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Aufbau einer domförmigen Decke für elektrische Oefen Die Erfindung
betrifft eine Weiterbildung des Gegenstandes nach der deutschen Patentschrift (deutsche
Patentanmeldung P 15 58 566.7).
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Die Erfindung betrifft insbesondere den Aufbau einer domförmigen Decke
von elektrischen Oefen in Form von basischen feuerfesten Formkörpern, die in konzentrischen
Ringen angeordnet sind, wobei ein i'eil derselben in F.rm von mit Metall umkleideten
Formkörpern vorliegt, wie durch eine die Umrißform steuernde Anordnung bedeckt sind
und der restliche Teil der For@@örper vermittels Mörtel miteibander verbunden ist.
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Ailgemeiner Stand der Technit Eine einschlägige Abhandlung bezüglich
elektrischer Oefen, des Aufbaues und Decken derselben und dgl. ist "Elektric Furnace
Steelmaking, Band 1, Design, Operation and Practice" veröffentlicht von Interscience
Publishers, einer Abteilung der John Wiley and Sons Inc., 1962. Es handelt sichhierbei
um ein Produkt des "Physical Chemistry of Steelmaking Committee" des American Institute
of Mining, Metallurgical,
and Petroleum Engineers. Dieser Veröffentlichung
ist eine Diskussion des einschlägigen S@andes der Technik zu entnehmen, und dies
trifft insbesondere auf den Abschnitt mit der Bezeichnung "Roof Construction", beginnend
mit Seite 163, zu. @ie dort angegeben, sind Kieselerdesteine und in einem geringeren
Ausmaß bestimmte Arten en Feuersteinen und Steinen hohen Tonerdegehaltes die üblichen
feuerfesten Materialien für den Aufbau der Decken elektrischer Stahlherstellungsöfen
gewesen. Aufgrund der sich verschärfenden Arbeitsbedingungen und längeren Oefenbetrieben
haben sich derartige Steine jedoch als nicht ausreichend feuerfest erwiesen. Basische
Steine scheinen sich als ein logischer Ersatz anzubieten, jedoch wurde das Anwenden
derselben als mit zuviel Schwierigkeiten verbunden, betrachtet. Zunächst führ@ @ie
ernebliche Zunahme an @ ch@e bei dem Uebergang von Kieselerde (etwa 1,92 g/cm3)
oder einem der dichteren steine auf der Grundlage eines hohen Tonerdegenaltes (z.B.
etwa 2,56 g/cm3) zu basischen Steinen (2,9+ g/cm3) und somit einer derartigen Zunanme
des Gesamtgewichtes einer gegebenen Decke, daß ein großer Teil der derzeitigen Ausrüstung
für das Anheb en un @ßewegen der Decke nicht ausreichen@ ist.
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Bei neuen oder umgebauten Anlagen jedoch (oder natürlich dort, wo
eine ausreichend dimensionierte Ausrüstung zur Verfügung steht) wird diese Sonwierigkeit
überwunden un@ somit besteht eine der Erfindung zugrun@eliegen e @ufgabenstellung
darin, einen feuerfesten, basischen Deckenaufbau
der Art zu schaffen,
wie er für die Anwendung bei elektrischen Oefen und agl. geeignet is.
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In der US-Patentschrift 2 814 476 findet man eine Vorveröffentlichung
bezüglich eines möglichen Aufbaues für die Ofendecke eines basischen Lichtbogenofens,
wobei alle eine zwischen den Elektrodenbefestigungen und was als "Stoßstein" bezeichnet
wird, vermittels einer recht verwickelten Anordnung von miteinander in Verbindung
stehenden Stahlrahmen unter hufibilden einer flachen Decke aufgehängt sind.
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Yon anderen ist ebenfalls eine aufgehängte, flache Deckenkonstruktion
für den elektrischen Lichtbogenofen vorgeschlagen worden, wobei Jedoch soweit bekannt,
keine derartige Anlage wirklich installiert und erfolgreich betrieben worden ist.
In jedem Falle bsstent ein Problem bei derartigen flachen Deckenkonstruktionen darin,
daß bei einem Kippen ues Ofens (und ein Kippen mit einem Winkel von 400 ist keineswegs
ungewöhnlich) die Kufhängevorrichtungen für die Steine einer Scherbelastung unterworfen
werden. Ein weiteres bei entsprechenden Versuchen mit basisenen Decken festgestelltes
Problem besteht darin, daß dieselben dazu neigen sufgrund der periodischen Temperaturveränderung
ein Verziehen zu erfahren. Ein weiteres stets vorliegendes Problem bei Anwenden
einer K nstruktion, wo Metall in oder um die Decke eines elektrischen Ofens angeor@net
wird, ist die Möglichkeit des induzierens elektrischer Ströme in dem Metall, wodurch
sich ein Kurzsohlu in dem Ofen ergeben kann. Diese schwierigkeit kann größtenteils
@@ durch hintenangenalten werden, daß man das Anwenden von Kohlenstoffstahl überall
in einer Entfernung von etwa 2m von dem Mittelpunkt der Decke vermei@et, Zweckmäßig
erweist sich
hier ein nichtmagnetischer rostfreier Stahl.
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kurz zusammengefaßte Beschreibung des Erfindungsgegenstand des Erfindungsgemäß
wird nun eine zusammenwirkende Konturstruktur für eine neuartige Anordnung aus basischen,
feuerfesten Stel.
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nen in einer sich unten öffnenden, domförmigen-Deckenkonfiguration
geschaffen. Diese Anordnung ilberweindet die verschiedenen, angegebenen, mit dem
Stande der Technik verbundenen Schwierig keiten. Kurz umrissen, besteht eine erfindungsgemäße
Decke aus einer Mehrzahl aneinanderstoßender Ringe aus basischen Steinen, die im
Inneren eines kreisförmigen Deckenbandes in einer.sich nach unten öffnenden, domförmigen
Konfiguration vorliegen. Ein Anteil der teine in der Decke, die in den Ringen zwischen
dem Band angeordnet sind, Jedoch vor den Elektrodenöffnungen auföhren, sind in eall
eingeschlossene Steine, und zwar z.B. der Art, wie sie in aer US-Patentschrift 3
180 744 angegeben sind, wobei eine bevorzugte Ausführungsform sich in Spalte 5,
beginnend mit Zeile 58 dieser Veröffentlichung findet. Unter einem Anteil sind wenigstens
zwei Ringe von Steinen zu verstehen, die benachbart zu dem Band miX Metall umkleidet
sind. s ist bevorzugt, wenn ein Hauptteil der S@eine in der Decke mit metall umkleidet
ist. Die Metallumkleidung ist vorzugsweise entsprechend der allgemeinen Art nach
der US-Patentachrift 2 736 187 aufgebaut.
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Der restliche Teil der Steine in der Decke kann von der gleichen Art
sein, Jedoch sind dieselben nicht mit Netall umkleidet. Dieselben werden mit einem
feuerfesten Mörtel verlegt. Ein bevorzugter
Mörtel besteht aus
angenähert etwa 40% totgebranntem Kugelmühlenfeinanteile-Magnesit, etwa 50% Eisenoxid
der Pigmentsorte und etwa 10% Natriumsilikat. Weitere feuerfeste Mörtel -enthalten
feinvermahlene feuerfeste Aggregate, wie kalzinierten Feuerton, kalzinierten Bauxit
oder Chromerz oder llagne.sit und ein geeignetes Bindemittel, wie Ton und Natriumsilikat
kann angewandt werden. Geeignete Bindemittel für feuerfeste Mörtel sind in "Cementitious
Bonding in Ceramic Fabrication", Abschnitt 18, Ceramic Fabrication Prozesses, von
W.D. Kingary (1958) beschrieben. Der Mörtel wird als Bettverbindung zwischen benachbarten
Ringen aufgebracht und als eine Tauchverbindung zwischen den Steinen in einem gemeinsamen
Ring verwandt. Der restliche Teil der Mittelfläche um die Elektrodenöffnungen wird
eingestampft. Es wird hier eine Masse hohen Tonerdegehaltes als Einstampfgemisch
mit der Bezeichnung "Korundal Plastic" bevorzugt.
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Die mit Metall umkleideten Steine sind mit einer Anordnung versehen,-
die, wie weiter unten im einzelnen erläutert, ein Au.sdehnen ermöglicht, Weiterhin
ist eine Halteanordnung mit bestimmter Kontur so vorgesehen, daß eine Bewegung der
Decke nach oben während des Erhitzens verhindert wird. Im erhitzten Zustanci liegt
die Decke unter Druck vor.
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Detailierte Beschreibung Die erfindung wird im folgenden beispielsweise
unter Bezugnahme au9 die beigefügten Zeichnungen erläutert:
Fig.
1 ist ein Seitenaufriß der decke im Schnitt nach Fig. 2 längs er Linie A-A.
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Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine Deckenkonstruktion nach der Erfindung.
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Fig. 3 ist eine isometrische Ansicht eines der mit Metall umkleideten
Steine, wie sie bei der Herstellung der decke nach den Fig. 1 und 2 angewanat werden.
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Fig. 4 ist eine Ansicht der heißen Fläche des Steins.
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Fig. 5 ist ein @chematisches Diagramm einer wahlweisen Halteanordnung.
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In den Fig. 1 und 2 ist eine Mehrzahl an Ringen 1 bia 19 geseigt,
die in Umfangsrichtung im Inneren aes kreisförmigen Deckenbanaea 20 angeordnet sind.
De e Ringe 1 bis 11 stellen allesamt volle Ringe dar und werden aus in Metall eingekleideten
Steinen der in den Pig. 3 und 4 gezeigten Art hergestellt. Die e verbleibenden Teilringe
12 bis 19 bestehen aus einem nicht umkleideten Stein.
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Die nebeneinanderliegenden Ringe 12 bis 19 sina durch einen Mörtel
mit einer Schichtdicke von etwa 0,8 mm verbunden. Jede der Elektrodenöffnungen 22,
23 und 24 wird aus einer Mehrzahl feuerfester Bogen steine hergestellt, und zwar
z.B. der Art, wie sie in der US-Patentschrift 3 210 206 beschrieben ist. Diese Steine
werden ebenfalls mit einer Mörtelfuge von 0,8 mm angeordnet. Halteteile 25 mit bestimmter
Kontur erstrecken sich über Sehnen gleichen Abstandes bezüglich den durch das Band
20 gebildeten Kreises, um so praktisch alle Ringe der mit Metall umkleideten Steine
in denjenigen Fällen zu halten oder herunterzuhalten, wo ein Verzehren mit größter
Wahrscheinlichkeit eintreten kann.
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In der Fig. 2 sind drei derartige Teile gezeigt. Eine noch zufriedenstellendere
Anordnung ist in der Fig. 5 wiedergegeben, die eine sich schneidende Anordnung von
Konturteilen 25A wiedergibt, und zwar allgemein in Form eines sechseckigen Sterns.
Die Enden der Verstärkungsteile 25 und 25A sind in geeigneter Weise an deren entsprechenden
Enden an dem Halterungsband 20 befestigt.
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Deselben können unter Federbelastung stehen, um eine gewisse nach
oben gerichtete Bewegung der Decke zu ermöglichen, und flo kann z.B. eine Feder
entsprechender Eigenschaften ein Anheben der Decke von nur 1,27 om ermöglichen.
Wahlweise kann das Konturteil im Abstand von etwa 2,54 oder 1,27 am Uber der kalten
Decke angeordnet sein, eo daß ein Anheben der Decke im erhitzten Zustand von 1,27
ermöglicht wird. Die Mittelfläche 35 besteht aus einem eingestampften, feuerfesten,
monolithischen Material.
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Sobald der Oien in Benutzung gekommen @st, erfahren die Metallumkleidungen
der eingekleideten Steinriinge eine Oxidation und setzen sich miteinander und den
benachbarten Steinen unter Ausbilden einer monolithischen Struktur Uber der heipen
Fläche um. In den zentraleren, nicht umkleideuen Ringen setzt sich der Mörtel ebenfalls
mit den benachbarten Steinen um, wobei alle Steine in der Decke Uber der heißen
Fläche in eine monolithische Struktur überführt und verbunden werden. Wenn ein Eimenoxid
enthaltender Mörtel iD den inneren Ringen angewandt wird, werden Verbindungen ähnlicher
(Uberwiegend Magnesiumtertit) chemischer Masse Uber die gesamte Decke zwischen den
Steinen ausgebildet, ohne daß die Gefahr des Induzierens eines
elektrischen
Stroms durch die Metallumkleidungen gegeben ist.
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Es wird Vorsorge sowohl für ein ausdehnen in Umfangsrichtung als auch
radialer Richtung getroffen. Wie anhand der Fig. 3 und 4 ersichtlich, weist Jeder
der Steine eine Ausdehnungskröpfung 50 auf, die an der flachen Seite benachbart
zu der heißen Fläche ausgebildet ist, sowie eine zusätzliche'Kröpfung 51, die an
einer Kante benachbart zu der heien Fläche ausgebildet ist.
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Eine einzige Kröpfung 52 ist benachbart zu der kalten Fläche einer
flachen Seite jedes Steins ausgebildet. Es ist bevorzugt, daß die Kröpfungen 50
und 52 sich an der gleic1Bn flachen Pläche befinden, um 80 das Vermauern zu vereinfachen.
Diese Anordnung führt sowoh. zu einer radialen als auch einer in Umfangsrichtung
erfolgenden Ausdehnung Uber die heiße Pläche und die ausdehnung im Umfangsrichtung
über die kalte Fläche Jedes Ringen.
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Es ist weiterhin zu beachten, daß die drei Teilsegmente des Ringes
19 praktisch mittig um die senkrechte Achse der Decke anatopen. Diese Anordnung
führt zu einer erhöhten Festigkeit bis die Decke eingebrannt ist und das eingestampfte
Material durch gehend eine keramische Bindung angenommen hat.
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Die Formen der entsprechenden Steine Jedes Ringes werden durch die
übliche Praxis diktiert, siehe z.B. Seite 507 des Buches modern Refractory Practice,
4. Ausgabe, veröffentlicht von der Harbison-Walker Refracotiries Company im Jahre
1961.