EP0642294A2 - Verfahren zum Herstellen einer Bodenanode für ein metallurgisches Gefäss - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Bodenanode für ein metallurgisches Gefäss Download PDF

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EP0642294A2
EP0642294A2 EP94890143A EP94890143A EP0642294A2 EP 0642294 A2 EP0642294 A2 EP 0642294A2 EP 94890143 A EP94890143 A EP 94890143A EP 94890143 A EP94890143 A EP 94890143A EP 0642294 A2 EP0642294 A2 EP 0642294A2
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EP
European Patent Office
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metal elements
vibration
bottom anode
refractory mass
elements
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP94890143A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0642294A3 (de
Inventor
Heinrich Auberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
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Publication date
Application filed by Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH filed Critical Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
Publication of EP0642294A2 publication Critical patent/EP0642294A2/de
Publication of EP0642294A3 publication Critical patent/EP0642294A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • 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 method for producing a bottom anode having a plurality of metal elements arranged adjacent to it, for a metallurgical vessel, in particular for an electric arc furnace, the spaces between the metal elements being filled with refractory mass and the refractory mass being compressed, and a device for carrying it out this method and a bottom anode made by the method.
  • the arc current flows from a graphite electrode arranged vertically above the melt through the melt to the bottom anode; the electric arc furnace therefore requires an electrically conductive floor.
  • Such floors are available in different designs.
  • the floor is provided with metal elements which extend from the floor surface through the refractory material to the metal outer jacket of the electric arc furnace. There, the metal elements are fixed to an electrically conductive base plate, which in turn is attached to the metal outer jacket of the electric arc furnace.
  • the space between the metal elements is filled with a refractory ramming compound, for example a magnesite ramming compound.
  • a refractory ramming compound for example a magnesite ramming compound.
  • the steel sheets are arranged in the form of several concentric rings, which are often composed of several sectors for large-diameter anodes.
  • the gaps between the steel sheets arranged in a ring are generally very narrow (less than 100 mm distance) and have a height that extends over the entire height - often more than 1 m - of the refractory lining of the bottom of the electric arc furnace.
  • the refractory ramming compound is currently being introduced in layers, with the ramming compound being compressed manually by means of rods or forks each time a layer is introduced becomes. Five to six layers are introduced one above the other until the surface of the bottom of the arc furnace is reached.
  • the invention aims to avoid these disadvantages and difficulties and has the object to provide a method for producing a bottom anode for a metallurgical vessel and a device for performing the method, which allow a high degree of compaction in a relatively short time To achieve the ground anode introduced refractory mass.
  • the durability of the bottom anode should not be significantly less than the durability of the refractory lining of the metallurgical vessel surrounding the bottom anode, and the degree of compaction of the refractory mass introduced into the bottom anode should be only slightly below the level of the theoretically maximum achievable degree of compaction for the refractory mass.
  • This object is achieved according to the invention in a method of the type described at the outset in that the refractory mass is compacted by vibration, it being important in the case of narrow, long gaps that the refractory mass vibrates over approximately its entire height, i.e. approximately over the entire height of the metal elements.
  • Particularly high degrees of compaction can be achieved if the vibration takes place at a frequency of 80 to 120 Hz, preferably at 100 Hz.
  • a vibration device is introduced into the spaces between the metal elements
  • Cross-sectional shape is adapted to the geometric shape of the spaces between the metal elements, with gaps initially remaining free between the metal elements and the vibrating device, into which column the refractory mass is introduced, followed by and / or vibrating, expediently introducing the refractory mass into at least two batches are made.
  • Another preferred variant is characterized in that the vibrating device is first introduced into the spaces between the metal elements, whereupon the gap between the vibrating device and the metal elements up to a maximum of half, preferably up to a maximum of a third, of the height of the metal elements with refractory mass be filled up and that after vibrating the vibrating device, the vibration is maintained during the filling of the remaining refractory mass and the subsequent lifting of the vibrating device.
  • the refractory mass is advantageously vibrated by vibrating the metal elements of the base anode, a vibration device being coupled to the metal elements of the base anode.
  • a vibration device being coupled to the metal elements of the base anode.
  • a considerable saving of time and personnel can be achieved by the method according to the invention, and it is possible to achieve a degree of compaction of the refractory mass in the order of 2.9 kg / dm 3, the degree of compaction being uniformly high over the entire bottom anode. This means that the soil has a very long shelf life and therefore fewer periods of downtime for the metallurgical vessel.
  • a device for carrying out the method is characterized in that the vibrating device has a frame on which vibrating motors are arranged and from which vibrating elements protrude, which are arranged in cross-section to match the spaces between the metal elements of the bottom anode, advantageously the vibrating elements having a length have at least approximately the height of the metal elements of the bottom anode.
  • the vibration elements of the vibration device are expediently between the sheet metal plates the bottom anode insertable sheet metal plates, which are also arranged in the form of concentrically arranged rings, formed.
  • the sheet metal plates of the bottom anode and of the vibration device are advantageously arranged in the form of polygonal regular prism sleeves.
  • the sheet metal plates of the bottom anode and the vibrating device are advantageously arranged in the form of sectors which complement one another to form closed rings.
  • gaps are expediently provided between the sheet metal plates of the vibrating device forming a ring or a sector.
  • the vibration device has a frame to which at least one vibration motor is attached, and the frame is equipped with coupling elements that can be coupled to at least a subset of the metal elements of the bottom anode, the coupling elements advantageously being formed by slot-shaped recesses into which the protrude free ends of the metal elements of the bottom anode when the frame is placed on the metal elements.
  • a ground anode manufactured according to the invention which has a plurality of closely adjacent metal elements, between which there is a refractory ramming mass, is characterized in that the refractory mass has a degree of compaction of more than 2.65 kg / dm3, preferably a degree of compaction of about 2.8 , having.
  • the distance between adjacent sheet metal plates can be very small, preferably less than 200 mm.
  • FIG. 1 shows a direct current electric arc furnace in vertical section
  • FIG. 2 in section according to line II-II of FIG. 1 in each case in a schematic representation.
  • a bottom anode of an electric arc furnace which has not yet been filled with refractory ramming compound, is illustrated in an oblique view.
  • Fig. 4 shows a Virbrations thanks belonging to this design of the bottom anode.
  • FIG. 5 shows a sector of a bottom anode composed of several sectors, ie the sheet metal parts thereof
  • FIG. 6 illustrates the vibrating device according to the invention used for this purpose, also in oblique view.
  • Fig. 7 illustrates in diagonal form a simplified embodiment of the Vibrating device according to the invention
  • FIG. 8 shows a detail VIII of FIG. 7 of this vibrating device on an enlarged scale during the compression.
  • the electric arc furnace 1 illustrated in a schematic representation in FIGS. 1 and 2 has a metal outer jacket 2 which is provided with a refractory lining 4 in the lower part 3.
  • the height 5 of the refractory lining 4 in the floor area is approximately 1.1 m.
  • a graphite electrode 7, which is connected as a cathode, projects through the center of the cover 6 of the electric arc furnace 1.
  • An arc 8 burns from this to the melt bath 9, through which the current flows to a bottom anode 10.
  • the bottom anode 10 is formed by ring-shaped metal elements designed as sheet steel plates 11, it is a so-called "fin-type" anode.
  • the steel sheet plates 11 form regular polygons, which are arranged concentrically to one another.
  • the steel plate plates 11 are welded to floor plates 12, which in turn are screwed to the metal outer jacket 2 of the electric arc furnace 1 and are connected to the power supply via copper lines 13.
  • the metal elements could also have a different shape, e.g. be shaped like a bar.
  • annular spaces 14 which have a width 15 of approximately 90 mm. These spaces 14 are filled with refractory mass 16.
  • a compression device designed as a vibration device 17 is used to achieve the highest possible degree of compression, preferably in the order of magnitude of 2.8 to 2.9 and, if possible, above it.
  • the vibration device 17 has an annular frame 18, on the upper side of which a plurality of vibration motors 19 are arranged. Eyelets 20 arranged on the frame 18 serve to manipulate the vibration device by means of a crane, so that the vibration device 17 can be gripped and moved by means of a crane hanger 21.
  • the cheapest vibration frequency is around 100 Hz, so the speed of the vibration motors is around 6000 rpm.
  • the frame 18 has, at regular intervals, transverse webs 22, which are directed approximately radially, to which are attached vibration elements which extend vertically downward and are designed as sheet steel plates 23.
  • These steel sheet plates 23, which preferably have a thickness of approximately 5 mm, are arranged in a geometric shape which corresponds to the geometric shape of the annular spaces 14 between the steel sheet plates 11 of the bottom anode 10. Gaps 23 'are provided between adjacent steel sheet plates 23 in order to ensure free swinging of the steel sheet plates.
  • the steel plates 23 of the vibrating device 17 enter the spaces 14 between the steel plates 11 of the bottom anode 10.
  • the length 24 of the steel plates 23 of the vibrating device 17 corresponds approximately to the height 25 of the Sheet steel plates 11 of the bottom anode 10, so that when the vibrating device 17 is inserted into the bottom anode 10, the steel sheet plates 23 of the vibrating device 17 extend over the entire height 25 of the gaps 14, but between the steel sheet plates 11 of the bottom anode 10 and the steel sheet plates 23 of the vibrating device 17 in each case Free column.
  • part of the refractory mass 16 is poured into this column, etc. in an amount such that the bottom anode 10 is filled to about half, preferably up to a third.
  • the vibration motors 19 are switched on, as a result of which the steel plate plates 23 of the vibration device 17 are vibrated and the refractory mass 16 is compressed uniformly.
  • the remaining refractory mass 16 is then poured in to the intended floor height, i.e. the inner surface 26 of the floor, etc. keeping the vibration motors 19 in operation.
  • the vibrating device 17 can be pulled out of the bottom anode 10 by means of the crane and the bottom anode 10 is finished.
  • the degree of compaction of the mass 16 is approximately the same over the entire area of the mass 16, since according to the invention the vibration takes place over the entire height of the steel plate plates 11 of the bottom anode 10.
  • the bottom anode 10 is composed of four sectors 10 '.
  • the vibration device 17 ' is formed by a correspondingly designed sub-sector.
  • the anode sectors 10 ' must be closed with side cover plates 27 so that the refractory mass cannot trickle out laterally during vibration.
  • a vibration device 17 ′′ shown in FIGS. 7 and 8 has only one frame 28 on which the vibration motors, in the exemplary embodiment shown only a single vibration motor 19, are seated.
  • the frame 28 is also provided with transverse webs 29 which Have slots 30, into which the sheet steel plates 11 of the bottom anode 10 protrude when the vibration device 17 ′′ is placed on the bottom anode 10.
  • the steel plate 11 of the bottom anode 10 over their entire height vibrated, which also results in an almost uniform compression of the refractory mass introduced with a high degree of compression.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen einer eine Mehrzahl benachbart angeordneter Metallelemente (11) aufweisenden Bodenanode (10) für ein metallurgisches Gefäß (1) werden die Zwischenräume (14) zwischen den Metallelementen (11) mit feuerfester Masse (16) ausgefüllt, wobei die feuerfeste Masse (16) verdichtet wird. Zur Erzielung eines hohen Verdichuntsgrades in einem kurzen Zeitintervall erfolgt das Verdichten der feuerfesten Masse (16) durch Vibrieren (Fig. 1). <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer eine Mehrzahl benachbart angeordneter Metallelemente aufweisenden Bodenanode für ein metallurgisches Gefäß, insbesondere für einen Elektro-Lichtbogenofen, wobei die Zwischenräume zwischen den Metallelementen mit feuerfester Masse ausgefüllt werden und die feuerfeste Masse verdichtet wird, sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und eine nach dem Verfahren hergestellte Bodenanode.
  • Bei Elektro-Lichtbogenöfen, die mit Gleichstrom betrieben werden, fließt der Lichtbogenstrom von einer vertikal über der Schmelze angeordneten Graphitelektrode durch die Schmelze zur Bodenanode; der Elektro-Lichtbogenofen benötigt somit einen elektrisch leitenden Boden. Solche Böden gibt es in verschiedenen Bauarten. Gemäß einer Bauart (EP-A - 0 541 044) ist der Boden mit Metallelementen versehen, die sich von der Bodenoberfläche durch das Feuerfestmaterial bis zum Metallaußenmantel des Elektro-Lichtbogenofens erstrecken. Dort sind die Metallelemente an einer elektrisch leitenden Grundplatte fixiert, die wiederum am Metallaußenmantel des Elektro-Lichtbogenofens befestigt ist.
  • Der Raum zwischen den Metallelementen, die vorzugsweise als sich von der Grundplatte in vertikaler Richtung nach oben erstreckende Stahlblechplatten (sogenannte "fin-type elements") ausgebildet sind, wird mit einer feuerfesten Stampfmasse, beispielsweise einer Magnesit-Stampfmasse, ausgefüllt. Die Stahlbleche sind in Form mehrerer konzentrischer Ringe angeordnet, die für Bodenanoden großen Durchmessers oftmals aus mehreren Sektoren zusammengesetzt sind.
  • Die Zwischenräume zwischen den ringförmig angeordneten Stahlblechen sind in der Regel sehr eng (weniger als 100 mm Distanz) und weisen eine sich über die gesamte Höhe - diese beträgt oft mehr als 1 m - der feuerfesten Zustellung des Bodens des Elektro-Lichtbogenofens erstreckende Höhe auf. Hierbei stellt sich das Problem, daß die feuerfeste Stampfmasse in diese engen Spalte zwischen den benachbarten Stahlblechen nur schwierig einzubringen ist. Es kann zu Brückenbildungen sowie zu einer ungleichmäßigen Gefügeausbildung der feuerfesten Stampfmasse kommen. Hierdurch werden Schwindrisse und poröse Bereiche durch Sinterung verursacht, was zu einer verkürzten Standzeit der Bodenanode und des Bodens des Elektro-Lichtbogenofens führt
  • Derzeit erfolgt das Einbringen der feuerfesten Stampfmasse schichtweise, wobei nach jedem Einbringen einer Schicht die Stampfmasse manuell mittels Stangen oder Gabeln verdichtet wird. Es werden fünf bis sechs Schichten übereinander eingebracht, bis die Oberfläche des Bodens des Lichtbogenofens erreicht wird.
  • Diese Methode ist äußerst zeitaufwendig und arbeitsintensiv, so daß sich eine lange Stillstandszeit des Elektro-Lichtbogenofens für den Fall des Austauschens einer Bodenanode ergibt. Zudem läßt sich manuell nur ein geringer Verdichtungsgrad erzielen, der selbst bei günstigen Voraussetzungen (nicht zu enge Zwischenräume) bei maximal 2,60 kg/dm³ liegt.
  • Zur Vermeidung des hohen Zeitaufwandes nach dieser Methode ist es aus der Radex-Rundschau, Heft 4/1992, "Leitende Böden für Gleichstromlichtbogenöfen: Bauarten, Zustellung und feuerfeste Baustoffe", Seiten 199 bis 207, bekannt, eine selbstverdichtende feuerfeste Masse zwischen die Stahlblechplatten der Bodenanode einzugießen. Hierdurch wird zwar eine gleichmäßige Verdichtung innerhalb einer annehmbaren Zustellzeit erreicht, jedoch läßt sich hierdurch ebenfalls keine höhere Verdichtung als 2,60 kg/dm³ erzielen. Sowohl die Heißfestigkeit als auch die Resistenz gegen Heißerrosion lassen zu wünschen übrig, so daß ein oftmaliger Wechsel der Bodenanode bzw. eine Neuzustellung nach wie vor erforderlich sind.
  • Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen einer Bodenanode für ein metallurgisches Gefäß sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die es erlauben, mit einem verhältnismäßig kurzen Zeitaufwand einen hohen Verdichtungsgrad der in die Bodenanode eingebrachten feuerfesten Masse zu erzielen. Insbesondere sollen die Haltbarkeit der Bodenanode nicht wesentlich unter der Haltbarkeit der die Bodenanode umgebenden feuerfesten Zustellung des metallurgischen Gefäßes liegen und der Verdichtungsgrad der in die Bodenanode eingebrachten feuerfesten Masse nur wenig unter der Höhe des theoretisch maximal erreichbaren Verdichtungsgrades für die feuerfeste Masse liegen.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verdichten der feuerfesten Masse durch Vibrieren erfolgt, wobei es bei engen langen Zwischenräumen von Bedeutung ist, daß das Vibrieren der feuerfesten Masse über etwa ihre gesamte Höhe, d.h. etwa über die gesamte Höhe der Metallelemente, erfolgt.
  • Besonders hohe Verdichtungsgrade können erzielt werden, wenn das Vibrieren mit einer Frequenz von 80 bis 120 Hz, vorzugsweise mit 100 Hz, erfolgt.
  • Gemäß einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in die Zwischenräume zwischen den Metallelementen eine Vibrationseinrichtung eingebracht, deren Querschnittsform der geometrischen Form der Zwischenräume zwischen den Metallelementen angepaßt ist, wobei zwischen den Metallelementen und der Vibrationseinrichtung zunächst Spalte frei bleiben, in welche Spalte die feuerfeste Masse eingebracht wird, worauf und/oder währenddessen ein Vibrieren erfolgt, wobei zweckmäßig das Einbringen der feuerfesten Masse in mindestens zwei Chargen erfolgt.
  • Eine weitere bevorzugte Variante ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Vibrationseinrichtung in die Zwischenräume zwischen den Metallelementen eingebracht wird, worauf die Spalte zwischen der Vibrationseinrichtung und den Metallelementen bis zu maximal der Hälfte, vorzugsweise bis zu maximal einem Drittel, der Höhe der Metallelemente mit feuerfester Masse aufgefüllt werden und daß nach In-Vibration-Versetzen der Vibrationseinrichtung die Vibration während des Einfüllens der restlichen feuerfesten Masse sowie dem nachfolgenden Hochziehen der Vibrationseinrichtung aufrecht erhalten wird.
  • Für besonders enge Zwischenräume erfolgt vorteilhaft das Vibrieren der feuerfesten Masse durch In-Vibration-Versetzen der Metallelemente der Bodenanode, wobei eine Vibrationseinrichtung mit den Metallelementen der Bodenanode gekoppelt wird. Bei Durchführung dieses Verfahrens ergibt sich ein geringerer Aufwand für die Vibrationseinrichtung, da diese keine zwischen die Metallelemente der Bodenanode hineinragende Teile benötigt.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich eine beträchtliche Zeit- und Personaleinsparung erzielen, und es gelingt, einen Verdichtungsgrad der feuerfesten Masse in der Größenordnung von 2,9 kg/dm³ zu erreichen, wobei der Verdichtungsgrad über die gesamte Bodenanode gleichmäßig hoch ist. Dies bedeutet eine sehr lange Haltbarkeit des Bodens und damit weniger Stillstandsperioden des metallurgischen Gefäßes.
  • Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationseinrichtung einen Rahmen aufweist, an dem Vibrationsmotoren angeordnet sind und von dem Vibrationselemente abstehen, die an die Zwischenräume zwischen den Metallelementen der Bodenanode in ihrem Querschnitt angepaßt angeordnet sind, wobei vorteilhaft die Vibrationselemente eine Länge aufweisen, die mindestens in etwa der Höhe der Metallelemente der Bodenanode entspricht.
  • Für eine Bodenanode, deren Metallelemente in Form von Blechplatten ausgebildet sind, die in Form mehrerer konzentrisch angeordneter Ringe angeordnet sind (Bauart "fin-type"), sind zweckmäßig die Vibrationselemente der Vibrationseinrichtung von zwischen die Blechplatten der Bodenanode einbringbaren Blechplatten, die ebenfalls in Form konzentrisch angeordneter Ringe angeordnet sind, gebildet.
  • Bei Verwendung ebener Blechplatten sind vorteilhaft die Blechplatten der Bodenanode und der Vibrationseinrichtung in Form von vieleckigen regelmäßigen Prismenmänteln angeordnet.
  • Für Bodenanoden mit einem besonders großen Durchmesser sind vorteilhaft die Blechplatten der Bodenanode und der Vibrationseinrichtung in Form von sich zu geschlossenen Ringen ergänzenden Sektoren angeordnet.
  • Um ein gutes Schwingen bzw. Vibrieren der Blechplatten der Vibrationseinrichtung sicherzustellen, sind zweckmäßig zwischen den einen Ring oder einen Sektor bildenden Blechplatten der Vibrationseinrichtung Spalte vorgesehen.
  • Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform weist die Vibrationseinrichtung einen Rahmen auf, an dem mindestens ein Vibrationsmotor befestigt ist, und ist der Rahmen mit an mindestens eine Teilmenge der Metallelemente der Bodenanode ankoppelbaren Kupplungselementen ausgestattet, wobei vorteilhaft die Kupplungselemente von schlitzförmigen Ausnehmungen gebildet sind, in die die freien Enden der Metallelemente der Bodenanode bei Aufsetzen des Rahmens auf die Metallelemente hineinragen.
  • Eine erfindungsgemäß hergestellte Bodenanode, die eine Mehrzahl von eng benachbarten Metallelementen aufweist, zwischen denen sich eine feuerfeste Stampfmasse befindet, ist dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Masse einen Verdichtungsgrad von mehr als 2,65 kg/dm³, vorzugsweise einen Verdichtungsgrad von etwa 2,8, aufweist. Der Abstand benachbarter Blechplatten kann sehr gering sein, vorzugsweise weniger als 200 mm betragen.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläurtert, wobei Fig. 1 einen Gleichstrom-Elektrolichtbogenofen im Vertikalschnitt und Fig. 2 im Schnitt gemäß der Linie II-II der Fig. 1 jeweils in schematischer Darstellung zeigen. In Fig 3 ist eine Bodenanode eines Elektro-Lichtbogenofens, die noch nicht mit feuerfester Stampfmasse aufgefüllt ist, im Schrägriß veranschaulicht. Fig. 4 zeigt eine zu dieser Bauform der Bodenanode gehörende Virbrationseinrichtung. Fig. 5 zeigt einen Sektor einer aus mehreren Sektoren zusammengesetzte Bodenanode, d.h. deren Blechteile, und Fig. 6 veranschaulicht die hierzu dienende erfindungsgemäße Vibrationseinrichtung, ebenfalls im Schrägriß. Fig. 7 veranschaulicht im Schrägriß eine vereinfachte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vibrationseinrichtung, Fig. 8 zeigt ein Detail VIII der Fig. 7 dieser Vibrationseinrichtung im vergrößerten Maßstab während des Verdichtens.
  • Der in den Fig. 1 und 2 in schematischer Darstellung veranschaulichte Elektro-Lichtbogenofen 1 weist einen Metallaußenmantel 2 auf, der im unteren Teil 3 mit einer feuerfesten Auskleidung 4 versehen ist. Die Höhe 5 der feuerfesten Auskleidung 4 im Bodenbereich beträgt etwa 1,1 m. Durch den Deckel 6 des Elektro-Lichtbogenofens 1 ragt mittig eine Graphitelektrode 7, die als Kathode geschaltet ist. Von dieser brennt ein Lichtbogen 8 zu dem Schmelzenbad 9, durch das der Strom zu einer Bodenanode 10 fließt. Die Bodenanode 10 ist von ringförmig angeordneten, als Stahlblechplatten 11 ausgebildeten Metallelementen gebildet, es handelt sich um eine sogenannte "fin-type"-Anode. Die Stahlblechplatten 11 bilden regelmäßige Vielecke, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Stahlblechplatten 11 sind an Bodenblechen 12 angeschweißt, die ihrerseits mit dem Metallaußenmantel 2 des Elektro-Lichtbogenofens 1 verschraubt sind und über Kupferleitungen 13 mit dem Stromnetz verbunden sind. Die Metallelemente könnten auch eine andere Form aufweisen, z.B. stangenförmig gestaltet sein.
  • Zwischen den Stahlblechplatten 11 der Bodenanode 10, die eine Dicke von 1,5 bis 2 mm aufweisen, befinden sich ringförmige Zwischenräume 14, die eine Breite 15 von etwa 90 mm haben. Diese Zwischenräume 14 sind mit feuerfester Masse 16 gefüllt.
  • Zur Erzielung eines möglichst hohen Verdichtungsgrades, vorzugsweise in der Größenordnung von 2,8 bis 2,9 und, wenn möglich, darüber, dient eine als Vibrationseinrichtung 17 ausgebildete Verdichtungseinrichtung. Die Vibrationseinrichtung 17 weist einen ringförmigen Rahmen 18 auf, an dessen Oberseite mehrere Vibrationsmotoren 19 angeordnet sind. Zum Manipulieren der Vibrationseinrichtung mittels eines Kranes dienen am Rahmen 18 angeordnete Ösen 20, so daß die Vibrationseinrichtung 17 mittels eines Krangehänges 21 erfaßt und bewegt werden kann. Die günstigste Vibrationsfrequenz liegt bei ewa 100 Hz, dementsprechend liegt die Drehzahl der Vibrationsmotoren bei etwa 6000 U/min.
  • Der Rahmen 18 weist in regelmäßigen Abständen Querstege 22, die etwa radial gerichtet sind, auf, an denen sich vertikal nach unten erstreckende, als Stahlblechplatten 23 ausgebildete Vibrationselemente befestigt sind. Diese Stahlblechplatten 23, die vorzugsweise eine Dicke von etwa 5 mm aufweisen, sind in einer geometrischen Form angeordnet, die der geometrischen Form der ringförmigen Zwischenräume 14 zwischen den Stahlblechplatten 11 der Bodenanode 10 entspricht. Zwischen benachbarten Stahlblechplatten 23 sind Spalte 23' vorhanden, um ein freies Schwingen der Stahlblechplatten sicherzustellen.
  • Beim Absenken der Vibrationseinrichtung 17 in die zunächst keine feuerfeste Masse 16 aufweisende Bodenanode 10 gelangen die Stahlblechplatten 23 der Vibrationseinrichtung 17 in die Zwischenräume 14 zwischen den Stahlblechplatten 11 der Bodenanode 10. Die Länge 24 der Stahlblechplatten 23 der Vibrationseinrichtung 17 entspricht in etwa der Höhe 25 der Stahlblechplatten 11 der Bodenanode 10, so daß sich bei in die Bodenanode 10 eingesetzter Vibrationseinrichtung 17 die Stahlblechplatten 23 der Vibrationseinrichtung 17 über die gesamte Höhe 25 der Zwischenräume 14 erstrecken, wobei jedoch zwischen den Stahlblechplatten 11 der Bodenanode 10 und den Stahlblechplatten 23 der Vibrationseinrichtung 17 jeweils Spalte freibleiben.
  • Nach dem Einsetzen der Vibrationseinrichtung 17 in die Bodenanode 10 wird ein Teil der feuerfesten Masse 16 in diese Spalte eingefüllt, u.zw. in einer Menge, daß die Bodenanode 10 etwa bis zur Hälfte, vorzugsweise bis zu einem Drittel, gefüllt ist. Während des Füllens oder unmittelbar darauf werden die Vibrationsmotoren 19 eingeschaltet, wodurch die Stahlblechplatten 23 der Vibrationseinrichtung 17 zum Vibrieren gebracht werden und die feuerfeste Masse 16 gleichmäßig verdichtet wird.
  • Anschließend wird die restliche feuerfeste Masse 16 bis zur vorgesehenen Bodenhöhe, also der inneren Oberfläche 26 des Bodens, eingefüllt, u.zw. unter In-Betrieb-Halten der Virbrationsmotoren 19. Nach etwa 10 min kann die Vibrationseinrichtung 17 mittels des Kranes aus der Bodenanode 10 herausgezogen werden und die Bodenanode 10 ist fertiggestellt. Der Verdichtungsgrad der Masse 16 ist über den gesamten Bereich der Masse 16 annähernd gleich, da erfindunesgemäß die Vibration über die gesamte Höhe der Stahlblechplatten 11 der Bodenanode 10 erfolgt.
  • Gemäß der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist die Bodenanode 10 aus vier Sektoren 10' zusammengesetzt. Die Vibrationseinrichtung 17' ist von einem dementsprechend gestalteten Teilsektor gebildet. Die Anodensektoren 10' müssen in diesem Fall mit seitlichen Abdeckblechen 27 geschlossen werden, damit die feuerfeste Masse während des Vibrierens nicht seitlich herausrieseln kann.
  • Gemäß der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform einer Vibrationseinrichtung 17" weist diese nur einen Rahmen 28 auf, an dem die Vibrationsmotoren, im dargestellten Ausführungsbeispiel nur ein einziger Vibrationsmotor 19, sitzen. Der Rahmen 28 ist ebenfalls mit Querstegen 29 versehen, die Schlitze 30 aufweisen, in die beim Aufsetzen der Vibrationseinrichtung 17" auf die Bodenanode 10 die Stahlblechplatten 11 der Bodenanode 10 hineinragen. In diesem Fall werden die Stahlblechplatten 11 der Bodenanode 10 über ihre gesamte Höhe in Vibrationsschwingungen versetzt, wodurch ebenfalls ein annähernd gleichmäßiges Verdichten der eingebrachten feuerfesten Masse mit hohem Verdichtungsgrad erfolgt.

Claims (17)

  1. Verfahren zum Herstellen einer eine Mehrzahl benachbart angeordneter Metallelemente (11) aufweisenden Bodenanode (10) für ein metallurgisches Gefäß (1), insbesondere für einen Elektro-Lichtbogenofen (1), wobei die Zwischenräume (14) zwischen den Metallelementen (11) mit feuerfester Masse (16) ausgefüllt werden und die feuerfeste Masse (16) verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichten der feuerfesten Masse (16) durch Vibrieren erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrieren mit einer Frequenz von 80 bis 120 Hz, vorzugsweise mit 100 Hz, erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrieren der feuerfesten Masse (16) über etwa ihre gesamte Höhe (25), d.h. etwa über die gesamte Höhe (25) der Metallelemente (11), erfolgt.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zwischenräume (14) zwischen den Metallelementen (11) eine Vibrationseinrichtung (17, 17') eingebracht wird, deren Querschnittsform der geometrischen Form der Zwischenräume (14) zwischen den Metallelementen (11) angepaßt ist, wobei zwischen den Metallelementen (11) und der Vibrationseinrichtung (17) zunächst Spalte frei bleiben, in welche Spalte die feuerfeste Masse (16) eingebracht wird, worauf und/oder währenddessen ein Vibrieren erfolgt.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen der feuerfesten Masse (16) in mindestens zwei Chargen erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Vibrationseinrichtung (17) in die Zwischenräume (14) zwischen den Metallelementen (11) eingebracht wird, worauf die Spalte zwischen der Vibrationseinrichtung (17, 17') und den Metallelementen (11) bis zu maximal der Hälfte, vorzugsweise bis zu maximal einem Drittel, der Höhe (25) der Metallelemente (11) mit feuerfester Masse aufgefüllt werden und daß nach In-Vibration-Versetzen der Vibrationseinrichtung (17, 17') die Vibration während des Einfüllens der restlichen feuerfesten Masse (16) sowie dem nachfolgenden Hochziehen der Vibrationseinrichtung (17, 17') aufrecht erhalten wird.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrieren der feuerfesten Masse (16) durch In-Vibration-Versetzen der Metallelemente (11) der Bodenanode (10) erfolgt, wobei eine Vibrationseinrichtung (17") mit den Metallelementen (11) der Bodenanode (10) gekoppelt wird.
  8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationseinrichtung (17, 17') einen Rahmen (18) aufweist, an dem Vibrationsmotoren (19) angeordnet sind und von dem Vibrationselemente (23) abstehen, die an die Zwischenräume (14) zwischen den Metallelementen (11) der Bodenanode (10) in ihrem Querschnitt angepaßt angeordnet sind.
  9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationselemente (23) eine Länge (24) aufweisen, die mindestens in etwa der Höhe (25) der Metallelemente (11) der Bodenanode (10) entspricht.
  10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, für eine Bodenanode (10), deren Metallelemente (11) in Form von Blechplatten ausgebildet sind, die in Form mehrerer konzentrisch angeordneter Ringe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationselemente (23) der Vibrationseinrichtung (17, 17') von zwischen die Blechplatten (11) der Bodenanode (10) einbringbaren Blechplatten (23), die ebenfalls in Form konzentrisch angeordneter Ringe angeordnet sind, gebildet sind.
  11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechplatten (11, 23) der Bodenanode (10) und der Vibrationseinrichtung (17, 17') in Form von vieleckigen regelmäßigen Prismenmänteln angeordnet sind.
  12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechplatten (11, 23) der Bodenanode (10) und der Vibrationseinrichtung (17') in Form von sich zu geschlossenen Ringen ergänzenden Sektoren angeordnet sind.
  13. Einrichtung einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einen Ring oder einen Sektor bildenden Blechplatten (23) der Vibrationseinrichtung Spalte (23') vorgesehen sind.
  14. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationseinrichtung (17'') einen Rahmen (28) aufweist, an dem mindestens ein Vibrationsmotor (19) befestigt ist, und daß der Rahmen (28) mit an mindestens eine Teilmenge der Metallelemente (11) der Bodenanode (10) ankoppelbaren Kupplungselementen (30) ausgestattet ist.
  15. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (30) von schlitzförmigen Ausnehmungen gebildet sind, in die die freien Enden der Metallelemente (11) der Bodenanode (10) bei Aufsetzen des Rahmens (28) auf die Metallelemente (11) hineinragen.
  16. Bodenanode (10) für ein metallurgisches Gefäß (1), hergestellt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bodenanode (10) eine Mehrzahl von eng benachbarten Metallelementen (11) aufweist, zwischen denen eine feuerfeste Masse (16) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfeste Masse (16) einen Verdichtungsgrad von mehr als 2,65 kg/dm³, vorzugsweise einen Verdichtungsgrad von etwa 2,8, aufweist.
  17. Bodenanode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenanode (10) Blechplatten (11) aufweist, die in Form mehrerer konzentrischer Ringe angeordnet sind, wobei der Durchmessersprung von Ring zu Ring weniger als 200 mm beträgt.
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