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WO1999051065A2 - Boden eines metallurgischen gefässes mit einer gleichstromlichtbogeneinrichtung - Google Patents

Boden eines metallurgischen gefässes mit einer gleichstromlichtbogeneinrichtung Download PDF

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WO1999051065A2
WO1999051065A2 PCT/DE1999/000631 DE9900631W WO9951065A2 WO 1999051065 A2 WO1999051065 A2 WO 1999051065A2 DE 9900631 W DE9900631 W DE 9900631W WO 9951065 A2 WO9951065 A2 WO 9951065A2
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vessel
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metallurgical
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SMS Siemag AG
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    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/08—Heating by electric discharge, e.g. arc discharge
    • F27D11/10—Disposition of electrodes
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1509—Tapping equipment

Definitions

  • the invention relates to a bottom of a metallurgical vessel with a direct current arc device, the cathode of which extends into the vessel and at least one anode is arranged in the refractory lining of the bottom, which at one end touches the metal melt penetrating the vessel wall and at the other end can be connected to cooling fluid supply sources and via Holding elements is electrically insulated attached to the vessel wall.
  • a metallurgical vessel is known, with a vessel bottom, which has a refractory lining, in which the bottom electrode one
  • a holding device is detachably attached to the jacket of the vessel by insulation.
  • the holding device consists of a flange tube arranged coaxially to the center of the electrode, which can be screwed onto the metallurgical vessel.
  • the electrode penetrating the furnace wall contacts the melt in the vessel.
  • the head area of the electrode is melted during operation. Since this 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 between the electrode and the metal jacket of the vessel. The consequence of this is damage or destruction of the furnace vessel in the area of the bottom electrode by electrical flashovers.
  • the invention has set itself the goal of creating a bottom of a metallurgical vessel with a direct current arc device, in which the occurrence of electrical flashovers in the bottom of the vessel is prevented by simple design means.
  • Furnace vessel designed as a drain channel.
  • a sleeve is provided which envelops the part of the anode projecting into the vessel and is at a distance from it that low-melting metals can flow out of the vessel without hindrance.
  • the sleeve is made of a material that does not conduct electricity, preferably ceramic.
  • the head of the sleeve facing the interior of the vessel is designed as a collecting screen and has a conically diverging shape.
  • the sleeve consists of at least two parts, the first part being cylindrical and the second part having a conically opening funnel shape from a separation point in the direction of the interior of the vessel.
  • a sleeve made of a refractory ramming mass 42 is provided in the refractory lining 41 and extends in the extension of the funnel-shaped second part 35 of the sleeve 31.
  • the sleeve constructed from ramming mass 42 fulfills the function of a drainage and ensures that even with greater wear of the anode 21, all of the low-viscosity metal is conducted to the sleeve 31.
  • Holding element of the anode and the sleeve is 0.5 to 2 mm. This distance is sufficient to prevent the usual melt from flowing out of the bottom of the vessel.
  • a collecting device is arranged beneath the floor to collect the thin-flowing metal, such as lead, which flows off via the drainage channel.
  • the anode is held by a clamping ring separated by insulation, which is arranged below the furnace floor.
  • the insulation is held in a form-fitting manner from the furnace bottom as a simple ring and is spaced at a distance from the anode which forms a discharge channel.
  • FIG. 1 An example of the invention is shown in FIG. 1.
  • An opening 13 is provided in the metallic base 12 of the metallurgical vessel 11, not shown, through which an anode 21 is guided.
  • the anode 21 penetrates the refractory lining 41 to such an extent that it contacts the melt which can be filled into the vessel 11.
  • the anode 21 is held by a holding element 24, which has a clamping ring 29, by means of which the anode 21 is separated via an insulating spacer 61 and is thus held.
  • the anode 21 has a step 23, which corresponds to a holding element 24, which is tubular and has a flange 27, which is fastened to the vessel bottom 12 by means of holding screws 28.
  • the flange 27 is electrically nonconductively connected to the metallic part of the metallurgical vessel 11 by insulating spacing 61 and a screw insulation 62.
  • the anode 21 is water-cooled and has a cooling medium supply 51 and a cooling medium discharge 52. Furthermore, it is electrically connected to a power connection 22.
  • This sleeve 31 is constructed from the material that is not electrically conductive and has an inner radius R H that has a distance ⁇ r of 0.5 to 2 mm from the radius R A bearing the distance between the outer radius of the anode and the holding element 24 holding the anode .
  • This annular drain channel 37 can flow out of thin metal from the metallurgical vessel.
  • the sleeve 31 is constructed in one piece and held positively by the bottom 12.
  • the sleeve 31 is constructed in two pieces and has a first part 34 with a cylindrical shape and a second part 35 which is designed as a funnel.
  • a refractory ramming mass 42 which is formed as a sleeve-shaped drainage in the refractory lining 41 of the base 12 in the metallurgical vessel 11.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Boden eines metallurgischen Gefäßes mit einer Gleichstromlichtbogeneinrichtung, deren Kathode in das Gefäß hineinragt und in dessen Feuerfestauskleidung des Bodens mindestens eine Anode angeordnet ist, die einenends die Gefäßwand durchdringend im Gefäß befindliche metallische Schmelze berührt und die anderenends an kühlfluide Versorgungsquellen anschließbar sowie über Halteelemente elektrisch isoliert an der Gefäßwand befestigt ist. Dabei ist eine den elektrischen Strom nicht leitende Hülse (31) vorgesehen, die den in das metallurgische Gefäß (11) hineinragenden Teil der Anode (21) umhüllt und dabei einen Abflußkanal (37) bildend in einem Masse (Δr) von der Anode (21) soweit entfernt angeordnet ist, daß niedrig schmelzende Metalle, im wesentlichen Blei, ohne Behinderung aus dem Gefäß (11) abfließen können.

Description

Boden eines metallurgischen Gefäßes mit einer Gleichstromlichtbogeneinrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Boden eines metallurgischen Gefäßes mit einer Gleichstromlichtbogeneinrichtung, deren Kathode in das Gefäß hineinragt und in dessen Feuerfestauskleidung des Bodens mindestens eine Anode angeordnet ist, die einenends die Gefäßwand durchdringend 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 Halteeinrichtung 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 Metallmantel 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, einen Boden eines metallurgischen Gefäßes 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 Abflußkanais zwischen der Anode bzw. des rohr örmigen
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

Patentansprüche
1. Boden eines metallurgischen Gefäßes mit einer Gleichstromlichtbogeneinrichtung, deren Kathode in das Gefäß hineinragt und in dessen Feuerfestauskleidung des Bodens mindestens eine Anode angeordnet ist, die einenends die Gefäßwand durchdringend 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) bildend in einem Maße (Δr) von der Anode (21) soweit entfernt angeordnet ist, daß niedrig schmelzende Metalle ohne Behinderung aus dem Gefäß (11) abfließen können.
2. Boden eines metallurgischen Gefäßes nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der dem Gefäßinneren zugewandte Kopf (32) der Hülse (31 ) einen Auffangschirm (33) bildend konisch divergiert.
3. Boden eines metallurgischen Gefäßes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (31 ) aus hochtemperaturfestem, chemisch resistentem Werkstoff besteht.
4. Boden eines metallurgischen Gefäßes 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. Boden eines metallurgischen Gefäßes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Mündung des trichterförmigen Teils (35) der Hülse (31) die ff Auskleidung (41) des Bodens (12) des Gefäßes (11) eine Stampfmasse (42) ist.
6. Boden eines metallurgischen Gefäßes 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 Abflußkanais (37) zwischen der Anode und dem rohrförmigen Halteelement (24)
Figure imgf000010_0001
beträgt mit
RH = Innenradius Hülse
RA = Außenradius der Anode bzw.des die Anode haltenden Halteelement.
7. Boden eines metallurgischen Gefäßes 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. Boden eines metallurgischen Gefäßes nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (21) durch einen mit dem Boden (12) des Gefäßes (1 1) über eine isolierende Distanzierung (61 ) in fester Verbindung stehenden Klemmring (29) gehalten wird.
9. Boden eines metallurgischen Gefäßes nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus Keramik besteht.
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