DE2554241C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Bad- und Startelektroden, wie sie dort genannt sind, werden insbesondere bei Gleichstromlichtbogenöfen benötigt.

Bei den aus der DE-OS 23 40 674 bekannten Gleichstromlichtbogen­ öfen werden zur Einführung der Startelektroden in der Ofenwand entweder besondere zusätzliche Einführöffnungen vorgesehen oder es werden Kanäle in der Ofenwand verwendet, die auch für Prozeß­ anoden erforderlich sind, die aber mit Rücksicht auf die Start­ elektroden im Querschnitt bedeutend stärker ausgeführt werden müssen. Alle diese für die Startelektroden vorgesehenen Öffnungen bestehen aus relativ langen Kanälen, die von außen nach innen schräg nach unten durch die Ofenwand verlaufen. In diesen Kanälen werden die Startelektroden mittels einer Antriebseinrichtung hin- und hergefahren, und die langen Kanäle sind offenbar not­ wendig zur Führung der mit großer Kraft gegen das zu schmelzende Gut zu drückenden Startelektroden. Obwohl eine Schlackenöffnung bei diesen bekannten Öfen vorhanden ist, wird sie für die Einführung der Startelektrode nicht benutzt.

Die Anbringung zusätzlicher Löcher oder Öffnungen im Ofengefäß oder - wie bei anderen bekannten Ausführungen - im Ofengewölbe für die Einführung von Startelektroden stellt eine Schwierigkeit bei solchen Öfen dar. Zu diesen konstruktiven Erschwernissen kommt eine Beeinträchtigung der Umgebung des Ofens durch Lärm-, Ruß- und Rauchbelästigung beim Betrieb des Ofens hinzu, insbe­ sondere dann, wenn die Startelektrode nach erfolgtem Start des Ofens zur Seite geführt wird.

Aus der US-PS 16 74 982 ist es bekannt, bei einem Drehstromlicht­ bogenofen mittels eines Rohres, das an einen Rührgasschlauch ange­ schlossen ist, Rührgas durch die Entschlackungsöffnung in die Schmelze einzuführen. Auf eine genaue Positionierung und Führung des Rohres kommt es dabei nicht an. Vielmehr soll das Rohr ver­ schiedene Stellungen in der Entschlackungsöffnung einnehmen können, damit Rührgas in alle Bereiche der Schmelze geleitet werden kann. Ein Kontakt zwischen dem elektrisch neutralen Rohr und der Ofen­ wand ist dabei völlig unschädlich.

Aus der US-PS 12 86 604 ist ein Lichtbogenofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei dem eine Startelektrode durch die Chargieröffnung des Ofens einfahrbar ist. Zu diesem Zweck hat die Chargieröffnung außer ihrer Haupttür, die nach oben wegschwenkbar ist, eine Hilfstür, die als Tragvorrichtung für die Startelektrode ausgebildet ist. Zu diesem Zweck ist an der zur Seite weg­ schwenkbaren Tür ein weit in den Raum ragender Elektroden­ tragrahmen vorhanden. Auf diesem wird die Startelektrode geführt, die von einem Elektrodenhalter getragen wird, der mit Hilfe eines Ritzel-Zahnstangenantriebs eine geradlinige Bewegung relativ zum Tragrahmen und zur Tür auszuführen vermag. Diese Vorrichtung für das Zuführen der Startelektro­ de ist sehr kompliziert und platzraubend, und der Einfahr- und Herausfahrvorgang für die Startelektrode läuft in drei Stufen ab, nämlich zwei Schwenkbewegungen und einer gerad­ linigen Bewegung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lichtbogenofen der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem die Verwendung der bereits in der Ofenwand vorhandenen Öffnung zum Einfahren und Ausfahren der Startelektrode erleichtert und die Vorrichtung hierfür in ihrem Aufbau und in ihrem Funktionsablauf einfach ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Lichtbogenofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den wei­ teren Ansprüchen genannt.

Bei dem Lichtbogenofen nach der Erfindung ist einerseits für die Startelektrode eine zusätzliche Öffnung bzw. eine mit Rücksicht auf die Startelektrode erweiterte Öffnung nicht erforderlich. Die für die Zuführung der Start­ elektrode verwendete Öffnung, vorzugsweise die Entschlackungsöffnung kann nach der Herausführung der Startelektrode durch den ohnehin vorhandenen Lukendeckel verschlossen werden, so daß eine Belästigung der Umgebung durch Lärm, Ruß oder Rauch weitgehend vermieden wird. Andererseits ist die Vorrichtung zur Einführung der Startelektrode in ihrem Aufbau und ihrer Betätigung außerordentlich einfach und raumsparend.

Die Startelektrode wird durch eine einfache Schwenkbewegung um eine Drehachse durch die Entschlackungsöffnung in den Ofen hinein bzw. aus ihm herausgeführt. Dadurch, daß die Drehachse bei dieser Schwenkbewegung eine definierte Lage in bezug auf die Schlacken­ öffnung hat, wird die relativ schwere Startelektrode auf ihrem Weg in den Ofen und aus diesem heraus zwangsläufig geführt, ohne daß die Gefahr eines Anstoßens an Ofenteile besteht. Vorzugsweise ist die Drehachse für die Startelektrode in bezug auf den Ofen fest montiert. Soweit sie jedoch mit ihrer Drehachse auf einem Wagen oder Schlitten verschiebbar ist, versteht es sich, daß der Wagen oder Schlitten vor Durchführung der Schwenkbewegung in eine entsprechend definierte Lage in bezug auf den Ofen gefahren werden muß.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Ofen gemäß der Erfindung mit Start­ elektrode, von oben gesehen,

Fig. 2 den Ofen nach Fig. 1, von der Seite und teilweise im Schnitt dargestellt,

Fig. 3 eine in Arbeitsstellung befindliche Start­ elektrode, von der Seite gesehen,

Fig. 4 eine Einzelheit an der Spitze der Startelektrode,

Fig. 5 eine Anordnung zum Herausschwenken der Start­ elektrode.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Gleichstromlichtbogenofen, der im Ausführungsbeispiel eine als Kathode geschaltete Arbeits­ elektrode 1 hat. Selbstverständlich können mehrere Arbeitselektro­ den vorhanden sein. Zu dem Ofen gehört in bekannter Weise das Ofengefäß 2 und das Ofengewölbe 3, durch welches die Arbeits­ elektrode 1 von oben hereingeführt wird. Am Ofengefäß ist eine Gießschnauze 4 vorhanden. Das Ofengefäß ist in bekannter Weise kippbar, beispielsweise mittels eines bogenförmigen Wiegebalkens 5, der auf einer Unterlage 6 abrollen kann. Auf der der Gießschnauze gegenüberliegenden Seite des Ofengefäßes befindet sich eine Ent­ schlackungsöffnung, die durch eine Schlackenluke 8 verschließbar ist. Im gezeigten Fall ist durch die Entschlackungsöffnung 7 eine Startelektrode 9 einführbar. Die Startelektrode wird von einer Stange 10 getragen, die zweckmäßigerweise als doppelwandiges Rohr ausgebildet ist, welches mit Kühlelementen versehen ist. Die Stange 10 ist schwenkbar angeordnet und kann aus der durch volle Linien in Fig. 1 angedeuteten Anschlußstellung für die Startelektrode in die strichpunktierte Bereitschaftsstellung außerhalb des Ofens geschwenkt werden.

Statt die Startelektrode durch die Entschlackungsöffnung einzu­ führen, kann man sie auch durch andere zur normalen Ofenkon­ struktion gehörende Öffnungen einführen. Dies ist in den Figuren nicht gezeigt.

Wie bereits erwähnt, kann die Startelektrode in die Arbeitsstellung hineingeschwenkt und aus dieser herausgeschwenkt werden. An der Startelektrode ist vorzugsweise ein Schirm 11 befestigt, der in der Arbeitsstellung gegen die Schlackenluke dichtend anliegt. Der Schirm hat den Zweck, das Entweichen von Rauch, Ruß und Hitze aus dem Ofen in die Umgebung zu verhindern. Vorzugsweise wird der Schirm 11 an einem Teil der Stange 10 befestigt; der Schirm kann jedoch auch, unabhängig von der Startelektrode, separat an die Schlackenluke anschließbar sein. Der Schirm hat auch eine geräusch­ dämpfende Wirkung. Er besteht vorzugsweise aus zwei Blechen mit geräuschdämpfenden Zwischenräumen. Der Schirm kann verhältnis­ mäßig leicht ausgebildet werden, da in wärmeisolierender Hinsicht keine besonderen Ansprüche an ihn gestellt werden. Das Anbringen des Schirmes 11 an die Schlackenluke braucht nicht unmittelbar im Anschluß an den Start zu erfolgen, da eine Geräuschdämpfung ja auch von Wert sein kann, bevor der Ofenbetrieb im Zusammen­ hang mit dem Start in Gang gekommen ist. Dadurch, daß nur eine Elektrode (Kathode) im Gewölbe erforderlich ist, kann diese gut im Gewölbe abgedichtet werden, ohne daß im Gewölbe Platz für eine spezielle Startelektrode vorgesehen werden muß, die ja, wie oben beschrieben, normalerweise an die Schlackenluke anschließbar ist.

Der Start des Gleichstromlichtbogenofens geschieht - wie üblich - durch die Beschickung des Ofengefäßes mit Schrott, wonach das Ofengewölbe 3 auf das Gefäß gesetzt wird. Die Startelektrode wird an die Charge angeschlossen (siehe Fig. 1, voll ausgezogen darge­ stellte Stellung). Die Startelektrode ist an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen, und die Arbeitselektrode an den negativen Pol.

Nach Einschalten des Stromes schmilzt der Schrott allmählich, und am Boden des Ofens bildet sich eine Schmelze, die vorzugs­ weise in Kontakt mit einem Bodenkontakt bekannter Art gelangt. Nachdem der Strom zur Badelektrode kommutiert ist, kann die Startelektrode abgeschaltet und zur Seite geschwenkt werden. Die Entschlackungsöffnung wird dann durch ihre Schlackenluke 8 verschlossen.

Für die Startelektrode ist also keine zusätzliche Öffnung im Ofen erforderlich, da die Schlackenluke 8 während des Startens normalerweise nicht benutzt wird. Die Anordnung stellt keine besonderen Ansprüche an die Wärmefestigkeit der Startelektrode. Die Startelektrode kann leicht justiert werden, falls sie im vorgesehenen Startaugenblick keinen Kontakt zum Ofeninhalt haben sollte.

Wie bereits erwähnt, wird die Startelektrode in ihre Bereitschafts­ stellung zurückgeschwenkt, nachdem der Stromfluß von der Start­ elektrode zur Badelektrode kommutiert ist. Diese Kommutierung kann selbsttätig geschehen, es können aber auch Schaltelemente vorgesehen sein, durch welche der Stromfluß über die Startelektrode unterbrochen wird.

Fig. 3 zeigt eine wegschwenkbare Startelektrode gemäß der Erfindung. Die Elektrode besteht aus einem hohlen Metallrohr 11′, an dem auf geeignete Weise eine Graphitspitze 12 angebracht ist. Diese Spitze kann natürlich auch aus anderem, dem Graphit gleichwertigen Material bestehen, und die Spitze 12 ist vorzugs­ weise austauschbar. Ihre Befestigung am Rohr kann mittels Gewinde 13 durch Festklemmen, durch Greiforgane od. dgl. geschehen. Die Startelektrode 11′-12 steht in Fig. 3 mit Schrott 14 in Ver­ bindung, mit dem der Ofen in üblicher Weise beschickt wurde. Im gezeigten Fall ist die Startelektrode in der Schlackenluke 15 eines Ofens angeordnet, d. h. in einer Öffnung, die aus anderen Gründen ohnehin in der Konstruktion des Ofens vorgesehen ist. Eine besondere Öffnung für die Startelek­ trode braucht also nicht vorgesehen zu werden. Bei entfernter Start­ elektrode 11′-12 ist die Schlackenluke in üblicher Art durch einen Lukendeckel verschließbar, der bei 16 in geöffneter Stel­ lung gezeigt ist. An der Startelektrode, zweckmäßigerweise am Rohr 11′, befindet sich ein Schirm 17, der die Umgebung gegen Lärm, Rauch und Hitze schützt. Dieser Schirm 17 wird vorzugs­ weise zusammen mit der Startelektrode, an der er beispielsweise festgeklemmt oder festgeschweißt ist, aus seiner Lage vor der Schlackenluke weggenommen. Die Wegnahme der Startelektrode kann durch Antriebsorgane erfolgen, beispielsweise durch Rollen 18, die in Fig. 3 angedeutet sind. Mit 19 ist in Fig. 3 das Unterteil des Ofengefäßes bezeichnet. Die Startelektrode kann statt an der Schlackenluke auch in einem anderen Teil des Ofens angeordnet werden.

Das Rohr 11′ hat die Aufgabe, den Strom zur Spitze 12 zu leiten und die Spitze 12 mechanisch zu tragen. Die Spitze 12 soll weich und wärmebeständig sein, damit sie den Strom zum Schrott 14 der Charge überführen kann. Nachdem die Elektrode 11-12 mit dem Schirm 17 zur Seite geschwenkt wurde, kann die Schlackenluke mit Hilfe des Lukendeckels 16 verschlossen werden.

Das Graphit, aus dem die Spitze 12 vorzugsweise besteht, ist gerade weich genug, um einen guten Kontakt mit dem Schrott her­ zustellen. Graphit verträgt außerdem kleine Lichtbögen usw., und der Durchmesser der Graphitspitze 12 wird so gewählt, daß die Kontaktfläche zum Schrott 14 groß genug und die Stromerwärmung nicht zu groß wird. Eine geeignete Ausführung der Graphitspitze 12 ist in Fig. 4 gezeigt.

Fig. 4 zeigt auch eine Wasserkühlung mittels eines konzentrischen Rohres innerhalb des Rohres 11′. Das Wasser strömt in Richtung der Pfeile 21 durch das innere Rohr und durch die Öffnungen 22 in den äußeren kreisringförmigen Raum 23 zwischen den beiden Rohren. Dort strömt das Wasser in Richtung der Pfeile 24.

Das Rohr 11′ besteht vorzugsweise aus Metall. Statt des Rohrs kann auch eine massive Rundstange verwendet werden, die eine gewisse Wärmekapazität zur Vermeidung von Über­ hitzungen hat. Als Material für das Rohr bzw. die Stange 11 kommt Eisen, Kupfer oder ein anderes leitendes Material in Be­ tracht; vorzugsweise wird Stahl verwendet.

Die Stange 11′ kann in verschiedener Weise an den Schrott heran­ geführt werden. Gemäß Fig. 5 ist die Spitze 25 horizontal um den Punkt 26 drehbar, wobei die Stange 27 gebogen ist.

Das Drehen der Startelektrode in die Arbeitsstellung und aus dieser heraus kann mittels geeigneter Drehvorrichtungen oder manuell erfolgen.

Claims (8)

1. Lichtbogenofen mit mindestens einer von oben in den Ofenraum ragenden Lichtbogenelektrode, einer mit der Schmelze in Berührung stehenden Badelektrode, einer mit einer Tür (8, 16) verschließbaren Öffnung (7, 15) in der Ofenwand und einer Startelektrode, die unter zwangsläufiger Führung durch die Öffnung (7, 15) in den Ofenraum bewegbar, mit dem ungeschmolzenen Schmelzgut (14) in Berührung bringbar und aus der Öffnung vollständig ent­ fernbar ist, so daß die Öffnung (7, 15) für andere Zwecke zur Verfügung steht, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Startelektrode eine Stange (10, 11′) gehört, die an ihrem einen Ende die Elektrodenspitze (9, 12) trägt und mit ihrem anderen Ende schwenkbar an einer Drehachse befestigt ist, und daß die Stange (10, 11′) derart geformte bogenförmige Abschnitte aufweist, daß die Startelektrode durch eine bloße Schwenkbewegung um die Drehachse zwischen einer Arbeitsstellung in der Öffnung (7, 15) und einer Ruhestellung neben dem Ofen im wesentlichen horizontal hin und her schwenkbar ist.

2. Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die genannte Drehachse der Startelektrode in bezug auf den Ofen fest angeordnet ist.

3. Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die um eine Drehachse schwenkbare Startelektrode (9) auf einem längsverschiebbaren Wagen oder Schlitten angeordnet ist.

4. Lichtbogenofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Startelektrode mit einem geräuschdämpfenden, möglichst gegen Rauch schützenden Schirm (11, 17) versehen ist, der bei in Arbeitsposition befindlicher Startelektrode die Öffnung (7, 15) abdichtet, in welche die Startelektrode eingeführt ist, und der mit der Startelektrode fortführbar ist.

5. Lichtbogenofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise austauschbare Spitze (9, 12) der Startelektrode aus Graphit oder einem anderen kohlenstoffhaltigen Material besteht.

6. Lichtbogenofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (10, 11′) der Startelektrode aus zwei oder mehr konzentrischen Leitern (20, 11′) für Kühlwasser und Strom aufgebaut ist ( Fig. 4).

7. Lichtbogenofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (10) der Startelektrode massiv ist.

8. Gleichstromlichtbogenofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Startelektrode einen von der Schwenkachse seitlich abgehenden Arm (10) und einen sich daran anschließenden bogenförmigen Arm enthält, an dessen freiem Ende die Elektrodenspitze (9, 12) angeordnet ist, wobei der gebogene Arm bei der Schwenkbewegung durch die Öffnung (7, 15) geführt wird.