gleitpassung bildet. Das der Längsbohrung 3 zugewandte Ende des eine Länge von etwa der Hälfte des Au­ ßendurchmessers des Trägers 10 aufweisenden Bolzens 14 ist als steiler, spitz zulaufender Konus 15 ausgebildet. In der Stellung "entarretiert" verbleibt der Bolzen 14 gänzlich im Querschnitt des Trägers 10 und erstreckt sich etwa von der äußeren Mündung der Bohrung 12 bis zu Längsachse L der An­ ordnung, so daß der untere Bereich 1 des Trägers 10 in die Längsausnehmung 8 der Stopfenstange 2 eingeschoben werden kann. In der Stellung "arretiert" ragt der Bolzen 14 etwa um den halben Durchmesser der Längsbohrung 3 aus dem Quer­ schnitt hervor und hintergreift eine senkrecht zur Längs­ achse L der Anordnung ausgerichtete obere Begrenzungsfläche 16 eines die Längsausnehmung 8 erweiternden Einbauraumes 17, welcher innerhalb der Stopfenstange 2 vorgesehen ist. Da­ durch läßt sich in dieser Stellung des Bolzens 14 der Träger 10 nicht nach oben aus der Stopfenstange 2 hinausziehen. Um zu verhindern, daß durch das Abstützen der oberen Begren­ zungsfläche 16 auf dem Bolzen 14 auf diesen radial nach innen gerichtete Kraftkomponenten wirken, die den Bolzen 14 aus der Stellung "arretiert" in die Stellung "entarretiert" verlagern würden, ist die obere Begrenzungsfläche 16 mit einer Hinterschneidung 18 versehen. Der weiteren Sicherung des Bolzens 14 in seiner Stellung "arretiert" dient eine in die Längsbohrung 3 einfügbare Sicherungshülse 19, welche sich auf einer am unteren Ende 20 des Trägers 10 vorgesehenen Querschnittsverengung 51 abstützt. Die Querschnittsverengung 51 wird mittels einer am unteren Ende 20 des Trägers 1 angebracht, deren Lochdurchmesser 22 etwa dem Innendurchmesser 23 der Sicherungshülse entspricht. Die gebildete Lochscheibe 21 ist an dem Träger 10 durch eine Punktschweißung 35 gesichert, welche ggf. durch eine äußere Krafteinwirkung, z. B. durch einen Hammerschlag, gelöst werden kann. Die Si­ cherungshülse 19 erstreckt sich von der Lochscheibe 21 so­ weit in der Längsbohrung 3 nach oben, daß sie mit ihrem Außenumfang die Bohrung 12 überdeckt, so daß sich der Bolzen 14 aus seiner Stellung "arretiert" nicht verlagern kann.

Bei dem in den Fig. 1, 3 und 4 auf der rechten Seite der Längsachse L dargestellten Ausführungsbeispiel des Sperrgliedes besteht dieses aus einem Bolzen 24, welcher an seinem nach außen gerichteten Ende eine senkkopfförmige Erweiterung 25 trägt. Die Gesamtlänge des Bolzens 24 beträgt entsprechend dem Bolzen 14 etwa den halben Durchmesser des Trägers 10, die der Längsbohrung 3 zugewandte Seite des Bolzens 24 endet ebenfalls in einem steilen, spitz zulaufen­ den Konus 26. In der Stellung "entarretiert" ist der mit der Bohrung 13 eine Gleitpassung bildende Bolzen 24 vollständig in den Träger 10 eingeschoben, so daß die senkkopfförmige Erweiterung 25 in einer von außen in den Träger 10 einge­ arbeiteten Senkfase 27 ruht. Im Zustand "arretiert" befindet sich der Bolzen 24 in einer Position, in welcher dieser etwa über die Stärke der senkkopfförmigen Erweiterung 25 aus dem Träger 10 hervorragt. Die vorspringende, schräge Ringfläche 28 der senkkopfförmigen Erweiterung 25 wirkt hierbei mit der Hinterscheidung 18 der oberen Begrenzungsfläche 16 des Ein­ bauraumes 17 zusammen, so daß der Bolzen 24 sich selbsttätig nicht aus seiner Stellung "arretiert" verlagern kann.

Der Verlagerung der Bolzen 14, 24 aus der Stellung "ent­ arretiert" in die Position "arretiert" nach dem Einschieben des unteren Teils 1 des Trägers 10 dient ein von oben in die Längsbohrung 3 des Trägers 10 einführbarer Montagehilfsstab 36, der in Fig. 2 dargestellt ist. Der Montagehilfsstab 36 besteht aus einem langgestreckten Rundstab 37, welcher an seinem oberen Ende eine Handhabe 38 umfaßt. Sein unteres Ende bildet ein spitz zulaufender Konus 39, welcher beim Einschieben mit den Koni 15, 26 der im Querschnitt des Trä­ gers 10 befindlichen Bolzen 14, 24 zusammenwirkt und diese nach außen verlagert. Die Bolzen 14, 24 hintergreifen in dieser "arretiert"-Stellung die obere Begrenzungsfläche 16, so daß der Träger 10 nicht mehr aus der Stopfenstange 2 hinausgezogen werden kann. Durch ein anschließendes Anziehen der Mutter 7 gegen die obere Stirnseite 11 der Stopfenstange 2 kann der Träger 10 gekontert werden, wodurch ein fester Sitz gewährleitet ist. Zur zusätzlichen Abdichtung kann eine in der Zeichnung nicht dargestellte Dichtungspackung in die von der Mutter 7 überdeckten Gewindegänge eingelegt werden.

Der rotationssymmetrische Einbauraum 17 ist in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in eine Einpreßhülse 29 einge­ arbeitet, welche aus einem metallischen Werkstoff hergestellten Drehteil besteht. Der Einbauraum 17 weist einen sich von der oberen Begrenzungsfläche 16 nach unten erstreckenden zylindrischen Bereich 30 auf, an welchen sich nach unten ein flach konisch zulaufenden Bereich 31 an­ schließt, der in die Längsausnehmung 8 übergeht. Durch diese Ausgestaltung des Einbauraumes 17 können die Bolzen 14, 24 - ggf. nach Entfernung der Sicherungshülse 19 - nach dem Ent­ fernen bzw. nach oben Verlagern der Mutter 7 aus ihrer Stel­ lung "arretiert" dadurch in die Position "entarretiert" verlagert werden, daß der Träger weiter in die Längsausneh­ mung 8 der Stopfenstange 2 hineingeschoben wird und die Bolzen 14, 24 durch die Seitenwandungen des flach konischen Bereichs 31 des Einbauraumes 17 in den Querschnitt des Trä­ gers 10 eingeschoben werden. Nach diesem Vorgang läßt sich der Träger 2 nach oben aus der Stopfenstange herausziehen.

In ihrem Bereich 32 oberhalb der oberen Begrenzungsflä­ che des Einbauraumes bildet die Einpreßhülse einen Teil der Längsausnehmung 8. In diesem Bereich 32 ist eine innere Rundumnut 33 in die Einpreßhülse 29 eingearbeitet, welche der Aufnahme eines hitzefesten Dichtrings 34 dient. Durch den Dichtring 34 kann die bei besonderen Anwendungen erfor­ derliche hohe Dichtwirkung zwischen der Einpreßhülse 29 und dem Träger 10 erreicht werden.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Anordnung 100 weist die Einpreßhülse 29 eine zylindrische äußere Form auf. Ihrer Verdrehsicherheit in der Stopfenstan­ ge 2 dient eine ebene, in ihren Außenumfang eingefräste Schlüsselfläche 40. Da die Einpreßhülse 29 gemeinsam mit der Stopfenstange 2 isostatisch gepreßt wird, ist ihr Außenum­ fang vollständig von dem keramischen Stopfenstangenmaterial umgeben.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind in den Außenumfang der Einpreßhülse 29′ zusätzlich zwei einen ver­ tikalen Abstand voneinander aufweisende Rundumnuten 41, 42 eingearbeitet. Durch diese Ausgestaltung der Einpreßhülse 29′ werden zusätzliche Verbindungsflächen zwischen der Ein­ preßhülse 29′ und der Stopfenstange 2 geschaffen, so daß insgesamt die auf das Stopfenstangenmaterial wirkende Flä­ chenbelastung im Vergleich zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 verringert ist. Auch eignet sich diese Ausführungs­ form besonders für Anwendungen, bei denen eine besonders gute Dichtwirkung zwischen dem Träger 10 und der Stopfen­ stange 2 erforderlich ist, da z. B. in die obere Rundumnut 41 ein hitzefester Dichtring 43, wie in Fig. 3 dargestellt, eingelegt werden kann.

Kann auf eine besonders gute Dichtwirkung verzichtet werden, so empfiehlt sich die kostengünstig herstellbare Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß Fig. 4. Bei dieser Ausführungsform ist zur Verteilung der von dem Träger 10 auf das Stopfenstangenmaterial aufgebrachten Hal­ tekräfte lediglich ein Stützring 44 in die Stopfenstange 2 isostatisch miteingepreßt, dessen Unterseite 45 die obere Begrenzungsfläche 16 bildet, welche wiederum eine Hinter­ schneidung 18 aufweist. Der Verdrehsicherheit des Stützrin­ ges 44 in der Stopfenstange 2 kann wiederum eine in der Zeichnung nicht dargestellte, ebene Schlüsselfläche dienen. Bei dieser Ausführungsform kann der Einbauraum 17 auf zwei­ erlei Weise ausgebildet werden. Einerseits kann unterhalb des Stützringes 44 ein aus einem Metallformteil bestehender Kontureinsatz 46, dessen Innenvolumen die beschriebene Form des Einbauraumes 17 aufweist, isostatisch miteingepreßt werden. Andererseits ist es möglich, beim isostatischen Pressen unterhalb des Stützringes 44 eine druckfeste Dis­ tanzhülse 47 isostatisch mit einzupressen, deren Außenkontur dem "Negativ" der beschriebenen Form des Einbauraumes 17 entspricht, d. h. die beim isostatischen Pressen den Einbau­ raum 17 direkt in das stopfenstangenmaterial einformt. Eine derartige Distanzhülse 47 ist in Fig. 6 dargestellt. Die Distanzhülse 47 besteht aus einem Material, z. B. druckfestem Kunststoff oder dergleichen, welches bei einer anschließen­ den Wärmebehandlung der Stopfenstange, dem sogenannten "Brennen", verdampft und/oder verbrennt.

Claims (25)

1. Anordnung zur Verbindung einer langgestreckten Stop­ fenstange (2) aus einem feuerfesten Material für ein metal­ lurgisches Gefäß mit der Hebevorrichtung für die Stapfen­ stange
mit einem Träger (10), an dessen einem Ende die Hebe­ vorrichtung angreift und welcher mit dem anderen Ende in eine innere Längsausnehmung (8) der Stopfenstange (2) von deren oberer Stirnseite (11) eingreift,
und mit einer Einrichtung zur lösbaren Verankerung des Trägers in der Stopfenstange,
dadurch gekennzeichnet
daß die Stopfenstange (2) einen die Längsausnehmung (8) seitlich erweiternden Einbauraum (17) umfaßt, dessen obere Begrenzungsfläche (16) quer zur Längsachse der Stopfenstange (2) verläuft und dessen nach unten anschließende Seitenwan­ dungen gekrümmt oder konisch in die Längsausnehmung (8) übergehen,
daß der Träger (10) mindestens eine Queröffnung (50, 50′) aufweist, in welcher ein Sperrglied (60, 60′) quer zur Längsachse des Trägers (10) derart verlagerbar ist, daß es wahlweise ganz im Querschnitt des Trägers (10) verbleibt oder aus dem Querschnitt hervorragt und die obere Begren­ zungsfläche (16) hintergreift und
daß an dem Träger (10) ein lösbarer Anschlag (70) vor­ gesehen ist, welcher sich gegen die obere Stirnseite (11) der Stopfenstange (2) abstützt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfenstange (2) eine mit ihr fest verbundene Ein­ preßhülse (29, 29′) umfaßt, deren Innenvolumen den Einbauraum (17) sowie oberhalb des Einbauraumes (17) einen Teil der Längsausnehmung (8) bildet.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßhülse (29, 29′) aus einem rotationssymmetri­ schen Drehteil besteht.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einpreßhülse (29′) mindestens eine äußere Rundumnut (41, 42) umfaßt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens eine Rundumnut (41, 42) ein hitzefester Dichtring (43) eingelegt ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßhülse (29, 29′) in ihrem einen Teil der Längsausnehmung bildenden Bereich (32) mindestens eine innere Rundumnut (33) aufweist, in welcher ein hitzefe­ ster Dichtring (34) ruht.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) in seinem unteren Be­ reich mindestens eine äußere Rundumnut aufweist, welche einen Dichtring trägt, der mit der Seitenwandung der Längs­ ausnehmung der Stopfenstange zusammenwirkt.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Begrenzungsfläche (16) von einem in die Stop­ fenstange (2) bei deren Herstellung mit eingepreßten Stütz­ ring (44) gebildet wird.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Begrenzungsfläche (16) eine mit einem Vorsprung (61) an dem Sperrglied (60) zusammenwir­ kende Hinterschneidung (18) aufweist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) eine zentrale Längsboh­ rung (3) aufweist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Queröffnung (50, 50′) aus einer radialen Bohrung (12, 13) besteht, welche senkrecht zur Längsachse des Trägers (10) angeordnet ist und mit seiner Längsbohrung (3) kommuni­ ziert.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (60′) aus einem zylinderförmigen Bolzen (14) besteht, dessen Länge etwa dem halben Außendurchmesser des Trägers (10) entspricht.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß am unteren Ende (20) des Trägers (10) eine den Durchmesser der Längsbohrung (3) verringerende Querschnittverengung (51) vorgesehen ist.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine in die Längsbohrung (3) des Trägers (10) einführ­ bare Sicherungshülse (19) vorgesehen ist, welche sich auf der Querschnittsverengung (51) abstützt und die radiale Bohrung (12) überdeckt.

15. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Queröffnung (SO) aus einer radialen, senkrecht zur Längsachse des Trägers angeordneten Bohrung (13) besteht, welche mit der Längsbohrung (3) kommuniziert und die außen eine Senkfase (27) aufweist.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (60) aus einem Bolzen (24) besteht, des­ sen nach außen gerichtetes Ende sich senkkopfförmig erwei­ tert.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß das dem Innenvolumen des Trägers (10) zugewandte Ende des Sperrgliedes (60, 60′) spitz zu­ läuft.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß der Anschlag (70) von einer auf ein sich von der oberen Stirnseite (11) der Stopfenstange (2) nach oben erstreckendes Außengewinde (6) des Trägers (10) aufgeschraubten Mutter (7), die sich gegen die Stirn­ seite (11) mittels einer Druckscheibe (9) abstützt, gebildet wird.

19. Anordnung nach einem der Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßhülse (29) bzw. der Stützring (44) aus einem Metall-Werkstoff hergestellt ist.

20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßhülse (29) bzw. der Stützring (44) aus Edel­ stahl hergestellt ist.

21. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Verlagerung des Sperrgliedes (60, 60′) ein in die Längsbohrung (3) des Trägers (10) ein­ führbarer Montagehilfsstab (36) vorgesehen ist, dessen ein­ zuführendes Ende spitz zuläuft, welcher auf die der Längs­ bohrung zugewandten Seite des Sperrgliedes (60, 60′) wirkt und mit welchem dieses aus dem Querschnitt des Trägers (10) herausgedrückt werden kann.

22. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßhülse (29) bzw. der Stützring (44) beim isostati­ schen Pressen der Stopfenstange (2) in diese mit eingepreßt wird und daß die Stopfenstange (2) nach dem isostatischen Pressen zusammen mit der Einpreßhülse (29) bzw. dem Stütz­ ring (44) gebrannt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Stützrings (44) eine Distanzhülse (47) beim isostatischen Pressen mit in die Stopfenstange (2) eingepreßt wird, die aus einem druckstabilen Material wie Kunststoff besteht, welches beim anschließenden Brennen verdampft und/oder verbrennt.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einpreßhülse (29) bzw. der Stützring (44) vor dem mit der Stopfenstange (2) gemeinsamen isostatischen Pressen mit einem Material beschichtet wird, welches beim Brennen verdampft.

25. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das an dem Träger (10) angeordnete Außengewinde (6) spanlos in den Träger (10) eingearbeitet wird.