DE3520783C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Bekannte Vorrichtungen dieser Art verwenden im allgemeinen durch­ lässige Stopfen, durch die das Gas in die Metallschmelze einge­ leitet wird. Typische Vorrichtungen sind in den US-PS 28 11 346, 33 30 645, 36 10 602, 38 34 685 und 40 53 147 angege­ ben. Bei allen diesen bekannten Vorrichtungen muß das Gas auf­ wärts durch einen gasdurchlässigen Körper strömen, der bei der US-PS 28 11 346 ein poröses feuerfestes Material ist. Das gleiche poröse Material ist in der US-PS 33 30 645 angegeben, wo zusätz­ lich vorgeschlagen ist, das poröse Material mit rohrförmigen Durchgängen auszubilden. Der Körper der Vorrichtung nach der US-PS 36 10 602 besteht ebenso wie der Körper der Vorrichtung nach der US-PS 38 34 685 aus durchlässigem feuerfestem Werk­ stoff, und das gleiche gilt für den Körper der Vorrichtung nach der US-PS 40 53 147.

Die FR-PS 24 51 945 weist ebenso wie die US-PS 32 08 117 einen porösen Stopfen auf.

Aus der US-PS 43 96 179 ist eine Vorrichtung der eingangs vorausgesetzten, d. h. die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweisenden Art bekannt, deren Mantel aus rostfreiem Stahl oder Keramik besteht. Bei dieser Vorrichtung ist eine abnehmbare Kappe vorgesehen, die anfangs das Oberende der Vorrichtung und den zwischen Kern und Mantel gebildeten ringförmigen Gasdurchlaß davor schützt, durch Metallschmelze verstopft zu werden, die in die Gießpfanne, in der die Vorrichtung angeordnet ist, eingebracht wird. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Kappe häufig durch die Metallschmelze verschoben wird und die Schmelze die Tendenz hat, den ringförmigen Gasdurchlaß zu verstopfen, wenn nicht ein erheblich er­ höhter Gasdruck angewandt wird, um die Schmelze von der ringförmigen Gasaustrittsöffnung wegzubewegen. Ferner hat die Metallschmelze, die zuerst in eine die Vorrich­ tung aufweisende Gießpfanne gegossen wird, die Tendenz, nahezu sofort zu erstarren, und zwar häufig vor dem Ein­ blasen des Gases oder während des Beginns der Gasein­ blasung, so daß der ringförmige Gasdurchlaß verschlossen und die Vorrichtung unwirksam gemacht wird. Die Kappe kann nachher durch ein flaches Abdeckorgan ersetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber der US-PS 43 96 179 verbesserte Vorrichtung zum Einblasen von Gas in eine Metallschmelze bereitzustellen, mit der ein Verstopfen des ringförmigen Gasdurchlasses und ein Erstarren von Metallschmelze darin zu Beginn des Betriebs verhindert werden.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

In den Unteransprüchen 2 und 3 sind Ausbildungen der Vor­ richtung nach Patentanspruch 1 angegeben.

Gemäß der Erfindung ist also ein Ablenkorgan vorgesehen, das sich über dem ringförmigen Gasaustrittsdurchlaß der Vorrichtung wölbt und den Durchlaß sowie den oberen Ab­ schnitt der Vorrichtung gegenüber der Metallschmelze schützt, und zwar unabhängig davon, ob Gas eingeblasen wird oder nicht; wenn das Gas einströmt, wird durch das Ablenkorgan die Rührwirkung wesentlich dadurch erhöht, daß zwei gesonderte und ausgeprägte, horizontal beabstan­ dete Ströme von Gasblasen gebildet werden, was erhöhtes Verwirbeln und Rühren in der Metallschmelze zur Folge hat. Das Ablenkorgan ist mit seinen Enden an dem Mantel der aus rostfreiem Stahl oder Keramik bestehen kann, so befe­ stigtk, daß es über der durch den Mantel begrenzten Öffnung und dem oberen Abschnitt des nichtdurchlässigen feuerfesten Kerns positioniert ist, wodurch Gas zum Bewegen, Rühren, Rollen und/ oder Beeinflussen der erwünschten chemischen Zusammensetzung der Metallschmelze in die Schmelze in horizontal voneinander beab­ standeten Kolonnen einblasbar ist, so daß die erzielte Bewe­ gungs-, Rühr- und Rollwirkung erheblich verstärkt wird.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine seitliche Schnittdarstellung einer Gießpfanne, in die die Vorrichtung zum Einblasen von Gas in eine Metallschmelze eingebaut ist,

Fig. 2 im Querschnitt eine vergrößerte Detaildarstellung der Vorrichtung zum Einblasen von Gas in Metall­ schmelze, wobei das Ablenkorgan gezeigt ist und Pfeile die dadurch erzeugten doppelten Gasströme bezeichnen und

Fig. 3 eine größere Perspektivansicht des oberen Teils der Vorrichtung, wobei Teile weggebrochen und Teile im Querschnitt gezeigt sind.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Ein­ blasen von Gas in Metallschmelze entsprechend den Fig. 1-3 in eine Gießpfanne 10 mit einer feuerfesten Steinauskleidung 11, die einen feuerfesten Stampfboden 12 aufweist, eingebaut. Eine Öff­ nung 13 am Boden der Gießpfanne 10 enthält ein Rohr 14, durch das Gas eingeleitet wird. Ein Pfannenbodenlochstein 15 weist mittig einen konischen Durchlaß auf, der mit dem inneren oberen Ende des Rohrs 14 fluchtend angeordnet ist. Ein kegelstumpfför­ miger Mantel 16, der bevorzugt aus rostfreiem Stahl oder gebrann­ ter Keramik oder einem keramikbeschichteten Material besteht, wie am besten in den Fig. 2 und 3 zu sehen ist, hat ein offenes Oberende 17, das durch ein Ablenkorgan 18 in Form eines umgekehrt U-förmigen Bands aus rostfreiem Stahl, Keramik oder keramikbe­ schichtetem Material besteht und dessen Enden 19 an dem kegel­ stumpfförmigen Mantel 16 unter dem Oberende desselben befestigt sind. Das Ablenkorgan 18 hat eine solche Breite, daß es die durch das offene Oberende des kegelstumpfförmigen Mantels 16 gebildete Öffnung 17 im wesentlichen überdeckt.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Boden des kegelstumpfförmigen Mantels 16 eine kreisrunde Scheibe 20 mit einem ringförmigen, mittigen, nach unten um eine die Scheibe durchsetzende Öffnung verlaufenden Flansch 21 aufweist, wobei der Flansch 21 über das Rohr 14 passend ausgebildet ist, durch das Gas in die Gießpfanne entsprechend den Pfeilen geblasen wird.

Der größte Teil des Inneren des kegelstumpfförmigen Mantels 16 ist von einem nichtdurchlässigen Keramikstopfen als Kern 22 ausgefüllt, und Vorsprünge 23 an der Außenflächen des Kerns 22 oder auch an der Innenfläche des Mantels 16 sorgen für eine Beabstandung des Mantels 16 relativ zum Kern 22, so daß ein im Querschnitt ringförmiger Gasdurchlaß durch den Pfannenbodenlochstein 15 ge­ bildet ist und in das Rohr 14 geleitetes Gas um die Außenseite des Kerns 22 und durch die Öffnung 17 nach außen strömen kann und in wirksamer Weise durch das Ablenkorgan 18 abgelenkt wird, wie die Pfeile in Fig. 2 zeigen.

Insbesondere aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die durch das Ab­ lenkorgan 18 gebildeten Gasströmungswege entsprechend den Pfei­ len einzelne und ausgeprägte, horizontal beabstandete Kolonnen sind, die den sehr erwünschten Effekt haben, daß sie die Bewe­ gungs-, Rühr- und Rollaktivität der Metallschmelze, durch die Gasströme sich bewegen, erheblich steigern.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung in einsatzbereiter Anordnung in der Gießpfanne 10, und es ist zu beachten, daß ihre Größe und Anord­ nung in der Gießpfanne so gewählt sind, daß die aus der Vorrich­ tung infolge des Ablenkorgans 18 austretenden doppelten Gas­ ströme einen erheblich größeren Gesamtbereich in der Gießpfanne 10 einnehmen, als dies bisher mit den bekannten Vorrichtungen möglich war.

Für den Betrieb wird die Vorrichtung in den konischen Durchgang im Pfannenbodenlochstein 15 unmittelbar vor dessen Montage in der Auskleidung der Gießpfanne 10 eingebaut. Der Einbau wird durch das Vorhandensein des Ablenkorgans 18 erleichtert, da dieses einen bequemen Hangriff zum Halten und Justieren der Vor­ richtung in dem konischen Durchgang des Pfannenbodenlochsteins 15 bildet und die Positionierung der Vorrichtung und insbesondere ihres kegelstumpfförmigen Mantels 16 in Anlage an dem konischen Durchgang sicherstellt, während der Pfannenbodenlochstein 15 in der Auskleidung der Gießpfanne so angeordnet wird, daß er mit der Öffnung in dem feuerfestem Boden 12, durch die das Rohr 14 ver­ läuft, fluchtet.

Gemäß Fig. 2 sind die Enden des Ablenkorgans 18 nach unten ent­ lang den Außenseiten des kegelstumpfförmigen Mantels 16 zu ihren Befestigungspunkten 19 verlaufend gezeigt, und es ist zu beach­ ten, daß die oberen Abschnitte des Mantels 16 und die angrenzen­ den Teile 19 des Ablenkorgans 18 von der Wand des Pfannenboden­ lochsteins 15 überdeckt gegen schnelle Erosion ge­ schützt sind.

Die Anordnung ist so getroffen, daß das Ablenkorgan 18 durch die Kühlwirkung des durch die Vorrichtung geblasenen und infolge der Ausbildung der Öffnung 17 auf sie gerichteten Gases geschützt wird, so daß das zuerst in die Gießpfanne 10 gegossene und das Ablenkorgan 18 treffende Metall des Ablenkorgan 18 nicht nach­ teilig beeinflußt; das Ablenkorgan 18 bleibt sowohl während der Anfangsgießphase als auch anschließend, wenn es mit Metallschmel­ ze überdeckt ist, in seiner Lage, was auf die wirksame Kühl-, Rühr-, Bewegungs- und Rollaktivität der Metallschmelze infolge der in sie geblasenen doppelten Gasströme zurückzuführen ist.

Für den Fachmann ist ersichtlich, daß die angegebene Vorrichtung ihren kegelstumpfförmigen Mantel 16 schützt und gleichzeitig ein Verstopfen des zwischen dem Mantel 16 und dem Kern 22 gebildeten ringförmigen Gasdurchlasses verhindert, das sonst bei Einleitung der Metallschmelze in die Gießpfanne 10 erfolgen würde. Der massive Keramikkern 22 kann nicht mit Metall gefüllt werden, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen der Fall ist, bei denen die Ker­ ne aus porösem feuerfestem Werkstoff bestehen, und dadurch ge­ währleistet die Vorrichtung das erwünschte unmittelbare Ein­ blasen von Gas in die Metallschmelze, das bisher wegen der Bloc­ kierung der bekannten Vorrichtungen durch Metallschmelze und die ungeschützten Kerne u. dgl. stark verzögert wurde.

Die vertikale Abmessung des Pfannenbodenlochsteins 15 angrenzend an den konischen Durchlaß ist im wesentlichen gleich der Höhe des massiven Keramikkerns 22, und die Höhe des Mantels 16 ohne Ablenkorgan 18 ist größer als die Höhe des Pfannenbodenlochsteins 15, so daß um den ringförmigen Gasdurchlaß ein aus heißem Metall bestehender Damm gebildet wird.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Einblasen von Gas in eine Metallschmelze mit einem massiven Kern (22) aus feuerfestem Werkstoff und einem ihn mit Abstand umgebenden Mantel (16), der eine Öffnung (17) um den und über den massiven Kern (22) definiert, einem über dem massiven Kern (22) an­ geordneten und am Mantel (16) befestigten Ablenkorgan (18), einem Pfannenbodenlochstein (15), der einen ihn vertikal durchsetzenden Durchgang aufweist, bei dem der Pfannenbodenlochstein (15) einen Teil einer feuer­ festen Auskleidung in einer Gießpfanne (10) für die Metallschmelze bildet und die Gießpfanne (10) eine Öffnung (13) aufweist, die mit dem Durchgang im Pfannenbodenlochstein (15) fluchtet, dadurch gekennzeichnet, daß der massive Kern (22) und der Mantel (16) im Durch­ gang im Pfannenbodenlochstein (15) so positioniert sind, daß das Ablenkorgan (18) sich außerhalb des Durchganges im Pfannenbodenlochstein (15) und über diesem unter wenigstens teilweiser Überdeckung von massivem Kern (22) und Mantel (16) erstreckt und dem Innern der Gießpfanne (10) zugewandt ist zwecks Aus­ bildung von mehr als einem Gießstrom, der in der Gas­ schmelze nach oben steigt, wenn Gas durch die Vor­ richtung eingeblasen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkorgan (18) ein umgekehrt U-förmiges Band ist und die Enden (19) des Bands an dem Mantel (16) befestigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamthöhe des massiven Kerns (22) geringer als die Höhe des vertikalen Durchgangs in dem Pfannen­ bodenlochstein (15) ist und daß das Ablenkorgan (18) nach oben und nach außerhalb des Durchgangs im Pfannenbodenlochstein (15) verläuft.