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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenofen zur Stahlerzeugung.
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Bei den herkömmlichen Lichtbogenöfen zur Stahlerzeugung ist die Ofenwand
mit aufeinanderliegenden feuerfesten Steinen ausgekleidet, wie dies in Figur 4 der
beigefügten Zeichnungen ersichtlich ist. Da die feuerfesten Steine im Bereich der
drei in dem Ofen befindlichen Elektroden, d. h. die feuerfesten Steine an der sogenannten
Heißstelle, der starken Wärme des Lichtbogens oder einer Temperatur von etwa 0 3000
C ausgesetzt sind, müssen gerade an dieser Reißstelle besonders hochwertige feuerfeste
Steine eingesetzt werden.
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Außerdem geht neuerdings der Trend zu einem Betrieb der Öfen mit einer
sehr hohen Energie unter Verwendung von Transformatoren großer Kapazität,um eine
hohe Produktivität zu erzielen. Hierdurch werden die feuerfesten Steine, die die
Auskleidung der Ofenwand bilden, einer besonders hohen Warmebelastung ausgesetzt,
wodurch die Lebensdauer der Ofenwandung beträchtlich herabgesetzt wird, und zwar
im besonderen der feuerfesten Steine im Bereich der Heißstelle. Diese Steine werden
einer extremen Hitzebelastung ausgesetzt, der sie nicht standhalten können, wobei
in manchen Fällen nach einem Betrieb von nur wenigen Tagen die Ofenwand repariert
werden mun. Als Gegenmaßnahme versucht man gegenwärtig, die Reparatur durchzuführen,
während die feuerfesten Steine noch heiß sind, d. h. bevor der Schrott nach dem
Abgießen aufgegeben wird. Feuerfestes Material wird auf die Oberfläche der feuerfesten
Steine aufgesprüht, wodurch die Steine an der Ofenwand verstärkt werden. Dieses
Verfahren besitzt jedoch einige Nachteile wie das Erfordernis eines großen Arbeitseinsatzes
für die Verstärkung der feuerfesten Steine nach jedem Abgießen, eine Herabsetzung
der Produktivität, ein Ansteigen der Stahlerzeugungskosten usw.
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Darüber hinaus wird bei einem herkömmlichen der Mantel und die Pfanne
als Einheit ausgebildet. Dabei haben der Mantelbereich und der Pfannenbereich eine
unterschiedliche Lebensdauer, wobei die Lebensdauer des Mantelbereiches kürzer ist
als diejenige der Pfanne. Dieser Unterschied der Lebensdauer beruht auf dem Einfluß
des Lichtbogens, der Temperatur des Schrotts und anderen ion dem Ofen vorliegende
Faktoren. Dementsprechend muß jeweils dann, wenn ein Schaden an der feuerfesten
Auskleidung des Mantels auftritt, auch wenn die feuerfeste Auskleidung der Pfanne
in gutem Zustand ist und keiner Reparatur bedarf, der Betrieb des Ofens eingestellt
werden, um den Schaden der feuerfesten Ausmauerung des Mantels zu beheben. Hieraus
ergibt sich eine beträchtliche Verminderung der Betriebswirtschaftlichkeit des Ofens.
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Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten
Nachteile zu beheben und einen Lichtbogenofen zur Stahlerzeugung zu schaffen, bei
welchem durch erforderliche Reparaturen geringere Ausfallzeiten entstehen und dessen
Betriebswirtschaftlichkeit erhöht ist.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Mantel
des Ofens oberhalb der Schlackenlinie eine Vielzahl von Wasserkühlgehäusen aufweist,
die im Querschnitt rechteckig oder quadratisch und in der Umfangsrichtung des Mantels
gekrümmt sind, während die Pfanne, deren Innenfläche mit einem feuerfesten Material
ausgekleidet ist, einen gröneren Außendurchmesser als der Mantel besitzt und der
Mantel auf die Pfanne aufgesetzt ist. Dabei sind bevorzugt zwischen der Pfanne und
dem Mantel Montageführungsanordnungen vorgesehen.
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Der erfindungsgemäße Ofen besteht dementsprechend aus zwei Teilen,
nämlich einem oberen (Mantel) Teil und einem unteren (Pfannen)Teils der höher reicht
als die Schlackenlinie
des Ofens. Anstelle der feuerfesten Steine
mit geringerer Lebensdauer sind Wasserkühlgehäuse in Blockform an der innercn Wandung
des Mantels angeordnet, wobei die Lebensdauer derofenwandung und die Produktivität
erhöht wird, während gleichzeitig die Stahlerzeugungskosten abgesenkt werden. Darüberhinaus
können mehrere Mantelteile als Ersatzteile in Bevorratung gehalten werden, so daß
bei einer Beschädigung des Mantels ein Ersatzmantel aufgesetzt werden kann, so daß
es sich erübrigt, den Stahlerzeugungsprozeß zu unterbrechen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt im einzelnen:
Figur 1 A einen Vertikalschnitt durch den erfindungsgemäßen Lichtbogenofen, Figur
1 B einen Schnitt durch den Ofenmantel, wie er auch als Ersatzmantel in Bevorratung
gehalten werden kann, Figur 2 einen Teilschnitt durch die Verbindungsstelle zwischen
dem Mantel und der Pfanne, Figur 3 einen Schnitt durch ein Wasserkühlgehäuse und
dessen Befestigung an dem Mantel und Figur 4 einen Schnitt durch einen herkömmlichen
Ofen.
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In den Zeichnungen ist der Mantel 1 eines Lichtbogenofens dargestellt,
der die erforderliche Kapazität und Form besitzt.
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Der Mantel 1 besteht wie üblich aus einer Stahl platte und ist auf
eine Pfanne 2 aufgesetzt, woraus sich der Lichtbogenofen ergibt. Die Pfanne 2 besitzt
einen gestampften Boden 2a aus einem feuerfesten Material und einen Außendurchmesser,
der etwas größer ist als derjenige des Mantels 1. Feuerfeste Steine 3 sind im unteren
Mantelbereich auf den gestampften
Boden 2a im inneren Umfangsbereich
aufgesetzt. Auf die derart aufgesetzten feuerfesten Steine 3 wird der Mantel 1 entweder
unmittelbar, oder über eine Montageführung 2b aufgebracht.
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Auf der gesamten inneren Umfangsfläche des Mantels oberhalb der feuerfesten
Steine 3 ist eine Vielzahl blockförmiger Wasserkühlgehäuse 4 in vielen Schichten
angeordnet. Die Wasserkühlgehäuse 4 bestehen aus Stahl und besitzen einen rechteckigen
Querschnitt, wie dies in den Zeichnungen dargestellt ist, oder auch einen quadratischen
Querschnitt und sind gekrümmt, so daß sie sich der zylindrischen Form des Mantels
anpassen. Die Wasserkühlgehäuse 4 sind hohl und ihre rückwärtige Fläche, d. h. die
Fläche, die in Kontakt mit dem Mantel steht, trägt eine Befestigungsanordnung, z.
B. einen Befestigungsbolzen 4a, mittels welchem die Wasserkühlgehäuse an dem Mantel
befestigt sind. Auf diese Weise ist jedes Wasserkühlgehäuse 4 an der inneren Umfangsfläche
des Mantels befestigt, woraus sich die angestrebte innere Ofenwand ergibt. Im oberen
und unteren Bereich der rückwärtigen Fläche der Wasserkühlgehäuse 4 sind Rohranschlüsse
4b vorspringend angeordnet zur Kreislaufführung des Kühlwassers. Wenn die Wasserkühlgehäuse
an dem Mantel befestigt werden, durchdringen diese Rohranschlüsse 4b den Mantel,
so daß sie nach außen vorstehen. Diese Rohranschlüsse 4b werden an einen Kühlschlauch
oder einen Kühl tank (der in den Zeichnungen nicht dargestellt ist) zur Kreislaufführung
des Kühlwassers angeschlossen, so daß das Kühlwasser von außen dem Wasserkühlgehäuse
des Ofens zugeführt wird, wobei durch eine Zirkulation der angestrebte Kühleffekt
erreicht wird.
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Die Pfanne 2, auf welche der Mantel 1 aufgesetzt wird,besitzt im wesentlichen
die Form einer Schüssel. Die Pfanne 2 ist aus einer Stahlplatte (oder Eisenplatte)
hergestellt, wobei ihr Außendurchmesser etwas größer ist als derjenige des Mantels.
Die Innenfläche der Pfanne 2 ist mit einem gestampten Boden 2a bedeckt, welcher
aus einem feuerfesten
Material besteht. Die Umfangsendfläche der
feuerfesten Steine 3 ist mit einem abgebogenen Ende der Stahlplatte (oder Eisenplatte)
bedeckt, auf welcher mindestens zwei Montageführungselemente 2b vorspringend angeordnet
sind.
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Der Mantel 1 und die Pfanne 2 bilden somit zusammen den erfindungsgemäßen
Lichtbogenofen. Mit Hilfe der Montageführungselemente 2b kann beim Zusammenfügen
der beiden Teile der Mantel exakt und leicht auf die Pfanne aufgesetzt und hieran
befestigt werden. Die Montageführungselemente 2b können sich erübrigen, wenn ein
Teil der oberen Endfläche der Pfanne eine Aussparung besitzt, in welche sich der
Mantel einsetzt. Der Zwischenraum zwischen dem Mantel 1 und der Pfanne 2 kann vor
der Inbetriebnahme des Ofens mit einem feuerfesten Material ausgefüllt werden, oder
der Zwischenraum füllt sich automatisch mit Schlacke aus, die während des Ofenbetriebes
erzeugt wird. Somit wird der Austritt von Gasen während des Ofenbetriebes verhindert.
Wie Figur 1 zeigt, wird der Mantel 1 durch einen aufgelegten Ofendeckel 5 nach oben
abgechlossen.
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Wie oben beschrieben ist, bedecken bei dem erfindungsgemäßen Ofen
die Wasserkühlgehäuse 4 die gesamte innere Umfangsfläche oberhalb der Schlackenlinie
des Lichtbogenofens.
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Bei einem derartigen Aufbau bedeckt sich die innere Oberfläche des
Ofens bei dessen Betrieb unter einer Kreislaufführung des Kühlwassers in den Wasserkühlgehäusen
mit einer Schlackenschicht mittlerer Dicke. Da der Ofen in diesem Zustand betrieben
wird, haftet die Schlacke an der Oberfläche der Wasserkühlgehäuse und verhindert
einen zu starken Temperaturanstieg an der Oberfläche der Wasserkühigehäuse, so daß
diese vor einer Beschädigung durch die hohe Ofentemperatur geschützt werden, während
gleichzeitig dem Ofen eine verminderte Wärmemenge entzogen wird. Auch wenn Kühlwasser
durch die Beschädigung eines Wasserkühlgehäuses in den Ofen eindringen sollte, verdampft
dieses Wasser augenblicklich oder kontinuierlich an der Oberfläche des geschmolzenen
Stahls,
ohne daß das Kühlwasser in den geschmolzenen Stahl eintritt, so daß eine Explosion
aufgrund einer augenblicklichen Expansion verhindert werden kann.
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Durch die Erfindung ist eine extrem lange Lebensdauer der Ofenwandung
im Vergleich mit der herkömmlichen feuerfesten Auskleidung sichergestellt. Darüber
hinaus sind die Kosten für die Wasserkühlgehäuse geringer als für die feuerfeste
Ausmauerung. Infolge des geringeren Außendurchmessers des Mantels im Verhältnis
zur Ofenkapazität entstehen geringere ursprüngliche Installationskosten. Weiterhin
ist es nicht erforderlich, den Ofenmantel wiederholt zu reparieren. Darüber hinaus
besitzt, da die Dicke der Wasserkühlgehäuse geringer sein kann als die Dicke der
feuerfesten Steine, der erfindungsgemäße Lichtbogenofen einen größeren Innendurchmesser
als ein herkömmlicher Ofen mit dem gleichen Außendurchmesser, wodurch eine größere
Ofenkapazität und eine höhere Produktivität erzielt wird.
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Gemäß der Erfindung besteht der Lichtbogenofen aus einem wassergekühlten
Mantel und einer Pfanne. Indem man Ersatzmäntel, deren feuerfestes Material häufig
beschädigt wird, in Bevorratung hält, kann man bei einer solchen Beschädigung den
Mantel von dem Ofen abnehmen und durch einen Ersatzmantel ersetzen. Somit kann der
Ofenbetrieb in einer kurzen Zeit wieder aufgenommen werden.