DE1236136B

DE1236136B - Kuehleinrichtung fuer Vakuumschmelzoefen

Info

Publication number: DE1236136B
Application number: DE1962H0047430
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Alfred Hauff; H Scheidig
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1962-11-17
Filing date: 1962-11-17
Publication date: 1967-03-09
Also published as: GB1008621A

Description

Kühleinrichtung für Vakuumschmelzöfen Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für Vakuumschmelzöfen, wie Vakuum-Lichtbogenöfen.
Bei Vakuum-Lichtbogenöfen mit Abschmelzelektrode wird diese in eine gekühlte Kokille abgeschmolzen. Die Kokille ist in einen Kühltopf eingesetzt bzw. von einem Kühlmantel umgeben, um die während des Schmelzprozesses entstehende Wärme beispielsweise mittels Wassers rasch abzuführen. Die elektrische Leistung während des Schmelzprozesses beträgt bei größeren Vakuum-Lichtbogenöfen größenordnungsmäßig etwa 500 kW. Um die Bildung von Dampfblasen an der Kakillenwand zu vermeiden, ist ein hoher Kühlwasserdurchfluß erforderlich. Der Kühlwasserbedarf liegt bei Vakuum-Lichtbogenöfen der obengenannten Größe etwa bei 20001 /min. Ungenügender oder gar fehlender Kühlwasserdurchfluß kann dazu führen, daß ein zur Kokille zündender Lichtbogen die Kokille durchschmilzt, so daß ein Wassereinbruch erfolgt, durch den nicht nur die gesamte Schmelze verdorben wird, sondern sogar unter Umständen eine Explosion des Lichtbogenofens ausgelöst werden kann. Die für die Sicherheit notwendige hohe Strömungsgeschwindigkeit bringt es mit sich, daß die Kühlfähigkeit des Wassers wenig ausgenutzt wird. Die -Temperaturerhöhung beträgt beispielsweise nur etwa 3° C. Bei den bekannten Kühleinrichtungen für Lichtbogenöfen, bei denen das gesamte Kühlwasser einem Reservoir entnommen wird und vollständig wieder in dieses Reservoir zurückfließt, müssen außerdem umfangreiche Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden, damit der Betrieb des Lichtbogenofens nicht durch mangelnden Kühlwasserfluß beeinträchtigt wird.
Bekannt ist eine Kühlvorrichtung für Stranggießkokillen, bei der aus einem Reservoir mittels einer Pumpe Kühlmittel entnommen und dem Kühlmantel der Kokille zugeführt wird. Das Kühlmittel wird nach dem Durchfluß durch den Kühlmantel wieder dem Reservoir zugeführt. Es ist noch zusätzlich ein Hochbehälter vorgesehen, der über ein Rückschlagventil mit der Kühlmittelzufuhrleitung zum Kühlmantel verbunden ist. Wenn der Druck der Pumpe nachläßt, dann öffnet sich das Rückschlagventil, und so fließt Kühlmittel aus dem Hochbehälter zum Kühlmantel und von dort zum Reservoir. Auch bei dieser Kühlvorrichtung muß die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers ziemlich hoch sein, um die Bildung von Dampfblasen an der Kokillenwand und damit ein Durchbrennen der Kokille zu vermeiden. Die Kühlfähigkeit des Wassers kann ebenfalls nur sehr mangelhaft ausgenutzt werden. Eine wirksame Kühlung während des Transportes der mit Schmelze gefüllten Kokille vom Schmelzplatz zum Abkühlplatz ist nur unter Verwendung von flexiblen Kühlwasserzufuhr- und Kühlwasserabfuhrleitungen, wie Schläuchen, möglich. Üblicherweise sind Schmelzplatz und Abkühlplatz erheblich voneinander entfernt, so daß die Schläuche sehr lang sein müssen. Sie stören den Arbeitsablauf, wirken als Hindernisse und halten den rauhen Betriebsbedingungen, beispielsweise in einem Stahlwerk, nur für sehr kurze Zeit stand.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühleinrichtung für Vakuumschmelzöfen, wie Vakuum-Lichtbogenöfen, zu schaffen, bei der die Kühlfähigkeit des Wassers besser ausgenutzt wird und welche mit einfachen Mitteln eine wirksame Weiterkühlung nach Beendigung des Schmelzprozesses auch während des Transportes der im Kühlmantel angeordneten, mit heißer Schmelze gefüllten Kokille vom Schmelzplatz zum Abkühlplatz aufrechtzuerhalten gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch eine Kühleinrichtung für Vakuumschmelzöfen, wie Vakuum-Lichtbogenöfen, bestehend aus einem Kühltopf, einer mit dem Kühltopf verbundenen Kühlwasserzufuhr- und einer Kühlwasserabfuhrleitung, welche von den Zufuhr-und Abfuhrleitungen einer Kühlwasserversorgungseinrichtung abklemmbar sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die einerseits über den Kühltopf miteinander in Verbindung stehenden Kühlwasserzufuhr- und Kühlwasserabfuhrleitungen andererseits über eine Umwälzpumpe miteinander verbunden sind. Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung besitzt den Vorteil, daß unter Beibehalten der notwendigen hohen Strömungsgeschwindigkeit der Wasserverbrauch gegenüber bekannten Kühlvorrichtungen stark reduziert wird, Installationskosten eingespart werden und selbst bei ungenügender Kühlwasserzufuhr aus der Frischwasserversorgung oder gar bei ihrer vollständigen Unterbrechung eine Notkühlung mit einer zur Vermeidung der Bildung von Dampfblasen an der Tiegelwand ausreichenden Wasserströmung durch den selbständigen Kühlwasserkreislauf über die Umwälzpumpe aufrechterhalten werden kann. Auch beim absichtlichen Abklemmen der mittels Ventilen verschließbaren Kühlwasserzu- und -abfuhrleitungen von der Frischwasserversorgung nach Beendigung des Schmelzprozesses und während des Transportes der im Kühltopf angeordneten, mit heißer Schmelze gefüllten Kokille vom Schmelzplatz zum Abkühlungsplatz wird durch den selbständigen Kühlwasserkreislauf eine Weiterkühlung bewirkt, ohne daß hierzu lange, den Arbeitsablauf störende und leicht beschädig ,bare Schlauchleitungen erforderlich sind. Bei den bekannten Kühlvorrichtungen war dies nur mit erheblichem technischem Aufwand und außerordentlichen Schwierigkeiten durchführbar. Die erfindungsgemäße Kühlwasserversorgungsanlage besitzt darüber hinaus noch den Vorteil, daß die Kühlwasserzu- und -abfuhr aus einem bzw. in ein Reservoir oder ähnliche Frischwasser-Versorgungseinrichtung sehr stark reduziert werden kann, nämlich auf eine solche Menge, die etwa gerade ausreicht, um die durch den Schmelzprozeß erzeugte errechenbare Wärmemenge aufzunehmen. Dabei können wesentlich größere Temperaturerhöhungen des Kühlwassers toleriert werden, z. B. 30° C. Um bei dem eingangs aufgeführten Zahlenbeispiel zu bleiben, werden bei einem Kühlwasserbedarf von etwa 20001/min nur etwa 2001/min frisches Kühlwasser aus einem Reservoir entnommen bzw. verbrauchtes Kühlwasser wieder in das Reservoir abgegeben, während etwa 18001/min durch die Umwälzpumpe des selbständigen Kühlwasserkreislaufs umgewälzt werden.
Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung ist mit einfachen Mitteln aufzubauen. Sie arbeitet selbst im Havariefall, z. B. beim Ausfall der Frischwasserzufuhr, völlig betriebssicher und erfordert in solchen Fällen nicht die sofortige Abschaltung des Schmelzprozesses. In der Figur ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung dargestellt.
An dem Ofenteil 1 ist vakuumdicht die Kokille 2 angesetzt. Die Kokille 2 ist in einem Kühltopf 3 mit einem Kühlwasserleitblech 4 angeordnet. Der Ofenraum 5 wird mittels des Vakuumpumpenaggregates 6 auf das für den Schmelzprozeß erforderliche Betriebsvakuum evakuiert. Über das Dichtungselement 7 wird während des Schmelzprozesses die Elektrodenhaltestange 8 in den Ofenraum vorgeschoben. An der Elektrodenhaltestange 8 ist eine Abschmelzelektrode 9 befestigt, die mittels Lichtbogenerhitzung zu einem Schmelzblock 10 abgeschmolzen wird. An die Kühlwasserzufuhrleitung 11 ist ein Rohrstück 12 und an die Kühlwasserabfuhrleitung 13 ein Rohrstück 14 angesetzt. Beide Rohrstücke 12 und 14 sind mit einer Umwälzpumpe 15 verbunden. In der Kühlmittelzufuhrleitung 11 ist ein Rückschlagventil16 angeordnet, in der Kühlmittelabfuhrleitung 13 ein Überdruckventil 17. Frisches Kühlwasser 20 wird dem Reservoir 18 beispielsweise mittels einer Pumpe 19 entnommen. Die eingezeichneten Pfeile geben die Strömungsrichtung des Kühlwassers an.

Claims

Patentanspruch: Kühleinrichtung für Vakuumschmelzöfen, wie Vakuum-Lichtbogenöfen, bestehend aus einem Kühltopf, einer mit dem Kühltopf verbundenen Kühlwasserzufuhr- und einer Kühlwasserabfuhrleitung, welche von den Zufuhr- und Abfuhrleitungen einer Kühlwasserversorgungseinrichtung abklemmbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einerseits über den Kühltopf (3) miteinander in Verbindung stehenden Kühlwasserzufuhr- (11) und Kühlwasserabfuhrleitungen (13) andererseits über eine Umwälzpumpe (15) miteinander verbunden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1122 222; österreichische Patentschrift Nr.175 671; Herrmann, Handbuch des Stranggießens, 1958, S. 237, Bild 799.