DE10041418C1

DE10041418C1 - Ausgusseinrichtung eines Schmelzegefäßes

Info

Publication number: DE10041418C1
Application number: DE2000141418
Authority: DE
Inventors: Jivan Kapoor; Daniel Grimm
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2001-10-25
Anticipated expiration: 2020-08-24

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausgusseinrichtung eines Gefäßes für die Aufnahme von Schmelze, insbesondere Metallschmelze, z. B. eines Lichtbogen-Elektroofens, mit einem z. B. hülsen- oder rohrförmigen, einen Abstichkanal bildenden, insbesondere monolithischen Ausgusskörper aus einem an das elektromagnetische Wechselfeld eines Induktors zur Aufheizung ankoppelbaren feuerfesten Material, wobei der Ausgusskörper in seiner Wandung zumindest über einen wesentlichen Teil seiner Länge achsparallele Kanäle für die Aufnahme entsprechender sich in Axialrichtung erstreckender Schenkel des Induktors aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausgusseinrichtung eines Gefäßes für die Aufnahme von Schmelze, insbesondere Metallschmelze, z. B. eines Lichtbogen- Elektroofens, mit einem z. B. hülsen- oder rohrförmigen einen Abstichkanal bil denden, insbesondere monolitischen Ausgusskörper aus einem an das elektro magnetische Wechselfeld eines Induktors zur Aufheizung ankoppelbaren feuer festen Material.

Eine derartige Ausgusseinrichtung ist bspw. aus der DE 196 44 345 A1 bekannt. Hierbei ist in dem Boden eines Schmelzengefäßes ein Lochstein eingebaut, in dem eine Ausgusshülse aus feuerfestem keramischem Material sitzt. Im Bereich des Auslaufes ist die Ausgusshülse von einer Induktorspule umschlossen. Zwi schen dem Induktor und der Ausgusshülse und ggf. dem Lochstein besteht eine Isolierung. Der Induktor steht mit dem Rahmen eines ausgussseitigen Schieber verschlusses bzw. mit dem Bodenmantel des Schmelzengefäßes in wärmelei tender Verbindung. Bei derartigen zylindrisch gewickelten Außeninduktorspulen, welche die den Aufstichkanal begrenzenden Steine umfangen, ist das Feuer festmaterial anfällig gegen Rissbildung. Laufen versinterungsbedingt Stahlzun gen zwischen Spule und Ausgusskörper, werden diese aufgeheizt und frieren nicht mehr ein, was massive Sicherheitsrisiken in sich birgt (Stahldurchbrüche). Darüber hinaus können zylindrische Induktorspulen den besonders kritischen unteren Bereich des Abstichkanals nicht induktiv beheizen, so dass aufwendige und technologisch eventuell nicht beherrschbare Änderungen der bestehenden mechanischen Verschlusssysteme, wie Schieber, erforderlich sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ausgussein richtung zur Verfügung zu stellen, bei welcher der den Abstichkanal bildende Ausgusskörper mit hohem elektrischen Wirkungsgrad induktiv aufheizbar ist, welche einfach und von unkomplizierter Bauart ist, und bei welcher die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermieden sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Ausgussvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Ausgusskörper in seiner Wandung zumindest über einen wesentlichen Teil seiner Länge achsparallele Kanäle für die Aufnahme entsprechender sich in Axialrichtung erstreckender Schenkel des Induktors aufweist.

Auf diese Weise werden die zuvor genannten Ziele auf einfache Weise erreicht. Darüber hinaus treten wegen der weitgehenden Umschließung der Endbereiche des Induktors durch den Ausguss körper bei hohem Wirkungsgrad keine oder nur schwache elektromagnetische Streufelder in den Bereichen oberhalb und unterhalb des Induktors auf, so dass parasitäre Ankopplungen von externen Metallteilen, z. B. der Schieberkonstruktion, vermieden werden. Grenzbereiche zu einem den Ausgusskörper mit Induktor stützenden Lochstein oder Umrandungsstein sind im Vergleich zu der Anwendung einer wendelförmig gewickelten Induktorspule verhältnismäßig kalt. Während eine wendelförmig gewickelte Induktorspule einen Lochstein oder Umrandungsstein umschließt, bildet die erfindungsgemäße Anordnung eine Kühlung in diesem Bereich. Gleichzeitig ist eine leichte Auswechsel barkeit des Ausgusses und seiner Verschließteile gewähr leistet. Der induktiv ankoppelnde Ausgusskörper ist außerdem wiederverwendbar.

Die achsparallelen Kanäle können in der Wandung des Ausguss körpers vollständig eingeschlossen oder zu der Mantelaußen fläche des Ausgusskörpers offen sein. Im letzteren Fall ist der Ausgusskörper auf seiner Außenseite mit einer Art Rippung versehen. Dabei kann der Induktor aus mehreren Teilsegmenten bestehen, welche in formschlüssig den Ausgusskörper umgebende Wärmeisolationssegmente eingeschlossen sind. Auf diese Weise kann die Rissanfälligkeit, welche bei der Verwendung herkömm licher Ringinduktoren auftritt, beseitigt werden, da Soll dehnungsfugen bereits vorliegen. Bei offenen Kanälen ist außerdem die Montage erleichtert.

Die achsparallelen Kanäle für die Aufnahme der Schenkel des Induktors sind vorzugsweise im Bereich der beiden Enden des Ausgusskörpers über umlaufende Verbindungskanäle miteinander verbunden und in den Verbindungskanälen die axialen Schenkel des Induktors verbindende z. B. U-förmige Induktorabschnitte angeordnet. Auf diese Weise bestehen günstige Verhältnisse bezüglich etwaiger Streufelder, die weitgehend vermieden werden können.

Der Induktor kann aus von einem Kühlmedium, insbesondere Luft, durchströmbaren Rohrabschnitten bestehen.

Mittels zusätzlicher ringförmiger Kühlrohre im Bereich des Ausgusskörpers können zur Erhöhung der Betriebssicherheit bewusst Einfrierzonen gebildet sein.

Etwa vorhandene elektromagnetische Restfelder des Induktors können einfach mittels Abschirmblechen nach außen abgeschirmt sein; letztere können z. B. in die Wärmeisolationssegmente integriert sein.

Die achsparallelen Schenkel des Induktors sind bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung bis nahe einer an dem Auslaufende des Ausgusskörpers vorgesehenen Verschlussein richtung, z. B. eines Schieberverschluss, geführt, so dass die vorhandene fest stehende Schieberplatte mit beheizt werden kann.

Bei einer weiteren besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist einlaufseitig ein Bereich des Ausgusskörpers kanalfrei, so dass die bis dorthin reichenden Kanäle kappenartig überdeckt sind.

Der Ausgusskörper kann ferner mit einem z. B. auswechselbaren verschleißfesten Innenrohr ausgerüstet sein, um die Standzeit des Ausgusskörpers insgesamt zu erhöhen.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in ein zelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1 im Zeichnungsteil Fig. 1A eine die Erfindung aufweisende Ausgusseinrichtung, teilweise ge schnitten und weggebrochen, im Bereich des Aus laufende des Ausgusskörpers, und im Zeichnungsteil Fig. 1B den Ausgusskörper ähnlich im Bereich seines oberen Einlaufendes, und

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch eine Ausgussein richtung ähnlich der von Fig. 1.

Die dargestellte Ausgusseinrichtung ist für ein Gefäß zur Aufnahme von Schmelze, insbesondere Metallschmelze, wie einen Lichtbogen-Elektroofen bestimmt. Ein hülsen- oder rohrförmiger Ausgusskörper 2, welcher in der bodenseitigen (zeichnerisch bis auf den Stahlboden 18 weggelassenen) Gefäßwand 14 untergebracht ist, umschließt einen Abstichkanal 1. Der Ausgusskörper 2 besteht aus einem feuerfesten Material, welches von einem einen elektrischen Anschluss 21 aufweisenden Induktor 3 durch Ankopplung dessen elektromagnetischen Wechselfeldes aufgeheizt werden kann. Der Induktor 3 besteht aus von einem Kühlmittel, wie Luft, durchströmten Rohr abschnitten. Wie in Fig. 1A angedeutet, kann der Ausgusskörper 2 ein auswechselbares verschleißfestes Innenrohr 12 aufweisen.

In der Wandung 4 des Ausgusskörpers 2 sind über einen wesentlichen Teil seiner Länge achsparallele Kanäle 5 vorgesehen. In dem dargestellten Fall sind die Kanäle 5 zu der Mantelaußenfläche 7 des Ausgusskörpers 2 hin offen, so dass der Ausgusskörper 2 dort eine Art Rippung 16 erhält. In den nach radial außen offenen achsparallelen Kanälen 5 sind in entsprechender Anzahl sich in Axialrichtung erstreckende Schenkel 6 des Induktors 3 angeordnet. Am Einlaufende 10 sind die Kanäle 5 kappenartige abgedeckt. Die achsparallelen Kanäle 5 sind ferner im Bereich des Einlaufendes 10 und des Aus laufendes 11 des Ausgusskörpers 2 über umlaufende Verbindungs kanäle 8 miteinander verbunden. In den Verbindungskanälen 8 befinden sich U-förmige Induktorabschnitte 9, welche die achsparallelen Schenkel 6 des Induktors 3 miteinander verbinden. Der geringe oder verschwindende Abstand zwischen Induktor 3 und dem Feuerfestmaterial des Ausgusskörpers 2 führt zu einem hohen Wirkungsgrad.

Aus Fig. 1B ist zu ersehen, dass im Bereich des oberen Einlaufendes 10 des Ausgusskörpers 2 ein ringförmiges Kühlrohr 13, welches in eine Wärmeisolation 15 eingeschlossen ist, den Ausgusskörper 2 zur Schaffung einer Einfrierzone umgibt.

Elektromagnetische Restfelder des Induktors 2 können mittels nicht dargestell ter Abschirmbleche, die ggf. in eine den Ausgusskörper 2 umschließende Wär meisolation 22 integriert sind, nach außen abgeschirmt sein.

Aus Fig. 1A ist ferner ersichtlich, dass die axialen Schenkel 6 des Induktors 2 bis nahe an eine an dem Auslaufende 11 des Ausgusskörpers 2 vorgesehene Verschlusseinrichtung geführt sind. Die Verschlusseinrichtung weist in diesem Falle eine an dem Stahlboden 18 des Gefäßes festliegende Verschlussplatte 17, eine beweglichen Schieberplatte 19 und eine schematisch dargestellte Schie berkonstruktion 20 auf. Es ist dort auch zu erkennen, dass der Ausgusskörper 2 mit einer unteren konischen Erweiterung 24 in der in diesem Bereich komple mentär konischen Wärmeisolation 22 aufgenommen ist, welche sich an einem entsprechenden Widerlager 23 des Stahlbodens 18 abstützt.

Die Wärmeisolation 22, welche in Fig. 1A nur in ihrem unteren Bereich und in Fig. 1B gar nicht zeichnerisch dargestellt ist, umschließt gemäß Fig. 2, welche auch den ovalen Verlauf der Magnetfeldlinien MFL veranschaulicht, den Aus gusskörper 2; in ihm können die Schenkel 6 des Induktors 3 eingebettet sein. Die Wärmeisolation 22 ist gemäß Fig. 2 an Trennfugen 25 in einzelne leicht montierbare Segmente unterteilt.

Bezugszeichenliste

1

Abstichkanal

2

Ausgusskörper

3

Induktor

4

Wandung

5

Kanäle

6

Schenkel

7

Mantelaußenfläche

8

Verbindungskanäle

9

Induktorabschnitte

10

Einlaufende

11

Auslaufende

12

Innenrohr

13

Kühlrohre

14

Gefäßwand

15

Wärmeisolation

16

Rippung

17

Verschlussplatte

18

Stahlboden

19

Schieberplatte

20

Schieberkonstruktion

21

elektrischer Anschluss

22

Wärmeisolation

23

Widerlager

24

Erweiterung

25

Trennfugen
MFL Magnetfeldlinie

Claims

1. Ausgusseinrichtung eines Gefäßes für die Aufnahme von Schmelze, insbesondere Metallschmelze, z. B. eines Lichtbogen- Elektroofens, mit einem z. B. hülsen- oder rohrförmigen, einen Abstichkanal (1) bildenden, insbesondere monolitischen Ausgusskörper (2) aus einem an das elektromagnetische Wechselfeld eines Induktors (3) zur Aufheizung ankoppelbaren feuerfesten Material, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgusskörper (2) in seiner Wandung (4) zumindest über einen wesentlichen Teil seiner Länge achsparallele Kanäle (5) für die Aufnahme entsprechender sich in Axialrichtung erstrecken der Schenkel (6) des Induktors (3) aufweist.

2. Ausgusseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kanäle (5) in der Wandung (4) des Ausguss körpers (2) vollständig eingelassen oder zu der Mantelaus senfläche (7) des Ausgusskörpers (2) hin offen sind.

3. Ausgusseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgusskörper (2) mit dem Induk tor (3), insbesondere mit den achsparallelen Schenkeln (6) des Induktors (3), in eine ggf. nach Maßgabe der Schenkel (6) des Induktors (3) längs unterteilte Wärmeisolierung (22) einge schlossen bzw. eingebettet ist.

4. Ausgusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die achsparallelen Kanäle (5) im Bereich der beiden Enden (10, 11) des Ausgusskörpers (2) über Verbindungskanäle (8) miteinander verbunden und in den Verbindungskanälen (8) die achsparallelen Schenkel (6) des Induktors (3) verbindende z. B. U-förmige Induktor-Abschnitte (9) angeordnet sind.

5. Ausgusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor (3) aus von einem Kühlmedium, insbesondere Luft, durchströmbaren Rohrabschnitten besteht.

6. Ausgusseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels zusätzlicher ringförmiger Kühlrohre (13) im Bereich des Ausgusskörpers (2) eine Einfrierzone gebildet ist.

7. Ausgusseinrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektromagnetische Restfelder des Induktors (3) mittels Abschirmblechen nach außen abgeschirmt sind.

8. Ausgusseinrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Schenkel (6) des Induktors (3) bis nahe einer an dem Auslaufende (11) des Ausgusskörpers (2) vorgesehenen Verschlusseinrichtung, z. B. eines Schieberverschlusses (19, 20), geführt sind.

9. Ausgusseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einlaufseitig ein Bereich des Ausgusskörpers (2) kanalfrei ist und die bis dorthin reichenden Kanäle (5) kappenartig überdeckt sind.

10. Ausgusseinrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgusskörper (2) ein, z. B. auswechselbares verschleißfestes Innenrohr (12) aufweist.