DE2722169A1

DE2722169A1 - Verfahren und durchfuehrungsanordnung zur vorwaermung eines metallurgischen behaelters oder eines ofendeckels

Info

Publication number: DE2722169A1
Application number: DE19772722169
Authority: DE
Inventors: Bo Rappinger
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1976-05-24
Filing date: 1977-05-17
Publication date: 1977-12-08
Also published as: JPS52143923A; US4121043A; GB1580377A; SE7605840L; SE408472B

Description

Riten!, ipw.iII um! Rechtsanwalt
Dr.-Ing. Dipl. lug Joachim B ο e c k e r

6 Fii;nkfur1/Main 1 RatKcr.auplatz 2 8 TeWon (0611) ·?8?355 Telei: 4 189 066 rUid

B/d 20

ASEA

AB

Västeras/Schweden

Verfahren und Durchführunnsenordnung zur Vorwärmung eines metalüurpischen Behälters oder eines Ofendeckels

Die 'Erfindung Leti^ifft ein Verfahren nebst Durchführungsanordnung zur Vorwärmung von Gießpfannen oder anderen metallurgischen Behältern oder gewölbten Deckeln von Lichtbogenofen. Bisher werden zur Vorwarnung solcher metallurgischen Behälter öl- oder« gasbeheizte Heizvorrichtungen oder elektrische Widerstandselernente enthaltende Heizkörper verwendet.

Ein Nachteil der gas- oder ölbeheizten Vorrichtungen besteht darin, daß ein Teil der erzeugten Wärme mit den Abgasen entweicht, was das Arbeiten mit diesen Vorrichtungen unwirtschaftlich macht.

Die mit Widerstandselementen arbeitenden Heizkörper können wohl am Testen als Trocknungsanlagen bezeichnet werden, da sie aus natürlichen Gründen bei recht niedrigen Temperaturen arbeiter, während man bei den übrigen Brennerarten folgende Verhältnisse erhält:

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1. Max. Temperatur von 1200° C.

,lichkeit

2. Schlechte Wirtschaft aufgrund großer Abgas- und Strahlungsverluste.

3. Abgas- und Staubverschnutzung.

4. Lärmbelästigung.

5. Ungleichmäßige Wärmezufuhr durch flackernde Flammen.

Ein Grund dafür, daß man oftmals Gießpfannen, andere Gußbehälter und Deckel von Lichtbogenöfen vorwärmen will, besteht darin, daß man Temperaturschocks und auch Temperaturverluste in der Charge vermeiden will, die in dem Behälter aufbewahrt oder behandelt werden sollen. Um Teinperaturverluste infolge Wärmeabgabe an die Ausfütterung in der Gießpfanne zu kompensieren, ist es üblich, die Schmelze (Stahl) im Ofen zu überhitzen. Diese Überhitzungsperiode verursacht den stärksten Verschleiß der Ofenausfütterung, die dabei oftmals einer Sauerstoffbeblasung, Fe^O.-reicher Schlakke und "hot-spots"-Angriffon, oft auch einer Kombination solcher Beanspruchungen ausgesetzt ist. Eine Ausmauerung eines Ofens führt oftmals zu einer Produktionsrninderung, und es besteht daher der Wunsch, die Beschickungszeit und den Verschleiß der Futtermasse im Ofen herabzusetzen, beispielsweise durch Vorwärmung der Gießpfanne. Auch die vorgenannte Bedeutung von Teriperaturschocks ist natürlich wichtig.

Man möchte auch gern auf einfache und wirksame Weise die Gießpfanne während der Vorwärmung verschließen können, was bei gas- und

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öl beheiz Lon Heizvorrichtungen nicht möglich ist. Wie bereits (.-rwührrt, ist bei solchen Heizvorrichtungen infolge der Abgase die U'irniewir tsohaf tlichkeit und auch die Möglichkeit beeinträchtigt, eine hohe Vorwärmtemperatur zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vorwärmung der oben beschriebenen Art zu entwickeln, mit dem ausreichend hohe Vorwärmtemperaturen bei guter Wirtschaftlichkeit und geringer Umgebungsbelästigung erreichbar sind..,.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung vorgeschlagen, die erfindungsgeinäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 6 genannten Merkmale hat.

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Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Anordnung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen 7 und 8 genannt.

Durch das Verfahren nach der Erfindung wird die Beschickungszeit des Ofens verkürzt, und für die Vorwärmung der genannten Behälter und Ofendeckel werden keine Gase unigesetzt. Gegenüber den bekannten Verfahren wird also das Abgas- und Staubproblem beseitigt und die Lärmbelästigung wesentlich verringert. Die Vorwärmung wird gleichmäßig, und Wärnieverluste in Form von Abgasen treten nicht auf. Beim Abgießen von Schmelze in eine auf diese V/eise vorgewärmte Gießpfanne entstehen keine Ternperaturschocks, und außerdem erleidet die Charge nur geringe Temperaturverluste.

Die Lichtbogen können entweder zwischen den Elektroden direkt oder über einen Block erzeugt werden, der mit einer der Elektroden in Kontakt steht. Ferner kann der Block mit einem Bodenkontakt versehen sein, so daß ein Kontakt zwischen Block und einer Elektrode nicht erforderlich ist. Die Elektroden bzw. der Bodenkontakt werden zum Vorwärmen (Trocknen oder Überhitzen) des Behälters oder des gewölbten Deckels an eine Stromquelle angeschlossen. Bei einer speziel len Ausführung zum Vorwärmen des gewölbten Deckels eines Lichtbogenofens können die gewöhnlichen Betriebselektroden des Ofens direkt oder mit Hilfe besonderer Kontaktblöcke zur Erzeugung des Vorwärralichtbogens an einer geeigneten Stelle zwischen den Elektroden oder auf dem Bodenkontakt verv/endet werden, der zweckmäßigerweise an den genannten Block angeschlossen ist. Bei Gießpfannen mit Bodenkontakt,

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wie beispielsweise Gießpfannen für Gleichstrom- oder Einphasenbetrieb, kann dieser Bodenkontakt mit zur Erzeugung des Lichtbogens herangezogen v/erden.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sollen das Verfahren und die Durchführungsanordnung gemäß der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Gießpfanne, die an eine gasdicht abschließende Platte angelegt ist und mit zwei Vorwärmelektroden vorgewärmt werden kann,

Fig. 2 eine Vorwärmstation für einen schwenkbaren gewölbten Deckel eines Lichtbogenofens, wobei die gewöhnlichen Betriebselektroden zur Vorwärmung benutzt werden,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Erfindung bei einem Gußbehälter.

Fig. 1 zeigt eine mit ihrer öffnung nach unten gewendete Gießpfanne 1, die mit ihrem oberen Rand gasdicht an einer Platte 2 anliegt. Die Anlage kann dabei auch vakuumdicht sein. Über ein Einblasloch 3 kann Schutzgas oder ein reduzierendes Gas in die Pfanne eingeblasen werden. Im Ausführungsbeispiel wird Stickstoffgas Np verwendet. Es kann vorgesehen werden, daß der durch die Platte 2 abgeschlossene Gießpfannenrau.m über das FCinblasloch 3 in Richtung des Pfeiles U oder auf andere V/eise mittels einer nicht dargestellten Evakuierungs-

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anlage evakuiert wird. In der Gießpfanne möglicherweise vorhandene Schmelzenschlacke, Metall oder Metallschmelze kann durch eine Öffnung in Richtung des Pfeiles 5 abgeführt werden. Die Erwärmung erfolgt durch einen Lichtbogen, der zwischen den in den Gießpfannenraum einschiebbaren Graphitelektroden 6 und 7 brennt. Um den Lichtbogen möglichst in der Mitte der Gießpfanne zu erzeugen, kann eine Elektrode mit einer abgewinkelten Verlängerung 3 versehen sein. Normalerweise begnügt man sich jedoch mit einem Lichtbogen zwischen den geraden Elektroden 6 und 7. Bei -der Erwärmung mit einem solchen Lichtbogen in beispielsweise reduzierender Atmosphäre wie z.B. Sticks toffgas, können außerdem flüssige, infiltrierende, leichtreduzierbare Oxide wie Fe_?0, und SiOp in Metall übergehen und damit die Feuerbeständigkeit der restlichen Ausfütterung erhöhen. Eine flüssige Schlacke ist ein Nachteil, und wenn man die Schlacke zu Metall reduzieren kann, wird die Flüssigkeit geringer.

Die Ausfütterung wird metallinfiltriert und wird dem Verschleiß besser standhalten. Die reduzierende Atmosphäre erhält man durch den brennenden Lichtbogen, wobei sich CO bildet, das ein reduzierendes Gas ist. '

Die Elektroden können an eine Wechselstrom- oder Gleichstromquelle angeschlossen werden, und die Spannung soll unter 500 V liegen. Es können zwei oder mehrere Elektroden verwendet v/erden, und das Elek-

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troden;::aterial ist Graphit. Die Elektroden können vertikal nach oLen oder nach unten oder schräg gerichtet sein, beispielsweise so, wie es Fig. 1 zeigt. Die Elektroden sind im Verhältnis zur Gießpfanne vorzugsweise senkrecht verstellbar. Man kann die Vorwarnung natürlich auch in gewöhnlicher Atmosphäre vornehmen, wobei einige der vorgenannten Vorteile erzielt werden.

Bei Vorwärmung in reduzierender Atmosphäre wird auch die exotherme Reaktion 2 Fe (Stahlreste tropfen in der Gießpfanne) + 3/2 Op Fe-O^ vermieden. Der Abbrand der Elektroden ist in reduzierender Atmosphäre geringer.

Die V/armhaltung einer Ausfütterung auf über 1200° C läßt die Verwendung der nehr keraruschen resistenten basischen Materialtypen zu, die unter 1200° C oft Risse bilden.

Fig. 2 zeigt eine Vorwärrastation mit einem herausgeschwenkten gewölbten Deckel 9 eines Lichtbogenofens, der beispielsweise für ei nen gewöhnlichen Lichtbogenofen oder für einen Pfannenofen verwendet werden kann. Durch den Ofendeckel sind in bekannter Weise drei Graphitelektroden 10 gezogen, die für dein normalen Betrieb des Lichtbogenofens bestimmt sind. In der Vorwärwstation ist ein Graphitblock 11 angeordnet, der mit einer der Elektroden 10 in Kontakt steht, während zwischen dem Graphitblock 11 und der mittleren Elektrode ein Lichtbogen 12 brennt. Es ist auch möglich, den Graphitblock 11 an einen Eodenkontakt 12· anzuschließen, wobei dann Lichtbögen zwischen den Elektroden und dem Graphitblock 11 erzeugt werden können. Der

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Graphitblock 11 ist vorzugsweise auf dem Boden eines scha]cnförmigen Körpers 13 angeordnet, auf dessen oberen R^nd der Ofendeckel 9 aufgesetzt ist. Durch eine solche Vorwarnung wird die Gefahr für Temperaturschocks irn Deckel material geringer. Der Block 11 kann beispielsweise auch bei Drehstrcnspeisung verwendet werden und dient dann als Nullpunkt für die Lichtbogen der drei Elektroden. Natürlich kann die Vorwärmung auch durch Gleichstromlichtbögen erfolgen. Am Lichtbogenofendeckel wechselt die Temperatur normalerweise sehr stark, was die Verwendung, ,von basisch ausgefütterten Deckeln verhindert, deren Ausfütterung reißt und sich während des Abkühlens setzt. Ein Warmhalten des herausgeschwenkten Deckels durch Lichtbogenvorwärmung verhindert somit \7arnies chocks und eine thermische Schrumpfimg der basischen Ausfütterung.

Fig. 3 zeigt einen Gußbehältervorwärmer, der zwei durch einen feuerfesten Deckel 14 geführte Elektroden 15 enthält, zv/ischen denen normalerweise ein Lichtbogen zur Vorwärmung des Gußbehälters erzeugt wird. In gewissen besonderen Fällen kan man die Elektroden durch Umlenkspitzen 17 und 18 verlängern, zwischen denen der Lichtbogen beim Anschluß der Elektroden art die Gleichstrom- oder Wechselstromquelle erzeugt werden kann. Die Ausfütterung 19 des Gußbehälters ist von üblicher feuerbeständiger Art, und die Vorwärmung dient dazu, die Beschickungszeiten, Wärmeschocks und den Verschleiß der Ausfütterungsmasse zu verringern.

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IZine höhere Gießpfannenvorwärmtenperatur und eine im voraus eingespeicherte größere Wärmemenge ergibt bessere Möglichkeiten und Zeit für pfannenmetallurgisehe Nachbehandlungen, wie Pulverinjektion, Gasspülung, Vakuuinentgasung und Stranggießen. Eine höhere Gießpfannenvorv.'ärmtenperatur ist Voraussetzung für die Verwendung basischen Ausfütterungsmaterials.

Das vollständige Verschließen des Innenraumes der Gießpfanne (Fig. 1 und 3) hat zugleich die für die Umgebung vorteilhaften Auswirkungen, daß die Lärmbelästigung herabgesetzt wird und kein Gas oder Rauch in die Umgebung dringt. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfach, da es nur darauf ankommt, die Länge und Lage des Lichtbogens oder der Lichtbögen so anzuordnen, daß alle Teile der Ausfütterung einer gleichstarken Strahlung ausgesetzt sind. Wie oben gezeigt, handelt es sich bei den Anwendungsbereichen um Gießpfannen (Fig. 1) und Gußbehälter (Fig. 3), doch kann die Erfindung

ofen

auch bei Lichtbogendeckeln (Fig. 2) verwendet werden. Das Verfahren nach der Erfindung bedeutet also, daß nan in einem vorzugsweise ge schlossenen, in einigen Fällen jedoch auch offenen Raum an einer Gießpfanne, einem Ofendeckel oder einem Gußbehälter einen Lichtbogen zwischen dort plazierten Elektroden,!eventuell den gewöhnlichen Of eneloktroden, erzeugt und hierbei eine Vorv/ärmung auf eine Temperatur von über 1200 C erzeugt. Eventuell kann die Vorwärmung in inerter oder reduzierender Atmosphäre geschehen, und es ist auch denkbar, die Vorwärmung bei reduziertem Druck, beispielsweise in Kombination mit Schutzgasatmospäre, durchzuführen.

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Das Verfahren und die Durchführungsanordnung nach der Erfindung können im Rahmen des offenbarten Erfindungsgedankons in vielfacher V/eise variiert werden.

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Claims

Paten tansprüche:

1. Vor Pahron zur Vorwarnung von Gießpfannen oder anderen metallurgischen I-ehältern oder gewölbten Deckeln von Lichtbogenofen, dadurch gekennzeichnet, daß in dorn Behälter oder unter dem Ofendeckel mindestens ein elektrischer Lichtbogen erzeugt wird, der den Behälter oder Ofendeckel erwärmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen zv/isehen mindestens zwei in den Behalter hineinragenden oder unter dem Deckel angeordneten Elektroden erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen zwischen mindestens einer in den Behälter hineinragenden oder unter dem Deckel angeordneten Elektrode und einer Eodc-nkontaktelektrode erzeugt wird.

4. Vorfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Lichtbogens die Ofenbetriebselektroden selbst dienen. ^!

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der metallurgische Behälter mit einem Deckel mit durchgehenden Elektroden verschlossen wird bzw. die Innenseite eines Ofendeckels mit einem schalenförmigen Körper mit evtl.

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ORIGINAL INSPECTED

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durchgehenden !Elektroden verschlossen wird, wonach der gebildete gcG<.hlo;)sene j^aun evakuiert u;id/oder mit Schutzgas oder reduzierendem Ga.s vor, wahrend und/oder nach der Lichtbogenerwärmung gefüllt wird.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Anordnung nindestens zwei Elektroden (6,7; 10; 15,16) gehören, die zur Erveugung eines Lichtbogens zwischen den Elektroden oder,auf einem Bodenkontaktblock 11 zum Trocknen oder Überhitzen des metallurgischen Behälters oder gewölbten Deckels an eine Stromquelle anschlioßbar sind.

7. Anordnung nach ."jispruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Metallurgischen Γ-clviller oder einer schalenförinigen Hilfseinrichtung ein Block (11) zum Anschluß an eine oder mehrere Elektroden (10) zur Erzeugung eines oder mehrerer Lichtbogen an einer gewünschten Stelle in dem Rehälter oder unter dem gewölbten Deckel vorhanden ist, wobei der Block iiiit einem Bodenkontakt 12 versehen sein kann.

3. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Elektroden (15,16) zusätzliche Elektrodenspitzen (17,18) angebracht sind.

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BAD ORIGINAL ^

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9. /jTorriniing nach einem der Ansprüche 6 his 8, dadurch gel'orim'p.i net, daß der metallurgische Behälter (1,19) mittels einer Platte (2) oder eines Deckels (14) und der Rcum unter dc:n gcv/ölly! en Deckel (9) nvttels einer schalonf ürni ron ]]i T ^rf-ri >^r|r:h1 ung (13) verschließbar sind und daß die genannten \ι:Γρι'-·!ιΊ ί.οΓ'^Γ·ηΊι;η Teile (2,14,13) mit Evakulerungseinrichtungen ver::ehun :? Lnd, mn in dem geschlossenen Raum ein Vakuum, Unterdruck odor eine Schutzgasatmosphäre zu erzeugen.

■'098/49/084·? BAD ORIGINAL.'