DE2045133A1

DE2045133A1 - Abdichtungsvorrichtung fur Elektroden öffnungen in Lichtbogenofen

Info

Publication number: DE2045133A1
Application number: DE19702045133
Authority: DE
Inventors: K C Taschev; A J Valtschev
Original assignee: DMZ LENIN
Current assignee: DMZ LENIN
Priority date: 1969-09-19
Filing date: 1970-09-11
Publication date: 1971-04-22
Also published as: US3621104A; FR2062396A5; DE2045133B2; GB1263015A; ES383571A1; SE373261B; DE2045133C3

Description

DA-6669

Beschreibung

zu der
Patentanmeldung

DMZ "LENIN"
Pernik/Bulgarien

betreffend

Abdichtunaarorrichtuna für BlektrodenOffnunaen

in LiohtboaenSfen

(Priorität: 19. 9.1969 - Bulgarien - Nr. 13 046)

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abdichtungsvorrichtung für Elektrodenöffnungen in Lichtbogenofen„

In den gegenwärtigen Lichtbogenofen werden verschiedenartige Abdichtungsvorrichtungen für Elektrodenöffnungen verwendet. Die besten Betriebseigenschaften unter den bekannten Abdichtungsvorrichtungen besitzen die Abdichtungevorrichtungen rom "Luftpolster"«Typ, Die Abdiohtungsvorrichtungen dieses Typs bilden eine Kammer um die Elektrode, in die eine solche Luftmenge zugeführt wird, dass beim Ausflieseen der Luft aufwarte durch den freien Querschnitt

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der Elektrode entlang in der Kammer ein Druck aufrechterhalten wird, der den Druck in Ofenraura wenig übersteigt (z.B. mit 0,5 mm Wassersäule). Bei diesen Vorrichtungen ist zur Erzielung einer guten Abdichtwirkung da» Sirführen eines grossen Luftvolumens erforderlich*

Das erforderliche Luftvolumen ist dem freien Querschnitt des Spalte zwischen der Dichtung und der Elektrode proportional. Normalerweise hat in Grossraum-Lichtbogenöfen jede Dichtung eine freie Querschnittfläche von 200 bis 400 cm , weshalb zur Erzielung einer guten Abdichtung jeder Dichtung von 800 bis 1600 m³ Luft pro Stunde zugeführt werden müssen. Die erwähnte GrSεse der freien Querschnittfläche gilt für Elektroden ohne Schutzüberzug, sowie auch für Elektroden mit Schutzüberzug. Die freie Querschnittfläche* iet bei Elektroden ohne Schutzüberzug am Anfang des Schmelzvorgangs kleiner, doch sie wächst schnell an infolge der intensiven Oxidation des Graphits in der Dichtung. Bei Elektroden mit Schutzüberzug findet eina solche Oxidation nicht statt und die Grosse der freien Q lerschnihtfLäche verändert eich nicht. Doch diese Fläche ist grundsätzlich grösser, weil auf dem Überzug Schlacken tropfen anhaften, die die Elektrodenabmessungen vergrössern.

Die Zuführung eines grosson Luftvolumens in die betrachteten Abdichtungsvorrichtungen verursacht bedeutende B*tri»beschwierigkeiten. Es ist bekannt, dass die Luft für

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die Abdichtungsvorrichtungen τοη einem Ventilator zugeführt wird, welcher an den DeckeJring des Ofens montiert ist. Eine solche LOsung hat den Vorteil, dass die Ventilatorluft sehr billig ist, doch sie besitzt gleichzeitig auch grosse Nachteile.

Es lot In der Praxis schwer, eine Regelung der zugeführt en Loft einzeln für jede Dichtung zu erreichen. Es ist ausserdem gewöhnlich nicht möglich, wahrend eines Schmal- ^ sens das Gesamtvolumen der Loft für alle drei Dichtungen zu regeln, denn dieses Volumen ist unterschiedlich für die verschiedenen Perioden des Schmelzens.

Ein besonders wesentlicher Machteil ist die Unmöglichkeit, ImFaIl der Notwendigkeit, einer bedeutenden (mehrfachen) Erhöhung des Luftrolunens, das einer bestimmten Dichtung zugeführt wird, welche in schwierige Arbeitsbedingungen' geraten let oder bei stark TergrOsserter freier Querschnittfliehe zwischen Dichtung und Elektrode arbeitet. Dieser Nach- M teil beruht auf der Tatsache, dass in den meisten gegenwärtigen Lichtbogenöfen die Entfernung zwischen Deokelund Armen oder zwischen Deokelund Elektrodenhalter klein ist und eine Montage tion grossen LuftfÜhrungskanalen und hohen Dichtungen nicht erlauben. Deshalb sind die Luftführungskan&le normalerweise derart dimensioniert, dass nur eine kleine Reserve zur Erhöhung des Volumens der angefahrten Luft vorhanden ist -

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»·Β· 20 %. Infolgedessen führt jede wesentliche Verschlechterung der Arbeitsbedingungen einer bestimmten Dichtung anflngliah «ur Einstellung der Abdichtungswirkung und spater auch but reiligen Zerstörung (Oxidieren und Schmelzen) der Dichtung.

Ein wichtiger Nachteil sind auch die grossen Abmeesungen der Luftfühningskanaie auf dem Ofendeckej, welche aueserdea eine zuverlässige elektrische Isolierung zwischen den Luftfühningskanaien für die einzelnen Phasen erfordern.

Bei den schweren Arbeitsbedingungen an dem Ofendeckel (hohe Temperatur, Ablagerung von stromleitendem Staub, Vibrationen u.a.) werden Kurzschlüsse hervorgerufen, welche den Luftführungskanal für eine bestimmte Phase unterbrechen können. Die Behebung von Schaden auf dem Deckeides Lichtbogenofen« iet aber sehr gefährlich und in vielen Fallen auch unmöglich. Ausserdem erfordert die Montage der Luftführungs· kanlle auf jeden neuen Deckeleinen bedeutenden Arbeite- und Werkstoffaufwand.

5*oht«il der betrachteten Lösung ist auch das ofte Durchbrennen des Ventilator-Elektromotors bei Verschlechterung der Dichtung zwischen Deckelring und Ofen. Ee sind tatsachlich Losungen bekannt, bei denen der Ventilator auf die Bühne des Ofens montiert und auf passende Weise alt dem Luft führungskanal auf dem Deckel verbunden ist. Solche

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Losungen haben aber den Machteil im Betrieb, dass die bewegliche Verbindung zwischen den beiden Luftführungskanaien leicht exzentrisch versetzt wird und zusätzliche Betriebe-Schwierigkeiten hervorruft.

£· wunde versucht Kömpressorluft in die Abdichtungsvorrichtungen vom "Luftpolster"¹-Typ zuzuführen. Sine solche Lösung vermeidet all· bereite aufgeführten Nachteil·, doch sie wird nirgends angewendet, da für den beschriebenen Fall der Preis der XJompresaorluft unerträglich hoch ist und preis» lieh den wirtschaft Hohen Mutzen des Abdicht ens übersteigt ·

Se ist bekannt, dass AbdichtungsTorrichtungen von "Luftpol st er "-typ mit Compressorluft arbeiten, jedoch sind

in solchen Fallen auf die Luftdichtungen zusatzliche mechanische Abdichtungsvorrichtungen montiert, um die freie Quer· Schnittfläche »wischen Elektrode und Dichtung zu verringern, d.h, um mehrfach (z.B· 10 mal) das erforderliche Kompressorluft-Volumen zu verringern. Solche Abdichtungsvorrichtungen haben praktische Anwendung gefunden, doch sie haben den wichtigen Machteil, dass «Loh ihre Konstruktion kompliziert und sie mehr Sorgfalt und Mittel zur Erhaltung in gutem Zustand erfordern.

Die Abdichtungsvorrichtungen vom Luftpolster-Typ haben bessere Betriebseigensohaften im Vergleich mit den anderen bekannten Abdichtungetypen, doch sie werden,infolge

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der angeführten Nachteile, nur in einzelnen Hüttenwerken verwendet und haben keine breite Anwendung in der Industrie gefunden.

Ss ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Zufuhr von Luft in die Abdichtungsvorrichtungen BU schaffen, die eine Kammer um die Elektrode bilden, welche ein leichtes Regulieren in weiten Grenzen der Abdichtungswirkung jeder einzelnen Düse erlaubt, als auch für die drei Dichtungen zusammen.

Die zweite Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung von LuftBuführungekanälen mit grossen Abmessungen auf dem Ofendeckel sowie auch der elektrischen Isolierung zwischen ihnen«

Diese Aufgaben weiden, entsprechend der vorliegenden Erfindung dadurch gelost, dass am Eingangskanal der Ab» dlchtungsvorrichtung, die eine Kammer um die Elektrode bildet, ein Diffusor montiert wird, wobei sich in der Achse des Diffusor« eine Düse befindet, die in solcher Weise Gas unter Druck Buführt, dass der Gasstrahl der Düse im Diffusor das erfonier liehe LoftvolvMA von der Atmosphäre ansaugt und ee ladle

Die Konstruktion des Injektors (Diffusor und Düse) entspricht den Bedingungen in den verschiedenen Lichtbogenofen. Im Fall einer ausreichenden verfügbaren Hohe auf dem

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Ofendeofcelwlrd eine vereinfachte Konstruktion eines Gasin-Jektors verwendet, und smut «in »ylindrischer Diffusor alt einer Düse (FIg, I).

Bei ungenügender Höh· auf den Ofendeckel d.h. bei kleiner HSbe der Kammer, ist es möglich, mehrere Injektoren entlang der Peripherie jeder Kammer su montieren (Pig. 2). Bine eolohe Konstruktion iet normalerweise wegen der geringen Entfernung wischen den Elektroden ungünstig für die m aeieten Lichtbogenöfen.

Es ist im Falle einer niedrigen Höhe der Keener günstiger, einem Diffusor mit geringerer Höhe und grösserer Breite au verwenden, d.h., dass der Quer schnitt des Diffusor* ein Oval, eine Ellipse, ein Rechteck oder eine ahnliche geometrische Figur darstellt, wobei sich im Diffusor swei oder mehr Düsen befinden, die Gas unter Druck sufOhren (Fig.'3)i ■ ■ ■ i

Zb iet natürlich auch eine Kombination der beiden beschriebenen Lösungen möglich. Es iet auch die Verwendung eines »ylindrischen DIffueore mit einer Düse möglich, falls die Höhe auf dem Deckelungenügend ist. Ks ist in diesem Fall möglich, den Diffusor in einem tieferen Teil des Deckels zu montieren und ihn mittels eines entsprechend geformten Kamale mit der Kammer su verbinden.

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Ale Injektorgae kann jedes passende Gas unter Druck verwendet worden. Natürlich finden praktische Anwendung die billigsten komprimierten Oase und zwar Luft und Dampf, sowie auch Industrie-Abgase, wie z.B. technischer Stickstoff u.a.

Bei Anwendung des Grundmerkmalβ der rorl legenden Erfindung, und zwar, dass eine Abdichtungsvorrichtung, die •ine Kammer ua die Elektrode bildet, mit Luft mittels einem Gasinjektor gespeist wird, ist es im allgemeinen unwesentlich, an welcher Stelle der Luftstrom in die Kammer eingeführt wird. Möglich sind ein frontales Lenken des Luftstroms gegen die Elektrodenachse mit oder ohne Ablenk-ZwischenwÄnde, ein tangentiales Lenken des Stroms oder auch Zwischenlösungen· Di· Form der Kammer kann auch verschiedenartig sein, dian sie hangt in gewissem Grad vom Vorhandensein von Verteilungskanal en oder von AbIenk-Zwischenwänden ab. Für jede Tom der Kammer kann leicht eine passende Lenkung des Luft· strom· gewählt werden, resp. für jede Lenkung des Luftstrom« kann leicht eine passende Form der Kammer gewählt werden.

Das Verwenden «Ines Gasinjektors für die Zuführung ν«» Luft in der Kammer beseitigt alle wesentlichen Nachteile dar Abdichtungsvorrichtungen vom Luftpol st «r-Typ, jedoch bei Erhaltung ihrer Vorteile.

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Do» Injektorgas wird, bei passender Diuensionierung dee Gaainjektors, in di· DUm bei ▼•rhaitnlemleeig nlililgsB. Überdruck angeführt (β.B. 0,5 atm). Der Druck in den Heuptleitungsrohren für komprimiertes Gas und Dampf liegt in der erBssenordnung von 6 bis 12 ata; dadurch ist es mOglioh, in Fall· der Verschlechterung des Zustandes „finer bestimmten Dichtung das Volumen der sugefOhrten Luft nehxfaoh en TergrOaeem« d.h., daaa auch bei stark verschlechterten Bedingungen die Abdi<&tungswirkung erhalten ™ bleibt·

Bei der Verwendung ron Gasinjektoren ist nur eine klein· Menge Injektorgas erforderlich; infolgedessen haben dl· easleitungen_# die das Qas den Dichtungen anführen, kleine Abasssungen · β.B. einen Durphnesser τοη 80 na. Deshalb ist ein Regulieren des Druckes dee Injektorgas·· für jede eineeine Dichtung, sowie auch fttr di· drei Dichtungen srnsasewn, praktisch leicht τοη Steuerpult des Lichtbogen- j

•fejna ans darohsufOh]

Bai Injektordiohtungen entfallt natürlich die Mot- «endigkelt von LaftfUhrungskanalen mit grossen Abmessungen auf dem T>eekel«nd τοη einer «lektriechen Isolierung «wi-

Di· InJ«ktordiohtungen sichern ein· gute Afadiohrkung wahrend der garnen Periode der Vwedung de,s.

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DeckeiLawodurch die Dichtungen Tor Zerstörung bewahrt werden «ad ihre Lebensdauer vielfach erhöht wird. Die sichere und »uver lässige Abdichtwirkung ermöglicht eine vollständige, nicht nur für eine bestimmte Zeit, Ausnutzung der Vorteile beim Betrieb des Ofens bei positiven Druck.

Das Volumen des Injektorgases ist bei den Injektordichtungen nur etwa 5 % des Volumens der injektierten Luft. Trotadem dabei der Preis der Luft zum Abdichten 3 bis 4 mal höher wird als beim Verwenden von Ventilatorluft, ist dieser Preis doch gering und wird nur allein von der verlängerten Benutzungedauer der Luftdichtungen mehrfach rasiert· Die weiteren Vorteile des Abdichtens der Elektrodenöffnungen stellen einen reinen wirtschaftlichen Nutsen dar«

Di· folgenden zwei Beispiele erläutern eine musterhafte Anwendung der Erfindung:

Beispiel 1

Ia Fig. 1 ist eine Injektordiohtung für die Elektrodenöffiamgen eines Liohtbogeaofens geneigt, dessen verfttojbare H0he über die Decke grosser als 200 mm ist. Die Imjektordichtung besteht aus der Kammer 1, dem Diffusor 2, der Otts· S «ad der Veratärlningsswi seitenwand 4. Bei Zuführung vom Gas unter Druck in der Düse 3 wird das erfordern» ohe Luftveluaen von der Atmosphäre angesaugt und durch den

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Diffusor t in di· Γβ—r 1 eingeführt. Die Rippe 4 dient bei der gezeigten apiralen Fora der Kammer 1 sum meohanieohen Verstärke» der Konstruktion der Kammer gegen Verfor-

In Fig. 3 ist eine Injektordichtung fttr die Elek-

trodenCffnungen eines Lichtbogenofen· gezeigt, dessen rer- M

fügbare B8he Ober dem Deckelbegreiu&t ist and 100 mm betragt. In diesem Fell darf die deeaathOhe der Dichtung niaht grosser al* 70 ■■ aein. Die Injektordiohtung besteht aus der Γβ—er X_t dem Diffusor 2, den drei Düsen 3 und den verstärkenden Rippen 4. Der Diffusor 2 hat in diesem Fall einen ovalen Querschnitt, nobel die drei Düsen 3 horizontal nebeneinander liegen. Die Rippen 4 teilen den Luftstrom in drei Teilet der ei«· Teil ist gegen die Achse der Elektrode gerichtet und die beiden anderen Teile umfassen die Elektrode von beiden Seiten·

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Claims

1. Abdichtungsvorrichtung für Elektrodenc^fnungen in Lichtbogenofen, die ein· rammer üb di· Elektrode bildet, in «•lohe durch Zuführung von Luft ein Druck aufrecht erhalten wtrd, der den Druck la Ofenraun übertrifft, dadurch g e kennzeichnet , dass an Eingangskanal der Earner •ill Diffusor angeordnet ist, nobel sich in der Achse des Diffusor« eine Düee befindet, die 6as unter Druck zufahrt, das eine sus&tsliche Luftmenge mitreiset.

1. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet _t dass die Lämmer zwei oder mehr KiagangskanAle besitzt, in denen Diffusoren montiert sind, nobel sich in der Achse eines jeden Dif fusors eine Düse befindet, die Gas unter Druck zufuhrt.

S. Abdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprache 1 2, dadurch gekennzeichnet , dass der

des Dif fusors eine kleine Höhe und gross· Breite hat und ein Oral, eine Ellipse, ein Rechteck oder eine andere Ähnliche orische Figur darstellt, wobei der Diffusor zwei oder mehr Düsen besitzt, die Gas unter Druck suftthrea.

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