DE1937839B2 - Elektrischer lichtbogenofen - Google Patents

Description

der Oberfläche des Schmelzbades einen solchen gutes gewährleistet ist.

Abstand hat. daß die sich unterhalb der Innen- " Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Lichtwandung ausbildende Böschung die Elektroden bogenofen der vorgenannten Art mit einer oder mehiiicht berührt. " leren über der Oberfläche dos geschmolzenen Metalls

2. Elektrischer Lichtbogenofen nach An- 20 angeordneten Elektroden und mit mindestens einem spruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die innere im Abstand von der Elektrode bzw. den Elektroden Wandung des Bunkerabteils (3) als senkrechte angeordnetem Zufuhrkanal für das BescHckungsgut Schutzwand (4) aus feuerfestem Material ausge- gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die innere bildet ist, die an dem den Ofenraum abdeckenden der bzw. den Elektroden zugewandte Wandung eines Gewölbe (7) befestigt ist und sich von dort bis zu 25 bunkerartigen Zufuhrkanals von der jeweils nächst einem Abstand von maximal 100 cm oberhalb des gelegenen Elektrode und von der Oberfläche des höchsten Niveaus des Schmelzbades erstreckt, Schmelzbades einen solchen Abstand hat, daß die sich und daß die Außenwandung des Bunkerabteils unterhalb der Innenwandung ausbildende Böschung (3) durch den der Schutzwand (4) gegenüberlie- die Elektroden nicht berührt.

genden Teil der Außenwand (12) des Ofens ge- 30 Um eine möglichst weitgehende Abschirmung des

bildet ist, und daß in der Ofenwand eine an sich Beschickungsgutes gegenüber der Lichtbogenstrah-

bekannte Abstichöffnung vorgesehen ist. lung zu erzielen und dadurch das Beschickungsgut bis

3. Elektrischer Lichtbogenofen nach den An- zu seinem Eindringen in die Schmelzzone auf einer Sprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er verhältnismäßig niedrigen Temperatur zu erhalten, ist im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist und zu- 35 die innere Wandung des Bunkerabteils vorteilhaftermindest ein ringförmiges Bunkerabteil (3) auf- weise als senkrechte Schutzwand aus feuerfestem Maweist. terial ausgebildet, die an dem den Ofenraum abdek-

4. Elektrischer Lichtbogenofen nach den An- kenden Gewölbe befestigt ist und sich von dort bis zu Sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einem Abstand von maximal 100 cm oberhalb des vierkantig ausgebildet ist und zwei Bunkerabteile 40 höchsten Niveaus des Schmelzbades erstreckt, und (3', 3") aufweist, die beiderseits der Längsachse daß die Außenwandung des Bunkerabteils durch den des Ofenraumes (2) angeordnet sind. der Schutzwand gegenüberliegenden Teil der Außen-

5. Elektrischer Lichtbogenofen nach den An- wand des Ofens gebildet ist, und daß in der Ofenwand Sprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine an sich bekannte Abstichöffnung vorgesehen ist, das Bunkerabteil (3) von dem Ofenraum (2) tren- 45 die das Niveau der Schmelzzone und damit auch die nende Schutzschirm (4) mit Hohlräumen (17, 18, radiale Ausdehnung der Böschung des Beschickungs-19) zur Kühlung mittels eines umlaufenden Kühl- gutes bestimmt.

mediums versehen ist. Der schnelle Übergang des Beschickungsgutes von

6. Elektrischer Lichtbogenofen nach An- einer Zone mit verhältnismäßig niedriger bzw. nur wespruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elek- 50 nig erhöhter Temperatur zur Schmelzzone führt in troden (8 a, 8 b, 8 c) in Reihe angeordnet sind. Verbindung mit der plötzlich sich auswirkenden

Strahlung der Lichtbogen zu einem raschen Schmelzen und verhindert, daß das Beschickungsgut längere

Zeit in einem Temperaturbereich verbleibt, in dem

55 plastische Deformationserscheinungen und Zusammenbackungen auftreten, die nachteilige Verstopfun-

)ie Erfindung betrifft einen elektrischen Lichtbo- gen erzeugen können.

lofen zum kontinuierlichen Schmelzen von metalli- Der Umstand, daß der Schrott innerhalb des Be-

em Beschickungsgut, insbesondere von unsortier- schickungsschachtes auf einer verhältnismäßig niedri-

1 Eisenschrott. 60 gen Temperatur gehalten wird, hat die vorteilhafte

Sei den bekannten, zum Schmelzen von Schrott Nebenerscheinung, daß die für die metallurgische und

nenden Lichtbogenofen erfolgt der Betrieb diskon- thermische Bilanz des Verfahrens schädliche Oxyda-

iierlich, was insofern nachteilig ist, als hierbei Zeit- tion vermieden wird.

luste und Schwankungen in der elektrischen Lei- Auch bildet der längs der äußeren Wand des Ofens

ng in Kauf genommen werden müssen. Außerdem 65 auf dem Niveau des Metallbades befindliche Schrott

teht bei den meisten Öfen die Gefahr, daß der dem einen Schutzschirm, der eine vorzeitige Abnutzung

:n durch Beschickungsschächte zugeführte Schrott der Auskleidung verhindert.

Berührung mit der bzw. den Elektroden gelangt Im Falle eines kreisförmigen Querschnittes des

Ofens weist dieser vorzugsweise mindestens ein ringförmiges Bunkerabteil auf, während im Falle eines viereckigen Querschnittes des Ofens vorteilhafterweise zwei Bunkerabteile vorgesehen sind, die beiderseits der Längsachse des Ofenraums angeordnet sind. In diesem Fall sind die Elektroden vorteilhafterweise in Reihen angeordnet.

Der das Bunkerabteil von dem Ofenraum trennende Schutzschirm weist vorteilhafterweise Hohlräume zur Kühlung mittels eines umlaufenden Kühlmediums auf.

Da zwischen der flüssigen Phase und dem festen, zu schmelzenden Gut, die miteinander in Berührung stehen, ein thermisches Gleichgewicht besteht, wird die Schmelzgeschwindigkeit des Ofens durch die aufgewandte elektrische Leistung und nicht du-ch die Bescliiciuingsgeschwindigkeit bestimmt. Infolgedessen k;>nn die Beschickung je nach Art der zu schmelzenden Produkte kontinuierlich oder diskontinuierlich :;j;n.

Nachstellend werden einige der möglichen Ausliiiirungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Darin ist

Fig. I eine Draufsicht auf ein erstesAusführungs-K !spiel der Erfindung,

F i g. 2 ein Schnitt längs der Linie A-B des Ausführungsbeispiels der Fig. 1,

F i g. 3 eine Draufsicht auf ein zweites Ausfühi ungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung und

F i g. 5 ein Schnitt längs der Linie C-D des dritten Ausführungsbeispicls,

F i g. 6 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit in Reihe angeordneten Elektroden.

In F i g. 1 und 2 ist ein elektrischer Rundofen dargestellt, der einen Brennraum 2 und ein Abteil 3 aufweist, das in seinem oberen Teil von dem Brennraum 2 durch eine feuerfeste Wand oder einen Schirm 4 getrennt ist. Der Brennraum ist mit einer feuerfesten Mauer 5. einem Boden 6 und einem gleichfalls feuerfesten Deckengewölbe 7 ausgestattet. In dem Deckengewölbe 7 sind drei Elektroden Sa, Sb und 8 c angeordnet, die durch Tragarme 9 α bzw. 9 b bzw. 9 c abgestützt werden, welche den elektrischen Strom auf an sich bekannte Art von den nicht dargestellten Transformatoren zuführen. Der Brennraum ist mit einer Ausflußrinne 10 für Schlacke und einer Rinne 11 für den Abfluß des geschmolzenen Metalls ausgestattet, die bei diesem Ausführungsbeispiel ein Syphon-System bildet.

Das Abteil 3 hat hier eine ringförmige Gestalt und umgibt den Brennraum mit Ausnahme des Bereichs der Tragarme und desjenigen Bereichs, der dem Auslaß des Schmelzguts vorbehalten ist. Man kann auch die Abflußrinne 10 und den Syphon 11 in der Zone der Tragarme anordnen, so daß das Abteil 3 ausgedehnter ist und daß die Oberfläche der ungeschützten Mauer S noch kleiner ist. Das Abteil 3 wird auf einer Seite durch eine auf das Deckengewölbe 7 abgestützte, gewölbte Wand 4 und eine gewölbte Wand 12 und auf der anderen Seite durch ebene Wände 13 und 14 begrenzt, die sich an das Gewölbe anschließen und nicht in das Innere des Brennraums hineinragen. Diese Wände bilden somit einen ringförmigen Fülltrichter, der über das Niveau des Gewölbes 7 merklich hervorragt, was den Beschickungsvorgang erleichtert. Die Wand 12 weist hier im Längsschnitt die Gestalt einer abgeknickten Linie mit einem geneigten Teil 12 a in der von dem Schirm 4 nicht geschützten Zone auf. Der Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen beträgt hier etwa 60°. Diese Neigung gewährt den Vorteil, das Herabgleiten der noch festen Produkte und das Abfließen des geschmolzenen Metalls zu erleichtern.

In diesem Beispiel bestehen die metallurgischen Produkte aus unsortiertem Eisenschrott.

Die Beschickung mit dem Eisenschrott erfolgt

ίο durch eine Öffnung 15, vorzugsweise mittels eines Elektromagneten 16, der auf einem nicht dargestellten Laufkran bewegt wird und die Ablage des Schrotts in den ganzen ringförmigen Raum des Fülltrichters 3 und damit die Beschickung jedes Punktes des Fülltrichters ermöglicht. Der Schrott kann aber auch unmittelbar vom Lagerplatz, beispielsweise mittels Waggon, entladen werden, was einen weiteren Vorteil der Erfindung darstellt.

Während des Absinkens in dem Fülltrichter 3 ist der Schrott gegen die Strahlung des Lichtbogens durch die Wand 4 geschützt. Diese besteht, wie vorstehend ausgeführt ist, aus feuerfestem und Wärme schlecht leitendem Material. Während des Verlaufs des Schmelzvorgangs wird jedoch der Schirm 4 der Strahlung des Bades und in geringerem Masse der des Lichtbogens ausgesetzt. Um einen Verschleiß des Schutzschirms durch übermäßige Erhitzung zu vermeiden, ist dieser mit Kühlkammern 17 ausgestattet, in denen Wasser umläuft, das durch Leitungen 18 zugeführt und durch Leitungen 19 abgeleitet wird. Man kann aber auch den Umlauf von kalter Luft oder jedem anderen Medium vorsehen. Dank dieses Schutzschirmes 4, und zwar gleichgültig, ob er gekühlt ist oder nicht, gelangt der Schrott in den unteren Teil des Abteils 3 mit einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur, die in keinem Fall diejenige übersteigt, bei der die Eisenteile zusammenbacken. Dann wird der Schrott plötzlich der Strahlung des Lichtbogens ausgesetzt und schmilzt. Er wird jedoch zugleich durch neuen Schrott ersetzt, so daß in jedem Augenblick ein Schutzschirm vorhanden ist, der den unteren Teil der Wand 12 und insbesondere den geneigten Teil 12 a bedeckt. Der Schirm 4 ist derart gestaltet, daß er einen Durchgang 20 zwischen dem Brennraum 2 und dem Abteil 3 bildet, der die Ausbildung einer gegen das Innere des Ofens hin in Pfeilrichtung abrutschenden Böschung ermöglicht. Dieser Durchgang hat in dem Ausführungsbeispiel eine Höhe von 50 cm über dem Höchstniveau A des Flüssigkeitsbades und die Gestalt eines kreisförmigen Spalts. Der Schirm 4 setzt sich unter dem Gewölbe 7 in den kleinen Mauern 4 α und 4 b fort, die dazu dienen, die abrutschende Eisenschrott-Böschung über die Enden des Abteils 3 hinauszuleiten. Dies hat den Vorteil, daß sowohl ein Schutzschirm aus Schrott gegenüber einem wesentlichen Teil der Mauer 5 gebildet wird als auch daß verhindert wird, daß der Schrotthaufen mit den Elektroden in Berührung kommt. Auf diese Weise vermeidet man die Gefahr eines Kurzschlusses, den der Schrott hervorrufen könnte, und man bewahrt das Vorhandensein eines Flüssigkeitsbades, das die Beständigkeit des Lichtbogens begünstigt, der dann nur zwischen den Elektroden und dem Flüssigkeitsbad überspringt. Da im übrigen die Elektroden durch das Absinken des

R5 Schrotts keinen Stoß erleiden, sind die Gefahren des Bruchs der Elektroden stark vermindert.

Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß man stets die höchste Leistung ausnutzen kann,

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die unter ausgezeichneten Bedingungen der Wärmeübertragung verfügbar ist, da der wichtigste Teil der Strahlung von den zu schmelzenden Produkten aufgenommen wird.

Aus dem vorgenannten Vorteil ergibt sich der weitere Vorteil, daß die Einrichtung für die Leistungsregelung viel weniger beansprucht wird als die eines üblichen elektrischen Ofens. Sie kann viel einfacher gestaltet und unterhalten werden.

Da stets eine feste Phase in Berührung mit der flüssigen Phase unterhalten wird, gleicht die Temperatur der flüssigen Phase an dieser Stelle der Temperatur des flüssigen Zustandes, und die ganze, in dieser Zone aufgebrachte elektrische Leistung dient zum Schmelzen des Metalls. Ein anderer Vorteil der Erfindung beruht auf dem Umstand, daß man die Schmelzgeschwindigkeit des Schrotts, und damit die Produktion der Anlage genau regeln kann, da die letztere eine Funktion der elektrischen Leistung ist, deren Regelung exakt erfolgen kann.

Außerdem gestattet die große Anpassungsfähigkeit der Beschickungsmittel dieser Einrichtung, hinsichtlich Abmessungen und Gewicht sehr unterschiedlichen Schrott in den Ofen einzubringen.

Ein besonderer Vorteil dieses Ausführungsbei- as spiels besteht darin, daß die Auslaßöffnungen für das Schmelzgut von dem Abteil 3 und damit von dem ganzen, noch festen Eisenschrott entfernt sind. Die Temperatur des durch die Strahlung des Lichtbogens erhitzten Bades ist daher in der Nähe dieser öffnungen viel höher, was den Abfluß des Metalls und der Schlacke sehr erleichtert.

Es ist bekannt, daß bei einer Speisung mit dreiphasigem Strom die Elektroden nicht alle genau unter der gleichen Spannung stehen. Man nennt daher diejenige Phase die »wilde Phase«, die der am meisten belasteten Elektrode entspricht. Diese weist offensichtlich eine viel intensivere Strahlung als die anderen auf. Aus diesem Grunde sieht die Erfindung — wenn möglich — vor, diese Elektrode, im Fall des Ausführungsbeispiels die Elektrode 8 c, derart anzuordnen, daß sie von der Schrottböschung umgeben ist. Der Überschuß dieser Strahlungsenergie wird daher mit maximalem Wirkungsgrad ausgenutzt. Die Weiterleitung der von der Elektrode 8 c übertragenen Energie kann beispielsweise durch Verwendung eines elektromagnetischen Rührwerks verbessert werden. Die Wirkung eines solchen, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist, würde auch den Abfluß der Schmelzprodukte erleichtern und die Bildung einer Ofensau oder einer festen Masse auf der Sohle des Mauerwerks verhindern.

In Fig.3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei handelt es sich um einen Rundofen, der bekannte oder denen des vorbeschriebenen Ofens analoge Elemente enthält Gleiche Teile sind hier mit denselben Bezugszeichen versehen. Der Ofen enthält zwei Ringabteile oder Fülltrichter 3' und 3", die beiderseits der Zone der Tragarme 9 a, 9 b und 9 c und der Ablaßmittel 10 und 11 für die Schmelzprodukte angeordnet sind. Diese Abteile sind durch zylindrisch gewölbte Wände 4' und 12', 4" und 12" und durch ebene Wände 13' und 14', 13" und 14" begrenzt, deren letztere sich an das Gewölbe 7 anschließen und nicht in das Innere des Brennraums 2 hineinragen. Die Pfeile zeigen die Richtung an, welche die nachrutschende Böschung einschlägt, die, wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, sich in diesem Fall bis unter die Tragarme erstreckt. In dieser Zone vereinigen sich die aus den Abteilen 3' und 3" herrührenden Böschungen dank der kleinen Mauern Xa und 4"a, welche die Wände 4' und 4" unterhalb des Gewölbes 7 fortsetzen. Am anderen Ende der Abteilungen 3' und 3" setzen kleine Mauern Xb unterhalb des Gewölbes 7 die Wände 4' und 4" fort, so daß nur die Rinne für den Ablauf der Schlacke und des Eisens von festen Schrottteilen frei ist. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, einen Schutzgürtel um die Ofenwände herum mit Ausnahme der Ablaßzone für die geschmolzenen Produkte zu schaffen. Diese fließen in diesem Beispiel durch die nebeneinander angeordneten Auslässe 11 und 10 ab.

Fig.4 und5 zeigen einen im Querschnitt rechteckigen Ofen. In diesem Beispiel wird der Brennraum 2 von zwei seitlichen, rechtwinkligen Abteilen 3' und 3" umgeben. Einer der Vorteile dieses Ausführungsbeispiels beruht auf dem Umstand, daß die beiden seitlichen Abteile durch Transportbänder 21 gespeist werden können, deren eines unterhalb der Tragarme angeordnet sein kann. Die Auslaßmittel 10 und 11 für die geschmolzenen Produkte liegen an den Enden des Abteils 2. In diesem Beispiel ist die Sohle 6 in Richtung von dem Schlackenauslaß 10 zu dem Auslaß für das geschmolzene Eisen 11 leicht geneigt, was den Vorteil bietet, daß der Abfluß des geschmolzenen Metalls erleichtert wird. In diesem Beispiel sind die Elektroden 8,0,8b und 8cin Reihe angeordnet.

Die Technik der rechteckigen Wanne mit in Reihe angeordneten Elektroden und mit zwei nachrutschenden Böschungen läßt sich verallgemeinern und insbesondere auf öfen mit sechs Elektroden in Reihe gemäß einer im übrigen bekannten Verfahrenstechnik anwenden (F i g. 6).

In den genannten Beispielen bestehen die 71·. schmelzenden Produkte aus unsortiertem Eisen schrott. Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung sich nicht auf diese Art von Produkten beschränkt sondern auch auf jede andere Art von Metall, z. B. auf sortierten Schrott, vorzerkleinerte Produkte in Gestalt von kleinen Kugeln, Eisenschwamm oder Briketts usw. erstreckt.

Schließlich ist die Erfindung sowohl auf die diskontinuierliche Erzeugung von Metall, das in Chargen mit Kippen des Ofens nach jedem Arbeitsgang geschmolzen wird, als auch auf die ununterbrochene Produktion von Eisen durch kontinuierliches Schmelzen von Schrott anzuwenden, wobei der Ofen dann für die Schmelzstufe eines für kontinuierliche Verarbeitung von Metall bekannten Verfahrens vorgesehen ist. In dem letztgenannten Fall braucht man nicht ein Kippen des Ofens vorzusehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

und einer verhältnismäßig starken Wärmestrahlung Patentansprüche: ausgesetzt ist, die zum Zusammenbacken des Schrotts am Ausgang der Beschickungsschächte führt. Hier-

1. Elektrischer Lichtbogenofen zum kontinuier- durch wird ein kontinuierliches Nachrutschen des liehen Schmelzen von metallischem Beschickungs- 5 Schrotts in den Ofenraum verhindert, so daß ein Aufgut, insbesondere von unsortiertem Eisenschrott, lockern der Charge durch Stochern erforderlich wird, mit einer oder mehreren über der Oberfläche des Dies bringt wiederum die Gefahr eines Elektrodengeschmolzenen Metalls angeordneten Elektroden bruchs mit sich.

und mit mindestens einem im Abstand von der Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

Elektrode bzw. den Elektroden angeordneten Zu- j ο einen Lichtbogenofen der vorgenannten Art soauszu-

fuhrkanal für das zu schmelzende Gut, da- bilden, daß er trotz diskontinuierlicher Beschickung

durch gekennzeichnet, daß die innere kontinuierlich betrieben wird und bei dem das Be-

der bzw. den Elektroden (8) zugewandte Wan- schickungsgut während seiner Bunkerung gegen die

dung (4) eines bunkerartigen Zufuhrkanals (3) von Ofenhitze abgeschirmt ist, so daß ein gleichmäßiges

der jeweils nächst gelegenen Elektrode und von 15 und kontinuierliches Nachrutschen des Beschickungs-