WO1997005438A2 - Lichtbogenofen insbesondere gleichstromlichtbogenofen und verfahren zur vermeidung von überhitzungen der ofenwand - Google Patents

Lichtbogenofen insbesondere gleichstromlichtbogenofen und verfahren zur vermeidung von überhitzungen der ofenwand Download PDF

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Definitions

  • ARC FURNACE INCLUDING DIRECT CURRENT ARC FURNACE AND METHOD FOR VERMEI ⁇ DUNG OF OVERHEATING THE FIRE WALL
  • the invention relates to an electric arc furnace and a method for avoiding overheating of the furnace wall, with an upper vessel and an overlying one
  • Furnace cover which has a passage opening for at least one electrode, which is supported independently of the furnace cover and is provided with a movement unit for vertical displacement, and with a sealing unit provided for horizontal and vertical sealing of the surfaces between the electrode and the passage opening.
  • DC arc furnaces are designed so that the arc runs axially in the furnace chamber in order to heat and melt the materials to be melted, in particular metal scrap, located in the furnace chamber as evenly as possible.
  • the deflection of the arc for example due to random magnetic fields, the flow conditions in the furnace space and / or uneven distribution of scrap often leads to local overheating of the water-cooled furnace wall, so that excessive premature wear or even melting of the furnace wall can occur.
  • the disadvantage of this method is that it reduces the energy input into the melt and thus the melting capacity of the furnace.
  • a second known method consists in cooling the overheated areas of the furnace wall more intensively, for example by pumping more coolant locally through the corresponding cooling lines. With this method, too, the energy input into the melt is reduced, since part of the heat energy introduced is dissipated to the outside via the coolant.
  • the position of the arc is changed with the aid of magnetic fields generated in the furnace chamber. This method is technically very complex and also has the disadvantage that the furnace cannot be operated at the maximum installed power if the magnetic field is to be changed by changing the current through the magnetic coils.
  • arc furnaces are usually designed to be closable with an furnace lid and additionally provided with a sealing device between the electrode and the passage opening of the electrode.
  • Such an arc furnace is known from DE-OS 24 55 202, which has a furnace roof made of refractory material with a walled-in lid heart, in which filled with excess
  • the electrodes are provided with a sealing device for the horizontal and vertical sealing of the surfaces between the electrodes and the passage openings.
  • the sealing device which is an annular seal
  • the sealing device is supported above and independently of the refractory furnace ceiling with a supporting structure.
  • swiveling connecting links are used, which allow a slight lateral movement and displacement of the ring seal with respect to the furnace ceiling.
  • the ring seal to the furnace ceiling can be sealed with an adjustable, cylindrical part.
  • an annular ceiling seal is provided, which is dimensioned such that it can be telescopically displaced by an amount which is significantly smaller than the electrode diameter when the system is in close contact with the lower cylindrical part, the system being further improved by an elastic element becomes.
  • Allowing a slight lateral movement and a displacement with respect to the ring seal in this arc furnace essentially serves to facilitate the pulling out and the insertion of the electrode through the ceiling opening, which must be carried out every time the furnace roof (the lid) is lifted up and for Side is pivoted, for example to refill the oven.
  • this ring seal makes it possible to pull the electrode a little out of the furnace in the vertical direction if local overheating of the water-cooled furnace wall occurs during operation.
  • an electrode remelting system with an electrode holding body and mold is also known, in which the angular position of the electrode holding body can be changed with the aid of a special electrode adjusting device, the adjusting device having two defined pivot axes which are perpendicular to each other and which are assigned adjusting drives which can be actuated independently of one another are.
  • the purpose of the adjusting device is to correct the position of the electrode within the mold when an electrode is retracted, so that the arrangement of the mold and the electrode is as concentric as possible so that the slag bath on the contour of the electrode has the same possible spacing.
  • the pivoting of the electrode axis is relatively straightforward in the case of the electrode remelting plant, which does not belong to the same genre, in that it does not have a bricked-up lid. Furthermore, only relatively small swiveling movements are provided, since the swiveling device serves in particular to compensate for the influence of an electrode rod welded at an angle on the concentricity of the arrangement, that is to say to achieve the most concentric possible arrangement of the electrode within the mold.
  • a particularly concentric electrode arrangement is not at all suitable in an arc furnace of the generic type to prevent or eliminate overheating of the furnace wall.
  • the invention has set itself the goal of creating an electric arc furnace of the generic type and a method for avoiding overheating of the furnace wall with simple constructive means, in which a strong local overheating of the water-cooled furnace wall is effectively prevented with simple means, so that it does not excessive premature wear of the furnace wall caused by overheating occurs.
  • the energy input in the arc furnace to be created should largely go into the melt and the melting capacity should not be unnecessarily reduced by the overheating of the water-cooled furnace wall.
  • the movement unit have a movement device for essentially horizontal movement of the arc base, which is formed in the region of the electrode tip.
  • the furnace cover is provided with a central opening and an overlying cover heart, which, in cooperation with the seals provided between the furnace cover and the cover heart, can move independently, i.e. is essentially horizontally displaceable and keeps the arc furnace sealed gas and dust-tight even during the movement.
  • the passage opening for the electrode can be arranged in the displaceable cover heart with a single electrode concentric to the main axis of the electrode.
  • a movement of the arc base with a horizontal movement component is usually associated with a corresponding displacement of the lid heart relative to the fixed furnace lid.
  • the movement device for moving the arc base horizontally is designed as a displacement device which enables the entire electrode to be displaced horizontally.
  • a further advantageous embodiment of the movement device for the horizontal movement of the arc base comprises an angular position adjustment device for pivoting the electrode about at least one pivot axis.
  • a pivoting movement of the electrode in any direction is already possible through two independent pivot axes. Swiveling the electrode has the advantage of one reduced relative movement of the lid heart based on the horizontal movement stroke of the electrode tip.
  • pivoting of the electrode held in the upper area is very easy to implement.
  • Angle position adjustment device at least one separately controllable adjusting drive.
  • the movement device comprises a rotating device for the axial rotation of the electrodes about the electrode axis.
  • the central opening in the furnace cover should be a multiple of the electrode diameter.
  • the passage opening in the furnace cover expediently has a diameter between 500 mm and 1500 mm.
  • the sealing unit has a sealing frame which surrounds the electrode as a closed ring, a sealing sleeve being provided between the sealing frame and the electrode coaxially with the latter, the outer surface of which is machined and slides against the inner surfaces of the sealing frame can be applied so that the electrode can slide easily in the sealing frame even in a tilted position and without causing leaks in the passage opening.
  • temperature sensors are arranged in a sleeve-like manner around the furnace space of the upper vessel, which detects the local
  • the temperature sensors can be arranged in a ring in a cross-sectional plane of the upper vessel. If the temperature of the furnace wall exceeds a predetermined value, the arc base on the electrode tip is automatically moved away from this point, in particular by swiveling or axial rotation.
  • a method for operating an arc furnace according to the invention provides that when temperature rises occur in a local area of the furnace wall, the arc base of the electrode is moved radially away from this area.
  • the furnace wall temperatures are detected locally by means of temperature sensors arranged in the form of a sleeve around the upper vessel of the arc furnace and overheating of the wall of the upper vessel is prevented by a control device provided for this purpose by moving the electrodes away.
  • Overheating of the furnace wall due to asymmetrical arcs due to uneven consumption of the electrode tips and cracks that form during operation are expediently avoided by axially rotating the side of the electrode tip facing the overheating area toward the side facing away from the overheating area.
  • the rotation can also take place continuously, e.g. if the asymmetry of the arc is essentially preserved and only the position of the arc in the furnace chamber changes due to the axial rotation
  • the arc furnace has a vessel 11 which can be closed at the top by a lid 12, the lid 12 in turn being able to be fastened to a lifting and driving unit 60.
  • a lid heart 14 is arranged on the lid 12 with the interposition of seals, in particular sliding seals 16.
  • An electrode 31 projects into the vessel 11 through a lid heart opening 15.
  • a sealing unit In the area of the lid heart opening 15, a sealing unit is arranged, which is provided with a sealing frame 21 and a sealing sleeve 22.
  • the sealing frame 21 is connected to a flange 23 guided parallel to the lid opening 15, with elastically deformable material 24 being provided between the two.
  • the sealing frame 21 encompasses the sealing sleeve 22; however, the sealing frame 21 can also grip the electrode 31 directly.
  • the one Set of a sealing sleeve 22 has the advantage that defined conditions of the contact surfaces are created here by mechanical processing of the outer surface. This ensures a tight and secure sliding of the electrode unit, particularly when the angular position of the electrode 31 changes.
  • the electrode unit including the electrode 31 and the electrode holder 32, is held by an electrode support device, consisting of a support arm 41 and support column 42, which is fixedly arranged outside the arc furnace.
  • the electrode 31 is held and moved by a movement unit arranged at the free end of the support arm 41, which in particular has an angular position adjustment device 51.
  • the angular position adjustment device 51 which encompasses the electrode above the electrode unit, enables the electrode 31 to be pivoted independently of one another about the two pivot axes A 1 and A 2 lying perpendicular to one another in a horizontal plane, including the units arranged on the electrode.
  • the electrode 31 is pivoted by the angular position adjustment device 51, there is also a horizontal displacement of the
  • Electrode 31 within the lid opening 13 The horizontal movement of the electrode 31 is transferred to the lid heart 14, which moves horizontally in relation to the lid 12 on the sliding seals 16.
  • the sliding seals 16 are preferably circular and close the lid opening 13 in a gas and dust-tight manner even during the horizontal movement of the lid heart 14.
  • cooling tubes 71 of a cooling device are provided inside the wall, through which a cooling liquid flows through during operation of the arc furnace.
  • the temperature is recorded by a temperature measuring device which is connected to temperature sensors 81 which are also provided in the wall of the vessel, the temperature sensors being able to be arranged, for example, just below the inside of the wall of the vessel 11 above the melt.
  • the temperature sensors 81 are preferably provided in the form of a sleeve around the upper vessel 11 of the arc furnace. This enables the furnace wall temperature of the vessel 11 to be detected in a local area around the temperature sensors 81.
  • the temperature measuring device is connected to a control device (not shown), which is connected to a control device (also not shown) of the angular position adjustment device 51, and if one is exceeded predetermined temperature value in a local area of the wall of the vessel 11, the tip of the electrode 31 is moved away from this point by pivoting the entire electrode 31 about one of the pivot axes A 1, A 2; moving the tip of the electrode 31 pulls the base of the arc and thus the arc itself away from the overheating point of the vessel wall.
  • the pivoting of the electrode has the advantage that the lid heart 14 experiences a significantly smaller horizontal displacement than the tip of the electrode.
  • the tip of the electrode 31 can also be moved away from the overheating point in that the electrode 31 is displaced parallel to the electrode axis by a correspondingly attached displacement device 41.
  • a rotating device for rotating the electrode about the electrode axis can be provided on the free support arm 41, since such a rotation of the electrode is sufficient to avoid overheating points in the wall of the vessel 11 whenever the base point of the arc due to uneven removal of the electrode or due to cracks in the electrode tip at an unfavorable location, for example laterally in the lower region of the electrode. In these cases, an axial rotation of the electrode is sufficient to move the arc base away from the overheating point with minimal electrode movement.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenofen, insbesondere Gleichstromlichtbogenofen, mit einem Ofengefäss und einem aufliegenden Ofendeckel, der eine Durchtrittsöffnung aufweist für mindestens eine Elektrode, die mit einer Bewegungseinheit zur vertikalen Verschiebung versehen ist. Erfindungsgemäss weist die Bewegungseinheit eine Bewegungsvorrichtung (51) zum im wesentlichen horizontalen Verfahren des Lichtbogenfusspunktes auf. Der Ofendeckel (12) ist mit einer zentralen Öffnung (13) mit einem unabhängig vom Ofendeckel beweglichen Deckelherz (14) ausgebildet und zwischen dem Ofendeckel und dem aufliegenden Deckelherz sind Dichtungen (16) vorgesehen. Ausserdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Lichtbogenofens.

Description

LICHTBOGENOFEN INSBESONDERE GLEICHSTROMLICHTBOGENOFEN UND VERFAHREN ZUR VERMEI¬ DUNG VON ÜBERHITZUNGEN DER OFENWAND
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenofen und ein Verfahren zur Vermeidung von Überhitzungen der Ofenwand, mit einem Obergefäß und einem aufliegenden
Ofendeckel, der eine Durchtrittsöffnung aufweist für mindestens eine Elektrode, die unabhängig vom Ofendeckel abgestützt und mit einer Bewegungseinheit zur vertikalen Verschiebung versehen ist, und mit einer vorgesehenen Dichtungseinheit zur horizontalen und vertikalen Abdichtung der Flächen zwischen der Elektrode und der Durchtrittsöffnung.
Gleichstromlichtbogenöfen sind so ausgelegt, daß der Lichtbogen axial im Ofenraum verläuft, um die sich im Ofenraum befindenden zu schmelzenden Stoffe, insbesondere Metallschrott, möglichst gleichmäßig zu erhitzen und zu schmelzen. Die Ablenkung des Lichtbogens beispielsweise durch zufällig vorhandene Magnetfelder, durch die im Ofenraum vorhandenen Strömungsverhältnisse und/oder ungleichmäßige Schrottverteilung führt häufig zu einem örtlichen Überhitzen der wassergekühlten Ofenwand, so daß es zu einem übermäßigen vorzeitigen Verschleiß oder sogar zu einem Durchschmelzen der Ofenwand kommen kann.
Man versucht die lokale Überhitzung dadurch zu vermeiden, daß man den Schrott möglichst gleichmäßig verteilt in den Schrottkorb lädt und/oder indem man die Bodenelektrode und die Hochstromzuleitungen im Ofenraum entsprechend günstig anordnet. Stellt sich im Betrieb des Lichtbogenofens heraus, daß die gewählte Anordnung der Bodenelektrode und der Hochstromzuleitungen einschließlich der Schrottverteilung ungünstig sind, z.B. wenn sich in einem Bereich des Ofenraums zufällig mehrere schwere Schrottstücke befinden, kommt es also zu einer lokalen Überhitzung der Ofenwand, so besteht eine Möglichkeit lokale Überhitzungen der Ofenwand zu beseitigen darin, die Elektrode wieder etwas aus dem Ofen herauszuziehen, also den Abstand zwischen dem Schmelzgut und der Elektrodenspitze zu vergrößern, wodurch der Lichtbogen gleichzeitig stärker auseinandergezogen wird. Nachteilig ist bei dieser Methode, daß sich dadurch der Energieeintrag in die Schmelze und damit die Schmelzleistung des Ofens verringert. Eine zweite bekannte Methode besteht darin, die überhitzten Stellen der Ofenwand intensiver zu kühlen, indem beispielsweise lokal mehr Kühlmittel durch die entsprechenden Kühlleitungen gepumpt wird. Auch bei dieser Methode wird der Energieeintrag in die Schmelze verringert, da ein Teil der eingebrachten Wärmeenergie über das Kühlmittel nach außen abgeführt wird. Bei einer dritten bekannten Methode wird der Lichtbogen mit Hilfe von im Ofenraum erzeugten Magnetfeldern in seiner räumlichen Lage verändert. Diese Methode ist technisch sehr aufwendig und hat außerdem den Nachteil, daß der Ofen nicht mit der maximal installierten Leistung betrieben werden kann, wenn das Magnetfeld durch Änderung des Stroms durch die Magnetspulen verändert werden soll.
Um den Austritt heißer Gase und Stäube aus dem Ofenraum zu verhindern, sind Lichtbogenöfen üblicherweise mit einem Ofendeckel verschließbar ausgeführt und zusätzlich mit einer Dichtungseinrichtung zwischen der Elektrode und der Durchtritts¬ öffnung der Elektrode versehen. Aus der DE-OS 24 55 202 ist ein solcher Lichtbogenofen bekannt, der eine Ofendecke aus Feuerfest-Material mit einem eingemauerten Deckelherz aufweist, in dem mit Übermaß ausgefüllte
Durchtrittsöffnungen für die Elektroden vorgesehen sind. Die Elektroden sind mit einer Dichtungseinrichtung zur horizontalen und vertikalen Abdichtung der Flächen zwischen den Elektroden und den Durchtrittsöffnungen versehen. Dabei ist die Dichtungseinrichtung, welche eine Ringdichtung ist, über und unabhängig von der feuerfesten Ofendecke mit einer Tragkonstruktion abgestützt. Hierzu werden schwenkbare Verbindungsglieder eingesetzt, welche eine geringfügige seitliche Bewegung und Versetzung der Ringdichtung gegenüber der Ofendecke zulassen. Darüber hinaus ist die Ringdichtung zu der Ofendecke mit einem verstellbaren zylindrisch ausgebildeten Teil abdichtbar. Auf der Ofendecke ist eine ringförmige Deckendichtung vorgesehen, die so bemessen ist, daß sie sich gegenüber dem unteren zylindrischen Teil bei enger Anlage teleskopartig um einen Betrag, der deutlich kleiner ist als der Elektrodendurchmesser, verschieben läßt, wobei die Anlage durch ein elastisches Element weiter verbessert wird. Das Zulassen einer geringfügigen seitlichen Bewegung und einer Versetzung gegenüber der Ringdichtung dient bei diesem Lichtbogenofen im wesentlichen dazu, das Herausziehen und das Einführen der Elektrode durch die Deckenöffnung zu erleichtern, welches jedes Mal vorgenommen werden muß, wenn die Ofendecke (der Deckel) hochgehoben und zur Seite geschwenkt wird, beispielsweise um den Ofen neu zu füllen. Insbesondere ermöglicht es diese Ringdichtung, die Elektrode in vertikaler Richtung ein Stück aus dem Ofen zu ziehen, wenn während des Betriebs ein örtliches Überhitzen der wassergekühlten Ofenwand auftritt.
Nachteilig ist auch bei diesem Lichtbogenofen, daß das Auftreten eines örtlichen
Überhitzens der wassergekühlten Ofenwand und damit der Wärmebelastung an dieser Stelle mit den bekannten Methoden nur um den Preis der Verringerung des Energieeintrags in die Schmelze und damit der Schmelzleistung verhindert werden kann.
Aus der DE-OS 2905752 ist weiterhin eine Elektrodenumschmelzanlage mit Elektrodenhaltekörper und Kokille bekannt, bei welcher mit Hilfe einer besonderen Elektrodenverstelleinrichtung die Winkellage des Elektrodenhaltekörpers verändert werden kann, wobei die Verstelleinrichtung zwei definierte Schwenkachsen aufweist, die rechtwinklig zueinander stehen und denen unabhängig voneinander betätigbare Versteilantriebe zugeordnet sind. Zweck der Verstelleinrichtung ist es, beim Einfahren einer Elektrode Lagekorrekturen der Elektrode innerhalb der Kokille vorzunehmen, so daß die Anordnung von Kokille und Elektrode möglichst konzentrisch ist, damit das Schlackebad an der Kontur der Elektrode möglichst gleiche Abstände aufweist.
Das Schwenken der Elektrodenachse ist bei den nicht zur gleichen Gattung gehörenden Elektrodenumschmelzanlage insofern relativ unkompliziert möglich, als diese keinen aufliegenden ausgemauerten Deckel aufweisen. Desweiteren sind nur relativ kleine Schwenkbewegungen vorgesehen, da die Schwenkeinrichtung insbesondere dazu dient, den Einfluß einer schief angeschweißten Elektrodenstange auf die Konzentrizität der Anordnung zu kompensieren, also trotzdem eine möglichst konzentrische Anordnung der Elektrode innerhalb der Kokille zu erreichen. Eine besonders konzentrische Elektrodenanordnung ist aber bei einem Lichtbogenofen der gattungsgemäßen Art überhaupt nicht dazu geeignet, Überhitzungen der Ofenwand zu vermeiden oder zu beseitigen. Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, mit einfachen konstruktiven Mitteln einen Lichtbogenofen der gattungsgemäßen Art und ein Verfahren zur Vermeidung von Überhitzungen der Ofenwand zu schaffen, bei dem ein örtlich starkes Überhitzen der wassergekühlten Ofenwand mit einfachen Mitteln wirksam verhindert wird, so daß es zu keinem durch Überhitzen verursachten übermäßigen vorzeitigen Verschleiß der Ofenwand kommt. Außerdem soll bei dem zu schaffenden Lichtbogenofen der Energieeintrag weitgehend in die Schmelze gehen und die Schmelzleistung durch die Überhitzung der wassergekühlten Ofenwand keine unnötige Reduzierung erfahren.
Die Erfindung erreicht das Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale des Vorrichtungsanspruches 1 und des Verfahrensanspruches . Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die Bewegungseinheit eine Bewegungsvorrichtung zum im wesentlichen horizontalen Verfahren des Lichtbogenfußpunktes, der sich im Bereich der Elektrodenspitze ausbildet, aufweist. Weiterhin ist der Ofendeckel mit einer zentralen Öffnung und einem aufliegenden Deckelherz versehen, das im Zusammenwirken mit den zwischen dem Ofendeckel und dem Deckelherz vorgesehenen Dichtungen unabhängig beweglich, d.h. im wesentlichen horizontal verschiebbar ist und den Lichtbogenofen auch während des Verschiebens gas- und staubdicht verschlossen hält. Die Durchtrittsöffnung für die Elektrode kann in dem verschiebbaren Deckelherz bei einer einzigen Elektrode konzentrisch zur Elektrodenhauptachse angeordnet sein. Eine Bewegung des Lichtbogenfußpunktes mit einer horizontalen Bewegungskomponente ist in der Regel mit einer entsprechenden Verschiebung des Deckelherzes relativ zum fest angeordneten Ofendeckel verbunden.
Im einfachsten Fall ist die Bewegungsvorrichtung zum horizontalen Verfahren des Lichtbogenfußpunktes als Verschiebevorrichtung ausgebildet, die ein horizontales Verschieben der gesamten Elektrode ermöglicht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Bewegungsvorrichtung zum horizontalen Verfahren des Lichtbogenfußpunktes umfaßt eine Winkellageverstelleinrichtung zum Schwenken der Elektrode um mindestens eine Schwenkachse. Eine Schwenk¬ bewegung der Elektrode in beliebigen Richtungen ist bereits durch zwei unabhängige Schwenkachsen möglich. Das Schwenken der Elektrode hat den Vorteil einer verringerten Relativbewegung des Deckelherzes bezogen auf den horizontalen Bewegungshub der Elektrodenspitze. Außerdem ist eine Schwenkung der im oberen Bereich gefaßten Elektrode sehr einfach umzusetzen.
Zur Realisierung zweier unabhängiger Schwenkachsen weist die
Winkellageverstelleinrichtung mindestens einen jeweils separat ansteuerbaren Versteilantrieb auf.
Um Überhitzungen der Ofenwand aufgrund von unsymmetrischen Lichtbögen bedingt durch einen ungleichmäßigen Verbrauch der Elektrodenspitzen sowie durch sich in der Elektrodenspitze ausbildende Risse mit minimaler Elektrodenbewegung auszuregeln, wird vorgeschlagen, daß die Bewegungsvorrichtung eine Dreheinrichtung zur axialen Drehung der Elektroden um die Elektrodenachse umfaßt.
Da die Elektrodenspitze im Bereich der Öffnung in der Regel um mehrere Elektroden¬ durchmesser horizontal verfahren werden muß, sollte die zentrale Öffnung im Ofendeckel ein Vielfaches des Elektrodendurchmessers betragen. Die Durchtrittsöffnung im Ofendeckel hat zweckmäßigerweise einen Durchmesser zwischen 500 mm und 1500 mm.
Um ein problemloses Bewegen der Elektrode zu gewährleisten, weist die Dichtungseinheit einen Dichtungsrahmen auf, der die Elektrode als geschlossener Ring umgreift, wobei zwischen dem Dichtungsrahmen und der Elektrode koaxial zu dieser eine Dichthülse vorgesehen ist, deren Außenfläche mechanisch bearbeitet und gegen die Innenflächen des Dichtungsrahmens gleitend anlegbar ist, so daß die Elektrode auch bei verkippter Lage leicht und ohne Undichtheiten der Durchtrittsöffnung zu verursachen im Dichtungsrahmen gleiten kann.
Zur Regelung der optimalen Elektrodenlage werden hülsenförmig um den Ofenraum des Obergefäßes herum Temperatursensoren angeordnet, welche die lokale
Temperatur der Ofenwand erfassen. Insbesondere können die Temperatursensoren ringförmig in einer Querschnittsebene des Obergefäßes angeordnet sein. Überschreitet die Temperatur der Ofenwand einen vorgegebenen Wert, wird der Lichtbogenfußpunkt auf der Elektrodenspitze automatisch insbesondere durch Schwenken oder axiale Drehung von dieser Stelle wegbewegt. Ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Lichtbogenofens sieht vor, daß bei Auftreten von Temperaturüberhöhungen in einem lokalen Bereich der Ofenwand der Lichtbogenfußpunkt der Elektrode von diesem Bereich insbesondere radial wegbewegt wird. Dazu werden die Ofenwandtemperaturen mittels hülsenförmig um das Obergefäß des Lichtbogenofens herum angeordneten Temperatursensoren lokal erfaßt und durch Wegbewegung der Elektroden Überhitzungen der Wand des Obergefäßes gesteuert durch eine dafür vorgesehene Regeleinrichtung verhindert.
Überhitzungen der Ofenwand aufgrund von unsymmetrischen Lichtbögen durch ungleichmäßigen Verbrauch der Elektrodenspitzen sowie sich beim Betrieb ausbildende Risse werden zweckmäßigerweise vermieden, indem die dem Überhitzungsbereich zugewandte Seite der Elektrodenspitze zu der dem Überhitzungsbereich abgewandten Seite hin axial gedreht wird. Die Drehung kann dabei auch kontinuierlich erfolgen, z.B. wenn die Unsymmetrie des Lichtbogens im wesentlichen erhalten bleibt und sich durch die axiale Drehung nur die Lage des Lichtbogens im Ofenraum verändert
Ein Beispiel der Erfindung ist der beiliegenden Zeichnung dargelegt. Dabei zeigt die einzige Figur einen Ausschnitt eines Lichtbogenofens mit Elektrodentrageinrichtung.
Der Lichtbogenofen weist ein Gefäß 11 auf, das oben mit einem Deckel 12 ver¬ schließbar ist, wobei der Deckel 12 wiederum an einer Hebe- und Fahreinheit 60 befestigt sein kann. Über einer Deckelöffnung 13 des Deckels 12 ist ein Deckelherz 14 unter Zwischenlage von Dichtungen, insbesondere von Gleitdichtungen 16 auf dem Deckel 12 aufliegend angeordnet. Durch eine Deckelherzöffnung 15 ragt eine Elektrode 31 in das Gefäß 11 hinein.
Im Bereich der Deckelherzöffnung 15 ist eine Dichtungseinheit angeordnet, welche mit einem Dichtungsrahmen 21 und einer Dichtungshülse 22 versehen ist. Dabei ist der Dichtungsrahmen 21 mit einem parallel zur Deckelöffnung 15 geführten Flansch 23 verbunden, wobei zwischen beiden elastisch verformbares Material 24 vorgesehen ist.
Der Dichtungsrahmen 21 umgreift im Ausführungsbeispiel die Dichthülse 22; der Dichtungsrahmen 21 kann die Elektrode 31 aber auch unmittelbar umgreifen. Der Ein- satz einer Dichthülse 22 hat den Vorteil, daß hier durch mechanische Bearbeitung der Außenmantelfläche definierte Verhältnisse der Berührungsflächen geschaffen werden. Somit wird ein dichtes und sicheres Gleiten der Elektrodeneinheit insbesondere bei einer Veränderung der Winkellage der Elektrode 31 gewährleistet. Gehalten wird die Elektrodeneinheit einschließlich der Elektrode 31 und der Elektrodenfassung 32 durch eine Elektrodentrageinrichtung, bestehend aus Tragarm 41 und Tragsäule 42, die außerhalb des Lichtbogenofens fest angeordnet ist. Die Halterung und Bewegung der Elektrode 31 erfolgt durch eine am freien Ende des Tragarms 41 angeordnete Bewe¬ gungseinheit, welche insbesondere eine Winkellageverstelleinrichtung 51 aufweist. Die Winkellageverstelleinrichtung 51 , welche die Elektrode oberhalb der Elektrodeneinheit umgreift, ermöglicht es, die Elektrode 31 um die beiden senkrecht aufeinanderstehenden in einer horizontalen Ebene liegenden Schwenkachsen A 1 und A 2 einschließlich der an der Elektrode angeordneten Einheiten , unabhängig voneinander zu schwenken. Bei einer Schwenkung der Elektrode 31 durch die Winkellageverstelleinrichtung 51 erfolgt auch eine horizontale Verschiebung der
Elektrode 31 innerhalb der Deckelöffnung 13. Dabei wird die horizontale Bewegung der Elektrode 31 auf das Deckelherz 14 übertragen, das sich gegenüber dem Deckel 12 auf den Gleitdichtungen 16 aufliegend entsprechend horizontal verschiebt. Die Gleitdichtungen 16 sind vorzugsweise kreisringförmig ausgebildet und verschließen die Deckelöffnung 13 gas- und staubdicht auch während der horizontalen Bewegung des Deckelherzes 14.
Zur Kühlung der Wände des Gefäßes 11 oberhalb der Schmelze (Obergefäß) sind in¬ nerhalb der Wand Kühlrohre 71 einer Kühleinrichtung vorgesehen, die während des Betriebs des Lichtbogenofens von einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden. Die Temperaturerfassung erfolgt durch eine Temperaturmeßeinrichtung, die mit in der Wand des Gefäßes ebenfalls vorgesehenen Temperatursensoren 81 verbunden ist, wobei die Temperatursensoren beispielsweise knapp unterhalb der Innenseite der Wand des Gefäßes 11 oberhalb der Schmelze angeordnet sein können. Vorzugsweise sind die Temperatursensoren 81 hülsenförmig um das Obergefäß 11 des Lichtbogen¬ ofens herum vorgesehen. Dadurch wird eine Erfassung der Ofenwandtemperatur des Gefäßes 11 in einem lokalen Bereich um die Temperatursensoren 81 herum ermög¬ licht. Die Temperaturmeßeinrichtung ist mit einer Regeleinrichtung (nicht gezeigt) verbunden, welche mit einer (ebenfalls nicht gezeigt) Steuereinrichtung der Winkellageverstelleinrichtung 51 verbunden ist, und bei Überschreiten eines vorgegebenen Temperaturwertes in einem lokalen Bereich der Wand des Gefäßes 11 die Spitze der Elektrode 31 durch Schwenken der gesamten Elektrode 31 um eine der Schwenkachsen A 1 , A 2 von dieser Stelle wegbewegt; ein Wegbewegen der Spitze der Elektrode 31 zieht den Fußpunkt des Lichtbogens und damit den Lichtbogen selbst weg von der Überhitzungsstelle der Gefäßwand. Das Schwenken der Elektrode hat den Vorteil, daß das Deckelherz 14 eine deutlich kleinere horizontale Verschiebung als die Elektrodenspitze erfährt.
Selbstverständlich kann die Spitze der Elektrode 31 auch dadurch von der Überhitzungsstelle wegbewegt werden, indem die Elektrode 31 parallel zur Elektrodenachse durch eine entsprechend am Tragarm 41 angebrachte Verschiebeeinrichtung verschoben wird. Zusätzlich zu diesen Ausgestaltungen der Erfindung kann am freien Tragarm 41 eine Dreheinrichtung zur Drehung der Elektrode um die Elektrodenachse vorgesehen sein, da eine solche Drehung der Elektrode zur Vermeidung von Überhitzungsstellen in der Wand des Gefäßes 11 immer dann ausreichend ist, wenn sich der Fußpunkt des Lichtbogens aufgrund von ungleichmäßigem Abtrag der Elektrode oder aufgrund von Rissen in der Elektrodenspitze an einer ungünstigen Stelle z.B. seitlich im unteren Bereich der Elektrode ausbildet. In diesen Fällen ist eine axiale Drehung der Elektrode ausreichend, um den Lichtbogenfußpunkt bei minimaler Elektrodenbewegung von der Überhitzungsstelle wegzubewegen.
BEZUGSZEICHENLISTE:
Obergefäß 11
Deckel 12
Deckelöffnung 13
Deckelherz 14
Deckelherzöffnung 15
Gleitdichtung 16
Dichtungsrahmen 21
Dichtungshülse 22
Flansch 23 elastisches Material 24
Elektrode 31
Elektrodenfassung 32
Tragarm 41
Tragsäule 42
Bewegungsvorrichtung 51
Hebe- und Fahreinheit 60
Kühlrohre 71
Temperatursensoren 81

Claims

Patentansprüche
1. Lichtbogenofen mit einem Obergefäß (11) und einem aufliegenden Ofendeckel, der eine Durchtrittsöffnung aufweist für mindestens eine Elektrode, die unabhängig vom Ofendeckel abgestützt und mit einer Bewegungseinheit zur vertikalen Verschiebung versehen ist, und mit einer vorgesehenen Dichtungseinheit zur horizontalen und vertikalen Abdichtung der Flächen zwischen der Elektrode und der Durchtrittsöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinheit eine Bewegungsvorrichtung (51) zum im wesentlichen horizontalen Verfahren des Lichtbogenfußpunktes aufweist, daß der Ofendeckel (12) mit einer zentralen Öffnung (13) mit einem unabhängig vom Ofendeckel (12) beweglichen Deckelherz (14) ausgebildet ist und daß zwischen dem Ofendeckel (12) und dem aufliegenden Deckelherz (14)
Dichtungen (16) vorgesehen sind.
2. Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvorrichtung (51) zum horizontalen Verschieben der
Elektrode (31) vorgesehen ist.
3. Lichtbogenofen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als Bewegungsvorrichtung (51 ) eine Winkellageverstelleinrichtung zum
Schwenken der Elektrode (31) um mindestens eine Schwenkachse (A1, A2) vorgesehen ist.
4. Lichtbogenofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Winkellageverstelleinrichtung mindestens einen jeweils separat ansteuerbaren Versteilantrieb aufweist.
5. Lichtbogenofen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als Bewegungsvorrichtung (51) eine Dreheinrichtung zur Drehung der Elektrode (31) um die Elektrodenachse vorgesehen ist.
6. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zentralen Öffnung (13) im Ofendeckel (12) ein Vielfaches des Elektrodendurchmessers ist.
7. Lichtbogenofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Öffnung im Ofendeckel einen Durchmesser zwischen 500 mm und 1500 mm aufweist.
8. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinheit einen Dichtungsrahmen (21) aufweist, der die Elektrode (31) als geschlossener Ring umgreift und daß zwischen dem Dichtungsrahmen (21) und der Elektrode (31) koaxial zu dieser eine Dichthülse (22) vorgesehen ist, deren Außenfläche mechanisch bearbeitet und gegen die Innenflächen des Dichtungsrahmens (21) gleitend anlegbar ist.
9. Lichtbogenofen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß hülsenförmig um den Ofenraum des Obergefäßes (11) herum Temperatursensoren angeordnet sind.
10. Verfahren zum Betreiben eines Lichtbogenofens nach Anspruch 1 , bei dem die Ofenwandtemperaturen mittels am Obergefäß (11) des Lichtbogenofens angeordnete Temperatursensoren lokal erfaßt und die Elektroden verschoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Temperaturwertes in einem lokalen Bereich der Ofenwand der Lichtbogenfußpunkt der Elektrode selbsttätig von diesem Bereich wegbewegt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogenfußpunkt von diesem Überhitzungsbereich radial wegbewegt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die dem Überhitzungsbereich zugewandte Seite der Elektrodenspitze zu der dem Überhitzungsbereich abgewandten Seite hin axial gedreht wird.
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