DE1558100A1

DE1558100A1 - Melting furnace

Info

Publication number: DE1558100A1
Application number: DE19671558100
Authority: DE
Inventors: Kegel Dr-Ing Kurt
Original assignee: ELEKTROWAERME INST ESSEN E V
Current assignee: ELEKTROWAERME INST ESSEN E V
Priority date: 1967-06-26
Filing date: 1967-06-26
Publication date: 1970-03-19

Description

"Schmelzofen" Die Erfindung betrifft einen Schmelzofen mit sich zwischen stromführenden Elektroden und dem zu schmelzenden Material ausbildenden Lichtbogen. "Melting furnace" The invention relates to a melting furnace with an electric arc forming between current-carrying electrodes and the material to be melted.

Es sind sog. Lichtbogenöfen in den verschiedensten Ausführungen bekannt geworden, Im Laufe der Zeit hat sich der dreiphasig drehstromgespeiste Lichtbogenofen in der Praxis durchgesetzt. Bei diesem wird zwischen dem zu 1 schmelzenden Gut, z.B. Stahlschrott, und drei«Elektroden, die aus Graphit bestehen, ein Lichtbogen gezündet. Die Speisung erfolgt durch drei Einphasen-Transformatoren oder einen Dreip hasen-Transformator Gaus dem Drehstromnetz.So-called arc furnaces are known in a wide variety of designs In the course of time, the three-phase three-phase electric arc furnace has become enforced in practice. In this case, between the good that melts at 1, e.g. scrap steel, and three electrodes made of graphite, an electric arc ignited. The power is supplied by three single-phase transformers or a three-phase transformer Hasen transformer Gaus the three-phase network.

Es ist bereits versucht worden, die Leistung des,Liehtbogenofens durch Zuführen von ionisierbaren Mitteln zu erhöhen, insbesondere aber auch, um die bei dem Lichtbogenofen auftretenden Netzstörungen in form., von Spannungsschwankungen zu unterdrücken. Als ionisierende Mittel werden Gase vorgeschlagen oder Zusätze zur Schlacke, wie z.B. Kalk oder Kaliumsalze, oder es werden den Elektroden Zusätze beigegeben, welche die Elektrodenaustrittsarbeit herabsetzen sollen, und gleichzeitig die Ionisierbarkeit der hichtbogenstrecke erhöhen sollen. An Gasen ist z.B. Argon besonders geeignet, die lonisierung im Ofen zu erhöhen. Es könnten jedoch auch andere Edelgase verwendet werden, welche aber im Großverbrauch vergleichsweise aufwendig sind. Versuche haben gezeigt, daß beträchtliche Argonmengen notwendig sind, um einen Effekt zu erreichen.Attempts have already been made to increase the performance of the arc furnace by supplying ionizable agents, but also in particular to suppress the voltage fluctuations that occur in the arc furnace. Gases or additives to the slag such as lime or potassium salts are proposed as ionizing agents, or additives are added to the electrodes which are intended to reduce the electrode work function and at the same time to increase the ability of the arc to be ionized. In terms of gases, argon, for example, is particularly suitable for increasing the ionization in the furnace. However, other noble gases could also be used, which, however, are comparatively expensive when consumed in large quantities. Experiments have shown that considerable amounts of argon are necessary to achieve an effect.

Der im Lichtbogen auftretende, hochionisierte Zustand und damit der Spannungs-Beruhigungs-Effekt ist einmal akustisch verfolgbar, zum anderen aber durch oszillographische Messungen feststellbar. Bei durchgeführten Großversuchen ist ermittelt worden, daß die benötigten Argonmengen zwischen 0,5 und 3 cbm/min. liegen. Diese Mengen sind jedoch zu hoch, um einen wirtschaftlichen Betrieb des Ofens zu gewährleisten, wobei sich außerdem der Nachteil ergibt, daß diese Argonmengen nicht ausgenutzt werden. Bei den durchgeführten Versuchen wurden weiterhin folgende Gase eingesetzt: .Stickstoff, Wasserstoff, Kohlensäure, Sauerstoff, wobei jedoch, wie eingangs erwähnt, nur mit Argon wesentliche Verbesserungen erzielt wurden.The highly ionized state that occurs in the arc and thus the The tension-calming effect can be followed acoustically on the one hand, but through on the other oscillographic measurements detectable. When large-scale tests have been carried out, it is determined been that the required amounts of argon between 0.5 and 3 cbm / min. lie. These However, quantities are too high to ensure economical operation of the furnace, there is also the disadvantage that these amounts of argon are not used will. The following gases were also used in the tests carried out: .Nitrogen, hydrogen, carbonic acid, oxygen, however, As mentioned at the beginning, significant improvements have only been achieved with argon.

Es ist weiterversucht worden, durch Erhöhung der Stromstärke in dem hichtbogenofen den selben Effekt zu erzielen, wie dies mit Argon möglich ist. Während beim heutigen Stand der Technik noch das Vezh ältnis Ofeninhalt (in Tonnen) zu Ofenanschlußleistung ( in MYA) zwischen 31 bis 4:1 beträgt, ist dieses Verhältnis bei den Öfen mit erhöhter Stromstärke auf 2,5:1 bis 2:1 gesenkt worden. Diese Öfen arbeiten nach Änderung der elektrischen Zuleitung und Einsetzen von niederohmigen Graphitelektroden im ällgemeinen gut, wobei zusätzlich durch den Deckel des hichtbogenofens Wasserdampf eingeblasen wird. So-wird eine vergleichsweise kurze Einschmel zzeit und eine verbesserte Wandhaltbarkeit des Ofens erzielt. Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hichtbogenofen zu whaffen, ,welcher eine wesentlich wirtschaftlichere Arbeitsweise ermöglich; als bisher, wobei sich die Schmelzzeiten stark herabsetzen lassen, die Wärmeableitverluste und.Strahlungsj e Charge verlste-/stark vermindern und die Standfestigkeit der Ofenwand und des Ofendekels erhöht wird.Attempts have been made by increasing the amperage in the electric arc furnace to achieve the same effect as is possible with argon. While With the current state of the art, the relationship between the furnace content (in tons) and the furnace connection power (in MYA) is between 31 and 4: 1, this ratio is higher in the ovens with Amperage has been reduced to 2.5: 1 to 2: 1. These ovens work after change the electrical supply and the use of low-resistance graphite electrodes in the Generally good, with additional steam through the lid of the arc furnace is blown in. This results in a comparatively short melt-down time and an improved one Wall durability of the furnace achieved. Based on this prior art The invention is based on the object to whaffen a arc furnace, which one much more economical way of working possible; than before, whereby the Melting times can be greatly reduced, the heat dissipation losses and radiation j e batch lost / greatly reduced and the stability of the furnace wall and the Oven cover is increased.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht., daß die Elektroden als etwa gasundurchlässige Hohlelektroden ausgebildet sind, deren Hohlraum mit einer Zuführung für Argon o.dgl. in Verbindung steht, und der Lichtbogen so kurz eingestellt sowie die Stromstärke so erhöht ist, daß der Schmelzvorgang im wesentlichen durch Widerstandserwärmung erfolgt. Die praktisch gasundurchlässige Ausbildung der Hohlelektroden ermöglicht einen wirtsghaftlichen Einsatz des Argons, da dieses nicht mehr durch die Wandungen der Elektroden entweichen kann, sondern gezielt dem Lichtbogen zugeführt wird. Der Lichtbogen selbst kann gegenüber den bisher bekannten Ausführungen sehr stark verkürzt werden, so daß dieser im wesatlichen nur zur Kontaktierung zwischen Elektrode und Einsatz, jedoch nur unwesentlich zur Erwärmung und zum Schmelzen des Einsatzes Die Stromstärke wird so groß gewählt, daß im Argon-Zichtbogene#e& ein Pinch-Effekt auftritt, der einen ausgeprägten Plasmaschlauch und damit eine Temperaturerhöhung im Argonbogen. hervorruft. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Einsatz des Ofens im wesentlichen durch Wicbrstandserhitzung erwärmt und geschmolzen wird.According to the invention, this is achieved in that the electrodes are designed as approximately gas-impermeable hollow electrodes, the cavity of which is provided with a feed for argon or the like. is in connection, and the arc is set so short and the current intensity is increased so that the melting process takes place essentially by resistance heating. The practically gas-impermeable design of the hollow electrodes enables the argon to be used economically, as argon can no longer escape through the walls of the electrodes, but is fed to the arc in a targeted manner. The arc itself can be shortened very much compared to the previously known designs, so that it is essentially only for contacting between the electrode and the insert, but only insignificantly for heating and melting the insert The amperage is selected so large that a pinch effect occurs in the argon arc. evokes. In this way it is achieved that the insert of the furnace is heated and melted essentially by resistance heating.

Die Hohlelektroden können entweder insgesamt verdichtet werden, so däß ihre Porosität sehr klein wird, und zwar kleiner als 5 96, oder aber der Außenmantä. kann mit einem gasundurchlässigen Überzug versehen werden, bzw. kann der Außenmantel so verdichtet werden, daB er gasundurchlässig -ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Bohrungswand der Elektrode gasun&chlässig zu machen., oder zumindestens den Gasdurchtritt durch die Bohrungswand stark zu hemmen. So wird vermieden, daß Argon: durch die Poren der Elektroden nach außen dringt, und damit ein hoher Verlust an Argon eintritt. Durch den erfindungemäßen Vorschlag wird weiterhin erreicht, daß das Verhältnis Tonnage zu Anschlußwert auf etwa 1,8:1 bis 1,20 gesenkt werden kann.The hollow electrodes can be either compressed as a whole, its porosity däß is very small, namely less than 5 96, or of Außenmantä. can be provided with a gas-impermeable coating, or the outer jacket can be compressed in such a way that it is gas-impermeable. Another possibility is to make the bore wall of the electrode impervious to gas, or at least to strongly impede the passage of gas through the bore wall. This prevents argon from: penetrating the pores of the electrodes to the outside and thus causing a high loss of argon. The proposal according to the invention also ensures that the ratio of tonnage to connected load can be reduced to about 1.8: 1 to 1.20.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ofens ist es möglich, die Schmelzzeiten stark herabzusetzen, wodurch der Ofenwirkungsgrad steigt, da die Wärmeableitverluste kleiner werden und .auch die Strahlungsverluste sich stark vermindern. Außerdem trägt der erfindungsgemäße Vorschlag zur Standfestigkeit der Ofenwand und des Ofendeckels bei-.With the help of the furnace according to the invention it is possible to reduce the melting times greatly reduce, whereby the furnace efficiency increases, since the heat dissipation losses become smaller and the radiation losses also decrease significantly. aside from that the proposal according to the invention contributes to the stability of the furnace wall and the furnace cover at-.

Claims

Patent claims 1.) Melting furnace with an arc forming between current-carrying electrodes and the material to be melted, characterized in that the electrodes are designed as approximately gas-impermeable hollow electrodes, the cavity of which is provided with a feed for argon or the like. is in connection, and the arc is set so short and the current intensity is increased so that the melting process takes place essentially by resistance heating. 2.) Melting furnace according to claim 1, characterized in that known graphite electrodes are used which have a continuous bore, the actual electrode body being of low porosity or impermeable to gas. 3.) Melting furnace according to claim 1 and / or 2, characterized in that the bore wall of the hollow electrode is impermeable to gas. 4.) Melting furnace according to claim 1 and one or more of the following, characterized in that the outer wall of the hollow electrode is impermeable to gas. 5.) Melting furnace according to claim 1 and one or more of the following, characterized in that the bore diameter of the electrode mm is. 6.) Melting furnace according to claim 1 and one or more of the following, characterized in that the electrodes are still offset with a means increasing the ionization, for. B. thorium oxide or potassium salt.