DE2119692C3

DE2119692C3 - . Anordnung zum Schützen der Auskleidung von Elektrolichtbogenofen:

Info

Publication number: DE2119692C3
Application number: DE2119692A
Authority: DE
Inventors: Daniel J. St. Clair Shores Mich. Goodman (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-04-23
Filing date: 1971-04-22
Publication date: 1974-11-14
Also published as: DE2119692B2; JPS5127003B1; ES390529A1; US3619467A; CA939714A; DE2119692A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung, mit deren Hilfe die Beschädigung der feuerfesten Zustellung bei Elektrolichtbogenofen durch die Strahlung der Lichtbogen während der Herstellung von Stahl verringert werden kann.

Elektrolichtbogenofen zum Erzeugen von Stahl, die im wesentlichen kontinuierlich durch die Ofendecke außerhalb ihres Elektrodenteilkreises mit Schrott beschickt werden, wobei die niedergehende Beschickung die feuerfeste Zustellung des Ofens im unteren Wandbereich vor Beschädigungen durch die Elektrodenstrahlung schützen, sind bekannt. Mit dieser Maßnahme ist jedoch nur der uutere Wandbereich teilweise durch die niedergehende Beschikkung gegen die Elektrodenstrahlung abzuschirmen. Außerdem erfolgt selbst bei kontinuierlicher Beschickung nur eine ungenügende und unvollkommene Abschirmung der feuerfesten Zustellung des Ofens, da durch die niedergehende Beschickung kein ausreichend dichter Materievorhang vor der feuerfesten Zustellung gegen die Elektrodenstrahlung gebildet werden kann.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, vor der feuerfesten Zustellung eines Schmelzofens eine kompakte, mindestens zeitweilig vor der feuerfesten Zustellung haftende Schicht aus Beschickungsmaterial von solcher Stärke zu bilden, daß die feuerfeste Zustellung mit Sicherheit vor Beschädigungen durch Elektrodenstrahlung geschützt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Bereichen der Strahlungszonen der Elektroden Elektromagnete an der Außenwand angebracht sind, die die niedergehende Beschickung an der Innenseite der feuerfest zugestellten Seitenwand teilweise und zeitweilig festhalten.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Außenwand der Ofenkonstruktion öffnungen in der Nähe der von den Strahlungsbündeln getroffenen Teile der feuerfesten Zustellung aufweist, und daß sich die Pole der Elektromagnete durch diese öffnungen bis zu der feuerfesten Zustellung erstrecken.

Gemäß der Erfindung wird die Beschädigung der Zustellung eines Elektrolichtbogenofen*; durch,de Strahlung der Lichtbogen während der Solherstellung dadurch verringert, daß cn starkes Magnetfeld in der Nähe der feuerfesten Zustellung der Seiten-

wand, die der intensiven Hitze der Lichtbogenstr^- lung ausgesetzt ist, erzeugt wird und daß dann Siucke Pellets oder Brocken aus magnetischem eisenhaltigen Material, ι. B. Eisenerz oder Metallstucke, Pellets odi dgl an den einem Magnetfeld ausgesetzten

ίο Flächen vorbei dem geschmolzenen M*all und dem Schlackenbad im unteren Teil oder Herd des Ofens zuführt w¥d. Der erzeugte Magnetfluß bewirkt, daß Sie herabfallenden Stücke, z. B. Pellets aus konzenikrtem Eisenerz, eingefangen und ze.tweHig an der

is Auskleidung des Ofens festgehalten werden, b.s ihre TempSur den sogenannten Curie-Punkt von etwa 77T C erreicht hai jenseits dessen d.e Pellets die Fähigkeit verlieren, magnetisch angezogen zu werden Sobald dies geschieht, fallen die Pellets in das

iTchmolzene Metallbad herab, wobei sie sofort durch frische Pellets ersetzt werden, die längs der magnetichen Wand herabfallen, so daß die Pellets oder andere magnetisierbare Teile der Beschickung standig eine Abschirmung bilden, durch welche d,to

*5 wände bzw. die feuerfeste Zustellung des Ofens in Snem erheblichen Ausmaß geschützt wird. Teile des Of Z die zwischen den den Magnetfluß erzeugenden iiekiomagneten und der feuerfesten Zusteflug; rn den Bereichen liegen, innerhalb welcher d e feuer-Zustellung durch die Lichtbogenstrahlung bei" werden kann, bestehen vorzugswe.se aus unmagnetischen Material, *o daß der die Ofen-SanJund Ie Auskleidung durchsetzende Magnetfluß durch die Auskleidung oder feuerfeste Zustel-

Sit&^IS^ Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausfuhrungsbeisp.el

Ti/fS in einem senkrechten Mittelschnitt eine Ausfühningsform eines erfindungsgemaßen Elektrolichtbogenofen*, wobei d.e L.chtbogenstrahfung im Strahlungsbereich der unteren Enden der Elektroden durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Fig. 2 ist ein waagerechter schnitt längs der

Linie 2-2 in F i g. 1.

In Fig 1 · "■! 2 erkennt man einen insgesamt mit 10 bezeichne- · * Elektrolichtbogenofen nach der Ernndung i ,nc., äußeren Mantel 11 aus Stahl mit

so einer zyiindn^=* Seitenwand 12 und einem Boden 14 umfaßt. V- ι κ tea 10 ist mit einer feuerfesten Zustellung 16 vergehen, die einen Seitenwandabschnitt 18 und einen Bodenabschnitt 20 umfaßt Die Seitenwand 12 und der Boden 14 des Ofen-

mantels bestehen gewöhnlich aus Stahl Ein Ofendeckel 22 aus einem hitzebeständigen Material oder einem Werkstoff, der mit einem hitzebestandigen Material verkleidet ist, ist abnehmbar auf dem oberen Rand des Ofens 10 angeordnet; dieser Ofendeckel 22

weist vorzugsweise drei in Winkel abständen verteilte Öffnungen 24 auf, durch die hindurch Elektroden 26 nach unten in den Innenraum 28 des Ofens ragen und sich in Richtung auf den Herd 29 im unteren Teil des Oiens erstrecken. Gemäß Fig. 2 sind drei

Elektroden 26 vorgesehen, von denen jede mit einem von mehreren Tragarmen 30 verbunden ist, welcher sich in waagerechter Richtung zu einer senkrechten Hubsäule 32 erstreckt. Die Tragarme 30 können zu-

sammen mit den zugehörigen Elektroden 26 mit Hilfe nicht dargestellter hydraulischer Stößel gehoben und gesenkt werden, die mit der zugehörigen Hubsäule 32 verbunden sind. Der Ofen 10 stützt sich an Säulen 34 ab, die sich von einem Boden 14 aus nach unten erstrecken.

Der Ofendeckel 22 ist ferner nahe den Seitenwandabschnitten 18 der Ofenauskleidung 16 mit drei in Umfangsabständen verteilten senkrechten Durchtrittsöffnungen 36 versehen, die von den benachbarten Elektroden 26 jeweils durch einen radialen Abstand getrennt und jeweils annähernd in der Mitte einer der sektorförmigen Strahlungszonen 38 (F i g. 2) angeordnet sind, welche sich von jeder Elektrode 26 aus zu den verschiedenen Seitenwandabschnitten 18 der Ofenauskleidung 16 erstrecken. Die Zonen 38 werden ~!s »Strahlungszonen« bezeichnet, da während des Betriebs des Ofens 10 ein elektrischer Lichtbogen, der sich vom unteren Ende 40 einer Elektrode 26 zu der Schlackeschicht 42 und dem geschmolzenen Stahl 44 erstreckt, in der in Fig. 1 durch die Pfeile 46 angedeuteten Weise eine intensive HiUe durch Strahlung und Konvektion abgibt, wobei der größte Teil der abgegebenen Wärme den am nächsten benachbarten Teilen der Seitenwand 18 der Auskleidung zugeführt wird, so daß die betreffenden Teile der Auskleidung beschädigt werden können. In jede der Bohrungen 36 ist ein Zuführungstrichter 48 eingebaut, oberhalb dessen ein Zuführungsleitung SO angeordnet ist, weiche in Verbindung mit einem nicht dargestellten Behälter steht, dem während des Betriebs des Ofens, z. B. durch eine nicht dargestellte Fördervorrichtung bekannter Art, kontinuierlich Eisenerzpellets oder Bruchstücke von eisenhaltigem Metall zugeführt werden.

In unmittelbarer Nähe der Seitenwand 12 des Ofens «st in Fluchtung mit der Strahlungszone 38 jeder Elektrode 26 ein kräftiger Elektromagnet 52 angeordnet. Jeder dieser Elektromagnete umfaßt einen gekrümmten Eisenkern 54 mit Polstücken 56, und jedes Polstück trägt eine Magnetspule 58, die an flexible Zuleitung 60 und 62 angeschlossen ist. Dort, wo die Elektromagnete 52 angeordnet sind, ist die Seitenwand 12 des Ofens vorzugsweise ausgeschnitten, so daß ein starker, von den Polstücken 56 ausgehender Magnetfluß die unmugnetische feuerfeste Seitenwandauskleidung 18 durchsetzt, ohne auf unerwünschte Weise umgelenkt zu werden. Damit die Stärke des Magnetflusses geregelt werden kann, sind Regler 64 für die Stromstärke zwischen den Zuleitungen 60 und 62 der Elektromagnete 52 und den Netzleitungen 66 und 68 angeordnet, die zu einer nicht dargestellten Stromquelle führen.

Wenn der Ofen 10 nach F i g. 1 und 2 benutzt werden soll, werden die Elektroden 26 und der Ofendeckel 22 zeitweilig zur Seite geschwenkt, während eine Charge aus eisenhaltigem Schrott auf dem Boden der Kammer 28 über dem Herd 29 angeordnet wird. Dann werden der Ofendeckel 22 und die Elektroden 26 wieder in ihre Betriebsstellung zurückgeschwenkt, und die Elektroden werden in Arbeitsstellung gebracht. Nunmehr läßt man einen elektrischen Strom von dem nicht dargestellten Transformator aus durch die Elektroden fließen, so daß Lichtbogen zwischen den Elektroden und der zu schmelzenden Charge gezündet werden. Gleichzeitig wird elektrischer Strom den Elektromagneten 52 über die Leitungen 60 und 62 zugeführt. Die durch die Lichtbogen erzeugte intensive Hitze bewirkt, daß die Charge zum Schmelzen gebracht wird, so daß eine Schlackeschicht 42, die aus den Verunreinigungen der Charge entstanden ist, auf dem Bad 44 schwimmt, das aus dem geschmolzenen Metall besteht. Ein Tefl der durch die lichtbogen erzeugte« Wärme wird von der Oberfläche der Schlackeschicht 42 zurückgeworfen, doch die Schicht 42 aus eisenhaltigem Material., die aus den eisenhaltigen Stücken 70 entsteht, welche durch

ίο magnetische Kräfte in Anlage an der feuerfesten Auskleidung 18 gehalten werden, schützt die Auskleidung auf eine noch zu erläuternde Weise.

Gleichzeitig wird intensive Wärme auch in seitlicher Richtung von den unteren Enden 40 der Elektroden 26 in Richtung auf die Seitenwandabschnitte 18 innerhalb der Strahlungszonen 38 abgestrahlt, wobei die Intensität mit zunehmendem Abstand von der Auskleidung 18 abnimmt. Die Bedienungsperson sorgt jedoch dafür, daß Stücke 70 aus durch magne-

ao tische Kräfte anziehbarem Material, z. B. eisenhaltige Metallteilchen oder eisenhaltige Erzpellets, über die Leitungen 50 den Trichtern 48 zugeführt werden, so daß das zugeführte Material 70 längs des Seitenwandabschnitts der Verkleidung 18 innerhalb der Strah-

S5 lungszonen 38 herabfällt. Innerhalb dieser Zonen werden die Materialstücke 70 von dem starken Magnetfluß erfaßt, der die seitliche Verkleidung 18 durchsetzt, so daß die Materialstücke 70 zeitweilig an der Verkleidung haften. Hierbei bilden die Mate-

rialstücke 70 insgesamt zeitweilig eine Schutzschicht oder Abschirmung, die innerhalb der Strahlungszone 38 der betreffenden Elektrode 26 von der eine hohe Intensität aufweisenden Lichtbogenstrahlung getroffen wird. Sobald die eisenhaltigen Materialstücke 70 eine Temperatur erreichen, die dem Curie-Punkt von etwa 770° C entspricht, können sie durch magnetische Kräfte nicht mehr angezogen und festgehalten werden, so daß sie durch die Schlackeschicht 42 hindurch in das Bad 44 aus geschmolzenem Stahl fallen, wobei sich das Volumen des Bades vergrößert.

Sobald die Materialstücke 70 in das geschmolzene Stahlbad 44 fallen, werden sie jedoch ebenso schnell durch andere Materialstücke ersetzt, die aus den Zuführungstrichtern herabfallen. Diese Materialstücke

haften dann ihrerseits zeitweilig an der seitlichen Auskleidung 18, bis auch sie bis auf den Curie-Punkt erhitzt worden sind, worauf sie in das Bad 44 aus geschmolzenem Stahl fallen. Somit bilden die Schichten 72 aus den Materialstücken 70 kontinuierlich Abschirmungen für die seitliche Verkleidung 18, solange sich der Ofen in Betrieb befindet, so daß die Verkleidung zuverlässig geschützt wird. Infolgedessen verlängert sich die Lebensdauer der Verkleidung 18 erheblich, die Verlustzeiten des Ofens verkürzen sich, und es ist mit einem entsprechend geringeren Kostenaufwand möglich, die Auskleidung in einem einwandfreien Zustand zu erhalten.

Statt die eisenhaltigen Metallstücke über öffnungen im Ofendeckel 22 zuzuführen, ist es alternativ

auch möglich, sie dem Oien über öffnungen in seiner Seitenwand zuzuführen oder sie über solche öffnungen oder Schlitze in den Ofen hineinzublasen.

Weiterhin ist es möglich, Schutzmittel anderer Art an Stelle einer feuerfesten Auskleidung zu verwenden, z. B. hohen Temperaturen standhaltende Auskleidungen aus einem nicht feuerfesten Material, das mit Wasser, einem Kühlmittel oder einem anderen Medium gekühlt wird, wobei die schützende Ausklei-

dung von dem Magnetfluß durchsetzt wird, der auch in diesem Fall bewirkt, daß die eisenhaltigen Materialstücke an der Auskleidung haften, um die Auskleidung und den Mantel oder die Außenwand des Ofens zu schützen. Abschließend sei bemerkt, daß sich die Erfindung auch bei in Gießereien verwendeten Schmelzofen und bei basisch zugestellten Sauerstoffaufblaskonvertern anwenden läßt und sich ihre Anwendbarkeit nicht lediglich auf den Schutz der Auskleidungen von Elektrolichtbogenofen beschränkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Im wesentlichen kontinuierlich durch die Ofendecke außerhalb des Elektrodenteilkreises beschickter feuerfest zugestellter Elektrolichtbogenofen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bereichen der Strahlungszonen (38) der Elektroden (26) Elektromagneten (52, 54,56, 58) an der Außenwand (12) angebracht sind, die die niedergehende Beschickung (50) an der Innenseite der feuerfest zugestellten Seitenwand (18) teilweise und zeitweilig festhalten.

2. Elektrolichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (12) der Ofenkonstruktion (10) öfuiungen im Bereich der Strahlungszone (38) aufweis: und daß sich die Pole (56) der Elektromagneten (52) durch diese öffnungen bis zu der feuerfesten Zustellung (18) erstrecken.