DE1055025B

DE1055025B - Large-capacity electric furnace, in particular a reduction furnace with several parallel rows of electrodes

Info

Publication number: DE1055025B
Application number: DED24281A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Carl Reschke
Original assignee: Demag Elektrometallurgie GmbH
Current assignee: Demag Elektrometallurgie GmbH
Priority date: 1956-11-14
Filing date: 1956-11-14
Publication date: 1959-04-16

Description

Elektrischer Großraumofen, insbesondere Reduktionsofen mit mehreren parallelen Elektrodenreihen Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit des Betriebes von Elektrodenöfen ist man bestrebt, zu immer größeren Ofeneinheiten zu gelangen. Das gilt insbesondere für Reduktionsöfen, beispielsweise zur Roheisenherstellung. Gerade wegen des begrenzten Fassungsvermögens sind die bisher gebauten elektrischen Roheisenöfen den Hochöfen - zumindest in Ländern mit hohen Strompreisen - wirtschaftlich nicht ebenbürtig und haben sich bisher nicht durchzusetzen vermocht. Während ein Hochofen normalerweise eine Leistung von 800 bis 1200 Tagestonnen hat, ist man bei elektrischen Roheisenöfen noch nicht über eine Leistung von etwa 200 Tagestonnen hinausgekommen.Large-capacity electric furnace, especially reduction furnace with several parallel rows of electrodes For reasons of economic efficiency in the operation of Electrode furnaces, efforts are being made to achieve ever larger furnace units. That applies in particular to reduction furnaces, for example for the production of pig iron. Just Because of the limited capacity, the electric pig iron furnaces built so far are the blast furnaces - at least in countries with high electricity prices - not economically equal and have so far not been able to assert themselves. While a blast furnace normally has an output of 800 to 1200 tons per day, one is with electric Pig iron furnaces have not yet exceeded an output of around 200 tons per day.

Zweck der Erfindung ist es, einen Elektrodenofen, insbesondere für die Erzeugung von Roheisen, zu schaffen, der mit der Leistung eines Hochofens in IAVettbewerb treten kann.The purpose of the invention is to provide an electrode furnace, especially for the production of pig iron, to create that with the performance of a blast furnace in IA competition can take place.

Die runde Ofenbauart scheidet bei Überlegungen, die in Richtung auf theoretisch unbegrenzte Ofengrößen zielen, wegen der begrenzten Belastbarkeit der im Dreieck anzuordnenden Elektroden aus. Die Anordnung von Paketelektroden oder von mehr als drei Elektroden haben das Problem der Leistungssteigerung von Elektrodenöfen nicht zu lösen vermocht.The round furnace design separates in considerations towards Theoretically unlimited oven sizes aim because of the limited load capacity of the electrodes to be arranged in a triangle. The arrangement of packet electrodes or of more than three electrodes have the problem of increasing the performance of electrode furnaces unable to solve.

Die gegebene Bauart für Großraumöfen ist die längliche Form, daher geht die Erfindung von dieser Bauart aus. Es ist bekannt, in derartigen Öfen bei Anordnung der Elektroden in Dreieckform die Schaltung so vorzusehen, daß alle einer Elektrode benachbarten Elektroden an eine andere Phase angeschlossen sind als diese. Hierdurch soll erreicht werden, daß zwischen je zwei Elektroden konstante Spannungen bestehen und die Energiedichte über den ganzen Ofen gleichmäßig verteilt ist.The given design for large-capacity ovens is the elongated shape, therefore the invention is based on this type of construction. It is known to be used in such ovens Arrange the electrodes in a triangle shape to provide the circuit so that all one Electrode adjacent electrodes are connected to a different phase than this. This is intended to ensure that constant voltages between each two electrodes exist and the energy density is evenly distributed over the entire furnace.

Die auf diese Weise versetzt zueinander angeordneten Elektroden wie die Größe des Ofens selbst bei nur sechs Elektroden in zwei Reihen haben aber eine Reihe von Schwierigkeiten zur Folge, die es verständlich erscheinen lassen, warum die bisherigen Vorschläge zur Schaffung elektrischer Großraumöfen papierne Technik geblieben sind. Die Anlagekosten eines elektrischen Roheisenofens sind verhältnismäßig hoch. Man muß daher bei der Anschaffung eines solchen Elektroofens besonders bestrebt sein, den zu erwartenden Konjukturschwankungen Rechnung tragen zu können, um sowohl eine Ausweitung als auch eine Beschränkung der Produktion bei einer einzigen Großanlage vornehmen zu können. Der Weg, mehrere kleinere Anlagen - vergleichbar einer Hochofenbatterie - voll oder nur zum Teil in Betrieb zu nehmen, ist bei elektrischen Großöfen ein kostspieliges Unternehmen. Ein Großraumofen gemäß der Erfindung zeichnet sich zunächst dadurch aus, daß die Elektroden in Längsrichtung des Ofen zu elektrisch in sich geschlossenen Systemen zusammengeschlossen und die Systeme einzeln zu- und abschaltbar sind. Durch das Abschalten einzelner Systeme kann der Ofen leicht in seiner Produktion gedrosselt werden, so daß kein Zwang besteht, aus wirtschaftlichen Überlegungen heraus die Ofenkapazität begrenzt zu halten und dadurch Gefahr zu laufen, bei Kapazitätserweiterung eine weitere Anlage mit allem erforderlichen elektrischen Zubehör errichten zu müssen. Dieses Vorurteil gegen den Einsatz elektrischer Großraumöfen wird durch die Erfindung beseitigt.The electrodes arranged offset from one another in this way, such as the size of the furnace even with only six electrodes in two rows but have one This creates a series of difficulties which make it understandable why the previous proposals for the creation of large-capacity electric ovens paper technology stayed. The investment costs of an electric cast iron furnace are proportionate high. Particular efforts must therefore be made when purchasing such an electric furnace be able to take the expected economic fluctuations into account in order to both an expansion as well as a restriction of the production in a single large plant to be able to make. The way, several smaller systems - comparable to a blast furnace battery - to be fully or only partially in operation is a must with large electric ovens expensive company. A large-capacity furnace according to the invention stands out first characterized in that the electrodes in the longitudinal direction of the furnace are too electrical in themselves closed systems and the systems can be switched on and off individually are. By switching off individual systems, the furnace can easily be put into production be throttled so that there is no compulsion, for economic reasons out to keep the furnace capacity limited and thereby run the risk of increasing capacity having to build another system with all the necessary electrical accessories. This prejudice against the use of large electric ovens is eliminated by the invention eliminated.

Es ist zwar bei runden Öfen bekannt, zwei in sich geschlossene elektrische Drehstromsysteme unter Einschluß einer gemeinsamen mittleren Null-Elektrode einzeln arbeiten zu lassen, um den Ofen entweder mit voller oder mit halber Leistung zu fahren, jedoch ist damit beim runden Ofen die Möglichkeit einer Leistungsunterteilung erschöpft. Es ist eine Erkenntnis von erfinderischer Bedeutung, daß nur der längliche Ofen mit der Möglichkeit, an den Längswandungen Abstichöffnungen in Anpassung an den stufenweise eingeschränkten Betrieb vorsehen zu können, für solche Betriebsweise geeignet ist.It is known in the case of round ovens, two self-contained electrical ones Three-phase systems with the inclusion of a common central zero electrode individually to let the oven work at either full or half power drive, but with the round furnace there is the possibility of a power subdivision exhausted. It is an inventive finding that only the elongated Furnace with the possibility of adapting tapping openings on the longitudinal walls to be able to provide for the gradually restricted operation for such operating mode suitable is.

Der Ausführung länglicher elektrischer Großraumöfen standen auch konstruktive Schwierigkeiten entgegen, die mit den großen, kaum zu beherrschenden Abmessungen des Ofendeckels im Zusammenhang stehen, wenn dieser in üblicher Weise anhebbar sein soll, um Elektrodenbruchstücke entfernen zu können. Hierbei wird stets der Ofen in Gesamtheit abgeschaltet werden müssen. Diese Schwierigkeit wird gemäß der weiteren Erfindung dadurch beseitigt, daß zuminde>t die von Elektroden durchsetzte Deckelfläche in einzelne Deckelteile gleicher geometrischer Gestalt aufgeteilt ist, die hinsichtlich der Lage der Elektrodendurchführung bzw. -durchführungen_ sowie der Beschickungsrohre, der Kühlrohre usw. gleichartig aus--ebildet sind, und daß im Bereich jeder Elektrodendurchführung, die im Durchmesser größer ausgeführt ist. als der Elektrodendurchmesser es erfordert, der verbleibende Ringspalt durch ein leicht abnehmbares Ringteil verschlossen ist. Dieses Ringteil kann beispielsweise von der Tasse einer bekannten Tassendichtung hergetellt sein, wenn diese leicht lösbar anrebracht ist.The design of elongated large-capacity electric ovens was also available in constructive terms Difficulties countered with the large, hardly manageable dimensions of the furnace lid are related if this can be lifted in the usual way to be able to remove broken electrodes. Here is the oven must always be switched off in its entirety. This difficulty becomes eliminated according to the further invention in that at least> t that of electrodes interspersed cover surface in individual cover parts of the same geometric shape is divided, which in terms of the position of the electrode leadthrough or leadthroughs_ as well as the feed pipes, the cooling pipes etc. are designed in the same way, and that in the area of each electrode leadthrough, the diameter is larger is. than the electrode diameter requires, the remaining annular gap through an easily removable ring part is closed. This ring part can, for example be made from the cup of a well-known cup seal, if this is easy is releasably attached.

Hierdurch wird nicht nur der naheliegend erscheiilenden Forderung, einen zu schweren Deckel in einzelne Teile aufzulösen, Rechnung getragen, sondern es ist durch die Gleichartigkeit der Deckelteile nach dein Prinzip des Baukastensystems eine Möglichkeit gegeben, diese Teile für alle beliebigen Ofengrößen serienmäßig vorzufertigen und auch eine nachträgliche Vergrößerung der Kapazität des Ofens vorzunehmen. Die Erweiterung der Ofenwanne über eine Schmalseite hinaus bereitet keine besonderen Schwierigkeiten, da diese nur aus dem Mantel und der Ausmauerung besteht. Die Einheitlichkeit des Ofendeckels mit seinen zahlreichen Durchführungen für die Elektroden, die Beschickungsrohre usw. aber ließ eine nachträgliche Erweiterung des Ofens bisher wenig sinnvoll erscheinen. Hier schafft die Erfindung durch die Einführung des Baukastensystems in den hau großer Elektroöfen Abhilfe.This not only complies with the seemingly obvious requirement, to dissolve a cover that is too heavy into individual parts, but rather it is due to the similarity of the lid parts according to your modular system principle given the possibility of these parts as standard for any furnace size prefabricated and also to make a subsequent increase in the capacity of the furnace. The expansion of the furnace pan beyond a narrow side does not create anything special Difficulties, as this only consists of the jacket and the brickwork. The uniformity of the furnace lid with its numerous openings for the electrodes and the feed pipes etc. but a subsequent expansion of the furnace has so far made little sense. Here the invention creates through the introduction of the modular system in the house large electric ovens remedy.

Eine bevorzugte Elektrodenanordnung, die sich in gleicher Weise elektrisch als auch für die gleichartige Gestaltung der Deckelteile vorteilhaft auswirkt, besteht in zwei Reihen von Elektroden, die alle an den Spitzen gleichseitiger Dreiecke liegen, wobei die Deckelteile in ihrer Symmetrieachse eine einzige Durchlaßöffnung für eine Elektrode haben, mit einem Ende jeweils nur an einer Längswandung der Ofengefäße aufliegen und im Abstand von dieser Längswandung aufgehängt oder mittels eines zwischen den Elektrodenreihen verlaufenden Trägers abgestützt sind.A preferred electrode arrangement that is electrically in the same way as well as having an advantageous effect on the similar design of the cover parts in two rows of electrodes, all of which are at the tips of equilateral triangles, wherein the cover parts in their axis of symmetry a single passage opening for one Have electrodes, with one end only on one longitudinal wall of the furnace vessels rest and suspended at a distance from this longitudinal wall or by means of an between the rows of electrodes running carrier are supported.

Auf diese Ausführungsförm ist der in der Zeichnung dargestellte Ofen getriäß der Erfindung gerichtet, in der Abb. 1 einen senkrechten Querschnitt, Abb. 2 eine Draufsicht auf den Deckel und Ahb. 3 die Stromspeisung der Eelektroden zeigt. Mit 1 ist das rechteckige Ofengefäß bezeichnet, in dessen Beschickung 2 die in zwei Reihen versetzten, untereinander in gleichen Abständen liegenden Elektroden 3 eintauchen. Die Speisung der Elektroden erfollt gemäß Abb. 3 durch seitlich des Ofens angeordnete Zweiphasentransformatoren 4. Die Schaltung und Leitungsführung ist dabei so getroffen, daß jedes llektrodendreieck alle drei Phasen des Drehstromnetzes umfaßt und für sich ein- oder abgeschaltet u-crden kann, wobei jede Elektrode einer Elektrode anderer Phase benachbart ist- Elektrische Symmetrie ist also weitgehend gewährleistet. Das mittlere Elektrodendreieck wird beispielsweise von den drei nebeneii@andcriiegenden Transformatoren 4a gespeist, denn deren äußere Phasen R reichen bis zur Elektrode 3 a in der jenseitigen Reihe. Umgekehrt gehen von den Transformatoren 4b Phasen R zu den Elektroden 3 b der Jenseitigen Reihe, die neben denjenigen dei Phasen R aus den Transformatoren 4a herlaufen, Besondere Induktionsverluste entstehen durch die Schaltung also nicht.The furnace shown in the drawing is in this embodiment geared according to the invention, in Fig. 1 a vertical cross-section, Fig. 2 is a top view of the lid and Ahb. 3 shows the power supply to the electrodes. 1 with the rectangular furnace vessel is referred to, in the charge 2 in two Staggered rows, immerse electrodes 3 that are equidistant from one another. The electrodes are fed according to fig Two-phase transformers 4. The circuit and wiring are designed in such a way that that each electrode triangle includes all three phases of the three-phase network and for can be switched on or off, each electrode being one electrode of another Phase is adjacent - electrical symmetry is largely guaranteed. That The middle electrode triangle is, for example, made up of the three adjacent Transformers 4a fed, because their outer phases R extend to the electrode 3 a in the opposite row. Conversely, the transformers 4b go in phases R to the electrodes 3 b of the otherworldly row, which in addition to those of the phases R run out of the transformers 4a, special induction losses are caused by so the circuit does not.

Die Deckelfläche des Ofens ist bis auf den Bereich an den schmalen Kanten des Rechteckes in einzelne Deckelteile 5 gleicher geometrischer Gestalt, nämlich eines Fünfecks mit zwei quer zur Ofenlängsachse und einer in Ofenlängsachse verlaufenden Seiten, aufgeteilt (Abb.2). Diese Deckelteile sind völlig gleichartig, indem sie einen Durchlaß für eine Elektrode 3 bzw. eine leicht lösbare Tassendichtung 6 und Durchlässe für Beschickungsrohre 7 aufweisen. Lediglich an den Kopfenden des Ofens sind Deckelteile 5 a abweichender Ausführung vorhanden, wenn die Rechtecltform des Ofengefäßes streng gewahrt sein soll. Die Deckelteile 5 liegen mit einer Kante an einer Längswand des Ofengefäßes 1 auf und reichen in gegenüberliegend versetzter Anordnung bis zwischen die Elektrodenreihen, wo ihre Stoßkanten auf Grund d°r gleichen Fünfeckform eine Zickzacklinie bilden. Die metallischen Stoßkanten sind durch Deckschienen 8 überdeckt und die Fugen durch Verschweißen der Schienen abgedichtet. Die Stoßkanten können auch nach oben abgewinkelt und die Deckschienen aus einem diese Abwinkelungen von oben übergreifenden U-Profil gebildet sein. Um die nur einseitig aufgelegten Deckelteile zu halten, sind sie bei 9 aufgehängt. Hierdurch ist es möglich, auf jede Wölbung des'nicht selbsttragenden Deckelgebildes zu verzichten und den Deckel als eine ebene Platte auszubilden.The lid surface of the oven is narrow except for the area on the Edges of the rectangle into individual cover parts 5 of the same geometric shape, namely a pentagon with two transverse to the furnace longitudinal axis and one in the furnace longitudinal axis running sides, divided (Fig.2). These cover parts are completely identical, by providing a passage for an electrode 3 or an easily detachable cup seal 6 and passages for feed pipes 7. Only at the head ends of the Oven cover parts 5a of a different design are available if the right shape the furnace vessel should be strictly observed. The cover parts 5 lie with one edge on a longitudinal wall of the furnace vessel 1 and range in mutually offset positions Arrangement up to between the rows of electrodes, where their abutting edges are the same due to the fact Pentagon shape to form a zigzag line. The metallic abutting edges are through cover rails 8 covered and the joints sealed by welding the rails. The abutting edges can also be angled upwards and the cover rails from one of these bends be formed from above overlapping U-profile. About the only one-sided To hold lid parts, they are hung at 9. This makes it possible to to dispense with any curvature of the non-self-supporting cover structure and the cover to be designed as a flat plate.

Dadurch, daß erfindungsgemäß an jeder auf der Zickzacklinie zwischen den Elektrodenreihen liegenden Ecke ein Beschickungsrohr 7 vorgesehen ist, kann im Bereich zwischen den Elektrodenreihen, wo die größte Energiedichte ist, die notwendige Anzahl voll Beschickungsrohren untergebracht werden. Auch werden durch die Rohre 7 die Stoßkanten unterbrochen, so daß die Schweißeng erleichtert oder nur gerade Deckschienen 8 verwendet zu werden brauchen.By virtue of the fact that, according to the invention, at each on the zigzag line between a feed pipe 7 is provided at the corner of the electrode rows, can in the area between the rows of electrodes, where the greatest energy density is, the necessary Number of full feed tubes to be accommodated. Also be through the pipes 7 the abutting edges interrupted, so that the welding easier or only straight Cover rails 8 need to be used.

Durch die baukastenartige Gestaltung der Deckelteile 5, d. h. im wesentlichen der die Ausmauerung tragenden Stäbe, ist eine Vergrößerung des Ofens in Längsrichtung leicht möglich. Mehrere Abstichrinnen 10 liegen an einer Längsseite, und zwar derart verteilt, daß sie je nach Voll- oder Teilbetrieb des Ofens einen Abstich gestatten. 10a. sind Blindabstichrinnen, die erst bei einer Verlängerung des Ofens zur Geltung kommen.The modular design of the cover parts 5, d. H. essentially of the bars supporting the lining is an enlargement of the furnace in the longitudinal direction easily possible. A plurality of tapping channels 10 are located on one longitudinal side, specifically in this way distributed so that they allow racking depending on the full or partial operation of the furnace. 10a. are blind tapping channels that only come into effect when the furnace is extended come.

Das Baukastensystem beim Aufbau des Deckels hat über die Erweiterungsmöglichkeit einer Anlage hinaus bedeutende Vorteile. Man braucht nun nicht mehr je nach den gegebenen Verhältnissen eine besondere Ofenkonstruktion zu entwerfen, sondern das Baukastensystem des Deckels mit seinen Auswirkungen auf die Gleichheit der Elektroden, deren Halte- und Nachsetzvorrichtungen, der Regulierungseinrichtungen, der Leitungsführungen und gegebenenfalls schließlich der Transformatoren führt zu einer erheblichen Verringerung des konstruktiven Aufwandes beim Entwurf neuer Anlagen. Mit einer Lagerhaltung der bei verschiedener fallweisen Ofengröße stets gleichen Teile kann jede Neuanlage in kürzester Zeit projektiert und gebaut werden. Die Kosten von Neuanlagen werden hiermit ebenfalls erheblich gesenkt.The modular system for the construction of the lid has the possibility of expansion of a system, there are also significant advantages. You don't need any more depending on the To design a special furnace construction given the circumstances, but that Modular system of the lid with its effects on the equality of the electrodes, their holding and adjustment devices, the regulating devices, the line guides and eventually the transformers leads to a significant reduction the constructive effort when designing new systems. With a storage of the With different furnace sizes, each new system can always have the same parts can be planned and built in the shortest possible time. The cost of new systems will be hereby also significantly reduced.

Im Hinblick auf die Erweiterung eines Großraumofens gemäß der Erfindung ordnet man zweckmäßig von vornherein alle zum Betrieb des Ofens erforderlichen Nebeneinrichtungen, wie Transformatoren, Gleise für Fördermittel usw., seitlich des Ofenquerschnittes bzw. läßt sie seitlich verlaufen. Zumindest. eine Ofenschmalseite sollte von betriebsnotwendigen Einrichtungen frei gehalten werden, dann kann man die Erweiterungsarbeiten praktisch so durchführen, daß der Ofenbetrieb nicht unterbrochen zu werden braucht. Vor dem Abnehmen einer schmalen Seitenwand braucht man lediglich den angrenzenden Ofenbereich abzuschalten und die Beschickung erkalten zu lassen.With a view to expanding a large-capacity furnace according to the invention it is expedient to arrange all ancillary equipment required to operate the furnace from the outset, such as transformers, tracks for conveyors, etc., on the side of the furnace cross-section or lets them run sideways. At least. one narrow side of the oven should be kept free of operationally necessary facilities, then you can practically carry out the expansion work in such a way that the furnace operation is not interrupted needs to become. All that is needed before removing a narrow side panel is switch off the adjacent furnace area and let the load cool down.

Mit 11 sind zwei Gasabzugsrohre bezeichnet.With 11 two gas exhaust pipes are designated.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Large-capacity electric furnace, in particular reduction furnace, with an elongated furnace pan and several parallel rows of electrodes, their electrodes arranged in rows offset from one another and in which each electrode is adjacent Electrodes are connected to a different phase than this, characterized by that the electrodes are electrically self-contained in the longitudinal direction of the furnace Systems are connected and the systems can be switched on and off individually.

2. Large-capacity furnace according to Claim 1, characterized in that at least those of electrodes (3) interspersed cover surface in individual cover parts (5) of the same geometric shape Shape is divided, which with regard to the position of the electrode leadthrough or as well as the B eschickun sropipes, the cooling pipes etc. are designed in the same way are, and that in the area of each electrode implementation that is larger in diameter is designed as the electrode diameter requires. the remaining annular gap is closed by an easily removable ring part (6).

3. Large capacity oven after Claim 2, characterized in that the ring part of the easily detachable attached Cup of a cup seal (6) is shown.

4. Large capacity furnace according to the claims 1 to 3, characterized in that in the case of two rows of electrodes, all of them are on the tips of equilateral triangles lie, the cover parts in their axis of symmetry have a single passage opening for an electrode, with only one end at a time rest on a longitudinal wall of the furnace vessel (1) and at a distance from this longitudinal wall suspended or by means of a carrier running between the rows of electrodes are supported.

5. Large-capacity furnace according to claims 2 to 4, characterized in that that the furnace lid formed from parts (5) is designed flat without arching.

6th Large-capacity furnace according to Claims 2 to 5, characterized in that the metallic Joints of adjacent cover parts by a cover rail to be welded (8) are sealed.

7. Large-capacity furnace according to claims 1 to 6, characterized in that that the tapping channels (10) in the electrically self-contained three-phase systems the electrodes are arranged on a side wall of the furnace (1) corresponding to intervals are. B. large-capacity furnace according to claims 1 to 7, characterized in that all Ancillary equipment required to operate the furnace, such as transformers (4), Tracks, etc., are or run only to the side of the furnace cross-section.