EP0473809A1 - Direct-current arc furnace - Google Patents

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EP0473809A1
EP0473809A1 EP90116866A EP90116866A EP0473809A1 EP 0473809 A1 EP0473809 A1 EP 0473809A1 EP 90116866 A EP90116866 A EP 90116866A EP 90116866 A EP90116866 A EP 90116866A EP 0473809 A1 EP0473809 A1 EP 0473809A1
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EP
European Patent Office
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lining layer
arc furnace
arc
sector
electrical conductivity
Prior art date
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EP90116866A
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German (de)
French (fr)
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Sven-Einar Stenkvist
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
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Priority to AT90116866T priority patent/ATE93114T1/en
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Priority to US07/748,866 priority patent/US5237585A/en
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    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/08—Heating by electric discharge, e.g. arc discharge
    • F27D11/10—Disposition of electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • H05B7/02—Details
    • H05B7/06—Electrodes

Definitions

  • the invention relates to a direct current arc furnace with a furnace vessel which is surrounded by a metallic jacket, with at least one electrode connected as a cathode and at least one bottom contact, the bottom of the furnace consisting of one or more lining layers which are electrically conductive bricks or has other inserts with the same effect, which lining layer (s) rests on a contact plate covering most of the bottom, which contact plate forms the ground contact switched as an anode and rests on a bottom plate, said contact plate is provided with a plurality of connection fittings which are provided by Open openings in the base plate and are connected via electrical lines to a power supply device provided next to the furnace vessel.
  • the invention relates to a state of the art, as it results, for example, from US Pat. No. 4,550,413.
  • the invention has for its object to provide a DC arc furnace in which a targeted deflection and / or symmetry of the arc is achieved with simple means.
  • this object is achieved in that, in order to specifically deflect the arc, one or more sections of the lining layer consist of a material which has a lower specific electrical conductivity than the lining layer in the remaining section.
  • the lining layer in its section facing the power supply device preferably consists at least partially of a material that has a lower specific electrical conductivity than the lining layer in the rest of the section.
  • the lining layer in the area of the floor cut has a lower electrical conductivity than in the rest of the area, in order in this way to avoid deflection of the arc. In this way, the arc is deflected in the direction of the floor tapping and thus more heat is introduced into the melt.
  • a deflection of the arc can be accomplished if the lining layer has a lower specific electrical conductivity in the area in which charging takes place than in the rest of the area. Analogous to the aforementioned, this leads to deflection of the arc towards charging and thus to an increased supply of heat.
  • the advantage of the invention is to be seen in particular in the fact that without complex wiring under or next to the furnace vessel or method of the electrode for the targeted deflection of the arc, this deflection, if necessary, leading to symmetry, or deliberately deflection of the arc in a predetermined direction . Since the lining layer has to be renewed at regular intervals anyway, existing arc furnaces can also be equipped with the lining layer according to the invention.
  • a direct current arc furnace according to FIG. 1 has a furnace vessel 1 which is provided with a jacket 2 made of metal.
  • the furnace lid and the electrode holder have been left out.
  • the furnace has only one solid electrode 3 connected as a cathode, but this number can also be two, three or more.
  • Under the electrode 3, an electrode spot is obtained in the usual way, i.e. a slag-free surface of the melt 4.
  • the furnace has a tapping device in the form of an eccentric bottom cut 5 in an oriel-like projection 6 of the furnace vessel. There is contact with the floor in the bottom of the furnace.
  • the ground contact consists in the example of three lining layers 7a, 7b and 7c graphite or graphite-containing bricks 8a, 8b, 8c, which rest on a dome-shaped contact plate 9.
  • Connection fittings 10 (FIG. 1a) on the contact plate 9 project downwards through openings 11 in the vessel bottom 12 into the open.
  • the conventional furnace lining 13 adjoins the floor lining layer on the outside.
  • the vessel bottom 12 can be provided with a cooling device (not shown) in order to keep it at the lowest possible temperature.
  • the bricks 8a, 8b and 8c of the lining layers 7a, 7b and 7c serve as current conductors between the melt 14 and the contact plate 9.
  • the direct current arc furnace corresponds to the prior art and is described in detail, for example, in US Pat. No. 4,228,314, DE- Patent specification 30 22 566, GB-A 21 33 125 or also DE-A-32 41 978 described in detail, the first-mentioned documents relating to classic arc furnaces, the latter-mentioned arc furnaces with an eccentric bottom cut.
  • the jacket 2 of the furnace vessel is drawn radially inwards and forms an inwardly projecting collar 15, the end 16 of which is bent upwards.
  • the base plate 12 projects beyond the collar 15 in the radial direction.
  • a ring 17 made of insulating material is arranged in the overlap area. In this way, the entire bottom part of the furnace is supported on the collar 15 in an electrically insulated manner. The bottom part of the furnace virtually floats in the furnace vessel 1. At the same time, the electrical insulation between the furnace shell 2 and the base plate 12 and thus the ground contact is brought about via the insulating material.
  • the distribution of the connection fittings 9 can be seen from the top view of the underside of the furnace vessel 1 according to FIG. One recognizes four armatures 10 regularly distributed over the floor and the high current lines 18 to the power supply device 19 of the arc furnace.
  • the top view of the upper lining layer 7a according to FIG. 3 shows the distribution of the bricks 8a according to the invention: in a first sector 21 with an opening angle a of typically 45 to 90 °, which opens symmetrically towards the power supply device 12, the bricks 8a are made, 8b and / or 8c of the lining layers 7a, 7b and 7c made of a material with a lower carbon content than the bricks of the second sector 22, which have a carbon content of typically 10-20% by weight carbon.
  • the electrical conductivity in the first sector 21 is accordingly lower than outside this area.
  • bricks can also be used which have electrical conductors other than graphite, e.g. those in which the electrical conductivity is determined by the boride content.
  • Bricks can also be used which consist of a substantially non-conductive core which is completely or only partially covered with a metallic shell.
  • the said lining layers can also be designed differently in terms of their electrical conductivity in another way, for example by adding bricks to the lining layer (s) in the section of the lining layer which faces the power supply device (12) lower conductivity or non-conductive bricks are interspersed.

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Abstract

In a direct-current arc furnace, the arc is deflected under the influence of the high-current lines (18), which run below the furnace vessel, in the direction away from the power supply device (19). This leads to thermal overloading of a part of the furnace vessel wall. If the lining layers are constructed such that, in a first sector (21) which opens towards the power supply device (19), they are formed from a material having a lower specific conductivity than the lining layer in the second sector (22), the arc burns symmetrically again. A lining layer which is inhomogeneous in this sense can furthermore be used for deliberate deflection of the arc. <IMAGE>

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrom-Lichtbogenofen mit einem Ofengefäss, das mit einem metallischen Mantel umgeben ist, mit mindestens einer als Kathode geschalteten Elektrode und mindestens einem Bodenkontakt, wobei der Boden des Ofens aus einer oder mehreren Futterschichten besteht, welche elektrisch leitende Ziegel oder andere gleichwirkende Einsätze aufweist, welche Futterschicht(en) auf einer den grössten Teil des Bodens überdeckenden Kontaktplatte aufliegt, welche Kontaktplatte den als Anode geschalteten Bodenkontakt bildet und auf einer Bodenplatte aufliegt, die genannte Kontaktplatte mit einer Mehrzahl von Anschluss-Armaturen versehen ist, welche durch Oeffnungen in der Bodenplatte hindurchreichen und über elektrische Leitungen an eine neben dem Ofengefäss vorgesehene Stromversorgungseinrichtung angeschlossen sind.The invention relates to a direct current arc furnace with a furnace vessel which is surrounded by a metallic jacket, with at least one electrode connected as a cathode and at least one bottom contact, the bottom of the furnace consisting of one or more lining layers which are electrically conductive bricks or has other inserts with the same effect, which lining layer (s) rests on a contact plate covering most of the bottom, which contact plate forms the ground contact switched as an anode and rests on a bottom plate, said contact plate is provided with a plurality of connection fittings which are provided by Open openings in the base plate and are connected via electrical lines to a power supply device provided next to the furnace vessel.

Die Erfindung nimmt dabei Bezug auf einen Stand der Technik, wie er sich beispielsweise aus der US-Patentschrift 4,550,413 ergibt.The invention relates to a state of the art, as it results, for example, from US Pat. No. 4,550,413.

TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIKTECHNOLOGICAL BACKGROUND AND PRIOR ART

Bei Gleichstrom-Lichtbogenöfen hoher Leistung führen die in den Stromzu- und -ableitungen fliessenden hohen Ströme zu Ablenkungen des Lichtbogens. Das Abbrennen des Lichtbogen erfolgt nicht vertikal. Der Lichtbogen ist vielmehr gegen die Ofenwandung gerichtet und führt dort zu einer Ueberhitzung.In high-performance DC arc furnaces, the high currents flowing in the power supply and discharge lines lead to deflections of the arc. The arc is not burned vertically. Rather, the arc is directed against the furnace wall and there leads to overheating.

Durch eine besondere Führung der Stromzu-und -abfuhrleitungen unter und neben dem Ofengefäss lässt sich eine "Zentrierung" des Lichtbogens erzielen. So wird in der US-A-4,550,413 und der US-A-4,577,326 vorgeschlagen, diese Leitungen so zu verlegen, dass die durch den fliessenden Gleichstrom hervorgerufenen magnetischen Felder symmetrisch auf den Lichtbogen einwirken. Diese Massnahmen sind jedoch aufwendig und erhöhen heben den Kosten auch den Platzbedarf des Ofens. Eine andere Lösung besteht darin, die Elektrode samt Elektrodenhalterung relativ zum Ofengefäss horizontal verschiebbar zu machen, um damit Unsymmetrien in der Stromzu- und -abführung zu kompensieren. Auch diese Massnahme ist sehr aufwendig, weil im Ofendeckel entsprechend Platz für den Verfahrweg der Elektrode vorgesehen werden muss.A special centering of the power supply and discharge lines under and next to the furnace vessel enables the arc to be "centered". It is proposed in US-A-4,550,413 and US-A-4,577,326 to lay these lines in such a way that the magnetic fields caused by the flowing direct current act symmetrically on the arc. However, these measures are complex and also increase the costs of the furnace. Another solution is to make the electrode, including the electrode holder, horizontally displaceable relative to the furnace vessel, in order to compensate for asymmetries in the current supply and dissipation. This measure is also very complex because there must be sufficient space in the furnace cover for the travel of the electrode.

Während die Stromzuführungen zu ungewollten Ablenkung des Lichtbogens führen, kann es in der Praxis durchaus vorkommen, dass der Lichtbogen gezielt in die eine oder andere Richtung abgelenkt werden sollte, um z.B. im Bereich eines exzentrischen Bodenabstichs oder bei Oefen mit kontinuierlicher Chargierung in besagten Bereichen mehr Wärme einzubringen. Dies wäre nur durch horizontales Verfahren der Elektrode relativ zum Ofengefäss möglich, was jedoch sehr aufwendig wäre.While the power supply leads to unwanted deflection of the arc, in practice it can happen that the arc should be deflected in one direction or another in order to e.g. to bring in more heat in the area of an eccentric floor cut or in furnaces with continuous charging in said areas. This would only be possible by moving the electrode horizontally relative to the furnace vessel, but this would be very expensive.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichstrom-Lichtbogenofen zu schaffen, bei welchem mit einfachen Mitteln eine gezielte Ablenkung und/oder Symmetrierung des Lichtbogens erreicht wird.The invention has for its object to provide a DC arc furnace in which a targeted deflection and / or symmetry of the arc is achieved with simple means.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zur gezielten Ablenkung des Lichtbogens ein oder mehrere Abschnitte der Futterschicht aus einem Material bestehen, das eine geringere spezifische elektrische Leitfähigkeit aufweist als die Futterschicht im restlichen Abschnitt.According to the invention, this object is achieved in that, in order to specifically deflect the arc, one or more sections of the lining layer consist of a material which has a lower specific electrical conductivity than the lining layer in the remaining section.

Vorzugsweise besteht dabei die Futterschicht in ihrem der Stromversorgungseinrichtung zugewandten Abschnitt zumindest teilweise aus einem Material, das eine geringere spezifische elektrische Leitfähigkeit aufweist als die Futterschicht im restlichen Abschnitt.The lining layer in its section facing the power supply device preferably consists at least partially of a material that has a lower specific electrical conductivity than the lining layer in the rest of the section.

Bei Lichtbogenöfen mit exzentrischem Bodenabstich ist es zweckmässig, wenn die Futterschicht im Bereich des Bodenabstichs eine niedrigere elektrische Leitfähigkeit aufweist als im restlichen Bereich, um auf diese Weise eine Ablenkung des Lichtbogens zu vermeiden. Auf diese Weise wird der Lichtbogen in Richtung Bodenabstich abgelenkt und somit dort mehr Wärme in die Schmelze eingebracht.In the case of arc furnaces with an eccentric floor cut, it is expedient if the lining layer in the area of the floor cut has a lower electrical conductivity than in the rest of the area, in order in this way to avoid deflection of the arc. In this way, the arc is deflected in the direction of the floor tapping and thus more heat is introduced into the melt.

Bei Lichtbogenöfen für die kontinuierliche Chargierung von Eisenschwamm oder Schrott, kann eine Ablenkung des Lichtbogens dadurch bewerkstelligt werden, wenn die Futterschicht in dem Bereich, in welchen chargiert wird, eine niedrigere spezifische elektrische Leitfähigkeit aufweist, als im restlichen Bereich. Dies führt analog zum vorgenannten zu Ablenkung des Lichtbogens hin zu Chargierung und damit zu einer erhöhten Wärmezufuhr.In arc furnaces for the continuous charging of sponge iron or scrap, a deflection of the arc can be accomplished if the lining layer has a lower specific electrical conductivity in the area in which charging takes place than in the rest of the area. Analogous to the aforementioned, this leads to deflection of the arc towards charging and thus to an increased supply of heat.

Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass ohne aufwendige Leitungsführung unter oder neben dem Ofengefäss oder Verfahren der Elektrode zur gezielten Ablenkung des Lichtbogen, wobei diese Ablenkung bedarfsweise zu einer Symmetrierung führt, oder bewusst eine Ablenkung des Lichtbogens in eine vorbestimmte Richtung führen kann. Da die Futterschicht ohnehin in regelmässigen Zeitabständen erneuert werden muss, lassen sich auch bestehende Lichtbogenöfen mit der erfindungsgemässen Futterschicht ausrüsten.The advantage of the invention is to be seen in particular in the fact that without complex wiring under or next to the furnace vessel or method of the electrode for the targeted deflection of the arc, this deflection, if necessary, leading to symmetry, or deliberately deflection of the arc in a predetermined direction . Since the lining layer has to be renewed at regular intervals anyway, existing arc furnaces can also be equipped with the lining layer according to the invention.

Ausführungsformen der Erfindung sowie die damit erzielbaren Vorteile werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention and the advantages which can be achieved thereby are explained in more detail below with reference to the drawing.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt:

  • Fig.1 ein Ausführungsbeispiel eines Gleichstrom-Lichtbogenofen mit exzentrischen Bodenabstich im Längsschnitt;
  • Fig.1 a ein Detail aus Fig.1, das den elektrischen Anschluss am Ofenboden verdeutlicht;
  • Fig.2 eine Draufsicht auf den Ofengefässboden des Lichtbogenofens gemäss Fig.l;
  • Fig.3 eine Draufsicht auf die Futterschicht des Gleichstrom-Lichtbogenofensgemäss Fig.1 mit zusätzlichen Vorkehrungen zur vermehrten Wärmezufuhr im Bereich des Bodenabstichs;
  • Fig.4 eine Draufsicht auf die Futterschicht des Gleichtrom-Lichtbogenofens gemäss Fig.1 mit zusätzlichen Vorkehrungen zur vermehrten Wärmezufuhr im Bereich der Chargierung.
In the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically, namely:
  • 1 shows an embodiment of a DC arc furnace with an eccentric bottom cut in longitudinal section;
  • Figure 1a shows a detail from Figure 1, which illustrates the electrical connection to the furnace bottom;
  • 2 shows a plan view of the furnace bottom of the arc furnace according to Fig.l;
  • 3 shows a top view of the lining layer of the direct current arc furnace according to FIG. 1 with additional measures for increasing the supply of heat in the area of the bottom cut;
  • 4 shows a plan view of the lining layer of the direct current electric arc furnace according to FIG. 1 with additional precautions for increased heat supply in the area of the batch.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

Ein Gleichstrom-Lichtbogenofen nach Fig.1 weist ein Ofengefäss 1 auf, das mit einem Mantel 2 aus Metall versehen ist. Der Ofendeckel sowie die Elektrodenhalterung sind fortgelassen worden. Im Ausführungsbeispiel weist der Ofen nur eine als Kathode geschaltete massive Elektrode 3 auf, doch kann diese Zahl auch zwei, drei oder mehr betragen. Unter der Elektrode 3 erhält man auf übliche Weise einen Elektrodenfleck, d.h. eine schlackenfreie Fläche der Schmelze 4. Der Ofen hat eine Abstichvorrichtung in Form eines exzentrischen Bodenabstichs 5 in einem erkerartigen Vorsprung 6 des Ofengefässes. Im Ofengrund ist ein Bodenkontakt angebracht. Der Bodenkontakt besteht aus im Beispielsfall drei Futterschichtlagen 7a, 7b und 7c Graphit- oder graphithaltigen Ziegeln 8a, 8b, 8c, die auf einer kalottenförmigen Kontaktplatte 9 aufliegen. Anschluss-Armaturen 10 (Fig.1 a) an der Kontaktplatte 9 ragen durch Oeffnungen 11 im Gefässboden 12 nach unten ins Freie.A direct current arc furnace according to FIG. 1 has a furnace vessel 1 which is provided with a jacket 2 made of metal. The furnace lid and the electrode holder have been left out. In the exemplary embodiment, the furnace has only one solid electrode 3 connected as a cathode, but this number can also be two, three or more. Under the electrode 3, an electrode spot is obtained in the usual way, i.e. a slag-free surface of the melt 4. The furnace has a tapping device in the form of an eccentric bottom cut 5 in an oriel-like projection 6 of the furnace vessel. There is contact with the floor in the bottom of the furnace. The ground contact consists in the example of three lining layers 7a, 7b and 7c graphite or graphite-containing bricks 8a, 8b, 8c, which rest on a dome-shaped contact plate 9. Connection fittings 10 (FIG. 1a) on the contact plate 9 project downwards through openings 11 in the vessel bottom 12 into the open.

An die Bodenfutterschicht schliesst sich nach aussen hin die konventionelle Ofenausmauerung 13 an. Der Gefässboden 12 kann mit einer Kühleinrichtung (nicht dargestellt) versehen sein, um sie auf möglichst niedriger Temperatur zu halten. Die Ziegel 8a, 8b und 8c der Futterschichten 7a, 7b und 7c dienen als Stromleiter zwischen der Schmelze 14 und der Kontaktplatte 9. Insoweit entspricht der Gleichstrom-Lichtbogenofen dem Stand der Technik und ist beispielsweise ausführlich in dem US-Patent 4,228,314, der DE-Patentschrift 30 22 566, der GB-A 21 33 125 oder auch der DE-A-32 41 978 ausführlich beschrieben, wobei die erstgenannten Dokumente klassische Lichtbogenöfen, die letztegenannten Lichtbogenöfen mit exzentrischem Bodenabstich betreffen..The conventional furnace lining 13 adjoins the floor lining layer on the outside. The vessel bottom 12 can be provided with a cooling device (not shown) in order to keep it at the lowest possible temperature. The bricks 8a, 8b and 8c of the lining layers 7a, 7b and 7c serve as current conductors between the melt 14 and the contact plate 9. In this respect, the direct current arc furnace corresponds to the prior art and is described in detail, for example, in US Pat. No. 4,228,314, DE- Patent specification 30 22 566, GB-A 21 33 125 or also DE-A-32 41 978 described in detail, the first-mentioned documents relating to classic arc furnaces, the latter-mentioned arc furnaces with an eccentric bottom cut.

Der Mantel 2 des Ofengefässes radial nach innen gezogen und bildet einen nach innen ragenden Kragen 15, dessen Ende 16 nach oben umgebogen ist. Die Bodenplatte 12 überragt den Kragen 15 in radialer Richtung. Im Ueberlappungsbereich ist eines Ring 17 aus Isoliermaterial angeordnet. Auf diese Weise stützt sich die gesamte Bodenpartie des Ofens elektrisch isoliert auf dem Kragen 15 ab. Die Bodenpartie des Ofens schwimmt quasi im Ofengefäss 1. Gleichzeitig wird über das Isoliermaterial die elektrische Isolation zwischen Ofenmantel 2 und Bodenplatte 12 und damit dem Bodenkontakt bewerkstelligt.The jacket 2 of the furnace vessel is drawn radially inwards and forms an inwardly projecting collar 15, the end 16 of which is bent upwards. The base plate 12 projects beyond the collar 15 in the radial direction. A ring 17 made of insulating material is arranged in the overlap area. In this way, the entire bottom part of the furnace is supported on the collar 15 in an electrically insulated manner. The bottom part of the furnace virtually floats in the furnace vessel 1. At the same time, the electrical insulation between the furnace shell 2 and the base plate 12 and thus the ground contact is brought about via the insulating material.

Die Verteilung der Anschluss-Armaturen 9 geht aus der Draufsicht auf die Unterseite des Ofengefässes 1 gemäss Fig.2 hervor. Man erkennt vier regelmässig über den Boden verteilte Armaturen 10 und die Hochstromleitungen 18 zu der Stromversorgungseinrichtung 19 des Lichtbogenofens. Die Draufsicht auf die obere Futterschicht 7a gemäss Fig.3 lässt die erfindungsgemässe Verteilung der Ziegel 8a erkennen: In einem ersten Sektor 21 mit einem Oeffnungswinkel a von typisch 45 bis 90°, der sich zur Stromversorgungseinrichtung 12 hin symmetrisch öffnet, bestehen die Ziegel 8a, 8b und/oder 8c der Futterschichten 7a, 7b bzw. 7c aus einem Material mit weniger Kohlenstoffgehalt als die Ziegel des zweiten Sektors 22, welche einen Kohlenstoffgehalt von typisch 10 - 20 Gew% Kohlenstoff aufweisen. Die elektrische Leitfähigkeit im ersten Sektor 21 ist demgemäss niedriger als ausserhalb dieses Gebiets.The distribution of the connection fittings 9 can be seen from the top view of the underside of the furnace vessel 1 according to FIG. One recognizes four armatures 10 regularly distributed over the floor and the high current lines 18 to the power supply device 19 of the arc furnace. The top view of the upper lining layer 7a according to FIG. 3 shows the distribution of the bricks 8a according to the invention: in a first sector 21 with an opening angle a of typically 45 to 90 °, which opens symmetrically towards the power supply device 12, the bricks 8a are made, 8b and / or 8c of the lining layers 7a, 7b and 7c made of a material with a lower carbon content than the bricks of the second sector 22, which have a carbon content of typically 10-20% by weight carbon. The electrical conductivity in the first sector 21 is accordingly lower than outside this area.

Ohne diese Massnahme und einer Leitungsführung, wie sie in Fig.2 (in Fig.1 ist die Leitungsführung und die Lage der Stromversorgungseinrichtung 19 nur schematisch angedeutet) eingezeichnet ist, würde der Lichtbogen unter dem Einfluss der in der Elektrode 3 und den Hochstromleitungen 18 fliessenden Stromes in Richtung weg von der Stromversorgungseinrichtung 19 abgelenkt. Mit der erfindungsgemässen Zusammensetzung der Futterschicht(en) hingegen wird quasi das elektrisch/magetische Zentrum des Bodenkontakts - für sich allein betrachtet - aus der geometrischen Mitte heraus verschoben. Auf diese Weise wird die Stromverteilung in der Schmelze so beeinflusst, dass im Bereich des zweiten Sektors 22 in diese mehr Strom eindringt und so das ablenkende Gleichfeld, das von den Hochstromleitungen 18 herrührt, kompensierend überlagert. Die Folge davon ist ein ablenkungsfreier Lichtbogenbetrieb.Without this measure and a line routing as shown in FIG. 2 (the line routing and the position of the power supply device 19 are only indicated schematically in FIG. 1), the electric arc would be influenced by those flowing in the electrode 3 and the high-current lines 18 Current deflected in the direction away from the power supply device 19. On the other hand, with the composition of the lining layer (s) according to the invention, the electrical / magical center of the ground contact - viewed in isolation - is shifted out of the geometric center. In this way, the current distribution in the melt is influenced in such a way that more current penetrates into it in the region of the second sector 22 and thus compensates for the deflecting direct field that originates from the high-current lines 18. The consequence of this is a deflection-free arc operation.

Sowohl die "normal-leitenden" als auch die "schwächerleitenden" Ziegel entsprechen durchwegs dem Stand der Technik und werden von einschlägigen Firmen mit den verschiedensten Spezifikationen angeboten. Danaben können aber auch Ziegel verwendet werden, die andere elektrische Leiter als Graphit aufweisen, z.B. solche, bei denen die elektrische Leitfähigkeit durch den Gehalt an Boriden bestimmt ist. Auch können Ziegel verwendet werden, die aus einem im wesentlichen nichtleitenden Kern bestehen, der mit einer metallischen Hülle ganz oder nur teilweise umhüllt ist.Both the "normal-conductive" and the "weakly conductive" bricks consistently correspond to the state of the art and are offered by relevant companies with a wide variety of specifications. However, bricks can also be used which have electrical conductors other than graphite, e.g. those in which the electrical conductivity is determined by the boride content. Bricks can also be used which consist of a substantially non-conductive core which is completely or only partially covered with a metallic shell.

Anstelle von Sektoren 21, 22 unterschiedlicher Leitfähigkeit können die besagten Futterschichten auch auf andere Weise in ihrer elektrischen Leitfähigkeit unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise dadurch, dass im Abschnitt der Futterschicht, welcher der Stromversorgungseinrichtung (12) zugewandt ist, in die Futterschicht(en) Ziegel mit geringerer Leitfähigkeit oder nichtleitende Ziegel eingestreut sind.Instead of sectors 21, 22 of different conductivity, the said lining layers can also be designed differently in terms of their electrical conductivity in another way, for example by adding bricks to the lining layer (s) in the section of the lining layer which faces the power supply device (12) lower conductivity or non-conductive bricks are interspersed.

Es könnte als nachteilig angesehen werden, dass die vorgeschlagenen Massnahmen bei einer Neuinstallation nicht zu einer vollständigen Beseitigung der Ablenkung führt, zum Beispiel weil der Oeffnungwinkel a zu klein oder zu gross gewählt wurde, oder die Leitfähigkeit der Futterschicht(en) im ersten Sektor 21 falsch dimensioniert wurde. Da jedoch Futterschichten regelmässig ohnehin erneuert werden müssen, ist die Erprobungsphase vergleichsweise kurz im Vergleich zur Lebensdauer des Ofens und beeinträchtigt demgemäss den Ofenbetrieb und dessen Wirtschaftlichkeit nur wenig.It could be considered disadvantageous that the proposed measures do not lead to a complete elimination of the distraction in the case of a new installation, for example because the opening angle a was chosen too small or too large, or the conductivity of the lining layer (s) in the first sector 21 is incorrect was dimensioned. However, since lining layers have to be renewed regularly anyway, the test phase is comparatively short in comparison to the life of the furnace and accordingly has little impact on furnace operation and its economy.

Bei Lichtbogenöfen mit exzentrischem Bodenabstich oder bei Lichtbogenöfen, bei denen Schrott oder Eisenschwamm kontinuierlich chargiert wird, ist im Bereich des Bodenabstichs bzw. der Chargierung die Temperatur in der Schmelze niedriger als im restlichen Bereich der Schmelze. Durch die Wahl unterschiedlich elektrisch leitfähiger Abschnitte der Futterschicht kann auch für derartige Spezialzwecke eine gezielte Ablenkung des Lichtbogens erreicht werden, um auf diese Weise bestimmten Zonen der Schmelze:

  • In Fig.4 ist neben dem Sektor 21 ein zweiter Sektor 23 mit elektrisch weniger gut leitenden Ziegeln vorgesehen, welcher Sektor sich mit einem Oeffnungswinkel β hin zum Bodenabstich 5 symmetrisch öffnet. Für die Bemessung des Oeffnungswinkel β und des Leitfähigkeit der Ziegel gelten diesselben Uebrlegungen, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit der Symmetrierung angesprochen wurden. Selbstverständlich lässt sich die gezielte Ablenkung durch den Aufbau des Sektors 23 auch für sich alleine anwenden, wenn beispielsweise eine Führung der Leitungen nach dem Stand der Technik gemäss US-PS 4,577,326 oder US-PS 4,550,413 verwendet wird.
  • In Figur 3 ist ferner einer dritte Möglichkeit der Einflussnahme auf den Lichtbogen angedeutet. Sie gilt für Lichtbogenöfen mit kontinuierlicher Chargierung mit eisenschwamm-Pellets oder Schrott. Bei eine Chargierung gegenüber der Stromversorgungseinrichtung 19 - angedeutet durch den Pfeil 24 - wird eine Ablenkung in Richtung der Charge dadurch erreicht, dass in einem Sektor 25 mit dem Oeffnungswinkel 4) das Material der Futterschicht eine kleinere Leitfähigkeit aufweist als in den Abschnitt(en) 22. Auch hier gilt, dass diese Massnahme im Bedarfsfall allein für sich getroffen werden kann.
In arc furnaces with eccentric bottom tapping or in arc furnaces where scrap or sponge iron is continuously charged, the temperature in the bottom tapping or charging is lower in the melt than in the rest of the melt. By selecting different electrically conductive sections of the lining layer, a specific deflection of the arc can also be achieved for such special purposes, in order in this way to define specific zones of the melt:
  • In FIG. 4, in addition to the sector 21, a second sector 23 with bricks that are less electrically conductive is provided, which sector opens symmetrically with an opening angle β towards the floor tapping 5. The same considerations apply to the dimensioning of the opening angle β and the conductivity of the bricks as were mentioned above in connection with the symmetrization. Of course, the targeted deflection due to the construction of the sector 23 can also be used on its own if, for example, a line guide according to the prior art according to US Pat. No. 4,577,326 or US Pat. No. 4,550,413 is used.
  • FIG. 3 also indicates a third possibility of influencing the arc. It applies to arc furnaces with continuous charging with sponge iron pellets or scrap. When charging in relation to the power supply device 19 - indicated by the arrow 24 - a deflection in the direction of the batch is achieved in that in a sector 25 with the opening angle 4) the material of the lining layer has a lower conductivity than in the section (s) 22 Here, too, it applies that this measure can be taken on its own if necessary.

Claims (8)

1. Gleichstrom-Lichtbogenofen mit einem Ofengefäss (1), das mit einem metallischen Mantel (2) umgeben ist, mit mindestens einer als Kathode geschalteten Elektrode (3) und mindestens einem Bodenkontakt, wobei der Boden des Ofens aus einer ein- oder mehrlagigen Futterschicht (7a,7b,7c) besteht, welche elektrisch leitende Ziegel (8a,8b,8c) oder andere gleichwirkende Einsätze aufweist, welche Futterschicht auf einer den grössten Teil des Bodens überdeckenden Kontaktplatte (9) aufliegt, welche Kontaktplatte den als Anode geschalteten Bodenkontakt bildet und auf einer Bodenplatte (12) aufliegt, die genannte Kontaktplatte (9) mit einer Mehrzahl von Anschluss-Armaturen (10) versehen ist, welche durch Oeffnungen (11) in der Bodenplatte (12) hindurchreichen und über elektrische Leitungen (18) an eine neben dem Ofengefäss vorgesehene Stromversorgungseinrichtung (19) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur gezielten Ablenkung des Lichtbogens ein oder mehrere Abschnitte (21,23; 21,25) der Futterschicht (7a,7b,7c) aus einem Material bestehen, das eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist als die Futterschicht im restlichen Abschnitt (22).1. DC arc furnace with a furnace vessel (1), which is surrounded by a metallic jacket (2), with at least one electrode (3) connected as a cathode and at least one bottom contact, the bottom of the furnace consisting of a single or multi-layer lining layer (7a, 7b, 7c), which has electrically conductive bricks (8a, 8b, 8c) or other inserts with the same effect, which lining layer rests on a contact plate (9) covering most of the ground, which contact plate forms the ground contact switched as an anode and rests on a base plate (12), said contact plate (9) is provided with a plurality of connection fittings (10) which extend through openings (11) in the base plate (12) and to one via electrical lines (18) the power supply device (19) provided next to the furnace vessel are connected, characterized in that one or more sections (21, 23; 2 1,25) of the lining layer (7a, 7b, 7c) consist of a material which has a lower electrical conductivity than the lining layer in the remaining section (22). 2. Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Futterschicht(en) (7a,7b,7c) in ihre der Stromversorgungseinrichtung (19) zugewandten Abschnitt (21) zumindest teilweise aus einem Material besteht bzw. bestehen, das eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist als die Futterschicht(en) im restlichen Abschnitt (22).2. Arc furnace according to claim 1, characterized in that the lining layer (s) (7a, 7b, 7c) in its section (21) facing the power supply device (19) at least partially consists or consist of a material which has a lower electrical conductivity has as the lining layer (s) in the remaining section (22). 3. Lichtbogenofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Futterschicht(en) (7a,7b,7c) in einem ersten Sektor (21), der sich hin zur Stromversorgungseinrichtung (19) öffnet, aus einem Material besteht, das eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist als die Futterschicht(en) im zweiten Sektor (22).3. Arc furnace according to claim 2, characterized in that the lining layer (s) (7a, 7b, 7c) in a first sector (21) which opens towards the power supply device (19) net, consists of a material that has a lower electrical conductivity than the lining layer (s) in the second sector (22). 4. Lichtbogenofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Oeffnungswinkel (a) des ersten Sektors (21) zwischen 20° und 180°, vorzugsweise zwischen 45° und 90°, beträgt.4. Arc furnace according to claim 3, characterized in that the opening angle (a) of the first sector (21) is between 20 ° and 180 °, preferably between 45 ° and 90 °. 5. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitfähigkeit der Futterschicht (7a,7b,7c) im ersten Abschnitt bzw. Sektor (21) mindestens um 25 % kleiner ist als die Leitfähigkeit der Futterschicht (7a,7b,7c) im anderen Abschnitt bzw. Sektor (22).5. Arc furnace according to one of claims 2 to 4, characterized in that the electrical conductivity of the lining layer (7a, 7b, 7c) in the first section or sector (21) is at least 25% smaller than the conductivity of the lining layer (7a, 7b, 7c) in the other section or sector (22). 6. Lichtbogenofen nach Anspruch 1 oder 2 mit einem exzentrischen Bodenabstich (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Futterschicht-(en) im Bereich des Bodenabstichs (5) eine niedrigere elektrische Leitfähigkeit aufweist als im restlichen Bereich.6. Arc furnace according to claim 1 or 2 with an eccentric floor tapping (5), characterized in that the lining layer (s) in the area of the floor tapping (5) has a lower electrical conductivity than in the rest of the area. 7. Lichtbogenofen nach Anspruch 1 oder 2 für die kontinuierliche Chargierung von Eisenschwamm oder Schrott, dadurch gekennzeichnet, dass die Futterschicht(en) im Bereich (25), in welchen chargiert wird, eine niedrigere elektrische Leitfähigkeit aufweist, als im restlichen Bereich.7. Arc furnace according to claim 1 or 2 for the continuous charging of sponge iron or scrap, characterized in that the lining layer (s) in the area (25) in which charging is carried out has a lower electrical conductivity than in the rest of the area. 8. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Futterschicht aus einer oder mehreren Lagen Ziegel (14) besteht, die Graphit, Boride oder Metall als elektrischer Leiter enthalten, oder aus zumindest teilweise aus metallumhüllten Ziegeln besteht.8. Arc furnace according to one of claims 1 to 7, characterized in that the lining layer consists of one or more layers of brick (14) containing graphite, boride or metal as an electrical conductor, or consists at least partially of metal-coated bricks.
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