DE4424009A1

DE4424009A1 - Bodenelektrode für einen Gleichstrom-Lichtbogenofen

Info

Publication number: DE4424009A1
Application number: DE4424009A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Schubert
Original assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Current assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1996-01-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Bodenelektrode für einen Gleichstrom-Lichtbogenofen mit einer metallischen Bodenplatte, auf der Elektroden angeordnet sind, die mit ihren unteren Enden durch die Bodenplatte reichen, wobei der Bereich der Elektroden unterhalb der Bodenplatte gekühlt wird und der Bereich oberhalb der Bodenplatte bis zur Oberkante der Elektroden feuerfest ausgefüttert ist.

Aus der EP 0 058 817 ist eine Kontaktelektroden- Anordnung für Lichtbogenöfen bekannt, bei der die Elektroden von einer Basisplatte aus, die im Abstand unterhalb einer Tragplatte angebracht ist, nach oben durch die Ausfütterung hindurchreichen und im Bereich des Ofenherdes enden. Zwischen Basisplatte und Tragplatte ist ein Zwischenraum geschaffen, in dem die Elektrodenhälse mit Hilfe eines Luftstromes, der durch eine Mittenöffnung in der Basisplatte eintritt, kühlbar sind. Die Basisplatte ist mit in Form von archimedischen Spiralen gebogenen Luftleitblechen versehen.

Aus der EP 0 541 044 ist eine als Anode geschaltete Bodenelektrode bekannt, bei der mehrere Kontaktbleche symmetrisch auf einem elektrisch leitenden Bodenblech angeordnet sind. Der elektrische Stromfluß wird über an der Außenseite des Ofens befindliche Stromschienen und einen im Inneren der Ofenummantelung mit elektrisch nicht leitender Stampfmasse umschlossenen Kupferring, das Bodenblech, die Fußplatten der einzelnen Kontaktsegmente und auf diesen befindliche Blechplatten bis in das Schmelzbad gesichert. Die genannten Blechplatten sind ebenfalls von elektrisch nicht leitender Stampfmasse umgeben und ragen nur mit ihrer Oberflächenstirnfläche in das Schmelzbad.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine mit Feuerfest-Materialien zugestellte Bodenelektrode für einen Gleichstrom-Lichtbogenofen vorzuschlagen, bei der die Abriebfestigkeit und die elektrische Leitfähigkeit verbessert und bei der die Kühlwirkung im Bereich der Bodenplatte optimiert wird.

Stampfmassen, wie sie zur Ausfütterung der Elektroden oberhalb der Bodenplatte verwendet werden, sind verschleißempfindlich. Daher werden vielfach abriebfeste, feuerfeste Steine zur Ausfütterung verwendet.

Sofern als Elektroden für die Bodenelektrode Metallstäbe verwendet werden, müssen die für die Ausfütterung vorgesehenen. Steine, zwischen denen die Elektrodenstäbe angeordnet werden, jeweils mit halbkreisförmigen Kantenbohrungen versehen werden. Dies ist umständlich und teuer.

Die Lösung dieser Aufgaben und die Vermeidung von Nachteilen bei Ausführungen nach dem Stand der Technik ergibt sich durch Maßnahmen, wie sie in den Patentansprüchen angegeben sind.

Die Abriebfestigkeit des oberen Bereichs der Bodenelektrode, der den Beanspruchungen durch die Schmelze ausgesetzt ist, wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß für die Ausfütterung elektrisch leitende und/oder elektrisch nicht leitende feuerfeste Steine verwendet werden, wobei die elektri sche Leitfähigkeit durch den Einsatz von elektrisch leitenden Steinen insbesondere im Bereich nahe der Oberfläche der Bodenelektrode erhöht werden kann.

Da bei Verwendung von elektrisch leitenden Steinen die elektrische Leitfähigkeit der gesamten Bodenelektrode erhöht wird, kann der Durchmesser der Bodenelektrode bzw. der Flächenbedarf verkleinert werden.

Wenn auch der Einsatz von ausschließlich elektrisch leitenden Steinen für die Ausfütterung der Bodenelektrode hinsichtlich der Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit und Möglichkeit der Reduzierung des benötigten Flächenbedarfs der Bodenelektrode Vorteile mit sich bringt, so kann aus wirtschaftlichen Gründen - elektrisch leitende Steine sind etwa dreimal so teuer wie nicht leitende Steine - als Kompromiß eine Ausführung aus elektrisch leitenden und nicht leitenden Feuerfeststeinen gewählt werden.

Da Elektrodenbleche gegenüber stabförmigen Elektroden eine größere Oberfläche aufweisen und insofern besser gekühlt werden können, wird bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Bodenelektrode dem Einsatz von dünnen Elektrodenblechen der Vorzug gegeben.

Die Bodenplatte und die durch die Einzelschlitze der Bodenplatte hindurchreichenden Elektrodenbleche werden in der Weise optimal gekühlt, daß unterhalb der Bodenplatte, entsprechend den aus Einzelschlitzen gebildeten Reihen, Blechtröge mit seitlichen Ausnehmungen für die durch die Schlitze hindurchreichenden Elektrodenblechabschnitte durchgehende Kühlkanäle angeordnet werden, durch die Kühlluft strömt, die über einen Kühlluftstutzen via Kühlluftverteiler zugeführt wird.

Die Fertigung der erfindungsgemäßen Kühlkanäle hat sich als einfacher im Vergleich zu den Luftleitblechen im Bereich zwischen Basisplatte und Tragplatte bei der bekannten Kontaktelektroden Anordnung erwiesen. Auch ist der Kühleffekt bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag besser.

Die Verwendung von Elektrodenblechen in vorbeschriebener Anordnung ermöglicht es, für die Ausfütterung des Bereiches oberhalb der Bodenplatte und der darauf angeordneten Schicht aus elektrisch nicht leitender Stampfmasse feuerfeste Steine, möglichst Normsteine, einzusetzen, mit denen die Räume zwischen den aufrecht stehenden Elektrodenblechen ausgefüllt werden. Bei der Anordnung der Reihen für die Elektrodenbleche wird man die Abstände so wählen, daß zwischen den in Reihen angeordneten Elektrodenblechen entweder ein einreihiger Steinaufbau errichtet oder ein Aufbau aus zwei nebeneinander angeordneten Steinreihen vollzogen wird. Es ist wichtig, daß bei der Anordnung der Steinkonstruktion von unten nach oben so verfahren wird, daß abwechselnd ein kürzerer und ein längerer Stein aufgeschichtet wird, d. h. eine Verschachtelung des Mauerwerkes erzeugt wird, wodurch sich die Standfestigkeit desselben erhöht.

Der Raum oberhalb der Bodenplatte, d. h. oberhalb der auf ihr angeordneten Schicht aus elektrisch nicht leitender Stampfmasse, kann, wenn dies gewünscht wird, anstelle mit feuerfesten Steinen auch schichtweise mit feuerfester Stampfmasse ausgefüllt werden. Auch läßt sich die Bodenelektrode insgesamt mit feuerfester Stampfmasse zustellen.

Bei der erfindungsgemäßen Bodenelektrode besteht die Möglichkeit, zum Spülen der Schmelze mittels Inertgasen durch die Bodenelektrode senkrechte Bohrungen zu führen, die nach unten bis durch die Bodenplatte reichen. Diese Bohrungen werden mit Spülgasleitungen verbunden, die zwischen den Kühlkanälen unterhalb der Bodenplatte angebracht werden.

Ausführungsbeispiele der Bodenelektrode werden anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine mit Feuerfestmaterial zugestellte Bodenelektrode,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Bodenelektrode nach Fig. 1 mit den Schnitten A-A und B-B,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer mit Elektrodenblechen und Feuerfestmaterial zugestellten Bodenelektrode und

Fig. 4 eine Einzelheit aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Nach Fig. 1 ist die Bodenplatte 1, gegenüber dem Ofengefäßmantel 13 durch eine umlaufende Isoliereinrichtung 11 elektrisch isoliert, befestigt.

Innerhalb des Stützringes 12, der die Bodenplatte 1 versteift, ist ein sich von der Mitte nach beiden Seiten erstreckender Kühlluftverteiler 7 angeordnet. Mittig am Kühlluftverteiler 7 befindet sich ein Stutzen 10 für den elektrischen Kontakt, der zugleich als Kühlluftzufuhrstutzen 9 genutzt wird.

In die Bodenplatte 1 sind eine Mehrzahl von in Reihen angeordneten Einzelschlitzen 2 eingearbeitet, durch die von oben Elektrodenbleche 3 gesteckt werden. Die Elektrodenbleche 3 enden unterhalb der Bodenplatte 1. Diese durch die Bodenplatte 1 hindurchragenden Abschnitte der Elektrodenbleche 3 bilden, wie anschließend erläutert, zusammen mit den Seitenwänden von unterhalb der Bodenplatte 1 angebrachten Blechtrögen 4 Kühlkanäle 6.

Unter jeweils zwei Reihen von Einzelschlitzen 2 in der Bodenplatte 1 werden Blechtröge 4 geschweißt, die rechteckigen Querschnitt aufweisen. Dort, wo die unteren Abschnitte der Elektrodenbleche 3 durch die Bodenplatte 1 hindurchreichen, weisen die Seitenwände der Blechtröge 4 Ausschnitte entsprechend den Abmessungen der Elektrodenblech-Abschnitte auf. An den Ausschnitten der Blechtröge 4 können U-förmige Aufnahmeleisten angeordnet werden. Diese Aufnahmeleiste soll den Elektrodenblechabschnitt seitlich umfassen und somit das Elektrodenblech, das im übrigen an der Bodenplatte 1 nicht befestigt ist, abstützen.

Die Blechtröge 4 und die unteren Abschnitte der Elektrodenbleche 3 bilden somit Kühlkanäle 6, die. rechtwinklig an den Kühlluftverteiler 7 angeschlossen werden. Die über den Kühlluftzufuhrstutzen 9 zugeführte Kühlluft strömt über den Kühlluftverteiler 7 in die zahlreichen Kühlkanäle 6 und kühlt sowohl die Elektrodenbleche 3 als auch die Bodenplatte 1.

Oberhalb der Bodenplatte 1 wird eine Schicht aus vorzugsweise elektrisch nicht leitender Stampfmasse 14 aufgebracht. Diese Stampfmassenschicht 14 umgibt die Elektrodenbleche 3.

Hochtemperaturbeständige und abriebfeste feuerfeste Steine 15 werden zwischen den Reihen aus Elektroden blechen 3 eingebracht. Dieses Mauerwerk wird zweckmäßigerweise verschachtelt ausgeführt, d. h. es werden abwechselnd kürzere und längere Normsteine verwendet. Auf diese Weise wird der Steinaufbau standfest.

Die Draufsicht auf die Bodenelektrode nach Fig. 2 enthält zwei Schnitte entsprechend Fig. 1 Nach Schnitt A-A sind die feuerfesten Steine 15 vorzugsweise zweireihig zwischen jeweils zwei Elektrodenblechen 3 angeordnet. Schnitt B-B zeigt die unterhalb der Bodenplatte 1 angebrachten Kühlkanäle, gebildet aus den unteren Abschnitten der Elektroden bleche 3 und den Blechtrögen 4. In der Bodenplatte 1 sind die eingebrachten Einzelschlitze 2 erkennbar.

Fig. 2 zeigt mittig den Kühlluftverteiler 7. Die Pfeile zeigen an, wie Kühlluft auf die Mehrzahl von Kühlkanälen 6 verteilt wird.

Aus Fig. 3 sind einige konstruktive Einzelheiten erkennbar. So erkennt man oberhalb der Bodenplatte 1 und oberhalb der Stampfmassenschicht 14 beispielhaft zwei übereinanderliegende feuerfeste Steine 15. Rechts daneben sind Elektrodenbleche 3 dargestellt und unterhalb der Bodenplatte 1 ein Kühlkanal 6, gebildet aus einem Blechtrog 4 mit Ausschnitten für untere Abschnitte von Elektrodenblechen 3. Beispielhafte Stromzuführungen in Gestalt von Cu-Flex-Bändern sind mit 8 bezeichnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Bänder 8 sowohl am Elektrodenblech 3 als auch am Blechtrog 4 angeschlossen.

Fig. 4 zeigt eine in Fig. 1 eingekreiste Einzelheit in vergrößertem Maßstab. Diese Einzelheit bezieht sich auf die Anschlüsse der beispielhaften Cu-Flex-Bänder 8 am Elektrodenblech 3 und am Blechtrog 4, der an der Bodenplatte 1 befestigt ist.

Bezugszeichenliste

1 Bodenplatte
2 Einzelschlitz in 1
3 Elektrodenblech
4 Blechtrog
5 U-förmige Aufnahmeleiste an 4
6 Kühlkanal
7 Kühlluftverteiler
8 Stromzuführung, elektr. leitendes Band
9 Kühlluftzufuhrstutzen
10 elektr. Kontakt für Bodenelektrode
11 Isoliereinrichtung
12 Stützring
13 Ofengefäßmantel
14 elektr. nicht leitende Stampfmasse
15 feuerfeste Steine

Claims

1. Bodenelektrode für einen Gleichstrom-Lichtbogenofen mit einer metallischen Bodenplatte, auf der Elektroden angeordnet sind, die mit ihren unteren Enden durch die Bodenplatte reichen, wobei der Bereich der Elektroden unterhalb der Bodenplatte gekühlt wird und der Bereich oberhalb der Bodenplatte bis zur Oberkante der Elektroden feuerfest ausgefüttert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bodenplatte (1), gegenüber dem Ofengefäßmantel (13) elektrisch isoliert (11) ist,
daß mittig unterhalb der Bodenplatte (1) ein bis nahezu an den Außenrand der Bodenplatte (1) verlaufender Kühlluftverteiler (7) angeordnet ist, der einen Stutzen aufweist, der als elektrischer Kontakt (10) und zugleich als Kühlluftzufuhrstutzen (9) dient,
daß die Bodenplatte (1), beidseitig ausgehend von dem Kühlluftverteiler (7), mit einer Mehrzahl von in Reihen angeordneten Einzelschlitzen (2) versehen ist,
daß jeweils ein Einzelschlitz (2) in einer Reihe einem Einzelschlitz (2) in der übernächsten Reihe gegenüberliegt,
daß durch jeden Einzelschlitz (2) ein Elektrodenblech (3) gesteckt ist, das bis unter die Bodenplatte (1) reicht,
daß unterhalb der Bodenplatte (1), d. h. unter jeder Reihe ein Blechtrog (4) mit rechteckigem Querschnitt angeschweißt ist, dessen beide Seitenwände Ausnehmungen aufweisen, die von den unter der Bodenplatte (1) heraustretenden Abschnitten der Elektrodenbleche (3) ausgefüllt werden, so daß Blechtröge (4) zusammen mit unteren Abschnitten der Elektrodenbleche (3) Kühlkanäle (6) bilden, die im rechten Winkel beidseitig an den Kühlluftverteiler (7) angeschlossen sind,
daß an den Ausschnitten der Blechtröge (4) U-förmige Aufnahmeleisten (5) für die Aufnahme der Elektrodenbleche (3) anbringbar sind,
daß an den unteren Enden der Elektrodenbleche (3) elektrisch leitende Bänder (8) angeschlossen sind, die mit dem Blechtrog (4) oder der Bodenplatte (1) verbunden sind,
daß die Zwischenräume zwischen den Elektrodenblechen (3) oberhalb der Bodenplatte (1) vorzugsweise mit elektrisch nicht leitender Stampfmasse (14) ausgefüllt sind,
daß der Raum oberhalb der Stampfmassenschicht (14) mit elektrisch leitenden und/oder elektrisch nicht leitenden feuerfesten Steinen (15) ausgefüllt ist und daß die Elektrodenbleche (3) mit der Oberfläche der feuerfesten Ausfütterung enden.

2. Bodenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau der Schichten aus feuerfesten Steinen (15) jeweils aus übereinander angeordneten kürzeren und längeren feuerfesten Steinen (15) gebildet ist, wobei die waagerechten Stoßfugen zweier nebeneinander angeordneten feuerfesten Steinen (15) nicht zusammenfallen.

3. Bodenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil des Raumes oberhalb der Stampfmassenschicht (14) mit elektrisch leitenden oder elektrisch nicht leitenden feuerfesten Steinen (15) ausgefüllt ist und der verbleibende Teil mit feuerfester Stampfmasse gefüllt ist.

4. Bodenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Raum oberhalb der Bodenplatte (1) mit feuerfester Stampfmasse zugestellt ist.