DE1167992B - Elektrodenabdichtung fuer elektrische Lichtbogen- und Reduktionsoefen - Google Patents

Description

• Elektrodenabdichtung für elektrische Lichtbogen- und Reduktionsöfen Es sind Anordnungen zur Abdichtung der im Ofendeckel elektrischer Lichtbogenöfen vorgesehenen Eintrittsstellenfür dieElektrodenbekannt,bei denen oberhalb dieser Eintrittsstellen ein die Elektrode konzentrisch mit Abstand umgebender ringförmiger Körper mit ebensolchem Hohlraum versehen ist, dessen der Elektrode zugekehrte W andung Öffnungen enthält, aus denen Gase oder Gasgemische gegen die Elektrode ausströmen. Der auf diese Weise um die Elektrode gebildete Gasüberdruck gegenüber dem im Ofeninneren herrschenden Druck soll das Herausschlagen von heißen Ofengasen oder Flammen aus dem zwischen der Elektrode und der Deckelwandung bestehenden Spalt und die damit verbundene Überhitzung der Deckelöffnung bzw. einen ungewollten Elektrodenabbrand verhindern.
• Den bekannten Ausführungsformen dieser Art haftet jedoch. der Mangel an, daß die Gasströmung in dem Spalt zwischen der Elektrode und dem ringförmigen Körper nicht bei allen Betriebszuständen des Ofens insbesondere bei Veränderungen des Gasdruckes im Innern des Ofens den erstrebten Zweck in einwandfreier Weise erfüllt. Es besteht vielmehr die Gefahr, daß einerseits bei steigendem Innendruck doch brennende Gase aus dem genannten Spalt nach außen gelangen oder daß bei geringerem Druck im Ofen Luft in den Ofenraum hineingesaugt wird. Die schon lange bekannten Anordnungen dieser Art konnten sich daher in der Praxis nicht durchsetzen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Mängel zu beseitigen. Bei einer Elektrodenabdichtung für elektrische Lichtbogen- und/oder Reduktionsöfen mit durch Öffnungen des Ofendeckels hindurchgeführten Elektroden und mit einem oberhalb der Eintrittsstelle der Elektroden in den Ofen angeordnete, die Elektrode mit Abstand konzentrisch umgebenden ringförmigen Körper mit einem ebensolchen Hohlraum, dessen der Elektrode zugekehrte Wandung mit Düsen versehen ist, aus denen Gase oder Gasgemisch gegen die Elektrode ausströmen, geschieht dies dadurch, daß der mit Düsen versehene Hohlraum als besonderer oberhalb des ringförmigen Körpers angeordneter Hohlring ausgebildet ist, und daß der Zwischenraum zwischen der Innenwandung des ringförmigen Körpers und der Elektrode sich nach oben hin verengt und daß der über dem ringförmigen Körper angeordnete Hohlring zwei Reihen von gleichmäßig auf den Umfang verteilten .;auf den der Elektrode zugewendeten Seite angeordnetenAustrittsdüsen besitzt, die eine solche Richtung haben, daß der aus der Innendüsenreihe austretende Gasstrom nach abwärts an der Elektrode entlang in den Spalt zwischen der Elektrode und den ringförmigen Körper gerichtet ist, während der aus der anderen Düsenreihe austretende Gasstrom eine im wesentlichen gegen die Elektrode, jedoch vorzugsweise leicht nach oben weisende Richtung besitzt.
• Nach einer vorteilhaften Weiterbildung kann der ringförmige Körper der Elektrodenabdichtung hohl ausgebildet und von einem Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, durchströmt sein.
• Das aus den Düsen austretende Sperrgas soll Staub-und möglichst sauerstofffrei sein. Der Druck, den das aus den Düsen ausströmende Gas in dem Raum zwischen Elektrode und Deckel bzw. Kühlring erzeugt, braucht nur etwa 1O bis 20% höher zu sein als der Druck im Ofeninnenraum. Der Gasdruck im Hohlring kann in Abhängigkeit von den Verhältnissen im Ofenraum, insbesondere von dem dort herrschenden Druck, gesteuert werden. Eine besonders zweckmäßige Art einer solchen Steuerung bedient sich einer oder mehrerer Fotozellen, die oberhalb des Ringspaltes, beispielsweise an dem Elektrodentragarm, angebracht sein können. Steigt der Druck im Ofeninnenraum auf besonders hohe Werte an, so können aus der Dichtung Flammen herausschlagen, deren Lichtwirkung die Fotozellen beeinflußt. Dadurch kann in an sich bekannter Weise über Verstärker und Steuereinrichtungen der Gasdruck in den Hohlringsegmenten erhöht werden, sei es durch Betätigung eines Ventils, sei es durch Beeinflussung eines Umwälzgebläses od. dgl. Werden die Flammen dann durch den GegendruckzumErlöschen gebracht, wird derDruck -eventuell mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung -wieder auf den ursprünglichen Wert zurückgeführt.
• Eine Einstellbarkeit des Druckes der aus den beiden Düsenreihen ausströmenden Gase ist zweckmäßig. Hierzu dient eine Unterteilung der Hohlringe 6 durch Zwischenwände oder durch Verwendung je zweier getrennter Rohre, die jeweils getrennte Zuleitungen besitzen. In der Zeichnung sind in den Rohren 6 entsprechende Zwischenwände gestrichelt angedeutet. Damit ist die Möglichkeit gegeben, den Gasdruck für beide Düsenreihen unabhängig voneinander einzustellen.
• Das erforderliche Gas kann dem Ofeninnenraum entnommen werden. Zweckmäßigerweise wird das Gas auf dem Wege vom Ofen zum Exhaustor gekühlt und gereinigt. Die Abwärme kann in bekannter Weise nutzbringend verwandt werden. Sind die Ofenabgase aus irgendwelchen Gründen für diesen Zweck nicht verwendbar, so können andere, vorzugsweise nicht oxydierende Gase verwandt werden. Die Gase sollen in möglichst kaltem Zustand die Blasdüsen verlassen, weil hierdurch wesentlich zur Verminderung des Elektrodenabbrandes beigetragen wird. Auch können dann glühende Schlackenteile nicht so leicht an der relativ kalten Elektrode haften bleiben.
• Während des Anfahrens des Ofens kann es zweckmäßig sein, bis zum Beginn einer ausreichenden Gasbildung im Ofeninneren die Abdichtungseinrichtung aus einer Hilfsgasquelle, z. B. einer Kohlensäurefiasche, zu speisen.
• Ein weiterer Nachteil der bekannten Elektrodenabdichtungen der in Rede stehenden Art liegt in deren Störungsanfälligkeit.
• Ein geschlossener Ring, der von Kühlwasser durchströmt wird, oder auch ein geschlossener Ring, durch den Gase oder Luft geleitet werden, stellt gelegentlich ein gefährliches Hindernis dar, da es nicht selten vorkommt, daß an der Elektrode, die im Betrieb häufig auf- und abbewegt wird, Schlackenreste u. dgl. hängen bleiben. Gelangt nun ein solcher Schlackenrest, der an einer aufwärtsgehenden Elektrode hängt, in den erwähnten Ring, so stößt er dort an, was weitgehende Störungen verursachen kann, wobei der Elektrodenbruch am gefürchtesten ist. Ein fest angeordneter Ring mit nach innen gerichteten Strahldüsen hat den weiteren sehr erheblichen Nachteil, daß die Düsen erst nach Entfernung der Elektrode gereinigt werden können. Aus diesen und ähnlichen Gründen sind die obengenannten recht alten Vorschläge nicht verwirklicht worden.
• Um ein Hängenbleiben der Elektroden im Betrieb und beim Ein- und Ausfahren zu verhindern und ein leichtes Reinigen der erwähnten Düsen zu ermöglichen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung die Verwendung von zwei- oder mehrteiligen Ringen für die Kühlung und das Einblasen von Gasen vor. Dabei werden die zwei- oder mehrteiligen Ringe so ausgebildet, daß, falls die Elektrode durch ein hängenbleibendes Schlackenstück den Ring berührt oder einen Druck auf diesen ausübt, die Ringsegmente nach außen ausweichen können, ohne daß eine Beschädigung der Elektrode oder des Ringes geschieht. Die Schlackenstücke können dann während des Betriebes entfernt werden. Sas seitlich ausgeschwenkte Ringsegment kann danach in seine Ausgangslage zurückgebracht werden. Weiter erlaubt die Unterteilung eine Auswechslung des Düsenringes während des Betriebes ohne Herausziehen der Elektroden sowie eine leichte Reinigung der Düsen bzw. des Düsenringes, falls die Düsen durch Schlacken verstopft werden.
• Die Anschlußleitungen für das Kühlwasser und die Gase werden bei einer solchen Ausführung beweglich, vorzugsweise als Metallschläuche ausgeführt, die in bekannter Weise .gegen die stromführenden Teile isoliert sein müssen.
• Die Elektrodenabdichtung nach der Erfindung bietet eine Reihe von Vorteilen, die von keiner der bekannten Vorrichtungen dieser Art erreicht werden und bedeutet somit einen beachtlichen Fortschritt der Technik.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
• 1 ist der Deckel eines Lichtbogenofens in normaler Ausführung. 2 ist eine Elektrode des Ofens mit Elektrodentragarm 3; die übrigen Elektroden sind nicht dargestellt. Ein mehrteiliger um die Durchtrittsstelle der Elektrode durch den Ofendeckel herum angeordneter hohler Ring ist mit 4 bezeichnet. Er besitzt Ein-und Ausgangsstutzen 5 für Kühlwasserversorgung. Für die Kühlwasserzu- und ableitung sind nicht dargestellte Metallschläuche vorgesehen. Auf dem Kühlring ruht ein mehrteiliger Rohrring 6, dessen einzelne Teile schräg nach oben ausschwenkbar sind und der eine Anzahl düsenartiger Öffnungen besitzt, von denen etwa die Hälfte, mit 7 bezeichnet, schräg abwärts auf die Elektrode zu gerichtet ist, während die andere, mit 8 bezeichnete Hälfte, im wesentlichen senkrecht auf die Elektrode bzw. leicht nach oben gerichtet ist. Die beiden Arten von Düsen bzw. die aus denselben austretenden Gase bewirken, daß erstens keine Luft von außen eindringen kann-Wirkung der Düsen 8-, zweitens, daß keine Gase und Flammen von innen nach außen gelangen können - Wirkung der Düsen 7 -. Ein besonderer Vorteil der Abdichtung durch strömende Gase besteht darin, daß der Abschluß nicht starr ist, d. h., wenn der im Ofenraum herrschende Überdruck gelegentlich über das normale Maß ansteigt, können überschüssige Gasmengen entgegen der Wirkung der erfinderischen Einrichtung entweichen. Da solche Überdrucke erfahrungsgemäß immer nur kurzfristig auftreten, bleibt ihre Auswirkung im allgemeinen unschädlich.
• Mit 9 ist eine Fotozelle bezeichnet, die so gerichtet ist, daß sie Strahlen, die von der Elektrode ausgehen, nicht aufnimmt, jedoch auf solche Strahlen anspricht, die von Flammen herrühren, die neben der Elektrode austreten können. Der erzeugte Strom der Fotozelle wird in bekannter Weise dazu benutzt, den Druck des eingeblasenen Sperrgases, wie oben beschrieben, so lange zu erhöhen, bis die Flammen erlöschen, wodurch dann infolge Absinkens des Fotozellenstromes wieder eine Minderung des Druckes des Sperrgases durch bekannte Mittel bewirkt werden kann. Die Fotozelle bzw. die Fotozellen werden vorzugsweise an dem Elektrodentragarm angebracht.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Eiektrodenabdichtung für elektrische Lichtbogen- und/oder Reduktionsöfen mit durch Öffnungen des Ofendeckels hindurchgeführten Elektroden und mit einem oberhalb der Eintrittsstelle der Elektroden in den Ofen angeordnete, die Elektrode mit Abstand konzentrisch umgebenden ringförmigen Körper mit einem ebensolchen Hohlraum, dessen der Elektrode zugekehrte Wandung mit Düsen versehen ist, aus denen Gase oder Gasgemisch gegen die Elektrode ausströmen, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Düsen versehene Hohlraum als besonderer oberhalb des ringförmigen Körpers angeordneter Hohlring (6) ausgebildet ist und daß der Zwischenraum zwischen der Innenwandung des ringförmigen Körpers (4) und der Elektrode (2) sich nach oben hin verengt und daß der über dem ringförmigen Körper angeordnete Hohlring (6) zwei Reihen von gleichmäßig auf den Umfang verteilten auf den der Elektrode zugewendeten Seite angeordneten Austrittsdüsen (7, 8) besitzt, die eine solche Richtung haben, daß der aus der Innendüsenreihe (7) austretende Gasstrom nach abwärts an der Elektrode (2) entlang in den Spalt zwischen der Elektrode und den ringförmigen Körper (4) gerichtet ist, während der aus der anderen Düsenreihe (8) austretende Gasstrom eine im wesentlichen gegen die Elektrode, jedoch vorzugsweise leicht nach oben weisende Richtung besitzt.
2. 2. Elektrodenabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Körper (4) einen Hohlraum aufweist, durch den ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, geleitet wird.
3. 3. Elektrodenabdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenräume des Hohlrings (6) je in zwei Räume unterteilt sind, die je eine der beiden Düsenreihen (7, 8) enthalten und daß für jeden der Räume eine getrennte Gaszuführung vorgesehen ist.
4. 4. Elektrodenabdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Steuermittel, die den Druck in den Hohlsegmenten (6) in Abhängigkeit vom Druck im Ofeninneren steuern.
5. 5. Elektrodenabdichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Fotozellen, die durch das Licht ,der bei Druckerhöhung im Innern des Ofens aus der Elektrodenabdichtung austretenden Flammen so beeinflußt werden, daß sie mit Hilfe besonderer Verstärker- und Steuervorrichtungen eine Druckerhöhung in den Hohlringsegmenten bewirken.
6. 6. Elektrodenabdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Mittel zur Entnahme von Gas aus dem Ofeninneren sowie zur Abkühlung und gegebenenfalls zur Reinigung des Gases und durch ein Gebläse, durch welches dieses Gas dem Hohlraum (6) zugeführt wird.
7. 7. Elektrodenabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (6) und der ringförmige Körper (7) je aus zwei oder mehr Segmenten bestehen, die gemeinsam oder getrennt nach außen schwenkbar und abnehmbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 371064, 403 271, 899 984; österreichische Patentschrift Nr. 194 549; französische Patentschrift Nr. 594 209; britische Patentschriften Nr. 130 205, 130 687.