DE19915575A1

DE19915575A1 - Niederschacht-Lichtbogenofen

Info

Publication number: DE19915575A1
Application number: DE1999115575
Authority: DE
Inventors: Guido Grund; Joachim Lemke; Klaus Schmale; Andreas Schuering
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-10-12
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: DE19915575B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Niederschacht-Lichtbogenofen mit koaxial zum Ofenobergefäß angeordnetem Schachtrohr, in dem mindestens eine Elektrode axial verfahrbar angeordnet ist. Dabei steht die Elektrode (21) über Führungselemente (51) mit der Innenwand (32) des Schachtrohres (31) in Verbindung, die kopfseitige Mündung des Schachtrohres (31) ist als Wechselteil (33) ausgebildet, das Wechselteil (33) steht über eine Ringscheibe (34) mit der durch seine Öffnung hindurchgeführten Elektrode (21) in Verbindung, und mindestens ein Teil der Ringscheibe (34) ist als elektrische Isolierung (41) ausgestaltet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Niederschacht-Lichtbogenofen mit koaxial zum zylindrischen Ofenobergefäß angeordneten Schachtrohr, in dem mindestens eine Elektrode axial verfahrbar angeordnet ist.

Aus US 3,812,620 ist ein Gleichstromofen bekannt, bei dem an einem Deckel ein Schachtrohr befestigt ist, welches in den Schacht des Ofengefäßes hineinragt. Im Zentrum des Deckels ist eine Öffnung vorgesehen, durch die eine Elektrode geführt wird. Die aus dem Schachtrohr herausragende Elektrode weist außer an ihrem Fußende keine weitere Führung auf.

Aus DE 42 36 510 C2 ist eine Einrichtung zum Einschmelzen von Schrott bekannt, bei dem eine Elektrode von einer Elektrodentragvorrichtung gehalten wird, die als konzentrisch zur Gefäßmittenachse angeordnetes Rohr ausgebildet ist. Hierzu sind im Rohr Abstützelemente für die als Kathode ausgebildete Elektrode vorgesehen, die eine Lageänderung der Kathode in axialer Richtung ermöglichen.

Außer der an seinem unteren Ende vorgesehenen konischen Verjüngung weist das Schachtrohr keine besonderen Ausgestaltungen auf. In nachteiliger Weise läßt diese konische Verjüngung des Schachtrohres keine konstante definierte Kasernenbildung im unteren Schachtraum zu. Hinzu tritt, daß die Mündung des Schachtofens so dicht an die Elektrode heranragt mit der Folge, daß im erhöhten Maße Überschläge von der Elektrode zur Schachtrohrmündung hervorgerufen werden. Hierdurch wird die Verschleißrate des Schachtrohrunterteils vergrößert bzw. die elektrische Leistung wäre zur Vermeidung des Verschleißes nach oben zu begrenzen.

Weiter ist bei dem bekannten Lichtbogenofen der Innenschacht oben geschlossen. Die Folge hiervon ist, daß die Versorgung der Elektrode mit elektrischer Energie und des Innenschachtunterteils mit Kühlwasser nur möglich ist, wenn die Schrottsäule unterbrochen wird.

Die Erfindung strebt das Ziel an, einen Niederschacht-Lichtbogenofen mit koaxial zum Ofenobergefäß angeordneten Schachtrohr zu schaffen, bei dem mit einfachen und konstruktiven Mitteln instandhaltungsfreundlich ein exaktes Führen der Elektrode erreicht wird.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die übrigen Ansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist die kopfseitige Mündung des Schachtrohres als Wechselteil ausgebildet. Dieses Wechselteil weist eine Ringscheibe auf, durch deren Öffnung die Elektrode hindurchgeführt wird, wobei mindestens ein Teil der Ringscheibe als elektrische Isolierung ausgestaltet ist. Weiterhin ist die Elektrode über Führungselemente, die mit der Innenwand des Schachtrohres in Verbindung stehen, exakt geführt.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist nur ein geringer als Dichtung fungierender Spalt zwischen der Elektrode und dem Ringscheibeninnenteil verblieben.

Um den Ofeninnenraum sicher von dem Innenraum des Schachtrohres zu trennen, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, eine zweite Ringscheibe einzusetzen und die zwischen beiden Ringscheiben entstehende Kammer mit Gas zu füllen.

Weiterhin wird vorgeschlagen, mindestens ein Teil oder die komplette Ringscheibe aus feuerfestem, elektrische Energie nicht übertragbarem Material aufzubauen.

In einer anderen Ausgestaltung wird das Wechselteil über ein Kühlmedium gekühlt. Die Anschlüsse des Kühlmediums werden als Schnellverschlüsse ausgestaltet, die innerhalb des Schachtrohres angeordnet sind. Damit sind diese Anschlüsse nicht nur vor Zerstörung geschützt, sondern sie lassen auch ein einfaches und schnelles Wechseln des Verschleißteils an der Schachtmündung zu.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die kopfseitige Mündung des Schachtrohres als Rohrwand ausgebildet, deren in der Verlängerung des Schachtrohres befindlichen Teil des Wechselteils als koaxial zueinander angeordnete zylindrische Rohrwände aufgebaut ist. Die innere Rohrwand weist dabei Rohre aus Kupfer auf. Hierdurch wird nicht nur eine besonders intensive Wasserkühlung des Innenschachtunterteils möglich, sondern hier werden auch in besonderem Maße Überschläge zwischen Elektrode und der Schachtinnenwandung vermieden.

Durch besonders wirksame Dichtung, insbesondere in Form einer Labyrinthdichtung im Mündungsbereich, ist der Innenraum des Schachtrohres von oben frei zugänglich und unterliegt nicht der besonderen Verschmutzung durch Gase aus dem Ofenschacht.

Im Innenraum des Schachtes sind Führungselemente vorgesehen, und zwar in einer Ausgestaltung als zweiarmige Hebel und in einer anderen Ausgestaltung als mit doppelkonischen Bauteilen versehene Rollenelemente, die auf Schienen geführt werden.

Zum besonders sauberen Führen der Elektrode sind diese Führungselemente in zwei Ebenen des Innenteils des Schachtrohres angeordnet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden diese Führungselemente gleichzeitig zur Stromzuführung eingesetzt.

Sämtliche Führungsteile sind mit Isolierungen versehen, so daß eine elektrische Trennung zwischen der Elektrode und dem Schachtrohr vorliegt.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargelegt. Dabei zeigen die

Fig. 1 Längsschnitt durch das Ofengefäß.

Fig. 2 Draufsicht des Schachtrohres.

Die Fig. 1 zeigt ein Ofenuntergefäß 12 und ein darauf aufgesetztes Ofenobergefäß 11, in welche durch eine Öffnung 14 eines Deckels 13 ein Schachtrohr 31 ragt.

Das Schachtrohr 31 weist in seinem dem Ofenuntergefäß zugeneigten Mündungsbereich ein Wechselteil 33 auf. Zwischen dem Wechselteil 33 und der Elektrode 21 ist eine Ringscheibe 34 vorgesehen, die mindestens im Mündungsbereich 36 der Ringscheibe als elektrisch isolierendes Ringscheibenteil 35 ausgebildet ist. Die Abmessungen des Mündungsbereichs 36 sind so bemessen, daß zwischen ihr und der Elektrode 21 ein Dichtungsspalt 64 vorhanden ist, der ein unbehindertes Bewegen der Elektrode 21 zuläßt.

Im rechten Teil der Fig. 1 ist die Ringscheibe 34 aus Rohren 71 aufgebaut, wobei die Ringscheibe 34 unmittelbar übergeht in eine zylindrisch angeordnete Rohrwand 38.

Parallel zur Ringscheibe 34 ist mit dieser eine Kammer 62 bildende zweite Ringscheibe 39 vorgesehen, die in eine zylindrisch ausgestaltete Rohrwand 37 übergeht.

Die Ringscheibe 34 und 39 und die innere Rohrwand 37 sowie die äußere Rohrwand 38 bilden das Wechselteil 33.

Die Rohre 71 sind über Anschlüsse 72 mit einer Kühlmittelversorgungseinrichtung 73 versehen. Die Anschlüsse 72 sind durch einen Schnellverschluß 74 trennbar. Im rechten Teil der Fig. 1 ist der Schnellverschluß 74 im Innenraum des Schachtrohres 31 angeordnet.

Im linken Teil der Fig. 1 das Wechselteil 33 mit Rohren bzw. Kanälen 71 versehen, die ebenfalls über Anschlüsse 72 mit einer nicht weiter dargestellten Kühlmittelversorgungseinrichtung 73 verbunden ist. Diese Anschlüsse 72 weisen einen Schnellverschluß 74 auf, der an der Außenwand des Schachtrohres 31 geführt ist. Zum Schutz dieser Schnellverschlüsse 74 und der Anschlüsse 72 ist ein Abweichblech 15 am Schachtrohr 31 befestigt.

Der Mündungsbereich 36 der Ringscheiben 34 und 39 im rechten Teil der Fig. 1 ist über Isoliermaterial 41 mit der Elektrode 21 verbunden. Dieses Isoliermaterial ist ringförmig ausgestaltet und weist koaxial zur Mittenachse I auf der dem Schachtrohr 31 zugewandten Außenteil eine konische Ausgestaltung auf. Durch nicht weiter dargestellte Verstellelemente wird das als Dichtelement ausgestattete Isoliermaterial 41 definiert an die Elektrode 21 angelehnt.

Die durch die Ringscheiben 34 und 39 geschaffene Kammer ist über Anschlüsse 63 mit einer Gasversorgungseinrichtung 65 verbunden. Der Gasdruck in der Kammer 62 läßt sich dabei so einstellen, daß er geringfügig über dem Innendruck im Ofenschacht liegt und somit das Eindringen von Rauchgasen aus dem Ofenschacht in den Innenraum des Schachtrohres 31 vermieden wird.

Die Elektrode 21 wird über untere Führungselemente 51 und ggf. über obere Führungselemente 52 geführt. Im rechten Teil ist das Führungselement 51 als Stützelement 56, hier als zweiarmiger Hebel, ausgestaltet, der im Kopfbereich eine Rolle 53 aufweist. Auf der der Innenwand 32 des Schachtrohres 31 zugewandten Ende des Stützelementes 56 ist ein Druckelement 57, hier eine Feder, vorgesehen.

Im oberen Teil der Fig. 1 ist das Führungselement 52 an seinem einen Ende über ein Druckelement, hier eine Kolbenzylindereinheit, gegen die Innenwand 32 des Schachtrohres 31 abgestützt. Am anderen Ende des Stützelementes 56 ist ein Gleitelement 55 vorgesehen, das formmäßig mit der Elektrode 21 korrespondiert.

Im linken Teil der Fig. 1 sind an der Innenwand 32 des Schachtrohres 31 Schienen 54 vorgesehen, die mit Rollen 53 eines Führungselementes 51 korrespondieren. Dieses Führungselement 51 weist konische Bauteile 58 und 59 auf, die eine Veränderung des Innendurchmessers zulassen.

Im vorliegenden Beispiel ist das konische Bauteil 58 über ein Isolierelement 42 mit den Rollen 53 verbunden und dient der elektrischen Trennung von dem Schachtrohr 31 zur Elektrode 21.

Weiterhin ist dieses Führungselement 51 mit seinem konischen Bauteil 59 mit einer hier als Kette ausgestalteten Stromzuführung 22 verbunden.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt AA durch das Schachtrohr 31 und die Elektrode 21.

Insgesamt sind drei Führungselemente 51 vorgesehen.

Im oberen Teil der Fig. 2 ist das Führungselement 51 als Stützelement 56 ausgebildet und weist in seinem Kopfbereich das Gleitelement 55 auf.

Im rechten Teil der Fig. 2 ist das Führungselement 51 ebenfalls als Stützelement 56 ausgestaltet. Hier weist es in seinem Kopfbereich die Rolle 53 auf.

Im linken Teil der Fig. 2 ist an der Innenwand 32 des Schachtrohres 31 die Schiene 54 vorgesehen, die mit einer Rolle 53 korrespondiert, welche in einem Isolierelement 42 gehaltert ist, das über konische Bauteile 58 und 59 mit der Elektrode 21 korrespondiert.

Positionsliste Ofen

11

Ofenobergefäß

12

Ofenuntergefäß

13

Deckel

14

Öffnung des Deckels

15

Abweisblech

Strom

21

Elektrode

22

Stromzuführung

Umhüllung

31

Schachtrohr

32

Innenwand (

31

)

33

Wechselteil

34

(erste) Ringscheibe

35

Elektrisch isolierende Ringscheibenteil

36

Mündungsbereich der Ringscheibe

37

Rohrwand außen

38

Rohrwand innen

39

zweite Ringscheibe

Isolieren

41

Isoliermaterial

42

Isolierelement

Führen

51

Führungselement unten

52

Führungselement oben

53

Rollen

54

Schiene

55

Gleitelement

56

Stützelement

57

Druckelement

58

erstes konisches Bauteil

59

zweites konisches Bauteil

Dichten

61

Dichtung

62

Kammer

63

Anschlüsse Gas

64

Dichtungsspalt

65

Gasversorgungseinrichtung

Kühlen

71

Kanäle, Rohre

72

Anschlüsse (Kühlen)

73

Kühlmittelversorgungseinrichtung

74

Schnellverschluß
I Mittenachse

Claims

1. Niederschacht-Lichtbogenofen mit koaxial zum Ofenobergefäß angeordneten Schachtrohr, in dem mindestens eine Elektrode axial verfahrbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektrode (21) über Führungselemente (51) mit der Innenwand (32) des Schachtrohres (31) in Verbindung steht,
daß die kopfseitige Mündung des Schachtrohres (31) als Wechselteil (33) ausgebildet ist,
daß das Wechselteil (33) über eine Ringscheibe (34) mit der durch seine Öffnung hindurchgeführten Elektrode (21) in Verbindung steht, und
daß mindestens ein Teil der Ringscheibe (34) als elektrische Isolierung (41) ausgestaltet ist.

2. Niederschacht-Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Elektrode (21) zugewandte Mündungsbereich (36) der Öffnung der Ringscheibe (34) als Dichtung (61) ausgebildet ist.

3. Niederschacht-Lichtbogenofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß auf der dem Ofenuntergefäß (12) abgewandten Seite der Ringscheibe (34) und mit dieser eine Kammer (62) bildend eine zweite Ringscheibe (39) vorgesehen ist
und daß die Kammer (62) Anschlüsse (63) aufweist, über die die Kammer (62) mit Gas füllbar ist.

4. Niederschacht-Lichtbogenofen nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (34) aus feuerfestem, elektrische Energie nicht übertragenden Material (35, 41) aufgebaut ist.

5. Niederschacht-Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselteil (33) Kanäle (71) aufweist, die über Anschlüsse (72) mit einer Kühlmittelversorgungseinrichtung (73) in Verbindung stehen.

6. Niederschacht-Lichtbogenofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (72) als Schnellverschlüsse (74) ausgestaltet sind, die innerhalb des Schachtrohres (31) angeordnet sind.

7. Niederschacht-Lichtbogenofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kopfseitige Mündung des Schachtrohres (31) als Rohrwand ausgebildet ist, deren in der Verlängerung des Schachtrohres (31) befindlichen Teil des Wechselteils (33) aus koaxial zueinander angeordneten zylindrischen Rohrwänden (37, 38) aufgebaut ist.

8. Niederschacht-Lichtbogenofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Rohrwand (38) Rohre aus Kupfer aufweist.

9. Niederschacht-Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens drei Führungselemente (51) vorgesehen sind, die in einer Ebene angeordnet sind und die Stützelemente (56) besitzen, welche die Elektroden (21) zentrisch führen, und
daß die Führungselemente (51) Isolierelemente (42) besitzen, die die Elektroden (21) elektrisch vom Schachtrohr (31) trennen.

10. Niederschacht-Lichtbogenofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungselemente (51) an ihrem der Elektrode (21) zugewandten Ende ein Gleitelement (55) besitzen, welches formmäßig mit der Wandung der Elektrode (21) korrespondiert.

11. Niederschacht-Lichtbogenofen nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungselemente (51) als zweiarmige Hebel ausgestaltete Stützelemente (56) sind, an denen Druckelemente (57) vorgesehen sind, z. B. Federn oder steuerbare Kolben-Zylinder-Einheiten.

12. Niederschacht-Lichtbogenofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (51) Rollen (53) aufweisen, die mit an der Innenwand (32) des Schachtrohres (31) vorgesehen Schienen (54) korrespondieren..

13. Niederschacht-Lichtbogenofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an die Rollen (53) ein erstes konisches Bauteil (58) angeschlossen ist, welches mit einem zweiten konischen Bautel (59) korrespondiert, das sich gegen die Elektronik (21) abstützt.

14. Niederschacht-Lichtbogenofen nach Anspruch 13; dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der konischen Bauteile (58, 59) mit einem Isolierungselement (42) versehen ist, welche das Schachtrohr (31) elektrisch von der Elektronik (21) trennt.

15. Niederschacht-Lichtbogenofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (51) an die Stromzuführung (22) angeschlossen sind.