DE1937839C - Elektrischer Lichtbogenofen - Google Patents

Description

)ic Erfindung betrifft einen elektrischen Lichtboofen zum kontinuierlichen Schmelzen von mclalli-2m Beschickungsgut, insbesondere von unsortier-Hisenschrotl.

iei den bekannien, zum Schmelzen von Schrott lenden Lichtbogenofen erfolgt der Betrieb diskonierlich, was insofern nachteilig ist, als hierbei Zcitusle und Schwankungen in der elektrischen Leiig in Kauf genommen werden müssen. Außerdem eht bei den meisten öfen die Gefahr, daß der dem ti durch ßcschickungsschüchtc zugefiihrte Schrott Jeriihrung mit der bzw. den Elektroden gelaunt und einer verhältnismäßig starken Wärmestrahiunj ausgesetzt ist, die zum Zusammenbacken des Schrott: am Ausgang der Beschickurigsschächte führt. Hierdurch wird ein kontinuierliches Nachrutschen de: 5 Schrotts in den Ofenraum verhindert, so daß ein Auflockern der Charge durch Stochern erforderlich wird. Dies bringt wiederum die Gefahr eines Elektrodenbruchs mit sich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde. ο einen Lichtbogenofen der vorgenannten Art so ai.vubilden, daß er trotz diskontinuierlicher Beschiel, ι ,ig kontinuierlich betrieben wird und bei dem das ijeschickungsgut während seiner Bunkerung gegen die Ofenhilze abgeschirmt ist, so daß ein gleichin.·!.! ^s J5 und kontinuierliches Nachrutschen des Bcschicku;<pgules gewährleistet ist.

Diese .Aufsähe wird bei einem elektrischen fr- W-bogenofen der vorgenannten Art mit einer oder <·.■<-reren über der Oberfläche des geschmolzenen .\k .κ iingeordiK-ii-n l-'lektroden und mit mindestens <·■■ ■■■·.·> in^Abstand von der Elektrode bzw. den EIck . ■ ...-.-;i angeordnetem Zufuhrkanal für das Beschickun. ■ _ ι gemäß der f.rfindiing dadurch gelöst, daß die irr c der bzw. den Elektroden zugewandte Wandung bunkcrarlig'.n Z'.ifuhrkanals von der jeweils m·. ι gelegenen l'lektrodc und von der Oberfläche Schmel/bades einen solchen Abstand hat, daß die v!) unterhalb der innenwaiidung ausbildende Böser.-··';·. die Elektroden nicht berührt.

Um eine möglichst weitgehende Abschirmung ,:,·, Beschickungsgutes gegenüber der Lichtbogensir; b lung zu erzielen und dadurch das Beschickungsgut ¹I-, zu seinem Eindringen in die Schmelzzone auf ei.-i-.; verhältnismäßig niedrigen Temperatur zu erhalten, ist die innere Wandung des Bunkerableils vnrteilhaii iweise als senkrechte Schlitzwand aus feuerfestem Malerial ausgebildet, die an dem den Ofenraum abdeckenden Gewölbe befestigt ist und sich von dort bis m einem Abstand von maximal 100 cm oberhalb des höchsten Niveaus des Schmelzbades erstreckt, und daß die Außenwandung des Bunkerabteils durch den der Schutzwand gegenüberliegenden Teil der Außenwand des Ofens gebildet ist, und daß in der Ofenwand eine an sich bekannte Abstichöffnung vorgesehen ist, die das Niveau der Schmelzzone und damit auch die radiale Ausdehnung der Böschung des Beschickungsgutes bestimmt.

Der schnelle Übergang des Beschickungsgutes von einer Zone mit verhältnismäßig niedriger bzw. nur wenig erhöhter Temperatur zur Schmelzzone führt in Verbindung mit der plötzlich . sich auswirkenden Strahlung der Lichtbogen zu einem raschen Schmelzen und verhindert, daß das Beschickungsgut längere Zeit in einem Temperaturbereich verbleibt, in dem plastische Dcformationscrschcinungcn und Zusammenbackungen auftreten, die nachteilige Verstopfungen erzeugen können.

Der Umstand, JaIJ der Schrott innerhalb'¹ des IJeschickiingsschachtes auf einer verhältnismäßig nicdrigen Temperatur gehalten wird, hat die vorteilhafte Nebenerscheinung., daß die für die metallurgische und thermische Bilanz des Verfahrens schädliche Oxydation vermieden wird.

Auch bildet der längs der äußeren Wand des Ofens C5 auf dem Niveau des Metallbades befindliche Schrott einen Schutzschirm, der eine vorzeitige /\bnut/un;; der Auskleidung \ ei hindert.

Im falle eines kreisförmigen Querschnitts des

Ufens weist dieser vorzugsweise mindestens ein ringförmiges Bunkerabteil auf, während im Falle eines viereckigen Querschnittes des Ofens vorteilhafterweise zwei Bunkerabteile vorgesehen sind, die beiderseits der Längsachse des Ofenraums angeordnet sind. In diesem Fall sind die Elektroden vorteilhal torweise in Reihen angeordnet.

Der das JVankerabteil von dem Ofenraum trennende Schutzschirm weist vorteilhafterweise Hohlräume zur Kühlung mittels eines umlaufenden Kiihlmediums auf.

Da zwischen der Massigen Phase und dem festen, zu schmelzenden Gut, die miteinander in Berührung stehen, ein thermisches Gleichgewicht besteht, wird die Schmclzgeschwirtdigkeit des Ofens durch die aufgewandte elektrische Leistung und nicht durch die Beschickunpsgeschwindigkeit bestimmt. Infolgedessen kann die Beschickung je nach Art der zu schmelzenden Produkte kontinuierlich oder diskontinuierlich sein.

Nachstehend werden einige der möglichen Ausfiihrungsbcispicle der Lrfindung an Hand der Zeichnung br schrieben. Darin ist

Fig. ! eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbcispiel der Erfindung,

F i g. 2 ein Schnitt längs der Linie A-H des Ausl'ührungsbeispiels der Fig. I,

F i g. 3 eine Draufsicht auf ein zweites Ausl'ührungsbeispiel der F.rfindung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der F.rfindung und

F i g. 5 ein Schnitt längs der Linie C-D des dritten Ausführungsbeispiels,

F i g. (i eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit in Reihe angeordneten F.lektroden.

In Fig. I und 2 ist ein elektrischer Rundofen dar gestellt, der einen Brennraum 2 und ein Abteil 3 aufweist, das in seinem oberen Teil von dem Brennraum 2 durch eine feuerfeste Wand oder einen Schirm 4 getrennt ist. Der Brennraum ist mit einer fcuei festen Mauer 5, einem Boden 6 und einem gleichfalls feuerfesten Deckengewölbe 7 ausgestattet. In dem Deckengewölbe 7 sind drei Elektroden 8 a, 8 b und 8 c angeordnet, die durch Tragarme 9 a bzw. 9 b bzw. 9 c abgestützt werden, welche den elektrischen Strom auf an sich bekannte Art von den nicht dargestellten Transformatoren zuführen. Der Brennraum ist mit einer Ausflußrinne 10 für Schlacke und einer Rinne 11 für den Abfluß des geschmolzenen Metalls ausgestattet, die bei diesem Ausführungsbeispiel ein Syphon-System bildet.

Das Abteil 3 hat hier eine ringförmige Gestalt und umgibt den Brennraum mit Ausnahme des Bereichs der Tragarme und desjenigen Bereichs, der dem Auslaß des Schmelzguts vorbehalten ist. Man kann auch die Abflußrinne IO und den Syphon 11 in der Zone der Tragarme anordnen, so daß das Abteil 3 ausgedehnter ist und daß die Oberfläche der ungeschützten Mauer 5 noch kleiner ist. Das Abteil 3 wird aiii eine ι Seite durch eine auf das Deckengewölbe 7 abuestü'./.ie. gewölbte Wand 4 und eine gewölbte Wand 12 und auf der anderen Seite durch ebene Wände 13 und 14 begrenzt, the sich an das Gewölbe anschließen und nicht in das Innere des Brennraums hineinragen. Diese Wände liilden somit einen ringl'öimigen Fülltrichter, der über das Niveau des Gewölbes 7 merklich hervor ragt, was den Beschickung organg erleichtert. Die Wand 12, weist hier im Länusschnitt du- Gestalt cir;r abgeknickten Linie mit einem geneigten Teil 12« in der von dem Schirm 4 nicht geschützten Zone auf. Der Neigungswinkel gegenüber dei Horizontalen beträgt hier etwa 60' . Diese Neigung gewährt den Vorteil, das Herabgleiten der noch festen Produkte und das Abfließen des geschmolzenen Metalis zu erleichtern.

In diesem Beispiel bestehen die metallurgischen Produkte aus unsortiertem Eisenschrott.

Die Beschickung mit dem Eisenschrott erfolgt

ίο durch eine öffnung 15, vorzugsweise mittels eines Elektromagneten 16, der auf einem nicht dargestellten Laufkran bewegt wird und die Ablage des Schrotts in den ganzen ringförmigen Raum des Fülltrichters 3 und damit die Beschickung jedes Punktes des Fülltrichtere ermöglicht. Der Schrott kann aber auch unmittelbar vom Lagerplatz, beispielsweise mittels Waggon, entladen werden, was einen weiteren Vorteil der Erfindung darstellt.

Während des Absinkens in dem Fülltrichter 3 ist

7" der Sehrott gegen die Strahlung des Lichtbogens durch die Wand 4 geschützt. Diese besteht, wie vorstehend ausgeführt ist, aus feuerfester u id Wärme schlecht leitendem Material. Während d<_s Verlaufs des Sehmelzvorgangs wird jedoch der Schirm 4 der

Strahlung des Bades und in geringerem Masse der des Lichtbogens ausgesetzt. Um einen Verschleiß des Schutzschirme durch übermäßige Erhitzung zu vermeiden, ist dieser mit Kühlkammern 17 ausgestattet, in denen Wasser umläuft, das durch Leitungen 18 zugeführt und durch Leitungen 19 abgeleitet wild. Man kann aber auch den Umlauf von kalter Luft oder jedem anderen Medium vorsehen. Dank dieses Schutzschirmes4. und zwar gleichgültig, ob er gekühlt ist oder nicht, gelangt der Schrott in den unteren Teil des Abteils 3 mit einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur, die in keinem Fall diejenige übersteigt, bei der die Eisenteile zusammenbacken. Dann wird der Schrott plötzlich der Strahlung des Lichtbogens ausgesetzt und schmilzt. Er wird jedoch zugleich durch

neuen Schrott ersetzt, so daß in jedem Augenblick ein Schutzschirm vorhanden ist, der den unteren Teil der Wand 12 und insbesondere den geneigten Teil 12 a bedeckt. Der Schirm 4 ist derart gestaltet, daß er einen Durchgang 20 zwischen dem Brennraum 2 und dem Abteil 3 bildet, der die Ausbildung einer gegen das In nere des Ofens hin in Pfeil richtung abrutschenden Bö seining ermöglicht. Dieser Durchgang hat in dem Ausführungsbeispiel eine Höhe von 50 cm über derr Höchstniveau A des Flüssigkeitsbades und die Gestal eines kreisförmigen Spalts. Der Schirm 4 setzt sich un ter dem Gewölbe 7 in den kleinen Mauern 4« und 4/ fort, die dazu dienen, die abrutschende Eisenschrott Böschung über die Enden des Abteils 3 hinauszulei ten. Dies hat den Vorteil, daß sowohl ein Schutz schirm aus Schrott gegenüber einem wesentlichen Tei der Mauer 5 gebildet wird als auch daß verhinder wird, il'iß der Schrotthaufen mit den Elektroden ii nerühiuiig kommt. Auf diese Weise vermeidet ma die Gefahr eines Kurzschlusses, den der Schrott her

<i<> vorinl'en könnte, und man bewahrt das Vorhanden sein eines Flüssigkeilsliades. das die Beständigkeit de Lichtbogens begünstigt, der dann nur zwischen de Lkktiiiden und dein Flüssigkeitsbad überspringt. D im übrigen tue Elektroden durch das Absinken dt

f>;, Schrotts keinen SUM erleiden, sind die Gefahren di Bruchs der Elektroden stark \ermindert.

I in anderer Vorteil der F.rfindung besteht darii daß man stets die höchste leisUini: ausnutzen kam

die unter ausgezeichneten Bedingungen der Wärmeübertragung verfügbar ist, da der wichtigste Teil der Strahlung von den zu schmelzenden Produkten aufgenommen wird.

Aus dem vorgenannten Vorteil ergibt sich derwcilere Vorteil, daß die Hinrichtung für die Leistungsregelung viel weniger beansprucht wird als die eines üblichen elektrischen Ofens. Sie kann viel einfacher gestaltet und unterhalten werden.

Da stets eine feste Phase in Berührung mit der flüssigcn Phase unterhalten wird, gleicht die Temperatur der flüssigen Phase an dieser Stelle der Temperatur des flüssigen Zustandes, und die ganze, in dieser Zone aufgebrachte elektrische Leistung dient zum Schmelzen des Metalls. Hin anderer Vorteil der Hrfindung beruht auf dem Umstand, daß man die Schmelzgesrhwindigkeit des Schrotts, und damit die Produktion der Anlage genau regeln kann, da die letztere eine Funktion der elektrischen Leistung ist, deren Regelung exakt erfolgen kann.

Außerdem gestattet die große Anpassungsfähigkeit der Beschickungsmittcl dieser Einrichtung, hinsichtlieh Abmessungen und Gewicht sehr unterschiedlichen Schrott in den Ofen einzubringen.

Ein besonderer Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß die Auslaßöffnungen für das Schmelzgul von dem Abteil 3 und damit von dem ganzen, noch festen Hisenschrott entfernt sind. Die Temperatur des durch die Strahlung des Lichtbogens erhitzten Bades ist daher in der Nähe dieser Öffnungen viel höher, was den Abfluß des Metalls und der Schlacke sehr erleichtert.

Ls ist bekannt, daß bei einer Speisung mit dreiphasigem Strom die Elektroden nicht alle genau unter der gleichen Spannung stehen. Man nennt daher diejenige Phase die »wilde Phase«, die der am meisten belasteten Elektrode entspricht. Diese weist offensichtlich eine viel intensivere Strahlung als die anderen auf. Aus diesem Grunde sieht die Erfindung — wenn möglich — vor, diese Elektrode, im Fall des Ausführungsbeispiels die Elektrode 8 c. derart anzuordnen, daß sie von der Schrollböschung umgeben ist. Der Oberschuß dieser Strahlungsenergie wird daher mit maximalem Wirkungsgrad ausgenutzt Die Weiterleitung der von der Elektrode 8 c übertragenen Energie kann beispielsweise durch Verwendung eines elektromagnetischen Rührwerks verbessert werden. Die Wirkung eines solchen, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist, würde auch den Abfluß der Schmelzprodukte erleichtern und die Bildung einer Ofensau oder einer icsten Masse auf der Sohle des Mauerwerks verhindern.

In E i g. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Hrfindung dargestellt. Dabei handelt es sich um einen Rundofen, der bekannte oder denen des vorbcschriebcnen Ofens analoge Elemente enthält. Gleiche Teile sind hier mit denselben Bezugszeichen versehen. Der Ofen enthält zwei Ringabteile oder Fülltrichter J und 3", die beiderseits der Zone der Tragarme 9 a. 9 h und 9 r und der Ablaßmittel 10 und 11 für die Schmclzprodukte angeordnet sind. Diese Abteile sind durch zylindrisch gewölbte Wände 4' und 12', 4" und 12" und durch ebene Wände 13' und 14', 13" und 14" begrenzt, deren letztere sich an das Gewölbe 7 anschließen und nicht in das Innere des Brennraums 2 hineinragen. Die Pfeile zeigen die Richtung an, welche die nachrulschende Böschung einschlägt, die, wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, sich in diesem Fall bis unter die Tragarme erstreckt. In dieser Zone vereinigen sich die aus den Abteilen 3' und 3" herrührenden Böschungen dank der kleinen Mauern 4'« und 4"a, welche die Wände 4' und 4" unterhalb des Gewölbes7 fortsetzen. Am anderen linde der Abteilungen 3' und 3" setzen kleine Mauern 47? unterhalb des Gewölbes 7 die Wände 4' und 4" fort, so daß nur die Rinne für den Ablauf der Schlacke und des Eisens von festen Schi ottteilen frei ist. Dieses Ausführimgsbcispiel hat den Vorteil, einen Schutzgürtel um die Ofenwände herum mit Ausnahme der Ablaßzone für die geschmolzenen Produkte zu schaffen. Diese fließen in diesem Beispiel durch die nebeneinander angeordneten Auslässe Il und 10 ab.

Fig. 4 und 5 zeigen einen im Oucrschnitt rechteckigen Ofen. In diesem Beispiel wird der Brennraum! von zwei seitlichen, rechtwinkligen Abteilen 3' und 3" umgeben. Einer der Vorteile dieses Ausführungsbeispiels beruht auf dem Umstand, daß die beiden seillichen Abteile durch Transportbänder 21 gespeist werden können, deien eines unterhalb der Tragarme angeordnet sein kann. Die Auslaßmittcl 10 und H für die geschmolzenen Produkte liegen an den En den des Abteils2. In diesem Beispiel ist die Sohle 6 in Richtung von dem Schlackenauslaß 10 zu dem Auslaß für das geschmolzene E-'isen II leicht geneigt, was den Vorteil bietet, daß der Abfluß des geschmolzenen Metalls erleichtert wird. In diesem Beispiel sind die Elektroden 8 a, 8 b und 8 < in Reihe angeordnet.

Die Technik der rechteckigen Wanne mit in Reihe angeordneten Elektroden und mit zwei nachrutschenden Böschungen läßt sich verallgemeinern und insbesondere auf Öfen mit sechs Elektroden in Reihe gemäß einer im übrigen bekannten Verfahrenstechnik anwenden (I-i g. 6).

In den genannten Beispielen bestehen die zu schmelzenden Produkte aus unsortiertem E.isenschrott. Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung sich nicht auf diese Art von Produkten beschränkt, sondern auch auf jede andere Art von Metall, z. B. auf sortierten Schrott, vorzcrklcinerle Produkte in (!estalt von kleinen Kugeln. Eisenschwamm oder Briketts usw. erstreckt.

Schließlich ist die Erfindung sowohl auf die diskontinuierliche Erzeugung von Metall, das in Chargen mit Kippen des Ofens nach jedem Arbeitsgang geschmolzen wird, als auch auf die ununterbrochene Produktion von Eisen durch kontinuierliches Schmelzen von Schrott anzuwenden, wobei der Ofen dann für die Schmel/stufe eines für kontinuierliche Verarbeitung von Metall bekannten Verfahrens vorgesehen ist. In dem letztgenannten Fall braucht man nicht ein Kippen des Ofens vorzusehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   I. Elektrischer Lichtbogenofen zum kontinuierlichen Schmelzen von metallischem Beschickungsgut, insbesondere von unsortiertem Eisenschrott, mit einer oder mehreren über der Oberfläche des geschmolzenen Metalls angeordneten Elektroden und mit mindestens einem im Abstand von der Elektrode bzw. den Elektroden angeordneten Zufuhrkanal für das zu schmelzende Gut, dadurch gekennzeichnet, daß die innere der bzw. den Elektroden (8) zugewandte Wandung (4) eines bunkerartigen Zufuhrkanals (3) von der jeweils nächst gelegenen Elektrode und von der Oberfläche des Schmelzbades einen solchen Abstand hat, daß die sich unterhalb der Innenwandung ausbildende Böschung die Elektroden nicht berührt.
2. 2. Elektrischer Lichtbogenofen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wandung des Bunkerabteils (3) als senkrechte Schutzwand (4) aus feuerfestem Material ausgebildet ist, die an dem den Ofenraum abdeckenden Gewölbe (7) befestigt ist und sich von dort bis zu einem Abstand von maximal K)O cm oberhalb des höchsten Niveaus des Schmclzbades erstreckt, und daß die Außenwandung des Bunkerabteils (3) durch den der Schutzwand (4) gegenüberliegenden Teil der Außenwand (12) des Ofens gebildet ist, und daß in der Ofenwand eine an sich bekannte Abstichöffnung vorgesehen ist.
3. 3. Elektrischer Lichtbogenofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist und zumindest ein ringförmiges Bunkerabtei! (3) aufweist.
4. 4. Elektrischer Lichtbogenofen nach den Ansprüchen ! und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er vierkantig ausgebildet ist und zwei Bunkerabteile (3', 3") aufweist, die beiderseits der Längsachse des Ofenraumes (2) angeordnet sind.
5. 5. Elektrischer Lichtbogenofen nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der das Bunkerabteil (3) von dem Ofenraum (2) trennende Schutzschirm (4) mit Hohlräumen (17, 18, 19) zur Kühlung mittels eines umlaufenden Kühlmediums verschen ist.
6. 6. Elektrischer Lichtbogenofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (8«. Sb, 8c) in Reihe angeordnet sind.