EP4713639A1

EP4713639A1 - SCHMELZGEFÄß FÜR EINEN ELEKTROLICHTBOGENOFEN UND ELEKTROLICHTBOGENOFEN

Info

Publication number: EP4713639A1
Application number: EP24727338.6A
Authority: EP
Inventors: Michael SAUERBREY; Michael Schmid
Original assignee: Primetals Technologies Austria GmbH
Current assignee: Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date: 2023-05-17
Filing date: 2024-05-16
Publication date: 2026-03-25
Also published as: KR20260012713A; CN121127720A; WO2024236155A1; EP4464800A1; MX2025013292A

Abstract

Die Erfindung ist auf dem Gebiet der Stahlherstellung, konkret auf dem Gebiet von der Stahlherstellung mit einem Elektrolichtbogenofen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist einerseits eine kostengünstige Lösung zur Verfügung zu stellen und andererseits das unterschiedliche Ausdehnungsverhalten der verwendeten Materialien zu ermöglichen. Die Aufgabe wird gelöst durch die Seitenwand (3) und einen ersten Teilbereich des Schmelzgefäßbodens, welcher an die geschlossene Seitenwand (3) angeschlossen ist, aus einem Metall, bevorzugt Stahl mit magnetischen Eigenschaften, gefertigt ist. Ein zwei- ter Teilbereich des Schmelzgefäßbodens (4), welcher vom ersten Teilbereich umschlos- sen ist, ist als Ausnehmung (5) ausgestaltet, die Ausnehmung (5) wird von einem Ab- deckblech (10), welches nichtmagnetische Eigenschaften aufweist, verschlossen. Das Abdeckblech (10) weist eine überlappende Auflagefläche auf, welche auf dem ersten Teilbereich aufliegt, das Abdeckblech (10) ist schwimmend gelagert. Entsprechend ange- ordnete Anschläge (11) stellen sicher, dass das Abdeckblech (5) stets eine überlappende Auflagefläche (4a) über einen gesamten Umfang der Ausnehmung (5) aufweist.

Description

Beschreibung

Bezeichnung der Erfindung Schmelzgefäß für einen Elektrolichtbogenofen und Elektrolichtbogenofen.

Gebiet der Technik

Die Erfindung ist auf dem Gebiet der Stahlherstellung, konkret auf dem Gebiet von der Stahlherstellung mit einem Elektrolichtbogenofen. Die Erfindung betrifft ein Schmelzgefäß, mit einer geschlossenen Seitenwand und einem Schmelzgefäßboden mit einer Bodenfläche, für einen Elektrolichtbogenofen

Stand der Technik

In der Erzeugung von Stahl in einem Elektrolichtbogenofen werden Stahlbadbewegungen typischerweise mit im Schmelzgefäß installierten Intergas Spülsteinen realisiert.

Eine neuere Art das Stahlbad zu durchmischen ist eine unter dem Untergefäß installierte elektromagnetischen Rühreinrichtung. Da das Untergefäß typischerweise aus Stahl besteht würde es den magnetischen Fluss von der Rührspule zur Schmelze verhindern. Ein mögliche, aber sehr kostenintensive, Lösung ist, dass man das Schmelzgefäß aus nichtmagnetischem Material fertigt. Eine andere Möglichkeit ist es in einem Teilbereich des Schmelzgefäßes ein nichtmagnetisches Material einzuschweißen. Allerdings ist der Einbau eines solchen Materials nicht einfach, da dieses meist ein unterschiedliches Materialausdehnungsverhalten im Temperaturbereich, welche bei einem Elektrolichtbogenofen auftritt, aufweist.

In der CA2740528A1 ist eine Anordnung zur Befestigung eines elektromagnetischen Rührers and einer Gefäßseitenwand eines Gefäßes zur Aufnahme von flüssigen Materialien gezeigt.

In der CN106170353A ist eine nichtmagnetische Stahlstruktur, die die Übertragung eines Magnetfelds von einem elektromagnetischen Rührer oder einer Bremse auf die Schmelze ermöglicht, offenbart, welche beispielsweise bei einem Elektrolichtbogenofen angeordnet werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist einerseits eine kostengünstige Lösung zur Verfügung zu stellen und andererseits das unterschiedliche Ausdehnungsverhalten der verwendeten Materialien zu ermöglichen. Die Aufgabe wird gelöst durch die Seitenwand und ein erster Teilbereich des Schmelzgefäßbodens, welcher an die geschlossen Seitenwand angeschlossen ist aus einem Metall, bevorzugt Stahl mit magnetischen Eigenschaften, gefertigt ist. Ein zweiter Teilbereich des Schmelzgefäßbodens, welcher vom ersten Teilbereich umschlossen ist, ist als Ausnehmung ausgestaltet. Die Ausnehmung ist abhängig von der Größe einer elektromagnetischen Rühreinrichtung. Die Größe der elektromagnetischen Rühreinrichtung hängt von der Größe des Schmelzgefäßes und der zu erzielenden Rührwirkung auf die Schmelze. Die Ausnehmung wird von einem Abdeckblech, welches nichtmagnetische Eigenschaften aufweist, verschlossen, wobei das Abdeckblech eine überlappende Auflagefläche aufweist, welche auf dem ersten Teilbereich aufliegt. Das Abdeckblech ist schwimmend gelagert und entsprechend angeordnete Anschläge stellen sicher, dass das Abdeckblech stets eine überlappende Auflagefläche über einen gesamten Umfang der Ausnehmung aufweisen.

Das Abdeckblech weist im Normalfall ein anderes Ausdehnungsverhalten auf als das Metall, aus welchem der Rest des Schmelzgefäßbodens gefertigt ist. Somit ist sicherzustellen, dass sich das Abdeckblech unabhängig vom Rest des Schmelzgefäßbodens ausdehnen kann ohne, dass zusätzliche Verspannungen aufgrund des Ausdehnungsverhaltens des Abdeckbleches in den Schmelzgefäßboden eingebracht werden.

Durch die Anschläge ist sicherzustellen, dass das Abdeckblech nicht derart verrutscht, dass keine überlappende Auflagefläche mehr vorliegt. Bei den Anschlägen kann es sich um angeschweißte Belche handeln, welche bei Erreichen einer Seitenfläche der Ausnehmung ein weiteres verschieben in diese Richtung verhindern. Es ist aber auch denkbar, dass das Abdeckblech durch die Seitenwand derart begrenzt wird, dass das Abdeckblech beim Verrutschen stets eine überlappende Auflagefläche aufweist. Die Größe der Ausnehmung richtet sich nach der Größe einer einzusetzenden Elektromagnetischen Rühreinrichtung.

Die Ausnehmung weist eine projizierte Fläche von zumindest 10% einer projizierten Bodenfläche auf. Im den meisten Fällen ist der Schmelzgefäßboden keine gerade Fläche, weshalb die projizierte Fläche herangezogen wird. Die Größe richtet sich nach den Abmessungen Elektromagnetischen Rühreinrichtung, und wie sich ein durch die Elektromagnetische Rühreinrichtung erzeugter Magnetischer Fluss ausbreitet.

Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass die Ausnehmung zumindest die Größe hat, welche zumindest jener projizierten Fläche oder im Wesentlichen jener projizierten Fläche entspricht, welche eine der Ausnehmung zugewandte Fläche eines darunter anordenba- ren Elektromagnetischen Aktuators, bevorzugt eine Elektromagnetische Rühreinrichtung aufweist.

In einer zweckmäßigen Ausführung weist der erste Teilbereich zumindest eine Breite über den gesamten Umfang von zumindest 500mm auf.

Eine besonders bevorzugte Variante sieht vor, dass die Anschläge die Seitenwand des Schmelzgefäßes, angeschweißte Anschläge am Abdeckblech, eine Stufe im Schmelzgefäßboden und/oder angeschweißte Anschläge am Gefäßboden sind.

Eine zweckmäßige Ausführung sieht vor, dass das Abdeckblech aus einem der folgenden Materialien besteht aus austenitischem Edelstahl, wie beispielsweise ein Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4828.

Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass im Bereich einer Abstichöffnung, das Abdeckblech in einer maximal verschiebbaren Position keine Überlappung mit der Abstichöffnung aufweist, bevorzugt mindestens ein Abstand von 50mm aufweist, besonders bevorzugt einen Abstand von 100mm aufweist.

Die genaue Ausführung bei der Abstichöffnung hängt von der Form der Ausnehmung ab. Es ist auch denkbar, dass das Abdeckblech ein Langloch oder eine kreissegmentförmige Ausnehmung aufweist.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Abdeckblech an einer Unterseite, Versteifungsbleche aufweist, welche durch die Ausnehmung hindurch ragen.

Es ist denkbar, dass zumindest 3 Anschläge angeordnet sind, welche gleichzeitig auch als Versteifungsbleche dienen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Abdeckblech bogenförmig, kugelsegmentförmig oder als gebogene Ausführung ausgeführt ist. Diese Ausführungen erhöhen eine statische Festigkeit, wodurch größere Lasten aufgenommen werden können als bei einem ebenen Boden. Die bogenförmige Ausführung ist der Gestalt, dass das Abdeckblech beispielsweise eine Kreisbogenform aufweist. Die genaue Bogenform richtet sich nach der Form des Schmelzgefäßbodens. Die gebogene Ausführung weist zumindest eine Biegekante auf und wird derart gebogen, dass die Form jener des Schmelzgefäßbodens angepasst ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass das Schmelzgefäß auf dem Abdeckblech und dem ersten Teilbereich des Schmelzgefäßbodens eine Feuerfest Ausmauerung aufweist und die Seitenwand ebenfalls eine Feuerfest Ausmauerung aufweist. Das Abdeckblech drückt sich bei Ausdehnung in die Ausmauerung hinein und kann sich so ausdehnen.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der erster Teilbereich des Schmelzgefäßbodens aus einem Teil oder mithilfe von nichtlösbaren Verbindungen gefertigt. Der erste Teilbereich besteht entweder aus einem Teil oder er wird mittels nichtlösbaren Verbindungen, beispielsweise durch Schweißverbindungen, hergestellt. Es ist aber natürlich denkbar, dass Anbauteile, welche nicht für die Funktion als Schmelzgefäßbodens notwendig sind, mittels lösbarer Verbindungen am ersten Teilbereich des Schmelzgefäßbodens befestigt sind.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist Abdeckblech aus einem Teil oder mithilfe von nichtlösbaren Verbindungen gefertigt ist. Das Abdeckblech besteht entweder aus einem Teil oder er wird mittels nichtlösbaren Verbindungen, beispielsweise durch Schweißverbindungen, hergestellt. Es ist aber natürlich denkbar, dass Anbauteile, welche nicht für die Funktion als Abdeckblech notwendig sind, mittels lösbarer Verbindungen am Abdeckblech befestigt sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Ausnehmung eine projizierte Fläche von zumindest 20%, bevorzugt zumindest 30%, besonders bevorzugt zumindest 40%, ganz besonders bevorzugt zumindest 50% einer projizierten Bodenfläche auf.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Abdeckblech aus einem nichtmagnetischen Metall, bevorzugt nichtmagnetischer Stahl gefertigt.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch einen Elektrolichtbogenofen umfassend ein zuvor beschriebenes Schmelzgefäß und eine an der Unterseite im zweiten Teilbereich des Schmelzgefäßes angeordnete Elektromagnetische Rühreinrichtung. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei zeigen:

Fig. 1 - 4 schematische Darstellungen von verschiedenen Ausführungsformen eines Schmelzgefäßes

Fig. 5 - 8 schematische Darstellungen eines Elektrolichtbogenofens mit einer Ausführungsform eines erfinderischen Schmelzgefäßes.

Beschreibung der Ausführungsformen

In der Fig. 1 ist ein Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schmelzgefäß 1 dargestellt. Das Schmelzgefäß 1 besteht aus einer geschlossenen Seitenwand 3 und einem Schmelzgefäßboden 4, wobei der Schmelzgefäßboden 4 aus einem ersten Teilbereich 4b und einem zweiten Teilbereich besteht, wobei der zweite Teilbereich eine Ausnehmung 5 ist. Die Ausnehmung 5 ist durch ein Abdeckblech 10 verschlossen. Dieses Abdeckblech 10 weist nichtmagnetische Eigenschaften auf, damit eine darunter platzierte elektromagnetische Rühreinrichtung möglichst effizient arbeiten kann und die Rührwirkung möglichst ungehindert zur Schmelze gelangen kann. Das Abdeckblech 10 weist Anschläge 11 auf, welche ein Verrutschen des Abdeckblechs 10, dass dieses am gesamten Umfang stets eine Auflagefläche auf dem Schmelzgefäßboden 4 aufweist. Des Weiteren soll durch die Anschläge 11 auch sichergestellt sein, dass keine Überlappung des Abdeckbleches 10 mit einer Abstichöffnung 2 erfolgt. Die Anschläge 11 können auch als Versteifungsblech ausgestaltet sein, damit das Abdeckblech 10 die notwendigen mechanischen Anforderungen erfüllt. In der Fig. 1 ist eine Breite B des Schmelzgefäßbodens 4 dargestellt, diese Breite B hat zumindest 500mm, um genügend Auflagefläche für das Abdeckblech 10 zur Verfügung zu haben.

In der Fig. 2 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schmelzgefäß 1 dargestellt. Das Schmelzgefäß 1 weist ebenso eine Ausnehmung 5, welche mit einem Abdeckblech 10 verschlossen ist. Das Schmelzgefäß 1 weist eine geschlossene Seitenwand 3 auf, welche eine Ausmauerung 6 aufweist. In einer verschobenen Position des Abdeckblechs 10a dient die Seitenwand 3 als Anschlag, so ist sicherge- stellt, dass stehts eine Überlappung der Ausnehmung 5 mit dem Abdeckblech 10 sichergestellt ist.

In der Fig. 3 und Fig. 4 sind weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Schmelzgefäßes 1 dargestellt. Das Abdeckblech 10 weist entsprechende Anschläge 11 auf, welche sicherstellen, dass beim Verrutschen des Abdeckbleches 10 stets eine Überlappung der Ausnehmung 5 und dem Abdeckblech 10 vorliegt. Es ist in der Fig. 3 und Fig. 5 die überlappende Auflagefläche 4a sehr gut ersichtlich. In der Fig. 4 sind die Anschläge 11 am Schmelzgefäßboden 4 angebracht.

In der Fig. 5 und Fig. 6 ist schematisch eine Ausführungsform eines Elektrolichtbogenofens mit einem Schmelzgefäß 1 und einer elektromagnetischen Rühreinrichtung 20 dargestellt. Die elektromagnetischen Rühreinrichtung 20 ist direkt unter dem Abdeckblech 10 angeordnet, welches die Ausnehmung 5 überdeckt. In der Fig. 5 ist auch die Ausmauerung 6 dargestellt, welche sowohl am Schmelzgefäßboden 4 als auch an der Seitenwand 3 vorhanden ist. Die Ausnehmung 5 weist zumindest eine Größe auf, welche der projizierten Fläche der zugewandten Seite 20a der elektromagnetischen Rühreinrichtung 20 entspricht. Eine projizierte Fläche der abgewandte Seite 20b der elektromagnetischen Rühreinrichtung 20 kann, je nach Ausführungsform, größer sein als die projizierte Fläche der Ausnehmung 5.

In der Fig. 7 und Fig. 8 ist jeweils eine Ausführungsform eines Elektrolichtbogenofens mit einem Schmelzgefäßbodens 4, welcher im ersten Teilbereich 4b eine Stufenform aufweist, gezeigt. In dieser Stufenform ist das Abdeckblech 10 eingelegt. Diese Stufenform kann gleichzeitig auch als Anschlag dienen. Des Weiteren ist das Abdeckblech 10 bogenförmig bzw. kugelsegmentförmig ausgeführt.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Bezugszeichenliste

1 Schmelzgefäß

2 Abstichöffnung

3 Seitenwand

4 Schmelzgefäßboden

4a Auflagefläche

4b erster Teilbereich

5 Ausnehmung

6 Ausmauerung

10, 10a Abdeckblech

11 Anschläge

20 Elektromagnetische Rühreinrichtung

20a Zugewandte Seite

20b Abgewandte Seite

B Breite

Claims

Ansprüche

1. Schmelzgefäß (1), mit einer geschlossenen Seitenwand (3) und einem Schmelzgefäßboden (4) mit einer Bodenfläche, für einen Elektrolichtbogenofen dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (3) und ein erster Teilbereich (4b) des Schmelzgefäßbodens welcher an die geschlossen Seitenwand (3) angeschlossen ist aus einem Metall, bevorzugt Stahl mit magnetischen Eigenschaften, gefertigt ist und ein zweiter Teilbereich des Schmelzgefäßbodens

(4), welcher vom ersten Teilbereich umschlossen ist, ist als Ausnehmung (5) ausgestaltet, die Ausnehmung (5) wird von einem Abdeckblech (10), welches nichtmagnetische Eigenschaften aufweist, verschlossen, wobei das Abdeckblech (10) eine überlappende Auflagefläche aufweist, welche auf dem ersten Teilbereich aufliegt, das Abdeckblech (10) ist schwimmend gelagert und entsprechend angeordnete Anschläge (11) stellen sicher, dass das Abdeckblech (5) stets eine überlappende Auflagefläche (4a) über einen gesamten Umfang der Ausnehmung

(5) aufweist, wobei die Ausnehmung (5) eine projizierte Fläche von zumindest 10% einer projizierten Bodenfläche aufweist.

2. Schmelzgefäß (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung zumindest die Größe hat, welche zumindest jener projizierten Fläche oder im Wesentlichen jener projizierten Fläche entspricht, welche eine der Ausnehmung zugewandte Fläche eines darunter anordenbaren Elektromagnetischen Aktuators, bevorzugt eine Elektromagnetische Rühreinrichtung, aufweist.

3 . Schmelzgefäß (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilbereich zumindest eine Breite (B) über den gesamten Umfang von zumindest 500mm aufweist.

4. Schmelzgefäß (1) nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge die Seitenwand des Schmelzgefäßes, angeschweißte Anschläge (11) am Abdeckblech (10), eine Stufe im Schmelzgefäßboden (4) und/oder angeschweißte Anschläge (11) am Schmelzgefäßboden (4) sind.

5. Schmelzgefäß (1) nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckblech aus einem austenitischem Edelstahl gefertigt ist.

6. Schmelzgefäß (1) nach den Ansprüchen 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer Abstichöffnung, keine Überlappung mit der Abstichöffnung aufweist, bevorzugt mindestens ein Abstand von 50mm zur Abstichöffnung, besonders bevorzugt einen Abstand von 100mm aufweist.

7. Schmelzgefäß (1) nach den Ansprüchen 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckblech (5) an seiner Unterseite Versteifungsbleche aufweist, welche durch die Ausnehmung (5) hindurchragen.

8. Schmelzgefäß (1) nach Ansprüchen 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckblech (5) bogenförmig, kugelsegmentförmig oder gebogen ausgeführt ist.

9. Schmelzgefäß (1) nach den Ansprüchen 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzgefäß (1) auf dem Abdeckblech (5) und dem ersten Teilbereich des Schmelzgefäßbodens (4) eine Feuerfest Ausmauerung aufweist und die Seitenwand (3) ebenfalls eine Feuerfest Ausmauerung aufweist.

10. Schmelzgefäß (1) nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass der erster Teilbereich (4b) des Schmelzgefäßbodens aus einem Teil oder mithilfe von nichtlösbaren Verbindungen gefertigt ist.

11. Schmelzgefäß (1) nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass Abdeckblech (10) aus einem Teil oder mithilfe von nichtlösbaren Verbindungen gefertigt ist.

12. Schmelzgefäß (1) nach einem der Ansprüche 1-11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (5) eine projizierte Fläche von zumindest 20%, bevorzugt zumindest 30%, besonders bevorzugt zumindest 40%, ganz besonders bevorzugt zumindest 50% einer projizierten Bodenfläche aufweist.

13. Schmelzgefäß (1) nach den Ansprüchen 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckblech (10) aus einem nichtmagnetischen Metall, bevorzugt nichtmagnetischer Stahl gefertigt ist.

14. Elektrolichtbogenofen umfassend ein Schmelzgefäß nach Anspruch 1 - 13 und eine an der Unterseite im zweiten Teilbereich des Schmelzgefäßes (1) angeordnete Elektromagnetische Rühreinrichtung (20).