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Deckel für elektrische Lichtbogen-Schmelzöfen und Formsteine zu seiner
Herstellung Die Erfindung betrifft einen Deckel für elektrische Lichtbogen-Schmelzöfen
mit aus feuerfesten Steinen zusammengesetztem Herzstück und Elektrodenringen.
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Es sind Deckel für elektrische Lichtbogen-Schmelzöfen bekannt, bei
welchen sowohl die die Elektrodenöffnungen bildenden Elektrodenringe als auch der
zwischen diesen Ringen befindliche mittlere Deckelteil, das sogenannte Herzstück
oder Kernstück aus-Steinen zusammengesetzt sind, und zwar die Elektrodenringe aus
Gewölbesteinen mit keilförmigen Außenflächen und das Herzstück aus Formsteinen;
letztere stützen sich gegenseitig mit echter Keiligkeit, an den Steinen der Elektrodenringe
aber mit verkehrter Keiligkeit ab, die in vielen Fällen größer ist als der tragende
Keil des Herzstückes und einen erheblichen Nachteil dieser bekannten Deckelausbildung
darstellt. Auch schließt die Anpassung der Herzstücksteine an die Elektrodenringe
die Verwendung einer Schleifmaschine, welche diese Anpaßarbeit sehr erleichtern
würde, aus, da die notwendigen runden Paßflächen mit einer Schleifmaschine nicht
bearbeitet werden können, sondern in umständlicher Weise von Hand bearbeitet werden
müssen.
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Es sind ferner Deckel für Lichtbogen-Schmelzöfen bekannt, bei welchen
die Elektrodenöffnungen von sternförmig angeordneten Formsteinen gebildet werden,
von denen die gegen die Deckelmitte zu gerichteten Formsteine gleichzeitig das Herzstück
bilden. Da die sternförmige Anordnung der Formsteine um die Elektrodenöffnungen
eine Keiligkeit nach unten
ausschließt, verlaufen sämtliche Stoßfugen
zwischen den Formsteinen in lotrechter Richtung, so daß die G ewo «#'lbedruckkräfte
keine dem Herabfallen der Steine entgegenwirkende Komponente entwickeln können.
Schließlich sind auch Deckel für Lichtbogen-Schmelzöfen bekannt, deren Herzstück
aus einem mittleren sechseckigen Stein und aus an diesen radial angesetzten fünfeckigen
Formsteinen besteht, und deren Elektrodenöffnungen von Paaren der letztgenannten
Formsteine und von besonderen Formsteinen der Deckelringpartien gebildet werden.
Sämtliche Steine weisen keilförmige Außenflächen auf und sind in radialer Richtung
im Verband verlegt. Bei dieser bekannten Bauweise ist es unmöglich, einzelne Deckelteile,
z. B. die Ringteile, um eine einzelne Elektrodenöffnung ausbauen und erneuern zu
können; es muß vielmehr das ganze Deckelmittelstück bis zum ersten in sich geschlossenen
Deckelring abgetragen und ersetzt werden.
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Zu den im vorstehenden für jede bekannte Deckelart angeführten Nachteilen
kommt noch ein allen bekannten Deckeln für Lichtbogen-Schmelzöfen gemeinsamer Nachteil
hinzu. Dieser besteht darin, daß zur Herstellung der Deckel Steine notwendig sind,
die eine relativ große Stärke besitzen. Nun kann insbesondere basisches Gut für
feuerfeste Steine, wie Sintermagnesia oder Mischungen von Sintermagnesia und Chromerz
u. dgl., nur in Preßstärken von etwa 140 mm einwandfrei verpreßt werden. Größere
Steinstärken, wie sie bei allen bisher bekannten Deckeln vorkommen, machen ein mehrmaliges
Nachpressen der Steine notwendig. Trotz dieser mit erheblichem Zeit- und Arbeitsaufwand
verbundenen Maßnahmen werden häufig Steine erhalten, die nicht fehlerfrei sind,
was aber in der Regel erst bei der Behauarbeit festzustellen ist, so daß bei fehlerhaften
Steinen nicht nur das Material, sondern auch viel Zeit und Arbeit nutzlos aufgewendet
werden.
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Die Erfindung betrifft einen Deckel für elektrische Lichtbogen-Schmelzöfen,
der die aufgezeigten Nachteile vermeidet. Die Erfindung besteht im wesentlichen
darin, daß die äußeren Umfangsteile der Elektrodenringe aus Gewölbesteinen mit keilförmigen,
an den äußeren Deckelringpartien sich abstützenden Außenflächen und die inneren
Umfangsteile der Elektrodenringe aus zugleich diese Ringe und das Herzstück bildenden
Formsteinen mit keilförmigen, gegenseitig und endweise an den äußeren Deckelringpartien
sich abstützenden Stoßflächen bestehen. Bei dieser Deckelausbildung können die Steine
durchaus kleine, unter 140 mm liegende Breitenabmessungen aufweisen, die sich auch
aus basischem Baustoff einwandfrei verpressen lassen. Zudem ist der Deckel in allen
seinen Teilen selbsttragend und gestattet den Ausbau jedes einzelnen Elektrodenringes
oder jedes einzelnen zu den Elektrodenringen gehörenden Herzstücksegmentes, ohne
die Standfestigkeit der angrenzenden Deckelteile zu gefährden.
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Die Erfindung betrifft auch Formsteine zum Herstellen des erfindungsgemäßen
Deckels. Diese Formsteine sind im Wesen dadurch gekennzeichnet, daß sie mit ebenen
in der Längs- und Höhenrichtung der Steine verlaufenden Keilflächen und am breiteren
Stirnende mit einer ebenen Stirnfläche oder zwei einen Winkel a miteinander bildenden
Stirnflächen ausgestattet sind. Bei bestimmten Formsteinen können die beiden Keilflächen
und die beiden Stirnflächen symmetrisch zur Längsmittelebene des Steines angeordnet
sein. Diese Formsteine dienen zur Verlegung im Herzstück zum Mittelpunkt des Deckels
hin. Andere Formsteine, und zwar die am Ende des Herzstückes verwendeten Steine,
haben eine schräg verlaufende Seitenfläche, die mit einem geraden, im stumpfen Winkel
anschließenden Flächenteil ausgestattet ist.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Deckeln für Elektrodenöfen
gemäß der Erfindung sowie Ausführungsformen von Steinen zur Herstellung des Deckels
veranschaulicht. Es zeigen Fig.. i ein Ausführungsbeispiel und Fig. 2 ein zweites
Ausführungsbeispiel des Deckels in je einer Draufsicht, Fig. 3, 4 und 5 eine Ausführungsform
eines Steines, Fig. 6, 7 und 8 eine zweite Steinausführung und Fig. 9, io und i1
eine dritte Ausführungsform eines Steines in je einem Aufriß, Grundriß und Kreuzriß.
In Fig. i sind mit a die Elektrodenöffnungen bezeichnet; diese werden an ihrem äußeren
Umfangsteil von Gewölbesteinen i mit keilförmigen Außenflächen gebildet, wie sie
allgemein für die Ausführung von Elektrodenringen üblich sind. Mit der keilförmigen
Außenfläche stützen sich die Steine i an den äußeren Deckelringpartien ab. Der innere,
gegen die Mitte des Deckels zu gerichtete Umfangsteil der Öffnungen a ist aus Formsteinen
2, 3, 4, 5, 6 zusammengesetzt, die sowohl den Elektrodenringen als auch dem zwischen
diesen befindlichen Mittelstück des Deckels, dem sogenannten Herzstück, angehören.
Die Steine 2, 3, 4, 5, 6 sind demnach länger, als sie für die Bildung der Elektrodenringe
allein notwendig wären, das ist länger als die Steine i, und erstrecken sich bis
zu je einer radialen Teilungsebene io, die in der Symmetrielinie zwischen je zwei
Elektrodenöffnungen a liegt. Die Formsteine 2 bis 6 besitzen Keilflächen (Stoßflächen),
mit denen sie sich gegenseitig und schließlich endweise an den äußeren Deckelringpartien
abstützen.
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In Fig. 3, 4 und 5 ist der Formstein 5, in Fig. 6, 7 und 8 der Formstein
4 und in Fig. 9, io und ii der Formstein 6 im größeren Maßstab dargestellt. Allen
Formsteinen ist das Merkmal eigen, daß sie mit geraden, in der Längsrichtung L sowie
in der Höhenrichtung H verlaufenden Keilflächen 5, 5e (Fig. 3 bis 5) bzw.
4a, 46 (Fig. 6 bis 8) bzw. 6a, 66 (Fig. 9 bis ii) ausgestattet sind und daß ihr
breiteres Stirnende von einer ebenen Stirnfläche 5, bzw. 6" bei der Ausführungsform
gemäß den Fig. 6 bis 8 von zwei in einem Winkel zueinander stehenden Stirnflächen
4,', 4e" gebildet wird, die von schräg verlaufenden Seitenkanten begrenzt sind.
Bei dem Stein 6 besteht die eine Seitenfläche 6" aus zwei im stumpfen Winkel zueinander
stoßenden Flächenteilen 6a', 6a", von denen der eine Teil keilförmig, der andere
Teil gerade verläuft. Die Steine 2 und 3 sind analog den Steinen 6 und 5, jedoch
spiegelverkehrt ausgebildet. Sämtliche Steine 2 bis 6 haben somit durchaus gerade
ebene Keilflächen, bei welchen die echte Keiligkeit immer größer ist als die sogenannte
verkehrte, sofern eine
solche vorfindlich ist. Hierdurch wird eine
große Haltbarkeit des Deckelmittelteiles gewährleistet und jeder einzelne Elektrodenring
kann für sich ohne Gefährdung der Standfestigkeit der übrigen Deckelteile ausgebaut
und ersetzt werden. Da sämtliche Flächen der Steine mit der Schleifmaschine bearbeitet
werden können und die Steine in gleicher Form bei jedem Ofendeckel dreimal vorkommen,
so ergibt sich insbesondere, wenn eine größere Anzahl von Deckeln gleicher Art angefertigt
wird, eine Ersparnis an Arbeitszeit von 2o bis 6o°/, gegenüber der bisher allgemein
angewendeten Deckelausführung mit Elektrodenringen, bei welcher letztere und das
Herzstück je für sich aus Steinen ausgeführt sind und die Steine des Herzstücks
an die äußere, gekrümmte Umfangsfläche der Elektrodenringe angepaßt werden müssen.
Eine weitere Material- und Arbeitsersparnis ergibt sich noch dadurch, daß die Formsteine
2 bis 6 ohne weiteres eine verhältnismäßig geringe Dicke, und zwar eine Dicke bis
höchstens 140 mm aufweisen können und in dieser Dickendimension aus basischem Material,
wie Magnesia, Chrommagnesia u. dgl., einwandfrei in einem Preßvorgang hergestellt
werden können. Es entfällt somit auch das bei den dicken Formsteinen der bisher
bekannten Deckelausführungen notwendige wiederholte Nachpressen. Steine geringerer
Dicke neigen auch weniger zum Absplittern. Die verhältnismäßig geringe Dicke der
Steine 2 bis 6 ergibt daher auch den Vorteil einer größeren Haltbarkeit des Deckelgewölbes,
bei welchem bekanntlich die Zerstörung in der Mitte größtenteils durch Abplatzen
der Steine beginnt.
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In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Ausbildung des Deckelmittelteiles
an einem Deckel größeren Durchmessers veranschaulicht. a sind wieder die Elektrodenöffnungen,
ii die gewöhnlichen Gewölbesteine, welche die äußeren Teile der Elektrodenringe
bilden, und 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 und i9 die sowohl den Elektrodenringen als
auch dem Herzstück gemeinsamen Steine; diese Steine erstrecken sich zu radialen
Teilungsebenen 2o, die in der Symmetrie zwischen je zwei Elektrodenöffnungen a verlaufen.
Während aber in Fig. i zum 'Mittelpunkt des Deckelgewölbes hin nur je ein symmetrischer
Stein 4 pro Elektrodenring bzw. Elektrodenöffnung verläuft, sind bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 2 deren zwei Steine 15, 16 vorhanden, die zii beiden Seiten der über
dem Mittelpunkt des Gewölbes verlängerten Teilungsebene 20 liegen. Diese Ausführung
ist aber ebensowenig wie die gemäß Fig. i an eine bestimmte Deckelgröße gebunden.
Beide Beispiele sollen nur zeigen, daß die erfindungsgemäße Ausführung mit jeder
beliebigen Unterteilung der Elektroden.ringe durchführbar ist, und zwar unter Verwendung
von Steinen, die verhältnismäßig geringe Dicke aufweisen und demzufolge auch aus
basischem feuerfestem Material in einem Preßvorgang ohne Ausschuß hergestellt werden
können. Die Vorteile, die mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 erzielt werden,
sind die gleichen wie die des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. i. Insbesondere ist
aus Fig. 2 ersichtlich, daß auch hier durchwegs Steine in Verwendung kommen, deren
Seitenflächen eben ausgebildet sind und in der Längsrichtung sowie in der Höhenrichtung
keilförmig verlaufen. Das breitere Stirnende der Steine ist mit einer ebenen, von
schrägen Kanten begrenzten Stirnfläche ausgestattet.