Vorrichtung zum kontrollierten Verfüllen einer Abstichöffnung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontrollierten Verfüllen einer Abstichöffnung, die in einem metallurgischen Ofen vorgesehen ist, mit einer feuerfesten Masse umfassend ein Verfüllrohr mit einer unteren Öffnung und einer oberen Öffnung, einen Behälter für die Verfüllmasse und eine Ver- Schlussvorrichtung, wobei die obere Öffnung unter Zwischenschaltung der Verschlussvorrichtung so mit dem Behälter verbunden ist, dass die Verbindung durch die Verschlussvorrichtung unter Steuerung durch eine Steuervorrichtung offenbar und verschließbar ist, so dass durch Öffnen der Verschluss- Vorrichtung Verfüllmasse durch das Verfüllrohr fällt.

Metallurgische Öfen, wie z. B. elektrische Lichtbogenöfen, sind im Stand der Technik seit langem bekannt. Ein solcher elektrischer Lichtbogenofen weist ein Ofengefäß mit einem De- ekel auf. Elektroden, die von Elektrodenhaltearmen gehalten und durch Öffnung im Deckel in das Ofengefäß einfahrbar und ausfahrbar sind, werden zur Ausbildung eines Lichtbogens mit Strom versorgt. Mittels des Lichtbogens wird Einsatzmaterial wie Schrott geschmolzen, so dass ein Bad aus flüssigem Stahl entsteht. Das Ofengefäß weist einen Boden mit einer Feuerfestverkleidung, in der das Bad aus flüssigem Stahl steht, auf. In der Unterseite des Ofengefäßes ist eine Abstichöffnung vorgesehen, über die der flüssige Stahl aus dem Ofengefäß entnommen (= abgestochen) wird. Üblicherweise wird nicht die gesamte Masse des flüssigen Stahls abgestochen, sondern es verbleibt eine Restmenge (Sumpf) . Zum Abstechen wird das Ofengefäß üblicherweise über eine Wiege gekippt. Die Abstichöffnung ist im Boden des Ofengefäßes derart angebracht, dass nach dem Zurückkippen des Ofengefäßes in die Ausgangspo- sition der verbleibende Sumpf nicht mehr über der Abstichöffnung steht, so dass diese mit einer feuerfesten Verfüllmasse vor dem nächsten Schmelzvorgang verschlossen werden kann. Zum Verschließen der Abstichöffnung wird bevorzugt eine riesel- fähige Masse eingesetzt (Größe und Dichte ähnlich feinem Kies) . Dieser wird lose in die Abstichöffnung eingeschüttet. Die Abstichöffnung weitet sich zudem mit Anzahl der Abstichvorgänge auf, so dass die Menge an Verfüllmasse kontinuier- lieh erhöht werden muss. Spätestens, wenn die Mauerung der Abstichöffnung zu dünn wird, muss die Mauerung der Abstichöffnung ausgetauscht werden. Die korrekte Verfüllung der Abstichöffnung muss optisch geprüft und vom Operator bestätigt werden. Bei falscher, insbesondere zu geringer Verfül- lung, kann sich Stahl durch einen Abstichkanal durchfressen und es kann zu einem unkontrollierten Ablassen von flüssigem Stahl kommen. Das Verfüllen der Abstichöffnung wird manuell ausgeführt. Dabei wird die Verfüllmasse in Eimern in die Abstichöffnung gefüllt und optisch kontrolliert. Dies nimmt Zeit in Anspruch und hängt zudem von der Erfahrung des Operators ab.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Vorrichtung zum Verfüllen einer Abstichöffnung, welche die oben genannten Probleme löst.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Angabe einer Vorrichtung zum kontrollierten Verfüllen einer Abstichöffnung, die in einem metallurgischen Ofen vorgesehen ist, mit einer feuerfesten Masse umfassend ein Verfüllrohr mit einer unteren Öffnung und einer oberen Öffnung, einen Behälter für die Verfüllmasse und eine Verschlussvorrichtung, wobei die obere Öffnung unter Zwischenschaltung der Verschlussvorrichtung so mit dem Behälter verbunden ist, dass die Verbindung durch die Verschlussvorrichtung unter Steuerung durch eine Steuervorrichtung öf- fenbar und verschließbar ist, so dass durch Öffnen der Verschlussvorrichtung Verfüllmasse durch das Verfüllrohr fällt, und wobei das Verfüllrohr als Teleskoprohr ausgebildet ist.

Dadurch ist ein einfaches und sicheres Verfüllen möglich. Die Verfüllung kann manuell gestartet werden. Dazu fährt das Teleskoprohr herab bis über die Abstichöffnung in eine Arbeits- Position. Nach Verfüllen wird das Teleskoprohr in eine

Parkposition gefahren. D.h. das Teleskoprohr ist in der Parkposition nicht den heißen Gasen durch die Abstichöffnung und den dazugehörigen Kamineffekt geschützt. Dadurch erhöht sich die Lebensdauer des Verfüllrohres . Durch die Zwischenschaltung kann durch die obere Öffnung bedarfsweise rieselfähige feuerfeste Verfüllmasse unter Wirkung der Schwerkraft durch das Teleskoprohr fallen. Das Verfüllen der Abstichöffnung nimmt durch die Erfindung weniger Zeit in Anspruch. Zu- dem wird durch die Erfindung eine kompakte Bauweise zur Ver- füllung geschaffen. Dabei ist das Teleskoprohr nicht auf einen runden Querschnitt beschränkt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei Gefahr des Über- füllens der Abstichöffnung das Teleskoprohr schnell eingefahren werden kann, so dass die Verfüllmasse nicht über der Abstichöffnung herausfallen und sich somit nicht in der Abstichöffnung ansammeln und diese überfüllen kann. In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.

Bevorzugt umfasst das Teleskoprohr zumindest einen ersten Teilabschnitt und zumindest einen zweiten ausziehbaren Teilabschnitt. Selbstverständlich können auch mehrere, bevorzugt koaxial jeweils ineinander liegende Teilabschnitte möglich sein. Jeder der inneren Teilabschnitte kann aus dem jeweils nächstgrößeren, der ihn unmittelbar umhüllt, ausgezogen wer- den. Dabei sind die Teilabschnitte bevorzugt als Teilröhren ausgebildet .

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst der erste Teilabschnitt die obere Öffnung und der zweite Teilabschnitt die untere Öffnung, wobei die obere Öffnung unter Zwischenschaltung der Verschlussvorrichtung an den Behälter angebunden ist. Bevorzugt umhüllt der zweite Teilabschnitt den ersten Teilab schnitt zumindest teilweise. Auch kann der zweite Teilabschnitt den ersten Teilabschnitt selbstverständlich ganz umhüllen .

In bevorzugter Ausgestaltung umfasst das Teleskoprohr ein Er fassungssystem, insbesondere eine optische Kamera. Auch ande re, insbesondere visuelle Erfassungssysteme sind jedoch denk bar. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Teleskoprohr zumindest einen ersten Teilabschnitt mit der oberen Öffnung und zumindest einen zweiten Teilabschnitt mit der unteren Öffnung, wobei das Erfassungssystem im Bereich der unteren Öffnung des zweiten Teilabschnitts an geordnet ist. Dabei kann das Erfassungssystem direkt neben der unteren Öffnung an einem Anbau angebracht sein. Das Erfassungssystem kann auch auf einer Schwenkvorrichtung angeordnet sein. Mit dem Erfassungssystem kann eine Überfüllung der Abstichöffnung mit Verfüllmasse sehr einfach vermieden werden, indem sehr einfach eine visuelle Kontrolle ausgeführ wird. Auf Basis des Ergebnisses kann bei zu wenig Befüllung noch zusätzliche Verfüllmasse eingebracht werden. Auch kann ein zielorientiertes Einfüllen bewerkstelligt werden. Auch kann die visuelle Kontrolle, z.B. ob genügend Verfüllmasse verwendet wurde und die Abstichöffnung ausreichend dicht ist bewerkstelligt werden. Dadurch kann zudem zunächst zuerst ei ne Hauptmenge an Verfüllmasse in die Abstichöffnung eingebracht werden. Nach anschließender Erfassung der bereits getätigten Verfüllung, kann danach bedarfsweise noch eine klei nere Menge an Verfüllmasse zum Verfüllen nachgeschüttet werden. Dies kann selbstverständlich beliebig oft wiederholt werden .

Bevorzugt ist das Teleskoprohr zumindest teilweise an einem Manipulator angeordnet. Auch kann das Teleskoprohr zumindest einen ersten Teilabschnitt mit der oberen Öffnung und zumindest einen zweiten Teilabschnitt mit der unteren Öffnung umfassen, wobei der Manipulator zumindest teilweise am zweiten Teilabschnitt angeordnet ist. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Manipulator als ein Transportschlitten ausgestaltet. Dadurch kann das Teleskoprohr einfach ausgezogen und wieder eingefah- ren werden. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Transportschlitten einen Kettenantrieb und einen elektrischen Motor, z.B. einen Getriebemotor oder einen Hydraulikmotor auf. Die Bewegung erfolgt über Kettenantrieb und elektrischen Motor, z.B. einen Getriebemotor oder einen Hyd- raulikmotor. Der Transportschlitten wird daher mittels eines Kettenantriebs von der Parkposition in die Arbeitsposition gefahren. Das Teleskoprohr fährt auf einem Transportschlitten nach oben, um die Verbindung, von der Öffnung im Deckel des Lichtbogenofens über der Abstichöffnung zum Behälter über dem Deckel herzustellen. Dabei kann es sich bei dem Kettenantrieb um einen Schneckenantrieb handeln. Durch den Kettenantrieb können auch unkontrollierte Bewegungen, insbesondere Abwärtsbewegungen des Transportschlittens vermieden werden. Eine Möglichkeit hierzu ist, dass der Kettenantrieb elektrisch funktioniert und blockiert wird, sobald die Stromzufuhr automatisch abgestellt wird.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Teleskoprohr gegenüber der Vertikalen verkippt. In bevorzugter Ausgestaltung ist das Teleskoprohr durch eine Verkippvor- richtung gegenüber der Vertikalen verkippbar. Dadurch kann das Teleskoprohr nicht senkrecht nach oben, sondern in einem Winkel gegenüber der Vertikalen schräg nach oben fahren, um sowohl das Teleskoprohr als auch das Erfassungssystem zu schützen. Dadurch wird das Teleskoprohr als auch das Erfassungssystem vor Hitzestrahlung und austretenden Abgasen geschützt .

Bevorzugt ist am Teleskoprohr ein Abgasrohr vorgesehen, um das Einströmen von Abgas in den Behälter zu verhindern. In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Teleskoprohr zumindest einen ersten Teilabschnitt mit der oberen Öffnung und zumindest einen zweiten Teilabschnitt mit der unteren Öff- nung, wobei das Abgasrohr im Bereich der unteren Öffnung vorgesehen ist, um das Einströmen von Abgas in den Behälter zu verhindern. Somit wird die Verfüllmasse im Behälter vor heißen Abgasen geschützt.

In bevorzugter Ausgestaltung weist das Teleskoprohr in Richtung der Abstichöffnung ein Hitzeschild auf. Diese ist insbesondere zwischen der Abstichöffnung bzw. dem metallurgischen Ofenboden und der optischen Kamera vorgesehen, um die opti- sehe Kamera vor heißen Gasen bzw. Hitze als auch Abgasen beim Verfüllen der Abstichöffnung zu schützen.

Bevorzugt ist zunächst ein manueller Start der Verfüllung vorgesehen, wobei das Teleskoprohr mit einem Transportschlit- ten über die Abstichöffnung in eine Arbeitsposition ausfahrbar ist und wobei die Abstichöffnung mit Verfüllmasse ver- füllbar ist, und wobei die Verfüllmasse im Bereich der Abstichöffnung mit einem Erfassungssystem optisch kontrollierbar ist und wobei das Teleskoprohr anschließend in eine Parkposition einfahrbar ist.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch :

FIG 1: eine erste Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ver- füllrohres ,

FIG 2: eine zweite Seitenansicht des erfindungsgemäßen Ver- füllrohres,

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, zu verlassen. Fig. 1 zeigt ein als Teleskoprohr ausgestaltetes Verfüllrohr . zum kontrollierten Verfüllen einer Abstichöffnung (nicht gezeigt) , die in einem metallurgischen Ofen (nicht gezeigt) vorgesehen ist, mit einer feuerfesten Masse aus einem Behäl- ter (nicht gezeigt) für die Verfüllmasse . Dabei umfasst das Teleskoprohr einen ersten Teilabschnitt 1 mit einer oberen Öffnung 10 und einen zweiten Teilabschnitt 2 mit einer unteren Öffnung 11. Dabei ist der zweite Teilabschnitt 2 ausziehbar. Auch ist die obere Öffnung 10 unter Zwischenschaltung einer Verschlussvorrichtung (nicht gezeigt) so mit dem Behälter verbunden, dass die Verbindung durch die Verschlussvorrichtung unter Steuerung durch eine Steuervorrichtung (nicht gezeigt) offenbar und verschließbar ist, so dass durch das Öffnen der Verschlussvorrichtung Verfüllmasse durch das Tele- skoprohr fällt. Die Verschlussvorrichtung kann einen hydraulischen, pneumatischen, elektrischen oder piezoelektrischen Schieber zum Öffnen und Verschließen der Verbindung zwischen Teleskoprohr und Behälter aufweisen. Dieser Schieber wird durch die Steuerung gesteuert. Der Behälter ist oben offen, so dass er leicht nachfüllbar ist.

FIG 2 zeigt eine zweite Seitenansicht des erfindungsgemäßen Verfüllrohres . Im Bereich der unteren Öffnung 11 (FIG 1) des zweiten Teilabschnitts 2 ist eine optische Kamera 7 angeord- net . Zwischen der optischen Kamera 7 und der Abstichöffnung ist ein Hitzeschild 4 angeordnet. Somit wird die Kamera 7 und das Teleskoprohr vor Hitzeeinwirkung und Abgasen geschützt.

Die Teilabschnitte 1,2 sind als feuerfeste verkleidete Rohre ausgebildet.

Der zweite Teilabschnitt 2 wird durch einen Manipulator gehalten, der als Transportschlitten 5 ausgebildet ist. Ein Ma- nipulator ermöglicht eine physikalische Interaktion mit der Umgebung .

Die Bewegung erfolgt über eine Getriebekette 9 mit Kettenan- trieb und einen elektrischen Motor 6, z.B. einen Getriebemotor oder einen Hydraulikmotor. Die Sandverfüllung kann manuell gestartet werden. Der Transportschlitten 5 wird mittels des Kettenantriebs von einer Parkposition in eine Arbeitsposition über der Abstichöffnung gefahren. Somit wird der zwei- te Teilabschnitt 2 ausgezogen. Damit wird die Verbindung, von der Öffnung im Deckel des Lichtbogenofens über der Abstichöffnung zum Behälter über dem Deckel hergestellt. Die untere Öffnung 11 (FIG 1) befindet sich daher in einer Position, in der die Verfüllmasse, welche durch das Teleskoprohr fällt, in die Abstichöffnung fällt. Die Verschlussvorrichtung (nicht gezeigt) zum Behälter für die Verfüllmasse kann geöffnet werden (wahlweise ist diese schon offen und in den Behälter wird Verfüllmasse zum Verfüllen geschüttet) und die Sandverfüllung für die Abstichöffnung kann beginnen. Mit der op- tischen Kamera 7 kann nun die korrekte Verfüllung der Abstichöffnung kontrolliert werden. Nach der korrekten Verfüllung wird das Teleskoprohr in eine Parkposition hochgefahren. Dabei kann die Kamera 7 an einer schwenkbaren Schwenkeinrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen sein.

Das Teleskoprohr ist gegenüber einer Vertikalen 12 (FIG 1) um einen Winkel α (FIG 1) verkippt. Um das Teleskoprohr und die Kamera 7 zu schützen, fährt das Teleskoprohr daher nicht senkrecht nach oben, sondern in einem Winkel α (FIG 1) schräg; somit sind das Teleskoprohr und die Kamera 7 vor Hitzestrahlung und austretenden Abgasen geschützt. Am Teleskoprohr ist, insbesondere im Bereich der Kamera 7, ein Abgasrohr 3 vorgesehen, um ein Einströmen von Abgas in den Behälter zu verhindern.

Durch die Erfindung ist ein einfaches und kontrolliertes Verfüllen der Abstichöffnung möglich. Überfüllung kann er findungsgemäß vermieden werden. Zudem erhöht die Erfindun die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Verfüllrohrs.

Bezugszeichenliste

1 erstes Teilrohr

2 zweites Teilrohr ausziehbar 3 Abgasrohr

4 Hitzeschild

5 Manipulator

6 elektrischer Getriebemotor

7 optische Kamera

8 Transportschlitten

9 Getriebekette

10 obere Öffnung

11 untere Öffnung

12 Vertikale

α Winkel