AT509787A1 - Wassergekühlter deckel für ein feuerfest zugestelltes behandlungsgefäss für metallschmelzen - Google Patents

Description

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Wassergekühlter Deckel für ein feuerfest zugestelltes Behandlungsgefäß für Metallschmelzen

Bei der Behandlung von Metall- bzw. Stahlschmelzen in feuerfest ausgemauerten Gefäßen wie beispielsweise Transport- oder Gießpfannen können heftige Reaktionen zwischen Metall und Schlacke oder eingeblasenen Inert- oder Reaktionsgasen auftreten bzw. bewirkt werden, die einen heftigen Auswurf von Metall und Schlacke über den Pfannenrand hinweg bewirken können. Sowohl bei Behandlung an offener Luft wie auch in einem geschlossenen Behandlungsgefäß, welches auch unter Vakuum stehen kann, sind derartige Auswurferscheinungen unerwünscht, da damit, abgesehen von der massiven Verunreinigung der Umgebung der Pfanne und der Pfanne selbst auch ein unkontrollierbarer Verlust von Metall und Schlacke verbunden ist.

Aus diesen Gründen werden bei derartigen Metall-Behandlungsschritten oftmals einfache, ungekühlte keramisch zugestellte Deckel eingesetzt, deren Verhalten jedoch oft nicht befriedigt, da die keramische Zustellung des Deckels mit der Prozessschlacke reagiert und dadurch einerseits ihre Haltbarkeit herabgesetzt wird und andererseits zum Teil abplatzt, so daß durch derartige Teile die Zusammensetzung der Prozessschlacke und des Metalls ungünstig beeinflußt werden können.

Andererseits sind auch wassergekühlte Deckelkonstruktionen bekannt, die meist aus übereinandergelagerten und miteinander verschweißten Stahlrohren bzw. Kesselrohren bestehen, die aufgrund ihres Aufbaus eine Reihe von Rillen aufweisen. In diesen Rillen können Stahl- und Schlackenspritzer hängen oder kleben bleiben und so eine Grundlage dafür bilden, dass an ihnen weitere Spritzer sich anlagern und anhaften, so daß sich im Extremfall, trotz Wasserkühlung der Rohre, ein Dom von verklebten und teilweise verschweißten Stahl- und Schlackespritzern aufgebaut wird, der bei längerer Behandlung einer beispielsweise 50 - 80 t Stahlschmelze durchaus einige Tonnen Gewicht erreichen kann.

Je nach Ausbildung dieses Doms kann es passieren, dass sich der Schutzdeckel nur schwer entfernen läßt oder dass Teile des Doms wieder zusammenbrechen und in die Schmelze fallen und dort wieder für unerwünschte Reaktionen und eine Störung des Temperaturhaushalts sorgen.

Es kann aber auch Vorkommen, dass der am Deckel anhaftende Dom mit diesem abgehoben wird und entweder während des Transports oder zu einem späteren Zeitpunkt unkontrolliert herabfällt, was, abgesehen von anderen Unannehmlichkeiten ein erhebliches Gefahrenmoment darstellt.

In diesem Fall aber müssen am Deckel anhaftende Anlagerungen und Reste vor dem nächsten Einsatz entfernt werden, da durch Herabfallen derartiger Reste bei einer nächsten Schmelze diese in unzulässiger Weise verunreinigt werden kann.

In einigen Fällen ist es auch schon vorgekommen, dass ein Dom, bestehend aus Schlacke und Metall nach dem Entfernen des Pfannendeckels auf der Behandlungspfanne verblieben ist und damit die weitere Behandlung der Schmelze behindert hat, da diese Behandlung erst nach Entfernung des Doms fortgesetzt werden konnte. Wenn schon sonst keine Probleme auftreten so hat dies, je nach Dauer der Arbeiten, zumindest eine negative Auswirkung auf den Temperaturverlauf in der Behandlungspfanne und ist damit unerwünscht bzw. sogar unzulässig, wenn keine Möglichkeit für eine Wiederaufheizung besteht.

Durch die eingehende Analyse der bei der Behandlung von Metallschmelzen in einer Behandlungspfanne auftretenden Probleme mit den verschiedenen in Anwendung stehenden Deckelkonzepten wurde nach einer Reihe von Vorversuchen ein Konzept für einen wassergekühlten Deckel gefunden, bei welchem die oben angeführten Probleme entweder überhaupt nicht oder wenn, so nur in geringem und tolerierbarem Maße auftreten.

Bei diesem erfindungsgemäß aufgebauten Deckel handelt es sich um einen wassergekühlten Deckel für ein feuerfest ausgemauertes Behandlungsgefäß, welches auch eine Transport- oder Gießpfanne sein kann, zur Behandlung von flüssigem Metall, insbesondere von Stahl, durch Einblasen von inerten oder reaktionsfähigen Gasen mit oder ohne Beladung von Feststoffen mit oder ohne induktivem Rühren oder Heizen der Schmelze im Behandlungsgefäß entweder an der umgebenden Atmosphäre oder unter Vakuum mit den folgenden kennzeichnenden Merkmalen: > Form eines Doms mit einem Verhältnis von lichter Höhe zu lichtem inneren Durchmesser des Basisflansches von mindestens 0,20. > Innere, dem Schmelzbad zugewandte Fläche glatt und im wesentlichen frei von Rillen und Spalten. > Oberflächentemperatur der inneren dem Schmelzbad zugewandten Fläche von unter 350 °C die dadurch erreicht wird, dass an der Außenseite des Deckels angebrachte Kühlkanäle von Kühlwasser durchströmt werden.

Um eine Blaslanze in oder über die in der Pfanne befindliche Schmelze einführen zu können kann der Deckel über eine zentrale Öffnung verfügen.

Der Deckel selbst kann aus Stahlblech, beispielsweise in Form eines Köperbodens oder einer geschweißten Blechkonstruktion bestehen mit einer Wandstärke von 3 mm bis 10 mm, auf welche die Kühlkanäle in erforderlicher Zahl und Anordnung aufgeschweißt sind.

Es besteht auch die Möglichkeit auf der Innenseite des aus Stahlblech bestehenden Deckels ein oder mehrere zusätzliche Kühlelemente aus einem Material mit höherer Wärmeleitfähigkeit als Stahl, wie beispielsweise Kupfer aufzubringen, und so die Bildung eines Metall-Schlackendoms zusätzlich zu erschweren bzw. zu verhindern.

Als Material für den oben beschriebenen Deckel kann aber auch Kupferblech verwendet werden, auf welches dann die Kühlkanäle vorzugsweise in Form von Rohren aufgelötet werden.

Grundsätzlich ist es auch möglich, die Innenwand eines aus Stahlblech bestehenden Deckels mit Kupfer oder einem anderen Material mit höherer Wärmeleitfähigkeit als Stahl mit einer Schichtdicke von 2 mm - 6 mm ganz oder teilweise zu plattieren. «·Μ * · II Μ · • ·· I · Μ « * 4 von 4 ···»·* * · • ·· I *«*« · · · • · · I * ···» • · · · * «·· «« *#·

Fig. 1 - 4 zeigen ein Beispiel für die Ausführung eines erfindungsgemäßen Deckels als Stahlschweißkonstruktion mit zusätzlich angebrachten wassergekühlten Kühl-elementen aus Kupfer.

Fig. 1 zeigt den Deckel in der Draufsicht mit einer zentralen Öffnung (1) für das Einbringen einer Blas- oder Spüllanze, dem wassergekühlten Flansch (2) mit dem die Deckelkonstruktion auf der Pfanne aufliegt, das wassergekühlte Deckelblech (3) sowie den Kühlwasserleitungen (4) für die Kühlwasserzu- und Ableitung zum oberen Deckel (3), den Seitenwänden und den hier nicht sichtbaren eingesetzten Kühlelementen.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Pfannendeckels mit wassergekühltem Flansch (2), den auf die Innenwand aufgeschweißten Kühlkanälen (5) sowie das darauf aufsitzende Deckelblech (3) mit den Kühlwasserleitungen (4).

Fig. 3 zeigt den in Fig. 1 eingezeichneten Schnitt B-B durch den Deckel, aus welchem der wassergekühlte Flansch (2), die glatte Innenwand (6) mit den aufgeschweißten Kühlkanälen (5) zu erkennen sind. Weiters sieht man zwei der an der Innenwand aufgebrachten Kühlelemente (7) sowie die Kühlwasserleitungen (4) und den oberen wassergekühlten Deckel (3).

Fig. 4 zeigt den in Fig. 1 eingezeichneten Schnitt C-C, der die auf die Innenwand (6) aufgebrachten wassergekühlten Kühlelemente (7) aus beispielsweise Kupfer durchschneidet. Weiters sind ersichtlich der Deckelflansch (2) die auf die Wand (6) aufgeschweißten Kühlkanäle (5), der obere wassergekühlte Deckel (3) und die Kühlwasserleitungen (4).

Claims (7)

1. • · ft *191 ♦* • ft · 1 von 1 PATENTANSPRÜCHE 1. Wassergekühlter Deckel für ein feuerfest ausgemauertes Gefäß zur Behandlung von flüssigem Metall, insbesondere von Stahl durch Einblasen von Feststoffen oder Gasen oder induktivem Rühren an Atmosphäre oder im Vakuum, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Deckels in Form eines Doms mit einem Verhältnis von innerer lichter Höhe zu innerem lichten Durchmesser des Basisflansches (2) von mindestens 0,20 mit einer im wesentlichen glatten, rillen- und spaltenfreien der Schmelzoberfläche zugewandten Innenfläche (6), deren Oberflächentemperatur durch an der Außenseite des Deckels angebrachte wasserdurchflossene Kühlkanäle (5) unter 350 °C gehalten wird.
2. 2. Deckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine zentrale Öffnung (1) beispielweise eine Behandlungslanze in den durch Deckelinnenfläche und Gefäßwand gebildeten Raum eingeführt werden kann.
3. 3. Deckel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Deckels (2) aus Stahlblech besteht.
4. 4. Deckel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Deckels (2) aus Kupfer besteht.
5. 5. Deckel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Deckels (2) aus mit Kupfer ganz oder teilweise plattiertem Stahlblech besteht.
6. 6. Deckel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel aus mindestens zwei Segmenten zusammengesetzt ist.
7. 7. Deckel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der aus Stahlblech bestehenden Innenwandfläche (6) ein oder mehrere Kühlelemente aus Kupfer (7) aufgebracht sind.