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Dokumentenidentifikation DE4492636C2 21.08.2003
Titel Abstichloch und Verfahren zur Bildung eines Abflusskanals eines Abstichlochs
Anmelder Paul Wurth S.A., Luxemburg/Luxembourg, LU
Erfinder Thillen, Guy, Diekirch, LU;
Solvi, Marc, Ehlange sur Mess, LU;
Thill, Roger, Esch sur Alzette, LU
Vertreter Lorenz, W., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 89522 Heidenheim
DE-Anmeldedatum 15.04.1994
DE-Aktenzeichen 4492636
WO-Anmeldetag 15.04.1994
PCT-Aktenzeichen PCT/EP94/01171
WO-Veröffentlichungsnummer 0009425630
WO-Veröffentlichungsdatum 10.11.1994
Date of publication of WO application in German translation 22.02.1996
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.08.2003
IPC-Hauptklasse C21B 7/12
IPC-Nebenklasse C21B 7/14   F27D 3/15   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abstichloch sowie ein Verfahren zur Bildung eines Abflusskanals eines solchen Abstichlochs.

Es ist bekannt, ein schmelzflüssiges Produkt aus einem Behälter durch einen Abflusskanal eines Abstichlochs abzulassen und dieses durch Einspritzen einer Stopfmasse zu verschließen, wenn der Ablassvorgang unterbrochen werden muss oder beendet ist. Diese Technik findet hauptsächlich bei Schachtöfen Anwendung, und insbesondere bei Hochöfen.

Beim Betrieb eines Hochofens ist es üblich, den Abflusskanal eines Abstichlochs zu bilden oder zu öffnen, die Schmelze während eines etwa 1,5 Stunden dauernden Abstich abzulassen, den Abflusskanal wieder zu verschließen, indem Stopfmasse in ihn eingespritzt wird und den Abflusskanal des Abstichlochs wieder neu zu bilden, um den folgenden Abstich durchzuführen. Die relativ begrenzte Dauer eines Abstichs lässt sich im wesentlichen durch die schnelle Abnutzung des Abflusskanals erklären. Der Abflusskanal ist nämlich während eines Abstichs einem intensiven Abrieb durch das schmelzflüssige Produkt ausgesetzt. Da die Stopfmasse relativ unbeständig gegen diesen Abrieb ist, erhöht sich folglich der Durchmesser des Abflusskanals schnell, d. h. dass sich der Durchsatz des schmelzflüssigen Produkts während eines Abstichvorgangs erheblich erhöht. Bei einem Hochofen verringert diese schnelle Durchsatzerhöhung der Schmelze natürlich die Abstichdauer, da die Höhe der Schmelze im Tiegel sehr rasch unter die Einmündung des Abstichlochs im Tiegel absinkt.

Es wird daran erinnert, dass es heutzutage bekannt ist, den Abflusskanal eines mit einer Stopfmasse verschlossenen Abstichlochs nach zwei Verfahren zu bilden. Beim ersten Verfahren bohrt man den Kanal mit einem Bohrer durch die hart gewordene Stopfmasse. Beim zweiten Verfahren führt man in die Stopfmasse, bevor diese hart geworden ist, eine Abstichstange ein, die man nach dem Aushärten der Stopfmasse wieder herauszieht, um den Abflusskanal herzustellen. In beiden Fällen weist der erhaltene Abflusskanal eine schlechte Abriebbeständigkeit auf, wodurch sich der Durchsatz der abgelassenen Schmelze erheblich erhöht.

In den Patentschriften FR 26030130 A1, JP-A-58001007, JP-A-63007308 und SU- A-605068 wird vorgeschlagen, ein feuerfestes Rohr in die Stopfmasse zu montieren, das im Inneren des Schachtofens in das schmelzflüssige Produkt mündet und ganz durch die Wand des Schachtofens führt. Dieses feuerfeste Rohr bildet einen Abflusskanal in der Stopfmasse, mit der das Abstichloch verfüllt ist, und verhindert auf diese Weise den direkten Kontakt des schmelzflüssigen Produkts mit der Stopfmasse. Dadurch wird sicherlich die Abriebbeständigkeit des Abstichlochs deutlich verbessert, aber sicher ist auch, dass das Einführen eines sehr langen Keramikkörpers in das Abstichloch, das mit einer sich erhärtenden Stopfmasse verfüllt ist, eine schwierige Tätigkeit ist, die viel Energie erfordert und sehr langwierig ist.

Aus der DE 10 61 038 A ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Abziehen von schmelzflüssigem, schlackenfreiem Metall aus einem Schachtofen bekannt, die aus mindestens zwei laufend wechselweise betreibbaren Siphons besteht.

Ein der vorliegenden Erfindung zugrunde liegendes Problem besteht darin, eine Verlängerung der Abstichzeit in bezug auf herkömmliche Abstichverfahren zu erreichen (bei denen der Abflusskanal des schmelzflüssigen Produkts entweder durch Bohren oder durch Herausziehen einer in die Stopfmasse eingegossenen Abstichstange gebildet wird), ohne dass ein sehr langer Keramikkörper mit einem Kanal, der den direkten Kontakt zwischen dem schmelzflüssigen Produkt und der Stopfmasse verhindert, in die Stopfmasse montiert werden muss.

Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Abstichloch nach Anspruch 8.

Im Gegensatz zu den Lehren der oben genannten Patentschriften hat die vorliegende Erfindung nicht das Ziel, die Abriebbeständigkeit des Abflusskanals zu erhöhen, welcher in der Stopfmasse im Inneren der Wand des Schachtofens gebildet ist. Nach der vorliegenden Erfindung bewirkt ein Rohr aus feuerfestem(n) Werkstoff(en), das nur mit seinem Vorderende derart in die Stopfmasse eingelassen ist, dass der Abflusskanal über die Wand des Schachtofens hinaus verlängert wird, hinter dem in der Stopfmasse gebildeten Innenkanal einen Druckverlust, welcher den Durchsatz des schmelzflüssigen Produkts durch den Abflusskanal hindurch verringert. Da das feuerfeste Rohr eine Abriebbeständigkeit aufweist, die bei weitem höher ist als die Abriebbeständigkeit der Stopfmasse, erreicht man längere Abstichzeiten mit schwächeren und regelmäßigeren Durchsätzen.

Das für den Einsatz des Verfahrens verwendete Rohr wird in einer Werkstatt hergestellt, wobei man sich bekannter Verfahren bedient, um einem solchen Körper eine sehr gute Beständigkeit gegen den Abrieb durch das schmelzflüssige Produkt zu verleihen. Man erhält auf diese Weise einen Abflusskanal, der im Bereich dieses Rohres eine Abriebbeständigkeit aufweist, die man mit einer Stopfmasse, die an Ort und Stelle im Abstichloch aushärtet, nicht erhalten könnte. Da der Abflusskanal im Bereich des Rohrs weniger schnell erodiert, besteht weiterhin eine Querschnittsverminderung für den Fluss des schmelzflüssigen Produkts, die den Abflussdurchsatz auch dann noch vermindert, wenn der Abflusskanal in der Stopfmasse bereits stark erodiert ist.

Bei einem Hochofen kann man so die Dauer der verschiedenen Abstiche günstig erhöhen, wodurch beispielsweise eine weniger veränderliche Schmelzhöhe im Tiegel vorherrscht und das Abgießen in die Abflussrinne gefördert wird. Wenn man die verschlossenen Abstichlöcher außerdem mit Zwischenraum anordnet, können Arbeitskräfte eingespart und der Bedarf an Stopfmasse, Bohrern und/oder Abstichstangen reduziert werden.

Man kann an dem Kanal in dem Rohr werkstattseitig beispielsweise eine Oberflächenbehandlung durchführen, wodurch ihm eine bessere Abnutzungsbeständigkeit gegen den Abrieb verliehen wird. Man kann dem Abflusskanal in dem Rohr auch ein besonderes Profil geben. Man kann beispielsweise einen Abflusskanal bilden, der sich in Richtung auf den Innenraum des Behälters aufweitet, um den Abrieb durch das schmelzflüssige Produkt im Bereich des Eingangsquerschnitts zu vermindern. Man kann auch einen Kanal in diesem Rohr mit einer oder mehreren Kammern größeren Querschnitts bilden, wodurch die Geschwindigkeit des schmelzflüssigen Produkts verlangsamt wird. Will man den Druckverlusts im Kanal des Rohrs erhöhen, kann man diesen Kanal auch mit Umfangseinschnitten versehen. Dabei ist zu betonen, dass der Druckverlustanteil in dem länglichen vorgeformten Körper natürlich möglichst hoch sein sollte, damit der Abstichdurchsatz unabhängiger von dem Abriebzustand des in der Stopfmasse gebildeten Abflusskanals wird. Es versteht sich von selbst, dass all diese Ausführungsvarianten des Abflusskanals unmöglich sind, wenn letzterer nach einem herkömmlichen Verfahren ausschließlich in der Stopfmasse gebildet ist.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Abstichlochs wird vorzugsweise ein Rohr auf eine Abstichstange geschoben und die Abstichstange mit dem Rohr in die Stopfmasse eingeführt, so dass das Rohr auf der Seite des äußeren Endes des Abstichlochs angeordnet ist und die Abstichstange auf der Seite des inneren Endes des Abstichlochs durch die Stopfmasse führt, um in das schmelzflüssige Produkt einzudringen. Der Abflusskanal lässt sich dann auf besonders einfache Weise öffnen, indem nämlich die Abstichstange nach dem Aushärten der Stopfmasse durch dieses Rohr axial herausgezogen wird. Dabei ist auch zu bemerken, dass der durch die Abstichstange in der Stopfmasse gebildete Kanal in der Regel abriebbeständiger ist als ein durch die Stopfmasse gebohrter Kanal. Beim Eindringen der Stange in den Stichlochlehm wird dieser nämlich durch die Stange verdichtet. Außerdem läuft man nicht Gefahr, die eventuell behandelte Oberfläche des Kanals in dem Rohr beim Öffnen des Abflusskanals zu beschädigen.

Nach einem Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung wird nur das eine Ende des Rohrs in die Stopfmasse eingeführt. Auf diese Weise verlängert das Rohr das Abstichloch axial über die Wand des besagten Behälters hinaus. Dadurch wird die notwendige Energie zum Einführen des Rohrs in das Abstichloch minimiert und vor allem die notwendige Zeit für die Durchführung des Verfahrens reduziert.

Das so gebildete Abstichloch umfasst einen in der Behälterwand liegenden Innenkanal sowie einen durch das Rohr gebildeten Außenkanal, der sich in der über die Behälterwand hinaus verlängerten Achse des Abstichlochs befindet. Im Bereich des Innenkanals wird der Abflusskanal durch die erhärtete Stopfmasse gebildet; dieser Bereich des Abflusskanals ist folglich relativ abriebempfindlich. Im Bereich des Außenkanals wird der Abflusskanal durch das Rohr gebildet, das wesentlich abriebunempfindlicher ist; dieser Bereich des Abflusskanals weist dann einen querschnittsvermindernden Bereich auf, der den Abflussdurchsatz für längere Zeit vermindert.

Will man vorübergehend einen Abstich unterbrechen, ohne den Abflusskanal nach dieser Unterbrechung wieder neu herstellen zu müssen, kann vorteilhafterweise nach folgendem Verfahren vorgegangen werden:

  • - man montiert auf eine Stopfmasse einen Träger mit einer Zentralspitze;
  • - man überzieht diese Zentralspitze mit Stopfmasse;
  • - man führt die Zentralspitze mit Hilfe der Stopfmaschine in den Abflusskanal ein;
  • - man verdichtet gleichzeitig die noch nicht erhärtete Stopfmasse um die Mündung des Abflusskanals herum mit Hilfe des Trägers, der die Zentralspitze umgibt; und
  • - man hält die Stopfmaschine solange in dieser Stellung, bis der Abstich fortgeführt werden soll.

Bei einer ersten Ausführungsform umfasst das für das Verfahren verwendete Rohr:

eine äußere Hülse aus feuerfestem Material, die mit einem kegelstumpfförmigen Kanal versehen ist, welcher sich in Richtung auf die Mündung des Abstichlochs in dem Behälter aufweitet ist, und

ein kegelstumpfförmiges Rohr aus feuerfester Keramik, das in den kegelstumpfförmigen Kanal eingepasst ist und axial von einem Kanal durchlaufen wird.

Die äußere Hülse aus feuerfestem Material verleiht dem länglichen Körper eine bessere mechanische Beständigkeit. Durch seine kegelstumpfartige Form kann das Keramikrohr übrigens nicht von dem durchlaufenden schmelzflüssigen Produkt aus seiner äußeren Hülse herausgetrieben werden. Außerdem ist das feuerfeste Rohr ständig fest gegen die äußere Hülse gepresst, auch wenn sich diese durch Wärmeeinwirkung stärker ausdehnt als das Keramikrohr. Dieses Merkmal verhindert auf sichere Weise das Eindringen von schmelzflüssigen Produkten zwischen das Rohr aus Keramik und die Hülse aus feuerfestem Metall.

Die äußere Hülse aus feuerfestem Metall ist vorteilhafterweise mit einem Flansch versehen. Mit diesem Flansch kann das Rohr dann axial in dem Abstichloch arretiert werden. Die äußere Hülse kann selbstverständlich ebenfalls mit Umfangseinschnitten zur Verankerung versehen werden.

Ein erfindungsgemäßes Abstichloch ergibt sich aus den Merkmalen von Anspruch 8.

Nachstehend sind anhand der beiliegenden Figuren, Anwendungsbeispiele des vorgeschlagenen Verfahrens und Ausführungsformen der verwendeten Einrichtungen zur Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens ausführlich beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Schachtofen im Bereich des Abstichlochs;

Fig. 2 in einer Vorderansicht des Abstichlochs nach Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Verriegelungsmechanismus;

Fig. 3 eine Draufsicht der Vorrichtung aus Fig. 2;

Fig. 4 und 5 eine Ausführungsvariante eines Verriegelungsmechanismus für das Rohr nach Fig. 1 in zwei schematisch dargestellten Draufsichten;

Fig. 6 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ablenken und Abbremsen des Strahls des aus dem Abstichloch kommenden, schmelzflüssigen Produkts nach Fig. 1;

Fig. 7 eine Draufsicht der Vorrichtung aus Fig. 6

Fig. 8 und 9 in zwei schematisch dargestellten Draufsichten eine Ausführungsvariante eines Verriegelungsmechanismus für die Muffe nach Fig. 5;

Fig. 10 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ablenken und Abbremsen des Strahls des aus dem Abstichloch kommenden, schmelzflüssigen Produkts nach Fig. 5;

Fig. 11 eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ablenken und Abbremsen des Strahls des aus dem Abstichloch kommenden, schmelzflüssigen Produkts nach Fig. 5;

Fig. 12 und 13 Querschnitte durch einen Verschlußstopfen für ein nach dem vorgeschlagenen Verfahren hergestelltes Abstichloch.

Fig. 1, 2 und 5 zeigen Längsquerschnitte durch einen Tiegel 8 eines Schachtofens, beispielsweise eines Hochofens. Zeichen 10 bezeichnet das schmelzflüssige Produkt, das sich in dem Tiegel 8 angesammelt hat. Im Falle eines Hochofens handelt es sich dabei natürlich um die Schmelze. Der dargestellte Tiegel wird von einer Wand 12 begrenzt, die in an sich bekannter Weise eine feuerfeste Ausmauerung 14, mit einer feuerfesten Ummantelung 18 versehene Kühlplatten 16 und einen Außenpanzer 20 umfaßt.

Zeichen 22 bezeichnet allgemein ein Abstichloch, durch welches das schmelzflüssige Produkt 10 abgezogen wird. Im Bereich des Abstichlochs 22 bildet der Außenpanzer 20 eine Art Sichtloch oder Fenster 24, das die feuerfeste Ausmauerung 14 freilegt. Zu beachten ist, daß in einem Hochofen die Wand 12, die an dieser Stelle keine Kühlplatten aufweist, eine Stärke der Größenordnung von drei Metern und mehr haben kann.

Das Abstichloch 22 besteht in an sich bekannter Weise aus einem in der Regel schrägen Durchbruch 26, der durch die feuerfeste Ummantelung 18 hindurch hergestellt wird. Im Falle bestehender Hochöfen hat dieser Durchbruch 26 in der feuerfesten Ummantelung 18 beispielsweise einen Durchmesser der Größenordnung von 80 bis 120 mm. Dieser Durchbruch 26 ist in an sich bekannter Weise mit einer Stopfmasse 28 verschlossen, welcher mit Hilfe einer Stopfmaschine unter hohem Druck in den Durchbruch 26 eingespritzt wird. Die überschüssige, in den Durchbruch 26 eingespritzte Stopfmasse darf in der Regel im Tiegel 8 eine Art von Pilz 30 bilden, welcher die feuerfeste Ummantelung 14 gegen einen zu starken Abrieb an der Mündung des Durchbruchs 26 im Tiegel 8 schützt.

Ein erstes Anwendungsbeispiel des vorgeschlagenen Verfahrens wird mit Hilfe von Fig. 1 beschrieben. Man sieht, daß eine Muffe 32 auf eine Abstichstange 34 geschoben ist, welche ein Vorderende 36 und ein Hinterende 38 umfaßt. Das Vorderende 36 der Stange 34 weist eine Länge auf, die im wesentlichen der Länge des Durchbruchs 26 entspricht. Es ist vom Hinterende 38 durch einen Kragen 40 getrennt, an dem die auf das Vorderende 36 geschobene Muffe 32 anliegt. Dabei ist zu erwähnen, daß die Muffe 32 kürzer ist als das Vorderende 36.

Die Abstichstange 34 mit der Muffe 32 wird beispielsweise mit Hilfe einer an sich bekannten Abstichmaschine in die Stopfmasse 28 eingeführt, bevor diese hart geworden ist. Um die Muffe 32 leichter einführen zu können, empfiehlt es sich, in den Endabschnitt des Durchbruchs 26 eine langsam aushärtende Stopfmasse einzuspritzen.

In Fig. 1 sind die Stange und die Muffe 32 in der Stellung dargestellt, in der sie sich am Schluß der Einführungsphase befinden. Das Vorderende 36 der Stange 34 dringt mit seiner Spitze 42 durch den Pilz 30 hindurch in das schmelzflüssige Produkt 10, wo sich die Spitze 42 verzehrt. Der Bereich des Vorderendes 36, der mit der Stopfmasse 28 überzogen ist, verhindert auf wirksame Weise ein Eindringen des schmelzflüssigen Produkts 10 in die Muffe 32.

Zum Öffnen des Abstichlochs wird die Stange 34 beispielsweise mit einer an sich bekannten Abstichmaschine aus der Muffe 32 herausgezogen, welche in der Stopfmasse 28 verbleibt. Der Abflußkanal für das schmelzflüssige Produkt 10 umfaßt dann einen ersten Bereich, bestehend aus dem durch die Stange 10 in der Stopfmasse belassenen Kanal, und einen zweiten Bereich, bestehend aus der Muffe 32. Die Muffe 32 besteht aus einem feuerfesten Werkstoff, der beim Kontakt mit dem schmelzflüssigen Produkt hochbeständig gegen Abnutzung durch Abrieb ist. Dadurch hat der zweite Bereich eine ausgezeichnete Abnutzungsbeständigkeit und die Lebensdauer des Abstichlochs wird erheblich verlängert. Mit anderen Worten, das Abstichloch liefert länger und mit einem regelmäßigeren Durchsatz.

Ein zweites Ausführungsbeispiel des vorgeschlagenen Verfahrens wird mit Hilfe der Fig. 2 beschrieben. In diesem Beispiel wird eine Stange 34' verwendet, die mit der weiter oben beschriebenen Abstichstange 34 praktisch identisch ist. Mehrere Muffensegmente 32' werden auf dem Vorderende 36' der Stange 34' so aneinandergereiht, daß sie ineinanderübergehend eine einzige Muffe 32' bilden, die axial an dem Kragen 40' der Stange 34' anliegt und etwas länger ist als das Vorderende 36' der Stange 34'. Ein Stopfen 44 bildet die stirnseitige Öffnung der Muffe 32'. Dieser Stopfen 44 hat die Form eines Stiftes und besteht beispielsweise aus einem feuerfesten Werkstoff mit hoher mechanischer Festigkeit. Der Stopfen 44 liegt im übrigen direkt am Vorderende 36' des Rohrs 34' an. Im Gegensatz zur Stange 34 hat die Stange 34' nämlich keine Spitze 42 mehr, sondern endet in einer ebenen Auflagefläche für den Stopfen 44.

Die Abstichstange 34' mit der segmentierten Muffe 32' wird beispielsweise mit einer an sich bekannten Abstichmaschine in die Stopfmasse 28 eingeführt, bevor diese hart wird. Zu bemerken ist, daß die Stange 34' die Penetrationskraft direkt auf den Stift 44 überträgt, ohne über die Muffe 32' zu laufen. Letztere ist folglich nur der bei ihrem Eindringen in die Stopfmasse 28 entstehenden Reibung ausgesetzt. In Fig. 2 sind die Stange 34' und die Muffe 32' in der Stellung dargestellt, die sie am Schluß der Einführungsphase einnehmen. Der Stift 44 dringt durch den Pilz 30 hindurch in das schmelzflüssige Produkt 10. Er verhindert wirksam ein Eindringen des schmelzflüssigen Produkts 10 in die Muffe 32'.

Zum Öffnen des Abstichlochs braucht dann der Stift 44 nur in den Tiegel 8 hineingetrieben zu werden, beispielsweise mit einem Stab, der länger und dünner sein muß als das Vorderende 36' der Stange 34'. Es könnte jedoch ebenso mit einem Stift 44 gearbeitet werden, der sich automatisch in dem schmelzflüssigen Produkt 10 verzehrt. Im Falle der Schmelze kann man beispielsweise einen gußeisernen Stift verwenden. Wenn der Werkstoff der Stange 34' den Kontakt mit dem schmelzflüssigen Produkt 10 nicht aushält, besteht die Gefahr, daß sich die Stange 34', die mit dem schmelzflüssigen Produkt direkt in Kontakt steht, verformt, wenn der Stift 44 sich verzehrt hat. Diese Verformung der Stange 34' kann dazu führen, daß sie nicht mehr herausgezogen werden kann, ohne dabei den Kanal der Muffe 32' stark zu beschädigen. Um diese Gefahr auszuschalten, wird empfohlen, zwischen der Stange 34' und dem sich selbst verzehrenden Stift 44 einen Isolierstoff einzulegen, der den direkten Kontakt zwischen dem schmelzflüssigen Produkt 10 und der Stange 34' verhindert, wenn sich der Stift 44 in dem schmelzflüssigen Produkt 10 verzehrt hat. Beim Öffnen des Abstichlochs durch Herausziehen der Stange 34' aus der Muffe 32' treibt das schmelzflüssige Produkt diesen Isolierstoff aus. Zu bemerken ist, daß dieser feuerfeste Isolierstoff ein fester Körper sein kann, d. h. eine Art feuerfester Einsatz, der in den Kanal des letzten Segments der Muffe 32' eingebracht wird, oder auch Sand. In beiden Fällen wird die Eintreibekraft von der Stange 34' über den feuerfesten Isolierstoff auf die Spitze 44 übertragen.

Verglichen mit der durch Fig. 1 beschriebenen Anwendung hat die mit Hilfe von Fig. 2 beschriebene Anwendung den Vorteil, ein Abstichloch zu liefern, das über seine gesamte Länge eine erhöhte Verschleißfestigkeit aufweist. Die Abschlußmuffe der Muffen 32' durchdringt vorzugsweise den Pilz 30 und verzögert so den Abrieb an dieser besonders beanspruchten Stelle.

Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform einer Muffe. Es handelt sich hierbei genauer gesagt um eine Verbundmuffe 50, die eine äussere Hülse 52 aus feuerfestem Stahl und einen innere Hülse 54 aus feuerfester Keramik umfaßt. Zur erleichterten Einführung der Muffe in die Stopfmasse 28 hat die äussere Hülse 52 die Form eines Kegelstumpfes, dessen Querschnitt sich in Einführungsrichtung der Muffe 50 in die Stopfmasse vermindert. Diese äussere Hülse 52 definiert einen kegelstumpfförmigen Kanal 56, dessen Querschnitt sich in Richtung des Tiegels 8 erhöht. Die innere Hülse 54 definiert einen Kegelstumpf, der in den kegelstumpfförmigen Kanal 56 eingepaßt ist und mit einem zylindrischen Kanal 58 versehen ist. Dadurch drückt das schmelzflüssige Produkt 10, das durch den Kanal 58 fließt und eine erhebliche Reibung an letzterem bewirkt, die innere Hülse 54 fest in die äussere Hülse 52. Letztere ist im übrigen günstigerweise mit einem Flansch 60 versehen, mit dem die Muffe 50 axial arretiert werden kann, beispielsweise mit zwei Keilen, so wie sie in Fig. 6 dargestellt sind. Mit auf dem Flansch 60 angebrachten Ösen 62 und 64 kann die Muffe 50 aus dem Abstichloch 22 herausgezogen werden, wenn die innere Hülse 54 abgenutzt ist. Zu bemerken ist, daß zum Einbringen der Muffe 50 in die Stopfmasse 28 der Kragen 40 der Stange 34 vorzugsweise ausschließlich am Flansch 60 und nicht an der inneren Hülse 54 anliegt, welche in bezug auf den Flansch 60 leicht herausragt. Hierzu ist der Kragen 40 mit einer ringförmigen Ausnehmung 66 versehen, in die der herausragende Bereich der inneren Hülse 54 eindringen kann.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Muffe. Diese Muffe 80 ist eine zylindrische Muffe aus feuerfester Keramik. Um ihre Verankerung in der Stopfmasse 28 sicherzustellen, ist ihre zylindrische Fläche 82 mit mehreren Umfangseinschnitten 83, 84, 85, 86 versehen. In Fig. 4 sind die Einschnitte 83 und 85 mit einem Produkt verfüllt, das unter Wärmeeinwirkung aufquillt. Auf diese Weise werden Verankerungskränze hergestellt, die in bezug auf die zylindrische Fläche 82 hervorstehen. Diese Verankerungskränze 88 stellen gleichzeitig Barrieren dar, die ein Durchdringen des schmelzflüssigen Produkts entlang der Außenwand verhindern sollen. Bleibt zu erwähnen, daß diese Einschnitte, mit oder ohne unter Wärmeeinwirkung aufquellendem Produkt, selbstverständlich auch in der Außenwand des Kanals 52 aus feuerfestem Stahl nach Fig. 3 vorgesehen sein können.

Ein drittes Ausführungsbeispiel des vorgeschlagenen Verfahrens wird mit Hilfe von Fig. 5 beschrieben. In diesem Beispiel wird eine Muffe 100, umfassend ein kegelstumpfförmiges Ende 102 und ein zylinderförmiges Ende 104, mit dem kegelstumpfförmigen Ende 102 in die noch nicht erhärtete Stopfmasse 28 eingeführt. Zu bemerken ist, daß die Länge des kegelstumpfförmigen Teils 102, das in die Stopfmasse eindringt, nur einen relativ kleinen Teil der Gesamtlänge der Muffe 100 ausmacht. Das zylinderförmige Ende 104 der Muffe 100, das nicht in die Stopfmasse 28 eindringt, stellt somit eine axiale Verlängerung des eigentlichen Abstichlochs über die Wand 12 hinaus dar. Es ist vorzugsweise mit einer Hülse 106 aus feuerfestem Stahl versehen, um die mechanische Festigkeit der vorstehend im Abstichloch 22 angebrachten Muffe 100 zu erhöhen. Ein Kragen 108 trennt das kegelstumpfförmige Ende 102 vom zylinderförmigen Ende 104. Dieser Kragen 108 stützt sich dann an einem Flansch 110 der Hülse 106 ab, die beispielsweise mit Hilfe zweier Keile 112 und 114 am Fenster 24 festgelegt ist. Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Keile 112 und 114 mit einem Ende am Fenster 24 angelenkt sind. Selbstverständlich können die Keile 112, 114 auch mit einem Antriebsmechanismus ausgestattet werden, mit dem der Flansch 110 ferngesteuert verriegelt werden kann.

Es ist noch zu erwähnen, daß das kegelstumpfförmige Ende 102 günstigerweise mit Umfangseinschnitten versehen ist, die mit einem unter Wärmeeinwirkung aufquellendem Produkt verfüllt sind. Beim Aufquellen dieses Produkts wird die Stopfmasse 28 um das kegelstumpfförmige Ende 102 herum verdichtet, wodurch die Gefahr, daß das schmelzflüssige Produkt 10 zwischen der keramischen Muffe 100 und dem Stopfmasse 28 durchtritt, vermindert wird.

Zum Anbringen der Muffe 100 wird diese vorzugsweise auf eine Abstichstange 34 geschoben, welche beispielsweise mit Hilfe einer an sich bekannten Abstichmaschine mit ihrem Vorderende 36 in die Stopfmasse 28 gedrückt wird, bevor sich dieser erhärtet. Ein Kragen 40 der Stange 34 stützt sich auf der Hülse 106 ab und übt auf den Kragen 108 der Muffe 100 einen Axialdruck aus, um ihr kegelstumpfförmiges Ende 102 in die Stopfmasse 28 zu drücken. Zum Öffnen des Abstichlochs 22 braucht die Stange 34 nur durch die Muffe 100 hindurch herausgezogen zu werden, was beispielsweise mit der erwähnten Abstichmaschine erfolgen kann.

Zu bemerken ist, daß die Ausführung nach Fig. 5 die Abriebbeständigkeit des Abflußkanals im Bereich der Wand 112 des Schachtofens nicht erhöht. Die Muffe 100 erzeugt hinter diesem Innenkanal einen linearen Druckverlust, der den Durchsatz des schmelzflüssigen Produkts 10 vermindert. Dadurch, daß die Muffe 100 eine Abriebbeständigkeit aufweist, die weit höher ist als die Abriebbeständigkeit der Stopfmasse 28, erreicht man längere Abstichzeiten mit schwächeren und regelmäßigeren Durchsätzen.

Sind die keramische Muffe 100 bzw. das Abstichloch selbst zu abgenutzt, wird die Axialverriegelung des Flansch 110 gelöst und die Muffe 100 herausgenommen. Soll der Strahl des schmelzflüssigen Produkts durch die Muffe 100 hindurch vorher unterbrochen werden, empfiehlt es sich, mit Hilfe eines an sich bekannten Ofenschließers Stopfmasse in die Muffe 100 einzuspritzen und die Stopfmaschine an dem zylinderförmigen Ende 104 der Muffe 100 angelegt zu halten, bis sich die Stopfmasse im Innern der Muffe 100 verfestigt hat. Nach Herausziehen der Muffe 100 wird das Abstichloch definitiv verschlossen, indem es mit Hilfe der Stopfmaschine mit Stopfmasse verfüllt wird. Zur Vorbereitung des nächsten Abstichvorgangs braucht dann nur eine neue Abstichstange 34 mit einer neuen Muffe 100 eingeführt zu werden, und zwar vor vollständiger Erhärtung der in das Abstichloch eingespritzten Stopfmasses.

Zur Vereinfachung der Verriegelung und Lösung der Muffe 100 kann ein bewegbarer Träger verwendet werden, mit dem die Muffe 100 zugleich axial im Abstichloch arretiert, zum gewünschten Zeitpunkt herausgezogen und in eine vom Abstichloch entfernte Stellung transportiert werden kann, in welcher sie absolut sicher aus ihrem bewegbaren Träger herausgenommen werden kann. Eine Ausführungsform eines solchen bewegbaren Trägers ist in Fig. 8 und 9 gezeigt. Er umfaßt einen Arm 120, der mit einem Ende an einer Schwenkachse 122 angelenkt ist, welche in der Nähe des durch seinen Panzer 20 dargestellten Schachtofens angeordnet ist. Mit dem anderen Ende kann der Arm 120 fest mit der Muffe 100 verbunden werden, beispielsweise mit Hilfe einer Zange 124, die axial zwischen zwei nebeneinanderliegenden Schultern 126 und 128 der Hülse 106 aus feuerfestem Metall der Muffe 100 eingelegt ist.

Fig. 8 zeigt den Arm 120 in einer Stellung, in der er die Muffe 100 in dem durch seine Achse 22' dargestellten Abstichloch axial arretiert. Zur Entwicklung der für die Arretierung der Muffe 100 notwendigen Kraft ist der Trägerarm 120 beispielsweise mit einem Hebelarm 130 versehen, welcher mit einem durch Zeichen 132 schematisch dargestellten Hydraulikzylinder verbunden ist. Auch dieser Zylinder 132 kann die notwendige Kraft zum Herausziehen der Muffe 100 aus der erhärteten Stopfmasse entwickeln.

Fig. 9 zeigt den Arm 120 nach erfolgtem Herausziehen der Muffe 100 in einer Ausweichstellung, in der der axiale Zugang zum Abstichloch freigelegt ist. In dieser Stellung kann die Muffe 100 absolut sicher aus der Zange herausgezogen werden. Natürlich kann man anstelle des angelenkten Arms zum Tragen der Muffe 100 auch einen entlang der Achse 22' des Abstichlochs bewegbaren Träger verwenden, wenn die räumlichen Bedingungen des Abstichlochs dies zulassen.

Das Abstichloch der Fig. 5 ist günstigerweise mit einer Vorrichtung zur Ablenkung und Abbremsen des Strahls des aus der Muffe 100 kommenden schmelzflüssigen Produkts versehen. Diese Vorrichtung dient hauptsächlich dazu, das schmelzflüssige Produkt zu bremsen und es in eine Abflußrinne 204 zu leiten. Eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zur Ablenkung und Abbremsen des Strahls des schmelzflüssigen Produkts ist in Fig. 10 gezeigt. Diese Vorrichtung umfaßt einen Trägerwagen 200, der dem Abstichloch 26gegenüberliegend auf einer schiefen Ebene 202 über der Rinne 204 installiert ist, sowie einen Ablenkkanal 206, der an diesem Trägerwagen 200 befestigt ist. Der Ablenkkanal 206 ist ein schwanenhalsförmiger Kanal, der einen Abflußkanal 208 bildet, welcher einen wesentlichen größeren Durchtrittsquerschnitt als die Muffe 100 hat. Letztere mündet mit ihrem freien Ende in ein Ende des Ablenkkanals 206. Das andere Ende des Ablenkkanals 206 mündet praktisch tangential in die Rinne 204. Auf diese Weise wird nicht nur die Bildung von Spritzern und Rauch vermieden, sondern auch der Bildung von Stauungen in der Rinne 204 vorgebeugt und die Lebensdauer derselben erhöht. Im Falle des Hochofens wird die Länge der Hauptrinne, auf der die Trennung von Schmelze und Schlacke stattfinden kann, auf diese Weise erheblich erhöht.

Eine zweite Ausführungsform einer Ablenk- und Abbremsvorrichtung für den Strahl des schmelzflüssigen Produkts ist in Fig. 11 gezeigt. Diese Vorrichtung umfaßt einen Trägerwagen 220, der dem Abstichloch gegenüberliegend auf einer schiefen Ebene 222 über der Rinne 204 installiert ist, sowie einen Ablenkkasten 224, der an diesem Trägerwagen 220 befestigt ist. Dieser Ablenkkasten 224 besteht vorzugsweise aus mehreren feuerfesten Teilen, beispielsweise zwei Basisseiten 226 und 228, die durch Seitenwände miteinander verbunden sind, um einen Kasten rechteckigen Querschnitts zu bilden. Dieser Kasten 224 könnte jedoch auch einen Hohlzylinder bilden. Zu bemerken ist, daß in Fig. 11 nur die unteren und oberen Wände 232 und 230 gezeigt sind. Diese Teile sind beispielsweise durch Ineinanderstecken miteinander verbunden und durch Spannstangen 234 befestigt. Die Basisseite 226, die dem Abstichloch 26 gegenüberliegt, weist eine Durchtrittsöffnung 238 für das freie Ende der Muffe 100 auf. Diese Öffnung 238 ist vorzugsweise mit einer Labyrinthdichtung versehen, um die Gefahr von Leckagen des schmelzflüssigen Produkts zwischen der Muffe 100 und der Durchtrittsöffnung 238 zu verringern. Das freie Ende der Muffe 100 kann mit einem Diffusor ausgestattet sein, der ein Platzen des Strahls des schmelzflüssigen Produkts bewirkt. Die gegenüberliegende Basisseite 228 dient als Ablenkfläche 239 für den aus der Muffe 100 austretenden Strahl. Auf der Seite dieser Basisseite 228ist die feuerfeste Wand 232 mit einer Austrittsöffnung 240 für das schmelzflüssige Produkt versehen, das durch die über der Öffnung 240 befindliche Ablenkfläche 239 abgeleitet wird. Man sieht, daß die feuerfeste Wand 232, die dem Kasten 224 als Boden dient, eine leichte Neigung nach unten in Richtung zur Öffnung 240 hat. In der Öffnung 240 ist eine Art Trichter angeordnet, der durch einen Kanal 244 bis zur Höhe der Rinne 204 verlängert wird, in die er praktisch tangential mündet.

In beiden Fällen ermöglicht die schiefe Ebene, deren Neigung in etwa der Neigung der Muffe 100 entspricht, ein problemloses Herausziehen der Ablenk- und Abbremsvorrichtung außerhalb der Muffe 100 zu deren Austausch. Natürlich könnten die Wagen 202 und 220 auch mit Antriebsmitteln ausgestattet sein, mit denen ihre Bewegung ferngesteuert werden könnte.

Es bleibt zu erwähnen, daß der Kasten 224 günstigerweise mit mindestens einem Einspritzkopf für ein Behandlungsprodukt für das schmelzflüssige Produkt ausgerüstet ist. In Fig. 4 ist ein solcher Einspritzkopf schematisch mit dem Zeichen 250 dargestellt, während das Zeichen 252 schematisch ein Versorgungsnetz für ein gasförmiges, flüssiges oder pulverförmiges Behandlungsprodukt darstellt. Nahe der Ablenkfläche 239 ist die Turbulenz des schmelzflüssigen Produkts besonders hoch, was eine sehr homogene Vermischung des Behandlungsprodukts mit dem schmelzflüssigen Produkt sicherstellt. Ein analoger Anschluß kann für ein Inertgas vorgesehen werden, wodurch in dem Kasten 224 im Bedarfsfall eine Inertatmosphäre geschaffen werden kann. Zu erwähnen ist auch, daß die Lebensdauer der Ablenk- und Abbremsvorrichtung der Fig. 10 und 11 durch ein geeignetes Kühlsystem erhöht werden kann.

Um einen Abstich vorübergehend unterbrechen zu können, wenn der nach dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellte Abflußkanal noch nicht vollständig abgenutzt ist, verwendet man günstigerweise einen Stopfen, so wie er in den Fig. 12 und 13 dargestellt ist. Ein solcher Stopfen umfaßt einen Träger 250 mit einer Zentralspitze 252. Der Träger 250 wird auf die Nase 254 der Stopfmaschine montiert und die Zentralspitze mit Stopfmasse 256 überzogen.

Vor Verfestigung dieser Stopfmasse 256 führt der Ofenschließer 254 die Spitze 252 axial in den Kanal 258 der feuerfesten Muffe 260 ein (vgl. Fig. 13). Die Stopfmasse 256, der zwischen dem Träger 250 und der Muffe 260 verdichtet ist und teilweise in den Kanal 258 eindringt, stellt dann zusammen mit der Spitze 252 einen Verschluß des Abstichlochs sicher. Um letzteres erneut zu öffnen, braucht die Nase 254 der Stopfmaschine nur zurückgeschoben zu werden. Der Druck des schmelzflüssigen Produkts im Kanal 258 reicht nämlich in der Regel aus, um die Stopfmasse 256, der in dem Kanal 258 hart geworden ist, auszutreiben.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Bildung eines Abflußkanals eines Abstichlochs (22) an einem Schachtofen, bei dem man ein auf eine Abstichstange (34) geschobenes feuerfestes Rohr (100) axial in eine in das Abstichloch (22) eingespritzte Stopfmasse (28) einführt, dadurch gekennzeichnet:

    daß man im wesentlichen nur das Vorderende des Rohrs (100) in die Stopfmasse (28) einführt, so dass ein Großteil des Rohrs (100) in bezug auf die Wand des Schachtofens herausragt,

    daß man das Rohr in der Verlängerung des Abstichlochs arretiert, und

    daß man zum Öffnen des Abstichlochs die Abstichstange durch das Rohr (100) aus der erhärteten Stopfmasse herauszieht, so daß der Abflußkanal des Abstichlochs (22) innerhalb der Wand des Schachtofens unmittelbar in der Stopfmasse (28) gebildet wird und außerhalb der Wand des Schachtofens durch das Rohr (100) verlängert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Rohr (100) in einer Werkstatt aus feuerfester Keramik herstellt und sein Hinterende (104), das den Abflußkanal des Abstichlochs (22) außerhalb der Wand des Schachtofens verlängert, mittels einer Hülse aus feuerfestem Metall (106) mechanisch verstärkt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Arretierung des Rohrs (100) dieses in der Verlängerung des Abstichlochs (22) an einer Schulter der Hülse aus feuerfestem Metall (106) aufgestützt wird, wobei diese Schulter an einem Kragen des Rohrs (100) aus feuerfester Keramik axial anliegt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Vorderende (102) des Rohrs (100) in der Stopfmasse (28) verankert.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zwecks Verankerung des Vorderendes (102) des Rohrs (100) in der Stopfmasse (28) mindestens einen Umfangseinschnitt im Vorderende (102) mit einem Produkt verfüllt das unter Wärmeeinwirkung aufquillt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Rohr (100) in der Verlängerung des Abstichlochs mittels Verriegelungsmitteln am Außenpanzer (20, 24) des Schachtofens verriegelt, wobei diese Verriegelungsmittel an der Schulter (110) der Hülse aus feuerfestem Metall anliegen.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Rohr (100) in der Verlängerung des Abstichlochs mittels zwei Querstangen (112, 114) verriegelt, welche verschwenkbar am Außenpanzer (20, 24) des Schachtofens angebracht sind und in Verriegelungsstellung an der Schulter (110) der Hülse aus feuerfestem Metall (106) anliegen.
  8. 8. Abstichloch eines Schachtofens, insbesondere eines Hochofens, das innerhalb der Wand des Schachtofens einen inneren Abflußkanal aufweist, der unmittelbar in einer in das Abstichloch (26) eingespritzten Stopfmasse (28) ausgebildet ist, gekennzeichnet durch ein Rohr (100) aus feuerfestem(n) Werkstoff(en), dessen Vorderende (102) derart in die Stopfmasse (28) eingesetzt ist, daß das Rohr den inneren, unmittelbar in der Stopfmasse gebildeten Abflußkanal außerhalb der Wand (12) des Schachtofens (8) verlängert.
  9. 9. Abstichloch nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (100) aus feuerfester Keramik herstellt ist und sein Hinterende (104) mit einer Hülse aus feuerfestem Metall (106) versehen ist.
  10. 10. Abstichloch nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen Verriegelungsmechanismus zur mechanischen Verriegelung des Rohrs (100) in der Verlängerung des inneren Abflußkanals.
  11. 11. Abstichloch nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsmechanismus des Rohrs (100) umfaßt:

    einen beweglich montierten Träger (120), der zwischen einer ersten, vor dem Abstichloch (22) liegenden Stellung und einer zweiten, vom Abstichloch (22) entfernten Stellung hin und her bewegbar ist,

    Mittel (124) um das Rohr (100) fest mit dem bewegbaren Träger (120) zu verbinden, und

    Mittel (132) mit denen der beweglich montierte Träger in der ersten Stellung, zwecks axialer Verriegelung des Rohrs (100) in der Verlängerung des Abstichlochs, arretierbar ist.
  12. 12. Abstichloch nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der beweglich montierte Träger einen Trägerarm (120) aufweist, der um eine Schwenkachse (122) verschwenkbar ist.
  13. 13. Abstichloch nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Arretieren des beweglich montierten Trägers in der ersten Stellung mindestens einen Hydraulikzylinder (132) aufweisen, der gleichzeitig ein Antriebsmittel zum Verschwenken des Trägerarms (120) ausbildet.
  14. 14. Abstichloch nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel um das Rohr (100) fest mit dem bewegbaren Träger zu verbinden eine Zange (124) aufweisen, die zwischen zwei nebeneinanderliegenden Schultern (126, 128) der Hülse aus feuerfestem Metall des Rohrs (100) axial einbringbar ist.
  15. 15. Abstichloch nach einem der Ansprüche 8 bis 14, gekennzeichnet durch eine mit einer Mündung für das Rohr (100) versehene Ablenk- und Abbremsvorrichtung für den Strahl des schmelzflüssigen Produkts der oberhalb einer Abflußrinne (204) aus dem Rohr (100) tritt, wobei diese Vorrichtung einen Ausfluss für das schmelzflüssige Produkt aufweist, der derart gestaltet ist, dass er das schmelzflüssige Produkt praktisch tangential in die tiefer gelegene Abflußrinne (204) einleitet.
  16. 16. Abstichloch nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenk- und Abbremsvorrichtung zwischen einer ersten, dem Abstichloch (22) gegenüberliegenden Stellung, in der das Rohr (100) in die Mündung der Vorrichtung eingeführt ist, und einer zweiten, vom Abstichloch (22) entfernten Stellung, in der das Rohr (100) ganz von der Vorrichtung gelöst ist, hin und her bewegbar ist.
  17. 17. Abstichloch nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorrichtung von einem auf einer schiefen Ebene (202, 222) verschiebbaren Wagen (200, 220) getragen wird, der über der Abflußrinne (204) montiert ist und eine zu der vom Rohr (100) definierten Achse im wesentlichen parallele Neigung hat.
  18. 18. Abstichloch nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenk- und Abbremsgsvorrichtung ein schwanenhalsförmiges Rohr (206) mit einem Austrittsende aufweist, welches praktisch tangential in eine Abflußrinne (204) mündet.
  19. 19. Abstichloch nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenk- und Abbremsvorrichtung umfaßt:

    einen Kasten (224), der an einem Ende eine Mündung (238) für das Rohr (100), am entgegengesetzten Ende eine Ablenkfläche (239) für den Strahl der Schmelze aufweist, wobei eine Abflußöffnung (240) für den umgelenkten Strahl angeordnet ist, und

    einen Abflußkanal (242, 244), der an einem Ende mit der Abflußöffnung (240) verbunden ist und mit dem anderen Ende in die Abflußrinne (204) mündet.
  20. 20. Abstichloch nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenk- und Abbremsvorrichtung einen Einspritzkopf (250) aufweist, der mit einem Verteilervorrichtung (252) für ein gasförmiges, flüssiges oder pulverförmiges Produkt verbunden ist.






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