DE2817869C3 - Deckel für einen Elektrolichtbogenofen - Google Patents
Deckel für einen ElektrolichtbogenofenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Deckel für einen Elektrolichtbogenofen mit den im Oberbegriff des
Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein Deckel dieser Art gehört durch die DE-OS 26 39 378 zum Stand
der Technik. Bei dem vorbekannten wassergekühlten Deckel besteht jedes Segment aus einem außenliegenden
flächigen Kühlkasten und einer innenliegenden feuerfesten Auskleidung. Die feuerfeste Auskleidung
wird durch die wassergekühlten Kästen auf niedrige Temperaturen gehalten.
Es ist auch schon der Vorschlag gemacht worden (DE-OS 25 46 142), den Innenteil - ohne zusätzliche
feuerfeste Auskleidung — aus einem einheitlichen Kühlwasserraum auszubilden. Bei dieser Konstruktion
besteht der Außenteil aus segmentförmigen Kühlkörpern. Die Segmente weisen sich in radialer Richtung
erstreckende Rippen auf, um eine Zwangsführung des Wassers zu bewirken. Diese Rippen dienen gleichzeitig
als Versteifung, um die Tragkonstruktion des Deckels zu stützen. In der Druckschrift werden keine näheren
Angaben über die Konstruktion des Kühlwasserraumes im Innenteil gemacht.
Aus der Literaturstelle »Fachberichte Hüttenpraxis Metallverarbeitung« 1978, S. 77-81 ist ein Deckel für
einen Elektrolichtbogenofen bekannt, der aus einem ω feuerfesten Innenteil und einen wassergekühlten
Außenteil besteht. Der wassergekühlte Außenteil besteht aus trapezförmigen Segmenten in einer
Rohr-/Schweißkonstruktion. Die Rohr-/Schweißkonstruktion gewährleistet eine Zwangsführung des Wassers,
um eine Bildung von Dampfnestern zu vermeiden. Die Segmente werden an einer Gitterkonstruktion
aufgehängt.
Die DE-PS 9 29 865 beschreibt einen einteiligen Deckel für Elektrolichtbogenofen mit mittiger öffnung
für drei Elektroden und Zwangskühlung in sechs voneinander getrennten Segmenten oder Abschnitten.
Eine elektrische oder magnetische Isolierung ist nicht erforderlich.
Ausgehend von einem Deckel mit aus gekühlten Segmenten zusammengesetztem Innenteil nach der
DE-OS 26 39 378 liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Deckel zu entwickeln, der
durch Horizontalbewegungen der Elektroden verursachte radiale Stoßbelastungen auffangen kann und
derart wirksam gekühlt ist, daß ofenseitig keine dicke feuerfeste Auskleidung benötigt und im Bereich der
Elektroden besondere Widerstandsfähigkeit erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die öffnungen der inneren Segmente halbkreisförmig
sind mit einem dem der Elektroden entsprechenden Durchmesser und die Segmente einzeln
radial verschiebiich und auswechselbar an der Tragkonstruktion aufgehängt sind und ihre schmelzseitige
Fläche mit einer dünnen elektrisch isolierenden Schutzschicht versehen ist.
Ein aus drei Segmenten gebildeter aber nicht völlig geschlossener Deckel ist aus der US-PS
26 48 714 bekannt. Die Segmente des bekannten Deckels umschließen die Elektroden einmal nicht
vollständig und stehen außerdem auf Abstand zu den Elektroden. Durch die öffnungen können aufsteigende
Gase und Dämpfe unkontrolliert entweichen. Infolge der zwischen den Deckelsegmenten und den Elektroden
gebildeten freien Ringräume wirken sich radiale Stoßbelastungen der Elektroden nicht auf die Deckelsegmente
aus. Das der Erfindung zugrunde liegende Problem stellt sich mithin bei der bekannten Deckelausführung
gemäß US-PS 26 48 714 nicht. Würde man sich die Erstreckung der bekannten Deckelsegmente
bis an die Elektroden heran denken, so würde sich aus der US-PS 26 48 714 keine Lösung des der Erfindung
zugrunde liegenden Problems anbieten, denn eine radiale Beweglichkeit der Segmente ist bei der
bekannten Deckelkonstruktion nicht vorgesehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jedes der ankerförmigen Segmente mehrräumig ausgebildet,
wobei jeder Kühlraum bis zur Ofenmitte reicht. Jeder Kühlraum enthält eine Zwangsführung,
zweckmäßigerweise durch Leitbleche, so daß das Kühlwasser sicher in jede Zone des Segmentes
geführt wird. Besonders vorteilhaft ist ein ankerförmiges Segment mit zwei getrennten Kühlräumen,
wobei sich die Trennwand radial von der Deckelmitte nach außen erstreckt. In jedem der
Trennräume sind dann die Leitbleche angeordnet, deren Verlauf sich nach der vorgegebenen öffnung für die
Elektrodendurchführung richtet. So verlaufen die in der Nähe der Elektrodendurchführung angeordneten Leitbleche
etwa konzentrisch zur öffnung, während die in einem größeren radialen Abstand befindlichen Leitbleche
immer mehr in ihrer Krümmung verflachen. Die Wasserzuführung und die Wasserabführung werden so
angeordnet, daß unter Berücksichtigung der Kippbewegung des Ofens die Wasserabführung nach Möglichkeit
höher als die Wasserzuführung liegt. Dadurch werden Dampfnester vermieden. Die ankerförmigen Segmente
sind gegenüber den Elektroden durch eine feuerfeste Auskleidung isoliert. Die radiale Stärke dieser Isolierung
kann z. B. 10 bis 20 cm ausmachen. Die feuerfeste
Isolierung kann durch Steine gegeben sein, die an den ankerförmigen Segmenten aufgehängt werden.
Die dünne elektrisch isolierende Schutzschicht auf der schmelzseitigen Fläche der Kühlelemente ist
vorzugsweise durch eine 0,5 bis 3 mm starke Schicht aus Oxidkeramik gegeben. Diese Schutzschicht beugt
elektrischen Kontakten aus dem Schrottbereich vor, die zu einer vorzeitigen Beschädigung des Kühlelementes
führen könnten.
Die einzelnen Segmente sind gegeneinander und vorzugsweise auch gegenüber der Aufhängung in oer
Tragkonstruktion elektrisch isoliert Im Bereich der Segmente kann die Isolation durch Streifen aus
elastischem und hitzebeständigem Werkstoff gegeben sein. In einer zweckmäßigen Ausführungsform haben '5
die zwischen den Segmenten angeordneten Streifen eine Stärke von 2 bis 5 cm. Ein geeignetes Material ist
eine Fasermatte aus Asbest. Diese Streifen haben eine mehrfache Funktion. Sie sind einmal zur elektrischen
Isolation notwendig, da durch Wirbelstrombildung eine Beschädigung der Kühlelemente entstehen kann.
Außerdem dienen diese Streifen als Dämpfungsorgan, da sie aufgrund ihrer Elastizität Stoßbelastungen
auffangen können. Die Isolationsstreifen fördern gleichzeitig die Abdichtung der Segmente gegeneinander
und den Aufbau des Deckels nach Art einer aufgehängten, gewölbeartigen Konstruktion. Zweckmäßigerweise
sind die ankerförmigen Innensegmente in drei Punkten aufgehängt, d. h. einmal an einem
Kragarm und mit zwei weiteren Aufhängepunkten am Tragring.
Die äußeren kühlmitteldurchflossenen Segmente
sollen bevorzugt Trapezform haben. Sie sind zweckmäßigerweise an zwei innenliegenden Punkten und zwei
außenliegenden Punkten der Tragkonstruktion aufgehängt. Dabei können Außen- und Innensegmente
gewölbeartig an der Trapezkonstruktion aufgehängt sein. Die Aufhängung der Kühlelemente soll so
ausgebildet sein, daß kein Stromübergang von den Segmenten auf die Tragkonstruktion auftreten kann.
Dies ist gewährleistet, wenn die Aufhängung über isolierte Bolzen und Büchsen erfolgt Weiterhin wird es
bevorzugt, die näher zur Ofenmitte gelegenen Aufhängepunkte der Segmente in einem Langloch zu führen, so
daß bei Wärmespannungen eine radiale Bewegung der Aufhängung erfolgen kann und die Elastizität des
gesamten Systems gefördert wird.
Nach oben werden die Kühlelemente zweckmäßigerweise durch eine Feuerfestschicht, z. B. in einer Stärke
von 5 bis 10 cm, abgedeckt. Diese Schicht verhindert Kurzschlüsse, die durch Staubablagerungen hervorgerufen
werden können und verbessert die Dichtheit des Deckels.
Die erfindungsgemäße Konstruktion eröffnet die Möglichkeit, den Innenteil des Deckels aus wassergekühlten
Segmenten herzustellen, die eine lange Haltbarkeit haben. Hierfür ist wesentlich, daß der zwischen den
Elektroden angeordnete ankerförmige Steg eine Mindestbreite und damit eine Mindeststabilität hat und
dieser Steg intensiv von Kühlmittel durchflossen ist. Die starke Strömung des Kühlmittels ist durch die
Anordnung von Leitblechen gewährleistet. Gleichzeitig bietet die ankerförmige Konstruktion den Vorteil, daß
radiale Stoßbelastungen, die durch Horizontalbewegungen der Elektroden verursacht werden können, von b5
jedem der Einzelsegmente gut aufgefangen werden. Die zwischen den Segmenten angeordneten Isolationsstreifen
dämpfen derartige Stoßbelastungen. Da das Kühlwasser mit einer Zwangsfuhrungum die Elektrodenöffnungen
herumgeführt wird, ist eine gleichmäßige Kühlung der Elektrodenzonen gewährleistet Durch die
ankerartige Konstruktion erfolgt die Kühlung bis zum Mittelpunkt des Deckels. Eine Beschädigung der
Segmente aufgrund von Wirbelströmen kann nicht erfolgen, da die Segmente gegeneinander elektrisch
isoliert sind. Von Vorteil ist außerdem die Aufhängung an der gitterförmigen Tragkonstruktion, da die Aufhängung
die statische Stabilität fördert, das Auswechseln einzelner Segmente und das Auffangen radialer
Stoßbelastungen ermöglicht insbesondere wenn Langlöcher in der Aufhängung die Bewegung der Einzelsegmente
erlauben.
Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf den Deckel und
F i g. 2 einen Schnitt gemäß II-1I der F i g. 1.
Der Deckel besteht im wesentlichen aus einem Innenteil, das aus drei ankerförmigen Segmenten 2
aufgebaut ist. Radial nach außen schließt sich ein ringförmiges Außenteil an, das aus einer Vielzahl
trapezförmiger Segmente 3 besteht. Jedes Segment 2,3 des Außen- und des Innenteils ist einzeln an der
gitterförmigen Tragkonstruktion 1 aufgehängt. Die Tragkonstruktion 1 liegt mit ihrem Außenring 4 auf der
Gefäßwand 5 auf.
Die Tragkonstruktion besteht im einzelnen aus dem Außenring 4 und dem inneren Tragring 6. Der
Außenring 4 und der Tragring 6 sind über Träger 7 verbunden. Vom inneren Tragring 6 erstrecken sich
radial nach innen drei Kragarme 8, die jeweils um 120°
versetzt angeordnet sind. Am vorderen Ende weisen die Kragarme jeweils ein Langloch 9 für die
Aufhängung jeweils eines ankerförmigen Segmentes 2 auf.
Jedes der ankerförmigen Segmente 2 ist an drei Punkten aufgehängt. Zwei der Aufhängepunkte befinden
sich am inneren Tragring 6. Die trapezförmigen Segmente 3 des Außenteils sind jeweils an zwei Trägern
7 aufgehängt. Jeder Träger 7 weist einen außenliegenden Aufhängepunkt 10 und einen innenliegenden
Aufhängepunkt 11 auf. Der innenliegende Aufhängepukt 11 ist als Langloch ausgeführt, um radiale
Bewegungen zuzulassen.
Wie die Draufsicht zeigt (Fig. 1), umschließt jedes der ankerförmigen Segmente 2 halbkreisförmig zwei
Elektrodenöffnungen, so daß jeweils ein ankerförmipes Segment 2 mit einem breiten, kühlmitteldurchflossenen
Steg zwischen zwei Elektroden angeordnet ist. Jedes Segment 2 ist durch eine sich radial erstreckende
Trennwand 13 in zwei gleichgroße Kühlräume unterteilt. Jeder Kühlraum hat einen Wasserzulauf 14 und
einen Wasserablauf 15. Zur Zwangsführung des Wassers sind Leitbleche 16 vorgesehen. Das erste Leitblech folgt
im wesentlichen der Halbkreisform und reicht vom Wassereinlauf 14 bis in den Steg zwischen den beiden
Elektroden. Durch diese Konstruktion ist ein? intensive Kühlung im Steg gewährleistet.
Zwischen dem ankerförmigen Segment 2 und der öffnung für die Elektroden ist eine etwa 15 cm starke
feuerfeste Auskleidung 17 angeordnet. Die Auskleidung 17 kann aus Einzelsteinen bestehen die am ankerförmigen
Segment 2 aufgehängt sind.
Die ankerförmigen Segmente 2 und die segmentförmigen
Kühlelemente sind gegeneinander durch Isolationsstreifen 18 aus Asbest isoliert. Dieser Asbeststrei-
fen kann ζ. B. eine Stärke von 3 cm haben. Er dient sowohl zur elektrischen Isolation als auch zur
Dämpfung bei Stoßbeanspruchung. Wie der Schnitt in F i g. 2 zeigt, hat der Streifen vorzugsweise einen
T-förmigen Querschnitt und unterstützt durch seine Raumform die gewölbeartige Konstruktion des aus
Segmenten bestehenden Deckels. Zwischen dem Außenring 4 und dem Kühlsegment 3 ist eine feuerfeste
Auskleidung 19 angeordnet. Das Kühlsegment 3 endet radial gesehen vor der Gefäßauskleidung der Ofenwand
5. Hierdurch wird verhindert, daß bei Wasserschäden im Bereich des Deckels Wasser zwischen die Gefäßwand 5
und die zugehörige Kühlung 20 laufen kann.
Die wassergekühlten Segmente weisen schmelzseitig nur eine 0,5 bis 3 mm starke Schicht aus Oxidkeramik
auf, um eine elektrische Isolation der wassergekühlten Segmente gegenüber dem Schrott zu gewährleisten.
Somit besteht der Deckel praktisch ausschließlich aus wassergekühlten Segmenten. Wesentlich für die HaIt-
barkeit dieser wassergekühlten Segmente ist die Zwangsführung des Wassers, die durch Leitbleche
erfolgt. Bei den außenliegenden Segmenten sind die Leitbleche praktisch konzentrisch zueinander angeordnet,
wobei abwechselnd an der sich radial erstreckenden Seitenwand ein Durchtrittsraum für das Kühlwasser
verbleibt. Unter Berücksichtigung der Kippbewegung des Deckels befindet sich der Kühlwassereintritt an der
niedrigsten Stelle des Segmentes.
Bei den ankerförmigen Segmenten des Innenteils ist
die Zwangsführung bis zur Deckelmitte hin ebenfalls durch Leitbleche gewährleistet, die bis in den zwischen
den Elektroden angeordneten Ankerteil reichen. Wasserzulauf und Wasserablauf sind unter Berücksichtigung
der Kippbewegung des Ofendeckels so angeordnet, daß der Ablauf nach Möglichkeit an der höher liegenden
Sieiie angeordnet isi. Somit wird eine intensive und gleichmäßige Kühlung in den Elektrodenbereichen
gewährleistet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Deckel für einen Elektrolichtbogenofen mit einem aus von Kühlmittel durchflossenen Segmenten
bestehenden ringförmigen Außenteil und einem aus drei von Kühlmittel bis zur Ofenmitte
durchflossenen Segmenten bestehenden Innenteil, das feuerfest-isolierte Öffnungen zur Durchfüh- to
rung der Elektroden aufweist, wobei die Segmente gegeneinander elektrisch isoliert und an einer sich
gegen das Ofengefäß abstützenden Tragkonstruktion aufgehängt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die öffnungen der inneren Segmente (2) halbkreisförmig sind mit einem dem
dei Elektroden entsprechenden Durchmesser und die Segmente (2, 3) einzeln radial verschieblich
und auswechselbar an der Tragkonstruktion aufgehängt sind und ihre schmelzseitige Fläche mit
einer dünnen elektrisch isolierenden Schutzschicht versehen ist.
2. Deckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der ankerförmigen Segmente
(2) des Innenteils mehrräumig mit Zwangsführung für das Kühlmittel bis zur Ofenmitte ausgebildet ist.
3. Deckel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängepunkte der
Segmente (2, 3) in sich radial erstreckenden Langlöchern der Tragkonstruktion (1) geführt sind.
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