FUCHS, Gerhard (Eschigweg 1, Kehl-Bodersweier, 77694, DE)
| Patentansprüche 1. Vorrichtung zum zeitweiligen Abdichten einer Abstichöffnung (12), die einen ersten Innendurchmesser (d3) aufweist und im Boden (10, 1 1) eines metallurgischen Ofens (100) vorgesehen ist, und zum Verfällen der Abstichöffnung (12) mit einer rieselfähigen feuerfesten Masse (VM), mit einem Dicht- und Verfüllrohr (31) mit einer ersten Länge (li) und einer unteren Öffnung (3 Iu) und einer oberen Öffnung (3 lo), einem ersten Behälter (32) für Verfüllmasse (VM), einer Öffnungs- und Schließvorrichtung (33), und einem Hubwerk (40), bei der das Dicht- und Verfüllrohr (31), der erste Behälter (32) und die Öffnungs- und Schließvorrichtung (33) an dem Hubwerk (40) derart befestigt sind, dass der erste Behälter (32) unter Zwischenschaltung der Öffnungs- und Schließvorrichtung (33) mit der oberen Öffnung (3 lo) des Dicht- und Verfüllrohrs (31) so verbunden ist, dass die Verbindung durch die Öffnungsund Schließvorrichtung unter Steuerung durch eine Steuervorrichtung offenbar und verschließbar ist, das Dicht- und Verfüllrohr (31 ) an seiner Unterseite einen Außendurchmesser (d2) aufweist, der größer als der erste Innendurchmesser (d3) ist, und das Hubwerk zum Ermöglichen eines Verfahrens des Dicht- und Verfüllrohrs (31) in Längsrichtung desselben mit einer Geschwindigkeit > 200 mm/s ausgebildet ist. 2. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach Anspruch 1, bei der mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohres mindestens bis zu einer Mindesthöhe (h5) aus einem metallischen Material mit einem Schmelzpunkt > 1750 °C und einer Mindeststärke von 50 μm besteht. 3. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach Anspruch 2, bei dem mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mindestens bis zu der Mindesthöhe (h5) eine Hartchrombeschichtung als das metallische Material aufweisen. 4. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei dem mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mindestens bis zu der Mindesthöhe (h5) eine galvanisch aufgebrachte Metallbeschichtung mit einer Stärke im Bereich von 100 bis 1000 μm, vorzugsweise 150 bis 300 μm, als das metallische Material aufweisen. 5. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Hubwerk als Hub- und Drehwerk ausgebildet ist. 6. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der an der Unterseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) eine Dichtmasse (34) angebracht ist, die eine Höhe in Längsrichtung des Dicht- und Verfüllrohrs von wenigstens 20 mm aufweist. 7. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Material der Dichtmasse aus einem elastischen Material ausgebildet ist und/oder ausgewählt ist aus Kautschuk, Perfluorelastomer, Polyethylen oder Polytetrafluorethylen. 8. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Dicht- und Verfüllrohr (31) einen zweiten Innendurchmesser (dl) aufweist, der größer oder gleich dem ersten Innendurchmesser (d3) ist. 9. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Hubwerk und eine Steuervorrichtung angepasst sind, einen Verfahrweg des Dicht- und Verfüllrohrs in Längsrichtung desselben zu messen und die Verfahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Messung derart zu steuern, dass bei einem Absenken des Dicht- und Verfüllrohrs (31) eine letzte Wegstrecke < 50 mm vor dem Abdichten mit reduzierter Verfahrgeschwindigkeit zurückgelegt wird. 10. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der das Hubwerk zum aktiven Verfahren des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mit einer Geschwin- digkeit von > 200 mm/s ausgebildet ist und/oder bei der das Hubwerk dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Dicht- und Verfüllrohrs in Längsrichtung desselben durch die Schwerkraft der Masse des Dicht- und Verfüllrohrs (31 ) und optionaler Zusatzgewichte freizugeben. 11. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der das Hubwerk zum aktiven Verfahren des Dicht- und Verfüllrohrs (31 ) in senkrechter Richtung in Richtung der Schwerkraft mit einer Geschwindigkeit von > 200 mm/s ausgebildet ist. 12. Metallurgischer Ofen (100) mit einem Boden (10, 1 1) mit einer Abstichöffnung (12), die einen ersten Innendurchmesser (d3) aufweist, und einer Abstichloch-Öffnungs- und Schließvorrichtung (13), der zur Aufnahme einer vorbestimmten Abstichmasse von flüssigem Stahl (FS) ausgelegt ist, so dass die Abstichmasse aus flüssigem Stahl (FS) vor einem Abstich eine erste Höhe (h6) über dem Abstichloch (12) aufweist, und der eine Abdicht- und Verfüll- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 aufweist, bei der die erste Länge (10 des Dicht- und Verfüllrohrs (31) größer als die Hälfte der ersten Höhe (h6) ist. 13. Verfahren zum Abstechen eines metallurgischen Ofens, der eine Abstichöffnung (12) in einem Boden (10, 1 1) aufweist und zur Aufnahme einer vorbestimmten Abstichmasse aus flüssigem Stahl (FS) ausgelegt ist, die vor einem Abstich eine erste Höhe Qi6) über der Abstichöffnung (12) aufweist, bei dem eine Vorrichtung zum zeitweiligen Abdichten der Abstichöffnung und zum Verfüllen der Abstichöffnung mit der Verfüllmasse (VM) verwendet wird, die ein Dicht- und Verfüllrohr (31) mit einer ersten Länge (li) aufweist, die größer als die Hälfte der ersten Höhe (h6) ist, mit den Schritten: a) Abstechen der Abstichmasse aus flüssigem Stahl (FS), wobei ein Restsumpf aus flüssigem Stahl (FS) mit einer zweiten Höhe (h2) über dem Abstichloch (12) verbleibt; b) Absenken des Dicht- und Verfüllrohrs (31) derart, dass die Unterseite des Dicht- und Verfüllrohrs die Abstichöffnung (12) abdichtet; c) Verschließen der Abstichöffnung (12) durch die Abstichloch-Öffnungs- und Schließ- Vorrichtung (13); und d) Verfüllen der Abstichöffnung (12) mit einer rieselfähigen Feuerfestmasse (VM), die durch das Dicht- und Verfüllrohr unter Gravitationswirkung in die Abstichöffnung (12) fällt, dadurch gekennzeichnet, dass das Dicht- und Verfüllrohr mit einer Geschwindigkeit > 200 mm/s durch den Restsumpf abgesenkt wird, und dass die zweite Höhe (h2) < 500 mm ist. 14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem eine Fallhöhe der rieselfähigen Feuerfestmasse (VM) so bemessen ist, dass die Fallzeit < 5 s, vorzugsweise < 2 s ist. 15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem das Absenken des Dicht- und Verfüllrohrs (31 ) über die letzte Wegstrecke vor dem Abdichten, die < 50 mm ist, mit reduzierter Geschwindigkeit < 200 mm/s erfolgt. |
Die Erfindung betrifft eine Abdicht- und Verfüllvorrichtung für einen metallurgischen Ofen, einen metallurgischen Ofen und ein Verfahren zum Abstechen eines metallurgischen Ofens. Metallurgische Öfen, wie z.B. elektrische Lichtbogenöfen, sind im Stand der Technik seit langem bekannt. Beispielhaft wird auf die EP 0 184 140 B2 verwiesen, deren erste Figur in Fig. 8 gezeigt ist. Ein solcher elektrischer Lichtbogenofen 100 weist ein Ofengefäß 1 mit einem Deckel 2 auf. Elektroden 3, die von Elektrodenhai tearmen 4 gehalten und durch Öffnung im Deckel 2 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 FS entsteht. Das Ofengefäß weist einen Boden 10 mit einer Feuerfestverkleidung 11, in der das Bad aus flüssigem Stahl FS steht, auf. An der Unterseite des Ofengefäßes 1 ist eine in Fig. 8 nicht gezeigte Abstichöffnung vorgesehen, über die der flüssige Stahl FS aus dem Ofengefäß entnommen (- abgestochen) wird.
Üblicherweise wird nicht die gesamte Masse des flüssigen Stahls FS abgestochen, sondern es verbleibt eine Restmenge (Sumpf), die üblicherweise im Bereich von höchstens 50 %. eher 20 bis 40 % der Gesamtmasse vor dem Abstechen liegt.
Zum Abstechen wird das Ofengefäß üblicherweise über eine Wiege gekippt. Die Abstichöffnung ist im Boden des Ofengefäßes derart angebracht, dass nach dem Zurückkippen des O- fengefäßes in die Ausgangsposition der verbleibende Sumpf nicht mehr über der Abstichöff- nung steht, so dass diese mit einer feuerfesten Verfüllmasse vor dem nächsten Schmelzvorgang verschlossen werden kann.
Während des Abstichvorgangs, bei dem das Ofengefäß geneigt wird, müssen in der Regel die Elektroden durch den Deckel 2 aus dem Ofengefäß gezogen werden. Der gesamte Vorgang des Abstechens, der je nach Größe des Ofengefäßes 5 min oder länger dauert, gehört zu den sogenannten Nebenzeiten beim Betrieb eines metallurgischen Ofens. In solchen Nebenzeiten kann der Ofen nicht zum Schmelzen von Einsatzmaterial betrieben werden. Um diesen Nachteil zu überwinden und das Abstechen eines solchen metallurgischen Ofens ohne Kippvorgang zu ermöglichen und damit die Nebenzeiten beim Abstechen zu reduzieren, sind im Stand der Technik Abdicht- und Verfüllvorrichtungen für Abstichöffnungen metallurgischer Gefäße angedacht worden, wie aus der EP 0 356 618 Al (entspricht US 4,966,314) und der EP 0 859 678 Bl (entspricht US 5,914,087) ersichtlich ist. In der EP 0 356 618 Al werden zum Abdichten zwei Feuerfestteile mit jeweils kreiszylindrischen Dichtflächen anei- nandergepresst. In der EP 0 859 678 Bl wird ein kompressibles, feuerfestes Dichtmaterial am unteren Ende eines Dicht- und Verfüllrohres angebracht, das während des Durchfahrens der Schmelze, die Temperaturen zwischen 1500 und 1700 °C aufweist, gegen die Einwirkungen der Schmelze durch ein zusätzliches Medium geschützt wird, das den Kontakt des feuerfesten Dichtungsmaterials mit der Schmelze weitgehend unterbindet. Als Verweildauer des kom- pressiblen feuerfesten Materials im Schmelzbad wird eine Zeitdauer von 15 bis 30 s angegeben. Aus der EP 0 974 801 Al (entspricht US 4,520,861) ist eine weitere Abdicht- und Ver- füllvorrichtung bekannt, bei der die untere Öffnung eines Verfüllrohrs während des Durchfah- rens des Schmelzbads geschlossen gehalten wird. Aus der DE 34 37 810 Al (entspricht US 4,736,930) ist eine Abdicht- und Verfüllvorrichtung bekannt, bei der ein Rohr mit feuerfester Verkleidung während des Durchfahrens des Schmelzbads durch Einblasen eines inerten Gases frei von Schmelze gehalten und gekühlt wird. Aus der EP 1 172 162 Al ist eine Vorrichtung zum Verschließen und Abdichten eines Abstichlochs eines Elektrolichtbogenofens bekannt, bei der eine rieselfähige Verfüllmasse zwischen zwei Linearschieber, die das Abstichloch von unten verschließen, gefüllt wird.
Aus der DE 103 55 549 Al (entspricht US 7,497,985 B2) ist ein Chargiergutvorwärmer für einen metallurgischen Ofen bekannt, der ein quasi-kontinuierliches Chargieren von Einsatz- material ermöglicht.
Es wäre vorteilhaft, ein verbessertes Abstichsystem mit integrierter Dicht- und Verfüllfunkti- onen für metallurgische Öfen, insbesondere für elektrische Lichtbogenöfen, zur Verfügung zu haben, das eine weitere Verringerung der sogenannten Nebenzeiten ermöglicht.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, das absolute schlackefreie Abstechen eines metallurgischen Ofens ohne Kippbewegung zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach Anspruch 1 , ein Verfahren nach Anspruch 12 und einen metallurgischen Ofen nach Anspruch 15.
Weiterbildungen der Erfindung sind in abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung ermöglicht das Beenden des Abstechens und Verfüllen der Abstichöffnung in einem Zeitraum < 10 s zu erzielen.
Die Erfindung ermöglicht es, auf Schutzmaßnahmen für das Dicht- und Verfüllrohr zu ver- ziehten, da die hochschmelzende Metallschicht auf mindestens der Unterseite und Innenseite, vorzugsweise auch der Außenseite, bis zu der Höhe, bis zu der das Rohr in Schmelzbad und Schlacke eintaucht, aufweist. Anhaftungen aus erkalteter Schmelze und/oder Stahl an dem Rohr platzen in der Regel nach dem Erkalten zwischen den Abstichvorgängen ab, insbesondere an der kritischen Innenseite des Rohrs, oder sie bauen sich nicht über normalerweise unkri- tischer Wandstärke von mehr als 30 mm, normalerweise nicht mehr als 10 mm, auf.
Insbesondere in Kombination mit dem Beenden des Abstechens und Verfüllens der Abstichöffnung in einem Zeitraum < 10 s wird eine im Wesentlichen wartungsfreie Abdicht- und Verfüllvorrichtung geschaffen.
In Kombination mit einem quasi-kontinuierlichen Chargieren in einen Lichtbogenofen wird sogar ein Abstechen ohne nennenswerte Unterbrechung des Schmelzvorgangs ermöglicht.
In der Regel wird bei einem elektrischen Lichtbogenofen mit quasi-kontinuierlicher Chargie- rung ein Sumpf von ca. 40 % der Gesamtmasse des flüssigen Stahls vor dem Abstechen im Ofen belassen. Die Höhe dieses verbleibenden Stahlbads über der Abstichöffnung liegt in der Regel im Bereich von ca. 300 mm. Über dem Stahlbad befindet sich noch eine Schicht von ca. 200 bis 300 mm Schlacke. Mit einer Verfahrgeschwindigkeit von wenigstens 200 mm/s kann der Sumpf also in einer Zeit < 2 s durchfahren werden. Flüssiger Stahl hat eine Viskosität ähnlich Wasser, so dass er durch enge Querschnitte mit Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich von 2 m/s strömt. Selbst bei einer Höhe der Abstichöffnung von 1 m ist also der nach dem Dichten in und über der Abstichöffnung verbleibende flüssige Stahl nach spätestens 1 s abgeflossen. Danach kann der Schieber zum Verschließen der Abstichöffnung vollständig geschlossen werden. Während dieses Schließvorgangs kann bereits das rieselfähige Feuerfestmaterial durch das Dicht- und Verfüllrohr fallen, da es für das Zurücklegen des Wegs bis zu dem Schieber einen von der Fallhöhe und Rieselfähigkeit abhängigen Zeitraum im Bereich von 1 bis 3 s braucht.
Das bedeutet, dass ein Abschluss des Abdicht- und Verfüllvorgangs innerhalb von höchstens 6 s erreichbar ist. Für solch kurze Verweildauern in der Schmelze muss ein ggfs. an der Unterseite des Dicht- und Verfüllrohrs vorgesehenes Dichtmaterial nicht feuerfest sein, sondern es können im Gegenteil sogar herkömmliche O-Ringe oder ähnliches verwendet werden.
Auf alle komplizierten Anordnungen und Vorkehrungen aus dem Stand der Technik kann verzichtet werden, da ein schnelles Durchfahren des Sumpfes entweder durch entsprechende Auslegung des Hub- und Drehwerkes oder durch eine entsprechende Masse und damit Gewichtskraft des Dicht- und Verfüllrohrs sichergestellt wird.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der Beschreibung von Ausfüh- rungsbeispielen anhand der Figuren.
Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 in a) eine Querschnittsansicht eines Abschnitts eines metallurgischen Ofens mit Ab- stichöffnung nach einer Ausführungsform, in b) die Öffnung aus a) mit einem Abdicht- und Verfüllsystem nach einer Ausführungsform der Erfindung, in c) die Elemente aus b) in einer Abdichtstellung, und in d) den Ausschnitt X aus c) in vergrößerter Darstellung;
Fig. 2 in a) einen metallurgischen Ofen mit einem Abdicht- und Verfüllsystem nach der Aus- führungsform in einer ersten Stellung, in b) mit dem Abdicht- und Verfüllsystem in einer zweiten Stellung, in c) mit dem Abdicht- und Verfüllsystem in einer dritten Stellung, und in d) erneut in der zweiten Stellung;
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht von Fig: 2a); Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht von Fig. 2b);
Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht von Fig. 2c);
Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht von Fig. 2d);
Fig. 7 in a) die Ansicht aus Fig. 2a), und in b) das Abdicht- und Verfüllsystem in einer vier- ten Stellung;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines elektrischen Lichtbogenofens nach dem Stand der
Technik; und
Fig. 9 eine Zeitablaufdarstellung eines Abstichvorgangs nach einer Ausführungsform. Nachfolgend wird eine Ausführungsform eines metallurgischen Ofens nach einer Ausführungsform der Erfindung am Beispiel eines elektrischen Lichtbogenofens mit einer Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Ofengefäßes 1, in dem eine Abstichöffnung 12 in einem Boden 10 mit Feuerfestverkleidung 1 1 vorgesehen ist. Die Abstichöffnung 12 ist durch eine Öffnungs- und Schließvorrichtung 13 mit einem Schieber 14 offenbar und verschließbar. In dem Zustand, der in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Abstichöffnung mit einem rieselfähigen Feuerfestmaterial VM gefüllt, so dass der Schieber 14 nicht in direktem Kontakt mit dem flüssigen Metall FS des Schmelzbades ist. Über dem Schmelzbad befindet sich eine Schlackenschicht S. Das Schmelzbad aus flüssigem Stahl FS steht mit einer Höhe h 6 über der Abstichöffnung 12. In Fig. Ia) ist ein Zustand gezeigt, in dem 60 % des flüssigen Stahls FS, entsprechend einer Höhe hi, abgestochen werden sollen. Der verbleibende Sumpf, der von 40 % des geschmolzenen Stahls FS gebildet wird, weist entsprechend eine Höhe h 2 auf (h 6 = h| + h 2 ). Die Innenwände und der Boden des Ofengefäßes 1 sind mit feuerfestem Material 1 1 verkleidet. Senkrecht über der Abstichöffnung 12 ist in dem Ofengefäß eine Öffnung 16, die durch eine nicht gezeigte Abdeckung verschließbar ist, vorgesehen.
Durch Verschieben des Schiebers 14 lässt sich die Unterseite der Abstichöffnung 12 öffnen, so dass zuerst das rieselfähige Feuerfestmaterial FM nach unten aus Öffnung 12 fällt, und dann der flüssige Stahl FS durch die Öffnung ausfließen kann. Dieses ist im Stand der Tech- nik hinlänglich bekannt.
Um ein absolut schlackefreies Abstechen zu gewährleisten, muss eine Resthöhe h 2 von ca. 200 bis 400 mm, normalerweise ca. 300 mm, flüssigem Stahl über der Abstichöffnung 12 verbleiben, um ein Einsaugen von Schlacke S, die mit einer Höhe h 3 von ca. 200 bis 300 mm über dem flüssigen Stahl FS steht, in den Ausflusswirbel sicher zu verhindern.
Bei einem Abstechen mittels Kippen des Ofengefäßes wird das Ofengefäß in die Ausgangsla- ge zurückgekippt, wenn diese Resthöhe h 2 erreicht ist, so dass nach dem Zurückkippen gar kein flüssiger Stahl FS und Schlacke S mehr über der Abstichöffnung vorhanden sind und die Abstichöffnung von oben frei zugänglich ist.
Bei einem Abstechen ohne Kippen des Ofengefäßes ist das nicht möglich.
Daher weist die Ausfuhrungsform zum absolut schlackefreien Abstechen eine Abdicht- und Verfüllvorrichtung 30 mit einem Dicht- und Verfüllrohr 31 und einem Behälter 32 für rieselfähiges Feuerfestmaterial VM auf. Das Dicht- und Verfüllrohr 31 weist eine untere Öffnung 3 Iu und eine obere Öffnung 3 Io auf, die an entgegengesetzten Enden in Richtung der Längs- achse 311 des Rohrs 31 befindlich sind. Der Behälter 32 ist unter Zwischenschaltung einer Öffnungs- und Schließvorrichtung 33 mit der oberen Öffnung 3 Io verbunden. Wie in Fig. Ib) gut zu erkennen ist, ist der Behälter 32 dabei so oberhalb der oberen Öffnung 3 Io des Rohrs 31 angeordnet, dass bei Öffnen der Öffnungs- und Schließvorrichtung 33 das rieselfähige Feuerfestmaterial VM unter Wirkung der Schwerkraft durch das Rohr 31 fallen kann.
Die Abdicht- und Verfüllvorrichtung 30 bzw. die Anordnung aus Rohr 31, Behälter 32 und Öffnungs- und Schließvorrichtung 33 ist in senkrechter Richtung hin und her bewegbar. Dadurch kann die Abdicht- und Verfüllvorrichtung 30 durch die Öffnung 16 in senkrechter Richtung in Richtung der Abstichöffnung 12 bewegt werden. Das ist in Fig. Ib) durch die gepunk- tete Darstellung des unteren Endes des Rohrs 31 , die mit 31 ' gekennzeichnet ist, sowie in Fig. Ic) sehr gut zu erkennen. Das Dicht- und Verfüllrohr 31 weist eine Länge Ii auf, die größer als die Höhe h 2 ist. Die Höhe h 2 ist in der Regel höchstens die Hälfte der Gesamthöhe h 6 des flüssigen Stahls FS vor dem Abstechen, so dass die Länge Ii mindestens größer als die Hälfte dieser Füllhöhe h 6 ist. Bevorzugterweise ist die Länge I 1 so bemessen, dass die Öffnungs- und Schließvorrichtung 33 und der Behälter 32 außerhalb des Ofengefäßes 1 verbleiben können, wenn die Abstichöffnung 12 abgedichtet ist, wie in Fig. Ic) gezeigt ist. Das bedeutet, die Länge 1) ist vorzugsweise größer als die Höhe des Ofengefäßes über der Abstichöffnung 12. An der Unterseite des Dicht- und Verfullrohrs 31 ist eine Dichtmasse 34 befestigt. Diese Dichtmasse weist vorzugsweise eine Höhe I 3 auf, die größer oder gleich 20 mm ist, damit Unebenheiten in der Oberfläche des feuerfesten Materials 1 1 um die Abstichöffnung 12 ausgeglichen werden können. Vorzugsweise ist die Höhe I 3 im Bereich 40 bis 50 mm, damit Un- ebenheiten in der Oberfläche der Feuerfestverkleidung 1 1 im Bereich 20 bis 30 mm, die regelmäßig vorkommen, ausgeglichen werden können.
Das Volumen des Behälters 32 ist so bemessen, dass es größer als das Volumen der Abstichöffnung 12 ist, das sich aus dem Querschnitt der Abstichöffnung 12 und ihrer Höhe I 2 errech- net.
In Fig. Id) ist der umkreiste Abschnitt X aus Fig. Ic) vergrößert gezeigt. In der linken Hälfte in Fig. Id) ist der Zustand direkt nach dem Verfüllen und dem Anfang der Aufwärtsbewegung des Dicht- und Verfullrohrs 31 gezeigt. In der unteren Endstellung des Dicht- und Verfüll- rohrs ist die Dichtmasse 34 zum Abdichten deformiert, wie in dem rechten Teil der Fig. Id) gut zu erkennen ist.
Die Fig. 2 zeigt in a) bis d) in perspektivischer Ansicht die Zustände, die in Fig. Ia), b), c) gezeigt sind. Dabei entspricht Fig. Ia) der Darstellung in Fig. 2a), Fig. 2b) und d) entsprechen Fig. Ib), und Fig. 2c) entspricht Fig. Ic).
Wie in Fig. 2a) bis d) und den entsprechenden Vergrößerungen in Fig. 3 bis 6 gut zu erkennen ist, weist die Abdicht- und Verfüllvorrichtung ein Hub- und Drehwerk 40 auf, an dem das Dicht- und Verfüllrohr 31, der Behälter 32 und die Öffnungs- und Schließvorrichtung 33 als eine Dicht- und Verfüllanordnung befestigt sind. Das Hub- und Drehwerk weist einen senkrechten Arm (Hubrohr) 41 und einen an dem oberen Ende des senkrechten Arms 41 befestigten Querträger (Querarm) 42 auf. Der Querträger 42 ist an einem horizontalen Ende an dem senkrechten Arm 41 befestigt und hält an seinem anderen horizontalen Ende die Anordnung aus Rohr 31 , Behälter 32 und Vorrichtung 33. Eine Hub- und Schwenkvorrichtung 43, die vorzugsweise einen hydraulischen Hubzylinder mit Wegmessung und einen Rollendrehkranz aufweist, die nicht gezeigt sind, ist so ausgebildet, dass der Arm 41 in senkrechter Richtung hoch und runter bewegbar ist und um seine Längsachse drehbar ist. Wie aus den Fig. 2a) bis d) offensichtlich ist, kann dadurch die Anordnung aus Rohr 31, Behälter 32 und Vorrichtung 33 sowohl in senkrechter Richtung hoch und runter bewegt als auch in horizontaler Richtung verschwenkt werden. Die Position der Längsachse des senkrechten Arms 41 und die Länge des horizontalen Arms 42 sind so bemessen, dass die an dem einen horizontalen Ende des horizontalen Arms 42 befestigte Anordnung aus Rohr 31, Behälter 32 und Vorrichtung 33 über die Öffnung 16 das Ofengefäßes 1 geschwenkt und in diesen hoch und runter bewegbar ist. Das bedeutet, der Abstand des Rohres 31 in horizontaler Richtung von der Längsachse des Arms 41 entspricht dem Abstand der Öffnung 16 von der Längsachse des Arms 41. Das Hub- und Drehwerk ist vorzugsweise an der Ofenwiege befestigt oder mit dieser verbunden. Nach einer ersten Ausführungsform ist das Hub- und Drehwerk mit einem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder für die Hubbewegung versehen, der eine Stellbewegung in Längsrichtung des Rohrs 31 , d.h. im Normalfall in senkrechter Richtung, mit einer Geschwindigkeit von > 200 mm/s, vorzugsweise > 300 mm/s, und noch bevorzugter > 400 mm/s ermöglicht. Das Abdicht- und Verfüllsystem 30 weist eine nicht gezeigte Steuervorrichtung auf, die mit der Hub- und Drehvorrichtung 43 und der Öffnungs- und Schließvorrichtung 33 verbunden ist. Der Hubzylinder weist eine Messvorrichtung zum Messen des Stellweges auf, und überträgt die entsprechenden Messdaten an die Steuervorrichtung. Die Steuervorrichtung ist zum Ansteuern des Hydraulikzylinders mit diesen verbunden. Die Steuervorrichtung ist dazu angepasst, aus dem gemessenen Stellweg die Position des unteren Endes des Rohrs 31 über dem oberen Rand der Abstichöffnung 12 zu berechnen, so dass der letzte Teil des Verfahrweges des Dicht- und Verfüllrohres 31 zum Abdichten der Abstichöffnung 12 mit reduzierter Geschwindigkeit gefahren werden kann. Zum Reduzieren der Geschwindigkeit steuert die Steuervorrichtung den Hydraulikzylinder bzw. dessen Steuerventil etc. so an, dass die Verstellgeschwindigkeit reduziert wird und das Verstellen in einer Position, in der die Dichtmasse 34 ausreichend zusammengedrückt ist, beendet wird. Das bedeutet, das untere Ende des Rohres 31 wird in einer Höhe < I 3 über der Abstichöffnung 12 gestoppt.
In einer alternativen Ausführungsform ist der Hydraulikzylinder nur zum schnellen Verfahren in senkrechter Richtung entgegen der Schwerkraft ausgebildet. Der Hydraulikzylinder kann aber einen freien Fall der Anordnung aus senkrechtem Arm 41 , horizontalem Arm 42 sowie Rohr 31 , Behälter 32 und Schließvorrichtung 33 unter Wirkung der Schwerkraft erlauben. Bei dieser Ausführungsform wird die Masse dieser Anordnung, ggfs. durch Anbringen von Zusatzgewichten, so eingestellt, dass die gewünschte Geschwindigkeit von mehr als 200 mm/s oder mehr (siehe oben) erzielt wird. Wiederum weist der Hydraulikzylinder eine Wegmessung auf, so dass der letzte Rest des Weges wie bei der ersten Ausführungsform durch Ansteuern des Hydraulikzylinders mit verringerter Geschwindigkeit bis in die untere Endposition gesteuert werden kann.
Das optional vorgesehene Dichtmaterial 34 kann aus feuerfestem Dichtmaterial ausgebildet sein, aber vorzugsweise werden kostengünstige O-Ringe oder ähnliches aus nicht feuerfesten Materialien wie z.B. Kautschuk, Perfluorelastomer, Polyethylen oder Polytetrafluorethylen verwendet.
Das Dicht- und Verfüllrohr 31 ist vorzugsweise ein feuerfest verkleidetes Rohr. Die Öff- nungs- und Schließvorrichtung 33 weist vorzugsweise einen hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder piezoelektrisch verschiebbaren Schieber zum Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen dem Rohr 31 und dem Behälter 32 auf.
Der Behälter 32 ist vorzugsweise oben offen, so dass er leicht mittels einer in Fig. 7b) gezeigten Vorrichtung 44 nachfüllbar ist. Dazu kann der Behälter durch Verschwenken des Arms 42 in eine vierte Stellung, die in Fig. 7b) gezeigt ist, geschwenkt werden. Dort kann rieselfähiges feuerfestes Material VM aus einem Vorratsbehälter 45 über eine Rutsche 46 in einer zu dem Volumen der Abstichöffnung passenden Menge unter Steuerung durch die Steuervorrichtung eingefüllt werden.
Ein Verfahren zum absolut schlackefreien Abstechen eines metallurgischen Ofens wie eines Lichtbogenofens ohne Kippen des Ofengefäßes wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1, 2 und 9 beschrieben.
Nachdem der Behälter 32 in der in Fig. 7b) gezeigten vierten Stellung gefüllt und ggfs. das Dichtmaterial ausgetauscht wurde, wird er wie in Fig. 7a) bzw. Fig. 2a) oder Fig. 3 gezeigte Stellung bewegt. Dort verbleibt er während des Schmelzvorgangs des Einsatzmaterials.
Wenn das Einsatzmaterial geschmolzen ist, d.h. der Ofen in dem in Fig. 1 a) gezeigten Zustand ist, wird der Schieber 14 unter Abstichöffnung 12 wegbewegt, so dass das rieselfähige Einsatzmaterial VM nach unten aus der Öffnung 12 herausfällt, und der flüssige Stahl FS aus der Abstichöffnung 12 auslaufen kann. Der Stahl wird in bekannter Weise in einem metallurgischen Gefäß aufgenommen oder ähnliches. Der Abstichvorgang beginnt in Fig. 9 zum Zeitpunkt t a und verläuft während eines Zeitraums T A im Bereich von 2 bis 5 min., je nach Ofengröße. Zum Zeitpunkt t 0 in Fig. 9 wird der Abstichvorgang beendet, d.h. die Minimalhöhe h2, die noch ein absolut schlackefreies Abstechen garantiert, ist erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist das Dicht- und Verfüllrohr 31 mit der zugehörigen Anordnung 30, 40 in die Position (zweite Stellung), die in Fig. 2b) und Fig. Ib) gezeigt ist, verfahren worden. Nun kann das Verfüllrohr optional bis in die Stellung, die in Fig. Ib) mit 31' gekennzeichnet ist, heruntergefahren werden, damit der Verfahrweg reduziert wird. Das ist aber nicht wesentlich, da auch aus der in Fig. Ib) durchgezogen gezeigten Stellung, mit entsprechenden Steuerzeiten, das Herunterfahren begonnen werden kann. Entscheidend ist, dass der Weg durch den restlichen flüssigen Stahl FS mit der Höhe h2 sehr schnell erfolgt. Der Einfachheit halber wird in Fig. 9 davon ausgegangen, dass to den Zeitpunkt darstellt, zu dem das untere Ende des Rohrs 31 in die Schlackeschicht S einfährt. Zu diesem Zeitpunkt ist bis zum Abdichten ein Weg von ca. 500 bis 600 mm zurückzulegen. Bei einer Stellgeschwindigkeit von 200 mm/s bis 400 mm/s wird dieses in 1,3 bis 3 s, z.B. bei 300 mm/s mit maximal 2 s, bewältigt. Kurz vor dem unteren Ende des Stellweges, zum Zeitpunkt t r , steuert die Steuervorrichtung den Hydraulikzylinder so an, dass die Absenkgeschwindigkeit vermindert wird. Der Grund liegt darin, dass das Rohr so schwer ist, dass ein völlig abruptes Abbremsen einerseits nicht möglich ist und andererseits die Gefahr bergen würde, sehr hart auf der feuerfesten Auskleidung 1 1 aufzuschlagen und diese und/oder das Rohr zu beschädigen.
Zum Zeitpunkt t 1 } also nach ca. 1,3 bis 3 s, ist die Abstichöffnung 12 vollständig abgedichtet. Jetzt muss nur noch der in der Abstichöffnung 12 und dem Rohr 31 verbleibende flüssige Stahl FS abfließen, der bei einer Höhe I 2 der Abstichöffnung von 1 m maximal 2 s, normalerweise 1 s, für das Abfließen benötigt. Die Zeitspanne zwischen ti und t 2 beträgt also 2 s oder weniger bei einer Höhe I 2 von 1 m. Zum Zeitpunkt t 2 wird der Schieber in die Schließstellung bewegt und das Schließen der Abstichöffnung 12 durch den Schieber ist zum Zeitpunkt t 3 beendet. Dieser Vorgang dauert deutlich weniger als 1 s. Zum Zeitpunkt t v öffnet die Öff- nungs- und Schließvorrichtung 33 den Durchgang des Behälters 32 in das Rohr 31 , so dass das rieselfähige Feuerfestmaterial durch das Rohr in die Abstichöffnung 12 fallen kann. Dies geschieht unter der Wirkung der Schwerkraft mit einer ebenfalls hohen Geschwindigkeit im Bereich von 2 m/s. Dazu weist das Rohr einen Innendurchmesser auf, der mindestens dem Innendurchmesser der Abstichöffnung 12 entspricht. Der Innendurchmesser der Abstichöffnung 12 liegt im Bereich von 200 - 300 mm, je nach Abnutzung.
In einer ersten Ausführungsform wird der Schieber der Vorrichtung 33 betätigt, wenn der Schieber 14 geschlossen ist, d.h. t 3 = t v . Da aber das rieselfähige Feuerfestmaterial auch eine gewisse Zeit braucht, bis es an dem Schieber 14 angekommen ist, kann dieser Zeitpunkt t v auch vor dem Zeitpunkt t 3 liegen, wie in Fig. 9 gestrichelt mit t' v angedeutet ist. Um wie viel der Zeitpunkt vorgeschoben werden kann, lässt sich einfach aus der Fallgeschwindigkeit und der Länge Ii des Rohrs 31 bestimmen. Zum Zeitpunkt t 4 ist das Füllen des Abstichlochs 12 mit dem rieselfähigen Feuerfestmaterial VM abgeschlossen, so dass zum Zeitpunkt t$, der auch zeitgleich mit dem Zeitpunkt U sein kann, dass Rohr 31 wieder aufwärts bewegt werden kann.
Zu diesem Zeitpunkt besteht dann der Zustand, der in Fig. Id) auf der linken Seite gezeigt ist.
Die korrekte untere Endstellung des Rohrs 31, die sich mit der Zeit durch Abnutzung der Feu- erfestverkleidung 1 1 ändert, wird durch eine Kalibrierung, z.B. durch Messung der Hydraulikparameter o.a., im Betrieb durch die Steuervorrichtung eingestellt.
Wie sich aus der obigen Beschreibung des Verfahrens ergibt, kann die Gesamtzeit vom ersten Kontakt mit dem flüssigen Metall bis zum Abschluss des Verfüllens des Abstichlochs 12, also die Zeit, in der das Dichtmaterial 34 seine Dichtfähigkeit behalten sollte, leicht auf unter 10 s und ohne Schwierigkeiten auch unter 6 s gebracht werden.
In Kombination mit einem quasi kontinuierlichen Chargieren des elektrischen Lichtbogenofens, wie es in der DE 103 55 549 Al beschrieben ist, können daher die Nebenzeiten beim Betrieb eines solchen elektrischen Lichtbogenofens praktisch vollständig eliminiert werden.
Dieses ist mit der beschriebenen Lösung in denkbar einfacher Weise möglich, da durch die Anpassung des Systems an eine sehr schnelle Abdichtung und Verfüllung keine Sondermaßnahmen wie Dichtflächen aus feuerfestem Material, Gasspülungen, Schutz von Dichtmateria- lien durch weitere Materialien oder ähnliches notwendig sind.
Mit der beschriebenen Lösung ist es außerdem möglich, die Nutzungszeit des Lochsteins, d.h. der in Fig. 1 , insbesondere in Fig. Id) gezeigten austauschbaren Feuerfestverkleidung der Ab- stichöffnung bzw. des Abstichloches 12, um 300 bis 400 % zu verlängern. Üblicherweise hat das Abstichloch eines 100 t-Ofens einen Durchmesser von 180 mm bei Beginn der Nutzung und das Abstichloch eines 160 t-Ofens einen Durchmesser von 210 mm. Im Laufe der Nutzung wird durch Abrieb der Durchmesser des Loches größer. Dabei wird üblicherweise bei einem 100 t-Ofen eine Durchmessererhöhung auf 200 bis 210 mm und bei einem 160 t-Ofen eine Durchmessererhöhung auf 230 bis 240 mm, also von 10 bis 15 %, als tolerierbar angesehen. Der Grund ist, dass mit dem größeren Lochdurchmesser die Gefahr des Abstechens von Schlacke deutlich steigt, und dass insbesondere die Menge der Schlacke, die abgestochen wird, deutlich steigt, wenn der Ofen nicht rechtzeitig zurückgekippt wird.
Da mit der beschriebenen Lösung ein zeitgenaues Unterbrechen des Abstiches möglich ist, d.h. innerhalb weniger Sekunden, wenn tatsächlich Schlacke abgestochen wird, können größere Durchmesseränderungen von bis zu 30 oder 40 % toleriert werden. Wenn z.B., wie in dem gezeigten Ausführungsbeispiel, der Innendurchmesser des Dicht- und Verfüllrohres 31 gleich 240 mm ist, dann können bei einem 100 t-Ofen mit einem Anfangsdurchmesser des Abstichlochs von 180 mm Durchmesseränderungen bis auf ca. 240 mm toleriert werden. Bei einem 160 t-Ofen könnte ein Rohr mit 260 bis 270 mm Durchmesser verwendet werden.
Das Auswechseln eines Lochsteins benötigt ungefähr 3 Stunden, also einen entsprechenden Stillstand des Ofens. Der Lochstein muss üblicherweise innerhalb weniger Tage ausgetauscht werden. Da die Abnutzung mit größerem Lochdurchmesser geringer wird, kann mit der hier beschriebenen Lösung das Intervall für einen Austausch des Lochsteins auf 1 Woche o.a. verlängert werden. Beim üblichen Füllen des Abstichloches mit dem rieselfähigen Feuerfestmaterial wird dieses von oben in Richtung des Abstichloches durch die Öffnung 16 geschüttet. Dabei werden 130 bis 150 % der Menge, die dem Volumen des Abstichloches entspricht, verwendet. Mit der beschriebenen Lösung kann diese Menge begrenzt werden. Theoretisch ist überhaupt keine überschüssige Menge, also 0 % Überschussmenge notwendig. Im praktischen Gebrauch kann man den Überschuss auf 5 bis 10 % des Volumens, also insgesamt 105 bis 1 10 % beschränken. Die üblicherweise verwendeten rieselfähigen feuerfesten Materialien wie Perfϊll oder Olifill sind relativ teuer. Durch die Verwendung des Dicht- und Verfüllrohres 31 kann im unteren Drittel des Loches gezielt ein billigeres Material eingesetzt werden, und damit können die Kosten weiter reduziert werden.
Das optional vorgesehene Dichtmaterial 34 kann insbesondere dann, wenn keine großen Unebenheiten in dem Bereich um das Abstichloch 12 existieren, weggelassen werden. Selbst bei kleinen Undichtigkeiten zwischen der Unterseite des Dicht- und Verfüllrohres 31 und der Feuerfestauskleidung 1 1 des Ofens wird durch das sehr schnelle Befϊillen des Abstichloches 12 mit dem rieselfähigen Feuerfestmaterial 32 die durch diese Undichtigkeiten hindurchtretende Stahlmenge so klein sein, dass es darauf nicht ankommt. D.h., es kann aufgrund der hohen Geschwindigkeit, mit der abgedichtet und verfüllt wird, bzw. der kurzen Zeit von z.B. < 6s auf das Dichtmaterial bei entsprechender Ebenheit der Feuerfestverkleidung 11 verzichtet werden. Die tolerierbaren Unebenheiten liegen im Bereich < 10 mm, bevorzugt < 5 mm.
Wie zuvor beschrieben wurde, ist das Dicht- und Verfüllrohr 31 vorzugsweise ein feuerfest verkleidetes Rohr. Besonders bevorzugt ist es, das Rohr mit einer Metallbeschichtung zu versehen. Bevorzugt wird die Beschichtung einer Hartchrombeschichtung verwendet, die mit einer Stärke im Bereich 50 μm bis 1000 μm, vorzugsweise 100 bis 1000 μm, noch bevorzug- ter 150 bis 300 μm. wie z.B. 200 μm Stärke ausgebildet ist. Die Hartchromschicht wird üblicherweise galvanisch aufgebracht, wobei die Schichtstärke bevorzugt in mehreren Durchgängen (2, 3, 4, 5, ...), bevorzugt in 3 Durchgängen, aufgebracht wird, damit sie möglichst rissfrei und eben ist. Es sind auch andere Metalle und Metalllegierungen mit entsprechend hohen Schmelzpunkten wie z.B. Titan, Tantal o.a. möglich, aber Chrom wird bevorzugt. Wesentlich für die Beschichtung ist ein höherer Schmelzpunkt als die Temperatur des Stahlbades, d.h. wenigstens 1750 °C, aber bevorzugt mehr als 1800 0 C und noch bevorzugter mehr als 1900 0 C (Chrom hat einen Schmelzpunkt von 1908 °C). Das Material zeigt bevorzugterweise eine niedrige Benetzbarkeit, wie dies bei Chrom der Fall ist. Natürlich ist es auch möglich, das Rohr mit größeren Stärken der Beschichtung oder ganz aus dem entsprechenden hochschmelzenden Metallmaterial herzustellen, aber das ist aus Kostengründen nicht bevorzugt. Grundsätzlich würde es ausreichen, das Dicht- und Verfüllrohr 31 an seiner Unterseite und der Innenseite bis zu der Höhe h 5 , bis zu der das Dicht- und Verfüllrohr in das Schmelzbad und die Schlacke eintaucht, sowie an seiner Unterseite zu beschichten. Die Unterseite bzw. die Innenseite sind kritisch in Bezug auf Anhaftungen, da größere Anhaftungen an der Unter- seite das Dichten stören würden und größere Schichtdicken von Anhaftungen an der Innenseite den Rohrdurchmesser verringern.
Zur Verbesserung der Haltbarkeit des Rohres und da es zur Ausbildung der Beschichtung ohnehin praktikabler ist, ist es aber bevorzugt, die Innenseite und die Außenseite zumindest bis zu der Mindesthöhe h $ sowie die Unterseite mit dem metallischen Material mit hohem Schmelzpunkt zu versehen. Natürlich ist es zwanglos möglich, das Rohr weiter als bis zur Mindesthöhe h 5 zu beschichten, z.B. 50, 100, 150, ... mm höher als die Mindesthöhe h 5 , die, wie bereits erläutert, üblicherweise im Bereich von 200 bis 700 mm liegt. Versuche mit einem entsprechenden Rohr mit Hartchrombeschichtung haben gezeigt, dass Anhaftungen aus Schlacke und/oder Stahl nach dem Abkühlen des Dichts- und Verfüllrohrs nach einem Abstichvorgang abplatzen, oder durch leichte mechanische Erschütterungen wie z.B. ein Anschlagen des Rohrs oder Abschlagen mit einem Hammer entfernbar sind. Soweit Anhaftungen verbleiben oder nicht entfernt werden, erreichen diese auch nach einer Mehrzahl von Abstichvorgängen nur Stärken im Bereich von 5 bis 10 mm. Das bedeutet, die Schichtstärken von Anhaftungen nehmen bei mehreren Abstichvorgängen nicht zu.
Die Gründe für das Abplatzen bzw. die nicht zunehmende Schichtstärke von Anhaftungen bei Vorhandensein der hochschmelzenden Schicht liegen vermutlich darin, dass insbesondere bei Beimengung von Schlacke in den Anhaftungen der unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizient zum Abplatzen führt. Soweit Anhaftungen verbleiben, werden diese während des Eintauchens abgeschmolzen, so dass sich die Schichtstärke einer Anhaftung wieder nur bis zu der genannten Stärke aufbauen kann. Das Material des Rohrs 31 ist vorzugsweise Stahl (z.B. S355-J2H) und das Stahlrohr weist eine Schichtstärke im Bereich von 15 bis 60 mm, vorzugsweise 20 bis 40 mm, z.B. 25 mm, auf. Wie bereits beschrieben wurde, ist die beschriebene Lösung besonders vorteilhaft bei quasikontinuierlichem Chargieren. Dabei wird das Finen im Ofen ausgeführt. Unter anderem wird beim Finen bei einem 100 t-Ofen in einer Zeit von ca. 6 min insbesondere die Temperatur des Schmelzbades von ca. 1500 0 C auf ca. 1620 0 C erhöht. Das ist die normale Abstichtempera- tur. Bei einem normalen Ofen wird der Ofen zum Abstechen um ca. 5° bis 10°, häufig 8° gekippt. Bei diesem Kippwinkel ist es nicht möglich, die Elektroden im Ofen zu belassen. Mit der beschriebenen Lösung ist ein Kippen nicht notwendig, so dass die Elektroden während des Abstechens weiter betrieben werden können. Damit ist eine zusätzliche Einsparung bei den Nebenzeiten möglich. Zum Beispiel kann man mit dem Abstechen bei einer Schmelzbadtem- peratur von 1580 bis 1600 0 C, je nach Ofengröße, beginnen und die Elektroden mit voller Leistung weiter betreiben, so dass während des Abstechens von ca. 3 min beim 100 t-Ofen oder von ca. 5 min bei einem 160 t-Ofen der während des Abstechens weiter im Ofen befindliche Teil des Schmelzbads weiter erhitzt und auf bis auf 1650 oder 1660 °C überhitzt wird. Das zuerst abgestochene Material mit der Temperatur von ca. 1590 0 C und das zuletzt abge- stochene Material mit einer Temperatur von ca. 1650 bis 1660 °C und die zwischenzeitlich abgestochenen Mengen mit Temperaturen dazwischen mischen sich nach dem Abstechen in der Pfanne, so dass eine mittlere Temperatur bei den erwünschten ca. 1620 0 C erzielt wird. Damit kann ein Teil der Finungszeit gleichzeitig Abstechzeit sein, so dass ca. 2 min Nebenzeiten eingespart werden können. D.h. in Fig. 9, dass t 0 näher an t A geschoben werden kann.
Zu allen Bereichsangaben wird ausdrücklich betont, dass alle Zwischenwerte und Einzelwerte auch als Ober- und Untergrenzen von Bereichen offenbart sind. Das bedeutet, dass nicht nur 200 mm/s, 300 mm/s oder 400 mm/s als Unter- oder Obergrenzen für Verfahrgeschwindigkeiten, sondern auch alle Zwischenwerte wie 210 mm/s, 220 mm/s, etc. offenbart sind, ohne dass diese ausdrücklich erwähnt werden.
Dasselbe gilt ausdrücklich auch für die Zeit- und Längenangaben.
Selbstverständlich können die beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren auch eingesetzt werden, wenn das Ofengefäß zum Abstechen gekippt wird. Das Ofengefäß wird normalerweise um 4 bis 6 ° gegenüber der Horizontalen gekippt und das Zurückkippen dauert zwischen 3 und 10 s, normalerweise ca. 5 s. In diesem Fall kann mit dem Zurückkippen ab dem Zeitpunkt t| aus Fig. 9, also dem Abdichten der Abstichöffnung begonnen werden. Natürlich ist ein Beginn nach ti ebenfalls möglich, z.B. zum Zeitpunkt t 2 (oder t 3 , t v , U, h, oder noch später). Je nachdem, wenn mit dem Zurückkippen begonnen wird, kann ggfs. sogar auf das schnelle Zurückziehen des Dicht- und Ver- füllrohrs 31 verzichtet werden. Bei Start des Zurückkippens bei ti liegt die Verweildauer des Dicht- und Verfüllrohrs 31 im Restschmelzbad deutlich unter 10 s, normalerweise sogar unter 6 s.
Aspekte:
Die Lehren der nachfolgenden Aspekte können separat beansprucht oder mit den Ansprüchen oder anderen Teilen der ursprünglichen Offenbarung beansprucht werden.
1. Vorrichtung zum zeitweiligen Abdichten einer Abstichöffnung (12), die einen ersten Innendurchmesser (d3) aufweist und im Boden (10, 1 1) eines metallurgischen Ofens (100) vorgesehen ist, und zum Verfällen der Abstichöffnung (12) mit einer rieselfähigen feuerfesten Masse (VM), mit
einem Dicht- und Verfüllrohr (31) mit einer ersten Länge (li) und einer unteren Öffnung (3 Iu) und einer oberen Öffnung (31 o),
einem ersten Behälter (32) für Verfüllmasse (VM),
einer Öffnungs- und Schließvorrichtung (33), und
einem Hubwerk (40),
bei der
das Dicht- und Verfüllrohr (31), der erste Behälter (32) und die Öffnungs- und Schließvor- richtung (33) an dem Hubwerk (40) derart befestigt sind, dass der erste Behälter (32) unter Zwischenschaltung der Öffnungs- und Schließvorrichtung (33) mit der oberen Öffnung (31o) des Dicht- und Verfüllrohrs (31) so verbunden ist, dass die Verbindung durch die Öffnungsund Schließvorrichtung unter Steuerung durch eine Steuervorrichtung offenbar und verschließbar ist,
das Dicht- und Verfüllrohr (31 ) an seiner Unterseite einen Außendurchmesser (d2) aufweist, der größer als der erste Innendurchmesser (d3) ist, und mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohres mindestens bis zu einer Mindesthöhe (h 5 ) aus einem metallischen Material mit einem Schmelzpunkt > 1750 °C und einer Mindeststärke von 50 μm besteht. 2. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach Aspekt 1, bei der
das Hubwerk zum Ermöglichen eines Verfahrens des Dicht- und Verfüllrohrs (31) in Längsrichtung desselben mit einer Geschwindigkeit > 200 mm/s ausgebildet ist.
3. Abdicht- und Verfüll Vorrichtung nach Aspekt 1 oder 2, bei der
an der Unterseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) eine Dichtmasse (34) angebracht ist, die eine Höhe in Längsrichtung des Dicht- und Verfüllrohrs von wenigstens 20 mm aufweist.
4. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 3, bei dem
mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mindestens bis zu der Mindesthöhe (h 5 ) eine Hartchrombeschichtung als das metallische Material aufweisen.
5. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 4, bei dem
mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mindestens bis zu der Mindesthöhe (hs) eine galvanisch aufgebrachte Metallbeschichtung mit einer Stärke im Bereich von 100 bis 1000 μm, vorzugsweise 150 bis 300 μm, als das metallische Material aufweisen.
6. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Aspekte 3 bis 5, bei der
die Dichtmasse aus einem elastischen Material ausgebildet ist, das vorzugsweise ausgewählt ist aus Kautschuk, Perfluorelastomer, Polyethylen oder Polytetrafluorethylen.
7. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 6, bei dem
das Dicht- und Verfüllrohr (31) einen zweiten Innendurchmesser (dl) aufweist, der größer oder gleich dem ersten Innendurchmesser (d3) ist.
8. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 7, bei dem
das Hubwerk und eine Steuervorrichtung angepasst sind, einen Verfahrweg des Dicht- und Verfüllrohrs in Längsrichtung desselben zu messen und die Verfahrgeschwindigkeit in Längs- richtung desselben in Abhängigkeit von der Messung derart zu steuern, dass bei Absenken des Dicht- und Verfüllrohrs (31) eine letzte Wegstrecke < 50 mm vor dem Abdichten mit reduzierter Verfahrgeschwindigkeit zurückgelegt wird. 9. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Aspekte 2 bis 8, bei der
das Hubwerk zum aktiven Verfahren des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mit einer Geschwindigkeit von > 200 mm/s ausgebildet ist, und/oder bei der das Hubwerk dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Dicht- und Verfüllrohrs durch die Schwerkraft der Masse des Dicht- und Verfüllrohrs (31 ) und optionaler Zusatzgewichte freizugeben.
10. Abdicht- und Verfüllvorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 9, bei der
das Hubwerk als Hub- und Drehwerk ausgebildet ist.
11. Dicht- und Verfüllrohr zum zeitweiligen Abdichten einer Abstichöffnung (12), die in einem Boden (10, 1 1) eines metallurgischen Ofens ausgebildet ist, bei dem
mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohres mindestens bis zu einer Mindesthöhe (h 5 ) aus einem metallischen Material mit einem Schmelzpunkt > 1750 0 C und einer Mindeststärke von 50 μm besteht. 12. Dicht- und Verfüllrohr nach Aspekt 1 1 , bei dem
mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mindestens bis zu der Mindesthöhe (h 5 ) eine Hartchrombeschichtung als das metallische Material aufweisen.
13. Dicht- und Verfüllrohr nach Aspekt 1 1 oder 12, bei dem
mindestens die Unterseite und die Innenseite des Dicht- und Verfüllrohrs (31) mindestens bis zu der Mindesthöhe (h 5 ) eine galvanisch aufgebrachte Metallbeschichtung mit einer Stärke im Bereich von 100 bis 1000 μm, vorzugsweise 150 bis 300 μm, als das metallische Material aufweisen. 14. Dicht- und Verfüllrohr nach einem der Aspekte 1 1 bis 13, bei dem
das Rohr aus Stahl mit einer Wandstärke im Bereich von 15 bis 60 mm, vorzugsweise 20 bis 40 mm, mit einer Hartchromschicht mit einer Stärke im Bereich von 100 bis 300 μm mindestens bis zu der Mindesthöhe (h 5 ) ausgebildet ist. 15. Metallurgischer Ofen (100) mit einem Boden (10, 1 1) mit einer Abstichöffnung (12), die einen ersten Innendurchmesser (d3) aufweist, und einer Abstichloch-Öffnungs- und Schließvorrichtung (13), der zur Aufnahme einer vorbestimmten Abstichmasse von flüssigem Stahl (FS) ausgelegt ist, so dass die Abstichmasse aus flüssigem Stahl (FS) vor einem Abstich eine erste Höhe (h 6 ) über dem Abstichloch (12) aufweist, und der eine Abdicht- und Verfüll- vorrichtung nach einem der Aspekte 1 bis 10 aufweist, bei der die erste Länge (li) größer als die Hälfte der ersten Höhe (h 6 ) ist. Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
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