DE102007035622B4 - Lid for a furnace for receiving molten metal, in particular metal, and furnace for receiving molten material - Google Patents
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Abstract
Deckel (1) für einen Ofen (10) zur Aufnahme von Schmelzgut (S), insbesondere Metall, mit wenigstens einer aus einem Material gebildeten Schicht (4, 4''), deren Wärmeleitkoeffizient größer ist als der von Stahl, wobei der Deckel eine dem Schmelzgut (S) zugewandte innere Deckeloberfläche (3) und eine dem Schmelzgut (S) abgewandete äußere Deckeloberfläche (2) aufweist und die Schicht (4, 4'') näher an der inneren Deckeloberfläche (3) als an der äußeren Deckeloberfläche (2) angeordnet ist, wobei eine Oberfläche (4') der wenigstens einen Schicht (4, 4'') wenigstens abschnittsweise eine innere Deckeloberfläche (3) bildet, wobei das die Schicht (4, 4'') bildende Material Kupfer ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupfer durch Plattieren auf einen Deckelgrundkörper (5) aufgebracht ist und die gesamte innere Deckeloberfläche (3) durch die Kupferschicht gebildet ist.Cover (1) for a furnace (10) for receiving molten material (S), in particular metal, with at least one layer (4, 4 '') formed of a material, the coefficient of thermal conductivity of which is greater than that of steel, the cover having a the inner cover surface (3) facing the melt (S) and the outer cover surface (2) facing away from the melt (S) and the layer (4, 4 '') closer to the inner cover surface (3) than to the outer cover surface (2 ), wherein a surface (4 ') of the at least one layer (4, 4' ') at least partially forms an inner cover surface (3), wherein the material forming the layer (4, 4' ') is copper, characterized in that the copper is applied by plating to a lid base (5) and the entire inner lid surface (3) is formed by the copper layer.
Description
Die Erfindung betrifft einen Deckel für einen Ofen zur Aufnahme von Schmelzgut, insbesondere Metall, sowie einen Ofen zur Aufnahme von Schmelzgut, insbesondere Metall, mit einem mit Schmelzgut befüllbaren Tiegel und mit einem Deckel zum Verschließen des Tiegels.The invention relates to a lid for a furnace for receiving molten metal, in particular metal, and a furnace for receiving molten material, in particular metal, with a crucible which can be filled with melted material and with a lid for closing the crucible.
Bei der Herstellung oder Aufbereitung, insbesondere Nachbehandlung, von Stahl ist es in der Regel erforderlich, den Stahl durch Erhitzen in eine flüssige Phase zu überführen. Aufgrund des hohen Schmelzpunktes von Metall im Allgemeinen sind damit hohe Temperaturen verbunden. Daher wurden für dieses Temperaturregime entsprechende Tiegel und ggf. Deckel entwickelt.In the production or processing, especially post-treatment, of steel, it is usually necessary to convert the steel by heating in a liquid phase. Due to the high melting point of metal in general, high temperatures are associated with it. Therefore, appropriate crucibles and possibly lids were developed for this temperature regime.
Der Deckel ist in der Regel von einem Tiegel abnehmbar und dient beim Schmelzen des Stahls zur Zurückhaltung und gezielten Abführung von beim Schmelzprozess entstehenden Gasen, sowie zur effektiven Ausnutzung der zugeführten Schmelzenergie. Durch den Deckel wird verhindert, dass ein Großteil der zugeführten Energie nach oben ungenutzt entweicht.The lid is usually removable from a crucible and is used during melting of the steel for the restraint and targeted removal of gases resulting from the melting process, as well as for the effective utilization of the supplied melting energy. The cover prevents a large part of the energy supplied from escaping upwards unused.
Derartige Deckel und Tiegel werden in der Regel bei Lichtbogenöfen zur Herstellung von Metallschmelzen und Pfannenöfen, in der Regel zur Nachbehandlung von Metallschmelzen, eingesetzt. Ein Deckel für einen Lichtbogenofen umfasst in der Regel mindestens eine zentrale Öffnung für die Einführung von Graphitelektroden und eine peripher angeordnete Öffnung, die mit einem Saugsystem zur Abführung von Gasen, flüchtigen Abbrandteilen und Pulvern vorgesehen ist.Such lids and crucibles are generally used in electric arc furnaces for the production of molten metals and ladle furnaces, generally for the aftertreatment of molten metals. A lid for an electric arc furnace generally comprises at least one central opening for the introduction of graphite electrodes and a peripheral opening provided with a suction system for removing gases, volatile burned-on parts and powders.
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Problem, welches beim Umgang mit Metallschmelzen auftritt. Hierbei wird bspw. Rohstahl derart nachbehandelt, dass eine gewünschte Legierungszusammensetzung des Stahls in engen Grenzen eingestellt wird. Teil der Nachbehandlung dieses Rohstahls ist die Zugabe von Zuschlagsstoffen in die Stahlschmelze, die teilweise heftige Reaktionen der Schmelze hervorrufen. Bei diesen heftigen Reaktionen des flüssigen Stahls auf die Zuschlagsstoffe entstehen Spritzer bzw. Tropfen aus flüssigem Metall, welche die Schmelze verlassen. Diese Spritzer treffen u. a. auch auf den Deckel des Ofens.The present invention addresses a problem encountered in handling molten metals. Here, for example, crude steel is post-treated such that a desired alloy composition of the steel is set within narrow limits. Part of the aftertreatment of this crude steel is the addition of aggregates in the molten steel, which sometimes cause violent reactions of the melt. These violent reactions of the liquid steel to the aggregates produce splashes or drops of liquid metal which leave the melt. These splashes meet u. a. also on the lid of the oven.
Derartige Probleme sind auch bei der Herstellung von Metallschmelzen mittels Lichtbogenofen bekannt. Hier wird zur Vergleichmäßigung der Temperatur des Metallbads ein Spülvorgang im Lichtbogenofen vorgenommen. Durch Zusammenwirken dieses Spülvorgangs mit einem oder mehreren im Lichtbogenofen vorliegenden Lichtbogen bzw. -bögen kommt es ebenfalls zu Vorgängen, welche dazu führen, dass Spritzer bzw. Tropfen aus flüssigem Metall das Metallbad verlassen. Auch diese gelangen u. a. an den Deckel des Lichtbogenofens.Such problems are also known in the production of molten metal by arc furnace. Here, a flushing process is performed in the electric arc furnace to equalize the temperature of the metal bath. Through the interaction of this rinsing process with one or more arcs or arcs present in the arc furnace, processes also occur which cause splashes or drops of liquid metal to leave the metal bath. These also get u. a. to the lid of the arc furnace.
Die an den Deckel gelangten Spritzer aus flüssigem Metall kühlen an der inneren Oberfläche des Ofendeckels ab. Dabei verschweißen diese mit dem Ofendeckel und backen an der Innenwand des Ofendeckels fest an. Der Vorgang, dass Spritzer bzw. Tropfen aus flüssigem Metall an die Innenwand des Ofendeckels gelangen, ist – wie bereits oben beschrieben – nicht unüblich beim Umgang mit Metallschmelzen. Daher kommt es zu einem Anwachsen der Anbackungen auf der Innenseite des Ofendeckels durch weitere Spritzer bzw. Tropfen aus der Metallschmelze. Irgendwann erreichen diese Anbackungen ein Ausmaß, welche die Prozessführung zur Herstellung des Stahls stört. Insbesondere führen diese zu Problemen beim Öffnen und Schließen des Ofens bei der Zuführung von neuem Metall.The splashes of liquid metal on the lid cool off on the inner surface of the oven lid. They weld with the furnace lid and bake firmly against the inner wall of the furnace lid. The process that splashes or drops of liquid metal get to the inner wall of the furnace lid, is - as described above - not uncommon when dealing with molten metal. Therefore, there is an increase of the caking on the inside of the furnace lid by further splashes or drops from the molten metal. At some point, these caking reaches a level that interferes with the process management for the production of the steel. In particular, these lead to problems when opening and closing the furnace in the supply of new metal.
Ein gekühlter Deckel für Lichtbogenöfen oder Pfannenöfen, der dieses Problem aufweist, ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Deckel für einen Ofen zur Aufnahme von Schmelzgut und einen Ofen zur Aufnahme von Schmelzgut bereitzustellen, bei welchem derartige Anbackungen verringert oder ganz vermieden werden können.The invention has for its object to provide a lid for a furnace for receiving molten material and a furnace for receiving melt, in which such caking can be reduced or avoided altogether.
Die Aufgabe wird bei einem Deckel der eingangs genannten Art gelöst, indem der Deckel wenigstens eine aus einem Material gebildete Schicht aufweist, deren Wärmeleitkoeffizient größer ist als der von Stahl, wobei der Deckel eine dem Schmelzgut zugewandte innere Deckeloberfläche und eine dem Schmelzgut abgewandte äußere Deckeoberfläche aufweist und die Schicht näher an der inneren Deckeloberfläche als an der äußeren Deckeloberfläche angeordnet ist, wobei eine Oberfläche der wenigstens einen Schicht wenigstens abschnittsweise eine innere Deckeloberfläche bildet, wobei das die Schicht bildende Material Kupfer ist, und wobei das Kupfer durch Plattieren auf einen Deckelgrundkörper aufgebracht ist und die gesamte innere Deckeloberfläche durch die Kupferschicht gebildet ist.The object is achieved with a cover of the type mentioned above in that the cover has at least one layer formed of a material whose heat conduction coefficient is greater than that of steel, wherein the cover has an inner lid surface facing the molten material and an outer ceiling surface facing away from the molten material and the layer is disposed closer to the inner lid surface than to the outer lid surface, wherein a surface of the at least one layer at least partially forms an inner lid surface, wherein the material forming the layer is copper, and wherein the copper is applied to a lid body by plating and the entire inner lid surface is formed by the copper layer.
Unter Wärmeleitkoeffizient, auch Wärmeleitfähigkeit genannt, wird eine Materialkonstante verstanden mit der Einheit W/Km, welche für Festkörper in der Regel bei 20°C angegeben wird. Vorzugsweise weist die Schicht einen Wärmeleitkoeffizienten auf, der größer ist als 100 W/Km. Hierzu käme beispielsweise Aluminium in Frage. Die Schicht kann sich auch aus mehreren Teilschichten zusammensetzten, wobei wenigstens eine Teilschicht erfindungsgemäß einen Wärmeleitkoeffizienten aufweist, der größer ist als der von Stahl. Die Schicht kann beliebig am oder innerhalb des Deckels angeordnet sein oder auch den gesamten Deckel bilden. By thermal conductivity, also called thermal conductivity, a material constant is understood to mean the unit W / Km, which is usually given for solids at 20 ° C. Preferably, the layer has a thermal conductivity coefficient greater than 100 W / Km. For example, aluminum would be suitable for this purpose. The layer can also be composed of several partial layers, wherein at least one partial layer according to the invention has a thermal conductivity coefficient which is greater than that of steel. The layer can be arranged arbitrarily on or within the lid or even form the entire lid.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Deckels wird erreicht, dass die Wärme aus den flüssigen Metallspritzern, welche an die innere Deckeloberfläche gelangen, schneller abgeführt wird. Idealerweise erfolgt die Wärmeabfuhr aus dem flüssigen Metallspritzer, welcher an die innere Deckeloberfläche gelangt ist, mittels der erfindungsgemäßen Schicht derart schnell, dass ein Verschweißen des Metalltropfens mit der inneren Deckeloberfläche vollständig vermieden wird.The inventive design of the lid ensures that the heat from the liquid metal splashes, which reach the inner lid surface, is dissipated faster. Ideally, the heat removal from the liquid metal splash, which has reached the inner lid surface, takes place so rapidly by means of the layer according to the invention that welding of the metal drop to the inner lid surface is completely avoided.
Der positive Effekt, dass die Verschweißung des Metalltropfens bzw. -spritzers mit der inneren Deckeloberfläche verringert wird, tritt bereits dann auf, wenn der Deckel eine Schicht aus einem Material aufweist, dessen Wärmeleitkoeffizient größer ist als der von Stahl. Vorzugsweise wird jedoch ein Material verwendet, das nicht nur einen Wärmeleitkoeffizienten aufweist, der größer ist als der von Stahl, sondern zudem die Eigenschaft aufweist, dass Metallspritzer bzw. Metallstropfen aus der Metallschmelze auf diesem Material schlecht haften. Dadurch wird einerseits die Wärme schnell aus dem Metalltropfen abgeführt und damit ein Verschweißen des Tropfens mit der inneren Deckeloberfläche verhindert, andererseits sind die Metalltropfen einfach von der Schicht zu entfernen bzw. fallen beim Abkühlen ggf. sogar selbsttägig – etwa durch Einfluss der Gravitation und/oder Erschütterungen des Ofens – ab. Jedoch ist es bereits ausreichend, dass der Deckel eine Schicht aufweist, welche einen Wärmeleitkoeffizient aufweist, der größer ist als der von Stahl. Dadurch kann das Anbacken an die innere Deckeloberfläche bereits verringert und ggf. ganz unterbunden werden.The positive effect of reducing the welding of the metal drop with the inner lid surface already occurs when the lid has a layer of a material whose heat conduction coefficient is larger than that of steel. However, it is preferable to use a material which not only has a heat conduction coefficient larger than that of steel, but also has the property that metal spatters from the molten metal are poorly adhered to this material. As a result, on the one hand the heat is dissipated quickly from the metal droplets and thus prevents welding of the droplet with the inner lid surface, on the other hand, the metal drops are easy to remove from the layer or fall during cooling possibly even for the day - such as by the influence of gravity and / or Shakes of the furnace - from. However, it is already sufficient that the lid has a layer having a heat conduction coefficient larger than that of steel. As a result, the baking to the inner lid surface can already be reduced and possibly completely prevented.
Stahl weist in der Regel, abhängig von dessen Zusammensetzung, einen Wärmeleitkoeffizienten von 40 bis 60 W/Km auf. Zur Verbesserung der Abfuhr von thermischer Energie von der inneren Deckeloberfläche zur äußeren Deckeloberfläche ist somit jedes Material geeignet, welches einen höheren Wärmeleitkoeffizienten als Stahl aufweist.Steel usually has a coefficient of thermal conductivity of 40 to 60 W / Km, depending on its composition. Thus, to improve the dissipation of thermal energy from the inner lid surface to the outer lid surface, any material which has a higher coefficient of thermal conductivity than steel is suitable.
Insbesondere ist es vorteilhaft, dass der Wärmeleitkoeffizient des Materials wenigstens in einem bestimmten Temperaturbereich größer ist als der von Stahl, vorzugsweise in einem bestimmten Temperaturbereich, welcher beim Umgang mit flüssigen Metallschmelzen auftritt, insbesondere in einem Temperaturbereich von ca. 1100°C (Grad Celsius)) bis ca. 1500°C.In particular, it is advantageous that the thermal conductivity coefficient of the material is greater than that of steel, at least in a certain temperature range, preferably in a specific temperature range which occurs when handling molten metal melts, in particular in a temperature range of approximately 1100 ° C. (degrees Celsius). ) up to 1500 ° C.
Der Deckel weist eine dem Schmelzgut zugewandte innere Deckeloberfläche und eine dem Schmelzgut abgewandte äußere Deckeloberfläche auf, wobei die Schicht näher an der inneren Deckeloberfläche als an der äußeren Deckeloberfläche angeordnet ist. Je näher das Material mit dem gegenüber Stahl erhöhten Wärmeleitkoeffizienten an der inneren Deckeloberfläche angeordnet ist, desto schneller kann die Wärme aus dem flüssigen Metallspritzer abgeführt werden. Durch Anordnung der wenigstens einen Schicht innerhalb des Deckels bzw. am Deckel kann die thermische Eigenschaft und damit das Wärmeabtransportverhalten des Deckels verbessert werden.The lid has an inner lid surface facing the molten material and an outer lid surface facing away from the molten material, wherein the layer is disposed closer to the inner lid surface than to the outer lid surface. The closer the material is placed to the inner lid surface with the higher coefficient of thermal conductivity over steel, the faster the heat can be dissipated from the liquid metal spatter. By arranging the at least one layer within the lid or on the lid, the thermal property and thus the heat dissipation behavior of the lid can be improved.
Eine Oberfläche der wenigstens einen Schicht bildet wenigstens abschnittsweise die innere Deckeloberfläche. Mittels einer solchen Anordnung wird die durch den flüssigen Metallspritzer aufgewiesene thermische Energie schnellstmöglich aus dem Metallspritzer abgeführt. Hierbei verbleibt also am wenigsten Zeit für einen möglichen Verschweißprozess zwischen Metalltropfen und innerer Deckeloberfläche. Hierdurch wird in der Regel bezüglich der Vermeidung von Anbackungen ein bestmögliches Ergebnis erzielt.A surface of the at least one layer at least partially forms the inner lid surface. By means of such an arrangement, the thermal energy exhibited by the liquid metal splash is removed as quickly as possible from the metal splash. This leaves the least time for a possible welding process between metal drops and inner lid surface. As a result, the best possible result is generally achieved with regard to the prevention of caking.
Das die Schicht bildende Material ist durch Plattieren auf einen Deckelgrundkörper aufgebracht. Das Plattieren kann während des Herstellungsprozesses des Ofendeckels erfolgen. Alternativ kann dies auch für bereits im Betrieb befindliche Ofendeckel durchgeführt werden. Insofern können die Vorteile der Erfindung auch für bereits laufende Anlagen nachträglich nutzbar gemacht werden. Als Plattieren bezeichnet man in der Metallbearbeitung das Aufbringen einer höherwertigen – im vorliegenden Fall besteht die Höherwertigkeit im höheren Wärmeleitkoeffizienten – Metallschicht auf einen anderen Werkstoff, in der Regel ebenfalls Metall. Dabei soll eine möglichst unlösliche Verbindung zwischen der Metallschicht und dem darunter- und/oder darüberliegenden Werkstoff entstehen. Die Verbindung zwischen dem Werkstoff und dem Metall wird durch Temperatur und Druck erzielt. Praktisch wird das Plattieren umgesetzt durch unterschiedlichste Techniken, z. B. durch Aufwalzen von Metallfolien auf einen Metallgrundkörper oder durch Aufschweißen, Angießen, Tauchen, Sprengen oder durch galvanotechnische Verfahren. Heutzutage geschieht das Plattieren meistens durch Walzschweißplattierung.The material forming the layer is applied to a lid body by plating. The plating may be done during the furnace lid manufacturing process. Alternatively, this can also be carried out for furnace cover already in operation. In this respect, the advantages of the invention can also be made available later for already running plants. As plating is referred to in metalworking the application of a higher quality - in the present case, the higher valence in the higher coefficient of thermal conductivity - metal layer on another material, usually also metal. In this case, the most insoluble possible connection between the metal layer and the underlying and / or overlying material is created. The connection between the material and the metal is achieved by temperature and pressure. Practically, the plating is implemented by a variety of techniques, such. B. by rolling metal foils on a metal body or by welding, casting, dipping, blasting or electroplating process. Nowadays, plating is done mostly by roll-welding plating.
Das die Schicht bildende Material ist hier Kupfer. Kupfer lässt sich beispielsweise durch Plattieren besonders gut auf Stahl aufbringen. Ferner weist Kupfer einen Wärmeleitkoeffizienten auf, der ca. 8-fach größer ist als derjenige von Stahl, d. h. ca. bei 400 W/Km liegt. Darüber hinaus weisen flüssig Metalltropfen aus Stahl schlechte Hafteigenschaften auf Kupfer auf. Kupfer kann daher besonders vorteilhaft als Schicht bzw. Platte zur Vermeidung von Anbackungen von flüssigen Metallspritzern auf einer inneren Deckeloberfläche verwendet werden. Vorzugsweise weist der Deckel eine Schicht aus einem Material auf, dessen Wärmeleitkoeffizient im Wesentlichen nicht kleiner ist als der von Kupfer.The material forming the layer is copper here. Copper can be through, for example Apply plating very well to steel. Further, copper has a heat conduction coefficient which is about 8 times greater than that of steel, ie, about 400 W / Km. In addition, liquid metal drops of steel have poor adhesive properties on copper. Copper can therefore be used particularly advantageously as a layer or plate to prevent caking of liquid metal splashes on an inner lid surface. Preferably, the lid has a layer of a material whose heat conduction coefficient is substantially not less than that of copper.
Vorteilhaft zur Vermeidung von Anbackungen von flüssigen Metallspritzern an der inneren Deckeloberfläche des Deckels kann ebenfalls eine Schicht verwendet werden, welche aus einem Material besteht, welches als duktile metallische, insbesondere Nickel aufweisende, Matrix mit eingelagerten Hartstoffpartikeln, insbesondere Carbonnanoröhrchen, ausgebildet ist. Auch diese Schicht weist eine hohe und weithin einstellbare thermische Leitfähigkeit bzw. einen hohen Wärmeleitkoeffizienten auf. Die thermische Eigenschaft des Materials bzw. der Schicht ist unter anderem abhängig davon, welches Material als Matrix verwendet wird, sowie von Art und Anteil der verwendeten Hartstoffpartikeln in der Schicht. Insbesondere ist vorteilhaft eine Nickel aufweisende Matrix mit eingelagerten Carbonnanotubes zu verwenden. Hierbei kann der Wärmeleitkoeffizient der Schicht durch Einstellung der Konzentration der Carbonnanotubes in der Matrix über weite Bereiche eingestellt werden und damit die thermischen Eigenschaften. Zudem weist dieses Material eine hohe mechanische und thermische Beständigkeit auf und ist daher gut für einen Einsatz in einem Hochtemperaturbereich, wie er etwa bei der Herstellung von Stahl auftritt, geeignet.Advantageously, to avoid caking of liquid metal splashes on the inner lid surface of the lid can also be used a layer which consists of a material which is formed as a ductile metallic, in particular nickel-containing, matrix with embedded hard material particles, in particular carbon nanotubes. This layer also has a high and widely adjustable thermal conductivity or a high heat transfer coefficient. Among other things, the thermal property of the material or of the layer depends on which material is used as matrix and on the type and proportion of the hard material particles used in the layer. In particular, it is advantageous to use a nickel-containing matrix with embedded carbon nanotubes. Here, the thermal conductivity of the layer can be adjusted by adjusting the concentration of Carbonnanotubes in the matrix over a wide range and thus the thermal properties. In addition, this material has a high mechanical and thermal resistance and is therefore well suited for use in a high temperature region, such as occurs in the production of steel.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die innere Deckeloberfläche wenigstens abschnittsweise zylindrisch und/oder konisch ausgebildet. Hierbei handelt es sich um besonders einfach herstellbare Formen für die innere Deckeloberfläche. Insbesondere weist eine konische Deckeloberfläche den Vorteil auf, dass durch die konische Form der inneren Deckeloberfläche die auf diesen Teil der inneren Deckeloberfläche gespritzten Metalltropfen leichter ablösbar sind. Denn hier wirkt in der Regel eine größere Kraftkomponente senkrecht zur inneren Deckeloberfläche als bei einer zylindrisch geformten Deckeloberfläche. Im letzteren Fall ist die Deckeloberfläche in der Regel parallel zur auf den Metalltropfen wirkenden Gewichtskraft orientiert.In an advantageous embodiment of the invention, the inner lid surface is at least partially cylindrical and / or conical. These are particularly easy to produce forms for the inner lid surface. In particular, a conical cover surface has the advantage that due to the conical shape of the inner cover surface, the metal drops sprayed onto this part of the inner cover surface are easier to detach. Because here usually a larger force component acts perpendicular to the inner lid surface than in a cylindrically shaped lid surface. In the latter case, the lid surface is usually oriented parallel to the weight force acting on the metal drop.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die innere Deckeloberfläche wenigstens abschnittsweise glatt ausgebildet ist. D. h. es finden sich an der inneren Deckeloberfläche wenigstens abschnittsweise keine Strukturen, welche es erlauben, dass sich dort Metalltropfen festsetzen und dauerhaft ablagern. Eine im Wesentlichen glatte Deckeloberfläche unterstützt somit das Verhindern von Anbackungen, indem die auf die innere Deckeloberfläche treffenden Metalltropfen möglichst wenig Halt finden, um sich dort abzulagern. Dadurch kann ein selbsttätiges Abfallen der auf die innere Deckeloberfläche treffenden Metalltropfen verbessert werden. Dies ist insbesondere von Bedeutung für Ofendeckel in Rohr-Spalt-Rohr-Konstruktion. Hierbei können vorteilhaft Eisenrohre zum Einsatz kommen, welche die topographischen Strukturen der Rohr-Spalt-Rohr-Konstruktion derart ausgleicht, dass die innere Deckeloberfläche wenigstens abschnittsweise im Wesentlichen glatt ist. Darüber kann eine erfindungsgemäße Schicht abgelagert werden. Auch können die verwendeten Rohre aus einem Material hergestellt sein, dessen Wärmleitkoeffizient größer ist als der von Stahl und vorzugsweise nicht kleiner ist als der von Kupfer.It is particularly advantageous if the inner cover surface is at least partially smooth. Ie. At least in some sections, there are no structures on the inner cover surface which allow metal drops to settle there and deposit them permanently. A substantially smooth lid surface thus helps to prevent caking by the metal drops striking the inner lid surface find as little support as possible to deposit there. As a result, an automatic drop of the metal drops striking the inner lid surface can be improved. This is particularly important for furnace lid in pipe-gap-pipe construction. In this case, it is advantageous to use iron pipes which compensate the topographical structures of the pipe-gap-pipe construction in such a way that the inner cover surface is at least partially substantially smooth. In addition, a layer according to the invention can be deposited. Also, the tubes used may be made of a material whose thermal conductivity coefficient is greater than that of steel, and preferably not smaller than that of copper.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante weist der Deckel eine Wandstärke zwischen 8 mm und 16 mm auf. Insbesondere bei einer Kombination eines herkömmlichen Deckels aus Stahl in Verbindung mit einer Schicht aus einem Material mit einem höheren Wärmeleitkoeffizient aus Stahl, ist die Wärmeabfuhr aus dem Innenbereich des Ofens durch die Wandstärke, insbesondere durch die Wandstärke des Stahlanteils des Deckels limitiert. Aufgrund von unterschiedlichen thermischen Materialkonstanten des verwendeten Materials und des Stahls kommt es zu einer unterschiedlichen Temperatur von Stahl und Material. Dies ist insbesondere problematisch an der Grenzfläche zwischen dem verwendeten Material und dem Stahl. Denn hier kann es aufgrund der Temperaturdifferenz zur Entstehung von Spannungen kommen, die ein Ablösen der Materialschicht bzw. -platte vom Stahl verursachen können. Da die in die Deckelwand eingebrachte Wärmeleistung durch das Metallbad beim Umgang mit Metallschmelzen nur wenig beeinflusst werden kann, limitieren die durch die Temperaturunterschiede bedingten thermischen Spannungen an der Grenzfläche die verwendbare Wandstärke. Die Temperaturunterschiede sind jedoch mit verursacht durch die jeweiligen Dicken des verwendeten Stahls sowie des verwendeten Materials. Ein fehlerfreier Betrieb für in Metallbädern vorhandenen Wärmeleistungen des Deckels, d. h. Vermeiden der Degeneration der Grenzfläche zwischen Deckelgrundkörper und Material, kann nur für eine Deckelwandstärke gewährleistet werden, die zwischen 5 mm und 20 mm, bevorzugt zwischen 8 mm und 16 mm, beträgt.In a further advantageous embodiment, the lid has a wall thickness between 8 mm and 16 mm. In particular, in a combination of a conventional cover made of steel in conjunction with a layer of a material with a higher thermal conductivity of steel, the heat dissipation from the interior of the furnace is limited by the wall thickness, in particular by the wall thickness of the steel portion of the lid. Due to different thermal material constants of the material used and the steel, there is a different temperature of steel and material. This is particularly problematic at the interface between the material used and the steel. Because here, due to the temperature difference, the formation of stresses can occur, which can cause the steel layer to come off the material layer or plate. Since the introduced into the top wall heat output by the metal bath when handling molten metal can be influenced only slightly, limited by the temperature differences thermal stresses at the interface the usable wall thickness. The temperature differences are, however, caused by the respective thicknesses of the steel used and the material used. A faultless operation for existing in metal baths heat outputs of the lid, d. H. Avoiding the degeneration of the interface between the lid body and the material can be ensured only for a top wall thickness which is between 5 mm and 20 mm, preferably between 8 mm and 16 mm.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Deckel eine Kühleinrichtung zur Abführung von in die innere Deckeloberfläche eingekoppelter Wärme auf. Mittels dieser Kühleinrichtung ist es möglich, die aus dem Metallbad ausgeführte Wärme abzutransportieren. Dabei ist darauf zu achten, dass die Kühleinrichtung derart ausgebildet ist, dass eine für die Kühlung des Deckels ausreichende Wärmeleistung abführbar ist. Insbesondere kann die Kühleinrichtung als eine geschlossene Wasserkühleinrichtung ausgebildet werden, welche vorteilhaft mit Wasser durchflossen ist, welches eine Fließgeschwindigkeit von wenigstens 3 m/s aufweist. Eine derart gewählte Fließgeschwindigkeit innerhalb der geschlossenen Wasserkühleinrichtung erlaubt eine ausreichende Abfuhr von Wärmeenergie.In an advantageous embodiment of the invention, the lid has a cooling device for discharging heat coupled into the inner lid surface. By means of this cooling device, it is possible to remove the heat carried out from the metal bath. It is to Make sure that the cooling device is designed such that sufficient for the cooling of the lid heat output can be dissipated. In particular, the cooling device can be formed as a closed water cooling device, which is advantageously traversed by water, which has a flow velocity of at least 3 m / s. Such a selected flow rate within the closed water cooling device allows sufficient dissipation of heat energy.
Alternativ oder in Kombination kann die Kühleinrichtung auch als Spritzwasserkühleinrichtung ausgebildet sein. Hierbei wird die äußere Deckeloberfläche durch entsprechend verteilte Düsen mit Spritzwasser bespritzt, um den Wärmeabtransport zu gewährleisten. Ebenfalls kann vorteilhafterweise eine als Schwallwasserkühleinrichtung ausgebildete Kühleinrichtung vorgesehen werden. Aus dieser tritt vorzugsweise Wasser mit einer Fließgeschwindigkeit von mindestens 3 m/s aus. Dieses trifft auf die äußere Deckeloberfläche und wird anschließend von dieser abgeleitet.Alternatively or in combination, the cooling device can also be designed as a spray water cooling device. In this case, the outer lid surface is sprayed by appropriately distributed nozzles with spray water to ensure the heat dissipation. Also advantageously, a cooling device designed as a surge water cooling device can be provided. From this preferably occurs water at a flow rate of at least 3 m / s. This meets the outer lid surface and is then derived from this.
Durch die genannten Kühleinrichtungen kann sichergestellt werden, dass für die die Anbackungen weiter reduzierende Kühlung eine ausreichend große Wärmeabfuhr bereitstellt. D. h. die von den Metalltropfen durch die Schicht verbessert abgeführte Wärme wird möglichst schnell an die Kühleinrichtung abgegeben. Dadurch bleibt eine große Temperaturdifferenz zwischen innere Deckeloberfläche und Kühleinrichtung bestehen, so dass ein effizienter Wärmeabtransport gewährleistet ist.By said cooling means can be ensured that for the caking further reducing cooling provides a sufficiently large heat dissipation. Ie. the heat dissipated by the metal drops through the layer is dissipated as quickly as possible to the cooling device. As a result, a large temperature difference between the inner lid surface and cooling device remains, so that an efficient heat dissipation is ensured.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch einen Ofen der eingangs genannten Art, wobei der Deckel und/oder Tiegel eine aus einem Material gebildete Schicht aufweisen, deren Wärmeleitkoeffizient größer ist als der von Stahl. Hierbei gilt das zu Anspruch 1 gesagte in analoger Weise. Durch die verbesserte Wärmeabfuhr für Deckel und Ofen kommt es zu keiner Verschweißung von Metallspritzern aus der Schmelze mit den jeweiligen Ofenbegrenzungen. Die Anbackung wird somit verringert bzw. vermieden und damit die in diesem Zusammenhang auftretenden Nachteile.The object underlying the invention is also achieved by a furnace of the type mentioned, wherein the lid and / or crucible have a layer formed from a material, the heat transfer coefficient is greater than that of steel. In this case, the said to claim 1 applies in an analogous manner. Due to the improved heat dissipation for lid and oven, there is no welding of metal splashes from the melt with the respective furnace limitations. The caking is thus reduced or avoided and thus the disadvantages occurring in this context.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen Deckel und Tiegel eine gemeinsame Schließfläche auf und die Schicht ist im Bereich der Schließfläche an Deckel und/oder Tiegel angeordnet. Hierbei wird insbesondere im kritischen Bereich der Schließfläche dafür gesorgt, dass keine bzw. nur ein verringertes Maß an Anbackungen entstehen, welche beim Öffnen und Schließen des Deckels Probleme bereiten können. Ofenstillstände zur Beseitigung der Anbackungen werden dadurch verringert oder entfallen vollständig.In an advantageous embodiment of the invention, the lid and crucible have a common closing surface and the layer is arranged in the region of the closing surface on the lid and / or crucible. In this case, it is ensured, in particular in the critical region of the closing surface, that no or only a reduced amount of caking is produced, which can cause problems when opening and closing the lid. Stove stops to remove the caking are thereby reduced or eliminated completely.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bildet eine Oberfläche der Schicht wenigstens abschnittsweise die innere Deckeloberfläche und/oder Tiegeloberfläche. Hierdurch wird in besonders vorteilhafter Weise gewährleistet, dass sowohl ofenseitig als auch deckelseitig ein schnellstmöglicher Abtransport von Wärme aus auf die jeweiligen inneren Oberflächen treffenden Metallspritzern möglich ist. Die Verschweißung von Metalltropfen mit der jeweiligen inneren Oberfläche wird vermieden. Insbesondere wird es hierdurch möglich, dass die Spritzer von selbst wieder von der inneren Tiegeloberfläche und/oder inneren Deckeloberfläche in das Metallbad zurückfallen.In an advantageous embodiment of the invention, a surface of the layer at least partially forms the inner lid surface and / or crucible surface. As a result, it is ensured in a particularly advantageous manner that both the furnace side and the cover side a fastest possible removal of heat from striking the respective inner surfaces metal splashes is possible. The welding of metal drops with the respective inner surface is avoided. In particular, this makes it possible for the splashes to automatically fall back from the inner crucible surface and / or inner cover surface into the metal bath.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung umfasst der Ofen eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Ofens. Dadurch ist gewährleistet, dass die mittels der Schicht verbessert ausgeführte Wärme aus dem Innenraum des Tiegels effizient, bspw. von der äußeren Deckeloberfläche und/oder äußeren Tiegeloberfläche abgeführt wird. Die Kühleinrichtung für den Ofen kann analog zu den bereits oben gemachten Ausführungen ausgebildet sein.In a preferred embodiment of the invention, the furnace comprises a cooling device for cooling the furnace. This ensures that the heat which has been improved by means of the layer is removed from the interior of the crucible efficiently, for example, from the outer lid surface and / or outer crucible surface. The cooling device for the furnace can be designed analogously to the statements already made above.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, welche anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:Further advantages of the invention will become apparent from the following embodiments, which are explained in more detail with reference to the schematic drawings. Show it:
Der Deckel
Durch die Kupferplattierung wird erreicht, dass wenn Metalltropfen aus der Schmelze S auf die Kupferplattierung
Um die aus dem Metalltropfen abgeführte Wärme möglichst schnell abzuführen, weist der Deckel
Zwischen Deckel
Vorzugsweise ist entgegen der Darstellung in
Zur Verhinderung der Anbackungen durch aus der Schmelze ausgestoßene Metalltropfen kann auch ein Schichtensystem mit mehreren Schichten, insbesondere eine Mehrfachplattierung vorgesehen werden. Vorzugsweise weist wenigstens ein Großteil der verwendeten Schichten eine Wärmeleitfähigkeit auf, die größer ist als jene von Stahl und insbesondere nicht kleiner ist als die von Kupfer. Vorzugsweise sind die Schichten in einem Mehrschichtensystem derart angeordnet, dass an einer Grenzfläche der Teilschichten innerhalb eines Schichtensystems jeweils diejenige Schicht den höheren Wärmekoeffizienten aufweist, welche jeweils näher am Ofeninnenraum angeordnet ist.To prevent the caking by metal drops ejected from the melt, it is also possible to provide a layer system with a plurality of layers, in particular a multiple plating. Preferably, at least a majority of the layers used have a thermal conductivity greater than that of steel, and in particular not less than that of copper. Preferably, the layers are arranged in a multi-layer system such that, at an interface of the partial layers within a layer system, in each case that layer has the higher thermal coefficient, which is arranged closer to the interior of the furnace.
Auf die Darstellung der Gasabsaugvorrichtungen, der Zuschlagsstoffzugabevorrichtungen sowie der Elektroden wurde in
Durch die in
Ferner ist es besonders vorteilhaft, derartige Kupferplattierungen
Die Schichtanordnungen werden im Zusammenhang mit einem Deckelgrundkörper
Die beiden links liegenden Segmente der
Im mittleren Segment
Das an zweiter Stelle von rechts liegende Segment weist einen Deckelgrundkörper
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die erste Schicht
Im ganz rechts liegenden Segment der
Auf diese Rohrkonstruktion des konischen Teils des Deckels ist in
Der zylindrische Teil des Deckels
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