DE3507182C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenofen mit einem Gefäßmantel-Oberteil, das zumindest teilweise aus einer Auskleidung mit wassergekühlten Wandelementen besteht, und mit einem Gefäßmantel-Unterteil mit feuerfester Auskleidung, wobei der Gefäßmantel auf seiner äußeren, zylindrischen Oberfläche vertikale Rippen aufweist.

Lichtbogenöfen mit Ausgußschnauze oder Bodenabstich werden heutzutage mit hohen elektrischen Leistungen und kurzen Chargenzeiten gefahren. Diese Ofenfahrweise bedingt den Einsatz von hochverschleißfester Ausmauerung oder wassergekühlten Wandelementen sowie wassergekühlten Deckeln. Die im Schmelzgefäß vorhandene Ausmauerung, insbesondere im Bereich unmittelbar über der Schlackenzone an den hot spots, ist infolgedessen einer steigenden Belastung ausgesetzt, die einen früheren Verschleiß zur Folge hat und damit zum öfteren Auswechseln der verschlissenen Teile zwingt.

Um die Haltbarkeit der Ausmauerung in den gefährdeten Bereichen zu verbessern, wurden spezielle Steinqualitäten, wie beispielsweise kohlenstoffhaltige Steine, entwickelt. Mit diesen Steinqualitäten lassen sich infolge des hohen Wärmedurchgangs längere Standzeiten erreichen.

Der hohe Wärmedurchgang führt nicht nur örtlich, sondern auch großflächig zur Überhitzung der Mantelbleche. Bei Mantelblechen, deren radiale Dehnung behindert ist, wirkt sich diese hohe Temperaturbelastung in der Weise aus, daß Verformungen der Mantelbleche auftreten, die letztlich zur Zerstörung nicht nur der Mantelbleche selbst, sondern auch des Stützgerüstes des Schmelzgefäßes führen können.

Der Elektrolichtbogenofen nach dem DE-GM 68 03 953 besitzt einen Blechmantel mit einer feuerfesten Auskleidung. Der Blechmantel ist zwischen Herdteil und zylindrischem Teil horizontal getrennt und durch Flansche lösbar verbunden. Die Flansche des Herdteils und des Mantelteils sind durch außen angebrachte Wasserkühlungsleitungen gekühlt. Die äußere zylindrische Gefäßmantel-Oberfläche des Ofens weist (aus der Zeichnung ersichtliche) vertikale Versteifungsrippen auf.

In der DE-AS 14 33 509, die eine Herdraumwand eines Industrieofens, insbesondere eines Siemens-Martin-Ofens, zum Gegenstand hat, wird erwähnt, daß es zur Erhöhung des Wärmeüberganges aus den Steinen in das Kühlmittel von Vorteil sein kann, die Steine an ihrer der Herdraumseite abgewandten Stirnseite mit einer die Kühlbewirkung steigernden Profilierung zu versehen, z. B. durch die Anordnung von Rippen. Hierdurch werde die wirksame Kühlfläche erheblich vergrößert und die Kühlwirkung und damit die Lebensdauer der Steine erhöht.

Aus dem Stand der Technik, z. B. der DE-PS 29 24 991 und der DE-AS 19 55 713 ist es bekannt, zur Wärmeabfuhr die Oberfläche des Lichtbogenofen-Außenmantels zu vergrößern.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lichtbogenofen mit einem Gefäßmantel-Oberteil, das zumindest teilweise aus einer Auskleidung mit wassergekühlten Wandelementen besteht, und mit einem Gefäßmantel-Unterteil mit feuerfester Auskleidung, wobei der Gefäßmantel auf seiner äußeren, zylindrischen Oberfläche vertikale Rippen aufweist, derart zu gestalten, daß der Einsatz der eingangs genannten optimierten Steinqualitäten ermöglicht wird, ohne daß die aufgezeigten Nachteile auftreten.

Diese Aufgabe wird in der Weise gelöst, wie es in den Patentansprüchen angegeben ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Gefäßmantel-Unterteils nach Anspruch 1 wird die wärmeabgebende Oberfläche vergrößert, so daß im Gefäßmantel ein Wärmestau verhindert wird. Die vertikale Anordnung der Rippen erweist sich insofern als besonders vorteilhaft, als eine natürliche, gerichtete Luftströmung mit guter Konvektion erzielbar ist und die radiale Wärmedehnung des Gefäßmantels nicht behindert wird.

Die Rippen lassen sich ganzflächig an das Gefäßmantel-Unterteil anschweißen, worunter eine Schweißverbindung über die gesamte Stirnfläche der Rippen, die am Gefäßmantel anliegen, zu verstehen ist. Andererseits kann es auch zweckmäßig sein, die Rippen mit durchgehenden oder aber unterbrochenen Kehlnähten an den Gefäßmantel anzuschweißen.

Als Rippen oder Vorsprünge usw. sind eine ganze Reihe von Ausführungsformen denkbar. Man kann Rippen aus Blechstreifen, Profilstählen (z. B. L-, T-, U-Profilen usw.) oder Hohlprofilen herstellen. Als Material zur Herstellung der Rippen läßt sich Stahl, Stahlguß, Grauguß, Nichteisenmetall oder Verbundmetall verwenden.

Das Gefäßmantel-Unterteil läßt sich auch so herstellen, daß es aus mehreren Mantelsegmenten besteht, die durch Aneinanderschweißen von T-, U- oder L-Profilen verbunden sind.

Die am Gefäßmantel-Unterteil angeordneten Rippen können, was sich als besonders vorteilhaft herausgestellt hat, so gestaltet werden, daß durch ihre Formgebung vollständig oder teilweise geschlossene vertikale Kühlkanäle gebildet werden.

Um die natürliche Luftströmung durch die somit entstandenen Kühlkanäle noch zu verbessern, ist es zweckmäßig, den Ringspalt zwischen der Kippbühne des Ofens und dem Ofengefäßmantel so groß zu bemessen, daß die Breite des Ringspaltes mit den Abmessungen der durch die Rippen am Gefäßmantel gebildeten Kühlkanäle übereinstimmt. Der Luftumsatz zur Verbesserung der Konvektion an der Lichtbogenofenwand läßt sich gegebenenfalls noch weiter verbessern, wenn man eine Fremdbelüftung durch Ventilatoren vorsieht.

Die feuerfesten Steine mit hohem Wärmedurchgang nach den Patentansprüchen sind beispielsweise kohlenstoffhaltige Steine.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines Lichtbogen- Ofengefäßes,

Fig. 2 bis 7 ausschnittsweise Horizontalschnitte des Ofengefäßmantels.

Das Ofengefäß 1 nach Fig. 1 weist ein Gefäßmantel-Ober­ teil 2 und ein Gefäßmantel-Unterteil 3 auf. Oberteil und Unterteil sind im Übergangsbereich von Wandelemen­ ten und Ausmauerung getrennt, um ein unabhängiges Ar­ beiten bei Temperaturbeanspruchung zwischen beiden Teilen zu gewährleisten. An den Trennstellen sind Gefäß­ mantel-Ober- und -Unterteil durch (nicht dargestellte) Schraubverbindungen lösbar miteinander verbunden.

Am Gefäßmantel-Unterteil 3 erkennt man die vertikalen Rippen 7, mit denen dieser Mantelteil ringsum versehen ist. Diese Rippen 7 dienen der Vergrößerung der wärmeab­ gebenden Oberfläche und sollen insofern einen Wärmestau im Gefäßmantel vermeiden.

Die Stützen des Ofen-Traggerüstes sind mit 4 bezeichnet. Um das Gefäßmantel-Unterteil 3 sind Aussteifungsringe 11 gelegt, die mit dem Ofen-Traggerüst 4 verbunden sind.

Der Ofengefäßmantel-Ausschnitt gemäß Fig. 2 zeigt rechts eine Rippe 7, die ganzflächig an den Gefäßmantel 3 an­ geschweißt ist. Die linke Rippe 7 ist dagegen mittels Kehlnaht, d. h. nicht ganzflächig, angeschweißt. Es kann sich dabei um eine gänzlich oder teilweise umlaufende Kehlnaht handeln.

In Fig. 3 sind unterschiedliche Rippenformen gezeigt, wie I-, L-, T-Profile, sowie Rippen, die aus Halbrohren gebildet werden.

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt des Gefäßmantel-Unterteils 3 mit Rippen 7, wobei Mantel mit Rippen aus einem Stück bestehen. Die Herstellung kann durch Schmieden, Gießen, Pressen oder mechanische Bearbeitung aus dickwandigen Rohlingen erfolgen.

Nach Fig. 5 ist das Gefäßmantel-Unterteil durch Aneinan­ derschweißen von T-Profilstählen hergestellt, wodurch ein berippter Gefäßmantel gebildet wird.

Durch Anschweißen von jeweils zwei L-Profilen (Fig. 7, links), zwei T-Profilen (Fig. 7, mitte) oder U-Profilen (Fig. 7, rechts) lassen sich geschlossene vertikale Kühlkanäle 8 herstellen.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der das Gefäßmantel-Unterteil 3 aus lose eingesetzten Mantel­ blechen mit Rippen 7 besteht. Die Mantelbleche haben nur über Distanzklötze 9 Kontakt mit dem Ofen-Traggerüst 4. Der Vertikalspalt zwischen den Mantelblechen dient der radialen Wärmedehnung.

In dem von einem Kreis umgebenen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 ist der Bereich des Ringspaltes 6 zwischen Kippbühne 5 und Gefäßmantel-Unterteil 3 dargestellt. Ein umlaufendes Leitblech 10 unter der Kippbühne 5 dient der Führung der Kühlluft, die von unten aufwärts in die von den Rippen 7 gebildeten Kühlkanäle 8 gelangen soll.

Claims (10)

1. Lichtbogenofen

• - mit einem Gefäßmantel-Oberteil, das zumindest teilweise aus einer Auskleidung mit wassergekühlten Wandelementen besteht, und
• - mit einem Gefäßmantel-Unterteil mit feuerfester Auskleidung,

wobei der Gefäßmantel auf seiner äußeren, zylindrischen Oberfläche vertikale Rippen aufweist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Auskleidung des Gefäßmantel-Unterteiles (3) aus feuerfesten Steinen mit hohem Wärmedurchgang besteht und
• - daß nur das Gefäßmantel-Unterteil (3) Rippen (7) aufweist, die zur Luftkühlung geeignet ausgebildet und an dem Gefäßmantel (3) angeschweißt oder mit ihm einstückig hergestellt sind.

2. Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäßmantel-Unterteil ( 3) aus mehreren Mantelsegmenten zusammengesetzt ist, die durch Aneinanderschweißen von T-, U- oder L-Profilen verbunden sind.

3. Lichtbogenofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lose eingesetzten Mantelsegmente sich über Distanzklötze (9) zum Traggerüst (4) des Ofengefäßes (1) abstützen.

4. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (7) so ausgebildet sind, daß sie vollständig oder teilweise geschlossene Kühlkanäle (8) bilden, die bis unter die Ofenbühne (5) verlängert sind, und trichterförmige Leitbleche (10) für das Richten der Luftströmung angeordnet sind.

5. Lichtbogenofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringspalt (6) zwischen kippbarer Ofenbühne (5) und Ofengefäß (1) vorhanden ist, dessen Breite wenigstens der Breite der Kühlkanäle (8) entspricht.

6. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung der Luftströmung an dem berippten Gefäßmantel-Unterteil (3) eine Fremdbelüftung angeordnet ist.

7. Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäßmantel-Oberteil (2) vom Gefäßmantel-Unterteil (3) im Übergangsbereich zwischen den Wandelementen und der feuerfesten Auskleidung getrennt ist.

8. Lichtbogenofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäßmantel-Oberteil (2) mit dem Gefäßmantel-Unterteil (3) an den Trennstellen durch Schrauben, Keile oder andere lösbare Verbindungen verbunden ist.

9. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfesten Steine mit hohem Wärmedurchgang kohlenstoffhaltige Steine sind.