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Title:
METHOD FOR EXCHANGEABLY FASTENING A REFRACTORY PURGE PLUG OR SLEEVE AND A CONTAINER FOR MOLTEN METAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/054853
Kind Code:
A2
Abstract:
A container for molten metal has at least one opening (4; 24) in which a refractory nozzle brick (5; 5'; 25; 25') is mounted. A refractory purge plug (10; 10') or a refractory sleeve (30; 30') defining an outlet opening (31; 31') is inserted in the nozzle brick opening (6; 6'; 26; 26'). A defined gap is formed between the nozzle brick opening (6; 6'; 26; 26') and the purge plug (10; 10') or the sleeve (30; 30') and is filled with a refractory mass, said mass consisting of a material which can be easily bored or milled out of the mass for the purpose of replacing the purge plug (10; 10') or the sleeve (30; 30'). In this manner, laborious cleaning steps can be avoided and the nozzle brick no longer risks being damaged.

Inventors:
KLIKOVICH, Michael (Sonnleiten 1, Hinterbrühl, A-2371, AT)
KNEIS, Leopold (Himbergerstrasse 12, Grimmenstein, A-2840, AT)
Application Number:
EP2009/008180
Publication Date:
May 20, 2010
Filing Date:
November 17, 2009
Export Citation:
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Assignee:
STOPINC AKTIENGESELLSCHAFT (Bösch 83a, Hünenberg, CH-6331, CH)
KLIKOVICH, Michael (Sonnleiten 1, Hinterbrühl, A-2371, AT)
KNEIS, Leopold (Himbergerstrasse 12, Grimmenstein, A-2840, AT)
International Classes:
B22D1/00; B22D41/02; B22D41/08; C21C5/48; C21C7/072; C22B9/05
Foreign References:
EP0471245A11992-02-19
DE102005018021A12006-10-26
JPH01195240A1989-08-07
JPS63140028A1988-06-11
DE3907383A11990-09-20
DE4201748A11993-07-29
US4037762A1977-07-26
JPS5653847A1981-05-13
JPH05311262A1993-11-22
EP0471245A11992-02-19
DE102005018021A12006-10-26
JPH01195240A1989-08-07
Attorney, Agent or Firm:
LUCHS, Willi (Bösch 83a, Hünenberg, CH-6331, CH)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Ein- und Ausbau eines feuerfesten Spülsteines (10; 10') oder einer eine Ausgussöffnung (31, 31 ') bildenden feuerfesten Hülse (30; 30') in einen und aus einem Lochstein (5; 5'; 25; 25'), der in einer Öffnung (4; 24) eines Behälters (1) für Metallschmelze eingesetzt ist und eine Lochsteinöffnung (6; 6'; 26; 26') aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein neuer Spülstein (10; 10') bzw. eine neue Hülse (30; 30') in die Lochsteinöffnung (6; 6'; 26; 26') eingeführt und in dieser positioniert und fixiert wird, wonach ein zwischen der Lochsteinöffnung (6; 6'; 26; 26') und dem Spülstein (10; 10') bzw. der Hülse (30; 30') vorhandener Spalt (15; 15'; 35; 35') mit einer feuerfesten Masse gefüllt wird, wobei zum Ausbau eines verschlissenen Spülsteines (10; 10') bzw. einer verschlissenen Hülse (30; 30') die feuerfeste Masse aus dem Spalt (15; 15'; 35; 35') entfernt wird und der dadurch losgelöste Spülstein bzw. die Hülse ersetzt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem ringförmigen Spalt (15; 15'; 35; 35') zwischen dem verschlissenen Spülstein (10; 10') bzw. der Hülse (30; 30') und dem Lochstein (5; 5'; 25; 25') die feuerfeste Masse mittels eines Bohrers (16; 16'; 36) , vorzugsweise eines Kronenbohrers, herausgebohrt bzw. herausgefräst und/oder mittels einer oder mehreren Lanzen ausgebrannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem sich vertikal konisch verjüngenden oder erweiternden oder einem im horizontalen Querschnitt eckigen Spalt zwischen dem verschlissenen Lochstein und dem Spülstein bzw. der Hülse die feuerfeste Masse herausgefräst wird, vorzugsweise mit Fingerfräsern.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einführen des neuen Spülsteines (10; 10') bzw. der neuen Hülse (30; 30') in die Lochsteinöffnung (6; 6'; 26; 26') mittels einer Vorrichtung, wie beispielsweise eines Roboters, eines Hebezeuges oder einer Schubstange, erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung des neuen Spülsteines (10; 10') bzw. der neuen Hülse (30; 30') in der Lochsteinöffnung (6; 6'; 26; 26') durch Laservermessung und/oder optische Methoden unterstützt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (15; 15'; 35; 35') zwischen dem Lochstein (5; 5'; 25; 25') und dem neuen Spülstein (10; 10') bzw. der neuen Hülse (30; 30') mit der feuerfesten Masse mittels einer Pumpe, durch Vergiessen, Spritzen oder Eindrücken ausgefüllt wird.

7. Behälter für Metallschmelze zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit mindestens einer Öffnung (4; 24), in welche ein feuerfester Lochstein (5; 5'; 25; 25') eingebaut ist, und mit einem in eine Lochsteinöffnung (6; 6'; 26; 26') eingesetzten feuerfesten Spülstein (10; 10') oder einer eine Ausgussöffnung (31 ; 31 ') bildenden feuerfesten Hülse (30; 30'), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lochsteinöffnung (6; 6'; 26; 26') und dem Spülstein (10; 10') bzw. der Hülse (30; 30') ein mit einer feuerfesten Masse gefüllter definierter Spalt (15; 15'; 35; 35') gebildet ist, wobei die Masse aus einem solchen Material besteht, dass sie zwecks Auswechseln des Spülsteines (10; 10') bzw. der Hülse (30; 30') entfernbar werden kann.

8. Behälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (15; 15'; 35; 35') eine Breite von 10 bis 100 mm aufweist.

9. Behälter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülstein (10; 10') bzw. die Hülse (30; 30') eine zylindrische Aussenflä- che (12b; 10a; 30a; 30a') aufweist und der Spalt (15; 15'; 35; 35') ringförmig ist.

10. Behälter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülstein (10) bzw. die Hülse aus zwei in einem Stück gefertigten koaxialen Teilen (1 1, 12) besteht, von denen der innere eine konische Aussen- form und der äussere eine entsprechende konische Innenform aufweist, wobei der mit der feuerfesten Masse ausgefüllte Spalt (15) zwischen einer Aussenfläche (12b) des äusseren Teiles (12) und der Lochsteinöffnung (6) gebildet ist.

11. Behälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche (12b) eines äusseren Teiles (12) zylindrisch und der Spalt (15) ringförmig ist.

12. Behälter nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochsteinöffnung (6; 6'; 26; 26') zylindrisch ist.

13. Feuerfester Spülstein für einen Behälter nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülstein (10; 10') eine annähernd zylindrische Aussenfläche (12b; 10a; 30a; 30a') aufweist.

14. Feuerfester Spülstein für einen Behälter nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülstein (10) aus zwei in einem Stück gefertigten Teilen (1 1, 12) besteht, von denen der innere eine konische Aussenform und der äussere eine entsprechende konische Innenform aufweist.

15. Feuerfeste Hülse für einen Behälter nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (30; 30') eine annähernd zylindrische Aussenfläche (12b; 10a; 30a; 30a') aufweist.

Description:
Verfahren zur auswechselbaren Befestigung eines feuerfesten Spülsteines oder Hülse sowie ein Behälter für Metallschmelze

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ein- und Ausbau eines feuerfesten Spülsteines oder einer feuerfesten Hülse in einen in den Behälter eingebauten feuerfesten Lochstein gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 , sowie ein Behälter für Metallschmelze zur Durchführung des Verfahrens.

Üblicherweise werden heutzutage konische feuerfeste Spülsteine (Spülhülsen), über welche Gas in die Metallschmelze eingeleitet wird, oder koni-

BESTÄTIGUNGSKOPK sche feuerfeste Hülsen, die jeweils eine Ausgussöffnung bilden, in entsprechend ausgebildete Lochsteinöffnungen eingesetzt. Sie sind von diesen durch schmale Mörtelfugen (etwa 1 bis 3 mm breit) getrennt. Beim Ausbruch der verschlissenen Spülsteine oder Hülsen, welcher durch Ziehen, Ausstemmen mittels Presslufthammer, Ausbrennen, Ausdrücken etc. erfolgt, kommt es immer wieder zur Zerstörung dieser Teile, wobei die Reste in der jeweiligen Lochsteinöffnung hängen bleiben. Diese Reste sowie auch Mörtelreste und allfällige Stahlzungen müssen arbeitsaufwändig beseitigt werden. Beim Ausbruch sowie bei den Reinigungsarbeiten kann es zur Beschädigung oder Zerstörung des Lochsteines kommen.

In der Regel sind aufwändige Lochsteinreparaturen nach jedem Spülsteinbzw. Hülsenwechsel notwendig. Die Reinigungsarbeiten an den heissen feuerfesten Teilen sind gefährlich und bedeuten eine Schwerarbeit. Beim Aufbringen des Mörtels auf den Spülstein bzw. auf die Hülse kann un- gleichmässige Mörtelstärke entstehen, oder es kann beim manuell erfolgendem Einbau des Spülsteines bzw. der Hülse der Mörtel örtlich un- gleichmässig oder sogar lokal vollständig abgestreift werden. Dies führt zu bekannten Problemen wie Vorverschleiss im Fugenbereich, Eindringen von Stahl in die Fuge und sogar Durchbruchgefahr.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verfahren zum Ein- und Ausbau eines feuerfesten Spülsteines oder einer feuerfesten Hülse bzw. einen Behälter für Metallschmelze zu schaffen in einen und aus einem in den Behälter eingebauten feuerfesten Lochstein vorzuschlagen, mit denen der Wechsel des Spülsteines bzw. der Hülse erheblich vereinfacht und die Gefahr einer wechselbedingten Lochsteinbeschädigung weitgehend eliminiert wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch einen Behälter nach Anspruch 7 gelöst.

Bevorzugte Weitergestaltungen des erfindungsgemässen Behälters sowie des erfindungsgemässen Verfahrens bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Dadurch, dass zum Ausbau eines verschlissenen Spülsteines bzw. einer verschlissenen Hülse kein manuell durchgeführter Ausbruch mehr notwendig ist, der eine gefährliche Schwerarbeit bedeutet, sondern diese Teile mit Hilfe von geeigneten Werkzeugen (Bohr- oder Fräswerkzeugen) leicht losgelöst werden können, entfallen nicht nur die aufwändigen Reinigungsarbeiten, sondern auch die Gefahr, dass der Lochstein beschädigt wird. Der Entfall der aufwendigen Reinigungs- und Reparaturarbeiten bedeutet eine enorme Zeitersparnis und zudem wird die Arbeitssicherheit erhöht.

Der Wechsel kann zudem automatisiert werden. Die mit sogenannten Mörtelfugen zusammenhängenden Probleme (Vorverschleiss im Fugenbereich, Eindringen von Stahl in die Fugen oder sogar Durchbruchgefahr) fallen ebenfalls weg. Allfälliger Vorverschleiss des Lochsteines kann beim Wechsel des Spülsteines bzw. der Hülse automatisch saniert werden (die einen Spalt zwischen der Lochsteinöffnung und dem Spülstein bzw. der Hülse verfüllende feuerfeste Masse wird auch auf die verschlissenen Bereiche des Lochsteines verteilt). Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil eines Behälters für Metallschmelze mit einem in einer Öffnung eingesetzten feuerfesten Lochstein und einem im Lochstein eingebauten, zu ersetzenden feuerfesten Spülstein;

Fig. 2 den Behälterteil nach Fig. 1 mit einem neuen feuerfesten Spülstein;

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung mit einer anderen Variante eines feuerfesten Spülsteines;

Fig. 4 einen Teil eines Behälters für Metallschmelze mit einem in einer Öffnung eingesetzten Lochstein und einer im Lochstein eingebauten, eine Ausgussöffnung bildenden feuerfesten Hülse, die zu ersetzen ist; und

Fig. 5 eine weitere Aus führungs form des Lochsteines und der darin eingebauten, eine Ausgussöffnung bildenden, neuen feuerfesten Hülse.

In Fig. l und 2 ist ein Teil eines Behälters 1 für Metallschmelze, beispielsweise einer sogenannten Pfanne für Stahlschmelze, dargestellt, wobei vom Behälter lediglich ein äusserer Stahlmantel 2 sowie eine feuerfeste Auskleidung 3 ersichtlich sind. In einer Öffnung 4 des Behälters 1 ist ein feuerfester Lochstein 5 eingesetzt, der eine zylindrische Lochsteinöffnung 6 aufweist.

In die Lochsteinöffnung 6 ist gemäss Fig. 1 und 2 ein feuerfester Spülstein 10 eingesetzt, der erfindungsgemäss aus zwei in einem Stück gefertigten (vorkonfektionierten), koaxialen Teilen 1 1, 12 besteht. Der innere Teil 1 1 mit einem Gasanschluss 13, der einem konventionellen Spülstein ent- spricht, wie sie zum Einleiten von Gas in die Metallschmelze verwendet werden, weist eine konische Aussenfläche I Ia auf, der äussere Teil 12 eine entsprechende konische Innenfläche 12a. Der äussere Teil 12, der hier eigentlich die Funktion eines konventionellen Lochsteines übernimmt, weist eine zylindrische Aussenfläche 12b auf. Zwischen dieser Aussenfläche 12b und der zylindrischen Lochsteinöffnung 6 ist erfindungsgemäss ein ringförmiger Spalt 15 vorhanden, der mit einer feuerfesten Masse verfüllt ist. Die Spaltbreite beträgt vorzugsweise 10 bis 50 mm.

Der Ausbau eines verschlissenen Spülsteines erfolgt nicht mehr durch Ausbruch bzw. Ausstemmen, Ausbrennen, Ausdrücken, Ziehen etc., sondern es wird erfindungsgemäss aus dem Spalt 15 die feuerfeste Masse herausgebohrt und dabei der Spülstein 10 losgelöst. Bei einem ringförmigen Spalt 15 können dazu handelsübliche Bohrer 16, z.B. Kronenbohrer, verwendet werden, wie in Fig. 1 angedeutet. Durch den Bohrvorgang erhält man eine saubere Oberfläche am Lochstein 5 sowie eine exakte geometrische Form. Die aufwendigen Reinigungs- und Reparaturarbeiten entfallen.

Nachdem der verschlissene Spülstein ausgebohrt wurde, wird ein neuer Spülstein 10 mittels einer geeigneten Vorrichtung (z.B. Hebezeug, Schubstange, Roboter etc.) durch eine Bodenöffnung 4a des Behälters 1 in die Lochsteinöffnung 6 eingeführt und in dieser positioniert und fixiert. Das maschinelle Einbringen erlaubt dabei eine exakte Zentrierung. Die Positionierung des neuen Spülsteines 10 in der Lochsteinöffnung 6 kann beispielsweise durch Laservermessung und/oder optische Methoden unterstützt werden. Wie in Fig. 2 angedeutet, wird dann eine Bodenplatte 17 an den Behälter 1 gesetzt und der Spalt 15 mit der feuerfesten Masse verfüllt, was vorzugsweise mittels einer Pumpe, durch Vergiessen, Spritzen oder Eindrücken erfolgt. In Fig. 2 ist die Zufuhr 18 der feuerfesten Masse angedeutet. Sollte der Lochstein 5 bereits verschlissene Bereiche aufweisen, so ist keine Lochsteinreparatur notwendig, da sich die Pumpmasse gleichmässig im ringförmigen Spalt 15 und auch auf die verschlissenen Bereiche des Lochsteines 5 verteilt.

Fig. 3 zeigt einen in einem Lochstein 5' eingebauten Spülstein 10', der eine zylindrische Aussenfläche 10a aufweist. Zwischen dieser Aussenflä- che 10a und einer zylindrischen Lochsteinöffnung 6' des Lochsteines 5' ist wiederum ein mit einer feuerfesten Masse ausfüllbarer Spalt 15' vorhanden. Der Ein- und Ausbau des Spülsteines 10' erfolgt in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben. In Fig. 3 ist wiederum ein Bohrwerkzeug 16' angedeutet, mit dem die feuerfeste Masse für den Ausbau des Spülsteines 10' aus dem ringförmigen Spalt 15' herausgebohrt werden kann.

Die zylindrische Ausgestaltung der Aussenfläche des Spülsteines einerseits und der Lochsteinöffnung anderseits, aus der sich ein Ringspalt ergibt, ist von Vorteil, jedoch nicht zwingend notwendig. Der Spalt könnte sich durchaus vertikal konisch verjüngen oder erweitern, oder im horizontalen Querschnitt eckig sein, wobei man dann zum Herausbringen der feuerfesten Masse anstelle von Bohrwerkzeugen 16, 16' nach Fig. 1 und 3 Fräswerkzeuge wie z.B. Fingerfräser verwenden würde.

In der gleichen Art und Weise, wie die Spülsteine, können erfindungsge- mäss auch feuerfeste Hülsen, die eine Ausgussöffnung bilden, in entspre- chende Öffnungen der Behälter für Metallschmelze bzw. in die dort eingesetzten Lochsteine eingebaut werden. Es handelt sich um Hülsen, an welche jeweils die oberste Verschlussplatte eines Schiebeverschlusses an- schliesst, mit dem die Ausgussöffnung geschlossen oder geöffnet gehalten werden kann.

Fig.4 zeigt einen in eine Öffnung 24 des Behälters 1 für Metallschmelze eingebauten Lochstein 25 mit einer Lochsteinöffnung 26. In die Lochsteinöffnung 26 ist eine feuerfeste Hülse 30 eingesetzt, die eine Ausgussöffnung 31 aufweist. Zwischen der Lochsteinöffnung 26 bzw. einem zylindrischen Teil 26a derselben und einer zylindrischen Aussenfläche 30a der Hülse 30 ist ein ringförmiger Spalt 35 vorhanden, der mit einer feuerfesten Masse verfüllt ist. Die Lochsteinöffnung 26 weist einen oberen, sich konisch erweiternden Teil 26b auf, der einen im Durchmesser gegenüber der Hülse 30 und ihrer Ausgussöffnung 31 erweiterten Raum 32 um- schliesst.

Bei einer in Fig. 5 dargestellten Variante ist dieser Raum 32' in der Hülse 30' vorgesehen und der sich konisch erweiternde Teil 31a' der Ausgussöffnung 31 ' zugeordnet. Zwischen der zylindrischen Aussenfläche 30a' der Hülse 30' und der zylindrischen Lochsteinöffnung 26' ist wiederum ein ringförmiger Spalt 35' vorhanden, der mit einer feuerfesten Masse verfüllt ist.

Ähnlich wie der Spülstein 10 nach Fig. 1 und 2 könnte auch die Hülse aus zwei in einem Stück gefertigten (vorkonfektionierten), koaxialen Teilen bestehen, von denen der innere eine konische Aussenform und der äussere eine entsprechende konische Innenform aufweisen würde. Der äussere Teil würde dann die Funktion eines konventionellen Lochsteines übernehmen. Der im Behälter eingebaute Lochstein 5; 5'; 25; 25' bildet einen Umrahmungsstein, der die Stabilität des Systems gewährleistet.

Der Ein- und Ausbau der Hülsen 30 bzw. 30' nach Fig. 4 und 5 erfolgt analog zum bereits beschriebenen Ein- und Ausbau der Spülsteine 10 bzw. 10' nach Fig. 1 bis 3. Aus einem Ringspalt wird die feuerfeste Masse mit Vorteil mit einem Bohrwerkzeug 36 herausgebracht, um eine verschlissene Hülse herauszuholen (vgl. Fig. 4). Weist der Spalt eine andere als ringförmige Form auf (z.B. im horizontalen Querschnitt eckig), so wird die Masse herausgefräst. Das Füllen des um die neue, in der Lochsteinöffnung positionierte Hülse vorhandenen Spaltes wird wiederum vorzugsweise mittels einer Pumpe, durch Vergiessen, Spritzen oder Eindrücken durchgeführt (vgl. Zufuhr 38 in Fig. 5).

Dadurch, dass zum Ausbau eines verschlissenen Spülsteines bzw. einer verschlissenen Hülse kein manuell durchgeführter Ausbruch mehr notwendig ist, der eine gefährliche Schwerarbeit bedeutet, sondern diese Teile mit Hilfe von geeigneten Werkzeugen (Bohr- oder Fräswerkzeugen) leicht losgelöst werden können, entfallen nicht nur die aufwendigen Reinigungsarbeiten, sondern auch die Gefahr, dass der Lochstein beschädigt wird. Der Entfall der aufwendigen Reinigungs- und Reparaturarbeiten bedeutet eine enorme Zeitersparnis. Die Arbeitssicherheit wird erhöht. Der Wechsel kann zudem automatisiert werden. Die mit sogenannten Mörtelfugen zusammenhängenden Probleme (Vorverschleiss im Fugenbereich, Eindringen von Stahl in die Fugen oder sogar Durchbruchgefahr) fallen ebenfalls weg. Allfälliger Vorverschleiss des Lochsteines kann beim Wechsel des Spülsteines bzw. der Hülse automatisch saniert werden (die den Spalt zwischen der Lochsteinöffnung und dem Spülstein bzw. der Hülse verfüllende feuerfeste Masse wird auch auf die verschlissenen Bereiche des Lochsteines verteilt).

Das Entfernen der feuerfesten Masse kann anstelle der Benutzung eines Bohrers bzw. eines Fräsers oder dergleichen auch durch Ausbrennen mittels einer oder mehreren Lanzen erfolgen. Die feuerfeste Masse ist in dem Falle so gewählt, dass relativ leicht und sogar automatisiert ausgebrannt werden kann.