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DE102008017010A1 - Modular electric reduction furnace - Google Patents

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DE102008017010A1
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reduction furnace
electric reduction
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Abstract

Elektro-Reduktionsöfen, die bei Ferrolegierungs- und NE-Prozessen zu Versuchszwecken und in vereinfachter Bauform als industrielle SAF einsetzbar sind, erfordern genau wie größere Öfen jeweils ein komplettes Engineering, wobei die Engineering-Kosten überproportional ins Gewicht fallen, da sie mit der Ofengröße nicht abnehmen, sondern in weiten Teilen eine Art "Fixkosten" darstellen. Weiterhin sind Änderungen an bestehenden Öfen - ob groß oder klein - sehr aufwändig. Einmal errichtete Öfen können mechanisch nur noch schwer angepasst bzw. geändert werden. Um einen kleineren flexiblen Reduktionsofen zu entwickeln, der es ermöglicht, preisgünstig zu projektierende und dennoch prozessspezifisch anpassbare Reduktionsöfen für den Versuchsbetrieb bzw. in vereinfachter Bauform für eine entsprechende industrielle Verwendung bereitstellen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Elektro-Reduktionsofen (1) ohne eine geschweißte Stahlkonstruktion komplett zerlegbar aus beliebig austauschbaren Modulen auszubilden und die Abmessungen und den Aufbau des Elektro-Reduktionsofens (1) bezüglich des Ofengefäßes (2), der Seitenwände (3), des Bodens (4), der Decke (5) sowie der Anordnung der Elektroden (6) durch Verwendung einzelner und/oder mehrerer Module mit unterschiedlichen Abmessungen und Materialien individuell variabel zu gestalten.Electro reduction furnaces, which can be used as an industrial SAF in ferroalloying and NE processes for experimental purposes and in a simplified design, require a complete engineering just like larger furnaces, whereby the engineering costs are disproportionately large as they do not match the furnace size decrease, but in large part represent a kind of "fixed costs". Furthermore, changes to existing stoves - large or small - are very complex. Once built ovens can be difficult to adjust or change mechanically. In order to develop a smaller flexible reduction furnace, which makes it possible to provide low-cost projecting and yet process-specific customizable reduction ovens for experimental operation or in a simplified design for a corresponding industrial use, the invention proposes the electric reduction furnace (1) without a welded steel construction completely dismantled from any interchangeable modules form and the dimensions and structure of the electric reduction furnace (1) with respect to the furnace vessel (2), the side walls (3), the bottom (4), the ceiling (5) and the arrangement of the To make electrodes (6) individually variable by using individual and / or multiple modules with different dimensions and materials.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektro-Reduktionsofen mit beliebiger, beispielsweise runder oder rechteckiger, Querschnittsform des Ofengefäßes, der bei Ferrolegierungs- und NE-Prozessen (NE = Nichteisenmetalle) zu Versuchszwecken und in vereinfachter Bauform unter Wegfall der Versuchsoptionen als industrieller SAF (Submerged Arc Furnace) einsetzbar ist.The The invention relates to an electric reduction furnace with any, For example, round or rectangular, cross-sectional shape of the furnace vessel, the in ferroalloying and NE processes (NE = non-ferrous metals) too Experimental and simplified design with the elimination of the experimental options can be used as industrial SAF (Submerged Arc Furnace).

Bekannte kleinere Elektro-Reduktionsöfen erfordern genau wie größere Öfen jeweils ein komplettes Engineering. Einmal errichtete Öfen können mechanisch nur noch schwer angepasst bzw. geändert werden. Eine mögliche Standardisierung beschränkt sich auf Maße und Bauarten, jedoch weniger auf die universelle Einsetzbarkeit einzelner Bauteile. Hinsichtlich der elektrischen Betriebsweise können bekannte Öfen wechselweise auch in verschiedenen Verschaltungen betrieben werden, wozu aber oftmals zuvor mechanische Bauteile aufwändig umgebaut oder gar gewechselt werden müssen, was im Regelfall individuelle Lösungen erforderlich werden lässt.Known smaller electric reduction furnaces require just like larger ovens each a complete engineering. Once built ovens can be mechanically difficult adapted or changed become. A possible Standardization limited on dimensions and types, but less on the universal applicability individual components. Regarding the electrical operation can well-known ovens alternately operated in different interconnections, Often, however, mechanical components have been extensively rebuilt before or even have to be changed, which as a rule individual solutions required.

Bei kleinen Öfen fallen zusätzlich die Engineering-Kosten überproportional ins Gewicht, da sie mit der Ofengröße nicht abnehmen, sondern in weiten Teilen eine Art „Fixkosten" darstellen. Änderungen an bestehenden Öfen – ob groß oder klein – sind sehr aufwändig. Es besteht deshalb die Schwierigkeit, kleine Öfen zu vermarkten, da dem Markt nur schwer vermittelbar ist, dass die Kosten für Engineering und Fertigung kleiner Öfen nicht im gleichen Maße wie die Nenn-Leistungen sinken.at small stoves fall in addition the engineering costs disproportionately in the weight, because they do not decrease with the size of the oven, but to a large extent constitute a kind of "fixed costs." Changes existing stoves - big or small - are very consuming. There is therefore the difficulty to market small ovens, as the market It is difficult to convey that the cost of engineering and manufacturing small stoves not the same as the nominal power drops.

Ausgehend von diesem geschilderten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen kleineren flexiblen Reduktionsofen anzugeben, der es ermöglicht, preisgünstig zu projektierende und dennoch prozessspezifisch anpassbare Reduktionsöfen für den Versuchsbetrieb bzw. für eine entsprechende industrielle Verwendung entwerfen zu können.outgoing From this described prior art, it is an object of the invention, specify a smaller flexible reduction furnace, which allows inexpensive to be configured and yet process-specific customizable reduction ovens for the experimental operation or for to design a corresponding industrial use.

Die gestellte Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Elektro-Reduktionsofen komplett zerlegbar aus beliebig austauschbaren Modulen ausgebildet ist, wobei für Leistungsstärken oberhalb von 5 MVA als Leistungsgrenze eine unwirtschaftlich werdende Gesamtkonstruktion gilt, die je nach Ausführung und Verwendung des Ofens u. a. beispielsweise zur stützenden Aufnahme von Dehnungsspannungen erforderlich ist, und dass die Abmessungen und der Aufbau des Elektro-Reduktionsofens bezüglich des Ofengefäßes, der Seitenwände, des Bodens, der Decke sowie der Anordnung der Elektroden durch Verwendung einzelner und/oder mehrerer Module mit unterschiedlichen Abmessungen und Materialien individuell variabel gestaltbar und beispielsweise für industriell genutzte Öfen die für unterschiedliche Prozesse erforderlichen unterschiedlichen Herdhöhen in wesentlich einfacher Weise veränderbar sind.The Asked object is with the characterizing features of the claim 1 solved by that the electric reduction furnace completely dismantled from any interchangeable Modules is formed, wherein for power ratings above 5 MVA as a performance limit an uneconomic expectant Total construction applies, depending on the design and use of the furnace u. a. for example, to the supporting Recording of strain stresses is required, and that the dimensions and the structure of the electric reduction furnace with respect to the furnace vessel, the Side walls, the floor, the ceiling and the arrangement of the electrodes by use single and / or multiple modules with different dimensions and materials individually customizable and, for example for industrial used ovens the for different processes required different hearth heights in substantially easily changeable are.

Die modulare Bauform mit schnell austauschbaren Segmenten, wobei einzelne oder mehrere Module auch Schweißkonstruktionen sein können, erleichtert durch ihre Eignung für möglichst zahlreiche elektrische Betriebsweisen bei der Anwendung als Versuchsofen die Anpassung an unterschiedliche Versuchsziele aus bei spielsweise dem Gebiet der Nichteisenmetalle und Schlackenreinigung, der Herstellung von Stahl und Ferrolegierungen und der Hüttenreststoffverwertung. Auch für die Prüfung von Feuerfest- und Seitenwandkühlkonzepten (Kanalkühlung, Rieselkühlung, verschiedene Kupferkühlkonzepte) ist dieser erfindungsgemäße multifunktionale Elektro-Reduktionsofen bestens geeignet.The modular design with quickly exchangeable segments, with individual or several modules also welded constructions could be, relieved by their suitability for preferably numerous electrical modes of operation when used as a test furnace the adaptation to different experimental objectives from example the field of non-ferrous metals and slag cleaning, production of steel and ferroalloys and the utilization of metallurgical materials. Also for the exam of refractory and sidewall cooling concepts (Channel cooling, Rieselkühlung, different copper cooling concepts) is this multifunctional invention Electric reduction furnace ideally suited.

Die modulare Bauform erleichtert durch die Übertragung einzelner Elemente nach ihrer Bewährung in den industriellen Maßstab die Projektierung und individuelle Gestaltung gerade kleinerer Öfen, die dann erfindungsgemäß gleichfalls aus einem "Baukasten" zusammengestellt werden können. Mit Vorteil lassen sich derartige kleinere Öfen dann beispielsweise bei einem späteren Prozess- oder Produktwechsel in einfacher und schneller Weise an die geänderten Verhältnisse anpassen.The Modular design facilitated by the transfer of individual elements after her probation in the industrial scale the design and customization of smaller ovens, the then also according to the invention composed of a "kit" can be. Advantageously, such smaller ovens then, for example, at a later one Process or product change in a simple and fast way the changed conditions to adjust.

So sind die Seitenwände des Ofengefäßes zur schnellen Höhen- und Ausmauerungsadaption in Gefäßringe mit möglichen unterschiedlichen Höhen unterteilt, die wiederum in Gefäßringsegmente geteilt sind, beispielsweise in Hälften oder Drittel. Diese Gefäßringsegmente besitzen teilweise verschiedene Aufgaben und dementsprechend teilweise auch verschiedene Höhen. So können beispielsweise vorne ein Metallabstichsegment und ein Schlackenabstichsegment übereinander liegen, während das Segment auf der gegenüberliegenden Seite so hoch wie das Metallabstichsegment und das Schlackenabstichsegment zusammen ist. Durch Verwendung einzelner standardisierter, beispielsweise gebogen, ausgebildeter Gefäßringsegmente, die in beliebiger Anzahl miteinander verkettet werden, können beispielsweise auch pseudorunde und/oder eckige Gefäßringe mit unterschiedlich großem Durchmesser gebildet werden. Der erfindungsgemäße Elektro-Reduktionsofen geht somit weg von der geschweißten Stahlkonstruktion und auch von der Vorstellung, dass ein Ofen zwangsläufig außen rund sein muss, um Dehnungskräfte aufzunehmen. Dies können auch verkettete gebogene Elemente.Thus, the sidewalls of the furnace vessel are subdivided into vascular rings of possibly different heights for rapid height and lining adaptation, which in turn are divided into vascular ring segments, for example halves or thirds. These vessel ring segments sometimes have different tasks and, accordingly, sometimes different heights. For example, at the front, a metal tapping segment and a slag tapping segment may overlap, while the segment on the opposite side is as high as the metal tapping segment and the slag tapping segment together. By using individual standardized, for example, curved, trained vessel ring segments, which are linked together in any desired number, it is also possible, for example, to form pseudo-round and / or angular vessel rings with different-sized diameters. The electric reduction furnace according to the invention thus goes away from the welded steel construction and also from the idea that a furnace inevitably has to be round on the outside to absorb expansion forces. These can also be chained curved elements.

Die modulare Bauform schließt auch die individuell möglichen unterschiedlichen elektrischen Betriebsweisen ein. So kann beispielsweise der Boden des Elektro-Reduktionsofens aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt werden, um Versuche mit einer Bodenelektrode durchzuführen. Weiterhin wird durch eine entsprechende Geometrie der Elektrodendurchführung sowie einer intelligenten Verschaltung des elektrischen Anschlusses ein AC- und DC-Betrieb und die Anwendung zahlreicher unterschiedlicher elektrischer Betriebsweisen ermöglicht, wobei folgende, teilweise auch für die Verwendung im industriellen Maßstab geeignete änderbare elektrische Betriebsweisen durchführbar sind:

  • – DC-Betrieb und 1 bis 3 Elektroden mit Bodenelektrode,
  • – AC/DC-Betrieb und 1 Elektrode mit Bodenelektrode,
  • – DC-Betrieb mit 2 Elektroden ohne Bodenelektrode,
  • – DC-Betrieb mit 2 Elektroden mit Bodenelektrode,
  • – AC-Betrieb mit 3 Elektroden direkt am Drei-Phasen-Netz für kleine Leistungen,
  • – AC-Betrieb mit 3 Elektroden in üblicher Verschaltung und Steuerung.
The modular design also includes the individually possible different electrical modes of operation. For example, the bottom of the electric reduction furnace can be made of an electrically conductive material to perform experiments with a bottom electrode. Furthermore, by means of a corresponding geometry of the electrode leadthrough and an intelligent connection of the electrical connection, an AC and DC operation and the use of numerous different electrical operating modes are made possible, wherein the following, partly also suitable for use on an industrial scale suitable changeable electrical operations are feasible:
  • - DC operation and 1 to 3 electrodes with bottom electrode,
  • - AC / DC operation and 1 electrode with bottom electrode,
  • - DC operation with 2 electrodes without bottom electrode,
  • - DC operation with 2 electrodes with bottom electrode,
  • - AC operation with 3 electrodes directly on the three-phase network for low power,
  • - AC operation with 3 electrodes in usual wiring and control.

Zusammengefasst sind dabei folgende Vorteile durch den Elektro-Reduktionsofen der Erfindung gegeben:

  • – Möglichkeit, auch ohne AC-Elektrik einen AC-Betrieb mit 3-Elektroden im DC-Betrieb hinsichtlich des Stromflusses nachahmen zu können,
  • – schnelle Korrektur z. B. der Herdhöhe bei industriellen Ofengrößen,
  • – rationellere Konstruktion und Fertigung, insbesondere von selteneren Ofentypen,
  • – vereinfachte Wartung und Kontrolle des Ofens im Betrieb,
  • – schneller Austausch einzelner Segmente,
  • – Möglichkeit der Lagerhaltung einzelner Bauteile,
  • – schnelles Engineering durch Verwendung eines modularen Baukastensystems,
  • – Möglichkeit der Vorbereitung späterer Umbauten.
In summary, the following advantages are given by the electric reduction furnace of the invention:
  • - Ability to mimic an AC operation with 3-electrodes in DC operation with respect to the current flow, even without AC electrics,
  • - fast correction z. B. the hearth height in industrial furnace sizes,
  • - more rational design and manufacturing, especially of rare types of furnaces,
  • - simplified maintenance and control of the furnace during operation,
  • - fast exchange of individual segments,
  • - possibility of storing individual components,
  • - fast engineering through the use of a modular system,
  • - Possibility of preparing later conversions.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.Further Advantages and details of the invention are given below in schematic drawings illustrated embodiments explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen Elektro-Reduktionsofen mit fehlendem Seitenwandsegment in einer perspektivischen Seitenansicht schräg von oben, 1 an electric reduction furnace with missing side wall segment in a perspective side view obliquely from above,

2 zwei Seitenwandsegmente in einer perspektivischen Seitenansicht, 2 two side wall segments in a perspective side view,

3 einen Elektro-Reduktionsofen in einer perspektivischen Explosionsdarstellung, 3 an electric reduction furnace in an exploded perspective view,

4 einen aus standardisierten Gefäßringsegmenten gebildeten pseudorunden Gefäßring, 4 a pseudo-circular vascular ring formed from standardized vascular ring segments,

5 eine Verkettung von standardisierten Gefäßringsegmenten, 5 a concatenation of standardized vascular ring segments,

6 eine Elektrodenanordnung in einer Draufsicht, 6 an electrode arrangement in a plan view,

7 einen elektrischen Schaltplan. 7 an electrical wiring diagram.

In der 1 ist ein Elektro-Reduktionsofen 1 in einer perspektivischen Seitenansicht dargestellt. Er besteht im Wesentlichen aus einem Ofengefäß 2 mit einer Seitenwand 3, einem Boden 4 und einer Decke 5. Durch in der Decke 5 vorhandene Öffnungen sind von oben in das Ofengefäß 2 an Elektrodenarmen 8 gehaltene Elektroden 6 eingeführt, wobei zur vertikalen Verschiebung der Elektroden 6 die Elektrodenarme 8 an Führungsrahmen 9 beweglich befestigt sind. Die Elektrodenarme 8 dienen hierbei zusätzlich zur Halterung der für den Betrieb erforderlichen Zuführung elektrischer Energie mittels einer Hochstrombahn 10. Zur Dokumentation der modularen Bauweise und um einen Blick in das Ofengefäß 2 zu ermöglichen, wurde in der 1 eines von ursprünglich drei vorhandenen Seitenwandsegmenten 30 (vgl. 2), die die Seitenwand 3 bilden, sowie ein entsprechend großes Teilstück des Bodens 4 entfernt. An einem der verbleibenden Seitenwandsegmente 30 (vgl. 2) ist eine Schmelzrinne 23 angeordnet.In the 1 is an electric reduction furnace 1 shown in a perspective side view. It consists essentially of a furnace vessel 2 with a side wall 3 a floor 4 and a blanket 5 , Through in the ceiling 5 existing openings are from the top of the furnace vessel 2 on electrode arms 8th held electrodes 6 introduced, with the vertical displacement of the electrodes 6 the electrode arms 8th on guide frames 9 are movably attached. The electrode arms 8th serve here in addition to holding the necessary for the operation supply of electrical energy by means of a high current path 10 , To document the modular design and to have a look into the furnace vessel 2 was allowed in the 1 one of originally three existing sidewall segments 30 (see. 2 ), the side wall 3 form, as well as a corresponding large section of the soil 4 away. At one of the remaining sidewall segments 30 (see. 2 ) is a melting trough 23 arranged.

In der 2 sind die beiden Seitenwandsegmente 30 (in der Abbildung links mit der Schmelzrinne 23 und rechts mit zugehörendem Bodenteilstück 4) der 1 in einer perspektivischen Seitenansicht einzeln dargestellt. Die Seitenwandsegmente 30 sind aus einzelnen übereinander liegenden Gefäßringsegmenten 21 aufgebaut, wobei eines als Metallabstichsegment oder als Schlackenabstichsegment mit einer Schmelzrinne 23 versehen ist.In the 2 are the two sidewall segments 30 (in the figure on the left with the melting channel 23 and right with belonging bottom section 4 ) of the 1 individually shown in a perspective side view. The sidewall segments 30 are made of individual superimposed vascular ring segments 21 constructed, one as a metal tapping segment or Schlackenabstichsegment with a melting trough 23 is provided.

Zur weiteren Verdeutlichung der erfindungsgemäßen modularen Bauform des Elektro-Reduktionsofens 1 ist dieser in der 3 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung abgebildet. Einzelne Bauteile des Elektro-Reduktionsofens 1 sind auf diese Weise gegenüber der 1 klarer zu erkennen. So ist erkennbar, dass der Boden 4 aus zwei übereinander liegenden Schichten 41, 42 gebildet ist, wobei zur Verwendung des Bodens 4 als Bodenelektrode 7 die obere Schicht 41 beispielsweise aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt werden kann.To further illustrate the inventive modular design of the electric reduction furnace 1 is this in the 3 shown in a perspective exploded view. Individual components of the electric reduction furnace 1 are that way opposite the 1 to recognize more clearly. So it can be seen that the ground 4 from two superimposed layers 41 . 42 is formed, wherein the use of the soil 4 as bottom electrode 7 the upper layer 41 can be made for example of an electrically conductive material.

Die 4 zeigt in einer Draufsicht einen pseudorunden Gefäßring 20, der in diesem Ausführungsbeispiel aus fünf standardisierten, gebogenen Gefäßringsegmenten 22 gebildet ist, die lösbar untereinander verkettet sind. Die hier verwendete Anzahl von fünf Gefäßringsegmenten 22 ist beliebig veränderbar, wobei als sinnvolle untere Grenze drei miteinander verkettete Gefäßringsegmente 22 gelten, die dann ein 3-eckiges Ofengefäß ergeben, während eine größere Anzahl sich der runden Form weiter annähert. Eine mögliche Ausführung einer derartigen Verket tung 24 ist in der 5 dargestellt, wobei jedes Gefäßringsegment 22 in das benachbarte Gefäßringsegment 22 von oben eingehängt wird.The 4 shows in a plan view of a pseudo-circular vascular ring 20 , which in this embodiment consists of five standardized curved vessel ring segments 22 is formed, which are releasably linked together. The number of five vascular ring segments used here 22 is arbitrarily changeable, with as meaningful lower limit three interconnected vascular ring segments 22 apply, which then give a 3-cornered furnace vessel, while a larger number of the round shape continues to approach. A possible embodiment of such a Verket device 24 is in the 5 shown, each vessel ring segment 22 in the adjacent vessel ring segment 22 is hung from above.

Eine mögliche Anordnung der Elektroden 6 mit ihren Elektrodenarmen 8 sowie den Elektroanschlüssen 11 ist in der 6 dargestellt. Aus dieser Darstellung ist die innerhalb des Ofengefäßes 2 frei zueinander mögliche Verstellbarkeit (innerhalb einer entsprechend ausgebildeten Öffnung im Ofendeckel, die vorzugsweise y-förmig ausgestaltet sein kann) der Elektroden 6 ersichtlich, welche erforderlich ist, um verschiedene Verschaltungen realisieren zu können. Eine mögliche elektrische Verschaltung hierzu für Gleichstrom (=) oder Wechselstrom (~) ist dem in der 7 wiedergegebenen Schaltplan zu entnehmen. Er zeigt die Schalter S2, S3 und S4 für die Elektroden 6 sowie die Schalter S1 und S5 für die Bodenelektrode 7. Mit dieser Verschaltung sind dann folgende Betriebsweisen möglich: Schalter: S1 S2 S3 S4 S5 Schalterstellungen: DC-Betrieb mit drei Elektroden und Bodenelektrode AUS EIN EIN EIN EIN DC/AC-Betrieb mit einer Elektrode und Bodenelektrode AUS AUS EIN AUS EIN DC-Betrieb mit zwei Elektroden ohne Bodenelektrode EIN EIN AUS EIN AUS DC-Betrieb mit zwei Elektroden und Bodenelektrode AUS EIN AUS EIN EIN AC-Betrieb mit drei Elektroden ohne Bodenelektrode AUS EIN EIN EIN AUS A possible arrangement of the electrodes 6 with their electrode arms 8th as well as the electrical connections 11 is in the 6 shown. From this representation, the inside of the furnace vessel 2 freely adjustable to each other (within a correspondingly shaped opening in the furnace lid, which may be preferably designed in a y-shape) of the electrodes 6 which is necessary to realize different interconnections. A possible electrical connection for this purpose for DC (=) or AC (~) is in the 7 Refer to the circuit diagram reproduced. It shows the switches S2, S3 and S4 for the electrodes 6 and the switches S1 and S5 for the bottom electrode 7 , The following operating modes are then possible with this interconnection: Switch: S1 S2 S3 S4 S5 Switch positions: DC operation with three electrodes and bottom electrode OUT ONE ONE ONE ONE DC / AC operation with one electrode and bottom electrode OUT OUT ONE OUT ONE DC operation with two electrodes without bottom electrode ONE ONE OUT ONE OUT DC operation with two electrodes and bottom electrode OUT ONE OUT ONE ONE AC operation with three electrodes without bottom electrode OUT ONE ONE ONE OUT

11
Elektro-ReduktionsofenElectro-reduction furnace
22
Ofengefäßfurnace vessel
33
SeitenwandSide wall
44
Bodenground
55
Deckeblanket
66
Elektrodeelectrode
77
Bodenelektrodebottom electrode
88th
Elektrodenarmelectrode arm
99
Führungsrahmenguide frame
1010
HochstrombahnHigh current path
1111
ElektroanschlussElectrical connection
2020
Gefäßringvascular ring
2121
GefäßringsegmentVascular ring segment
2222
standardisiertes Gefäßringsegmentstandardized Vascular ring segment
2323
Schmelzrinnemelting gutter
2424
Verkettungconcatenation
3030
SeitenwandsegmentSide wall segment
41, 4241 42
den Boden bildende Schichtenthe Soil forming layers
S1–S5S1-S5
Schalterswitch
~~
Wechselstrom (AC-Betrieb)alternating current (AC operation)
==
Gleichstrom (DC-Betrieb)direct current (DC operation)

Claims (7)

Elektro-Reduktionsofen (1) mit beliebiger, beispielsweise runder oder rechteckiger, Querschnittsform des Ofengefäßes (2), der bei Ferrolegierungs- und NE-Prozessen zu Versuchszwecken und in vereinfachter Bauform unter Wegfall der Versuchsoptionen als industrieller SAF einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Elektro-Reduktionsofen (1) komplett zerlegbar aus beliebig austauschbaren Modulen ausgebildet ist, wobei für Leistungsstärken oberhalb von 5 MVA als Leistungsgrenze eine unwirtschaftliche Gesamtkonstruktion gilt, die je nach Ausführung und Verwendung des Ofens u. a. beispielsweise zur stützenden Aufnahme von Dehnungsspannungen erforderlich wird, – die Abmessungen und der Aufbau des Elektro-Reduktionsofens (1) bezüglich des Ofengefäßes (2), der Seitenwände (3), des Bodens (4), der Decke (5) sowie der Anordnung der Elektroden (6) durch Verwendung einzelner und/oder mehrerer Module mit unterschiedlichen Abmessungen und Materialien individuell variabel gestaltbar und beispielsweise für industriell genutzte Öfen die für unterschiedliche Prozesse erforderlichen unterschiedlichen Herdhöhen in wesentlich einfacher Weise veränderbar sind.Electric reduction furnace ( 1 ) with any, for example round or rectangular, cross-sectional shape of the furnace vessel ( 2 ) which can be used as an industrial SAF in ferroalloying and non-ferrous processes for experimental purposes and in a simplified design, with the elimination of the experimental options, characterized in that - the electric reduction furnace ( 1 ) is designed to be completely dismantled from any interchangeable modules, for power levels above 5 MVA as performance limit an uneconomical overall design applies, depending on the design and use of the furnace, inter alia, for example, to support the absorption of strain stresses required - the dimensions and structure of the electric Reduction furnace ( 1 ) with respect to the furnace vessel ( 2 ), the side walls ( 3 ), of the soil ( 4 ), the ceiling ( 5 ) and the arrangement of the electrodes ( 6 ) individually variable by using individual and / or multiple modules with different dimensions and materials and, for example, for industrial ovens required for different processes different hearth heights are changed in a simple manner. Elektro-Reduktionsofen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne oder mehrere Module Schweißkonstruktionen sind.Electric reduction furnace ( 1 ) according to claim 1, characterized in that one or more modules are welded constructions. Elektro-Reduktionsofen (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur schnellen Höhen- und Ausmauerungsadaption die Seitenwände (3) des Ofengefäßes (2) in Gefäßringe (20) mit Seitenwandsegmenten (30) unterteilt sind.Electric reduction furnace ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that for fast height and brick lining adaptation the side walls ( 3 ) of the furnace vessel ( 2 ) in vascular rings ( 20 ) with sidewall segments ( 30 ) are divided. Elektro-Reduktionsofen (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Seitenwandsegmente (30) die Gefäßringe (20) in Gefäßringsegmente (21, 22) unterteilt sind.Electric reduction furnace ( 1 ) according to claim 3, characterized in that for the formation of the side wall segments ( 30 ) the vascular rings ( 20 ) in vessel ring segments ( 21 . 22 ) are divided. Elektro-Reduktionsofen (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gefäßringsegmente (22) standardisiert, beispielsweise gebogen ausgebildet sind und in beliebiger Anzahl zu pseudorunden und/oder eckigen Gefäßringen (20) mit unterschiedlich großem Durchmesser miteinander verkettet werden können.Electric reduction furnace ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the vessel ring segments ( 22 ) standardized, for example, are formed bent and in any number to pseudo-circular and / or square vascular rings ( 20 ) can be linked together with different diameters. Elektro-Reduktionsofen (1) nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (4) zur Verwendung als Bodenelektrode (7) mit einer aus einem elektrisch leitenden Material gefertigten Schicht (41) versehen ist.Electric reduction furnace ( 1 ) according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the bottom ( 4 ) for use as a bottom electrode ( 7 ) with a layer made of an electrically conductive material ( 41 ) is provided. Elektro-Reduktionsofen (1) nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine entsprechende Geometrie der Elektrodendurchführung sowie einer intelligenten Verschaltung des elektrischen Anschlusses für AC- und DC-Betrieb die Anwendung zahlreicher unterschiedlicher elektrischer Betriebsweisen ermöglicht wird, wobei folgende änderbare elektrische Betriebsweisen durchführbar sind: – DC-Betrieb und 1 bis 3 Elektroden (6) mit Bodenelektrode (7), – AC/DC-Betrieb und 1 Elektrode (6) mit Bodenelektrode (7), – DC-Betrieb mit 2 Elektroden (6) ohne Bodenelektrode, – DC-Betrieb mit 2 Elektroden (6) mit Bodenelektrode (7), – AC-Betrieb mit 3 Elektroden (6) direkt am Drei-Phasen-Netz für kleine Leistungen, – AC-Betrieb mit drei Elektroden (6) ohne Bodenelektrode mit üblicher Verschaltung und Steuerung.Electric reduction furnace ( 1 ) according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized in that by a corresponding geometry of the electrode feedthrough and an intelligent connection of the electrical connection for AC and DC operation, the use of numerous different electrical modes is enabled, the following changeable electrical operating modes are feasible: - DC operation and 1 to 3 electrodes ( 6 ) with bottom electrode ( 7 ), - AC / DC operation and 1 electrode ( 6 ) with bottom electrode ( 7 ), - DC operation with 2 electrodes ( 6 ) without bottom electrode, - DC operation with 2 electrodes ( 6 ) with bottom electrode ( 7 ), - AC operation with 3 electrodes ( 6 ) directly on the three-phase network for low power, - AC operation with three electrodes ( 6 ) without bottom electrode with usual wiring and control.
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