EP1183914B1 - Mit einer gekühlten bodenelektrode versehene schmelzgefässe - Google Patents

Mit einer gekühlten bodenelektrode versehene schmelzgefässe Download PDF

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EP1183914B1
EP1183914B1 EP00935164A EP00935164A EP1183914B1 EP 1183914 B1 EP1183914 B1 EP 1183914B1 EP 00935164 A EP00935164 A EP 00935164A EP 00935164 A EP00935164 A EP 00935164A EP 1183914 B1 EP1183914 B1 EP 1183914B1
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EP
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cooling
bottom electrode
plate
contact elements
carrier plate
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    • F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
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    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
    • F27B3/085—Arc furnaces

Definitions

  • the invention relates to a bottom electrode for metallurgical melting vessels such as arc melting furnaces, resistance melting furnaces or ladle furnaces, with contact elements, which ensure the electrical power supply through the refractory lining of the melting vessel into the melt, wherein below a support plate at a distance a cooling plate is arranged, whereby one with a cooling medium permeable cooling space is formed.
  • EP 0 058 817 B1 describes a bottom electrode with a support plate arranged below the bottom of the furnace, with a base plate being attached at a distance from the support plate, to which the electrode necks are directly connected.
  • the space between the support plate and the base plate has a central air inlet opening to the star-shaped curved baffles are arranged. In this way, air circulation is brought about for cooling in a simple manner.
  • the cooling fins are also attached to the cooling plate, for example by welding, so that in addition to the improved heat dissipation additionally has the advantage of already installing the power connection to the cooling plate. Here then take over the cooling fins power transport to Support plate.
  • the contact elements are formed in two parts of commercial profile iron with a thicker base, the length of which can be adapted to the particular conditions of use and is preferably 200 to 400 mm, and serving as a wearing part thinner upper part, which dips into the melt and the actual electrical Connects to the melt.
  • This thin top is welded onto the thicker part.
  • the length of the upper part depends on the lining thickness and is selected so that the upper end dips into the melt and thus establishes the electrical connection to the melt. After Verschältice of refractory material and shell the old weld is separated and welded a new shell.
  • the heat input into the carrier plate is advantageously improved, and the separation between this reinforced lower part and the wearable upper part and its renewal are simplified.
  • a gaseous or a liquid medium can be used as a cooling medium, which flows through the cooling space. It is possible according to the invention, in particular when using a liquid as a cooling medium to use the cooling medium at the same time for cooling the furnace vessel, which can be shared with advantage, for example, necessary funding; However, the prerequisite is that the furnace vessel is designed with a double jacket.
  • the figure shows a bottom electrode 1 with a cooling space 4 according to the invention.
  • a cooling plate 5 is arranged at a distance, whereby formed between the support plate 2 and the cooling plate 5 of the cooling chamber 4, which can be flowed through by a preferably fluid cooling medium.
  • cooling ribs 6 are welded to the carrier plate 2, by means of which the cooling surface is significantly enlarged and the cooling effect is correspondingly increased.
  • the cooling fins 6 are also firmly connected to the cooling plate 5, whereby an additional cooling effect is achieved. Since there is thus a direct metallic contact between the cooling plate 5 and the carrier plate 2, this contact can also be used for power line.
  • the current is supplied via a power supply line 9 via a pipe 8 arranged on the contact jaw 7 of the bottom electrode 1.
  • the current flows from the contact jaw 7 via the tube 8 to the cooling plate 5, on via the cooling fins 6 to the support plate 2, from which the contact elements 3 produce the current flow to the melt.
  • the cooling medium can be fed centrally from below through the tube 8 to the cooling chamber 4 and then discharged via lateral openings 10 again; but it is also possible to use the side openings 10 for the supply and discharge of the cooling medium.
  • the cooling fins 6 are shaped and aligned accordingly to achieve the greatest possible cooling effect at the lowest possible flow resistance.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiment, but is also applicable to other embodiments of bottom electrodes, as far as the constructive possibility exists to provide a cooling space by arranging a cooling plate.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bodenelektrode für metallurgische Schmelzgefäße wie Lichtbogenschmelzöfen, Widerstandsschmelzöfen oder Pfannenöfen, mit Kontaktelementen, die die elektrische Stromzuführung durch die feuerfeste Ausmauerung des Schmelzgefäßes hindurch in die Schmelze sicherstellen, wobei unterhalb einer Trägerplatte mit Abstand eine Kühlplatte angeordnet ist, wodurch ein mit einem Kühlmedium durchströmbarer Kühlraum ausgebildet ist.
  • Um die Standzeiten der mit der Schmelze in Kontakt stehenden Kontaktelemente zu verbessern, ist es bekannt, die Bodenelektrode durch entsprechende unterhalb des Ofengefäßes angeordneten Vorrichtungen zu kühlen.
  • In der EP 0 058 817 B1 wird eine Bodenelektrode mit unterhalb vom Ofenboden angeordneter Tragplatte beschrieben, wobei mit Abstand zur Tragplatte eine Basisplatte angebracht ist, mit der die Elektrodenhälse direkt verbunden sind. Der Zwischenraum zwischen der Tragplatte und der Basisplatte besitzt eine zentrale Lufteintrittsöffnung, um die sternförmig gekurvte Leitbleche angeordnet sind. Auf diese Weise wird in einfacher Weise eine Luftzirkulation zur Kühlung herbeigeführt.
  • Um die Kühlung der Bodenelektrode an die Betriebsverhältnisse des Schmelzgefäßes anzupassen, wird bei einer aus der EP 0 203 301 B1 bekannten Kühlvorrichtung einer Bodenelektrode, bei der gleichfalls eine die Elektroden verbindende Trägerplatte mit Abstand zum Ofenboden angeordnet ist, die Kühlluft mittels zweier Gebläse über regelbare Ventile in den Hohlraum zwischen dem Ofenboden und der Trägerplatte eingeblasen. über Temperaturfühler, die in Bohrungen der Kontaktstifte (Elektroden) angeordnet sind, werden die aktuellen Betriebszustände (Temperaturen) erfasst und mittels einer Steuer- und Regelvorrichtung die Kühlluftmenge durch Regelung der Ventile und Ab- oder Zuschalten der Gebläse an diese Betriebszustände angepasst. Insbesondere bei Längeren Betriebspausen wird auf diese Weise erreicht, dass die Geschwindigkeit der Temperaturänderung der Bodenelektrode vorgegebene MaximaLwerte nicht überschreitet.
  • Nachteile bei diesen bekannten Bodenelektroden mit einer Trägerplatte für die Elektroden bzw. Kontaktelemente, die mit Abstand zum Ofenboden angeordnet ist und auf diese Weise einen KühLraum ausbilden, sind
    • die schlechte Wärmeabfuhr aus den Elektrodenhälsen durch das schlechte Oberflächen-Querschnittsverhältnis,
    • der durch die durch den Kühlraum geführten ELektrodenhäLse hervorgerufene Strömungswiderstand,
    • eine schlechte Kühlung der Feuerfestausmauerung des Ofenbodens,
    • eine Verkürzung der Standzeit durch Rückeffekte der schlechten Wärmeabfuhr auf die Kontaktelemente,
    • ein erheblicher Aufwand zur Erneuerung der Kontaktelemente sowie deren Vorbereitung.
  • Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, die Bodenelektrode konstruktiv so weiter auszubilden, dass insbesondere durch eine bessere Kühlwirkung die genannten NachteiLe nicht mehr auftreten oder zumindest minimiert werden.
  • Die gestellte Aufgabe wird bei einer Bodenelektrode der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Durch die Maßnahme der Erfindung, unterhalb der Trägerplatte einen Kühlraum anzuordnen, der mit einem vorzugsweise fluiden Kühlmedium durchströmt wird, und in diesem Kühlraum Kühlrippen anzuordnen, die mit der Trägerplatte vorzugsweise fest verschweißt sind, wird erreicht, dass eine größere zu kühlende Fläche zur Verfügung steht. Daraus folgt eine größere Wärmeabfuhr, verbunden mit einer Längeren Standzeit der ELektroden als bei bekannten KühLvorrichtungen nach dem Stand der Technik.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Kühlrippen zusätzlich auch an der Kühlplatte befestigt, beispielsweise durch Schweißen, so dass neben der verbesserten Wärmeableitung zusätzlich der Vorteil besteht, den Stromanschluss bereits an der Kühlplatte zu installieren. Hierbei übernehmen dann die Kühlrippen den Stromtransport zur Trägerplatte.
  • Gemäß der Erfindung sind die Kontaktelemente zweigeteilt aus handelsüblichen Profileisen ausgebildet mit einem dickeren Unterteil, dessen Länge den jeweiligen Einsatzbedingungen angepasst werden kann und vorzugsweise 200 bis 400 mm beträgt, sowie einem als Verschleißteil dienenden dünneren Oberteil, das in die Schmelze eintaucht und das die eigentliche elektrische Verbindung zur Schmelze hersteLLt. Dieses dünne Oberteil wird auf das dickere UnterteiL aufgeschweißt. Die Länge des Oberteils richtet sich nach der Ausmauerungsstärke und wird so ausgewählt, dass das obere Ende in die Schmelze eintaucht und somit die elektrische Verbindung zur Schmelze herstellt. Nach erfolgtem VerschLeiß von Feuerfestmaterial und Oberteil wird die alte Schweißnaht getrennt und ein neues Oberteil aufgeschweißt.
  • Durch die vergrößerte Dicke des Kontaktelementunterteils wird mit Vorteil der Wärmeeintrag in die Trägerplatte verbessert und die Trennung zwischen diesem verstärkten Unterteil und dem verschleißenden Oberteil sowie dessen Erneuerung vereinfacht.
  • Als Kühlmedium, das den Kühlraum durchströmt, kann ein gasförmiges oder ein flüssiges Medium zur Anwendung gelangen. Dabei ist es gemäß der Erfindung insbesondere bei der Verwendung einer Flüssigkeit als Kühlmedium möglich, das Kühlmedium gleichzeitig auch zur Kühlung des Ofengefäßes zu nutzen, wodurch mit vorteil beispielsweise notwendige Fördermittel gemeinsam genutzt werden können; Voraussetzung ist dabei aber, dass das Ofengefäß mit einem doppelten Mantel ausgeführt ist.
  • Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von einem in einer schematischen Zeichnungsfigur dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert:
  • Die Figur zeigt eine Bodenelektrode 1 mit einem Kühlraum 4 gemäß der Erfindung.
  • Auf der Trägerplatte 2 der Bodenelektrode 1 sind Kontaktelemente 3 mit ihrem Unterteil 3' aufgeschweißt (es ist nur ein Kontaktelement 3 dargesteLLt) und darauf das dünnere Oberteil 3" befestigt, wobei die Befestigung vorzugsweise gLeichfaLLs durch Schweißen erfolgt.
  • Unterhalb der Trägerplatte 2 ist mit Abstand eine Kühlplatte 5 angeordnet, wodurch sich zwischen der Trägerplatte 2 und der Kühlplatte 5 der Kühlraum 4 ausbildet, der durch ein vorzugsweise fluides Kühlmedium durchströmt werden kann. Zur besseren KühLwirkung sind an der Trägerplatte 2 Kühlrippen 6 angeschweißt, durch die die Kühlfläche deutlich vergrößert und entsprechend die Kühlwirkung verstärkt wird. Um diese Vorteile noch zu steigern, sind die Kühlrippen 6 auch mit der Kühlplatte 5 fest verbunden, wodurch ein zusätzlicher Kühleffekt erreicht wird. Da somit ein direkter metallischer Kontakt zwischen der Kühlplatte 5 und der Trägerplatte 2 gegeben ist, kann dieser Kontakt auch zur Stromleitung genutzt werden.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Strom über eine Stromzuleitung 9 über eine am Rohr 8 angeordnete Kontaktbacke 7 der Bodenelektrode 1 zugeführt. Dabei fließt der Strom von der Kontaktbacke 7 über das Rohr 8 zur Kühlplatte 5, weiter über die Kühlrippen 6 zur Trägerplatte 2, von der aus die Kontaktelemente 3 den Stromzufluss zur Schmelze herstellen.
  • Das Kühlmedium kann zentral von unten durch das Rohr 8 dem Kühlraum 4 zugeführt und dann über seitliche öffnungen 10 wieder abgeführt werden; es ist aber auch möglich, die seitlichen öffnungen 10 zur Zuführung und zur Abführung des Kühlmediums zu nutzen. Je nach der Ausführung der Zu- und Abführorte für das Kühlmedium und der sich dadurch ergebenden Strömungsverhältnisse sind die Kühlrippen 6 entsprechend geformt und ausgerichtet, um bei einem möglichst geringen Strömungswiderstand eine möglichst große Kühlwirkung zu erzielen.
  • Die Erfindung ist nicht nur auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern ist auch auf andere Ausführungsbeispiele von Bodenelektroden anwendbar, soweit die konstruktive Möglichkeit besteht, einen Kühlraum durch Anordnung einer Kühlplatte zu schaffen.

Claims (5)

  1. Bodenelektrode für metallurgische Schmelzgefäße wie Lichtbogenöfen, Widerstandsschmelzöfen oder Pfannenöfen, mit Kontaktelementen (3), die die elektrische Stromzuführung durch die feuerfeste Ausmauerung des Schmelzgefäßes hindurch in die Schmelze sicherstellen, wobei unterhalb einer Trägerplatte (2) mit Abstand eine Kühlplatte (5) angeordnet ist, wodurch ein mit einem Kühlmedium durchströmbarer Kühlraum (4) ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kontaktelemente (3) mit ihrem unteren Ende mit der Trägerplatte (2) verbunden sind und zweiteilig ausgebildet sind.
  2. Bodenelektrode nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kontaktelemente (3) aus handelsüblichen Profileisen bestehen, wobei das Unterteil (3') vorzugsweise bis zu einer Länge von 200 bis 400 mm aus einem dickeren Profil mit Wandstärken vorzugsweise zwischen 6 und 10 mm, beispielsweise IPB 100 gefertigt ist, auf den das dünnere Oberteil (3") vorzugsweise mit Wandstärken zwischen 2 und 5 mm aufgeschweisst ist.
  3. Bodenelektrode nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an der Trägerplatte (2) Kühlrippen (6) befestigt sind, die in den Kühlraum (4) hineinragen.
  4. Bodenelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kühlrippen (6) zusätzlich an der Kühlplatte (5) befestigt sind, wodurch die Kühlrippen (6) bei einem Stromanschluss an der Kühlplatte (5) den elektrischen Kontakt zur Trägeplatte (2) herstellen.
  5. Bodenelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Kühlmedium gleichzeitig zur Kühlung des Ofengefäßes nutzbar ist.
EP00935164A 1999-06-04 2000-06-03 Mit einer gekühlten bodenelektrode versehene schmelzgefässe Expired - Lifetime EP1183914B1 (de)

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