CH678785A5

CH678785A5 -

Info

Publication number: CH678785A5
Application number: CH3027/89A
Authority: CH
Inventors: Walter Bochsler; Ante Eterovic; Sven-Einar Stenkvist
Original assignee: Asea Brown Boveri
Priority date: 1989-08-21
Filing date: 1989-08-21
Publication date: 1991-10-31
Also published as: BR9004099A; EP0413970A1; CA2023041A1; ZA906533B; KR910005727A; EP0413970B1; CN1019141B; RU1784089C; JPH0762585B2; ATE94716T1; KR0172120B1; DE59002718D1; JPH0395387A; CN1049714A; ES2046611T3

Abstract

In a direct current arc furnace, the base contact, that is to say the furnace electrode (7, 8, 11), must be insulated by insulating material from the metallic jacket of the furnace vessel. To this end, the baseplate (11) which supports the base contact essentially forms the base of the furnace vessel. This baseplate (11) rests on an inwardly projecting part (17) of the metallic vessel jacket (2), with insulating, or at least poorly electrically conductive material (18) placed between them. <IMAGE>

Description

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Besehreibung Description

TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrom-Lichtbogenofen mit einem Ofengefäss, das mit einem metallischen Mantel versehen ist, mit mindestens einer als Kathode geschalteten Elektrode und mindestens einem Bodenkontakt, wobei der Boden des Ofens aus einer Futterschicht besteht, welche elektrisch leitende Ziegel oder andere gleichwirkende Einsätze aufweist, welche auf einer Bodenplatte ruht, mit welcher zusammen sie den als Anode geschalteten Bodenkontakt bildet, wobei der Bodenkontakt durch Isoliermaterial vom metallischen Mantel des Ofengefässes isoliert ist. The invention relates to a direct current arc furnace with a furnace vessel which is provided with a metallic jacket, with at least one electrode connected as a cathode and at least one bottom contact, the bottom of the furnace consisting of a lining layer which is electrically conductive brick or other equivalent Has inserts, which rests on a base plate, with which it forms the bottom contact connected as an anode, the bottom contact being insulated from the metallic jacket of the furnace vessel by insulating material.

Die Erfindung nimmt dabei Bezug auf einen Stand der Technik, wie er sich beispielsweise aus der US-Patentschrift 4 228 314 ergibt. The invention relates to a state of the art, such as is evident from US Pat. No. 4,228,314.

TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK TECHNOLOGICAL BACKGROUND AND PRIOR ART

Bei Gleichstrom-Lichtbogenöfen müssen sowohl die als Kathode geschattete Elektrode als auch die Herd- oder Bodenelektrode, die in der Regel als Bodenkontakt z.B. nach der US-PS 4 228 314 aufgebaut ist, vom metallischen Mantel des Ofengefässes isoliert sein. Beim bekannten Lichtbogenofen ruht der Bodenkontakt und die daran angrenzenden Teile des Bodenfutters auf einer Metallplatte. Diese Metallplatte wiederum liegt auf einer Schicht aus Isoliermaterial auf dem (metallischen) Gefässboden auf. Der elektrische Anschtuss des Bodenkontakts erfolgt dabei über Kontaktteile, welche durch Öffnungen im Gefässboden geführt sind. Die besagte Isolierschicht wird sowohl durch das Gewicht der Charge als auch durch die während des Ofenbetriebes auftretenden extremen Temperaturen hoch beansprucht. Eine besondere Kühlung dieses Bereiches ist sehr aufwendig. In direct current arc furnaces, both the electrode shaded as the cathode and the stove or bottom electrode, which is usually used as a contact with the floor, e.g. is constructed according to US Pat. No. 4,228,314, to be insulated from the metallic jacket of the furnace vessel. In the known electric arc furnace, the ground contact and the adjacent parts of the bottom lining rest on a metal plate. This metal plate in turn lies on a layer of insulating material on the (metallic) bottom of the vessel. The electrical contact of the bottom contact takes place via contact parts which are guided through openings in the bottom of the vessel. Said insulating layer is subject to high stress both by the weight of the batch and by the extreme temperatures that occur during furnace operation. A special cooling of this area is very complex.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichstrom-Lichtbogenofen der eingangs genannten Gattung zu schaffen, dessen Bodenkontakt vom Gefässmantel optimal isoliert ist und die Isolation allen Betriebsbeanspruchungen standhält. The invention has for its object to provide a DC arc furnace of the type mentioned, the ground contact is optimally insulated from the vessel jacket and the insulation withstands all operating stresses.

Dièse Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die genannte Bodenplatte im wesentlichen den Gefässboden bildet, welche Bodenplatte einen nach innen vorspringenden Teil des metallischen Mantels des Ofengefässes überragt und sich unter Zwischenschaltung von isolierendem oder zumindest elektrisch schwach leitendem Material darauf abstützt. This object is achieved according to the invention in that the said base plate essentially forms the bottom of the vessel, which base plate projects beyond an inwardly projecting part of the metallic shell of the furnace vessel and is supported on it with the interposition of insulating or at least electrically poorly conductive material.

Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass die gesamte Bodenpartie des Lichtbogenofens quasi schwimmend im Ofenmantel aufgehängt ist und die Isolierung dieser Bodenpartie vom Ofenmantel einfach zu bewerkstelligen ist. The advantage of the invention can be seen, in particular, in the fact that the entire bottom part of the arc furnace is suspended in the furnace jacket in a quasi-floating manner and the insulation of this bottom part from the furnace jacket is easy to accomplish.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie die damit erzieibaren Vorteile werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Exemplary embodiments of the invention and the advantages which can be achieved thereby are explained in more detail below with reference to the drawing.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt: Exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawing, namely:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Gleichstrom-Lichtbogenofens gemäss der Erfindung in Seitenansicht; Fig. 1 shows a first embodiment of a DC arc furnace according to the invention in side view;

Fig. 2 ein Detail der Abstützung und Isolierung der Bodenpartie bei einem anderen Ofengefässtyp; 2 shows a detail of the support and insulation of the bottom part in another type of furnace vessel;

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG WAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

Fig. 1 zeigt einen Gleichstrom-Lichtbogenofen mit Ofengefäss 1, das mit dem üblichen Mantel 2 aus metallischem Material versehen ist. Im Ausführungsbeispiel weist der Ofen nur eine als Kathode geschaltete Elektrode 3 auf, doch kann diese Zahl auch 2, drei oder mehr betragen. Im Ausführungsbeispiel ist die Elektrode hohl ausgebildet, d.h. der Ofen ist für Reduktionszwecke geeignet, doch ist der Erfindungsgegenstand auch bei einem Schmelzofen mit massiver als Kathode geschalteter Elektrode, normalerweise Grafit-Elektrode, anwendbar. Fig. 1 shows a direct current arc furnace with furnace vessel 1, which is provided with the usual jacket 2 made of metallic material. In the exemplary embodiment, the furnace has only one electrode 3 connected as a cathode, but this number can also be 2, three or more. In the exemplary embodiment, the electrode is hollow, i.e. the furnace is suitable for reduction purposes, but the subject matter of the invention is also applicable to a melting furnace with a solid electrode connected as cathode, usually graphite electrode.

Im Reduktionsfall wird durch den zentralen Kanal 4 in der Elektrode, beispielsweise für die Roheisenherstellung, Schlich, Koks und Kalk zugeführt, und unter der Elektrode 3 erhält man auf übliche Weise einen Elektrodenfleck, d.h. eine schlackenfreie Fläche der Schmelze. Der Ofen hat wie üblich eine Giess-Schnauze 5 und ein Türloch 6. Im Ofengrund ist ein Bodenkontakt angebracht. Der Bodenkon-takt besteht aus Ziegeln 8, in denen metallische Leiter 7 angeordnet sind. Die Leiter 7 dringen in eine darunterliegende Bodenfutterschicht 10 ein, die im Beispielsfall aus elektrisch leitenden Kohlenstoff-Ziegeln besteht. Nach aussen hin schliesst sich die konventionelle Ofenausmauerung 9 an. Die Ziegel der Bodenfutterschicht 10 sind in einer oder in mehreren Lagen angeordnet und liegen auf einer kallot-tenartig geformten Bodenplatte 11 auf. Diese Bodenplatte 11 hat eine erhebliche Ausdehnung und bildet den Ofenboden. Sie besteht aus Stahl oder Kupfer und wird an den positiven Pol der Gleichstromquelle 12 angeschlossen. Der Bodenkontakt soll eine grosse Erstreckung haben, damit eine Ausbreitung des Ofenstroms über einen grossen Teil des Bodens erzielt wird, wodurch eine Schrägstellung des Lichtbogens 13 im wesentlichen verhindert wird. Die Bodenplatte 11 ist mit einer Kühleinrichtung 14 versehen, damit sie auf möglichst niedriger Temperatur gehalten werden kann und nicht durch die Hitze des Ofens beschädigt wird. 16 ist eine Absaugöffnung für Abgase. In the event of a reduction, slurry, coke and lime are fed through the central channel 4 in the electrode, for example for pig iron production, and an electrode spot is obtained under the electrode 3 in the usual way, i.e. a slag-free surface of the melt. As usual, the furnace has a pouring spout 5 and a door hole 6. In the bottom of the furnace there is contact with the floor. The ground contact consists of bricks 8 in which metallic conductors 7 are arranged. The conductors 7 penetrate an underlying floor lining layer 10, which in the example consists of electrically conductive carbon bricks. The conventional furnace lining 9 connects to the outside. The bricks of the floor lining layer 10 are arranged in one or more layers and lie on a bottom plate 11 shaped in the manner of a calotte. This base plate 11 has a considerable extent and forms the furnace floor. It consists of steel or copper and is connected to the positive pole of the direct current source 12. The contact with the ground should have a large extent so that the furnace current is spread over a large part of the ground, thereby essentially preventing the arc 13 from tilting. The base plate 11 is provided with a cooling device 14 so that it can be kept at the lowest possible temperature and is not damaged by the heat of the furnace. 16 is an exhaust port for exhaust gases.

Die mit Leitern 7 versehenen Ziegel 8 dienen als Stromleiter zwischen der Charge 15 und dem aus Aussenfutterschicht 10 und der Bodenplatte 11 bestehenden Bodenkontakt, der natürlich auch anders ausgeführt sein kann. So können statt der Kohlenstoff-Ziegel andere Kontakt gebende Bauteile vorhanden sein. The bricks 8 provided with conductors 7 serve as current conductors between the charge 15 and the ground contact consisting of the outer lining layer 10 and the base plate 11, which can of course also be designed differently. So other contact-making components can be present instead of the carbon brick.

Insoweit entspricht der Gleichstrom-Lichtbogenofen dem Stand der Technik und ist ausführlich in In this respect, the DC arc furnace corresponds to the state of the art and is detailed in

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dem eingangs genannten US-Patent 4 228 314 oder auch der DE-Patentschrift 3 022 566 ausführlich beschrieben. the above-mentioned US Pat. No. 4,228,314 or also DE Pat. No. 3,022,566.

Erfindungsgemäss ist nun der Mantel 2 des Ofengefässes radial nach innen gezogen und bildet einen nach innen ragenden Kragen 17. Die Bodenplatte 11 überlappt den Kragen 17 in radialer Richtung. Im Überlappungsbereich ist ein Ring 18 aus Isoliermaterial angeordnet. Auf diese Weise stützt sich die gesamte Bodenpartie des Ofens auf dem Kragen 17 ab. Die Bodenpartie des Ofens schwimmt quasi im Ofengefäss 1. Gleichzeitig wird über das Isoliermaterial 18 die elektrische Isolation zwischen Ofenmantel 2 und Bodenplatte 11 und damit dem Bodenkontakt bewerkstelligt. According to the invention, the jacket 2 of the furnace vessel is now drawn radially inwards and forms an inwardly projecting collar 17. The base plate 11 overlaps the collar 17 in the radial direction. A ring 18 made of insulating material is arranged in the overlap area. In this way, the entire bottom part of the furnace is supported on the collar 17. The bottom part of the furnace practically floats in the furnace vessel 1. At the same time, the electrical insulation between the furnace shell 2 and the base plate 11 and thus the contact with the ground is accomplished via the insulating material 18.

Zur radialen Zentrierung dient das nach oben umgebogene Ende 19 des Kragens 17, das jedoch nicht bis an die Bodenplatte heranreicht. Um die Einleitung der Kräfte auf das Isoliermaterial übersichtlich zu gestalten, ist die Randpartie der Bodenplatte 11 mit einem im Querschnitt etwa keilförmig gestalteten Ausgleichsring 20 versehen. The upwardly bent end 19 of the collar 17 serves for radial centering, but does not reach the base plate. In order to make the introduction of the forces on the insulating material clear, the edge part of the base plate 11 is provided with a compensation ring 20 which is approximately wedge-shaped in cross section.

Als Isoliermaterial können entweder Fertigteile, z.B. Ziegel oder Klinker aus feuerfestem Material lose aufeinander geschichtet oder durch feuerfesten Mörtel untereinander verbunden, oder eine Giess- oder Stampfmasse verwendet werden. Wesentlich ist dabei neben der geringen elektrischen Leitfähigkeit, dass das Isoliermaterial den Druckbeanspruchungen standhält. Es muss ferner kein Isolator im eigentlichen Sinn sein. Es genügt, wenn die elektrische Leitfähigkeit des Isoliermaterials um mindestens eine Zehnerpotenz kleiner ist als die Leitfähigkeit des Bodenkontakts in Richtung der Ofen-Hochachse. Either finished parts, e.g. Bricks or clinker made of refractory material are loosely layered on top of one another or connected to one another by refractory mortar, or a pouring or pounding compound can be used. In addition to the low electrical conductivity, it is essential that the insulating material withstands the pressure loads. Furthermore, it does not have to be an isolator in the actual sense. It is sufficient if the electrical conductivity of the insulating material is at least a power of ten less than the conductivity of the ground contact in the direction of the furnace vertical axis.

Die soeben angesprochene Ausführungsform mit Giess- oder Stampfmasse ist in Fig. 2 bei einem Gleichstrom-Lichtbogenofen mit anderem Aufbau des Ofenmantels bzw. Bodens verdeutlicht. The embodiment just mentioned with casting or ramming compound is illustrated in FIG. 2 in the case of a direct-current arc furnace with a different structure of the furnace shell or base.

Am zylindrischen Kesselmantel 2 ist eine ringförmige Platte 21 befestigt. Am inneren Umfang dieser Platte 21 ist ein axial verlaufendes Rohrstück 22 an-geschweisst Hinsichtlich ihrer Funktion entspricht dabei die ringförmige Platte 21 dem Kragen 17, das Rohrstück 22 dem umgebogenen Ende 19 des Kragens 17 von Fig. 1. Analog Fig. 1 ist die Bodenplatte 11 in ihrem Randbereich mit einem Ausgleichsring versehen, der hier als Schweisskonstruktion ausgebildet ist und einen radial verlaufenden Ring 20a und ein axial verlaufendes Rohrstück 20b aufweist. Das Rohrstück 20b ist über die Platte 20a nach unten hinaus verlängert und mit einem Stützring 23 verschweisst. An annular plate 21 is attached to the cylindrical shell 2. An axially extending pipe section 22 is welded onto the inner circumference of this plate 21. With regard to its function, the annular plate 21 corresponds to the collar 17, the pipe section 22 corresponds to the bent end 19 of the collar 17 from FIG. 1. The base plate is analogous to FIG. 1 11 provided in its edge region with a compensating ring, which is designed here as a welded construction and has a radially extending ring 20a and an axially extending tube piece 20b. The pipe section 20b is extended downward beyond the plate 20a and welded to a support ring 23.

Im Zuge der Herstellung des Ofens wird vor dem Einbringen der Ofenausmauerung die Bodenplatte 11 mitsamt den Teilen 20a, 20b und 23 eingesetzt und mitteis (in der Zeichnung nicht dargestellten) isolierenden Abstandhaltern gegenüber dem Ofenmantel 2 und der Platte 21 ausgerichtet und provisorisch fixiert. Dann wird eine Giess- oder Stampfmasse 24, z.B. Feuerfestbeton in den Raum zwischen Gefässmantel 2 und Rohrstück 22 und den sich nach oben daran anschliessenden Bereich eingefüllt, und zwar derart, dass die Ringe 20a und 23 und das Rohrstück 20b vollständig in diese Masse eingebettet sind. Daran schliesst sich der weitere Aufbau des Ofens in bekannter Weise an. In the course of the manufacture of the furnace, the base plate 11 together with the parts 20a, 20b and 23 are inserted and the insulating spacers (not shown in the drawing) are aligned with the furnace shell 2 and the plate 21 and temporarily fixed before the furnace lining is introduced. Then a casting or ramming mass 24, e.g. Refractory concrete is poured into the space between the vessel jacket 2 and the pipe section 22 and the area adjoining it upwards, in such a way that the rings 20a and 23 and the pipe section 20b are completely embedded in this mass. This is followed by the further construction of the furnace in a known manner.

Claims

1. DC arc furnace with a furnace vessel (1), which is surrounded with a metallic jacket (2), with at least one electrode connected as a cathode (3) and at least one bottom contact (7, 8, 11), the bottom of the furnace consists of a lining layer, which has electrically conductive bricks or other inserts with the same effect, which rests on a base plate (11), with which it forms the ground contact connected as an anode, the ground contact being made of insulating material (18; 24) from the metallic jacket (2 ) of the furnace vessel (1), characterized in that said bottom plate (11) essentially forms the bottom of the vessel, the bottom plate (11) is an inwardly projecting part (17; 21) of the metallic jacket (2) of the furnace vessel (1 ) protrudes and is supported on it with the interposition of insulating or at least weakly electrically conductive material (18; 24).

2. Arc furnace according to claim 1, characterized in that the inwardly projecting part (17) is integrally connected to the vessel jacket (2).

3. Arc furnace according to claim 1, characterized in that the inwardly projecting part is an annular plate (21) which is fixedly connected to the lower jacket end.

4. Arc furnace according to claim 2 or 3, characterized in that the base plate (11) is approximately spherical and is provided in its edge region with a compensating ring (20; 20a).

5. Arc furnace according to one of claims 1 to 4, characterized in that the insulating material consists of individual building blocks, in particular refractory bricks or clinkers, which are either loosely piled up or connected to one another by a refractory mortar.

6. Arc furnace according to one of claims 1 to 4, characterized in that the insulating material is a casting or ramming mass made of a refractory material, in particular refractory concrete.

7. Arc furnace according to one of claims 1 to 6, characterized in that the electrical conductivity of the insulating material is at least a power of ten smaller than the conductivity of the ground contact (7, 8, 11) in the direction of the furnace vertical axis.

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