EP0219650B1 - Arrangement of contact electrodes for direct-current arc furnaces or resistance-melting furnaces - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Lichtbogen-oder Widerstands-Schmelzofen, insbesondere austauschbare Kontaktelektroden-Anordnung, wobei die Kontaktelektrode aus einer metallischen Tragplatte besteht, ferner einer im Abstand davon angeordneten, mittels Bolzen mit der Tragplatte verbundenen metallischen Basisplatte, einem oder mehreren metallischen Kontaktstäben, die mit ihren Hälsen an der Basisplatte befestigt sind, einer feuerfesten Ausstampfung zwischen Oberkante Kontaktstäbe und Tragplatte und unterhalb der Basisplatte angeordneten Strom- und Kühlmittelleitungen.The invention relates to a direct current arc or resistance melting furnace, in particular an exchangeable contact electrode arrangement, the contact electrode consisting of a metallic support plate, furthermore a metal base plate arranged at a distance therefrom and connected to the support plate by means of bolts, one or more metallic contact rods, which are attached with their necks to the base plate, a refractory stamping out between the upper edge of the contact rods and the support plate and power and coolant lines arranged below the base plate.
Beim Betrieb eines Wechselstrom-Lichtbogenofens treten Rückwirkungen auf das Stromversorgungsnetz auf in Form von Unsymmetrien und Flickern. Verschiedene Möglichkeiten zur Dämpfung dieser Erscheingungen sind bekannt, u.a. der Betrieb des Lichtbogenofens als Gleichstromofen. Durch die Fortschritte in der Entwicklung von Halbleiterbauelementen wurden in den letzten Jahren die Voraussetzungen geschaffen für den Bau entsprechender Gleichrichter.When operating an AC arc furnace, there are repercussions on the power supply network in the form of asymmetries and flickering. Various options for damping these vibrations are known, including the operation of the arc furnace as a direct current furnace. The advances in the development of semiconductor components have created the conditions for the construction of appropriate rectifiers in recent years.
Der Betrieb eines Lichtbogenofens als Gleichstromofen mit einer kathodisch gepolten Graphitelektrode und einer anodisch gepolten Kontaktelektrode im Ofenboden bringt ferner den Vorteil erheblich verringerten Graphitelektrodenverbrauchs mit sich. Als weiterer Vorteil ist der deutlich geringere Geräuschpegel zu nennen.The operation of an arc furnace as a direct current furnace with a cathodically polarized graphite electrode and an anodically polarized contact electrode in the furnace bottom also has the advantage of significantly reduced graphite electrode consumption. Another advantage is the significantly lower noise level.
Aufbau und Wirkungsweise von Gleichstromlichtbogenöfen sind aus mannigfachen Veröffentlichungen bekannt. Das für den praktischen Ofenbetrieb wesentliche Bauteil ist die Kontaktelektrode im Ofengefäß, die einerseits guten elektrischen Kontakt zum eingesetzten Schrott bzw. im späteren Verlauf des Schmelzvorgangs zum flüssigen Metall sicherstellen muß, andererseits aber hohen thermischen Belastungen ausgesetzt ist.The structure and mode of operation of direct current arc furnaces are known from numerous publications. The component that is essential for practical furnace operation is the contact electrode in the furnace vessel, which on the one hand must ensure good electrical contact with the scrap used or in the later course of the melting process with the liquid metal, but on the other hand is exposed to high thermal loads.
Eine derartige Kontaktelektrode ist bekannt aus der DE-PS 3l O6 74l.Such a contact electrode is known from DE-PS 3l O6 74l.
Die Kontaktelektroden im Gleichstrom-Lichtbogenofen unterliegen einem im Verhältnis zur Ofenherdausmauerung voreilenden Verschleiß. Da das Auswechseln einzelner Kontaktstäbe einen relativ großen Arbeitsaufwand bedeutet, ist man in der Praxis dazu übergegangen, in entsprechenden Zeitabständen alle Kontaktstäbe gemeinsam auszuwechseln.The contact electrodes in the DC arc furnace are subject to premature wear in relation to the furnace hearth lining. Since the replacement of individual contact rods means a relatively large amount of work, in practice it has been decided to replace all the contact rods together at appropriate intervals.
In der bisher betriebenen Arbeitsweise wurde nach der letzten Schmelze eine geeignete Zugöse in die im Ofen behaltene geringe Restschmelze eingesetzt. Nach ihrer Erkaltung und Verfestigung können dann mittels einer geeigneten Vorrichtung die Restschmelze, Kontaktstäbe und Ausmauerung gezogen werden. Nach dem Ziehen werden neue Kontaktstäbe eingesetzt und das Zentrum des Ofenbodens neu gestampft.In the previous mode of operation, after the last melt, a suitable towing eye was inserted into the small residual melt kept in the furnace. After they have cooled and solidified, the residual melt, contact rods and lining can then be drawn using a suitable device. After pulling, new contact rods are inserted and the center of the furnace floor is stamped again.
Dieser Arbeitsweise haftet der Mangel an, daß das Einsetzen der Kontaktstäbe, das Stampfen des Zentrums des Ofenbodens sowie der daran anschließende Trocknungsvorgang der Stampfmasse die Wiederinbetriebnahme des Ofens verzögern. Ferner ist das Stampfen des Zentrums des Ofenbodens im Innern des heißen Ofens beschwerlich für das Personal.This mode of operation has the defect that the insertion of the contact rods, the tamping of the center of the furnace floor and the subsequent drying process of the ramming mass delay the restart of the furnace. Furthermore, tamping the center of the furnace floor inside the hot furnace is difficult for the personnel.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Kontakt-Elektrodenanordnung, wie sie nach der DE-PS 3l O6 74l vorgeschlagen wird, in Richtung auf eine einfachere und schnellere Herstellung, Montage und Demontage zu verbessern.The object of the invention is to improve the contact electrode arrangement, as proposed according to DE-PS 3l O6 74l, in the direction of simpler and faster production, assembly and disassembly.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung in der Weise gelöst, wie es in den Patentansprüchen im einzelnen angegeben ist.This object is achieved according to the invention in the manner as specified in the claims.
Die Kontaktelektroden-Anordnung wird demnach als komplettes Bauteil des Schmelzofens konzipiert und hergestellt. Das Einsetzen dieses Bauteils in das mit einer kreisförmigen Öffnung am Boden versehene Ofengefäß erfolgt mit Hilfe eines Krans. Zum Einheben werden an der Oberseite der Kontaktelektroden-Baueinheit Tragmittel (Ösen) eingelassen. Die Baueinheit wird in das Ofengefäß abgesenkt und setzt sich mit ihrer Tragplatte auf die ringförmige Versteifung im Ofengefäß auf. Die Basisplatte, an die die Strom- und Kühlmittelleitungen angeschlossen werden, hängt durch die Ofengefäßöffnung nach unten durch.The contact electrode arrangement is therefore designed and manufactured as a complete component of the melting furnace. This component is inserted into the furnace vessel with a circular opening on the bottom by means of a crane. For lifting purposes, suspension elements (eyelets) are inserted on the top of the contact electrode assembly. The assembly is lowered into the furnace vessel and sits on the ring-shaped stiffening in the furnace vessel with its support plate. The base plate to which the power and coolant lines are connected hangs down through the furnace opening.
Die erwähnten Tragmittel an der Oberseite der Kontaktelektroden-Baueinheit haben nach dem Absenken und Aufsetzen der Baueinheit auf den Ofengefäßboden ihre Aufgabe erfüllt und schmelzen bei Betrieb des Ofens ein.The suspension means mentioned on the top of the contact electrode assembly have fulfilled their task after the assembly has been lowered and placed on the bottom of the furnace vessel and melt during operation of the furnace.
Das Auswechseln der Kontaktelektroden-Baueinheit, das nach entsprechendem Abbrand der Kontaktstäbe erforderlich wird, geschieht in der Weise, wie es in den Verfahrensansprüchen angegeben ist.The replacement of the contact electrode assembly, which becomes necessary after the contact rods have burned off appropriately, is carried out in the manner specified in the process claims.
Nachdem der Ofen leergefahren ist, werden die auf den Kragpratzen unterhalb des Ofengefäßes aufgelagerten Druckelemente (Teleskopzylinder) nach oben ausgefahren. Auf diese Weise wird zunächst mit einer großen Druckkraft die Kontaktelektrode aus dem Ausstampfungsverbund herausgebrochen und anschließend so weit nach oben gedrückt, daß der Greifer eines oberhalb des geöffneten Ofengefäßes befindlichen Zugmittels die Kontaktelektrode umgreifen und nach oben aus dem Ofen herausziehen kann.After the furnace has been emptied, the pressure elements (telescopic cylinder) on the cantilever claws below the furnace vessel are extended. In this way, the contact electrode is first broken out of the pounding compound with a large compressive force and then pushed upwards so far that the gripper of a traction means located above the open furnace vessel can grip around the contact electrode and pull it up out of the furnace.
Ist dies geschehen, so wird eine neue Kontaktelektroden-Baueinheit eingesetzt und der Ringspalt zwischen der feuerfesten Ausmauerung des Ofengefäßes und der aufgelagerten Kontaktelektroden-Baueinheit mit Feuerfestmaterial ausgestampft.Once this has been done, a new contact electrode assembly is inserted and the annular gap between the refractory lining of the furnace vessel and the superimposed contact electrode assembly is filled with refractory material.
Alternativ kann das Auswechseln der Kontaktelektroden-Baueinheit auch so vonstatten gehen, daß man nach der letzten Charge auf dem Herdboden des Ofens noch eine Restschmelze beläßt und in diese Schmelze geeignete Tragösen ein setzt. Diese Ösen bekommen nach Erkalten der Schmelze ihren Halt. Nachdem nun mit Hilfe der Druckelemente (Teleskopzylinder) die Kontaktelektrode lediglich aus dem Verbund im Ofengefäß herausgebrochen worden ist, haben die Tragösen ausreichenden Halt in der über der Kontaktelektrode befindlichen Restschmelze, so daß von einem Zugmittel die aus dem Ofengefäß bereits herausgelöste Kontaktelektrode ohne Schwierigkeiten nach oben herausgezogen werden kann. Anschließend kann in bereits geschilderter Weise das Einsetzen einer neuen Kontaktelektroden-Baueinheit stattfinden.Alternatively, the replacement of the contact electrode assembly can also be carried out in such a way that, after the last batch, a residual melt is left on the hearth of the furnace and suitable eyelets are inserted into this melt puts. These eyelets get their hold after the melt has cooled. Now that the contact electrode has only been broken out of the composite in the furnace vessel with the help of the pressure elements (telescopic cylinder), the support eyelets have sufficient hold in the residual melt located above the contact electrode, so that the contact electrode, which has already been released from the furnace vessel, can be lifted up without difficulty by a traction device can be pulled out. Subsequently, the insertion of a new contact electrode assembly can take place in the manner already described.
An Hand der schematischen Zeichnungen werden Einzelheiten der Erfindung nachstehend näher erläutert.Details of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings.
Es zeigen:
- Fig. l
- einen Schnitt durch einen Gleichstrom-Lichtbogenofen mit Kontaktelektroden-Anordnung im Betriebszustand und
- Fig. 2
- einen Schnitt durch einen Ofen gemäß Fig. l, jedoch vor dem Wechsel der Kontaktelektroden-Anordnung.
- Fig. L
- a section through a DC arc furnace with contact electrode arrangement in the operating state and
- Fig. 2
- a section through an oven according to FIG. 1, but before changing the contact electrode arrangement.
Das in den Figuren dargestellte Ofengefäß eines Gleichstrom-Lichtbogenofens besitzt einen Stahlmantel l und einen stählernen Gefäßboden 7. Das Ofengefäß ist mit einer feuerfesten Ausmauerung 2 versehen.The furnace vessel of a direct current arc furnace shown in the figures has a
Gemäß Fig. l ist in die kreisringförmige Bodenausnehmung des Ofengefäßes die Kontaktelektrode als kompakte Baueinheit eingesetzt.According to FIG. 1, the contact electrode is inserted as a compact structural unit in the annular bottom recess of the furnace vessel.
Die Kontaktelektroden-Baueinheit wird außerhalb des Ofens komplett erstellt. Die Baueinheit besteht aus einer Tragplatte 3, einer im Abstand darunter angeordneten, mittels Bolzen 5 mit der Tragplatte 3 verbundenen Basisplatte 4. Metallische Kontaktstäbe 6 sind senkrecht stehend mit ihren Hälsen an der Basisplatte 4 befestigt. Der Raum l3 der Kontaktelektrode von der Oberkante der Kontaktstäbe 6 bis hin zur Tragplatte 3 wird in der Weise ausgestampft, daß um die Kontaktelektrode eine Schablone angeordnet wird, die nach der Verfestigung der Ausstampfung wieder entfernt wird.The contact electrode assembly is completely created outside the furnace. The structural unit consists of a
Die Kontaktelektroden-Baueinheit erhält an ihrer Oberseite mindestens ein Tragmittel (Tragöse), an das Haken des Zugmittels angeschlagen werden, mit dem die komplette Kontaktelektroden-Baueinheit von oben in das Ofengefäß abgesenkt wird. Die Kontaktelektrode wird mit ihrer Tragplatte 3 auf dem Rand der kreisringförmigen Bodenausnehmung abgesetzt und durch geeignete Mittel mit dem Ofengefäß verbunden.The upper side of the contact electrode assembly has at least one suspension element (lifting eye), on which the hook of the traction mechanism is attached, with which the entire contact electrode assembly is lowered into the furnace vessel from above. The contact electrode is placed with its
Ist die Kontaktelektroden-Baueinheit eingesetzt, so wird der Ringspalt ll zwischen der eingesetzten Bauenheit und der feuerfesten Ausmauerung 2 des Ofengefäßes l mit Feuerfestmaterial ausgestampft. Die erwähnten, nicht dargestellten Tragmittel (Tragösen) schmelzen beim ersten Ofenbetrieb ab.If the contact electrode assembly is used, the
Das Auswechseln der verbrauchten Kontaktelektrode geschieht in der Weise, daß nach dem Leerfahren des Ofens die sich auf den Kragpratzen 9 der sich unterhalb des Ofengefäßes erstreckenden ringförmigen Versteifung 8 befindlichen Druckelemente (Teleskopzylinder lO) nach oben ausgefahren werden und die komplette Kontaktelektroden-Baueinheit aus dem Ausstampfungsverbund mit dem Ofengefäß herausgebrochen wird. Sobald das Herausbrechen erfolgt ist, können die Teleskopzylinder lO weiter ausgefahren werden, so daß die Kontaktelektrode so weit aus dem Herdboden des Ofengefäßes hervortritt, daß sie von dem Greifer eines nicht dargestellten, oberhalb des geöffneten Ofens befindlichen Krans umgriffen und herausgezogen werden kann.The exchange of the used contact electrode takes place in such a way that after the furnace has been emptied, the pressure elements (telescopic cylinder 10) located on the
Eine Alternative des Auswechselns der Kontaktelektroden-Baueinheit sieht vor, daß nach der letzten Ofencharge im Herdboden noch eine Restschmelze l7 belassen wird. In diese Restschmelze l7 wird mindestens eine Tragöse l4 eingelassen, an die nach dem Erkalten der Restschmelze l7 ein Zugmittel angeschlagen wird, das die Kontaktelektroden-Baueinheit aus dem Ofengefäß nach oben herauszieht, nachdem zuvor die Kontaktelektrode mit Hilfe der unterhalb des Ofengefäßes angeordneten Druckelemente lO (Teleskopzylinder) aus dem Verband mit dem Ofengefäß durch Hochfahren der Teleskopzylinder herausgebrochen worden ist.An alternative of replacing the contact electrode assembly provides that a
- 1 1
- OfengefäßmantelKiln jacket
- 2 2nd
- Ofengefäß-AusmauerungFurnace lining
- 3 3rd
- TragplatteSupport plate
- 44th
- Basisplatte Base plate
- 55
- Verbindungsbolzen Tragplatte - Basisplatte Connecting bolt support plate - base plate
- 66
- Kontaktstäbe Contact rods
- 7 7
- OfengefäßbodenFurnace bottom
- 88th
- Ringförmige Aussteifung des Ofengefäßbodens 7 Annular stiffening of the furnace bottom 7
- 99
- Kragpratzen Claws
- 10 10th
- Druckelemente (Teleskopzylinder)Pressure elements (telescopic cylinder)
- 11 11
- Ringspalt zwischen Ofenausmauerung 2 und Kontaktelektroden-AnordnungAnnular gap between furnace lining 2 and contact electrode arrangement
- 1212
- Strom- und Kühlmittelleitungen Power and coolant lines
- 13 13
- Ausstampfung der Kontaktelektroden-AnordnungStamping out the contact electrode arrangement
- 1414
- Tragösen zum Herausziehen der Kontaktelektroden-Anordnung Carrying eyes for pulling out the contact electrode arrangement
- 1515
- Schmelzelektrode Fusible electrode
- 1616
- Ofendeckel Oven cover
- 1717th
- Restschmelze Residual melt
Claims (4)
- Direct-current arc or resistance smelting furnace with an exchangeable contact electrode arrangement, which consists of a metallic supporting plate (3) resting on the edge of the bottom opening in the furnace vessel bottom (7), furthermore with a metallic base plate (4), arranged at a distance from the said supporting plate (3) and connected to the latter by means of bolts (5), a plurality of metallic contact rods (6), which are fastened by their necks to the base plate (4), a tamped refractory (11) between upper edge of contact rods (6) and supporting plate (3) and power and coolant lines (12), arranged underneath the base plate (4), characterised in that the contact electrode arrangement is designed as an exchangeable modular unit (3, 4, 5, 6, 12, 13) and in that the furnace vessel bottom (7) has an annular reinforcement (8), extending downwards from the edge of the bottom opening and having built-on brackets (9), on which the thrust elements (10) are mounted.
- Direct-current arc or resistance smelting furnace according to Claim 1, characterised in that the contact electrode modular unit (3, 4, 5, 6, 12, 13) has at least one supporting means on its upper side.
- Direct-current arc or resistance smelting furnace according to Claim 1, characterised in that the annular gap (11) between the contact electrode modular unit (3, 4, 5, 6, 12, 13), inserted in the furnace vessel bottom opening, and the refractory brick lining (2) of the furnace vessel (1) is tamped.
- Method of exchanging the contact electrode modular unit of the direct-current arc or resistance smelting furnace according to Claims 1 to 3, characterised in that the contact electrode modular unit (3, 4, 5, 6, 12, 13) is released from the brick lining (2) and raised by means of thrust elements (10) mounted on brackets (9) of the annular furnace vessel bottom reinforcement (8), grasped by a gripper of a drawing means or drawn upwards on supporting eyes (14), inserted into the residual melt (17) of the furnace, and in that the new contact electrode modular unit is inserted into the furnace vessel from above on a supporting means.
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