EP2250455A1 - Lichtbogenofen - Google Patents

Lichtbogenofen

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Publication number
EP2250455A1
EP2250455A1 EP09717629A EP09717629A EP2250455A1 EP 2250455 A1 EP2250455 A1 EP 2250455A1 EP 09717629 A EP09717629 A EP 09717629A EP 09717629 A EP09717629 A EP 09717629A EP 2250455 A1 EP2250455 A1 EP 2250455A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arc furnace
electric arc
vessel
lid
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09717629A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Fuchs
Joachim Ehle
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.)
FUCHS TECHNOLOGY HOLDING AG
Original Assignee
Fuchs Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuchs Technology AG filed Critical Fuchs Technology AG
Publication of EP2250455A1 publication Critical patent/EP2250455A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/18—Door frames; Doors, lids, removable covers
    • F27D1/1808—Removable covers
    • F27D1/1816—Removable covers specially adapted for arc furnaces
    • 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
    • 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
    • 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
    • F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • 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
    • F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/12—Working chambers or casings; Supports therefor
    • F27B3/16—Walls; Roofs
    • 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
    • H05B7/10—Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding 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
    • H05B7/144—Power supplies specially adapted for heating by electric discharge; Automatic control of power, e.g. by positioning of electrodes
    • H05B7/148—Automatic control of power
    • H05B7/156—Automatic control of power by hydraulic or pneumatic means for positioning of electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to an electric arc furnace according to the preamble of claim 1.
  • the volume of the charge material to be charged depends on its volume weight. If light scrap (metal chips) is to be melted down, a larger volume is required to achieve the tapping weight of the melt than for heavy scrap.
  • the upper part of the vessel reaches a height of 6.5 m above the furnace platform and the greater height results in an electrode stroke of 8.5 m.
  • this height and the resulting increase in the total volume of the furnace allows a Einkorbcharg ist of light scrap of a density of about 0.6 t / m 3 , there are with the technical realization of the larger overall height and the increased electrode stroke but also connected large technical problems.
  • the electrode support arm made of aluminum and carried self-supporting.
  • the limited permissible length of the electrodes also limits the height of the furnace vessel, if this can not be changed, as in the case of the known furnace.
  • the water-cooled panels of the cylindrical upper vessel part are divided in the known furnace in the direction of the cylinder axis into two sections.
  • a greater flexibility in operating the furnace is achieved, for example, when changing the charging material, the larger furnace volume is not justified.
  • a multi-furnace melting plant which contains an electric arc furnace with a furnace vessel for receiving the starting material to be melted, in particular metal scrap, and a furnace vault of the arc furnace mounted furnace vessel lid.
  • a rotatable lifting cylinder arranged laterally of the furnace vessel serves, except for pivoting a pivoting arm supporting the furnace vessel lid, to set down the lid together with the pivoting arm and the electrodes, including their carrying device, on the furnace vault.
  • the swivel arm is pivoted with the electrodes and the lid over the oven and placed the lid over the opening of the vault and the electrodes are moved into the oven vessel.
  • the entire electrode support device is carried by the cover support arm or the supporting structure of the cover. Since the cover support arm (referred to as swivel arm) carries the entire supporting device of the electrodes, the electrodes including the electrode lifting columns and electrode lifting devices are also lifted when the cover is lifted by the cover support arm, ie the cover lifting device and the electrode lifting device are arranged in series, so that electrode lifting and add lid lift. As a result, the stroke of the electrode lifting device can be reduced by the size of the cover stroke compared to an electrode support device arranged on the furnace platform.
  • the cover support arm referred to as swivel arm
  • the Deckeltragarm carrying the entire electrode support device is just as stable 1:1 as the Deckeltragarm lifting and lowering Deckelhubvortechnisch due to the large weight load and thus increases the Elektrodenhubes, as required for a furnace of the aforementioned type with Einkorbcharg réelle , a border.
  • the object of the invention is, in an electric arc furnace according to the preamble of patent claim 1, are arranged in the electrode lifting and Deckelhubvorraum that lid lift and electrode stroke add, the weight load of Deckelhubvorrich- device by the electrode support device to reduce and the construction of electrode and To simplify the cover structure.
  • the entire electrode support device is supported either directly or via a pivoting portal on the furnace platform (no addition of top lift and electrode stroke) or in its entirety is carried by the liftable and lowerable arm of the cover (addition of top lift and electrode stroke) is in the invention, the electrode support device is divided into two construction parts, one of which, namely the electrode lifting column lifting the electrode, is connected to the cover support arm and the other construction part, namely the guide, is supported on the pivoting portal.
  • the edge of the oven vessel lid comprises a cylindrical portion which overlaps the cylindrical upper vessel part and which is displaced by the lid lifting device relative to the cylindrical upper one Vessel part is formed telescopically displaceable.
  • Such an electric arc furnace is increased in relation to the total stroke of the lid lift by the height of the cross-cylindrical portion and it can also be used by lowering the lid during the melting process shorter electrodes.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a perspective view of a furnace installation with an electric arc furnace, the electrodes of which are partially retracted into the vessel;
  • FIG. 2 is a plan view of the electric arc furnace including its cover and electrode support devices;
  • FIG. 3 is a side view of the furnace plant of Fig. 1,
  • FIG. 4 is a view of the arc furnace from the rear corresponding to the section IV-IV of Fig. 3
  • Figure 5 is the section V-V of Figure 2 with a detail showing the arrangement of a Deckelhubzylinders.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the view of Figure 2 in the sectional plane of the upper roller guides the Elektrodenhub yarn (section VII-VII of Fig. 5), and Fig. 8 a of FIG. 3 corresponding side view of a furnace, in which the embodiment of Swing portal is modified.
  • a part of a furnace system with a tiltable electric arc furnace 1 and a pan car 32 is shown schematically in perspective view.
  • 33 denotes a transformer wall.
  • the arc furnace 1 contains, as is apparent in particular from the sectional representation according to FIG. 5 - here the section along the line VV of FIG. 1 or FIG. 2 is shown - a furnace vessel 2 from a lower vessel part 2 receiving the molten metal / 1 and a cylindrical upper part of the vessel 2/2.
  • a furnace vessel cover 3 with passage openings for arc electrodes 4 (FIGS. 1 to 3) and an exhaust manifold 5 indicated by dashed lines is arranged.
  • a cylindrical section 3/1 extending above the cylindrical upper vessel part 2/2 is mounted so that this cylindrical section 3/1 is lifted and lowered during the raising and lowering of the vessel vessel lid 3 relative to the cylindrical upper vessel.
  • Part 2/2 telescopically displaceable (older, after the filing date present application published DE 10 2006 941 421 Al).
  • the Ofengefackeddeckel 3 is supported by a, by a Deckelhubvorraum 6 (Fig. 6) liftable and lowerable Deckeltragarm 7 (Fig. 5 and 2), which engages with two legs 7/1 and 7/2 the lid 3 fork-shaped and over at the edge the lid attached pin carries the oven vessel lid.
  • the Deckeltragarm 7 is mounted on two spaced apart Deckelhub Textlen 8/1 and 8/2 (see Fig. 4, 5 and 7), synchronously lifted and lowered by a respective hydraulic cylinder 9/1 and 9/2 of the Deckelhubvortechnisch 6 are.
  • the two hydraulic cylinders 9/1 and 9/2 are articulated on a first cross member 10, which is fastened on a pivoting portal 11 arranged on the side of the furnace vessel.
  • the pivoting portal 11 is configured in a known manner and pivotable about a stationary pivot pin 12 whose axis is parallel to the furnace vessel axis in order to pivot the lifted by the Deckelhubvorraum furnace vessel lid and in the illustrated case, the electrode support device for a charging process to the side.
  • the swivel portal 11 on a chassis that runs guided by the pivot pin 12 on a circular rail 13.
  • Other known configurations of a pivoting portal can also be used, such as the modification shown in FIG. 8.
  • the mounted on the swivel portal first cross member 10, which is formed in the embodiment as a rectangular profile support is part of a mounted on the swivel portal frame 11 14, in which the guides 15/1 and 15/2 for the DeckelhubTexlen 8/1 and 8 respectively / 2 (see Figs. 4 and 5) are attached.
  • the guides 15/1 and 15/2 are respectively arranged in an upper and in a lower plane and usually designed as roller guides.
  • V-shaped arranged rollers used run on which strips of the lifting columns. Such guides are known and are therefore not explained in detail.
  • the illustrated electric arc furnace is a three-phase furnace having three electrodes 4 which are respectively clamped in electrode support arms 16, 17 and 18, respectively.
  • the electrode support arms 16, 17 and 18, respectively are each mounted on the electrode lifting columns 19, 20 and 21, which are independently raised and lowered by trained as a hydraulic cylinder Elektrodenhubvorrichrungen 22, 23 and 24 respectively.
  • the lifting cylinders are articulated on a second cross member 25, which is connected to the Deckelhub yarnen 8/1 and 8/2 and thus together with the Ofengefäßde- disgust by the Deckelhubvorraum can be raised or lowered.
  • the cross member 25 connected to the cover lifting columns, the strokes are added when the lifting devices for the cover and the electrodes are actuated.
  • the Elektrodenhub Timeslen 19, 20 and 21 are as well as the Deckelhub yarnlen 8/1, 8/2 guided by guides 26/1, 27/1 and 28/1, which are fixed in a second upper level of the frame 14, and by Guides 26/2, 27/2 and 28/2, which are fixed in a second lower level of the frame 14.
  • the movable cross member 25 and the Deckelhubzylinder 9/1, 9/2 are thus not burdened by the weight of the guides for the Elektrodenhubchulen.
  • the guides are designed as roller guides in which the electrode lifting columns 19, 29 and 21 provided with guide edges are guided.
  • the lid lift DH and the electrode stroke EH are indicated at respectively extended lift cylinders 6 and 22, 23 and 24, respectively. It can be seen that the cover stroke DH and the electrode stroke EH add up to a possible total stroke of the electrode support arms 16, 17 and 18 and thus also of the clamped electrodes 4.
  • the furnace vessel lid is as usual with the edge on the furnace vessel, so that a very small lid stroke is sufficient to pivot the lid freely to the side can. The addition of the lid lift and the electrode stroke thus only brings a slightly greater total lift than the electrode stroke alone.
  • the furnace vessel lid 3 a cylindrical upper vessel part 2/2 cross-cylindrical section 3/1, which is formed by the Deckelhubvorraum 6 relative to the cylindrical upper vessel part 2/2 telescopically displaceable .
  • An arc furnace with such a configuration of the furnace vessel lid allows Einkorbchargleiter, as in the energy-optimized DC furnace described above and at the same time a shortening of the electrode length, so that the Einkorbcharg réelle can also be realized in three-phase furnaces.
  • the lid lift DH is increased by at least the height of the cylindrical section 3/1, so that the lid on the one hand placed on the edge of the oven and on the other hand can be raised so far that a lateral pivoting is possible.
  • a hydraulic support cylinder 30 is mounted on the opposite side of the Deckelhubsaulen on the vessel wall, on which a stop attached to the cylindrical portion 3/1 of the cover 31 can be supported. This measure serves to support the attached to the legs 7/1, 7/2 of Deckeltragarms 7 cover 3 during melting support to avoid impossible pitching of the furnace portal. It can be attached to the lid circumference a plurality of support cylinders 30.
  • the piston (s) of the support cylinder (s) 30 are lowered synchronously with the cover during the melting process.
  • the stroke is shortened relative to the stroke of the lid lifting cylinders 8/1, 8/2 in order to avoid collisions with the piston rods of the support cylinders 30 when the lid is pivoted in the raised position.
  • Fig. 8 shows an electric arc furnace in which, compared to the above-described with reference to FIGS. 1 to 7 arc furnace, the design of the pivoting portal is modified.
  • Fig. 8 is a side view corresponding to Fig. 3 of the furnace.
  • the two pivots have a common axis 39 which, like the axis of the pivot 12 of the embodiment of FIG. 3, is parallel to the central axis of the furnace vessel.
  • the pivot pins 36 and 38 are used during pivoting of the pivoting portal 1 1 'by means of a pivoting device, not shown, as a guide, as well as in the embodiment of FIG. 3, the pivot pin 12 for the pivoting portal 1 1.
  • an upper support member 40 is attached above having a support pivot bearing 41, with which the upper support member 40 rotatably supported on the upper pivot 36.
  • a lower support member 42 is fixed, which is rotatably connected by a lower pivot bearing 43 with the lower pivot 38.

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Abstract

Bei einem Lichtbogenofen, bei dem die Elektrodenhubvorrichtung (22, 23, 24) und die Deckelhubvorrichtung (6) so angeordnet sind, dass sich Deckelhub (DH) und Elektrodenhub (EH) addieren, wird die Gewichtsbelastung der Deckelhubvorrichtung durch die Elektrodentragvorrichtung reduziert und die Konstruktion von Elektroden- und Deckeltragwerk vereinfacht, dadurch dass sich die Elektrodenhubvorrichtung (22, 23, 24) auf einem mit dem Deckeltragarm verbundenen Träger (25) abstützt, und die Führungen (26/1, 26/2; 27/1, 27/2; 28/1, 28/2) der Elektrodenhubsäulen (19, 20, 21 ) in einem auf dem Schwenkportal (11) befestigten Rahmen (14) befestigt sind.

Description

Lichtbogenofen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Lichtbogenofen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei konventionellen Lichtbogenöfen sind zur Erzielung des Abstichgewichtes des Lichtbogenofens, das heißt des Gewichtes an erschmolzenem Flüssigmetall, bei dem der Ofen abgestochen wird, zwei oder drei Chargiervorgänge erforderlich. Dies bedeutet, dass wenigstens einmal der Schmelzprozess unterbrochen, der Ofengefäßdeckel entfernt und Einsatzmaterial eines weiteren Schrottkorbes chargiert werden muss. Dies bedingt Verluste und eine Verlängerung der tap-to- tap-Zeit.
Das Volumen des zu chargierenden Einsatzmaterials hängt von dessen Volumengewicht ab. Soll Leichtschrott (Metallspäne) eingeschmolzen werden, so ist ein größeres Volumen zur Erzielung des Abstichgewichtes der Schmelze erforderlich als bei Schwerschrott..
Durch das Dokument TRENKLER H: „ENERGY-SAVING DC TWIN SHELL ARC FURNA- CE FOR MELTING LOW-GRADE SCRAP" ABB REVIEW, ABB ASEA BROWN BOVERI, ZÜRICH, CH, Nr. 9/10, 1996, Seiten 18-27, XP000681512, ISSN: 1013-3119 ist ein energieop- timierter Gleichstromofen bekannt geworden, bei dem zur Erzielung des Abstichgewichtes nur ein einziger Chargiervorgang erforderlich ist (Einkorbchargierung). Dies wird durch eine Vergrößerung des Ofengefäß volumens erreicht. Zu diesem Zweck wird gegenüber Öfen, bei denen zur Erzielung des Abstichgewichtes der Schmelzprozess durch wenigstens einen weiteren Chargiervorgang unterbrochen werden muss, die Gefäßhöhe vergrößert.
Bei dem beschriebenen Ofen erreicht das obere Gefäßteil eine Höhe von 6,5m über der Ofenplattform und die größere Höhe hat einen Elektrodenhub von 8,5 m zur Folge. Diese Höhe und die resultierende Zunahme des Gesamtvolumens des Ofens ermöglicht zwar eine Einkorbchargierung von Leichtschrott einer Dichte von etwa 0,6 t/m3, es sind mit der technischen Realisie- rung der größeren Gesamthöhe und des vergrößerten Elektrodenhubes aber auch große technische Probleme verbunden. Um ein zu großes Moment zu vermeiden ist bei dem beschriebenen Gleichstromlichtbogenofen bei dem sich die Elektrodentragvorrichtung auf der Ofenplattform abstützt der Elektrodentragarm aus Aluminium hergestellt und selbst tragend ausgeführt.
Bei Drehstromlichtbogenöfen mit drei Elektroden, bei denen sich die Elektrodentragvorrichtung direkt oder über ein Schwenkportal auf der Ofenplattform abstützt (DE 35 22 559 Cl ; DE 12 16 900 B; DE 198 23 226 Al; EP 0 203 339 Bl) würden bei einer Vergrößerung der Gefäßhöhe wegen der auf die Elektroden einwirkenden Lorentzkräfte zusätzliche Probleme auftreten.. Überschreitet die Länge der Elektroden 3 bis 3,5 m, so kann es auf Grund der Lorentzkräfte zu Elekt- rodenbrüchen kommen, die eine Unterbrechung des Schmelzprozesses erforderlich machen. Die Elektrodenlänge ist damit begrenzt. Da insbesondere beim Feinungsprozess die Elektroden so weit eintauchen müssen, bis der Lichtbogen auf der Badoberfläche brennt, ist durch die begrenzte zulässige Länge der Elektroden auch die Höhe des Ofengefäßes begrenzt, wenn diese, wie beim bekannten Ofen nicht veränderbar ist.
Die wassergekühlten Panels des zylindrischen oberen Gefäßteils sind bei dem bekannten Ofen in Richtung der Zylinderachse in zwei Abschnitte unterteilt. Hierdurch wird unter anderem eine größere Flexibilität beim Betreiben des Ofens erreicht, beispielsweise wenn bei einem Wechsel des Chargiermaterials das größere Ofenvolumen nicht gerechtfertigt ist.
Durch die DE-B-I 433 424 ist eine Mehrofen-Schmelzanlage bekannt geworden, die einen Lichtbogenofen mit einem Ofengefäß zur Aufnahme von zu schmelzendem Einsatzmaterial, insbesondere von Metallschrott, und einen auf ein Ofengewölbe des Lichtbogenofens aufgesetzten Ofengefäßdeckel enthält. Ein seitlich des Ofengefäßes angeordneter drehbarer Hubzylinder dient außer zum Schwenken eines den Ofengefäßdeckel tragenden Schwenkarms dazu, den Deckel zusammen mit dem Schwenkarm und den Elektroden einschließlich ihrer Tragvorrichtung auf dem Ofengewölbe abzusetzen. Zu diesem Zweck wird der Schwenkarm mit den Elektroden und dem Deckel über den Ofen geschwenkt und der Deckel über die Öffnung des Gewölbes gelegt und es werden die Elektroden in das Ofengefäß eingefahren.
Bei dieser Schmelzanlage wird, wie auch bei dem Lichtbogenofen gemäß der EP 0 039 023 Al die gesamte Elektrodentragvorrichtung vom Deckeltragarm bzw. der Tragkonstruktion des Deckels getragen. Da der (als Schwenkarm bezeichnete) Deckeltragarm die gesamte Tragvorrichtung der Elektroden trägt, werden beim Anheben des Deckels durch den Deckeltragarm auch die Elektroden einschließlich der Elektrodenhubsäulen und Elektrodenhubvorrichtungen mit angehoben, d.h. Deckelhubvorrichtung und Elektrodenhubvorrichtung sind in Reihe angeordnet, so dass sich Elekt- rodenhub- und Deckelhub addieren. Hierdurch kann der Hub der Elektrodenhubvorrichtung im Vergleich zu einer auf der Ofenplattform angeordneten Elektrodentragvorrichtung um die Größe des Deckelhubs verringert werden. Der die gesamte Elektrodentragvorrichtung tragende Deckeltragarm (Schwenkorgan) ist allerdings ebenso wie die den Deckeltragarm anhebende und absenkende Deckelhubvorrichtung wegen der großen Gewichtsbelastung entsprechend stabil auszubil- den und setzt damit einer Vergrößerung des Elektrodenhubes, wie sie für einen Ofen der einleitend genannten Art mit Einkorbchargierung erforderlich ist, eine Grenze.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Lichtbogenofen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , bei dem Elektrodenhubvorrichtung und Deckelhubvorrichtung so angeordnet sind, dass sich Deckelhub und Elektrodenhub addieren, die Gewichtsbelastung der Deckelhubvorrich- tung durch die Elektrodentragvorrichtung zu reduzieren und die Konstruktion von Elektroden- und Deckeltragwerk zu vereinfachen.
Dieses Ziel wird durch den Lichtbogenofen gemäß Patentanspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Aus- gestaltungen des erfindungsgemäßen Lichtbogenofens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Während sich bei bekannten Lichtbogenöfen die gesamte Elektrodentragvorrichtung entweder direkt bzw. über ein Schwenkportal auf der Ofenplattform abstützt (keine Addition von Deckelhub und Elektrodenhub) oder in ihrer Gesamtheit vom heb- und senkbaren Tragarm des Deckels getragen wird (Addition von Deckelhub und Elektrodenhub), ist bei der Erfindung die Elektrodentragvorrichtung in zwei Konstruktionsteile unterteilt, von denen einer, nämlich die die Elektrode anhebende Elektrodenhubsäule, mit dem Deckeltragarm verbunden ist, und der andere Konstruktionsteil, nämlich die Führung, sich auf dem Schwenkportal abstützt.
Bei dem Lichtbogenofen gemäß der Erfindung, bei dem wegen der Reihenanordnung von Deckelhubvorrichtung und Elektrodenhubvorrichtung die Elektrodenhubsäulen verkürzt werden können, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Rand des Ofengefäßdeckels einen das zylindrische obere Gefäßteil übergreifenden zylindrischen Abschnitt enthält, der durch die Deckelhubvorrichtung relativ zum zylindrischen oberen Gefäßteil teleskopisch verschiebbar ausgebildet ist. Bei einem solchen Lichtbogenofen wird bezogen auf den Gesamthub der Deckelhub um die Höhe des übergreifenden zylindrischen Abschnittes vergrößert und es können darüber hinaus durch Absenken des Deckels während des Einschmelzprozesses kürzere Elektroden eingesetzt werden.
Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von sieben Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine perspektivische Ansicht einer Ofenanlage mit einem Lichtbogenofen, dessen Elektroden teilweise in das Gefäß eingefahren sind, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Lichtbogenofen einschließlich seiner Tragvorrichtungen für Deckel- und Elektroden,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Ofenanlage von Fig. 1,
Fig. 4 eine Ansicht des Lichtbogenofens von hinten entsprechend dem Schnitt IV-IV von Fig. 3, Fig. 5 den Schnitt V-V von Fig. 2 mit einem Ausschnitt, der die Anordnung eines Deckelhubzylinders zeigt,
Fig. 6 den Schnitt VI-VI von Fig. 2
Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung der Ansicht von Fig. 2 in der Schnittebene der oberen Rollenführungen der Elektrodenhubsäulen (Schnitt VII-VII von Fig. 5), und Fig. 8 eine der Fig. 3 entsprechende Seitenansicht einer Ofenanlage, bei der die Ausgestaltung des Schwenkportals modifiziert ist.
In Fig. 1 ist schematisch in perspektivischer Darstellung ein Teil einer Ofenanlage mit einem kippbaren Lichtbogenofen 1 und einem Pfannenwagen 32 dargestellt. Mit 33 ist eine Trafowand bezeichnet.
Der Lichtbogenofen 1 enthält, wie insbesondere aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 5 ersicht- licht ist - hier ist der Schnitt längs der Linie V-V von Fig. 1 bzw. Fig. 2 gezeigt - ein Ofengefäß 2 aus einem, die Metallschmelze aufnehmenden unteren Gefäßteil 2/1 und einem zylindrischen oberen Gefäßteil 2/2. Auf dem Ofengefäß ist ein Ofengefäßdeckel 3 mit Durchtrittsöffnungen für Lichtbogenelektroden 4 (Fig. 1 bis 3) und einen gestrichelt angedeuteten Abgaskrümmer 5 angeordnet. Am Rand des Ofengefäßdeckels 3 ist unten ein, das zylindrische obere Gefäßteil 2/2 ü- bergreifender zylindrischer Abschnitt 3/1 so angebracht, dass dieser zylindrische Abschnitt 3/1 beim Anheben und Absenken des Ofengefäßdeckels 3 relativ zum zylindrischen oberen Gefäß- teil 2/2 teleskopisch verschiebbar ist (ältere, nach dem Anmeldetag vorliegender Anmeldung veröffentlichte DE 10 2006 941 421 Al).
Der Ofengefaßdeckel 3 wird von einem, durch eine Deckelhubvorrichtung 6 (Fig. 6) hebbaren und senkbaren Deckeltragarm 7 (Fig. 5 und 2) getragen, der mit zwei Schenkeln 7/1 und 7/2 den Deckel 3 gabelförmig umgreift und über am Rand des Deckels angebrachte Zapfen den Ofengefäßdeckel trägt.
Der Deckeltragarm 7 ist auf zwei im Abstand zueinander angeordneten Deckelhubsäulen 8/1 und 8/2 befestigt (siehe Fig. 4, 5 und 7), die durch jeweils einen Hydraulikzylinder 9/1 bzw. 9/2 der Deckelhubvorrichtung 6 synchron hebbar und senkbar sind.
Wie insbesondere die Fig. 5 und 6 zeigen, stützen sich die beiden Hydraulikzylinder 9/1 und 9/2 gelenkig auf einem ersten Querträger 10 ab, der auf einem seitlich des Ofengefäßes angeordne- ten Schwenkportal 11 befestigt ist. Das Schwenkportal 11 ist in bekannter Weise ausgestaltet und um einen ortsfesten Drehzapfen 12 schwenkbar, dessen Achse parallel zur Ofengefäßachse verläuft, um den durch die Deckelhubvorrichtung angehobenen Ofengefäßdeckel und in dem dargestellten Fall auch die Elektrodentragvorrichtung für einen Chargiervorgang zur Seite schwenken zu können. Im dargestellten Fall weist das Schwenkportal 11 ein Fahrwerk auf, das geführt durch den Drehzapfen 12 auf einer kreisförmigen Schiene 13 läuft. Es sind auch andere bekannte Ausgestaltungen eines Schwenkportals einsetzbar, wie zum Beispiel die in Fig. 8 gezeigte Modifikation.
Der auf dem Schwenkportal befestigte erste Querträger 10, der bei dem Ausführungsbeispiel als Rechteckprofilträger ausgebildet ist, ist Teil eines auf dem Schwenkportal 11 befestigten Rahmens 14, in dem die Führungen 15/1 bzw. 15/2 für die Deckelhubsäulen 8/1 bzw. 8/2 (siehe Fig. 4 und 5) befestigt sind. Die Führungen 15/1 bzw. 15/2 sind jeweils in einer oberen und in einer unteren Ebene angeordnet und üblicherweise als Rollenführungen ausgebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel sind, wie in Fig. 7 anhand der Rollenführungen für Elektrodenhubsäulen gezeigt, V-förmig angeordnete Rollen eingesetzt, auf denen Leisten der Hubsäulen laufen. Derartige Führungen sind bekannt und werden deshalb nicht näher erläutert.
Der dargestellte Lichtbogenofen ist ein Drehstromofen mit drei Elektroden 4, die jeweils in E- lektrodentragarmen 16, 17 bzw. 18 eingespannt sind. Die Elektrodentragarme 16, 17 bzw. 18 sind jeweils auf Elektrodenhubsäulen 19, 20 bzw. 21 befestigt, die durch als Hydraulikzylinder ausgebildete Elektrodenhubvorrichrungen 22, 23 bzw. 24 unabhängig voneinander anhebbar und absenkbar sind. Die Hubzylinder stützen sich gelenkig auf einem zweiten Querträger 25 ab, der mit den Deckelhubsäulen 8/1 und 8/2 verbunden ist und damit zusammen mit dem Ofengefäßde- ekel durch die Deckelhubvorrichtung anhebbar bzw. absenkbar ist. Durch den mit den Deckelhubsäulen verbundenen Querträger 25 wird erreicht, dass sich beim Betätigen der Hubvorrich- tungen für den Deckel und die Elektroden die Hübe addieren.
Die Elektrodenhubsäulen 19, 20 bzw. 21 sind ebenso wie die Deckelhubsäulen 8/1, 8/2 durch Führungen 26/1, 27/1 bzw. 28/1 geführt, die in einer zweiten oberen Ebene des Rahmens 14 befestigt sind, sowie durch Führungen 26/2, 27/2 bzw. 28/2, die in einer zweiten unteren Ebene des Rahmens 14 befestigt sind. Der bewegliche Querträger 25 und die Deckelhubzylinder 9/1, 9/2 werden damit nicht durch das Gewicht der Führungen für die Elektrodenhubsäulen belastet. Die Führungen sind, wie aus der Schnittdarstellung von Fig. 7 ersichtlich als Rollenführungen aus- gebildet, in denen die mit Führungskanten versehenen Elektrodenhubsäulen 19, 29 bzw. 21 geführt werden.
In Fig. 6 sind der Deckelhub DH und der Elektrodenhub EH bei jeweils ausgefahrenen Hubzylindern 6 bzw. 22, 23 und 24 angegeben. Es ist ersichtlich, dass sich Deckelhub DH und Elektro- denhub EH zu einem möglichen Gesamthub der Elektrodentragarme 16, 17 und 18 und damit auch der eingespannten Elektroden 4 addieren. Bei dem oben beschriebenen Lichtbogenofen nach der DE-B-I 433 424 liegt der Ofengefäßdeckel wie üblich mit dem Rand auf dem Ofengefäß, so dass ein sehr kleiner Deckelhub genügt, um den Deckel frei zur Seite schwenken zu können. Die Addition von Deckelhub und Elektrodenhub bringt damit nur einen geringfügig größe- ren Gesamthub als der Elektrodenhub alleine. Von besonderer Bedeutung ist die Erfindung, wenn, wie bei dem beschriebenen Lichtbogenofen der Ofengefäßdeckel 3 einen das zylindrische obere Gefäßteil 2/2 übergreifenden zylindrischen Abschnitt 3/1 enthält, der durch die Deckelhubvorrichtung 6 relativ zum zylindrischen oberen Gefäßteil 2/2 teleskopisch verschiebbar ausgebildet ist. Ein Lichtbogenofen mit einer derartigen Ausgestaltung des Ofengefäßdeckels er- laubt eine Einkorbchargierung, wie bei dem einleitend beschriebenen energieoptimierten Gleichstromofen und gleichzeitig eine Verkürzung der Elektrodenlänge, so dass die Einkorbchargierung auch bei Drehstromöfen realisiert werden kann. Wegen des zylindrischen Abschnittes 3/1 ist der Deckelhub DH um wenigstens die Höhe des zylindrischen Abschnittes 3/1 vergrößert, damit der Deckel einerseits auf den Ofenrand aufgesetzt und andererseits soweit angehoben werden kann, dass ein seitliches Verschwenken möglich ist.
Bei dem dargestellte Lichtbogenofen ist auf der den Deckelhubsaulen gegenüberliegenden Seite an der Gefäßwand ein hydraulischer Stützzylinder 30 angebracht, auf dem sich ein am zylindrischen Abschnitt 3/1 des Deckels befestigter Anschlag 31 abstützen kann. Diese Maßnahme dient dazu, den an den Schenkeln 7/1, 7/2 des Deckeltragarms 7 angehängten Deckel 3 während des Schmelzens abzustützen unmögliche Nickschwingungen des Ofenportals zu vermeiden. Es können am Deckelumfang mehrere Stützzylinder 30 angebracht sein. Der Kolben des bzw. die KoI- ben der Stützzylinder(s) 30 werden während des Schmelzprozesses synchron zum Deckel abgesenkt. Der Hub ist gegenüber dem Hub der Deckelhubzylinder 8/1, 8/2 verkürzt, um beim Verschwenken des Deckels in der angehobenen Position Kollisionen mit den Kolbenstangen der Stützzylindern 30 zu vermeiden.
Fig. 8 zeigt einen Lichtbogenofen, bei dem im Vergleich zu dem oben an Hand der Fig. 1 bis 7 beschriebenen Lichtbogenofen die Ausgestaltung des Schwenkportals modifiziert ist. Fig. 8 ist eine der Fig. 3 entsprechenden Seitenansicht der Ofenanlage.
Während sich bei dem Schwenkportal 1 1 des oben an Hand der Fig. 1 bis 7 beschriebenen Licht- bogenofens der Rahmen 14, in dem die Führungen 26/1, 26/2; 27/1 , 27/2: 28/1, 28/2 der Elektro- denhubsäulen 19, 20, 21 befestigt sind, auf ein Fahrwerk abstützt, das, geführt durch einen ortsfesten Drehzapfen 12, auf einer kreisförmigen Schiene 13 des Fundaments läuft (Fig. 1), stützt sich bei dem modifizierten Schwenkportal 11 ' gemäß Fig. 8 der Rahmen 14 auf der Plattform 34 der Ofenwiege des kippbaren Lichtbogenofens ab. Zu diesem Zweck ist an der mitkippenden Plattform 34 der Ofenwiege oben eine obere Tragkonstruktion 35 mit einem oberen Drehzapfen 36 und unten eine untere Tragkonstruktion 37 mit einem unteren Drehzapfen 38 befestigt. Die beiden Drehzapfen haben eine gemeinsame Achse 39, die ebenso wie die Achse des Drehzapfens 12 der Ausgestaltung nach Fig. 3 parallel zur zentralen Achse des Ofengefäßes verläuft. Die Drehzapfen 36 und 38 dienen beim Verschwenken des Schwenkportals 1 1 ' mittels einer nicht dargestellten Schwenkvorrichtung als Führung, ebenso wie bei der Ausgestaltung nach Fig. 3 der Drehzapfen 12 für das Schwenkportal 1 1. Am Rahmen 14 ist oben ein oberes Tragglied 40 befestigt, das ein Stützdrehlager 41 aufweist, mit dem sich das obere Tragglied 40 auf dem oberen Drehzapfen 36 drehbar abstützt. Außerdem ist unten am Rahmen 14 bzw. an dem mit dem Rah- men 14 fest verbundenen Querträger 10 ein unteres Tragglied 42 befestigt, das durch ein unteres Drehlager 43 drehbar mit dem unteren Drehzapfen 38 verbunden ist.

Claims

Patentansprüche
1. Lichtbogenofen ( 1 ) enthaltend ein Ofengefäß (2) aus einem unteren Gefäßteil (2/1) und einem zylindrischen oberen Gefäßteil (2/2) zur Aufnahme von zu schmelzendem Einsatzmaterial, insbesondere von Metallschrott, einen Ofengefäßdeckel (3), der von einem durch eine Deckelhubvorrichtung (6) hebbaren und senkbaren Deckeltragarm (7) getragen wird, ein seitlich des Ofengefäßes (2) angeordnetes Schwenkportal (11, 11 '), das die Deckelhubvorrichtung (6) trägt und das um eine parallel zur zentralen Achse des Ofengefäßes (2) ausgerichtete Drehachse (39) schwenkbar ist, wenigstens einen Elektrodentragarm (16, 17, 18) zum Einspannen einer Lichtbogenelektrode (4), der an einer, parallel zur zentralen Achse des Ofengefäßes (2) durch Führungen (26/1, 26/2; 27/1 , 27/2: 28/1, 28/2) geführten Elektrodenhubsäule (19,20,21) befestigt ist, die durch eine E- lektrodenhubvorrichtung (22,23,24) anhebbar und absenkbar ist, welche sich auf einem mit dem Deckeltragarm (7) verbundenen Träger (25) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (26/1, 26/2; 27/1, 27/2: 28/1, 28/2) der Elektrodenhubsäule (19,20,21) in einem auf dem Schwenkportal (11, 1 1 ') befestigten Rahmen (14) befestigt sind.
2. Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Rahmen (14), in dem die Führungen (26/1, 26/2; 27/1, 27/2: 28/1, 28/2) der Elektrodenhubsäule (19,20,21) befestigt sind auch die Führungen (15/1 :15/2) wenigstens einer den Deckeltragarm (7) tragenden Deckelhubsäule (8/1 : 8/2) befestigt sind.
3. Lichtbogenofen nach Anspruchl oder 2, der als Drehstromlichtbogenofen mit 3 Elektroden ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem auf dem Schwenkportal (1 1, 1 1 ') befestigten Rahmen (14), in einer ersten oberen und in einer ersten unteren Ebene Führungen (15/1 :15/2) für eine erste und für eine zweite Deckelhubsäule (8/1 : 8/2) befestigt sind und dass im Raum zwischen den beiden Deckelhubsäule (8/1 : 8/2) in einer zweiten oberen und in einer zweiten unteren Ebene Führungen (26/1, 26/2; 27/1, 27/2: 28/1, 28/2) für nebeneinander angeordnete Elektrodenhubsäulen (19,20,21) befestigt sind.
4. Lichtbogenofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelhubvorrichtung (6) sich auf einem am Schwenkportal (1 1, 11 ') befestigten ersten Querträger (10) abstützt und einen durch die Deckelhubvorrichtung (6) anhebbaren und absenkbaren zweiten Querträger (25) trägt, auf dem sich die Elektrodenhubvorrichtungen (22,23,24) der Elektrodenhubsäulen (19,20,21) abstützen.
5. Lichtbogenofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelhubvorrichtung (6) einen ersten, unter der ersten Deckelhubsäule (8/1) angeordneten Hydraulikzylinder (9/1) sowie einen zweiten, unter der zweiten Deckelhubsäule (8/2) angeordneten Hydraulikzylinder (9/2) enthält, und dass sich die beiden Hydraulikzylinder (9/1, 9/2) auf dem ersten Querträger (10) abstützen und den zweiten Querträger (25) tragen.
6. Lichtbogenofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Querträger (10, 25) in der eingefahrenen Position der Hydraulikzylinder (9/1, 9/2) benachbart zueinander angeordnet sind.
7. Lichtbogenofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand des Ofengefäßdeckels (3) einen das zylindrische obere Gefäßteil (2/2) übergreifenden zylindrischen Abschnitt (3/1) enthält, der durch die Deckelhubvorrichtung (6) relativ zum zylindrischen oberen Gefäßteil (2/2) teleskopisch verschiebbar ausgebildet ist.
8. Lichtbogenofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der übergreifende zylindrische Randabschnitt (3/1) des Ofengefäßdeckels (3) mittels eines Anschlags (31) an seinem Umfang durch wenigstens einen Stützzylinder (30) abstützbar ist.
9. Lichtbogenofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkportal (1 1) ein Fahrwerk aufweist, das geführt durch einen Drehzapfen (12) auf einer kreisförmigen Schiene (13) läuft.
10. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Schwenkportal (H ') an der mitkippenden Plattform (34) der Ofenwiege eines kippbaren Licht- bogenofens über ein oben am Rahmen (14) befestigtes oberes Tragglied (40) und ein unten am Rahmen (14) befestigtes unteres Tragglied (42) drehbar abstützt.
11. Lichtbogenofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich das obere Tragglied (40) über ein Stützdrehlager (41) auf einem oberen Drehzapfen (36) drehbar abstützt, der an ei- ner oben an der Plattform (34) der Ofenwiege befestigten oberen Tragkonstruktion (35) angebracht ist.
12. Lichtbogenofen nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich das untere Tragglied (42) über ein Drehlager (43) auf einem unteren Drehzapfen (38) drehbar abstützt, der an einer unten an der Plattform (34) der Ofenwiege befestigten unteren Tragkonstruktion (37) angebracht ist.
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