DE69717498T2

DE69717498T2 - Ofengewölbe bestehend aus einer mehrzhal von sprühbeschichteten paneelen

Info

Publication number: DE69717498T2
Application number: DE69717498T
Authority: DE
Inventors: Thomas Arthur; Eric Bellwood
Original assignee: Ucar Carbon Technology Corp
Current assignee: Graftech Technology LLC
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2017-09-25
Also published as: AU4487397A; ZA978430B; RU2165568C2; TW429303B; JP4200189B2; CA2267071C; WO1998013658A1; EP0958478B1; EP0958478A1; CA2267071A1; AU719331B2; CN1106564C; BR9711558A; US5887017A; CN1238832A; DE69717498D1; KR100506907B1; KR20000048667A; AR009093A1; JP2001509245A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft ein sprühgekühltes Dach für einen Hüttenofen, insbesondere einen Tauchelektroden-Lichtbogenofen für die Reduktion von metallhaltigen Oxiderzen, so wie Titanerzen.

Hintergrund der Erfindung

Sprühkühlung der Dächer von Hüttenbehältern ist erfolgreich praktiziert worden, wie im US-Patent 4,715,042 - Heggart et al. US-Patent 4,815,096 - W. H. Burwell; und US-Patent 5,115,184 - M. T. Arthur und F. H. Miner offenbart ist, welche einen Einheits-, d. h. einstückigen Dachaufbau beschreiben. In einigen Fällen werden Dachabschnitte getrennt hergestellt und anschließend verbunden, um ein fertiges Einheitsdach zu liefern. Solche Dächer sind sehr effektiv bei Lichtbogen- Stahlsclunelzelektroöfen und anderen Anwendungen gewesen.
Es ist wichtig geworden, Sprühkühlung für Tauchelektroden-Lichtbogenhüttenöfen zu schaffen, in denen eine Elektrode in ein Ofenbeschickungsmaterial eindringt, das z. B. metallhaltiges Erz enthält. Der Lichtbogen von der in das Ofenbeschickungsmaterial eingetauchten Elektrode erzeugt die hohen Temperaturen, die für die Reduktion des metallhaltigen Erzes, z. B. titanhaltigen Erzes benötigt werden. Die Wärmelbedingungen, denen das Ofendach bei einem Tauchelektroden-Lichtbogenofen ausgesetzt wird, variieren beträchtlich von Stelle zu Stelle, was die Tendenz hat, die Auslegung eines sprühgekühlten Einheitsdachs komplex zu gestalten. Ferner neigt das Dach für einen Tauchelektroden-Lichtbogenofen dazu, einen größeren Durchmesser als Dächer für Stahlschrottschmelzöfen aufzuweisen. Die vorliegende Erfindung ist auf die besonderen Anforderungen eines Tauchelektroden-Lichtbogenhüttenofens gerichtet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Dach für einen Hüttenofen gerichtet, das eine Baugruppe kegelstumpfartiger Form aufweist, welche aus einer Anzahl getrennter, hohler, eng benachbart angeordneter Metallabschnitte gebildet wird, die eine innere Öffnung definieren, durch die eine Elektrode vertikal nach unten in einen Hüttenofen hineingehen kann. Die äußersten Teile der hohlen Metallabschnitte definieren einen äußeren kreisförmigen Umfang der Abdeckungsbaugruppe, der durch die kreisförmige Seitenwand des Ofens gehalten wird. Jeder hohle Metallabschnitt ist getrennt entfernbar und installierbar, und jeder hohle Metallabschnitt enthält Sprühmittel, die mit einer Verteilerleitung innerhalb des hohlen Metallabschnitts zum Sprühen von flüssigem Kühlmittel auf die Oberflächen des durch den Ofen erhitzten hohlen Metallabschnitts, insbesondere die untere Oberfläche des hohlen Metallabschnitts verbunden sind. Die Verteilerleitung jedes hohlen Metallabschnitts ist unabhängig mit Hilfe einer Kühlmittelzuführleitung mit einer Kühlmittelquelle versehen, und wenigstens eine Kühlmittelablassleitung ist vorgesehen, um verbrauchtes Kühlmittel von innerhalb eines hohlen Metallabschnitts zu erhalten. Ein Trägerelement ist am untersten Teil des hohlen Metallabschnitts vorgesehen, um entfernbar einen Teil der kreisförmigen Umfangsseitenwand des Hüttenofens zu ergreifen. Trägermittel sind vorgesehen, um individuellen vertikalen Halt für jeden der hohlen Metallabschnitte zu bereitzustellen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Aufriss, teilweise im Schnitt, einer sprühgekühlten Dachbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1(A) ist ein fragmentartiger Aufriss eines Teils der Dachbaugruppe von Fig. 1;
Fig. 2 ist eine Draufsicht einer Dachbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2(A) ist eine fragmentartige Ansicht eines Teils der Dachbaugruppe von Fig. 2;
Fig. 3 ist eine Draufsicht der Baugruppe von Fig. 2;
Fig. 3(A) ist eine Pumpe vom Venturi-Typ, die in Verbindung mit der Dachbaugruppe von Fig. 3 verwendet werden kann; und
Fig. 4 ist eine fragmentartige Draufsicht einer hohlen Metallunterbaugruppe einer sprühgekühlten Dachbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Unter Bezugnahme auf Fig. 1, ist ein Tauchelektroden-Lichtbogenelektroofen bei 10 angezeigt, der ein festes Beschickungsmaterial 12 enthält, welches ein metallhaltiges Erz, Schlackenbildner und ein Reduktionsmittel umfasst. Das untere Ende einer Elektrode 14 ist in dem Beschickungsmaterial 12 eingetaucht und erzeugt einen Lichtbogen 16, der das Beschickungsmaterial 12 auf hohe Temperaturen erhitzt und die Reduktionsreaktion fördert, die zu der Gewinnung von Metall aus dem Erz und der Ausbildung einer bedeckenden Schlacke führt. Die Wärmebedingungen in dem Ofen erzeugen extreme und variierende Beanspruchung auf der unteren Seite 40 der Dachbaugruppe bei 20 in Fig. 1.
In Fig. 1 weist die nach oben abgeschrägte Abdeckungsbaugruppe 20 kegelstumpfartiger Form für einen Tauchelektroden-Lichtbogenhüttenofen 10 mit einer kreisförmigen Umfangsseitenwand 28 zum Umschließen eines Hüttenbeschickungsmaterials 12 eine Anzahl getrennter, entfernbarer, eng benachbarter hohler Metallabschnitte 22-22(e) auf, die eine innere Umfangsöffnung 17 definieren, durch die eine Elektrode 14 vertikal nach unten in den Hüttenofen 10 hineingehen kann, wobei die untersten Teile 86 der hohlen Metallabschnitte einen äußeren Umfang 19 der Abdeckungsbaugruppe 20 definieren, der durch die kreisförmige Seitenwand des Tauchelektroden-Lichtbogenofens 10 gehalten wird. Ein bei 11 angezeigtes konventionelles entfernbares "Delta" wird mit dem Elektroofen verwendet.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 1, und auch auf Fig. 4, weist die sprühgekühlte Ofendachbaugruppe der vorliegenden Erfindung eine Anzahl, geeignet bis zu vier oder mehr, getrennte, hohle Metallabschnitte 22-22(e) auf, die eng benachbart über dem Ofen 10 in einer nach oben abgeschrägten kegelstumpfartigen Form angeordnet sind. Jeder der hohlen Metallabschnitte 22-22(e) ist mit einem nach unten hängenden Metallträgerelement 24 versehen, das in dem kreisförmigen Umfangskanal 26 an der Oberseite der kreisförmigen Seitenwand 28 des Ofens 10 gelagert ist. Die hohlen Metallabschnitte 22-22(e) sind getrennt z. B. unter Verwendung eines Lautkrans (nicht gezeigt) in Verbindung mit Hebearmen 30 installierbar, um die Trägerelemente 24 in dem Umfangskanal 26 des Ofens 10 in entfernbarem Eingriff mit den Seitenwänden 28 des Ofens 10 zu lagern. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist jeder Metallabschnitt 22 mit einem drehbaren Kraghaltearm 32 angebracht an einem Gestellelement 33 versehen, das an der Ofenwand 28 befestigt ist. Der Haltearm 32 hält, wie in Fig. 1 gezeigt, den hohlen Metallabschnitt 22(b) vertikal am Träger 34, der an dem hohlen Metallabschnitt 22(b) befestigt ist. Zum Beispiel wird ein hohler Metallabschnitt, z. B. 22(b), durch einen Laufkran oder eine andere Einrichtung in der in Fig. 1 gezeigten Position installiert; der Kragarm 32 wird in die gezeigte Position geschwenkt und ergreift den hohlen Metallabschnitt 22(b) bei 34 wie gezeigt und der Laufkran kann entfernt werden. Die restlichen hohlen Metallabschnitte werden in ähnlicher Weise installiert. Ein hohler Metallabschnitt 22-22(e) kann individuell und getrennt, z. B. für Prüfung oder Auswechselung, durch Umkehren des Installationsvorgangs entfernt werden. Jeder der hohlen Metallabschnitte 22-22(e) umfasst ein nach oben abgeschrägtes inneres Metallgrundelement 40, das zum Bilden eines vorbestimmten Teils der kegelstumpfförmigen Abdeckungsbaugruppe 20 geformt ist; ein äußeres Metallabdeckungselement 42 beabstandet von und gegenüberliegend und parallel zu dem genannten inneren Metallgrundelement; Mittel 44 zum Verbinden des äußeren Abdeckungselements mit dem inneren Metallgrundelement und zum Begrenzen eines im wesentlichen eingeschlossenen Raums 46 zwischen dem genannten beabstarideten Grundelement 40 und dem genannten Abdeckungselement 42, wobei eine oder mehrere äußere Flüssigkeitsablassöffnungen 48 am untersten Teil des eingeschlossenen Raums 46 angeordnet sind. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist eine Anzahl von Sprühmitteln 50 innerhalb des eingeschlossenen Raums 46 an vorbestimmten Stellen benachbart zu und beabstandet von dem genannten inneren Metallgrundelement 40 zum Richten eines Sprays aus flüssigem Kühlmittel in Form von Flüssigkeitströpfchen 52 gegen das innere Metallgrundelement in einer Menge angeordnet, die zum Halten einer annehmbaren Temperatur in den genannten durch den Ofen erhitzten Elementen ausreicht.
Eine bei 56 in dem eingeschlossenen Raum 46 befestigte Zuführverteilerleitung 54 für flüssiges Kühlmittel, die sich über das innere Metallgrundelement 40 erstreckt, ist zum Zuführen von flüssiger Kühlung zu dem genannten Sprühmittel vorgesehen, z. B. Düsen 50, die Kühlmittel von Leitungen 58 erhalten, welche mit der Verteilerleitung 54 kommunizieren.
Eine Zuführleitung 70 für flüssiges Kühlmittel zum Zuführen von Flüssigkeit direkt und unabhängig zu jedem entfernbaren hohlen Metallabschnitt 22-22(e) von einer Versorgungsquelle 72 für flüssiges Kühlmittel ist außerhalb des eingeschlossenen Raums 46 angeordnet und mit der Zuführverteilerleitung 54 für flüssiges Kühlmittel in dem eingeschlossenen Raum 46 verbunden. Wenigstens eine Ablassleitung 80 für flüssiges Kühlmittel ist angrenzend außerhalb des genannten eingeschlossenen Raums und in Kommunikation mit einer oder mehreren Ablassöffnungen 82 zum Erhalten und Abführen eines Flusses von flüssigem Kühlmittel 87 aus dem Inneren des eingeschlossenen Raums 46 angeordnet. Das Trägerelement 24 ist an dem unteren Teil 86 des hohlen Metallabschnitts befestigt, um entfernbar die kreisförmige Umfangsseitenwand 28 des Hüttenofens 10 zu ergreifen.
Wie in Fig. 1(A) gezeigt ist, ist eine Zuführleitung 70 für flüssiges Kühlmittel lösbar an einen flexiblen Schlauch 71 gekoppelt, der seinerseits mit einem Kühlmittelzuführrohr 73 verbunden ist. Das Kühlmittelzuführrohr 73 ist an der Ofenseitenwand 28 an dem Halter 75 befestigt. In ähnlicher Weise ist die Kühlmiltelablassleitung 80 lösbar mit einem flexiblen Schlauch 81 gekoppelt, der seinerseits mit einem Kühlmittelablassrohr 83 verbunden ist, welches auch an der Ofenseitenwand 28 an einem Halter 85 befestigt ist. Diese Anordnung, die für jeden der hohlen Metallabschnitte 22-22(e) vorgesehen ist, ermöglicht schnelle und bequeme Installierung und Entfernung der hohlen Metallabschnitte 22-22(e).
Unter Bezugnahme auf Fig. 3, ist eine sprühgekühlte Dachbaugruppe 20 mit einem ringförmigen Metallelement 90 mit einer sich nach oben erstreckenden Seitenwand 92 versehen, das über dem horizontalen obersten Teil 94 eines hohlem Metallabschnitts 22- 22(e) positioniert ist, und jedes äußere Metallabdeckungselement 42 der Metallabschnitte 22-22(e) wird entfernbar, wie bei 96 gezeigt, an der Seitenwand 92 des ringförmigen Metallelements 90 ergriffen und übt eine Druckkraft darauf aus. Wie in Fig. 2 und 2(A) gezeigt ist, ist ein Träger 101 befestigt an dem äußeren Metallabdeckungselement eines hohlen Metallabschnitts 22-22(e) an einen Träger 103 gekoppelt, der an dem unteren Flansch 105 des ringförmigen Metallelements 90 befestigt ist, welches einen durch vertikale Kanalseitenwände 97, 99 begrenzten ringförmigen Kanal 93 aufweist, und Druckkräfte 106 werden auf das ringförmige Element 90 mit dem Ergebnis ausgeübt, dass alle der hohlen Metallabschnitte 22-22(e) vertikalen Halt von Zusammenwirkung mit dem ringförmigen Element 90 erhalten, und der Kraghalter wird nicht benötigt. Die hohlen Metallabschnitte 22-22(e) sind wie oben in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben installierbar und entfernbar. Der ringförmige Kanal 93 des ringförmigen Elements 90 kann zum Halten eines konventionellen entfernbaren "Delta-" Rings, z. B. wie bei 11 in Fig. 1 gezeigt, verwendet werden, und liefert ein Mittel zum Abdichten des Ofens um den Ring durch die Verwendung von Keramikfaser und Sand.
Die hohlen Metallabschnitte können entfernbar wie bei 110 in Fig. 2 gezeigt aneinander geklemmt werden, und die Verbindungsstellen 112 können z. B. mit wärmeresistentem Gewebe und Sand wie bei 114 gezeigt abgedichtet werden.
Wie in Fig. 3(A) gezeigt ist, kann ein Pumpenmittel 120 mit einem Venturi-Rohr 124 in einem Rohr 126, das Abwasser 127 von einem anderen Bereich des Ofens weg befördert, zum Aufnehmen und Abführen von verbrauchtem flüssigem Kühlmittel 87 aus den hohlen Metallabschnitten 22-22(e) verwendet werden.

Claims

1. Nach oben abgeschrägte Abdeckungsbaugruppe kegelstumpfartiger Form für einen Tauchelektroden-Lichtbogenhüttenschmelzofen mit einer kreisförmigen Umfangsseitenwand zum Umschließen eines Hüttenbeschickungsmaterials, das ein metallhaltiges Erz umfasst, mit einer Anzahl getrennter, entfernbarer, eng benachbarter, hohler Metallabschnitte, die eine innere Öffnung definieren, durch die eine Elektrode vertikal nach unten in den genannten Hüttenofen hineingehen kann, wobei die unteren Teile der hohlen Metallabschnitte einen äußeren Umfang der Abdeckungsbaugruppe definieren, der durch die kreisförmige Seitenwand des Tauchelektroden- Lichtbogenofens gehalten wird, wobei ein genannter entfernbarer hohler Metallabschnitt umfasst:

(a) ein nach oben abgeschrägtes inneres Metallgrundelement, das zum Bilden eines vorgegebenen Teils der kegelstumpfförmigen Abdeckungsbaugruppe geformt ist;

(b) ein äußeres Metallabdeckelement beabstandet von dem genannten inneren Metallgrundelement;

(c) Mittel zum Verbinden des äußeren Abdeckelements mit dem inneren Metallgrundelement und zum Begrenzen eines im wesentlichen eingeschlossenen Raums zwischen dem genannten davon beabstandeten Grundelement und dem genannten Abdeckelement, wobei eine oder mehrere äußere Flüssigkeitsablassöffnungen an dem unteren Teil des eingeschlossenen Raums angeordnet sind;

(d) eine Anzahl von Sprühmitteln, die innerhalb des genannten eingeschlossenen Raums an vorgegebenen Stellen angrenzend an und beabstandet von dem genannten inneren Metallgrundelement angeordnet sind zum Richten eines Sprays aus flüssigem Kühlmittel in der Form von Flüssigkeitströpfchen gegen das innere Metallgrundelement in einer Menge, die zum Halten einer annehmbaren Temperatur in dem genannten inneren Metallgrundelement ausreicht;

(e) eine Zuführverteilerleitung für flüssiges Kühlmittel, die innerhalb des genannten eingeschlossenen Raums befestigt ist und sich über das innere Metallgrundelement zum Zuführen von flüssigem Kühlmittel zu den genannten Sprühmitteln erstreckt;

(f) eine Zuführleitung für flüssiges Kühlmittel zum Zuführen von Flüssigkeit direkt und unabhängig zu dem genannten entfernbaren Metallabschnitt aus einer Versorgungsquelle für flüssiges Kühlmittel, welche außerhalb des genannten eingeschlossenen Raums angeordnet ist, zu der genannten Zuführverteilerleitung für flüssiges Kühlmittel innerhalb des genannten eingeschlossenen Raums;

(g) wenigstens eine Ablassleitung für flüssiges Kühlmittel, die angrenzend außerhalb des genannten eingeschlossenen Raums und in Kommunikation mit der genannten einen oder den genannten mehreren Ablassöffnungen zum Erhalten eines Stroms von flüssigem Kühlmittel von innerhalb des genannten eingeschlossenen Raums angeordnet ist;

(h) ein Trägerelement, das an dem unteren Teil des hohlen Metallabschnitts befestigt ist, um entfernbar die kreisförmige Umfangsseitenwand des Hüttenofens zu ergreifen; und

(i) Mittel zum Liefern von vertikalem Halt für den hohlen Metallabschnitt.

2. Abdeckungsbaugruppe nach Anspruch 1, bei der Pumpenmittel in Kommunikation mit der genannten Ablassleitung für flüssiges Kühlmittel zum positiven Entfernen von flüssigem Kühlmittel aus dem hohlen Metallabschnitt vorgesehen sind.

3. Abdeckungsbaugruppe nach Anspruch 2, bei der das genannte Pumpenmittel ein Venturi-Rohr aufweist.

4. Abdeckungsbaugruppe nach Anspruch 1, bei der die Umfangsseitenwand des Hüttenofens mit einem oben offenen Kanal versehen ist, und das an dem unteren Teil des hohlen Metallabschnitts befestigte Halteelement in dem genannten Kanal ruht.

5. Abdeckungsbaugruppe nach Anspruch 1, bei der ein ringförmiges Metallelement mit einer sich nach oben erstreckenden Seitenwand über den obersten Teilen der hohlen Metallabschnitte positioniert ist und jedes äußere Metallabdeckelement entfernbar mit der Seitenwand des ringförmigen Metallelements in Eingriff steht und eine Druckkraft darauf ausübt.

6. Abdeckungsbaugruppe nach Anspruch 1, bei der ein drehbarer Kraghaltearm in Eingriff mit der Seitenwand des Ofens zum Halten jedes hohlen Metallabschnitts vorgesehen ist.