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Elektrolichtbogenofen Die Erfindung betrifft einen Elektrolichtbogenofen,
dessen Ofenwand aus einzelnen an einem Stahltraggerüst abgestützten Steinen besteht.
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Die feuerfeste Auskleidung dieser Öfen bestand bisher aus einer an
der metallenen Ummantelung anliegenden Schicht aus feuerfesten Steinen und einer
vor dieser Schicht angeordneten Stampfmasseschicht, vorzugsweise aus Dolomit. Auch
sind aus eingebauten Dolomitblöcken bestehende Ausmauerungen bekannt.
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Die wesentliche Verschleißstelle dieser Ausmauerungen liegt in Höhe
der auf der Metallschmelze schwimmenden Schlackenschicht. Sowohl mechanische Einflüsse
durch Schlackenströmungen als auch chemische Einwirkungen der Schlacke führen zu
starken Ausfressungen der feuerfesten Auskleidung. Ein Ausbessern der so beschädigten
Auskleidung mußte bisher vom Innenraum des Ofens erfolgen. Sie war nicht nur an
sich schwierig, sondern erforderte auch ein zeitweises Stilliegen und damit einen
Ausfall des Ofens. Die Ausbesserungsarbeiten wurden durch die geringe Bewegungsmöglichkeit
des Ausführenden in dem engen, dazu noch sehr warmen Ofenraum stark behindert. Eine
Ausbesserung der Ausmauerung durch Aufblasen von feuerfesten Massen (torkretieren)
auf die schadhaften Stellen hatte nur wenig Erfolg, da der auf die Ofenwand gleichzeitig
kühlend wirkende Luftstrom das Anhaften der Masse erschwerte.
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Um die ausgefressenen Wandteile wieder auszufüllen, war man deshalb
gezwungen, die aus Dolomitmasse hergestellte oder aus Dolomitblöcken bestehende
Ofenwandung herauszureißen und sie neu zu erstellen. Hierzu war aber ein langer
Ofenstillstand erforderlich, der einen starken Ausfall zur Folge hatte. Dabei wurde
erheblich mehr Auskleidungsmaterial verbraucht, als für die schadhaften Stellen
benötigt worden wäre. Auch wurde das oberhalb dieser Verschleißstelle liegende Wandmaterial
nicht restlos ausgenutzt.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Elektrolichtbogenofen
zu schaffen, der in seinen beschädigten Teilen leicht und unter möglichst geringem
Aufwand ausgebessert werden kann und darüber hinaus schon durch seine Konstruktion
gegen Beschädigung und Verschleiß weniger anfällig ist als die bekannten Öfen.
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Die Erfindung geht davon aus, daß es bei Schmelzöfen verschiedenster
Art bereits bekannt ist, die Ofenwandung aus einzelnen feuerfesten Steinen aufzubauen
und diese einzelnen Formsteine ihrerseits an einem Stahltraggerüst abzustützen.
Gegen die Verwendung einzelner Formsteine bei Elektrolichtbogenöfen spricht jedoch
zunächst, daß beim Betrieb des Ofens die einzelnen Wandsteine gegeneinander sorgfältig
abgedichtet sein müssen, damit zwischen ihnen kein flüssiges Metall nach außen fließen
kann. Die Steine müssen deshalb praktisch fugenfrei eingepaßt sein, was wiederum
zur Folge hat, daß sich bereits bei der ersten Inbetriebnahme an der Innenwandung
eine Art Glasur bildet und die einzelnen Steine späterhin an ihren Innenflächen
mehr und mehr von der Schlacke angefressen werden, was zwangläufig ein Zusammensintern
benachbarter Steine im Bereich der Innenwandung zur Folge hat. Man mußte deshalb
annehmen, daß die einzelnen Steine nach längerer Betriebsdauer mit ihren Nachbarsteinen,
auch mit darüber und darunter befindlichen, zu einem monolithischen Gebilde verklebt
oder verwachsen sind.
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Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß die Steine, die
beim Betrieb des Ofens nur an der dem Herdraum zugekehrten Oberfläche angegriffen
werden, nur in einer Zone geringer Tiefe, von der Feuerseite gerechnet, miteinander
versintern. Fugenlos verlegte einzelne Steine bleiben also im wesentlichen unverbunden,
so daß es bei geeigneter Gestaltung der Formsteine und zweckentsprechender Zustellung
des Ofens möglich ist, Steine trotz ihrer Zusammensinterung an der Frontseite aus
dem Verband herauszunehmen und durch andere Steine gleicher Form zu ersetzen.
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Ein Elektrolichtbogenofen, dessen Ofenwand aus einzelnen, an einem
Stahltraggerüst abgestützten Steinen besteht, ist gemäß der Erfindung demzufolge
dadurch gekennzeichnet, daß die Steine über Halteeisen an dem Traggerüst abgestützt
und nach Entfernen der Halteeisen einzeln nach außen zu ziehen und auszuwechseln
sind.
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Die während des Ofenbetriebes an der Innenseite der Ausmauerung schadhaft
gewordenen Wandsteine können nunmehr nach außen herausgezogen oder in
den
Ofeninnenraum hineingestoßen werden. Durch die so entstandene Lücke kann zunächst,
falls erforderlich, der unterhalb der Schlackensteine liegende Herdteil von außen
her leicht neu ausgestampft und weiter an seinem Rand so geebnet werden, daß auf
diesen Rand neue Steine aufgelegt werden können. Dann wird die Wandlücke durch Einschieben
bzw. Einhängen neuer Wandsteine von außen her geschlossen.
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Wegen der obenerwähnten Versinterung können beim Herausnehmen einzelner
Steine zwar die umgebenden Steine an der dem Feuerraum zugekehrten Seite geringfügig
beschädigt werden, doch steht dieser Schaden in keinem Verhältnis zu dem Nutzen,
der durch die Auswechselbarkeit der Steine gegeben ist. Da ein Elektroofen rund
ist, die Steine also nach innen konisch verlaufen, ist auch ein sehr dichtes, fugenloses
Einpassen der neuen Steine ohne besonderen Aufwand möglich. An der Feuerraumseite
verglasen und versintern die Steine sofort, sobald der Ofen neu angefahren wird.
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Für die neue Ofenauskleidung ist es wesentlich, daß- die Fugen zwischen
den nunmehr verwendeten und aufgehängten Steinen dicht sind und daß sie während
des Ofenbetriebes dicht bleiben, da der Elektrolichtbogenofen mit geringem überdruck
der Ofenathmosphäre betrieben wird und sonst Ofengase nach außen heraustreten würden.
Das Metalltra5 gerüst besteht deshalb aus starken, senkrecht angeordneten Pfosten,
die die Ofenauskleidung auch während des Ofenbetriebs in ihrer Lage halten. Zwischen
diesen Pfosten sind zum Aufhängen bzw. Tragen der einzelnen waagerechten Steine
bzw. Steinreihen Halteeisen aus Flach- oder Profileisen angeordnet. Mit Hilfe dieser
waagerechten Halteeisen werden die senkrechten Pfosten gleichzeitig gegeneinander
versteift. Die waagerechten Halteeisen können leicht lösbar, beispielsweise durch
Auflegen ihrer Enden auf Vorsprünge an den Pfosten und gegebenenfalls zusätzlicher
Verschraubung angeordnet sein.
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An den Außenflächen des Metalltraggerüstes, der Pfosten, sind abnehmbar
Schutzbleche angehängt, die eventuell durch die Wandfugen austretende Ofengase nach
oben hin ablenken. Durch den zwischen den Steinaußenflächen und den Schutzblechen
vorhandenen unten und oben offenen Raum entsteht ein kaminartig wirkender Auftrieb
von Luft oder Gasen, bei dem von unten her durch die Ofenaußenfläche und das metallene
Traggerüst kühlende Luft eingesogen wird. Weiterhin hemmen die Schutzbleche auch
eine Wärmeabstrahlung des Ofens.
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Vorteilhaft wird die Ofenwand nach oben zum Ofeninnern zu geneigt
errichtet. Durch die aufgehängten Steine läßt sich dabei ein überkragen der einzelnen
Steine bzw. Steinschichten leicht und für die Standfestigkeit der Ofenwand gefahrlos
durchführen. Die schräg nach innen geneigte Wand bzw. das Überkragen derselben hat
den Vorteil, daß die Schlacke nicht oder nicht so stark über die Wand abläuft bzw.
zu Reaktionen und Zerstörungen mit der Ofenwand führt, wie dies bei senkrechten
bzw. bei nach außen geneigten Wänden der Fall ist. Dieses trifft besonders auch
für die aggressive saure Schlacke zu, die von dem Silikadeckel des Ofens nach unten
abläuft.
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Auch wird dadurch, daß der obere Durchmesser kleiner ist als der untere,
die Seitenwand in stärkerem Maße vor der mechanischen Beanspruchung, die beim Einfüllen
des Eisenschrottes entsteht, geschützt. Gleichzeitig mit der Verkleinerung des oberen
Durchmessers der Gefäßwand wird auch eine Verkleinerung des Ofendeckels erzielt
mit dem Vorteil des geringeren Deckelgewichtes beim Abheben und Aufsetzen des Deckels
sowie der einfacheren Ausbildung des Deckelgewölbes und der verringerten Kosten.
Das die Elektrodendurchgänge enthaltende Herzstück erhält in dem Deckel geringeren
Durchmessers eine festere Lage und ist nicht mehr dem erheblichen Gewölbedruck des
sonst umfangreichen Deckelmauerwerkes ausgesetzt.
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Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels.
Es zeigt F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Wand eines Elektrolichtbogenofens
mit bisher üblicher Wandausbildung, F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch einen
solchen Ofen mit neuer Wandausbildung, F i g. 3 einen waagerechten Schnitt durch
den Ofen nach der Linie a-b der F i g. 2, F i g. 4 einen senkrechten Schnitt durch
die Ofenwand in größerem Maßstab und F i g. 5 einen waagerechten Schnitt durch einen
Sektor der Ofenwand in größerem Maßstab.
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Die in F i g. 1 dargestellte, bisher übliche, mit nach oben hin sich
erweiterndem Ofenquerschnitt errichtete Ofenwand bestand aus der an die metallene
Ummantelung 1 anliegenden Schicht 2 aus feuerfesten Steinen und der vor dieser Schicht
angeordneten Stampfmasseschicht 3 aus Dolomit. Mit der strichpunktierten Line 4
ist die ursprüngliche, unverbrauchte Auskleidung angedeutet. Die weiter angedeutete
Verschleißstelle 5 liegt im wesentlichen in Höhe der auf der Schmelze schwimmenden
Schlakkenschicht.
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F i g. 2 zeigt die erfindungsgemäße Ausbildung der Ofenwand mit dem
aus dem Pfosten 6 bestehenden Metallgerüst und den an den waagerecht angeordneten
Halteeisen 7 auswechselbar aufgehängten Wandsteinen B. Die Steine 8 der untersten
Schicht liegen im wesentlichen auf dem Rand des gestampften Herdes, zum Teil auf
der Hintermauerung 9 auf. Alle Wandsteine können von außen her einzeln herausgenommen
und durch neue ersetzt werden. Die über die entstandenen Lücken vorhängenden Wandsteine
tragen sich selbst. Nach Entfernen der Wandsteine eines Sektors der beiden untersten
Steinschichten ist der Herd durch die geschaffene Lücke von außen her für Reparaturarbeiten
leicht zugänglich. Das Herausziehen einzelner Steine nach außen oder das Hineinstoßen
in den Ofenraum aus der in sich geschlossenen Steinschicht kann durch eine Konizität
der Steine in der waagerechten, weiterhin auch in der senkrechten Ebene ihrer Begrenzungsflächen
erleichtert werden. F i g. 5 veranschaulicht diese Konizität.
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Zum Halten und Tragen der einzelnen Wandsteine dienen die zwischen
den senkrechten Pfosten 6 waagerecht angeordneten Flacheisen 7, die auf den an den
Pfosten 6 angeordneten Vorsprüngen 10 gelagert und mit diesen beispielsweise durch
Verschrauben leicht lösbar verbunden sind. Die einzelnen Steine 8 werden von Hakeneisen
11 gehalten, die mit ihrem einen Ende in eine Aussparung des Steines, mit ihrem
anderen Ende hinter das Flacheisen 7 greifen. Das Auswechseln von Steinen geschieht
zweckmäßig jeweils im Bereich zwischen benachbarten Pfosten 6, wobei das jeweilige
Flacheisen 7 für die Zeit des Auswechselns entfernt worden ist. Nach oben hin ist
die
Ofenwandung zum Ofeninnern zu geneigt. Die einzelnen Steinschichten
kragen dazu jeweils über. Die Pfosten 6 können dabei geradlinig, wie auf der rechten
Seite der F i g. 2, oder gebogen, wie auf der linken Seite dieser Figur dargestellt,
ausgebildet sein.
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An der Außenseite der Pfosten 6 sind die Schutzbleche 12 abnehmbar
verhängt.
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Als Wandsteine dienen geeignete Feuerfestqualitäten, wie magnesithaltige
Steine oder Dolomitsteine, vorzugsweise metallummantelt. Die für das Eingreifen
der Hakeneisen 11 dienende Ausnehmung im Wandstein 8 oder ein mit dem Stein verbundenes
Hängeglied soll möglichst nahe am kalten Steinende liegen.