AT409058B - Dreiphasiger lichtbogenofen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenofen, insbesondere zum Schmelzen von Stahl, bestehend aus einem Ofengefäss, wobei in Projektionsrichtung senkrecht auf den Boden des Ofengefä- &num;es die Mittelpunkte der Durchmesser von Elektroden auf dem Umfang eines Kreises liegen und die parallel zur durch den Gefässmittelpunkt verlaufenden Zentralachse in das Ofengefäss hineinragenden Elektroden an der aus Tragsäulen und Tragrahmen bestehenden Elektrodenhaltevorrichtung befestigt sind. 



   Beim Betrieb von dreiphasigen Lichtbogenöfen entstehen zwischen den Elektrodenspitzen und dem im Ofen befindlichen Schmelzgut Lichtbögen, welche nicht exakt vertikal brennen, sondern seitwärts ausweichen, wobei bei diesem sogenannten Blasen die in der Nähe der Elektroden befindlichen Ofeninnenwände hohen thermischen Belastungen ausgesetzt sind. Diese überhitzten Bereiche führen zu einem hohen Verschleiss der feuerfesten Auskleidungen der Ofengefässe. Auch bei feuerfestfreien Wandungen, beispielsweise durch Wasser gekühlten Paneelen, kann es zu Behinderungen bzw. Störungen kommen. Dabei haben die Lichtbogenleistung und die Lichtbogenlänge proportionalen Anteil, die Entfernungen der Elektroden zur Wand einen umgekehrt proportionalen Einfluss auf den Wandverschleiss.

   Hinzu kommt die Feuerfestqualität bei ausgekleideten Ofengefässen bzw. die Kühlmittelführung bei metallischen Wandungen. Schliesslich wirkt sich noch die Verfahrensweise der Änderung des Leistungsniveaus während des Schmelzprozesses aus ; so wird beispielsweise mit einem hohen Leistungsniveau und einem langen Lichtbogen während des Niederschmelzens eines überwiegend noch festen Gutes gearbeitet, wogegen während des letzten Teiles des Niederschmelzvorganges insbesondere mit kurzen, energiereichen Lichtbogen höherer Ampereleistung gearbeitet wird. 



   Aus der DE 26 02 878 B sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vergleichmässigung und Verringerung der Abnutzung einer Ofenwandausmauerung bekannt geworden, wobei für alle Elektroden gemeinsam ein Ablenkmagnetfeld unterhalb des Bodens erzeugt wird, um die Ausbildung und Richtung des Lichtbogens zu beeinflussen Eine solche aufwendige und sowohl bei der Investition als auch während des Betriebes kostenintensive Vorgangsweise hat im rauen Hüttenbetrieb nicht in zufriedenstellender Weise die sogenannte scharfe Phase, d. h., das unsymmetrische Brennen der Lichtbögen, beseitigen können. 



   Aus der DE 17 58 726 A ist es bekannt, das Ofengefäss dreiecksförmig auszubilden, um ein einfaches Anbringen von Blasspulen zu ermöglichen. Ein solcher Ofen verursacht zusätzliche Kosten für die Sonderausbildung des Ofengefässes einschliesslich der Innenauskleidung. 



   Die EP 62 767 A1 beschreibt einen dreiphasigen Lichtbogenofen, bei welchem die parallel zur durch den Gefässmittelpunkt gehenden Zentralachse des Ofengefässes in dieses hineinragenden Elektroden auf einem Kreis angeordnet sind, jedoch ist bei dieser bekannten Ausführungsform der Abstand des Kreismittelpunktes zum mittleren Tragarm geringer als der Abstand des Gefässmittelpunktes Durch diese bekannte Ausgestaltung soll die Bruchgefahr der Elektroden verringert werden. 



   Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen dreiphasigen Lichtbogenofen zu schaffen, der auf einfache, sichere und kostengünstige Art minimale Verschleisswerte der Ofengefässinnenwandung gewährleistet. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung, ausgehend von einem dreiphasigen Lichtbogenofen der eingangs beschriebenen Art, vor, dass sich der Mittelpunkt des Kreises bei auf den Gefässboden senkrechter Projektionsrichtung auf der dem mittleren Tragarm zugeordneten Querachse des Gefässes in einem von den Tragsäulen über den Gefässmittelpunkt hinausgehenden vorgegebenen Abstand zum Gefässmittelpunkt befindet,

   und dass der Mittelpunkt des Durchmessers der den Tragsäulen nächstliegenden Elektrode im Schnittpunkt der Querachse des Ofengefässes mit dem Kreis liegt und die übrigen Elektroden auf dem Kreis bei einem Zentriwinkel < 110 Grad zur Elektrode beabstandet sind. Bei der erfindungsgemässen Ausführung wird unter Beibehaltung des für eine entsprechende Ofengrösse angepassten Kreises, auf dem die Mittelpunkte der Durchmesser der Elektroden liegen, der Mittelpunkt dieses Kreises von der Tragsäulenseite wegbewegt, wobei durch die Vergrösserung des Abstandes der diesem Wandbereich zugeordneten Elektrode unmittelbar Einfluss auf das Verschleissverhalten der Innenauskleidung des Ofengefässes genommen wird. 



   Gleichzeitig wird die Anordnung der Elektroden zueinander in der Weise verändert, dass diese nicht mehr auf dem Teilkreis in einem Zentriwinkel von jeweils 120 Grad angeordnet sind. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bei einer Wahl der Zentriwinkel weniger als 120 Grad die 

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 Zufuhr der elektrischen Energie kaum behindert und damit die Verlustleistung minimiert wird, gleichzeitig aber ein positiver Einfluss auf das Verschleissverhalten der Innenauskleidung des Ofengefässes erfolgt. Dabei wird die Verschleissverminderung erreicht, ohne dass passive weitere Energie, beispielsweise durch Betreiben von Magnetspulen, benötigt wird. 



   Die erfindungsgemässe Ausbildung des Lichtbogens lässt sich nicht nur bei Ofengefässen mit kreisförmigem Grundriss einsetzen, sondern in besonders vorteilhafter Weise dann, wenn das Gefäss eine ovale Grundrissform aufweist. Bei solchen Gefässen kann durch die geometrische Anordnung der Abstand der Elektrodenmäntel zur Innenwandung des Gefässes untereinander angeglichen werden. Vorzugsweise beträgt der Abstand des Gefässmittelpunktes zum Mittelpunkt des Kreises das 0,06 bis 0,12-fache des Abstandes der auf der Querachse befindlichen Gefässinnenwände. 



   In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemässen Lichtbogenofen. Fig.2 stellt einen Horizontalschnitt nach der Linie A-A in Fig. 1 dar. 



   In Fig. 1 ist ein Lichtbogenofen 10 mit einer Elektrodenhaltevorrichtung 20 und einem Ofengefäss 30 dargestellt. Die Elektrodenhaltevorrichtung 20 ist vertikal verfahrbar und weist Tragsäulen 25 auf, an welchen Tragarme 24 vorgesehen sind, die Elektroden 21 bis 23 parallel zur Zentralachse I führen. Die Elektroden 21 bis 23 ragen in das Ofengefäss 30 hinein. An der Elektrodenspitze entsteht ein in der Zeichnung schematisch dargestellter Lichtbogen 11,22, der "bläst" und damit eine feuerfeste Auskleidung 31 des Ofengefässes 30 in einem Verschleissbereich 35 beeinflusst. Im Ofengefäss 30 befindet sich Schmelzgut 40, und zwar feste Schrottteile 41 und schmelzflüssiges Material 42. 



   An der in Fig.1 linken Seite des Ofengefässes 30 ist schematisch eine feuerfestfreie, von einem Kühlmittel durchflossene Rohrwandung (Paneele) 34 dargestellt. 



   Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist das Ofengefäss 30 eine ovale Grundrissform auf und besitzt einen metallischen Mantel 33, der zum Innenraum hin mit einer feuerfesten Auskleidung 31 versehen ist. Die Längsachse II des Gefässes 30 und die Querachse III des Gefässes 30 schneiden sich im Gefässmittelpunkt 0, durch welchen eine Zentralachse I verläuft. 



   Die parallel zur Zentralachse I angeordneten, in das Ofengefäss 30 hineinragenden Elektroden 21 bis 23 liegen mit ihren Mittelpunkten auf einem Kreis T, dessen Mittelpunkt M sich auf der Querachse III befindet Der Mittelpunkt M des Kreises T befindet sich bei auf den Gefässboden senkrechten Projektionsrichtung auf der dem mittleren Tragarm 24 zugeordneten Querachse III des Gefässes 30 in einem von den Tragsäulen 25 über den Gefässmittelpunkt 0 hinausgehenden vorgegebenen Abstand a zum Gefässmittelpunkt 0. Die Innenwandungen 32 der feuerfesten Auskleidung 31 weisen an den Schmalseiten des ovalen Gefässes 30 einen Abstand A auf. 



   Der Mittelpunkt der Elektrode 21 liegt im Schnittpunkt der Querachse III des Ofengefässes 30 mit dem Kreis T. Die Elektrode 21 ist der Tragsäule 25 benachbart. Der Zentriwinkel zwischen der Elektrode 21 und den Elektroden 22,23 ist mit a bezeichnet und beträgt weniger als 110 Grad
Durch die Mittelpunkte der Elektrode 21 und der Elektrode 22 verläuft eine Sekante v und durch die Mittelpunkte der Elektrode 21 und der Elektrode 23 eine Sekante w. Die Länge der Sekante v von der Gefässinnenwand 32 bis zur Aussenwand 27 der Elektrode 22 ist mit y bezeichnet, die Länge der Sekante w von der Gefässinnenwand 32 zur Aussenwand 28 der Elektrode 23 ist mit z bezeichnet. Der Abstand der Gefässinnenwand 32 bis zur Aussenwand 26 der Elektrode 21 ist mit x bezeichnet.

   Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Längen x, y und z nahezu gleich
Die Bereiche und Grenzen des maximalen Verschleisses sind schematisch dargestellt und mit den Bezugszeichen 35,36,37 bezeichnet. 

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Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Dreiphasiger Lichtbogenofen, insbesondere zum Schmelzen von Stahl, bestehend aus einem Ofengefäss (30), wobei in Projektionsrichtung senkrecht auf den Boden des Ofenge- fässes (30) die Mittelpunkte der Durchmesser von Elektroden (21,22,23) auf dem Umfang eines Kreises (T) liegen und die parallel zur durch den Gefässmittelpunkt (0) verlaufenden Zentralachse (I) in das Ofengefäss (30) hineinragenden Elektroden (21,22,23) an der aus <Desc/Clms Page number 3> Tragsäulen (25) und Tragrahmen (24) bestehenden Elektrodenhaltevorrichtung (20) befes- tigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Mittelpunkt (M) des Kreises (T) bei auf den Gefässboden senkrechter Projektionsrichtung auf der dem mittleren Tragarm (24) zu- geordneten Querachse (III) des Gefässes (30) in einem von den Tragsäulen (25) über den Gefässmittelpunkt (0)

   hinausgehenden vorgegebenen Abstand (a) zum Gefässmittelpunkt (0) befindet, und dass der Mittelpunkt des Durchmessers der Tragsäulen (25) nächstlie- genden Elektrode (21) im Schnittpunkt der Querachse (III) des Ofengefässes (30) mit dem Kreis (T) liegt und die übrigen Elektroden (22,23) auf dem Kreis (T) bei einem Zentriwinkel (a) < 110 Grad zur Elektrode (21) beabstandet sind.
2. 2. Dreiphasiger Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss (30) eine ovale Grundrissform aufweist.
3. 3 Dreiphasiger Lichtbogenofen nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) des Gefässmittelpunktes (0) zum Mittelpunkt des Kreises (T) das 0,06 bis 0,12fache des Abstandes (A) der auf der Querachse (III) befindlichen Gefässinnenwän- de (32) beträgt.
4. 4. Dreiphasiger Lichtbogenofen nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Tragsäulen (25) abgewandten Elektroden (22,23) jeweils zu der den Tragsäulen nächstliegenden Elektrode (21) einen Zentriwinkel (a) von 95 bis 100 Grad aufweisen.
5. 5. Dreiphasiger Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeich- net, dass die Abstände (y, z) der Gefässinnenwand (32) zur Aussenwand (27,28) der Elekt- roden (22,23) auf einer Sekante (V, W) durch die Mittelpunkte des Durchmessers der Elekt- roden (22,23) sowie durch den Mittelpunkt des Durchmessers der Elektrode (21) innerhalb einer Bandbreite von 5% gleiche Grösse aufweisen wie der Abstand (x) der Aussenseite der den Tragsaulen (25) nächstliegenden Elektrode (21) zu der den Tragsaulen (25) ab- gewandten Gefässinnenwand (32).

   HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN