EP1066737B1 - Boden eines metallurgischen gefässes mit einer gleichstromlichtbogeneinrichtung - Google Patents

Boden eines metallurgischen gefässes mit einer gleichstromlichtbogeneinrichtung Download PDF

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EP1066737B1
EP1066737B1 EP99916773A EP99916773A EP1066737B1 EP 1066737 B1 EP1066737 B1 EP 1066737B1 EP 99916773 A EP99916773 A EP 99916773A EP 99916773 A EP99916773 A EP 99916773A EP 1066737 B1 EP1066737 B1 EP 1066737B1
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anode
sleeve
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metallurgical
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1509—Tapping equipment

Definitions

  • the invention relates to a metallurgical vessel with a bottom and with a DC arc device, the cathode of which protrudes into and into the vessel Refractory lining of the bottom is arranged at least one anode, which ends the Penetrates the vessel wall and touches the metallic melt in the vessel and the at the other end connectable to cooling fluid supply sources and via holding elements is electrically insulated attached to the vessel wall.
  • DE 40 26 897 A1 discloses a metallurgical vessel with a vessel bottom that has a refractory lining in which the bottom electrode has a DC arc furnace is arranged.
  • the jacket of the vessel is insulated separately a holding device releasably attached.
  • the had device consists of one Flange tube arranged coaxially to the center of the electrode, on the metallurgical vessel is screwable.
  • the electrode penetrating the furnace wall contacts the melt in the vessel.
  • the head area of the electrode is melted during operation. Since it is here is the lowest point of the furnace vessel in which the melt is located, The thinner and heavier melt components also accumulate here. Defects in the refractory material can lead to connections of the liquid thread come between the electrode and the metal jacket of the vessel. The consequence of this are Damage or destruction of the furnace vessel in the area of the bottom electrode electrical flashovers.
  • the invention has set itself the goal of a metallurgical vessel with a bottom and to create with a DC arc device in which with simple constructive An occurrence of electrical flashovers in the bottom of the vessel is prevented.
  • a sleeve is provided, which in the part of the anode protruding into the vessel is enveloped by it to an extent it is removed that low-melting metals flow out of the vessel without hindrance can.
  • the sleeve is made of a material that does not conduct electricity built up, preferably made of ceramic.
  • the head of the sleeve facing the interior of the vessel is designed as a collecting screen, and has a conically divergent shape.
  • the sleeve consists of at least two parts, the first part being cylindrical and the second part from a separation point towards the inside of the vessel is conical has an opening funnel shape.
  • a sleeve is in the refractory lining 41 from a refractory ramming mass 42 provided in the extension of the funnel-shaped second part 35 of the sleeve 31 extends.
  • the ramming mass 42 constructed sleeve fulfills the function of a drainage and ensures that also at a greater wear of the anode 21, the entire thin metal to the sleeve 31st is directed.
  • the distance ⁇ r of the drain channel between the anode or the tubular Holding element of the anode and the sleeve is 0.5 to 2 mm. That distance is sufficient to prevent the usual melt from flowing out of the bottom of the vessel.
  • a collecting device is arranged below the bottom.
  • the anode is replaced by a an insulation separate clamping ring held below the furnace floor is arranged.
  • the insulation is a simple ring from the furnace floor held and at a distance from the anode forming a drainage channel spaced.
  • FIG. 1 An example of the invention is shown in FIG. 1.
  • an opening 13 is provided through which an anode 21 is guided.
  • the anode 21 penetrates the refractory lining 41 so far that with the in the vessel 11th fillable melt has contact.
  • the anode 21 is held by a holding element 24, which has a clamping ring 29 through which the anode 21 via an insulating Distance 61 is separated and hereby held.
  • the anode 21 has a step 23 which is connected to a Holding element 24 corresponds, which is tubular and a flange 27 has, which is fastened to the vessel bottom 12 by means of retaining screws 28.
  • the flange 27 is electrical by insulating spacing 61 and screw insulation 62 non-conductively connected to the metallic part of the metallurgical vessel 11.
  • the anode 21 is water-cooled and has a cooling medium supply 51 and one Coolant discharge 52 on. It is also electrically connected to a power connection 22 connected.
  • This sleeve 31 is constructed from the material which is nonconductive of electrical current and has an inner radius R H which has a distance ⁇ r of 0.5 to 2 mm from the radius R A bearing the distance from the outer radius of the anode or the holding element 24 holding the anode , Thin metal can flow out of the metallurgical vessel via this annular drain channel 37.
  • the sleeve 31 is constructed in one piece and from the bottom 12 held positively.
  • the sleeve 31 is constructed in two pieces and has one first part 34 with a cylindrical shape and a second part 35, which acts as a funnel is trained.
  • the extension of the head of the funnel-shaped part 35 is made of a refractory Pounding mass 42 formed as a sleeve-shaped drainage in the refractory Lining 41 of the bottom 12 is formed in the metallurgical vessel 11.

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Description

Die Erfindung betrifft ein metallurgischen Gefäßes mit einem Boden und mit einer Gleichstromlichtbogeneinrichtung, deren Kathode in das Gefäß hineinragt und in dessen Feuerfestauskleidung des Bodens mindestens eine Anode angeordnet ist, die einenends die Gefäßwand durchdringt und die im Gefäß befindliche metallische Schmelze berührt und die anderenends an kühlfluide Versorgungsquellen anschließbar sowie über Halteelemente elektrisch isoliert an der Gefäßwand befestigt ist.
Aus DE 40 26 897 A1 ist ein metallurgisches Gefäß bekannt, mit einem Gefäßboden, der eine Feuerfestauskleidung besitzt, in dem die Bodenelektrode eines Gleichstromlichtbogenofens angeordnet ist. Am Mantel des Gefäßes ist durch eine Isolierung getrennt eine Halteeinrichtung lösbar befestigt. Die Hatteeinrichtung besteht dabei aus einem koaxial zur Elektrodenmitte angeordneten Flanschrohr, das am metallurgischen Gefäß anschraubbar ist.
Die die Ofenwand durchdringende Elektrode kontaktiert die im Gefäß befindliche Schmelze. Während des Betriebes wird der Kopfbereich der Elektrode aufgeschmolzen. Da es sich hier um den tiefsten Punkt des Ofengefäßes handelt, in dem sich die Schmelze befindet, sammeln sich hier auch die dünnflüssigeren und schwereren Schmelzenbestandteile an. Durch Defekte im Feuerfestmaterial kann es zu Verbindungen des Flüssigkeitfadens zwischen der Elektrode und dem Metaltmantel des Gefäßes kommen. Die Folge hiervon sind Beschädigungen oder Zerstörungen des Ofengefäßes im Bereich der Bodenelektrode durch elektrische Überschläge.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein metallurgischen Gefäßes mit einem Boden und mit einer Gleichstromlichtbogeneinrichtung zu schaffen, bei dem mit einfachen konstruktiven Mitteln ein Auftreten von elektrischen Überschlägen im Gefäßboden verhindert wird.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Die nachfolgenden Ansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist der Durchtritt der Anode durch den metallischen Boden des Ofengefäßes als Abflußkanal ausgestaltet. Hierzu wird eine Hülse vorgesehen, die den in das Gefäß hineinragende Teil der Anode umhüllt und dabei in einem Maße von dieser entfernt ist, daß niedrigschmelzende Metalle ohne Behinderung aus dem Gefäß abfließen können. Die Hülse ist dabei aus einem den elektrischen Strom nicht leitenden Werkstoff aufgebaut, vorzugsweise aus Keramik.
Der dem Gefäßinneren zugewandte Kopf der Hülse ist als Auffangschirm ausgebildet, und weist dabei eine konisch divergierende Form auf. In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht die Hülse aus mindestens zwei Teilen, wobei der erste Teil zylindrisch ausgeformt ist und der zweite Teil von einer Trennstelle ab in Richtung Gefäßinneres eine konisch sich öffnende Trichterform besitzt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist in der feuerfesten Auskleidung 41 eine Hülse aus einer feuerfesten Stampfmasse 42 vorgesehen, die in der Verlängerung des trichterförmigen zweiten Teils 35 der Hülse 31 sich erstreckt. Die aus Stampfmasse 42 aufgebaute Hülse erfüllt dabei die Funktion einer Dränage und sorgt dafür, daß auch bei einem größeren Verschleiß der Anode 21 das gesamte dünnflüssige Metall zur Hülse 31 geleitet wird.
Der Abstand Δr des Abflußkanals zwischen der Anode bzw. des rohrförmigen Halteelementes der Anode und der Hülse beträgt 0,5 bis 2 mm. Diese Distanz ist ausreichend, um das Abfließen der üblichen Schmelze aus dem Gefäßboden zu verhindern.
Zum Auffangen des über den Abflußkanal abfließenden dünnflüssigen Metalles, wie Blei, ist eine Auffangvorrichtung unterhalb des Bodens angeordnet.
In einer konstruktiv besonders einfachen Bauweise wird die Anode durch einen über eine Isolierung getrennten Klemmring gehalten, der unterhalb des Ofenbodens angeordnet ist. Die Isolierung ist als einfacher Ring formschlüssig vom Ofenboden gehalten und dabei in einer einen Abflußkanal bildenden Distanz zur Anode beabstandet.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der Figur 1 dargelegt.
Im metallischen Boden 12 des nicht weiter dargestellten metallurgischen Gefäßes 11 ist eine Öffnung 13 vorgesehen, durch die eine Anode 21 geführt ist. Die Anode 21 durchdringt dabei die Feuerfestauskleidung 41 soweit, daß die mit der in das Gefäß 11 einfüllbaren Schmelze Kontakt hat.
Im linken Teil der Zeichnung wird die Anode 21 von einem Halteelement 24 gehalten, welches einen Klemmring 29 besitzt, durch den die Anode 21 über eine isolierende Distanzierung 61 getrennt und hiermit gehalten wird.
Im rechten Teil der Figur 1 weist die Anode 21 eine Stufe 23 auf, die mit einem Halteelement 24 korrespondiert, welches rohrförmig ausgestaltet ist und einen Flansch 27 besitzt, der über Halteschrauben 28 am Gefäßboden 12 befestigt ist. Der Flansch 27 ist durch isolierende Distanzierung 61 und eine Schraubenisolierung 62 elektrisch nicht leitend mit dem metallischen Teil des metallurgischen Gefäßes 11 verbunden.
Die Anode 21 ist wassergekühlt und weist eine Kühlmedienzufuhr 51 und eine Kühlmedienabfuhr 52 auf. Weiterhin ist sie elektrisch an einen Stromanschluß 22 angeschlossenen.
Beim Durchtritt 13 durch den Boden 12 des metallurgischen Gefäßes 11 ist die Anode 21 von einer Hülse 31 umgeben. Diese Hülse 31 ist aus den elektrischen Strom nicht leitendem Werkstoff aufgebaut und weist einen Innenradius RH auf, der zum Abstand des Außenradius der Anode bzw. des die Anode haltenden Halteelementes 24 tragenden Radius RA einen Abstand Δr von 0,5 bis 2 mm auf. Über diesen ringförmigen Abflußkanal 37 kann dünnflüssiges Metall aus dem metallurgischen Gefäß herausfließen.
Im linken Teil der Figur 1 ist die Hülse 31 einstückig aufgebaut und vom Boden 12 formschlüssig gehalten.
Im rechten Teil der Figur 1 ist die Hülse 31 zweistückig aufgebaut und besitzt einen ersten Teil 34 mit zylindrischer Form und einen zweiten Teil 35, der als Trichter ausgebildet ist.
Die Verlängerung des Kopfes des trichterförmigen Teils 35 wird von einer feuerfesten Stampfmasse 42 gebildet, die als hülsenförmige Dränage in der feuerfesten Auskleidung 41 des Bodens 12 im metallurgischen Gefäß 11 gebildet wird.
Positionsliste Metallurgisches Gefäß
11
Gefäß
12
Metallischer Boden
13
Öffnung
Stromversorgung
21
Anode
22
Stromanschluß
23
Stufe
24
Halteelement
25
Öffnungen
26
Auffangvorrichtung
27
Flansch
28
Halteschrauben
29
Klemmring
Ableitung
31
Hülse
32
Kopf der Hülse
33
Auffangschirm
34
Erster Teil, zylindrisch
35
Zweiter Teil, trichterförmig
36
Trennstelle
37
Abflußkanal
Feuerfestmasse
41
ff Auskleidung
42
ff Stampfmasse
Kühlung
51
Kühlmedienzufuhr
52
Kühlmedienabfuhr
Isolieren
61
Distanzierung
62
Schraubenisolierung
Δr
Abstand
RH
Innenradius Hülse
RA
Außenradius Halteelement

Claims (9)

  1. Metallurgischen Gefäß mit einem Boden und mit einer Gleichstromlichtbogeneinrichtung, deren Kathode in das Gefäß hineinragt und in dessen Feuerfestauskleidung des Bodens mindestens eine Anode angeordnet ist, die einenends die Gefäßwand durchdringt und im Gefäß befindliche metallische Schmelze berührt und die anderenends an kühlfluide Versorgungsquellen anschließbar sowie über Halteelemente elektrisch isoliert an der Gefäßwand befestigt ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine den elektrischen Strom nicht leitende Hülse (31) vorgesehen ist, die den in das metallurgische Gefäß (11) hineinragenden Teil der Anode (21) umhüllt und dabei einen Abflußkanal (37) bildet, der in einem Maße (Δr) soweit von der Anode (21) entfernt angeordnet ist, daß niedrig schmelzende Metalle ohne Behinderung aus dem Gefäß (11) abfließen können.
  2. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Gefäßinneren zugewandter Kopf (32) der Hülse (31) einen Auffangschirm (33) bildend konisch divergiert.
  3. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (31) aus hochtemperaturfestem, chemisch resistentem Werkstoff besteht.
  4. Metallurgisches Gefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (31) aus mindestens zwei Teilen (34, 35) besteht, wobei der erste Teil (34) zylindrisch ausgeformt ist und der zweite Teil (35) von einer Trennstelle (36) ab eine konisch sich öffnende Trichterform besitzt.
  5. Metallurgisches Gefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Mündung des trichterförmigen Teils (35) der Hülse (31) die feuerfeste Auskleidung (41) des Bodens (12) des Gefäßes (11) eine Stampfmasse (42) ist.
  6. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (21) sich über eine Stufe (23) auf einem rohrförmigen Halteelement (24) abstützt, welches über einen Flansch (27) und Halteschrauben (28) am Boden des Gefäßes (12) befestigt ist, und
    daß der Abstand (Δr) des Abflußkanals (37) zwischen der Anode und dem rohrförmigen Halteelement (24) Δr = RH - RA = 0,5 bis 2 mm beträgt mit
    RH = Innenradius Hülse
    RA = Außenradius der Anode bzw.des die Anode haltenden Halteelement.
  7. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung des Abflußkanals (37) mit Öffnungen (25) im Flansch (27) des Halteelementes (24) für die Anode (21) in Verbindung steht, über die das flüssige, niedrig schmelzende Metall aus dem metallurgischen Gefäß (11) herausgeleitet und in einer Auffangvorrichtung (26) gesammelt wird.
  8. Metallurgisches Gefäß nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (21) durch einen mit dem Boden (12) des Gefäßes (11) über eine isolierende Distanzierung (61) in fester Verbindung stehenden Klemmring (29) gehalten wird.
  9. Metallurgischers Gefäß nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus Keramik besteht.
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