FI100359B - Sähköuuni - Google Patents

Description

100359

SÄHKÖUUNI

Keksintö koskee tasavirtakäyttöistä valokaariuunia, kuten on määritelty patenttivaatimuksessa 1.

Julkaisussa DE-OS 34 13 745 on esitetty tasa-5 virtakäyttöinen valokaariuuni, jonka pohjavuoraus koostuu monikerroksisesta rakenteesta. Pöhjavuorauksen sulatteen kanssa kosketuksiin tuleva pinta koostuu sullomassasta (a ramming mass), johon on sijoitettu sauvojen tai levyjen muodossa olevia sähköä johtavia 10 metalliosia ja joka muodostaa uunisäiliön pohjan pääl-lyskerroksen. Tällainen kerros voi myös koostua tiilistä, joissa on ohutlevyvälikerroksia, tai ohutlevy-vuorauksista ja näistä seuraavana on sähköä johtavien tiilien kerros. Seuraava kerros on sähköä johtava tii-15 likerros, joka voi koostua magnesiittigrafiitista. Tätä kerrosta uunin pohjaa kohden yhdistävä kerros koostuu keskenään vuorottelevista sähköä johtavista tiilistä ja eristävistä tiilistä. Seuraava viimeinen kerros on jälleen sähköä johtava tiilikerros, johon on 20 liitetty kytkentälaitteet. Tällaisen tasavirtakäyttöi-sen valokaariuunin erään sovellutuksen mukaisesti pohjan kontaktiosaan kuuluu ennalta valmistettu lieriömäinen ohutlevymuotti, jonka pohjaan on järjestetty kohtisuoransuuntaisia virtaa johtavia levyjä, sauvoja . 25 tai tappeja, jotka on kiinnitetty tähän hitsaamalla.

Tällaiseen uuniin liittyy hyvin tunnettu ja ratkaisua vaativa ongelma, nimittäin ristiriita vaadittavan lämmöneristyksen, lämmönpoiston ja lisäksi välttämättömän tarpeellisen sähkönjohtavuuden, jota 30 tarvitaan valokaaren tuottamiseksi lämpöä eristävien kerroksien ja sähköä johtavien alueiden yhdistelmän ja näiden määrätyn järjestelyn avulla, välillä. Tämä ongelma aiheuttaa hyvin paljon työtä suunniteltaessa tällaista tasavirtavalokaariuunia, sillä erilaiset 35 materiaalit kussakin kerroksessa täytyy järjestää tietyllä tavalla halutun tarkoituksen saavuttamiseksi. Edellä mainitun anodirakenteen tapauksessa suhteelli- i 100359 2 sen lyhyen käyttöjakson jälkeen täytyy vaihtaa uusi kerros ylimmän kerroksen tai metallijohtimilla varustetun kerroksen huomattavasta kulumisesta johtuen, jolloin käyttöiät ovat lyhyitä.

5 Julkaisussa EP 0 058 817 on esitetty koske- tuselektrodijärjestely valokaari- tai vastussulatusuu-neille. Järjestelyssä käytetään elektrodisauvoja, jotka on kiinnitetty sähköä johtavasti aluslevyyn, joka on sijoitettu uunivuorauksen ulkopuolelle. Mainitut 10 elektrodit lävistävät vuorauksen ja ovat suorassa kosketuksessa sulatteen kanssa. Tämän järjestelyn epäkohtana on, että tarvitaan mittava jäähdytysjärjestelmä, jota on myös seurattava, elektrodisauvojen läpi tulevasta suuresta lämpöhukasta ja virran suhteellisen 15 pienelle alueelle keskittymisestä johtuen. Suuri sähkön johtuvuus ja siten hyvä lämmönjohtuvuus aiheuttaa huomattavia ongelmia välttämätöntä lämmön poistoa ajatellen. Edelleen, elektrodipäät sijaitsevat ylemmän elektrodin alapuolella olevalla alueella, jossa niihin 20 kohdistuu lisääntynyt kulutus valokaaren vaikutuksesta ja sulatteen turbulentista liikevirrasta johtuen.

Elektrodien sijaitsemisesta uunin pohjan keskiosassa aiheutuu myös muita ongelmia jäähdytykseen liittyvien epäedullisten vaikutuksien lisäksi. Siten 25 lisääntyneenä vaarana on, että sisäosan puhkikulumisen (break-through) tapauksessa tai sulatteessa esiintyvän lyijyn vaikutuksesta, joka voi penetroitua vuorauksessa olevien rakojen tai vuorauksen ja elektrodien välissä olevien rakojen lävitse sen suuresta ominaispai-30 nosta ja vallitsevissa korkeissa lämpötiloissa alhaisesta viskositeetista johtuen, uunin eristysalueeseen : muodostuu vaurioita.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin pöhjaelektrodijärjestely tasavirtakäyttöistä 35 valokaariuunia varten, jonka ansiosta uunin toiminta on vähän kuluttavaa ja vaatii vain hieman jäähdytystä ja jonka ansiosta käyttöolosuhteet parantuvat edel- 100359 3 leen. Keksinnön mukainen pohjaelektrodijärjestely on edelleen helposti sovitettavissa erilaisiin tasavirta-käyttöisiin valokaariuunisovellutuksiin, so. se voidaan valmistaa taloudellisesti vähäisellä asennustyöl-5 lä.

Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan patenttivaatimukseen 1. Edullisia sovellutuksia ja edelleenkehittelyn tuloksia on esitetty epäitsenäisten vaatimusten tunnusmerkkiosassa.

10 Pohjalevyn ansiosta, joka toimii sähkönjohti- mena, ja johon on järjestetty lukuisia, suorassa pin-takosketuksessa olevia elektrodisegmenttejä, jotka on järjestetty edullisesti renkaan muotoon ja, edelleen, joihin on kiinnitetty johtimia, jotka lävistävät säh-15 köä johtamatonta sullomassaa, tällainen anodiksi kytketty ja ennalta valmistetuista elementeistä koostuva elektrodiosa voidaan asentaa vaivattomasti uunin sisäosaa koottaessa. Sullomassa valetaan seuraavaksi tunnetulla tavalla ja sillä täytetään eri johtimien väli-20 set raot ilman, että tarvitaan mitään ennaltamäärättyä kerrosrakennetta. Sulatteessa esiintyvä lyijy ei voi vaikuttaa vahingollisesti eristysalueeseen, sillä eristys sijaitsee säiliön sivuseinämässä.

Eri elektrodisegmentit voivat olla muodoltaan 25 yhdenmukaisia ja ne voivat muodostaa muiden sähköä johtavien osien, kuten sivuttaisten kokoomakiskojen ja uunin alemman säiliöosan sisäseinämää vasten tukeutuvan kuparirenkaan kanssa yhdenmukaisesti jakautuneen sähkövirtakentän. Elektrodisegmenttien vaihtelevasta 30 muodosta ja niiden tarkoin määritellystä sijoittelusta johtuen magneettisen kentän muodostumista voidaan kontrolloida valokaaren poikkeuttamista tai todellisten poikkeamien kompensoimista tarkasteltaessa.

Segmenttijohtimet voivat olla muodoltaan le-35 vymäisiä, sauvamaisia, putkimaisia tai ne voivat olla puolilieriömäisen putken muotoisia. Kahdella jälkimmäisellä muodolla aikaansaadaan suurempi stabiilisuus, 100359 4 jolloin niiden yhteydessä ei tarvitse käyttää eri segmenttijohtimien ennaltamäärätyn etäisyyden säilyttämiseen tarkoitettuja välikappaleita.

Erilaisen segmenttijohtimien muotoilun lisäk-5 si kontrollointi voidaan toteuttaa segmenttielementti-en poikkileikkausalojen, jotka ovat suorassa kosketuksessa sulatteen kanssa, muotoilun paikallisilla eroilla. Tässä suhteessa on monia erilaisia mahdollisuuksia, kuten eri segmenttijohtimien etäisyyksiä voidaan 10 vaihdella säteen· suunnassa ja eri segmenttielementtien sijoittelua voidaan vaihdella pitämällä tässä suunnassa vakioetäisyydet ja kasvattamalla leikkaustasojen, jotka ovat kosketuksessa sulatteen kanssa, poikkileik-kausaloja ulompien segmenttielementtien suuremmasta 15 pituussuuntaisesta ulottuvuudesta johtuen. Putkimaisten tai puoli-lieriöputkimaisten segmenttijohtimien tapauksessa niiden halkaisijaa voidaan kasvattaa sä-teensuunnassa ulospäin mentäessä.

Yksittäiset elektrodisegmentit voidaan liit-20 tää pohjalevyyn järjestäen ne suljetun ympyrärenkaan muotoon tai jättäen rakoja niiden väliin, ja ne voidaan järjestää jopa epäsymmetrisesti magneettisen kentän tarkoin määrätyn kontrolloinnin aikaansaamiseksi.

Segmenttijohtimet erilaisissa yksittäisissä 25 elektrodielementeissä voidaan järjestää yhdensuuntaisiin riveihin tai pyöreiden rengassegmenttien muotoon. Elektrodisegmenttien pohja-alan tulisi olla edullisesti puolisuunnikkaan muotoinen tai pyöreän rengassegen-tin muotoinen. Pyöreiden rengassegmenttien tapauksessa 30 segmenttijohtimia ei tulisi kuitenkaan kiinnittää edellä mainittuun, joka ulottuu asennettaessa uunin keksiosaa kohden, tässä alueessa esiintyvän valokaaren kulumista lisäävän vaikutuksen ja sulatteen turbulentin liikkeen tähden. Elektrodirenkaan muodostavien 35 puolisuunnikkaan muotoisten elektrodisegmenttien tapauksessa tämä alue jää joka tapauksessa vapaaksi.

On erityisen edullista käyttää tällaisia 100359 5 muunnelmamahdollisuuksia uunin epäkeskisen laskukohdan alueella poolilämpötilan kontrolloimiseksi siten, että valokaarta poikkeutetaan spesifioidusti tässä suunnassa .

5 Lämmön saattumisesta alemmassa alueessa segmenttijohtimien kautta sullomassaan ja pienentyneestä lämmön siirtymisestä sulatteesta säiliön pohjaan ja elementteihin kohdistuvasta alhaisesta virran-kuormituksesta johtuen lisäjäähdytyksestä voidaan luo-10 pua tietyissä olosuhteissa. Mikäli jäähdytyslaite on kuitenkin tarpeellinen, sen mitoitus voi olla aiempaa pienempi ja se voi sijaita sopivasti ja mitä edullisimmin uunin ulkokuoren alapuolella ilmajäähdytysjärjestelmän muodossa.

15 Koska tasavirtakäyttöinen valokaariuuni koos tuu alemmasta säiliöosasta ja ylemmästä säiliöosasta, asennusta voidaan yksinkertaistaa vielä siten, että alempi osa korvataan jo esiasennetulla toisella alemmalla säiliöosalla, jolloin voidaan lyhentää uunin 20 joutoaikaa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa sovellutusesimerkin ja kuivien avulla. Kuvissa kuva 1 esittää erään tasavirtakäyttöisen valokaariuunin poikkileikkausta sivulta katsottuna, 25 kuva 2 esittää vastaavaa poikkileikkausesitystä ylhäältä katsottuna, kuva 3 esittää erästä puolisuunnikkaan muotoista elektrodisegmenttiä, kuva 4 esittää erästä elektrodisegmenttiä, jossa on 30 eri muotoisia segmenttijohtimia, ja kuva 5 esittää asennettua elektrodisegmenttiä sivulta katsottuna.

Kuvassa 1 esitetystä keksinnön mukaisesta eräästä sovellutuksesta nähdään, että elektrodisegmen-35 tit 1 on kiinnitetty pohjalevyyn 3, joka on kuvun tai tason muotoinen. Segmenttijohtimet 12 on hitsattu elektrodisegmentteihin 1 ja ne on järjestetty yhden- 100359 6 suuntaiseksi järjestelyksi. Tasavirtakäyttöisen valokaariuunin sisäosan vuoraus koostuu sullomassasta 2, joka täyttää myös segmenttijohtimien 12 väliset raot siten, että yläpäätyalueet 20 ovat juuri ja juuri kos-5 ketuksessa sulan metallin kerroksen 17 kanssa. Myös segmenttejä sisältämätön pohjan keskiosa 18 ja säteen-suuntainen ulompi lisäalue 21 koostuvat sullomassasta 2. Tasavirtavalokaariuuniin kuuluu alempi säiliöosa ja ylempi säiliöosa vastaavan säiliön seinämän 19 näkyes-10 sä kuvassa.

Elektrodisegmentit 1 on järjestetty siten, että katodin 8, joka on liikutettavan ylemmän elektrodin muodossa, segmenttejä sisältämättömän pohjan keskiosan 18 alueessa ei sijaitse segmenttijohtimia 12.

15 Pohjalevy 3 on suorassa sähköisessä kosketuk sessa kuparirenkaan 4 kanssa, joka tukeutuu alemman säiliöosan seinämään 19 ja jota rajoittaa sisäpuolelta sullomassa. Kuparirengas on puolestaan kytkeytyneenä sivuttaisesti järjestettyihin kokoomakiskoihin 6 kuvan 20 2 esityksen mukaisesti, jolloin sähkövirta voi virrata näiden elementtien kautta segmenttijohtimiin 12 valo-kaaren tuottamiseksi. Järjestelyn lisäetuna on, että uunin alaosaan ei ole sijoitettu minkäänlaisia virtaa johtavia osia, jotka muodostaisivat vaaratekijän eri-25 tyisesti pohjan äkillisen puhkeamisen tapauksessa, ja jäähdytysilman syöttö 5 voidaan järjestää tähän uunin alaosatilaan.

Kuvassa 2, ylhäältä päin katsottaessa tarkastelun alaisena olevaan tasavirtavalokaariuuniin on 30 järjestetty 12 elektrodisegmenttiä 1 uunin keskiosaa ympäröivästi, sillä ylempi elektrodi 8, jota ei näy tässä esityksessä, sijaitsee uunissa keskitetysti sulatteen 17 yläpuolella. Valokaaren, joka kohdistetaan erityisellä tavalla sisäosan käyttökohtaan, suora toi-35 minta-ala pidetään edullisesti vapaana segmenttijohti-mista 12 elektrodisegmenttien 1 muodon ja muodostelman avulla. Kuvan esityksessä yhdensuuntaisiksi riveiksi 100359 7 järjestetyt segmenttijohtimet 12 on esitetty ainoastaan kolmen elektrodisegmentin 1 tapauksessa, on ilman muuta ymmärrettävä, että vastaavat segmenttijohtimet 12 on järjestetty myös muihin yhdeksään elektrodi-5 segmenttiin 1.

Kuvassa 3 on esitetty elektrodisegmentti, jossa segmenttijohtimet 12, jotka on hitsattu aluslevyyn kohtisuorasti suuntautuvasti, on järjestetty yhdensuuntaisiksi riveiksi. Erityisesti pidempien 10 segmenttijohtimien 12 paikalleen kiinnittämiseksi ennalta määrätylle etäisyydelle toisiinsa nähden ne kiinnitetään viereisiin segmenttijohtimiin välikappaleiden 14 avulla siten, että ne eivät pääse liikkumaan sullomassan 2 valamisen aikana. Tällaiset välikappa-15 leet 14 voivat myös olla terästä ja ne voidaan kiinnittää segmenttijohtimiin 12 siten, että ne tulevat kosketuksiin sulan metallin kerroksen 17 kanssa muodostaen lisäjohtimia.

Kuvassa 4 esitetyssä eräässä elektrodisegmen-20 tissä 1 näkyy kahdenmuotoisia segmenttijohtimia 15 ja 16. Segmenttijohtimet 16 ovat U-muotoisia (puolisylin-terimäisiä putkia) ja ne on kiinnitetty yhdestä pääty-pinnasta aluslevyyn 11.

Elektrodisegmenttiin 1 kiinnitetyt segmentti-25 johtimet 15 ovat putkimaisia.

Segmenttijohtimien 16 ja 15 tapauksessa paikalleen kiinnittäminen on useimmiten tarpeetonta, sillä näiden muodon ansiosta aikaansaadaan riittävä paikallaan pysyvyys. Segmenttijohtimille 12 vastakkaises-30 ti molemmat muodot ovat lisäksi edullisia siten, että poolin kanssa kosketuksiin tulevia poikkileikkausalu-eita voidaan säätää hyvin yksikertaisella tavalla johtuen erilaisista säteistä.

Segmenttijohtimien 12, 16 ja 15 sopivan läm- 35 mönsiirtokäyttäytymisen turvaamiseksi niiden seinämän paksuuden tulisi olla korkeintaan 5 mm.

Kuva 5 esittää elektrodisegmenttiä 1 sivulta 8 100359 katsottuna, johon on järjestetty segmenttijohtimia 12, jotka on hitsattu aluslevyyn 11 kohtisuorassa suunnassa. Aluslevy on lisäksi kiinnitetty alemman sisäosan pohjaan kiinnityselimillä 13. Tässä yhteydessä on eri-5 tyisen toivottavaa, että tällaiset kiinnityselimet on sähköeristetty sisäosan pohjaan nähden.

r e il I 1:1 U I i I II

Claims (25)

100359 9

1. Tasavirtavalokaariuuni, joka on varustettu ainakin yhdellä keskitetyllä, katodiksi kytketyllä valokaarielektrodilla ja anodiksi kytketyllä pohja- 5 elektrodilla, joka on kytkeytyneenä kokoomakiskojär-jestelyyn, jolloin pohjavuoraus koostuu suurimmaksi osaksi sähköä johtamattomasta sullomassasta, johon on järjestetty sähköä johtavia metalliosia, jotka ovat ohutlevypalojen, tappien tai sauvojen muodossa ja joi-10 den yläosan päätypinnat ovat johtavassa kosketuksessa sulatteen kanssa, tunnettu siitä, että useita elektrodisegmenttejä (1) on järjestetty kohtisuoran-suuntaisesti sähkönsyöttölinjaan nähden, joka on poh-jalevyn muodossa, ja suoraan pintakosketukseen tämän 15 kanssa siten, että elektrodisegmentit muodostavat yhdessä elektrodirenkaan, ja että jokaiseen elektrodi-segmenttiin (1) on sijoitettu useita, vähäisen poikkileikkauspinta-alan omaavia segmenttijohtimia (12), jotka lävistävät sullomassan (2) ylöspäin suuntautu-20 vasti ollen sähköä johtavia metalliosasia, jotka on kiinnitetty säteen suuntaiseksi muodostelmaksi, jolloin segmenttijohtimien alaosan päätyalueet on kytketty kukin vastaavaan elektrodisegmenttiin ja segmentti-johtimien yläosan vapaat päätypinnat (20) tulevat kos- 25 ketuksiin uunin säiliön sisällä olevan sulatteen (17) kanssa, ja että monoliittinen sullomassa (2) täyttää kokonaan ainakin pohjalevyn (3) yläpuolella olevan elektrodisegmenttialueen (1) segmenttijohtimien (12) päätypintoihin (20) saakka, ja että sähkövirta on joh-30 dettavissa kokoomakiskojärjestelystä (6) alemman säi- liön ulkoseinämässä (19) sijaitsevaan kuparirenkaaseen (4) ja tästä pohjalevyn (3) kautta elektrodisegment-teihin (1).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, 35 tunnettu siitä, että segmenttejä sisältämätön pohjan keskiosa (18) ja elektrodisegmenttien muodostaman renkaan ja säiliön seinämän (19) välinen säteen- 100359 10 suunnassa ulompi alue (21) koostuu myös sullomassasta (2) .

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että säteensuunnassa ulomman 5 alueen (21) vuoraus koostuu sähköä johtamattomasta tiilivuorauksesta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että segmenttijohtimien (12) päätypintojen (20) poikkileikkausala, joka on sähköä 10 johtavassa kosketuksessa sulatteen (17) kanssa, on vakio siten, että aikaansaadaan tasainen jakautuminen.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että segmenttijohtimien (12) päätypintojen (20) poikkileikkausala, joka on sähköä 15 johtavassa kosketuksessa sulatteen (17) kanssa, kasvaa säteensuunnassa poispäin.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että segmenttijohtimien (12) etäisyydet kasvavat säteensuunnassa ulospäin mentäes- 20 sä.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että segmenttijohtimien (12) etäisyydet ovat vakiot säteensuunnassa ulospäin mentäessä . . 25 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että segmentt i joht imet (12) koostuvat levyistä.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että segmenttijohtimet (12) 30 koostuvat metallisauvoista.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, ·· tunnettu siitä, että segmenttijohtimet (15) ovat putken muotoisia.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen uuni, 35 tunnettu siitä, että segmenttijohtimet (16) ovat puolilieriömäisen putken muotoisia.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen uuni, 100359 11 tunnettu siitä, että putken tai puolilieriömäi-sen putken muotoiset segmenttijohtimet (15, 16) on kiinnitetty niiden yhdestä ympyrän tai puoliympyrän muotoisesta päätypinnasta elektrodisegmentin (1) alus-5 levyyn (11).

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että vierekkäisiin segmentti-johtimiin (12) on kiinnitetty välikappaleita (14).

14. Patenttivaatimuksen 11 mukainen uuni, 10 tunnettu siitä, että putken tai puolilieriömäi- sen putken muotoisten segmenttijohtimien (15, 16) lukumäärä tai halkaisija pienenee säteensuunnassa sisäänpäin mentäessä.

15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, 15 tunnettu siitä, että segmenttijohtimien (12, 15, 16) seinämänpaksuudet vaihtelevat.

16. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että seinämänpaksuus on korkeintaan 5 mm.

17. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että elektrodisegmentit (1) ovat puolisuunnikkaan muotoisia.

18. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että elektrodisegmenttien (1) 25 pohja-ala on ympyräsegmenttien muotoinen.

19. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että segmenttijohtimet (12, 15, 16. ovat jakautuneet tasaisesti eri elektrodisegment-teihin (1).

20. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että segmenttijohtimet (12, 15, 16. ovat jakautuneet epätasaisesti eri elektrodi- segmentteihin (1).

21. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, 35 tunnettu siitä, että segmenttijohtimien (12, 15, 16) päätypintojen lukumäärä ja/tai poikkileikkaus- ala, joka on kosketuksessa sulan metallin kerroksen 100359 12 (17) kanssa uunin epäkeskisen laskukohdan alueella, on poikkeava elektrodisegmenttien (1) muihin alueisiin nähden.

22. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, 5 tunnettu siitä, että jäähdytysilman syöttö (5) on järjestetty alemman uunialueen keskiosaan.

23. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että tasavirtavalokaariuuni koostuu alemmasta säiliöosasta, johon on järjestetty 10 kaikki uunin anodin muodostavat yksittäiset komponenttiosat, ja tämän yläpuolella sijaitsevasta ylemmästä säiliöosasta.

24. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että segmenttijohtimet (12, 15, 15 16) koostuvat sulatuspanoksen metallista.

25. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uuni, tunnettu siitä, että anodiosan eristys ylempää kuoriosaan nähden sijaitsee kuoren seinämissä. 100359 13