DE4025084A1

DE4025084A1 - Gleichstromlichtbogenofen

Info

Publication number: DE4025084A1
Application number: DE19904025084
Authority: DE
Inventors: Hubertus Dipl Ing Kaffanke
Original assignee: Fuchs Systemtechnik GmbH
Current assignee: Primetals Technologies Germany GmbH
Priority date: 1990-08-08
Filing date: 1990-08-08
Publication date: 1992-02-13

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichstromlichtbogenofen, dessen Gehäuse aus einem Oberofen und einem Unterofen besteht und dessen Boden eine Anode zum Abführen des elektrischen Stroms enthält, die elektrisch mit der Schmelze bzw. dem Einsatzgut, insbesondere Schrott verbunden ist, während die Kathode aus einer oder mehreren Graphitelektroden besteht, die heb- und senkbar in das Ofengefäß hineinragen.

Es ist bekannt, bei derartigen Gleichstromlichtbogenöfen als Anode Bodenelektroden zum Ableiten des elektrischen Stroms zu benutzen, die aus Kupferplatten oder aus Eisenleitern bestehen, die in die Schmelze hineinragen. Bei dem in der europäischen Patentanmeldung 8 74 01 761.9 beschriebenen Ofen werden knüppelartige Bodenelektroden benutzt, die durch den Mantel des Unterofens und eine Schicht aus feuerfestem Material bis an deren Oberfläche geführt sind und an dieser Stelle mit der Schmelze in Berührung kommen.

Dabei ist der Lichtbogen sehr konzentriert auf die Bodenelektrode ausgerichtet, was zu einem ungleichen Wärmefluß in der Schmelze und in der feuerfesten Auskleidung und damit zu einem hohen Reparaturaufwand im Bereich der Bodenelektrode führt. Die konzentrierte Stromleitung durch den Stahlknüppel erfordert ferner eine Wasserkühlung, um die bei einem Durchbruch der flüssigen Schmelze gegebene Explosionsgefahr zu vermeiden.

Bei dem aus der DE-OS 34 09 255 bekannten Gleichstromlichtbogenofen bestehen die in den Boden eingelassenen Bodenelektroden aus koaxial stehenden Metall- bzw. Stahlstäben, die auf der unteren Seite des Unterofens in einer Stahlplatte befestigt sind und durch mehrere Schichten aus Magnesia und/oder Graphit enthaltenden Massen bis in den Herd geführt sind.

Auch bei diesem bekannten Ofen gestalten sich Reparaturen des Herdes, die durch normalen Abbrand der feuerfesten Masse unvermeidbar sind, sehr schwierig und sind in vielen Fällen sogar unmöglich, da der Stromkontakt von der Schmelze zu den Stahlstäben nicht unterbrochen werden darf, so daß die Standzeiten des Herdes entsprechend gering sind.

Bei einem anderen, ebenfalls zum Stande der Technik gehörenden Gleichstromlichtbogenofen wird eine Bodenelektrode benutzt, die aus einer konzentrisch am Boden des Unterofens angebrachten Platte aus elektrisch leitendem Material besteht, die mit in besonderer Weise vorbehandeltem Magnesit und Graphit enthaltenden Steinen zur Bildung des Herdes überdeckt wird. Diese aus der US-PS 48 53 941 bekannte Konstruktion, bei der eine Luftkühlung möglich ist, hat den Nachteil, daß Herdreparaturen nur äußerst schwierig auszuführen sind, so daß sich niedrige Standzeiten ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichstromlichtbogenofen so auszubilden, daß eine Luftkühlung der Elektrode möglich ist und daß darüber hinaus durch Erzeugung eines möglichst breiten Lichtbogens eine gleichmäßige Verteilung der Wärme über den gesamten Bereich der Schmelze erreicht wird; gleichzeitig sollen örtliche Überhitzungen und damit verbundene Ausdünnungen der feuerfesten Auskleidung an bevorzugten Stellen vermieden und die Standzeiten erhöht werden.

Es hat sich überraschenderweise ergeben, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß der gesamte Unterofen elektrisch als Anode geschaltet wird.

Die Erfindung sieht vor, daß der aus dickwandigen Stahlblechen bestehende Mantel des Unterofens in seiner Gesamtheit die Bodenelektrode bildet, daß die gesamte Innenfläche des den Boden bildenden Stahlmantels mit einer feuerfesten Auskleidung aus Graphitsteinen und/oder graphithaltigen Steinen oder Massen versehen ist, die eine stromführende Verbindung zur Kathode bildet, und daß der Anschluß der Stromkabel zur Aufnahme bzw. zum Abführen des elektrischen Stroms an dem Boden an mehreren Anschlußstellen erfolgt, die symmetrisch über die äußere Oberfläche des Stahlmantels verteilt angeordnet sind.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Gleichstromlichtbogenofens gemäß vorliegender Erfindung und

Fig. 2 eine Ansicht des auf Fig. 1 dargestellten Ofens von unten.

Das Gehäuse des Gleichstromlichtbogenofens (1) besteht aus dem Unterofen (2), der die Form einer Kugelkalotte hat, auf die der Oberofen (3) als zylindrischer Mantel aufgesetzt ist. Die stabförmige Kathode (4) ist an einem heb- und senkbar angeordneten Elektrodenarm (5) angebracht und erstreckt sich durch den Deckel (6) bis in den Unterofen. Der Deckel (6) kann soweit verschwenkt werden, daß der Ofen über die freigegebene Öffnung mit dem Einsatzgut, z. B. Schrott beschickt werden kann. Mit (7) ist die Ofentür und mit (8) die Abstichrinne bezeichnet, über die die Metallschmelze durch Kippen des Ofens abgegossen werden kann.

Erfindungsgemäß besteht der Boden des Ofens aus einem kalottenförmigen Stahlmantel (9), der mit einer feuerfesten stromleitenden Auskleidung (10) versehen ist, über der sich die Schmelze (11) mit der darüber liegenden Schlackenschicht (12) bildet. Die Auskleidung (10) besteht aus Graphitsteinen oder graphithaltigen Steinen oder Massen, die die stromführende Verbindung zur Kathode bilden. Der Stahlmantel (9) ist als Ganzes als Anode geschaltet. Die Stromanschlüsse sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als tellerförmige Kupferplatten (13) ausgebildet, die wie sich aus Fig. 2 ergibt symmetrisch über die Fläche des Stahlmantels verteilt an diesem befestigt sind. An jede Platte (13) ist ein biegsames Stromkabel (14) angeschlossen. Die einzelnen Kabel sind über eine gemeinsame Leitung mit dem Pluspol der Gleichstromquelle verbunden, während die Kathode über ein biegsames Kabel (15) an den Minuspol der Gleichstromquelle angeschlossen ist.

Claims

1. Gleichstromlichtbogenofen, dessen Gehäuse aus einem Oberofen und einem Unterofen besteht und dessen Boden eine Anode zum Abführen des elektrischen Stroms enthält, die elektrisch mit der Schmelze bzw. dem Einsatzgut verbunden ist, während die Kathode aus einer oder mehreren Graphitelektroden besteht, die heb- und senkbar in das Ofengefäß hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dickwandigen Stahlblechen bestehende Mantel (9) des Unterofens (2) in seiner Gesamtheit die Bodenelektrode bildet, daß die gesamte Innenfläche des den Boden bildenden Stahlmantels (9) mit einer feuerfesten Auskleidung (10) aus Graphitsteinen und/oder graphithaltigen Steinen oder Massen versehen ist, die eine stromführende Verbindung zur Kathode bildet, und daß der Anschluß der Stromkabel zur Aufnahme bzw. zum Abführen des elektrischen Stroms an dem Boden an mehreren Anschlußstellen (13) erfolgt, die symmetrisch über die äußere Oberfläche des Stahlmantels (9) verteilt angeordnet sind.

2. Gleichstromlichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstellen für die Stromkabel (14) aus Kupferplatten (13) bestehen, die an der äußeren Oberfläche des den Boden bildenden Stahlmantels anliegen und daran befestigt sind.

3. Gleichstromlichtbogenofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußplatten (13) tellerförmig ausgebildet sind und daß an jede Anschlußstelle ein Stromkabel (14) angeschlossen ist.

4. Gleichstromlichtbogenofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußplatten (13) tellerförmig ausgebildet und elektrisch miteinander verbunden sind, wobei nur eine, vorzugsweise eine mittig gelegene Anschlußplatte an ein Stromkabel zum Ableiten des elektrischen Stroms angeschlossen ist.

5. Gleichstromlichtbogenofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstellen aus sternförmig auf der äußeren Oberfläche des Bodens angebrachten streifen- oder schienenförmig ausgebildeten Platten bestehen.

6. Gleichstromlichtbogenofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sternförmig angeordneten Platten an einem gemeinsamen Mittelpunkt elektrisch miteinander in Verbindung stehen und daß an dieser Stelle das Stromkabel angeschlossen ist.

7. Gleichstromlichtbogenofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterofen (2) aus einer den Boden bildenden Kugelkalotte mit aufgesetztem Zylinder und der Oberofen (3) aus einer getrennten zylindrischen Konstruktion mit Deckel besteht.

8. Gleichstromlichtbogenofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den Boden bildende Stahlmantel (9) aus einem Stahl mit verbesserter elektrischer Leitfähigkeit besteht.

9. Gleichstromlichtbogenofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Unterofens mit Kühlkanälen und/oder Leitrippen versehen ist, die eine Zwangskühlung des Stahlmantels mit einem Luftstrom ermöglichen.