DE4242381C2 - Elektroden-Anordnung für einen dreiphasigen Lichtbogenofen - Google Patents

Description

Die Erfindung einen dreiphasigen Lichtbogenofen, insbesondere zum Schmelzen von Stahl nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Dreiphasenlichtbogenöfen brennt ein Lichtbogen zwischen den Elektrodenspitzen und dem im Ofen befindlichen Schmelzgut. Dabei brennen die Lichtbögen nicht exakt vertikal, sondern sie weichen seitwärts aus und bei diesem sogenannten Blasen sind die in der Nähe befindlichen Ofeninnenwände hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Diese Überhitzungsbereiche führen bei einer Feuerfestauskleidung der Gefäße zu hohem Verschleiß, aber auch bei feuerfestfreien Wandungen, beispielsweise durch wassergekühlte Paneelen, kann es zu Behinderungen bzw. Störungen kommen. Dabei haben die Lichtbogenleistung und die Lichtbogenlänge proportionalen Anteil, die Entfernung der Elektrode zur Wandung einen umgekehrt proportionalen Einfluß auf den Wandverschleiß. Hinzu treten die Feuerfestqualität bei ausgekleideten Öfen bzw. die Kühlmittelführung bei metallischen Wandungen. Schließlich wird noch durch die Verfahrweise der Änderung des Leistungsniveaus während des Schmelzprozesses genommen, so wird beispielsweise mit einem hohen Leistungsniveau und einem langen Lichtbogen während des Niederschmelzens des überwiegend noch festen Gutes gearbeitet und insbesondere mit kurzen, energiereichen Lichtbögen höhere Ampereleistung während des letzten Teils des Niederschmelzvorganges gearbeitet.

Darüber hinaus ist aus der Schrift DE-PS 26 02 878 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vergleichmäßigung und zur Verringerung der Abnutzung der Ofenwandausmauerung bekannt, bei dem für alle Elektroden gemeinsam ein Ablenkmagnetfeld unterhalb des Hodens erzeugt wird, um Einfluß auf den Lichtbogen in Ausbildung und Richtung zu nehmen. Dieses aufwendige und sowohl bei der Investition wie während des Betriebes kostenintensive Verfahren hat im rauhen Hüttenbetrieb nicht in zufriedenstellender Weise die sogenannte scharfe Phase, d. h. das unsymmetrische Brennen der Lichtbögen, beseitigen können.

Aus der DE-OS 17 58 726 ist darüber hinaus noch bekannt, das Ofengefäß dreiecksförmig auszubilden, um ein einfaches Anbringen von Blasspulen zu ermöglichen. Der aus dieser Schrift bekannte Ofen weist somit noch zusätzliche Kosten für die Sonderausbildung des Gefäßes einschließlich der Innenauskleidung auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen dreiphasigen Lichtbogenofen zu schaffen, der aktiv mit einfachen Mitteln, sicher und kostengünstig minimale Verschleißwerte der Ofengefäßinnenwandung gewährleistet.

Gelöst wird diese Rufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Unter Beibehaltung des für eine entsprechende Ofengröße angepaßten Teilkreises der Elektroden wird der Mittelpunkt dieses Teilkreises von der Tragsäulenseite des Lichtbogenofens wegbewegt. Durch die Vergrößerung des Abstandes der diesem Wandbereich zugeordneten Elektrode wird unmittelbar Einfluß auf das Verschleißverhalten der Innenauskleidung des Gefäßes genommen.

Gleichzeitig wird die Anordnung der Elektroden zueinander in der Weise verändert, daß diese nicht mehr auf dem Teilkreis in einem Zentriwinkel von jeweils 120 Grad angeordnet sind. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß bei einer Wahl der Zentriwinkel deutlich unter 120 Grad die Zufuhr der elektrischen Energie kaum behindert und damit die Verlustleistung minimiert bleibt, gleichzeitig aber ein positiver Einfluß auf das Verschleißverhalten genommen wird. Dabei wird diese Verschleißminderung erreicht, ohne daß passiv weitere Energie, beispielsweise zum Betreiben von Magnetspulen, benötigt wird.

Diese erfindungsgemäße Elektrodenanordnung läßt sich nicht nur in Gefäßen mit kreisförmigem Grundriß einsetzen, sondern in besonderer Weise in Gefäßen mit ovalem Grundriß Anwendung finden. Nach den letztgenannten Gefäßen kann durch die geometrische Gegebenheit des Auseinanderdrückens der beiden Kreishälften der Abstand der Elektrodenmäntel zur Innenwandung des Gefäßes untereinander angeglichen werden.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den Lichtbogenofen

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch das Ofengefäß.

Die Fig. 1 zeigt einen Lichtbogenofen 10 mit einer Elektrodenhaltevorrichtung 20 und ein Gefäß 30.

Die Elektrodenhaltevorrichtung 20 ist vertikal verfahrbar und weist Tragsäulen 25 auf, an denen Tragarme 24 angeordnet sind, die Elektroden 21 bis 23 parallel zur Zentralachse I führen. Die Elektroden 21 bis 23 ragen in das Ofengefäß 30 hinein. An der Elektrodenspitze ist schematisch ein Lichtbogen 11, 22 dargestellt.

Im Gefäß 30 befindet sich Schmelzgut 40, u. z. feste Schrotteile 41 wie schmelzflüssiges Material 42.

Der Lichtbogen 11 "bläst" und nimmt damit Einfluß auf die Feuerfestauskleidung 31 im Verschleißbereich 35.

In der linken Seite des Gefäßes ist schematisch eine feuerfestfreie, von einem Kühlmittel durchflossene Rohrwandung (Paneele) 34 dargestellt.

Die Fig. 2 zeigt den Schnitt A eines Gefäßes 30 mit ovaler Grundform. Das Gefäß 30 besitzt einen metallischen Mantel 33, der zum Innenraum hin mit einer Feuerfestauskleidung 31 versehen ist.

Dargestellt sind noch die Längsachse II und die Querachse III, die sich im Gefäßmittelpunkt O und somit bei der Zentralachse I schneiden.

In das Gefäß 30 ragen die Elektroden 21, 22 und 23 hinein. Die Mittelpunkte der Elektroden 21 bis 23 liegen auf einem Teilkreis T, dessen Mittelpunkt M auf der Querachse III sich befindet. Der Mittelpunkt M des Teilkreises T ist vom Mittelpunkt O des Gefäßes 30 im Abstand a beabstandet.

Die Innenwandungen 32 weisen an den schmalen Seiten den Abstand A auf.

Der Mittelpunkt der Elektrode 21 liegt auf dem Schnittpunkt des Teilkreises T und der Querachse III. Die Elektrode 21 ist der Tragsäule 25 zugeneigt. Der Zentriwinkel zwischen der Elektrode 21 und den Elektroden 22, 23 ist mit α bezeichnet.

Durch die Mittelpunkte der Elektrode 21 und der Elektrode 22 ist die Sekante V und zwischen den Elektroden 21 und 23 die Sekante W dargestellt.

Die Länge der Sekante V von der Ofeninnenwandung 32 bis zur Außenwandung 27 der Elektrode 22 ist mit y bezeichnet. Die Länge der Sekante W von der Gefäßinnenseite 32 bis zur Außenwandung 28 der Elektrode 23 ist mit z bezeichnet. Der Abstand von der Innenwandung 32 bis zur Außenlinie 26 der Elektrode 21 ist mit x bezeichnet.

Im dargestellten Fall sind die Strecken x, y und z nahezu gleich lang.

Schematisch sind die Bereiche und Grenzen des maximalen Verschleißes dargestellt und mit den Ziffern 35, 36, 37 benannt.

Claims (5)

1. Dreiphasiger Lichtbogenofen, insbesondere zum Schmelzen von Stahl mit einem Ofengefäß (30) und mit auf einem Teilkreis (T) angeordneten, parallel zur durch den Gefäßmittelpunkt (D) gehenden Zentralachse (1) des Ofengefäßes (30) in dieses hineinragenden, an einer aus Tragsäulen (25) und Tragarmen (24) bestehenden Elektrodenhaltevorrichtung (20) befestigten Elektroden (21, 22, 23),
dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Mittelpunkt (M) des Elektrodenteilkreises (T) auf der dem mittleren Tragarm (24) zugeordneten Querachse (III) des Gefäßes (30) von den Tragsäulen (25) weg in einem Abstand (a) zum Gefäßmittelpunkt (O) befindet und
daß die den Tragsäulen (25) nächstliegende Elektrode (21) am Schnittpunkt der Querachse (III) und des Teilkreises (T) angeordnet ist und die übrigen Elektroden (22, 23) auf dem Teilkreis (T) bei einem Zentriwinkel (α < 110 Grad) zu der Elektrode (21) beabstandet sind.

2. Dreiphasiger Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (30) eine ovale Grundrißform aufweist.

3. Dreiphasiger Lichtbogenofen nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) des Gefäßmittelpunktes (0) zum Mittelpunkt des Elektrodenteilkreises (T) das 0,06 bis 0,12fache des Abstandes (A) der auf der Querachse (III) befindlichen Gefäßinnenwände (32) ist.

4. Dreiphasiger Lichtbogenofen nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Tragsäulen (25) abgewandten Elektroden (22, 23) jeweils zu der den Tragsäulen nächstliegenden Elektrode (21) einen Zentriwinkel (α) von 95 bis 100 Grad aufweisen.

5. Dreiphasiger Lichtbogenofen nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (y, z) der Gefäßinnenwand (32) zur Außenlinie (27, 28) der Elektroden (22, 23) auf einer Sekante (V, W) durch die Mitten dieser Elektroden sowie durch die Mitte der Elektrode (21), in einer Band­ breite von ±5% die gleiche Größe aufweist wie der Abstand (x) der Außenseite (26) der den Tragsäulen nächstliegenden Elektrode (21) zu der den Tragsäulen (25) abgewandten Gefäßinnenwand (32).