NO175560B - Elektro-reduksjonsovn - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en elektro-reduksjonsovn med et ovnkar med ildfast foring og med en inn i ovnkaret ragende elektrode som er tilknyttet et trefase-strømenergiforsyningsanlegg.

Elektro-reduksjonsovner av den runde typen har tre på en delingssirkel anordnede elektroder som danner en likesidet trekant. Ved en sylindrisk ovnform vil det mellom to hosliggende elektroder og ovnveggen oppstå betydelige dødrom. Samtidig vil elektro-reduksjonsovnene som følge av denne elektrodeanordning ha soner ved ovnveggen som utsettes for høye termiske belastninger under driften av ovnen, i samsvar med avstanden.

I firkantede elektro-reduksjonsovner er elektrodene anordnet i en rekke. Ovner av denne type har likeledes soner med høye termiske belastninger, såvel som dødrom.

I elektro-reduksjonsovner rager elektrodene enten ned i smeiten eller ned i fyllingen, til like over smeltemassen. I sistnevnte tilfelle vil det under innsmeltingsprosessen, i området mellom elektrodespissen og smeltemassen, ved adskilt ifylt materiale oppstå en domdannelse, dvs. en velving av grovkornet kullstoff, som separeres fra fyllingen. En del av den elektriske strøm vil gå til smeiten gjennom denne velvingsvegg, som er elektrisk ledende.

Ved forberedt beskjikking eller fylling, såsom pellets eller briketter, vil man ikke få en separering av fyllingen i en slik grad, slik at det her i stedenfor kullstoffvelvingen vil oppstå elektrisk ledende lag av pellets eller briketter mellom elektrodene.

Da samtlige tre elektroder har forbindelse med smeiten via velvingen eller de nevnte lag, foreligger det her koplingsmessig en stjernekopling.

Velvingen og lagene vil samtidig ha innbyrdes forbindelse. Mellom de enkelte elektroder vil det således gå en strøm, i avhengighet av den respektive strømfase. Koplingsmessig dreier det seg her om en trekantkopling.

Koplingsmessig vil man ha den samme situasjon når elektrodene går ned i et smeltebad. Slaggvolumene under elektrodene mot ovnbadet og mellom elektrodene vil utgjøre strømningsstrek-ninger og tilveiebringe oppvarmingsmekanismen.

Ovner med en slik oppvarmingsmekanisme anvendes i mange stålverk.

Fra DE-AS 10 50 464 er det kjent en lysbueovn, hvor ovnens karform er tilpasset de enkelte elektroders virkningsområde. En ulempe ved denne utførelse er den kompliserte utforming av ovnens mekaniske såvel som ildfaste del.

Fra US-PS 1.244.415 er det kjent en elektro-reduksjonsovn av den her aktuelle type, med en hjelpeelektrode, som benyttes for tenning og enkel start av ovnen.

Fra DE-PS 97 37 15 er det kjent en trefasestrøm-reduksjonsovn med seks elektroder. Fem av disse er anordnet på en sirkel og en er anordnet i sirkelens midtpunkt. En ulempe ved denne anordning er at det for det første benyttes to ytterligere elektroder, anordnet i en liten avstand fra ovnveggen, hvilket fører til en høy termisk belastning av ovnforingen, og at det samtidig skjer en kjemisk nedbryting av det ildfaste materiale, nettopp som følge av den elektriske strøm. Denne nedbrytingen av det ildfaste materiale er kjent og fabrikantene av ovner angir den med kilo/ampertime for den respektive ildfaste masse.

Hensikten med oppfinnelsen er å bedre flateutnyttelsen av herden med samtidig utjevning av slitasjen på ovnforingen. Ifølge oppfinnelsen oppnås dette derved at det i området mellom hvert par nabo-elektroder og ovnkarets vegg er anordnet stjernepunkt-tilsats-elektroder parallelt med elektrodene, hvilke tilsatselektroder har elektrisk forbindelse med ovnforingen.

Anordningen av stjernepunkt-tilsats-elektrodene medfører at man i tillegg til de allerede nevnte koplingsmessig for-håndenværende trekantkoplinger og stjernekoplinger føyer til ytterligere stjernekoplinger.

På en fordelaktig måte blir tilsats-elektrodene anordnet i det hittil dårlig utnyttede område mellom ovnveggen og to nabo-elektroder. En del av den elektriske strøm vil gå fra elektrodene til tilsats-elektrodene. Som følge herav oppnås det en bedre strømfordeling i beskjikningen og/eller i smeiten, samt en bedret flateutnyttelse. Den elektriske strøm vil ikke lenger bare konsentrere seg i området ved elektrodene, og det oppnås en redusering av den kjemiske påvirkning på det ildfaste materialet i ovnveggen. Som følge herav får man lavere ovnslitasje og således lavere driftskostnader, såvel som en redusering av istandsettelsesinnsatsen og en bedre driftsmiddelutnyttelse.

Så lenge oppvarmingsmekanismen ikke forstyrres, kan elektro-reduksjonsovner med mindre ytelser kjøres med samme utbytte, med fordeler i forbindelse med den elektriske og termiske belastning av såvel elektroder som ovnforing. For samme elektriske ytelse foreligger det en mulighet for å bedre elektroreduksjonsovnens produktivitet ved å øke den av-gassende aktive flate eller herunder å øke den termiske såvel som kjemisk/fysikalske belastning av de allerede høyt belastede steder ytterligere.

En vesentlig fordel med de nye tilsats-elektroder, nærmere bestemt den av disse bevirkede strømfordeling, er muligheten for å benytte en fylling som i tillegg til mineralet inneholder reduksjonsmiddel i finkornet tilstand. Med særlig fordel kan det benyttes briketter og pellets med bundet kullstoff, hvilke briketter og pellets danner de strømførende lag mellom elektrodene, fordi stjernepunkt-tilsats-elektrodene vil bevirke dannelsen av ytterligere lag, dvs. metall-urgisk aktive volum.

Stjernepunkt-tilsats-elektroden og to nabo-elektroder vil sammen danne en likebenet trekant. Man er derved sikret at elektodene belastes jevnt og at den hittil døde sone gjennomstrømmes av strøm. Dette gjelder både for runde såvel som rettvinklede ovner. Ved bruk av separert beskjikning eller fylling økes velvingsvolumet, og ved bruk av forberedt beskjikning av finmateriale blir antall strømførende lag øket.

Ved åpne ovner er tilsats-elektrodene fastgjørbare til ovnkarkanten. Ved lukkede ovner kan ovndekselet utformes som bæreinnretning for tilsats-elektrodene. Med en slik utfør-elsesform har strømtilførselen en løsbar stikkforbindelse. På en enkel, konstruktiv måte kan strømtilføringene føres fra tilsats-elektroden til stjernepunktet, stjernepunkt-kontakt-elektroden. Holderne er konstruktivt slik utformet at det er mulig å gjennomføre en etterføring av stjernepunkt-tilsats-elektrodene i retning av smeiten.

Stjernepunkt-kontaktelektrodene er anordnet i området ved ovnbunnen. Derved oppnås en god kontakt med smeiten via den ildfaste utforing av ovnbunnen og man unngår dessuten hindringer i selve ovnbunnen for eventuelle andre metallurg-iske arbeider. Ved bruk av tre (eller flere) kontaktelektroder kan disse anbringes i mindre kritiske områder i ovnkaret, i ovnveggen like over ovnbunnen.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor:

Fig. 1 viser et snitt gjennom en ovn,

fig. 2 viser et grunnriss av en rund ovn,

fig. 3 viser et grunnriss av en firkantet ovn, og fig. 4 viser et skjema for de ulike koplingstilstander.

I fig. 1 er det vist en ovn 10 med ovnmantel 13. Ovnen 10 har en ovnbunn 12 og en ovnvegg 11 med ildfast utforing 14. Ovnkaråpningen er lukket med et deksel 15.

Gjennom dekselet 15 rager elektroder 20 inn i ovnen 10. Disse elektroder bæres av en elektrodebæreinnretning 28. Elektrodene har elektrisk forbindelse med et energiforsyningsanlegg 27, ved hjelp av de viste, mellom elektrodene 21-23 og energiforsyningen RST inntegnede strømledninger 24-26.

I området mellom to elektroder 20 og ovnveggen 11 er det anordnet stjernepunkt-tilsats-elektroder 31-33. Disse har elektrisk forbindelse med ovnforingen 14. Den i høyre halvdel viste tilsats-elektrode 33 er direkte forbundet med ovnforingen. Den i venstre halvdel viste tilsats-elektrode 31 rager inn i ovnkaret og holdes av stjernepunkt-tilsats-elektrodeholderen 40,41. Tilsats-elektroden 31 har elektrisk forbindelse med ovnforingen 14 gjennom en strømledning 34 som gir forbindelse med en stjernepunkt-kontaktelektrode 37 som rager inn i ovnbunnen 12.

Tilsats-elektrodeholderen 40,41 er tilordnet en etterstillingsinnretning 45. I denne forbindelse er det anordnet en strekningsutlignende strømtilførsel 46, for å kompensere for den bevegelse av tilsats-elektroden som innretningen 45 tilveiebringer.

I fig. 2 ser man i grunnrisset den likebenede anordning av elektrodene 21-23 og tilsats-elektrodene 31-33. Tilsats-elektrodeholderen (her 43) beskyttes mot strålevarme ved hjelp av et varmeskjold 44. Fig. 3 viser stjernepunkt-tilsats-elektroder 31-33 i et ovnkar som har rettvinklet utførelse. De i rekke anordnede elektroder 21-23 har tilsats-elektroder 31-33 på hver rekkeside. Ovnen 10 har en ovnmantel 13 og en ovnforing 14. Stjernepunkt-tilsats-elektrodene 31-33 er anordnet i området mellom elektrodene 21-23 og ovnkarveggen 11. Fig. 4 viser rent skjematisk de ulike koplingstilstander.

Elektrodene 21-23 er her ved hjelp av ikke viste velvinger eller lag forbundne med smeiten. Det foreligger en stjernekopling med midtpunktet Mp.

Velvingen og lagene ved de enkelte elektroder 21-23 har samtidig innbyrdes forbindelse, og i dette tilfelle foreligger det altså en trekantkopling RST (21-23).

Mellom stjernepunkt-tilsats-elektrodene 31-33 ved to nabo-elektroder 21,23;21,22;22,23 dannes det likeledes broer eller velvinger, slik at man her vil ha en trekantkopling.

Stjernepunkt-tilsats-elektrodene 31-33 er ved hjelp av strømledninger forbundne med stjernepunkt-kontaktelektroder som rager inn i ovnkledningen og har direkte kontakt med ovnbunnen (se fig. 1). Her vil det koplingsmessig foreligge en stjernekopling med midtpunktet Mp (Mp').

Claims (7)

1. Elektro-reduksjonsovn med et ovnkar med en ildfast foring og med elektroder som rager inn i ovnkaret og er tilknyttet et trefasetrøm-energiforsyningsanlegg, karakterisert ved at det i området mellom hvert par nabo-elektroder (21,22;22,23;23 ,21) og ovnkarveggen (11) er anordnet stjernepunkt-tilsats-elektroder (31-33) parallelt med elektrodene (21-23), hvilke tilsats-elektroder har elektrisk forbindelse med ovnforingen (14).

2. Elektro-reduksjonsovn ifølge krav 1, karakterisert ved at to nabo-elektroder (23 og 21, 21 og 22, 22 og 23) og en stjernepunkt-tilsats-elektrode (31,32,33) i planet loddrett på elektrode-senkeretningen er anordnet slik at de danner en likebenet trekant (a,a,b).

3. Elektro-reduksjonsovn ifølge krav 2, karakterisert ved at stjernepunkt-tilsats-elektrodene (31,32, 33) er løsbart festet i ovnbunnen (12).

4. Elektro-reduksjonsovn ifølge krav 2, karakterisert ved at stjernepunkt-tilsats-elektrodene (31,32, 33) er anbringbare i holdere (41,42,43).

5 . Elektro-reduksjonsovn ifølge krav 4, karakterisert ved at stjernepunkt-tilsats-elektrodeholderne utgjør deler av et deksel (15), og at holderne (42-43) på den fra ovnbunnen (12) vendte side er utformet med en respektiv etterstillingsinnretning (45).

6. Elektro-reduksjonsovn ifølge krav 4, karakterisert ved at holderne (41-43) er fastgjørbare til ovnmantelen (13).

7. Elektro-reduksjonsovn ifølge krav 5, karakterisert ved at strømledningene (34-36) har forbindelse med strømtilførsler (46), som er kombinert med etterstill-ingsinnretningene (45).