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WO1996018470A1 - Anordnung zur verbindung einer stopfenstange für ein metallurgisches gefäss mit ihrer hebevorrichtung - Google Patents

Anordnung zur verbindung einer stopfenstange für ein metallurgisches gefäss mit ihrer hebevorrichtung Download PDF

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Publication number
WO1996018470A1
WO1996018470A1 PCT/DE1995/001761 DE9501761W WO9618470A1 WO 1996018470 A1 WO1996018470 A1 WO 1996018470A1 DE 9501761 W DE9501761 W DE 9501761W WO 9618470 A1 WO9618470 A1 WO 9618470A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stopper rod
carrier
rod
arrangement according
stop
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE1995/001761
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Burkhard Labod
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of WO1996018470A1 publication Critical patent/WO1996018470A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14—Closures
    • B22D41/16—Closures stopper-rod type, i.e. a stopper-rod being positioned downwardly through the vessel and the metal therein, for selective registry with the pouring opening
    • B22D41/18—Stopper-rods therefor

Definitions

  • the invention relates to an arrangement of the type corresponding to the preamble of claim 1.
  • refractory plug rods for regulating the flow of a molten metal from a pan or a tundish into a mold has been known for a long time.
  • the stopper rod is moved in the direction of its longitudinal axis by a lifting device adjacent to the outside of the tundish, whereby a pouring opening arranged at the bottom of the tundish, into which the stopper rod engages in the lowered state and closes completely, opens more or less becomes.
  • the flow of the molten metal can thus be regulated.
  • this regulation is in principle quite simple, the extreme conditions prevailing in steel processing place special demands on the materials and the technical design of the stopper rod. So this must withstand the action of a molten metal for hours.
  • a holding rod usually made of steel is used, which extends over a certain area into the stopper rod and is connected to it.
  • a gas channel is incorporated into the holding rod, which communicates on the one hand with the longitudinal bore of the stopper rod and on the other hand with a connecting device for the gas supply line. It is particularly important that the connection between the holding rod and the plug rod prevents ambient air from entering the inside of the plug rod and thus the molten steel, since this would lead to increased oxidation and thus to a deterioration in the steel quality.
  • connection between the ceramic plug rod and the metal holding rod is problematic because of the high thermal and mechanical loads acting on the connection. This problem is exacerbated in particular by the fact that - in order to reduce costs - a worn plug rod should be exchangeable for a new one by the personnel on site in a few simple steps and at the same time the components required for connecting the carrier to the plug rod should require the least possible production outlay.
  • the plug rod can be mounted on the holding rod designed as a carrier tube in a simple manner by inserting the carrier tube with a preassembled stop into a longitudinal recess in the plug rod and a locking member which fits into the inner volume of the carrier tube corre ⁇ sponding transverse opening rests, is displaced by suitable means so that it is the upper boundary surface of an installation space provided in the stopper rod.
  • a disadvantage of this arrangement is that due to the greater coefficient of thermal expansion of the metallic carrier material compared to the ceramic plug rod material, an increase in temperature, as occurs to a considerable extent when filling the liquid metal into the tundish, releases the tension between the stop and the locking members, so that the security against rotation of the plug rod to the carrier is no longer guaranteed at high temperatures.
  • the invention has for its object to develop a generic arrangement so that an increase in temperature does not lead to loosening the connection between the stopper rod and the carrier.
  • an insert is provided between a support surface provided on the stopper rod and a stop acting against it, which causes a holding element provided on the carrier to bear against a contact surface provided in the inner longitudinal recess of the stopper rod, which provides the various thermal Changes in length of the stopper rod and of the carrier in the area between the holding element and the stop are compensated.
  • the holding element therefore remains braced against the contact surface even at higher temperatures of the arrangement. The unwanted This reliably prevents the plug rod from rotating on the carrier at higher temperatures.
  • holding elements are to be understood as all possible devices provided in the area of the support projecting into the stopper rod, which are suitable for at least counteracting the support in the stopper rod by means of a positive interaction with a contact surface provided in the stopper rod or an insert fastened therein To lock tensile loads between them.
  • This also means, for example, connections through interlocking threads.
  • the stop consists of a nut which is screwed onto an external thread of the support which extends upward from the end face of the stopper rod and which is supported via a thrust washer on the insert compensating for the different changes in length and is thus designed as a counter device .
  • a thermal expansion coefficient which is suitable for use in the annular space and which projects slightly beyond the end face of the stopper rod and on which the counter device is supported is then particularly suitable as an insert.
  • the upper contact surface, against which the retaining element acts is provided in the inner volume of a press-in sleeve which is pressed into the stopper rod during isostatic pressing becomes.
  • both the press-in sleeve and the support tube forming the insert are made of the same metallic material as the carrier.
  • the area of the stopper rod surrounding the carrier along its length between the counter device and the holding element, which compensates for the clamping forces exerted on the holding element by tightening the counter device, thereby experiences a change in length corresponding to the carrier when the temperature changes, so that the holding elements always rest on the upper contact surface. Should a higher contact pressure of the holding elements against the upper contact surface be necessary at higher temperatures, it is also possible to manufacture the insert from a material which has a higher coefficient of thermal expansion than the carrier and thus overcompensates its change in length.
  • At least one blind bore extending approximately parallel to the central longitudinal recess is provided from the end face of the stopper rod, the bottom of which forms the support surface (claim 10).
  • the insert advantageously consists of a rod-shaped component which has an absolute thermal coefficient of longitudinal change which is at least the sum of the absolute longitudinal coefficient of the carrier in the area between the counter device and the holding element and that Plug material in the same area.
  • An arrangement according to claim 12 is particularly preferred, in which the length of the blind bore corresponds approximately to twice the distance between the contact surface and the end face of the stopper rod.
  • the insert then preferably consists of the carrier material (claim 13). This measure makes it particularly cost-effective to use.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of the device according to the invention
  • Fig. 2 an auxiliary assembly rod
  • FIG 3 shows a longitudinal section through a second embodiment of the device according to the invention.
  • the arrangement designated 100 in the drawing as a whole consists of an elongated, metallic carrier 10, which projects with its lower region 1 into a longitudinal recess 8 of a refractory ceramic stopper rod 2.
  • the carrier 10 has a central longitudinal bore 3 that extends over its entire length on, whose diameter is about 30% of the outer diameter of the carrier 10.
  • the carrier 10 On its outer circumference 5, the carrier 10 carries an external thread 6 which extends from its upper end 4 to its lower region 1 and which serves on the one hand to receive a nut 7 and on the other hand to fasten the carrier 10 to a lifting device (not shown in the drawing).
  • the nut 7 forming a stop 70 delimits the lower region 1 of the carrier 10 which can be inserted into the longitudinal recess 8 of the stopper rod 2 and is supported by means of a thrust washer in the arrangement shown in FIG. 1 on the upper, front ends 52 of two diametrically opposite one another , rod-shaped inserts 54 inserted into blind bores 53 machined into the stopper rod.
  • the lengths of the rod-shaped inserts 54 are dimensioned such that they protrude slightly above the upper end face 11 of the stopper rod 2 when fully inserted into the blind bores 53.
  • In the direction of the longitudinal axis L of the arrangement between the support surfaces 56 and the upper end face 11 of the stopper rod 2 is approximately twice the distance between the end face and holding elements provided on the carrier, the function of which will be described below.
  • Locking elements 60 which can be displaced perpendicularly to the longitudinal axis L and which rest in two bores machined into the carrier 10 radially perpendicular to the longitudinal axis L of the arrangement serve as holding elements.
  • the locking members 60 consist of a cylindrical bolt 14 which rests in the bore 12 and forms a sliding fit with this.
  • the bolt 14 In the "unlocked" position, the bolt 14 remains entirely in the cross section of the carrier 10 and extends approximately from the outer mouth of the bore 12 to the longitudinal axis L of the arrangement, so that the lower region 1 of the carrier 10 can be inserted into the longitudinal recess 8 of the stopper rod .
  • the bolt 14 protrudes from the cross section by about half the diameter of the longitudinal bore 3 and engages behind an upper boundary surface 16, which is oriented perpendicular to the longitudinal axis L of the arrangement, of an installation space 17 which widens the longitudinal recess 8 and which is inside the plug rod 2 is provided.
  • an installation space 17 which widens the longitudinal recess 8 and which is inside the plug rod 2 is provided.
  • the upper boundary surface 16 is 16 provided with an undercut 18.
  • a further securing of the bolt 14 in its "locked” position is provided by a securing sleeve 19 inserted into the longitudinal bore 3, which is supported on a cross-sectional constriction 51 provided at the lower end 20 of the carrier 10.
  • the cross-sectional constriction 51 is brought about by means of a perforated disk attached to the lower end 20 of the carrier 1, the hole diameter 22 of which corresponds approximately to the inner diameter 23 of the securing sleeve.
  • the perforated disk 21 shown is secured to the carrier 10 by a spot weld 35, which can optionally be released by an external force, for example by a hammer blow.
  • the securing sleeve 19 extends from the perforated disk 21 upwards so far in the longitudinal bore 3 that it covers the bore 12 with its outer circumference, so that the bolt 14 cannot "shift" from its position.
  • an assembly aid rod 36 can be inserted from above into the longitudinal bore 3 of the carrier 10 and is shown in FIG. 2.
  • the assembly aid tab 36 consists of an elongated round rod 37, which comprises a handle 38 at its upper end. Its lower end forms a tapered cone 39 which, when inserted, interacts with the cones 15, 26 of the bolts 14, 24 located in the cross section of the carrier 10 and displaces them outwards. In this "locked” position, the bolts 14, 24 engage behind the upper boundary surface 16, so that the carrier 10 can no longer be pulled out of the plug rod 2.
  • the carrier 10 By subsequently tightening the nut 7 against the thrust washer 9, which is supported on the front ends 52 of the rod-shaped inserts 54, the carrier 10 can be countered, as a result of which a firm, rotatable fit of the stopper rod 2 on the carrier 10 is ensured is.
  • the rod-shaped inserts 54 expand to an extent that corresponds to the sum of the thermal linear expansion of the carrier between the counter device and the holding element and the thermal linear expansion of the plug rod material than in the area between the support surface 56 and the upper contact surface 16 ,
  • the thrust washer 9 is "tracked" by the thermal expansion of the rod-shaped inserts 54 of the displacement of the nut 7 caused by the thermal expansion of the carrier relative to the bolts 14, so that the thrust washer 9 is always under tension on the upper ends 52 the rod-shaped inserts 54 rests and thus the bolts 14, 24 are pulled against the upper contact surface 16.
  • a firm, non-rotatable seating of the stopper rod 2 on the carrier 10 is therefore ensured even at high temperatures.
  • the rotationally symmetrical installation space 17 is machined into a press-in sleeve 29 which is made of a metal workpiece. fabricated turned part.
  • the installation space 17 has a cylindrical region 30, which extends downward from the upper contact surface 16 and to which a flat-tapering region 31 adjoins, which merges into the longitudinal recess 8.
  • the bolts 14, 24 possibly after removing the securing sleeve 19 — after the nut 7 has been removed or moved upward from its position “locked” into the “unlocked” position in that the Carrier is pushed further into the longitudinal recess 8 of the plug rod 2 and the bolts 14, 24 are displaced back into the cross section of the carrier 10 through the side walls of the flat conical region 31 of the installation space 17. After this process, the carrier 2 can be pulled up out of the stopper rod.
  • the press-in sleeve In its area 32 above the upper boundary surface of the installation space 17, the press-in sleeve forms part of the longitudinal recess 8. In this area 32, an inner all-round groove 33 is machined into the press-in sleeve 29, which serves to receive a heat-resistant sealing ring 34.
  • the high sealing action between the press-in sleeve 29 and the carrier 10, which is required in special applications, can be achieved by the sealing ring 34.
  • the press-in sleeve 29 has a cylindrical outer shape. Their security against rotation in the stopper rod 2 is served by a flat key surface 40 milled into its outer periphery. Since the press-in sleeve 29 is pressed together with the stopper rod 2, its outer periphery is completely surrounded by the ceramic stopper rod material.
  • annular space 58 which enlarges the central longitudinal recess 8 of the plug rod 2 is machined between the upper end face 11 of the plug rod and the upper end face 57 of the press-in sleeve 29 '.
  • the bottom of the ring The space-forming region of the end face 57 of the press-in sleeve 29 'represents the support face 56' in this exemplary embodiment.
  • An insert designed as a support tube 59 is inserted into the annular space 58 from above and extends from the support surface 56 to slightly above the upper end surface 11 of the plug rod 2.
  • the nut 7 is countered via the pressure disc 9 against the upper end 62 of the support tube 59, as a result of which the plug rod 2 is firmly seated on the carrier 10 in the manner described.
  • a heat-resistant sealing ring 43 as shown in FIG. 3, can also be inserted into the upper circular groove 41.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

Bei der Anordnung zur Verbindung einer langgestreckten Stopfenstange (2) aus einem feuerfesten Material für ein metallurgisches Gefäß mit der Hebevorrichtung für die Stopfenstange greift ein aus einem metallischen Material gefertigter Träger (10) mit einem Ende in eine innere Längsausnehmung (8) der Stopfenstange (2) von deren oberer Stirnseite (11) ein und ist durch mindestens ein an seinem in die innere Längsausnehmung (8) der Stopfenstange (2) hineinragenden Bereich angeordnetes Halteelement, welches eine in der Stopfenstange vorgesehene Anlagefläche (16) hintergreift, gegen ein Herausziehen aus der Stopfenstange (2) gesichert. Der in die Stopfenstange hineinragende Bereich des Trägers (10) wird durch einen gegen eine Stützfläche (56) der Stopfenstange wirkenden Anschlag (70) begrenzt. Durch den Anschlag (70) wird das Halteelement gegen die Anlagefläche gekontert. Um zu verhindern, daß sich die Verbindung durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten des Stopfenstange- und des Trägermaterials bei höheren Temperaturen löst, ist zwischen der Stützfläche (56) und dem Anschlag (70) ein Einsatz vorgesehen, der die unterschiedlichen Längenausdehnungen der Stopfenstange und des Trägers im Bereich zwischen dem Halteelement und dem Anschlag kompensiert.

Description

Anordnung zur Verbindung einer Stopfenstange für ein metallurgisches Gefäß mit ihrer Hebevorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.
Der Einsatz von feuerfesten Stopfenstangen zur Rege¬ lung des Flusses einer Metallschmelze aus einer Pfanne oder einem Tundish in eine Kokille ist seit langem be¬ kannt. Die Stopfenstange wird dazu von einer an die Außen¬ seite des Tundishs angrenzenden Hebevorrichtung in Rich¬ tung seiner Längsachse bewegt, wodurch eine am Boden des Tundishs angeordnete Ausgußöffnung, in die die Stopfen¬ stange im abgesenkten Zustand eingreift und vollständig schließt, mehr oder weniger geöffnet wird. Der Fluß der Metallschmelze ist dadurch regelbar. Zwar ist diese Rege¬ lung prinzipiell recht einfach, jedoch stellen die bei der Stahlverarbeitung herrschenden extremen Bedingungen beson¬ dere Anforderungen an die Materialien und die technische Ausführung der Stopfenstange. So muß diese über Stunden der Einwirkung einer Metallschmelze standhalten. Auch muß sie geeignet sein, den während eines Gießvorganges auf die Stopfenstange wirkenden starken Temperaturschwankungen und den seitlich angreifenden, durch den Auftrieb der Metall¬ schmelze hervorgerufenen Kräften, die ein starkes Biegemo¬ ment auf die Stopfenstange ausüben, standzuhalten. Ein Bruch der Stopfenstange führt unweigerlich dazu, daß der Ausguß nicht mehr geschlossen werden kann, was ein unkon¬ trolliertes Ausfließen der Schmelze zur Folge hat. Er stellt daher ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar.
Zur Verbindung der Stopfenstange mit der Hebevorrich¬ tung und zum Anschluß einer Gaszufuhrleitung dient eine üblicherweise aus Stahl gefertigte Haltestange, welche über einen gewissen Bereich von oben in die Stopfenstange hineinragt und mit dieser verbunden ist. In die Haltestan¬ ge ist ein Gaskanal eingearbeitet, der einerseits mit der Längsbohrung der Stopfenstange, andererseits mit einer Anschlußvorrichtung für die Gaszufuhrleitung kommuniziert. Es ist dabei von besonderer Bedeutung, daß durch die Ver¬ bindung zwischen der Haltestange und der Stopfenstange keine Umgebungsluft in das Innere der Stopfenstange und damit in die Stahlschmelze gelangt, da diese zu einer erhöhten Oxydation und damit zu einer Verschlechterung der Stahlqualität führen würde.
Die technische Ausführung der Verbindung zwischen der keramischen Stopfenstange und der metallischen Haltestange ist wegen der hohen thermischen und mechanischen, auf die Verbindung wirkenden Belastungen problematisch. Diese Problematik wird insbesondere dadurch verschärft, daß - um Kosten zu senken - eine verschlissene Stopfenstange vom Personal vor Ort mit wenigen Handgriffen gegen eine neue austauschbar sein soll und zugleich die zur Verbindung des Trägers mit der Stopfenstange benötigten Bauteile einen möglichst geringen Herstellungsaufwand erfordern sollen.
Eine Anordnung, die diese Anforderungen weitestgehend erfüllt, ist aus der DE 43 24 768 Cl bekannt.
Bei dieser Anordnung kann eine Montage der Stopfen¬ stange an der als Trägerrohr ausgebildeten Haltestange auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß das Trägerrohr mit einem vormontiertem Anschlag in eine Längsausnehmung der Stopfenstange eingeschoben wird und ein Sperrglied, wel¬ ches in einer mit dem Innenvolumen des Trägerrohres korre¬ spondierenden Queröffnung ruht, durch geeignete Mittel derart verlagert wird, daß es die obere Begrenzungsfläche eines in der Stopfenstange vorgesehenen Einbauraumes hin¬ tergreift. Durch Verlagerung des auf dem Trägerrohr vor¬ montierten Anschlags, der von einer auf ein sich von der oberen Stirnseite der Stopfenstange nach oben erstrecken¬ des Außengewinde des Trägers aufgeschraubten Mutter, die sich über eine Druckscheibe gegen die Stirnseite der Stop¬ fenstange abstützt, gebildet wird, in Richtung des Sperr¬ gliedes wird dieses gegen die obere Begrenzungsfläche des in der Stopfenstange vorgesehenen Einbauraumes verspannt und somit ein fester, unverdrehbarer Sitz der Stopfenstan¬ ge an dem Träger erzielt.
Nachteilig ist bei dieser Anordnung jedoch, daß durch den größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten des metallischen Trägermaterials gegenüber dem keramischen Stopfenstangenmaterial sich durch eine Temperaturerhöhung, wie sie in erheblichem Maße beim Einfüllen des flüssigen Metalls in den Tundish auftritt, die Verspannung zwischen dem Anschlag und den Sperrgliedern löst, so daß bei hohen Temperaturen die Verdrehsicherheit der Stopfenstange an den Träger nicht mehr gewährleistet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gat¬ tungsgemäße Anordnung so weiterzuentwickeln, daß auch eine Temperaturerhöhung nicht zum Lockern der Verbindung zwi¬ schen der Stopfenstange und dem Träger führt.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiederge¬ gebene Erfindung gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist zwischen einer an der Stopfenstange vorgesehenen Stützfläche und einem gegen diese wirkenden Anschlag, welcher bewirkt, daß ein an dem Träger vorgesehenes Halteelement an einer, in der inneren Längsausnehmung der Stopfenstange vorgesehenen Anlagefläche anliegt, ein Einsatz vorgesehen, der die verschiedenen thermischen Längenänderungen der Stopfen¬ stange und des Trägers in dem Bereich zwischen dem Haltee¬ lement und dem Anschlag kompensiert, Das Halteelement verbleibt daher auch bei höheren Temperaturen der Anord¬ nung gegen die Anlagefläche verspannt. Die unerwünschte Verdrehbarkeit der Stopfenstange auf dem Träger bei höhe¬ ren Temperaturen wird damit zuverlässig verhindert.
Als Halteelemente sind in diesem Zusammenhang alle möglichen aus in die Stopfenstange hineinragenden Bereich des Trägers vorgesehenen Einrichtungen zu verstehen, die geeignet sind, durch forschlüssiges Zusammenwirken mit einer in der Stopfenstange oder einem in dieser befestig¬ ten Einsatz vorgesehenen Anlagefläche den Träger in der Steopfenstange zumindest gegen Zugbelastungen zwischen demselben zu arretieren. Hiermit sind beispielsweise auch Verbindungen durch ineinandergreifende Gewinde gemeint.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Anschlag gemäß Anspruch 2 aus einer auf ein sich von der Stirnfläche der Stopfenstange nach oben erstreckendes Außengewinde des Trägers aufgeschraubten Mutter, die sich über eine Druckscheibe auf den die unterschiedlichen Län¬ genänderungen kompensierenden Einsatz abstützt und somit als Kontereinrichtung ausgebildet ist. Durch diese Ausge¬ staltung kann einerseits die Position des Anschlags an Fertigungstolzeranzen individuell angepaßt werden, ande¬ rerseits ist ein festes Kontern der am Träger montierten Stopfenstange auf einfache Weise möglich.
Um die Haltekräfte auf eine möglichst große Fläche des Stopfenstangenmaterials verteilen und somit die Mate¬ rialbelastung herabsenken zu können, ohne daß es hierzu eines erheblichen Herstellungsaufwandes bedarf, ist es von Vorteil, gemäß Anspruch 3 einen sich von der Stirnseite der Stopfenstange zumindest um einen Teil des in die Stop¬ fenstange hineinragenden Bereichs des Trägers erstrecken¬ den Ringraum vorzusehen, dessen Grund die Stützfläche bildet.
Als Einsatz besonders geeignet ist dann gemäß An¬ spruch 4 ein in den Ringraum eingesetztes Stützrohr ge¬ eigneten thermischen Ausdehnungskoeffizients, welches geringfügig über die Stirnfläche der Stopfenstange hinaus¬ ragt und auf welchem sich die Kontereinrichtung abstützt.
Diese kann gemäß Anspruch 5 in Längsrichtung in meh- rere Segmente unterteilt sein, wodurch auch eine über den Querschnitt der Anordnung unterschiedliche Temperaturver¬ teilung kompensiert wird, ohne daß es dabei zu erheblichen Spannungen innerhalb des Stützrohres kommt.
Zur besseren Verteilung der von dem Sperrglied auf die Stopfenstange ausgeübten Haltekräfte ist es von Vor¬ teil, wenn gemäß Anspruch 6 die obere Anlagefläche, gegen die das Halteelement wirkt, in dem Innenvolumen einer Einpreßhülse vorgesehen ist, welche beim isostatischen Pressen der Stopfenstange in diese miteingepreßt wird.
Um zu vermeiden, daß die über den Einsatz auf die Stützfläche ausgeübten Haltekräfte unmittelbar auf das relativ spröde, keramische Stopfenstangenmaterial über¬ tragen werden, ist es gemäß Anspruch 7 von Vorteil, den Ringraum bis zur oberen Stirnfläche der Einpreßhülse aus¬ zudehnen, so daß die Stützfläche von der oberen Stirnflä¬ che der Einpreßhülse gebildet wird und sich der Einsatz auf dieser abstützt.
Besonders kostengünstig ist die Anordnung herstell¬ bar, wenn diese die Merkmale der Ansprüche 8 und 9 auf¬ weist. Bei dieser sind sowohl die Einpreßhülse als auch das den Einsatz bildende Stützrohr aus demselben metalli¬ schen Material hergestellt wie der Träger. Der den Träger umgebende Bereich der Stopfenstange auf ihrer Länge zwi¬ schen der Kontereinrichtung und dem Halteelement, welcher die durch Anziehen der Kontereinrichtung auf das Haltee¬ lement ausgeübten Klemmkräfte kompensiert, erfährt dadurch bei einer Temperaturänderung eine dem Träger entsprechende Längenänderung, so daß die Halteelemente stets an der oberen Anlagefläche anliegen. Sollte bei höheren Tempera¬ turen ein höherer Anpreßdruck der Halteelemente gegen die obere Anlagefläche notwendig sein, so ist es auch möglich, den Einsatz aus einem Material zu fertigen, welches einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizient aufweist als der Träger und somit dessen Längenänderung überkompen¬ siert.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Anordnung ist von der Stirnseite der Stopfenstange her mindestens eine etwa parallel zur zentralen Längsaus¬ nehmung verlaufende Blindbohrung vorgesehen, deren Boden die Stützfläche bildet (Anspruch 10).
Der Einsatz besteht bei dieser Ausführungsform vor¬ teilhafterweise gemäß Anspruch 11 aus einem stabformigen Bauteil, welches einen absoluten thermischen Längenände¬ rungskoeffizienten aufweist, der mindestens der Summe des absoluten Längenkoeffizienten des Trägers im Bereich zwi¬ schen der Kontereinrichtung und dem Halteelement und dem¬ jenigen des Stopfenstangenmaterials in demselben Bereich entspricht.
Besonders bevorzugt ist eine Anordnung gemäß Anspruch 12, bei der die Länge der Blindbohrung etwa dem Doppelten des Abstands zwischen der Anlagefläche und der Stirnseite der Stopfenstange entspricht.
Versuche haben gezeigt, daß der Einsatz dann vorzugs¬ weise aus dem Trägermaterial besteht (Anspruch 13) . Durch diese Maßnahme ist der Einsatz besonders kostengünstig herstellbar.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin¬ dung schematisch illustriert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausfüh¬ rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 2 einen Montagehilfsstab sowie
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausfüh¬ rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Wenn im Folgenden von "oben" bzw. von "unten" die Rede ist, so bezieht sich die Angabe auf die in Fig. 1 und 3 dargestellte, hängende Betriebsstellung der Anordnung.
Die in der Zeichnung als Ganzes mit 100 bezeichnete Anordnung besteht aus einem langgestreckten, metallischen Träger 10, welcher mit seinem unteren Bereich 1 in eine Längsausnehmung 8 einer feuerfesten keramischen Stopfen¬ stange 2 hineinragt. Der Träger 10 weist eine sich über seine gesamte Länge erstreckende, zentrale Längsbohrung 3 auf, deren Durchmesser etwa 30 % des Außendurchmessers des Trägers 10 beträgt. Auf seinem äußeren Umfang 5 trägt der Träger 10 ein sich von seinem oberen Ende 4 bis zu seinem unteren Bereich 1 erstreckendes Außengewinde 6, welches einerseits der Aufnahme einer Mutter 7, andererseits der Befestigung des Trägers 10 an einer in der Zeichnung nicht dargestellten Hebevorrichtung dient. Die einen Anschlag 70 bildende Mutter 7 begrenzt den in die Längsausnehmung 8 der Stopfenstange 2 einführbaren unteren Bereich 1 des Trägers 10 und stützt sich mittels einer Druckscheibe bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung auf den oberen, stirnseitigen Enden 52 zweier einander diametral gegen¬ überliegender, in in die Stopfenstange eingearbeiter Blindbohrungen 53 eingesetzter, stabförmiger Einsätze 54 ab. Die Längen der stabformigen Einsätze 54 sind so bemes¬ sen, daß diese im vollständig in die Blindbohrungen 53 eingeschobenen Zustand die obere Stirnseite 11 der Stop¬ fenstange 2 geringfügig überragen. Die unteren stirnseiti¬ gen Enden 55 stehen an den Böden der Blindbohrungen 53 auf, welche Stützflächen 56 bilden, über welche von dem Anschlag 70 ausgeübte Haltekräfte in das Stopfenstangenma¬ terial übertragen werden. In Richtung der Längsachse L der Anordnung zwischen den Stützflächen 56 und der oberen Stirnseite 11 der Stopfenstange 2 beträgt etwa das Doppel¬ te des Abstandes zwischen der Stirnseite und an dem Träger vorgesehenen Halteelementen, deren Funktion im weiteren beschrieben werden soll.
Als Halteelemente dienen senkrecht zur Längsachse L verlagerbare Sperrglieder 60, welche in zwei radial, senk¬ recht zur Längsachse L der Anordnung in den Träger 10 eingearbeiteten Bohrungen ruhen.
Die Sperrglieder 60 bestehen aus einem zylindrischen Bolzen 14, welcher in der Bohrung 12 ruht und mit dieser eine Gleitpassung bildet. Das der Längsbohrung 3 zugewand¬ te Ende des eine Länge von etwa der Hälfte des Außendurch¬ messers des Trägers 10 aufweisenden Bolzens 14 ist als steiler, spitz zulaufender Konus 15 ausgebildet. In der Stellung "entarretiert" verbleibt der Bolzen 14 gänzlich im Querschnitt des Trägers 10 und erstreckt sich etwa von der äußeren Mündung der Bohrung 12 bis zur Längsachse L der Anordnung, so daß der untere Bereich 1 des Trägers 10 in die Längsausnehmung 8 der Stopfenstange eingeschoben werden kann. In der Stellung "arretiert" ragt der Bolzen 14 etwa um den halben Durchmesser der Längsbohrung 3 aus dem Querschnitt hervor und hintergreift eine senkrecht zur Längsachse L der Anordnung ausgerichtete obere Begren¬ zungsfläche 16 eines die Längsausnehmung 8 erweiternden Einbauraumes 17, welcher innerhalb der Stopfenstange 2 vorgesehen ist. Dadurch läßt sich in dieser Stellung des Bolzens 14 der Träger nicht nach oben aus der Stopfenstan¬ ge 2 hinausziehen.
Um zu verhindern, daß durch das Abstützen der oberen Begrenzungsfläche 16 auf dem Bolzen 14 auf diesen radial nach innen gerichtete Kraftkomponenten wirken, die den Bolzen 14 aus der Stellung "arretiert" in die Stellung "entarretiert" verlagern würden, ist die obere Begren¬ zungsfläche 16 mit einer Hinterschneidung 18 versehen. Der weiteren Sicherung des Bolzens 14 in seiner Stellung "ar¬ retiert" dient eine in die Längsbohrung 3 eingefügte Si¬ cherungshülse 19, welche sich auf einer am unteren Ende 20 des Trägers 10 vorgesehenen Querschnittsverengung 51 ab¬ stützt. Die Querschnittsverengung 51 wird mittels einer am unteren Ende 20 des Trägers 1 angebrachten Lochscheibe bewirkt, deren Lochdurchmesser 22 etwa dem Innendurchmes¬ ser 23 der Sicherungshülse entspricht. Die abgebildete Lochscheibe 21 ist an dem Träger 10 durch eine Punkt- schweißung 35 gesichert, welche ggf. durch eine äußere Krafteinwirkung, beispielsweise durch einen Hammerschlag, gelöst werden kann. Die Sicherungshülse 19 erstreckt sich von der Lochscheibe 21 so weit in der Längsbohrung 3 nach oben, daß sie mit ihrem Außenumfang die Bohrung 12 über¬ deckt, so daß sich der Bolzen 14 aus seiner Stellung "ar¬ retiert" nicht verlagern kann.
Der Verlagerung 14,24 aus der Stellung "entarretiert" in die Position "arretiert" nach dem Einschieben des unte¬ ren Teils 1 des Trägers 10 dient ein von oben in die Längsbohrung 3 des Trägers 10 einführbarer Montagehilfs¬ stab 36, der in Fig. 2 dargestellt ist. Der Montagehilfs- tab 36 besteht aus einem langgestreckten Rundstab 37, welcher an seinem oberen Ende eine Handhabe 38 umfaßt. Sein unteres Ende bildet ein spitz zulaufender Konus 39, welcher beim Einschieben mit den Koni 15,26 der im Quer¬ schnitt des Trägers 10 befindlichen Bolzen 14,24 zusammen¬ wirkt und diese nach außen verlagert. Die Bolzen 14,24 hintergreifen in dieser "Arretiert"-Stellung die obere Begrenzungsfläche 16, so daß der Träger 10 nicht mehr aus der Stopfenstange 2 hinausgezogen werden kann.
Durch ein anschließendes Anziehen der Mutter 7 gegen die Druckscheibe 9, welche sich auf den stirnseitigen Enden 52 der stabformigen Einsätze 54 abstützt, kann der Träger 10 gekontert werden, wodurch ein fester, verdrehsi¬ cherer Sitz der Stopfenstange 2 an dem Träger 10 gewähr¬ leistet ist. Da bei einer Temperaturerhöhung der Anordnung sich die stabformigen Einsätze 54 in einem Maße ausdehnen, das der Summe der thermischen Längenausdehnung des Trägers zwischen der Kontereinrichtung und dem Halteelement und der thermischen Längenausdehnung des Stopfenstangenmateri¬ als im Bereich zwischen der Stützfläche 56 und der oberen Anlagefläche 16 entspricht, wird die Druckscheibe 9 durch die thermische Ausdehnung der stabformigen Einsätze 54 der durch die thermische Ausdehnung des Trägers verursachten Verlagerung der Mutter 7 relativ zu den Bolzen 14 "nach¬ geführt", so daß die Druckscheibe 9 stets unter Spannung auf den oberen stirnseitigen Enden 52 der stabformigen Einsätze 54 aufliegt und somit die Bolzen 14,24 gegen die obere Anlagefläche 16 gezogen werden. Auch bei hohen Tem¬ peraturen ist daher ein fester, unverdrehbarer Sitz der Stopfenstange 2 an dem Träger 10 gewährleistet.
Der rotationssymmetrische Einbauraum 17 ist in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 in eine Einpreßhülse 29 ein¬ gearbeitet, welche aus einem aus einem metallischen Werk- stoff hergestellten Drehteil besteht. Der Einbauraum 17 weist einen sich von der oberen Anlagefläche 16 nach unten erstreckenden zylindrischen Bereich 30 auf, an welchen sich nach unten ein flachkonisch zulaufender Bereich 31 anschließt, der in die Längsausnehmung 8 übergeht. Durch diese Ausgestaltung des Einbauraumes 17 können die Bolzen 14,24 - ggf. nach Entfernen der Sicherungshülse 19 - nach dem Entfernen bzw. Nachobenverlagern der Mutter 7 aus ihrer Stellung "arretiert" dadurch in die Position "entar¬ retiert" verlagert werden, daß der Träger weiter in die Längsausnehmung 8 der Stopfenstange 2 hineingeschoben wird und die Bolzen 14,24 durch die Seitenwandungen des flach¬ konischen Bereichs 31 des Einbauraumes 17 in den Quer¬ schnitt des Trägers 10 zurückverlagert werden. Nach diesem Vorgang läßt sich der Träger 2 nach oben aus der Stopfen¬ stange herausziehen.
In ihrem Bereich 32 oberhalb der oberen Begrenzungs¬ fläche des Einbauraumes 17 bildet die Einpreßhülse einen Teil der Längsausnehmung 8. In diesem Bereich 32 ist eine innere Rundumnut 33 in die Einpreßhülse 29 eingearbeitet, welche der Aufnahme eines hitzefesten Dichtrings 34 dient. Durch den Dichtring 34 kann die bei besonderen Anwendungen erforderliche hohe Dichtwirkung zwischen der Einpreßhülse 29 und dem Träger 10 erreicht werden.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Anordnung 100 weist die Einpreßhülse 29 eine zylin¬ drische äußere Form auf. Ihrer Verdrehsicherheit in der Stopfenstange 2 dient eine ebene, in ihren Außenumfang eingefräste Schlüsselfläche 40. Da die Einpreßhülse 29 gemeinsam mit der Stopfenstange 2 istostatisch gepreßt wird, ist ihr Außenumfang vollständig von dem keramischen Stopfenstangenmaterial umgeben.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist zwischen der oberen Stirnseite 11 der Stopfenstange und der oberen Stirnfläche 57 der Einpreßhülse 29' ein die zentrale Längsausnehmung 8 der Stopfenstange 2 zylindrisch erwei¬ ternder Ringraum 58 eingearbeitet. Der den Boden des Ring- raumes bildende Bereich der Stirnfläche 57 der Einpre߬ hülse 29' stellt bei diesem Ausführungsbeispiel die Stütz¬ fläche 56' dar.
In den Ringraum 58 ist von oben ein als Stützrohr 59 ausgebildeter Einsatz eingeschoben, welcher sich von der Stützfläche 56 bis geringfügig über die obere Stirnfläche 11 der Stopfenstange 2 erstreckt.
Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 100 wird die Mutter 7 über die Druckscheibe 9 gegen das obere stirnseitige Ende 62 des Stützrohres 59 gekontert, wodurch ein fester Sitz der Stopfenstange 2 an dem Träger 10 in der beschriebenen Weise erzielt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind in den Außenumfang der Einpreßhülse 29' zusätzlich zwei einen vertikalen Abstand voneinander aufweisende Rundumnuten 41,42 eingearbeitet. Durch diese Ausgestaltung der Ein¬ preßhülse 29' werden zusätzliche Verbindungsflächen zwi¬ schen der Einpreßhülse 29' und der Stopfenstange 2 ge¬ schaffen, so daß insgesamt die auf das Stopfenstangenmate¬ rial wirkende Flächenbelastung im Vergleich zum Ausfüh- rungsbeispiel gemäß Anspruch 1 verringert ist.
Zur Verbesserung der Dichtwirkung kann bei dieser Ausführungsform beispielsweise in die obere Rundu nut 41 zusätzlich ein hitzefester Dichtring 43, wie in Fig. 3 dargestellt, eingelegt werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Anordnung zur Verbindung einer langgestreckten Stop¬ fenstange (2) aus einem feuerfesten Material für ein metal¬ lurgisches Gefäß mit der Hebevorrichtung für die Stopfen¬ stange mit einem Träger (10), an dessen einem Ende die Hebe¬ vorrichtung angreift und welcher mit dem anderen Ende in eine innere Längsausnehmung (8) der Stopfenstange (2) von deren oberer Stirnseite (11) eingreift, mit mindestens einem an dem in die innere Längsausneh¬ mung (8) der Stopfenstange (2) hineinragenden Bereich des Trägers (10) vorgesehenen Halteelement, welches mindestens eine quer zur Längsachse (L) der Anordnung verlaufende, in der Stopfenstange vorgesehene Anlagefläche (16) hinter¬ greift und die Stopfenstange gegen ein Abziehen von dem Träger arretiert und mit einer oberhalb des Halteelements an dem Träger (10) vorgesehenen, gegen eine Stützfläche (56) der Stopfen¬ stange wirkenden Anschlag (70), der den in die Stopfenstange (2) hineinragenden Bereich des Trägers (10) begrenzt und das Halteelement gegen die Anlagefläche (16) kontert, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stützfläche (56) und dem Anschlag (70) mindestens ein Einsatz vorgesehen ist, der die bei Tempera¬ turschwankungen durch die verschiedenen thermischen Ausdeh¬ nungkoeffizienten des Stopfenstangen- und des Trägermate¬ rials im zwischen dem Halteelement und dem Anschlag (70) wirksamen Längenbereich verursachten unterschiedlichen Län¬ genänderungen derart kompensiert, daß das Halteelement auch bei höheren Temperaturen der Stopfenstange (2) und des Trä¬ gers (10) an der Anlagefläche (16) anliegt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (70) von einer auf ein sich von der Stirn¬ fläche der Stopfenstange nach oben erstreckendes Außengewin¬ de (6) des Trägers (10) aufgeschraubten Mutter (7), die sich gegen den Einsatz mittels einer Druckscheibe (9) abstützt, gebildet wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß ein sich von der oberen Stirnseite (11) der Stopfenstange (2) zumindest um einen Teil des in die Stop¬ fenstange hineinragenden Bereichs des Trägers (10) erstrek- kender Ringraum (58) vorgesehen ist, dessen Grund die Stütz¬ fläche (56) bildet.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz ein in den Ringraum (58) eingesetztes Stütz¬ rohr (59) geigneten thermischen Ausdehnungskoeffizients ist, über welches sich der Anschlag (70) auf der Stützfläche (56) abstützt.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützrohr (59) in mehrere Längssegmente unterteilt ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfenstange (2) eine mit ihr fest verbundene Einpreßhülse (29), deren Innenvolumen einen Ein¬ bauraum (17), in welchen die Anlagefläche (16) eingearbeitet ist, umfaßt/die oberhalb des Einbauraumes (17) einen Teil der Längsausnehmung (8) bildet.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ringraum (58) bis zur oberen Stirnfläche (57) der Einpreßhülse (29) erstreckt.
8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Einpreßhülse (29) aus demselben metalli¬ schen Material hergestellt ist wie der Träger (10).
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützrohr (59) aus demselben metallischen Material hergestellt ist wie der Träger (10).
10. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß von der oberen Stirnseite (11) der Stopfen¬ stange (2) mindestens eine etwa parallel zur zentralen Längsausnehmung (8) verlaufende Blindbohrung (53) vorgesehen ist, deren Boden die Stützfläche (56) bildet.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der sich an der Stützfläche (56) abstützende und die obere Stirnseite (11) der Stopfenstange (2) geringfügig überragende Einsatz (54) stabförmig ist und einen absoluten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der etwa der Summe des absoluten thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Trägers (10) im Bereich zwischen dem Anschlag (70) und dem Halteelement und demjenigen des Stopfenstangenmaterials im Bereich zwischen der Stützfläche (56) und der oberen Anlage¬ fläche (16) entspricht.
12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Blindbohrung (53) etwa dem doppelten des Abstands zwischen der Anlagefläche (16) und der Stirnseite (11) der Stopfenstange (2) entspricht.
13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Einsatz (54) ein aus dem Trägermaterial gefertigter Metallstab ist.
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CN108607980A (zh) * 2018-08-21 2018-10-02 北京利尔高温材料股份有限公司 一种可高效吹氩气且具有去除絮流功能的塞棒

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