DE2817869C3 - Deckel für einen Elektrolichtbogenofen - Google Patents

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)

Patentansprüche:

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.