DE19623191C1 - Rüssel für Entgasungsanlagen - Google Patents
Rüssel für EntgasungsanlagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Rüssel für Entgasungsanlagen
zur Vakuumbehandlung von metallurgischen Schmelzen, insbe
sondere Rohstahl.
Die Vakuumbehandlung von Rohstahl in einer Entgasungsanlage
(zum Beispiel DH-, RH-, RH-OB-, oder VCP-Anlage) dient der
Einstellung niedriger Kohlenstoff- und Wasserstoffgehalte
sowie zur Erzeugung von Stählen mit engen Analysenbereichen.
Ein besonderer Problembereich ist der Rüssel von derartigen
Entgasungsanlagen, der alternierend in eine zugehörige
Pfanne eingetaucht wird und durch den mit hoher
Strömungsgeschwindigkeit die Stahlschmelze bei Temperaturen
von 1600 bis 1700°C strömt.
Der Rüssel wird über einen kragenartigen Flansch an das
Untergefäß der Entgasungsanlage angekoppelt. Von diesem
Flansch erstreckt sich nach unten ein metallischer Zylinder,
der umfangsseitig durch einen feuerfesten keramischen Mantel
geschützt wird. Der metallische Zylinder kann auch direkt an
das Untergefäß angeschweißt werden.
Üblicherweise besteht dieser Schutzmantel auf der Außenseite
des Zylinders aus einer monolithischen Beschichtung aus
einem feuerfesten keramischen Werkstoff, beispielsweise
Massen auf Basis Aluminiumoxid. Auf der Innenseite des
Rüssels ist dem Zylinder eine Ausmauerung aus feuerfesten
Steinen vorgeschaltet, beispielsweise MgO-Cr₂O₃-Steinen. Zur
Sicherung der Stein-Ausmauerung auf der Innenseite weist der
metallische Zylinder am unteren Ende üblicherweise einen
nach innen vorspringenden Tragring auf.
Entweder verlaufen die äußere Beschichtung und die innere
Auskleidung parallel zueinander und werden mit Abstand
unterhalb des unteren Zylinderendes miteinander verbunden;
es ist aber auch bekannt, die äußere Beschichtung und die
innere Auskleidung über eine separate Umhüllung aus einem
feuerfesten keramischen Werkstoff zu verbinden, die ent
sprechend die untere Stirnfläche des Zylinders abdeckt, so
daß in jedem Fall ein mindestens dreiteiliger feuerfester
Schutzmantel den metallischen Zylinder umgibt.
Die hohe Umlaufgeschwindigkeit der Metallschmelze (bei einer
Behandlungszeit von 20 Minuten finden beispielsweise 10 bis
20 Pfannenumläufe statt) setzt die innere Rüsselaus
kleidung einem extremen thermischen und mechanischen
Angriff aus. Vor allem im Fugenbereich der
Steine kommt es zu einem voreilenden Verschleiß. Man hat
versucht, dieses Problem durch eine optimierte Werkstoff
auswahl zu lösen. Die zunehmenden Anforderungen an ein
optimiertes Verschleißverhalten der feuerfesten Auskleidung
bei minimalen Kosten machen es jedoch notwendig, die bis
herigen Lösungsansätze weiter zu verbessern.
Ausgehend von dieser Problemstellung liegt der Erfindung der
Gedanke zugrunde, den gesamten Schutzmantel für den
metallischen Zylinder des Rüssels aus einer einheitlichen
monolithischen feuerfesten Masse auszubilden.
Mit Hilfe einer Masse, beispielsweise einer thixotropen
Vibrationsmasse, läßt sich eine feuerfeste Schutzschicht
sehr viel leichter, schneller und preiswerter aufbringen als
mit Hilfe einer Steinzustellung. Gleichzeitig entfallen die
bei einer Steinzustellung zwangsläufig vorhandenen
kritischen Fugenbereiche. Bei einer monolithischen
Beschichtung wird eine "geschlossene", kontinuierliche
Schutzschicht ausgebildet, die prinzipiell eine geringere
Verschleißneigung aufweist.
Insoweit weist eine monolithische Beschichtung auch gegen
über modernen Steinzustellungen Vorteile auf, bei denen die
Steine vor der Verlegung exakt geschliffen und anschließend
verklebt werden, um den Fugenbereich so gering wie möglich
zu halten.
Feuerfeste Massen haben zwar auch bisher schon Anwendung im
Rüsselbereich von Entgasungsanlagen gefunden, jedoch nur für
die äußere Beschichtung, also nicht in dem von der Metall
schmelze durchströmten Bereich.
In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfin
dung danach einen Rüssel für Entgasungsanlagen zur Vakuum
behandlung von metallurgischen Schmelzen mit folgenden Merk
malen:
- - einem metallischen Zylinder,
- - einer Beschichtung aus einem feuerfesten keramischen Werk stoff auf der Außenfläche des Zylinders,
- - einer Auskleidung aus einem feuerfesten keramischen Werk stoff auf der Innenfläche des Zylinders,
- - einer Umhüllung aus einem feuerfesten keramischen Werk stoff, die die äußere Beschichtung und die innere Aus kleidung verbindet sowie die untere Stirnfläche des Zylinders abdeckt,
- - die äußere Beschichtung, die innere Auskleidung und die beide verbindende untere Umhüllung bestehen dabei aus ein und demselben feuerfesten keramischen Werkstoffund be decken den metallischen Zylinder in Form eines mono lithischen Schutzmantels insgesamt.
Ein wesentliches Merkmal der komplett monolithischen feuer
festen Schutzschicht besteht darin, daß die Schutzschicht
einen einheitlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
aufweist. Bei der Gestaltung des Schutzmantels aus unter
schiedlichen Abschnitten, insbesondere aus monolithischen
Bereichen und gemauerten Bereichen beziehungsweise bei Ver
wendung unterschiedlicher Werkstoffsorten ist dies in der
Regel nicht möglich. Die Verwendung eines einheitlichen
Werkstoffes mit einheitlichen chemischen, physikalischen und
mechanischen Kennwerten führt zu einem isotropen Charakter
des feuerfesten Schutzmantels und damit zu optimierten
Eigenschaften.
Wie oben ausgeführt stellen vor allem die häufigen
Temperaturwechsel (beim Ein- und Austauchen des Rüssels in
die Pfanne) beziehungsweise die hohe Temperaturbelastung und
Strömungsgeschwindigkeit der Metallschmelze wesentliche
Problembereiche dar.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird deshalb vor
geschlagen, den feuerfesten Werkstoff des monolithischen
Schutzmantels aus einer Sorte auszuwählen, deren thermischer
Ausdehnungskoeffizient dem thermischen Ausdehnungskoeffi
zienten der für den Zylinder verwendeten Metallegierung
soweit angenähert ist, daß Spannungsrisse zwischen dem
Schutzmantel und dem Zylinder beziehungsweise im mono
lithischen Schutzmantel im Betrieb vermindert beziehungs
weise verhindert werden.
Mit anderen Worten: die komplett monolithische feuerfeste
Beschichtung ermöglicht es, den Werkstoff so auszuwählen,
daß sein thermischer Ausdehnungskoeffizient dem des
Metallzylinders angenähert oder im Idealfall gleich ist.
Neben der bereits durch die komplett monolithische
Beschichtung erzielbaren Vorteile ergibt sich daraus ein
deutlicher Fortschritt insoweit, als die im Stand der
Technik beobachteten thermischen Spannungsrisse zumindest
weitestgehend verhindert werden können.
Die Verwendung einer basischen feuerfesten Masse zur Er
stellung des Schutzmantels hat sich als besonders vorteil
haft erwiesen. Basische Massen auf Basis MgO weisen eine
deutlich bessere Feuerfestigkeit und Temperaturwechselbe
ständigkeit gegenüber Massen auf Basis Al₂O₃ auf und ihr
thermischer Ausdehnungskoeffizient ist dem von Stahl, wie er
üblicherweise für den Zylinder verwendet wird, angenähert.
Auch die Feuerfestigkeit ist sehr gut.
Bekannte basische feuerfeste Massen mit Zementbindung haben
den Nachteil, daß sie einen nicht unerheblichen Wasserbedarf
erfordern. Andererseits wird das chemisch gebundene Wasser
unter Temperatureinfluß wieder ausgetrieben und die Masse
dadurch zumindest teilweise geschwächt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht deshalb vor, eine
teuerfeste Masse mit chemischer Bindung zur Erstellung des
Schutzmantels zu verwenden. Eine solche Masse kann zum
Beispiel eine nachstehend spezifizierte Magnesit-Chrom-Masse
sein und einen vorsynthetisierten chromoxidhaltigen
MgO-Sinter umfassen.
Magnesit-Chrom-Masse (Gew.-%)
MgO: 40-60
Cr₂O₃: 15-30
Al₂O₃: 5-7
Fe₂O₃: 13-17
CaO: 0,9-1,5
MgO: 40-60
Cr₂O₃: 15-30
Al₂O₃: 5-7
Fe₂O₃: 13-17
CaO: 0,9-1,5
Eine solche basische feuerfeste Masse kann die nach einer
weiteren Ausführungsform bevorzugte Rohdichte (nach
Trocknung bei 110°C) von 2,9 bis 3,2 g/cm³ aufweisen.
Ausgehend von den vorgenannten feuerfesten keramischen
Sorten wird die Werkstoffauswahl für den Metallzylinder
vorgenommen, der beispielsweise aus Kesselblech H I
Werkstoff 1,0345 oder Kesselblech H II Werkstoff 1,0425
besteht.
Zur Optimierung der Haftwirkung des feuerfesten Schutz
mantels auf dem Metallzylinder kann dieser oberflächlich
profiliert und/oder mit metallischen Armierungsankern aus
gebildet sein. Auch kann der Zylinder zumindest abschnitt
weise Durchbrechungen aufweisen, so daß sich der feuerfeste
Werkstoff beim Aufbringen durch diese Durchbrechungen
erstreckt und damit feuerfeste keramische Brücken zwischen
der inneren Auskleidung und der äußeren Beschichtung
schafft. Bei einer Anpassung der Wärme
ausdehnungskoeffizienten der metallischen und keramischen
Zonen des Rüssels ergeben sich auch im Fall häufiger
Temperaturwechsel keine Probleme; im Gegenteil: die genann
ten Brücken stabilisieren den Schutzmantel insgesamt.
Die Masse kann als Vibrationsmasse (hinter entsprechende
Schalungen) aufgebracht und anschließend getrocknet werden.
Sie weist eine hohe Verschlackungsbeständigkeit auf. Ver
schleißbereiche lassen sich mit einer entsprechenden Masse
im Bedarfsfall reparieren.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merk
malen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungs
unterlagen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs
beispieles näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt den Auslaufrüssel einer RH-Ent
gasungsanlage.
In der in der rechten Hälfte dargestellten Ausführungsform
umfaßt der Rüssel einen oberen, kragenförmigen Metallflansch
10 und einen daran angeschweißten, sich nach unten
erstreckenden metallischen Zylinder 12.
Im linken Teil der Figur ist eine alternative Ausbildung des
Zylinders 12 beziehungsweise dessen Befestigung an der
RH-Anlage dargestellt. Der Zylinder erstreckt sich bis zum
oberen Rüsselende und ist dort am benachbarten Abschnitt des
Entgasungsgefäßes direkt angeschweißt. Im übrigen stimmen
beide Ausführungsformen überein und weisen folgende Merkmale
auf:
Wie sich der Figur entnehmen läßt, ist die gesamte Innen fläche 12i des Zylinders 12 (einschließlich des korrespon dierenden inneren Flächenabschnitts 10i des Flansches 10), die Außenfläche 12a des Zylinders 12 (bis in den Bereich der Flansch-Unterseite 10u) sowie der untere Abschnitt um die untere Stirnfläche 12u des Zylinders 12 mit einem feuer festen keramischen Schutzmantel 14 von etwa gleicher Wand stärke umgeben, der als Vibrationsmasse (hinter entsprechende Schalungen) und damit in Form einer mono lithischen Beschichtung aufgebracht worden ist. Armierungs anker 16, die senkrecht vom Zylinder 12 abstehen, dienen der mechanischen Stabilität des Schutzmantels 14.
Wie sich der Figur entnehmen läßt, ist die gesamte Innen fläche 12i des Zylinders 12 (einschließlich des korrespon dierenden inneren Flächenabschnitts 10i des Flansches 10), die Außenfläche 12a des Zylinders 12 (bis in den Bereich der Flansch-Unterseite 10u) sowie der untere Abschnitt um die untere Stirnfläche 12u des Zylinders 12 mit einem feuer festen keramischen Schutzmantel 14 von etwa gleicher Wand stärke umgeben, der als Vibrationsmasse (hinter entsprechende Schalungen) und damit in Form einer mono lithischen Beschichtung aufgebracht worden ist. Armierungs anker 16, die senkrecht vom Zylinder 12 abstehen, dienen der mechanischen Stabilität des Schutzmantels 14.
Claims (12)
1. Rüssel für Entgasungsanlagen zur Vakuumbehandlung von
metallurgischen Schmelzen mit folgenden Merkmalen:
- 1.1 einem metallischen Zylinder (12),
- 1.2 einer Beschichtung aus einem feuerfesten keramischen Werkstoff auf der Außenfläche (12a) des Zylinders (12)
- 1.3 einer Auskleidung aus einem feuerfesten keramischen Werkstoff auf der Innenfläche (12i) des Zylinders (12),
- 1.4 einer Umhüllung aus einem feuerfesten keramischen Werkstoff, die die äußere Beschichtung und die innere Auskleidung verbindet sowie die untere Stirnfläche (12u) des Zylinders (12) abdeckt,
dadurch gekennzeichnet, daß
- 1.5 die äußere Beschichtung, die innere Auskleidung und die beide verbindende untere Umhüllung aus ein und demselben feuerfesten keramischen Werkstoff bestehen und insgesamt den metallischen Zylinder (12) in Form eines monolithischen Schutzmantels (14) abdecken.
2. Rüssel nach Anspruch 1, bei dem der feuerfeste keramische
Werkstoff des monolithischen Schutzmantels (14) aus einer
Sorte besteht, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient
dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der für den
Zylinder (12) verwendeten Metallegierung soweit ange
nähert ist, daß Spannungsrisse zwischen dem Schutzmantel
(14) und dem Zylinder (12) beziehungsweise im mono
lithischen Schutzmantel (14) im Betrieb verhindert
werden.
3. Rüssel nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schutzmantel
(14) aus einer basischen feuerfesten Masse aufgebaut ist.
4. Rüssel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der
Schutzmantel (14) aus einer basischen feuerfesten Masse
mit chemischer Bindung aufgebaut ist.
5. Rüssel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der
Schutzmantel (14) aus einer basischen feuerfesten Masse
mit einer Rohdichte (nach Trocknung bei 110°C) von 2,9
bis 3,2 g/cm³ besteht.
6. Rüssel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der
Zylinder (12) aus Kesselblech H I Werkstoff 1,0345 oder
Kesselblech H II Werkstoff 1,0425 besteht.
7. Rüssel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der
Schutzmantel (14) aus einer Magnesit-Chrom-Masse aufge
baut ist.
8. Rüssel nach Anspruch 7, bei dem die Magnesit-Chrom-Masse
einen vorsynthetisierten chromoxidhaltigen MgO-Sinter
umfaßt und aus 40 bis 60 Gew.-% MgO, 15 bis 30 Gew.-%
Cr₂O₃, 5 bis 7 Gew.-% Al₂O₃, 13 bis 17 Gew.-% Fe₂O₃ und
0,9 bis 1,5 Gew.-% CaO besteht.
9. Rüssel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der
Zylinder (12) profiliert ausgebildet ist.
10. Rüssel nach Anspruch 9, bei dem auf dem Zylinder (12)
metallische Armierungsanker (16) befestigt sind, die in
den feuerfesten keramischen Schutzmantel (14) hinein
ragen.
11. Rüssel nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der Zylinder
(12) Durchbrechungen aufweist.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102180680A (zh) * | 2011-02-22 | 2011-09-14 | 佘成其 | 节能型高炉吹管料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1997047775A1 (de) | 1997-12-18 |
| AU3027397A (en) | 1998-01-07 |
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