WO1998000568A1 - Arc furnace with an electrode receiving chamber - Google Patents

Arc furnace with an electrode receiving chamber Download PDF

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WO1998000568A1
WO1998000568A1 PCT/EP1997/001808 EP9701808W WO9800568A1 WO 1998000568 A1 WO1998000568 A1 WO 1998000568A1 EP 9701808 W EP9701808 W EP 9701808W WO 9800568 A1 WO9800568 A1 WO 9800568A1
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furnace
electrode
receiving space
electrode receiving
vessel
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Application number
PCT/EP1997/001808
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German (de)
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Inventor
Karl-Heinz Klein
Klaus Kimmer
Original Assignee
Badische Stahl Engineering Gmbh
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52Manufacture of steel in electric furnaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/02Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces with two or more shafts or chambers, e.g. multi-storey
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/08Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27B3/08Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
    • F27B3/085Arc furnaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/18Arrangements of devices for charging
    • F27B3/183Charging of arc furnaces vertically through the roof, e.g. in three points
    • F27B3/186Charging in a vertical chamber adjacent to the melting chamber
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00Heating by electric discharge
    • H05B7/02Details
    • H05B7/10Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding electrodes

Definitions

  • the invention relates to an arc furnace, with a furnace vessel, a furnace interior, and with at least one electrode protruding into the furnace interior.
  • Electric arc furnaces are used, among other things, to melt steel scrap.
  • EP 0 291 680 B2 proposes to provide a shaft installed on the side of the furnace vessel, through which the scrap is fed. The furnace exhaust gas flows through the shaft and heats up the scrap inside. This design is complicated and requires electrodes that can be moved both horizontally and vertically.
  • the invention has for its object to provide an arc furnace of the type mentioned, which has a high thermal efficiency and is both inexpensive to operate and reliable.
  • the invention solves this problem by means of an electrode receiving space which is accessible from one side of the furnace vessel and is thermally shielded from the furnace interior and has at least one passage opening for the electrode facing the furnace interior.
  • the interior of the furnace is the space in which the steel is melted. It is usually limited at the bottom by the base of the stove or oven.
  • the furnace shaft into which the batch to be melted is poured is also part of the furnace interior.
  • the electrode receiving space serves to receive at least a part of one or more electrodes required for operating the furnace.
  • An electrode is usually used in a DC arc furnace, and a three-phase arc furnace is usually three electrodes.
  • the electrode receptacle is accessible from the side of the furnace. This means that holding and guiding devices for the electrode can engage in this electrode receiving space from the side. Through the passage opening facing the furnace interior, the lower part of the electrode can be moved from the electrode receiving space into the furnace interior, so that the electrode tip is at the intended site of action.
  • thermoally shielded from the furnace interior is to be understood in such a way that the electrode receiving space has temperatures during furnace operation which are significantly lower than in the furnace interior and which make it possible to arrange a conventional electrode clamping device, including the devices intended for supplying current, within the electrode receiving space.
  • the invention enables the operation of an arc furnace of great height with an arc electrode which has a comparatively short free clamped length.
  • the electrode is inserted into the furnace interior through an opening in the furnace cover, and the free clamped length must therefore extend over most of the overall height of the furnace.
  • the electrode clamping head can be arranged in this receiving space, in the operating position of the electrode it can be arranged just above the passage opening of the electrode receiving space to the furnace interior.
  • the required free, clamped-in electrode length is considerably smaller, it only has to bridge the distance from this through opening arranged in a region below the furnace cover to the intended point of action of the electrode tip.
  • the height of the electrode receiving space can extend over the upper half of the overall height of the furnace vessel.
  • the required free clamped electrode length can be roughly halved.
  • Conventional arc furnaces have a height / diameter ratio that is approximately 0.35. According to the invention, furnaces with a corresponding ratio of, for example, 0.85 can be built, which nevertheless require no or only an insignificantly greater free clamped electrode length.
  • the large height enables the furnace exhaust gases to be used effectively for preheating scrap, while the comparatively small free clamped electrode length ensures safe and cost-effective operation.
  • the electrode is preferably arranged on a support arm which projects into the electrode receiving space from the side.
  • This support arm usually runs essentially horizontally, the support arm and the electrode arranged thereon can be moved vertically within this space. This vertical method allows the electrode to be moved into and out of the furnace interior through the passage opening.
  • the support arm can comprise a conventional electrode clamping head, which clamps a graphite or carbon electrode, which may be nipped together from several lengths, and supplies the electrode current.
  • a so-called combination electrode can also be used within the scope of the invention.
  • an electrode head designed as a permanent electrode is arranged on the support arm, to which a wear electrode is attached, usually nippled, in the lower region.
  • the electrode receiving space is advantageously designed as an inward indentation of a side wall of the furnace vessel.
  • the essentially vertical walls of the indentation separate the electrode receiving space from the furnace interior.
  • the indentation advantageously has a bottom with the passage opening for the electrode arranged therein.
  • the height of the indentation preferably extends over approximately one third to two thirds of the overall height of the furnace.
  • Arc furnaces are usually approximately circular in cross section.
  • the indentation preferably extends radially from the furnace circumference to the center of the furnace. It preferably extends at least to the middle of the furnace cross section, so that the electrode receiving space can receive the support arm and the upper part of an electrode arranged centrally in the furnace.
  • the indentation can taper radially from the outside inwards, roughly speaking, its cross-sectional area then has the shape of a trapezoid.
  • the indentation can also extend with a substantially constant cross section radially from the outside to the center, its essentially vertical boundary walls running from the side wall to the center of the furnace are then arranged essentially parallel to one another.
  • the passage opening for the electrode facing the furnace interior is preferably formed in the bottom of the electrode receiving space.
  • the electrode receiving space extends to the upper edge of the furnace vessel and is additionally accessible from above.
  • the electrode and the support arm can be moved upward out of the receiving space if necessary. This makes maintenance and electrode replacement easier.
  • this indentation is left open at the top.
  • the walls of the electrode receiving space facing the furnace interior or at least some of these walls are preferably provided with cooling devices.
  • cooling devices cooling media (preferably water), for example, can flow through
  • Pipelines serve. These cooling devices improve the thermal shielding of the electrode receiving space from the interior of the furnace and increase the service life of the furnace vessel. As a rule, cooling devices are also provided on or in the other walls of the furnace vessel.
  • the side walls of the furnace vessel can run essentially vertically in one embodiment of the invention.
  • the free cross-sectional area of the furnace interior is then reduced in the upper part of the furnace by the electrode receiving space, but it does not change due to the course of the walls of the furnace vessel.
  • at least a portion of the side walls of the furnace vessel run obliquely inwards from top to bottom.
  • the inclination of the corresponding wall sections can be approximately up to 10 ° to the vertical.
  • the wall section running obliquely inwards from top to bottom can be arranged in the height section of the furnace in which the electrode receiving space is located. If, for example, the electrode receiving space extends over the upper half of the furnace vessel, the wall of the furnace vessel is inclined in this upper furnace section, so that the furnace vessel tapers from top to bottom at this height section.
  • the free cross-section of the furnace interior or furnace shaft is initially limited by the electrode receiving space and continues to decrease due to the inclined furnace walls extending down to the lower limit of the electrode receiving space.
  • the free cross-section widens below this range, since it is no longer restricted by the electrode receiving space. Since the furnace walls run vertically in this area, there is no further narrowing of the cross-section.
  • the described slightly inclined furnace wall course makes it easier for the cargo (scrap) to slide down without bridging.
  • the open vessel can be composed of a lower part and an upper part.
  • the electrode receiving space is then arranged in the upper part.
  • the lower part of the furnace has an essentially cylindrical or frustoconical cross section and can be designed as in a conventional arc furnace.
  • the upper part of the furnace has the indentation forming the electrode receiving space, the lower end of the indentation is provided with a base plate, which in turn has a passage opening for the electrode.
  • safety gear includes everything Devices that at least hinder the sliding of cargo from the upper area of the furnace interior towards the hearth.
  • These folding devices are preferably arranged approximately at the level of the lower boundary of the electrode receiving space. That part of the furnace shaft whose free
  • the part of the furnace interior that is no longer delimited by the electrode receiving space in its free cross section serves as the melting zone.
  • the catching devices are preferably fingers which can be pushed into the furnace interior through openings in the side walls of the furnace and which, when pushed in, together form a type of grating which holds the charged goods.
  • the clear distance between two fingers is preferably in the range of about 500 to 1000 mm, the cross section of the fingers preferably tapers in the direction of their end located in the furnace interior.
  • the lid of the furnace vessel can be made in one piece and close the furnace shaft during operation. It is adapted to the shape of the furnace vessel. If the electrode receiving space extends to the upper edge of the furnace vessel, the cover has an incision corresponding to the shape of the indentation. In this embodiment, the furnace cover and the electrode are usually together on one
  • the lid is lifted, and at the same time the electrode is moved out of the furnace.
  • the lid and electrode can be swiveled away to the side and the furnace can be loaded.
  • the upper opening of the indentation is expediently closed during the scrap loading in order to prevent scrap from falling into this indentation.
  • a separate cover can be provided, which closes the indentation during loading.
  • a correspondingly designed scrap basket can be provided which fits exactly on the furnace vessel and closes the indentation at the top.
  • the furnace has a two-part cover.
  • the lower lid part is designed as a scrap feed hopper
  • the top lid closes this scrap feed hopper.
  • the lower part of the lid expediently covers the upper opening of the indentation and thus prevents scrap from falling into the indentation.
  • the part of the bottom of the lid lower part located above the indentation is expediently inclined towards the furnace shaft, so that the scrap scrap slides into the furnace shaft.
  • To load the furnace just lift the top lid and fill in scrap. This upper part of the lid can be lifted and swung out independently of the electrode. Only for changing the electrodes or for other maintenance work must the lower part of the lid also be raised so that the electrode and the support arm can be moved upwards out of the electrode receiving space.
  • the lower lid part and the electrode can therefore be arranged on a common supporting structure.
  • the electrode can be moved independently of the lower part of the lid, so that the electrode can be completely or partially moved upwards out of the furnace interior while the furnace is being loaded with scrap, in order to protect it from the mechanical effects of collapsing scrap.
  • Figure 1 is a side view of an arc furnace according to the invention.
  • Fig. 3 is an axial section along the line A-A in Fig. 2;
  • FIG. 4 shows a corresponding axial section of another embodiment with an upper part of the furnace vessel tapering from top to bottom;
  • FIG. 5 shows an axial section of a third embodiment with fingers protruding into the furnace interior as catching devices for the cargo.
  • Fig. 6 shows an axial section of a further embodiment with a two-part cover.
  • the arc furnace has a vessel base or hearth 1 lined with refractory stones.
  • a furnace vessel part 2 with an essentially cylindrical cross section is arranged above the stove.
  • the electrode 4 projects into the section of the furnace interior enclosed by the furnace vessel part 2.
  • a further furnace vessel part 3 is arranged above the furnace vessel part 2 and has an indentation 5 pointing radially inward over its entire height and extending beyond the center of the essentially circular cross-sectional area.
  • the outer wall of the upper furnace vessel part 3 is thus recessed on a certain circumferential angle, a substantially vertical wall 6 delimits the electrode receiving space or the indentation 5 with respect to the furnace interior 7 formed, in which a preferably circular passage opening 9 is provided for the electrode 4.
  • the passage opening 9 is preferably concentric with the center of the furnace.
  • the electrode 4 is arranged on a support arm 10 and is held by a clamping head 11, via which the current is also supplied.
  • the support arm 10 protrudes into the indentation 5, it can be moved vertically together with the electrode 4.
  • the wall 6 of the indentation 5 and its base plate 8 thermally shield the electrode receiving space 5 from the furnace interior.
  • the wall 6 and the base plate 8 are water-cooled.
  • water-cooled wall elements 12 are arranged, which are preferably replaceable as wearing parts.
  • the upper furnace vessel part 3 has an essentially cylindrical cross section, which is only through the
  • Indentation 5 is interrupted.
  • the walls of the furnace vessel part 3 run essentially vertically.
  • the walls of the upper furnace vessel part 3 run obliquely inwards from top to bottom.
  • the free cross section of the furnace shaft 7 within the upper furnace vessel part 3 tapers from top to bottom.
  • the angle of inclination of the inclined wall is preferably less than 10 ° to the vertical. This slightly conical design of the upper furnace vessel part 3 facilitates scrap sliding without undesirable bridging.
  • a plurality of fingers 13 are arranged distributed over the circumference of the upper furnace vessel part 3, which are mounted on rollers 14 and can be inserted into the furnace shaft 7 through openings 15.
  • the clear distance between two neighboring fingers is about 500 to 1000 mm.
  • the lid of the furnace vessel (not shown in FIGS. 1-5) is adapted to the shape of the vessel and in particular has an incision corresponding to the shape of the indentation 5. Therefore, even when the furnace cover is in place, the electrode 4 and the electrode support arm 10 can be moved upward out of the indentation 5 if necessary. If the furnace is to be loaded with scrap, the electrode 4 is moved out of the furnace to such an extent that the free end of the electrode 4 protrudes into the furnace interior to such an extent that it cannot be damaged by subsequent scrap. The furnace lid is raised and swung out to the side. Possibly. As already described above, the furnace lid and the electrode can be arranged on a common supporting structure and can thus be lifted and swung out together. The upper opening of the indentation 5 is expediently closed during the scrap loading in order to prevent scrap from falling into the indentation 5. For this purpose, a separate cover can be provided for the indentation 5.
  • the scrap loading can be carried out by means of an appropriately designed scrap basket which fits exactly on the furnace vessel and closes the indentation 5 towards the top. It should be noted that the electrode 4 and the electrode support arm 10 must not be moved so far upwards during loading that they hinder the closing of the indentation 5 towards the top by means of the special cover or the specially adapted scrap basket.
  • the lower lid part 17 is designed as a scrap feed hopper. It covers the upper opening of the indentation 5 and in this area has an inclined floor 20 which allows the scrap contained therein to slide to the furnace shaft 7.
  • the lid upper part 18 is removable for loading the funnel 17 with scrap.
  • An exhaust gas outlet 19 serves to discharge the exhaust gases rising from the area of the arc after these have been located in the furnace shaft 7 and in the lower lid part 17
  • the lid (or the lid upper part 18) is placed on the furnace, the electrode 4 is moved into its operating position and the arc is ignited.
  • the scrap supply from the furnace shaft 7 can be controlled in a targeted manner by moving the fingers 13.

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Abstract

An arc furnace has a furnace vessel, a furnace inner chamber and at least one electrode (4) that projects into the furnace inner chamber. The furnace is characterised by an electrode receiving chamber (5) accessible from one side of the furnace vessel, thermally shielded from the furnace inner chamber and provided with at least one passage (9) for the electrode (4) oriented towards the furnace inner chamber. This electrode receiving chamber (5) designed as a depression allows a furnace vessel with a great overall height to be driven with a relatively short electrode (4) which thanks to its small, free and clamped length has a lesser tendency to break.

Description

Lichtbogenofen mit Elektrodenaufnahmeraum Arc furnace with electrode receiving space
Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenofen, mit einem Ofengefäß, einem Ofeninnenraum, und mit wenigstens einer in den Ofeninnenraum hineinragenden Elektrode.The invention relates to an arc furnace, with a furnace vessel, a furnace interior, and with at least one electrode protruding into the furnace interior.
Elektrolichtbogenöfen dienen unter anderem dem Aufschmelzen von Stahlschrott. Zur Verbesserung des thermischen Ofenwirkungsgrads ist bereits vorgeschlagen worden, die heißen Ofenabgase für das Vorwärmen des Schrotts zu benutzen. EP 0 291 680 B2 schlägt zu diesem Zweck vor, einen seitlich am Ofengefäß installierten Schacht vorzusehen, durch den der Schrott zugeführt wird. Das Ofenabgas durchströmt den Schacht und erwärmt den darin befindlichen Schrott. Diese Bauweise ist kompliziert und benötigt Elektroden, die sowohl horizontal als auch vertikal verfahrbar sind.Electric arc furnaces are used, among other things, to melt steel scrap. To improve the thermal efficiency of the furnace, it has already been proposed to use the hot furnace gases for preheating the scrap. For this purpose, EP 0 291 680 B2 proposes to provide a shaft installed on the side of the furnace vessel, through which the scrap is fed. The furnace exhaust gas flows through the shaft and heats up the scrap inside. This design is complicated and requires electrodes that can be moved both horizontally and vertically.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Lichtbogenöfen verhältnismäßig hoch zu bauen, so daß über der Stahlschmelze eine vergleichsweise hohe Schrottsäule stehen kann, die von Ofenabgas erwärmt wird. Diese Bauweise bedingt allerdings sehr lange Graphit- bzw. Kohleelektroden. Wenn die freie eingespannte Elektrodenlänge hoch ist, erhöht sich die Bruchgefahr der Elektrode, da auf die Elektrode einwirkende Radialkräfte (beispielsweise durch einstürzenden Schrott) eine hohes Biegemoment an der Einspannstelle entstehen lassen.It has already been proposed to build arc furnaces relatively high, so that a comparatively high column of scrap can stand above the molten steel and is heated by furnace exhaust gas. However, this design requires very long graphite or carbon electrodes. If the free clamped electrode length is long, the risk of breakage of the electrode increases, since radial forces acting on the electrode (for example due to collapsing scrap) cause a high bending moment at the clamping point.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lichtbogenofen der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen hohen thermischen Wirkungsgrad aufweist und sowohl im Betrieb kostengünstig als auch betriebssicher ist. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen von einer Seite des Ofengefäßes her zugänglichen, thermisch vom Ofeninnenraum abgeschirmten Elektrodenaufnahmeraum mit wenigstens einer zum Ofeninnenraum weisenden Durchtrittsöffnung für die Elektrode.The invention has for its object to provide an arc furnace of the type mentioned, which has a high thermal efficiency and is both inexpensive to operate and reliable. The invention solves this problem by means of an electrode receiving space which is accessible from one side of the furnace vessel and is thermally shielded from the furnace interior and has at least one passage opening for the electrode facing the furnace interior.
Zunächst seien einige im Rahmen der Erfindung verwendete Begriffe erläutert. Der Ofeninnenraum bezeichnet denjenigen Raum, in dem der Stahl aufgeschmolzen wird. Er wird in der Regel unten durch die Herd- oder Ofensohle begrenzt. Der Ofenschacht, in den das aufzuschmelzende Chargiergut eingefüllt wird, ist ebenfalls Bestandteil des Ofeninnenraums.First, some terms used in the context of the invention are explained. The interior of the furnace is the space in which the steel is melted. It is usually limited at the bottom by the base of the stove or oven. The furnace shaft into which the batch to be melted is poured is also part of the furnace interior.
Der Elektrodenaufnahmeraum dient der Aufnahme wenigstens eines Teils von einer oder mehreren zum Betrieb des Ofens benötigten Elektroden. Bei einem Gleichstrom- Lichtbogenofen wird in der Regel eine Elektrode verwendet, bei einem Drehstrom- Lichtbogenofen handelt es sich üblicherweise um drei Elektroden. Der Elektrodenauf- nahmeraum ist von der Seite des Ofengefäßes her zugänglich. Dies bedeutet, daß Halte- und Führungseinrichtungen für die Elektrode von der Seite her in diesen Elektrodenaufnahmeraum eingreifen können. Durch die zum Ofeninnenraum weisende Durchtrittsöffnung kann der untere Teil der Elektrode aus dem Elektrodenaufnahmeraum in den Ofen- inneπraum gefahren werden, so daß sich die Elektrodenspitze am vorgesehenen Wirkort befindet. Das Merkmal "thermisch vom Ofeninnenraum abgeschirmt" ist so zu verstehen, daß der Elektrodenaufnahmeraum während des Ofenbetriebs Temperaturen aufweist, die deutlich niedriger als im Ofeninnenraum liegen und die es gestatten, eine übliche Elektrodeneinspannvorrichtung einschließlich der zur Stromzufuhr vorgesehenen Einrichtungen innerhalb des Elektrodenaufnahmeraums anzuordnen.The electrode receiving space serves to receive at least a part of one or more electrodes required for operating the furnace. An electrode is usually used in a DC arc furnace, and a three-phase arc furnace is usually three electrodes. The electrode receptacle is accessible from the side of the furnace. This means that holding and guiding devices for the electrode can engage in this electrode receiving space from the side. Through the passage opening facing the furnace interior, the lower part of the electrode can be moved from the electrode receiving space into the furnace interior, so that the electrode tip is at the intended site of action. The feature "thermally shielded from the furnace interior" is to be understood in such a way that the electrode receiving space has temperatures during furnace operation which are significantly lower than in the furnace interior and which make it possible to arrange a conventional electrode clamping device, including the devices intended for supplying current, within the electrode receiving space.
Die Erfindung ermöglicht den Betrieb eines Lichtbogenofens großer Bauhöhe mit einer Lichtbogenelektrode, die eine vergleichsweise kurze freie eingespannte Länge aufweist. Im Stand der Technik wird die Elektrode durch eine Öffnung im Ofendeckel in den Ofeninnenraum eingeführt, die freie eingespannte Länge muß sich daher über den größten Teil der Bauhöhe des Ofens erstrecken. Erfindungsgemäß wird dagegen vorgeschlagen, einen separaten Elektrodenaufnahmeraum vorzusehen, der von einer Seite des Ofengefäßes her zugänglich ist. Der Elektrodenspannkopf kann in diesem Aufnahmeraum angeordnet werden, in der Betriebsstellung der Elektrode kann er kurz oberhalb der Durch- trittsöffnung des Elektrodenaufnahmeraums zum Ofeniπnenraum angeordnet sein. Die erforderliche freie eingespannte Elektrodenlänge ist wesentlich geringer, sie muß nur den Abstand von dieser in einem Bereich unterhalb des Ofendeckels angeordneten Durch- trittsöffnung bis hin zum vorgesehenen Wirkpunkt der Elektrodenspitze überbrücken. Bei einem hochgebauten Ofen kann sich beispielsweise die Höhe des Elektrodenaufnahme- raums über die obere Hälfte der Bauhöhe des Ofengefäßes erstrecken. Die erforderliche freie eingespannte Elektrodenlänge kann so ungefähr halbiert werden.The invention enables the operation of an arc furnace of great height with an arc electrode which has a comparatively short free clamped length. In the prior art, the electrode is inserted into the furnace interior through an opening in the furnace cover, and the free clamped length must therefore extend over most of the overall height of the furnace. In contrast, it is proposed according to the invention to provide a separate electrode receiving space which is accessible from one side of the furnace vessel. The electrode clamping head can be arranged in this receiving space, in the operating position of the electrode it can be arranged just above the passage opening of the electrode receiving space to the furnace interior. The The required free, clamped-in electrode length is considerably smaller, it only has to bridge the distance from this through opening arranged in a region below the furnace cover to the intended point of action of the electrode tip. In the case of a built-up furnace, for example, the height of the electrode receiving space can extend over the upper half of the overall height of the furnace vessel. The required free clamped electrode length can be roughly halved.
Übliche Lichtbogenöfen weisen ein Verhältnis Höhe/Durchmesser auf, das bei etwa 0,35 liegt. Erfindungsgemäß können Öfen mit einem entsprechenden Verhältnis von bei- spielsweise 0,85 gebaut werden, die trotzdem keine oder nur eine unwesentlich größere freie eingespannte Elektrodenlänge erfordern. Die große Bauhöhe ermöglicht eine wirkungsvolle Ausnutzung der Ofenabgase zur Schrottvorwärmung, die vergleichsweise geringe freie eingespannte Elektrodenlänge bewirkt einen sicheren und kostengünstigen Betrieb.Conventional arc furnaces have a height / diameter ratio that is approximately 0.35. According to the invention, furnaces with a corresponding ratio of, for example, 0.85 can be built, which nevertheless require no or only an insignificantly greater free clamped electrode length. The large height enables the furnace exhaust gases to be used effectively for preheating scrap, while the comparatively small free clamped electrode length ensures safe and cost-effective operation.
Die Elektrode ist vorzugsweise an einem Tragarm angeordnet, der von der Seite her in den Elektrodenaufnahmeraum hineinragt. Dieser Tragarm verläuft üblicherweise im wesentlichen horizontal, der Tragarm und die daran angeordnete Elektrode sind innerhalb dieses Raumes vertikal verfahrbar. Durch dieses vertikale Verfahren kann die Elektrode durch die Durchtrittsöffnung hindurch in den Ofeninnenraum hinein- und aus diesem herausgefahren werden. Der Tragarm kann einen üblichen Elektrodenspannkopf umfassen, der eine ggf. aus mehreren Längen zusammengenippelte Graphit- oder Kohleelektrode unmittelbar einspannt und den Elektrodenstrom zuführt. Im Rahmen der Erfindung ist jedoch auch eine sog. Kombielektrode verwendbar. Bei einer solchen Kombielektrode ist am Tragarm ein als Dauerelektrode ausgebildeter Elektrodenkopf angeordnet, an dem im unteren Bereich eine Verschleißelektrode angebracht, in der Regel angenippelt, ist.The electrode is preferably arranged on a support arm which projects into the electrode receiving space from the side. This support arm usually runs essentially horizontally, the support arm and the electrode arranged thereon can be moved vertically within this space. This vertical method allows the electrode to be moved into and out of the furnace interior through the passage opening. The support arm can comprise a conventional electrode clamping head, which clamps a graphite or carbon electrode, which may be nipped together from several lengths, and supplies the electrode current. However, a so-called combination electrode can also be used within the scope of the invention. In the case of such a combination electrode, an electrode head designed as a permanent electrode is arranged on the support arm, to which a wear electrode is attached, usually nippled, in the lower region.
Der Elektrodenaufnahmeraum ist vorteilhafterweise als einwärts gerichtete Einbuchtung einer Seitenwand des Ofengefäßes ausgebildet. Die im wesentlichen vertikal verlaufen- den Wände der Einbuchtung trennen den Elektrodenaufnahmeraum vom Ofeninnenraum ab. Als untere Begrenzung gegenüber dem Ofeninnenraum weist die Einbuchtung vorteilhafterweise einen Boden mit der darin angeordneten Durchtrittsöffnung für die Elektrode auf. Die Höhe der Einbuchtung erstreckt sich bevorzugt über etwa ein Drittel bis zwei Drittel der gesamten Bauhöhe des Ofens. Üblicherweise sind Lichtbogenöfen im Querschnitt etwa kreisförmig. Die Einbuchtung erstreckt sich in diesem Fall vorzugsweise ausgehend vom Ofenumfang radial zur Ofenmitte hin. Sie reicht vorzugsweise wenigstens bis zur Mitte des Ofenquerschnitts, so daß der Elektrodenaufnahmeraum den Tragarm und oberen Teil einer zentrisch im Ofen angeordneten Elektrode aufnehmen kann. Die Einbuchtung kann sich radial von außen nach innen verjüngen, ihre Querschnittsfläche weist dann grob gesagt etwa die Form eines Trapezes auf. Die Einbuchtung kann sich jedoch auch mit im wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt radial von außen zur Mitte hin erstrecken, ihre von der Seitenwand zur Ofenmitte hin verlaufenden im wesentlichen vertikalen Begrenzungswände sind dann im wesentlichen parallel zueinander angeordnet.The electrode receiving space is advantageously designed as an inward indentation of a side wall of the furnace vessel. The essentially vertical walls of the indentation separate the electrode receiving space from the furnace interior. As a lower boundary with respect to the interior of the furnace, the indentation advantageously has a bottom with the passage opening for the electrode arranged therein. The height of the indentation preferably extends over approximately one third to two thirds of the overall height of the furnace. Arc furnaces are usually approximately circular in cross section. In this case, the indentation preferably extends radially from the furnace circumference to the center of the furnace. It preferably extends at least to the middle of the furnace cross section, so that the electrode receiving space can receive the support arm and the upper part of an electrode arranged centrally in the furnace. The indentation can taper radially from the outside inwards, roughly speaking, its cross-sectional area then has the shape of a trapezoid. However, the indentation can also extend with a substantially constant cross section radially from the outside to the center, its essentially vertical boundary walls running from the side wall to the center of the furnace are then arranged essentially parallel to one another.
Die zum Ofeninnenraum weisende Durchtrittsöffnung für die Elektrode ist bevorzugt im Boden des Elektrodenaufnahmeraums ausgebildet.The passage opening for the electrode facing the furnace interior is preferably formed in the bottom of the electrode receiving space.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der Elektrodenaufnahmeraum bis zum oberen Rand des Ofengefäßes und ist zusätzlich von oben her zugänglich. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann die Elektrode samt Tragarm bei Bedarf nach oben aus dem Aufnahmeraum herausgefahren werden. Dies er- leichtert Wartung und Elektrodenwechsel. Bei der bevorzugten Ausgestaltung des Elektrodenaufnahmeraums als Einbuchtung läßt man diese Einbuchtung nach oben hin offen.In a particularly preferred embodiment of the invention, the electrode receiving space extends to the upper edge of the furnace vessel and is additionally accessible from above. In this embodiment of the invention, the electrode and the support arm can be moved upward out of the receiving space if necessary. This makes maintenance and electrode replacement easier. In the preferred embodiment of the electrode receiving space as an indentation, this indentation is left open at the top.
Die zum Ofeninnenraum weisenden Wände des Elektrodenaufnahmeraums oder wenigstens ein Teil dieser Wände sind bevorzugt mit Kühleinrichtungen versehen. Als Kühlein- richtungen können beispielsweise von Kühlmedium (bevorzugt Wasser) durchflosseneThe walls of the electrode receiving space facing the furnace interior or at least some of these walls are preferably provided with cooling devices. As cooling devices, cooling media (preferably water), for example, can flow through
Rohrleitungen dienen. Diese Kühleinrichtungen verbessern die thermische Abschirmung des Elektrodenaufnahmeraums gegenüber dem Ofeninnenraum und erhöhen die Lebensdauer des Ofengefäßes. In der Regel sind auch an oder in den übrigen Wänden des Ofengefäßes Kühleinrichtungen vorgesehen.Pipelines serve. These cooling devices improve the thermal shielding of the electrode receiving space from the interior of the furnace and increase the service life of the furnace vessel. As a rule, cooling devices are also provided on or in the other walls of the furnace vessel.
Die Seitenwände des Ofengefäßes können bei einer Ausführungsform der Erfindung im wesentlichen vertikal verlaufen. Die freie Querschnittsfläche des Ofeninnenraums wird dann im oberen Teil des Ofens durch den Elektrodenaufnahmeraum verringert, sie ändert sich aber nicht durch den Verlauf der Wände des Ofengefäßes. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, das wenigstens ein Teil der Seitenwände des Ofengefäßes von oben nach unten schräg einwärts verlaufen. Die Neigung der entsprechenden Wandabschnitte kann etwa bis zu 10° zur Senkrechten betragen.The side walls of the furnace vessel can run essentially vertically in one embodiment of the invention. The free cross-sectional area of the furnace interior is then reduced in the upper part of the furnace by the electrode receiving space, but it does not change due to the course of the walls of the furnace vessel. However, it is within the scope the invention also possible that at least a portion of the side walls of the furnace vessel run obliquely inwards from top to bottom. The inclination of the corresponding wall sections can be approximately up to 10 ° to the vertical.
Der von oben nach unten schräg einwärts verlaufende Wandabschnitt kann in demjenigen Höhenabschnitt des Ofens angeordnet sein, in dem sich der Elektrodenaufnahmeraum befindet. Wenn sich beispielsweise der Elektrodenaufnahmeraum über die obere Hälfte des Ofengefäßes erstreckt, ist die Wandung des Ofengefäßes in diesem oberen Ofenabschnitt geneigt ausgebildet, so daß sich Ofengefäß auf diesem Höhenabschnitt von oben nach unten verjüngt. Bei dieser Ausführungsform ist also der freie Querschnitt des Ofeninnenraums bzw. Ofenschachtes zunächst durch den Elektrodenaufnahmeraum eingeschränkt und verringert sich kontinuierlich weiter aufgrund der schräg einwärts verlaufenden Ofenwände bis hin zur unteren Begrenzung des Elektrodenaufnahmeraums. Unterhalb dieses Bereiches erweitert sich der freie Querschnitt, da er nicht mehr durch den Elektrodenaufnahmeraum beschränkt wird. Da die Ofenwände in diesem Bereich senkrecht verlaufen, tritt keine weitere Querschnittsverengung ein. Der geschilderte leicht geneigte Ofenwandverlauf erleichtert ein Nachrutschen des Chargiergutes (Schrott) ohne Brückenbildung.The wall section running obliquely inwards from top to bottom can be arranged in the height section of the furnace in which the electrode receiving space is located. If, for example, the electrode receiving space extends over the upper half of the furnace vessel, the wall of the furnace vessel is inclined in this upper furnace section, so that the furnace vessel tapers from top to bottom at this height section. In this embodiment, the free cross-section of the furnace interior or furnace shaft is initially limited by the electrode receiving space and continues to decrease due to the inclined furnace walls extending down to the lower limit of the electrode receiving space. The free cross-section widens below this range, since it is no longer restricted by the electrode receiving space. Since the furnace walls run vertically in this area, there is no further narrowing of the cross-section. The described slightly inclined furnace wall course makes it easier for the cargo (scrap) to slide down without bridging.
Im Rahmen der Erfindung kann das Ofeπgefäß aus einem Unterteil und einem Oberteil zusammengesetzt sein. Der Elektrodenaufnahmeraum ist dann in dem Oberteil angeordnet. Der Ofenunterteil weist einen im wesentlichen zylindrischen oder aber kegel- stumpfförmigen Querschnitt auf und kann wie bei einem herkömmlichen Lichtbogenofen ausgebildet sein. Der Ofenoberteil weist die den Elektrodenaufnahmeraum ausbildende Einbuchtung auf, der untere Abschluß der Ausbuchtung ist mit einer Bodenplatte versehen, die wiederum eine Durchtrittsöffnung für die Elektrode aufweist. Diese zweiteilige Bauweise ist konstruktiv einfach und kostengünstig.In the context of the invention, the open vessel can be composed of a lower part and an upper part. The electrode receiving space is then arranged in the upper part. The lower part of the furnace has an essentially cylindrical or frustoconical cross section and can be designed as in a conventional arc furnace. The upper part of the furnace has the indentation forming the electrode receiving space, the lower end of the indentation is provided with a base plate, which in turn has a passage opening for the electrode. This two-part construction is structurally simple and inexpensive.
Wenn im Ofenschacht eine größere Menge Chargiergut eingebracht und vorgewärmt wird, kann es vorteilhaft sein, die Zufuhr des Chargierguts (Schrott) zum unmittelbaren Wirkbereich des Lichtbogens, also zur Aufschmelzzone, zu steuern. Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß im Ofeninnenraum oberhalb der Herdsohle angeordnete Fangeinrichtungen für Chargiergut vorgesehen. Der Begriff Fangeinrichtung beinhaltet jegliche Einrichtungen, die das Durchrutschen von Chargiergut aus dem oberen Bereich des Ofeninnenraums in Richtung auf die Herdsohle zumindest behindern.If a larger quantity of charge is introduced and preheated in the furnace shaft, it may be advantageous to control the supply of the charge (scrap) to the immediate area of the arc, i.e. to the melting zone. For this purpose, according to the invention arranged in the furnace interior above the hearth catcher for cargo. The term safety gear includes everything Devices that at least hinder the sliding of cargo from the upper area of the furnace interior towards the hearth.
Vorzugsweise sind diese Faπgeinrichtungen etwa in Höhe der unteren Begrenzung des Elektrodenaufnahmeraums angeordnet. Derjenige Teil des Ofenschachts, dessen freierThese folding devices are preferably arranged approximately at the level of the lower boundary of the electrode receiving space. That part of the furnace shaft whose free
Querschnitt durch den Elektrodenaufnahmeraum verengt wird, dient dann als Vorratsraum für den Schrott, der darin befindliche Schrott wird durch die heißen Abgase vorgewärmt. Der nicht mehr durch den Elektrodenaufnahmeraum in seinem freien Querschnitt begrenzte Teil des Ofeninnenraums dient als Aufschmelzzone. Die Fangeinrichtungen sind vorzugsweise durch Öffnungen der Seitenwände des Ofens in den Ofeninnenraum schiebbare Finger, die im eingeschobenen Zustand zusammen eine Art Gitterrost bilden, der das aufgegebene Chargiergut haltert. Der lichte Abstand zwischen zwei Fingern liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 500 bis 1000 mm, der Querschnitt der Finger verjüngt sich vorzugsweise in Richtung auf deren im Ofeninnenraum befindliches Ende zu.Cross section through the electrode receiving space is then used as a storage space for the scrap, the scrap contained therein is preheated by the hot exhaust gases. The part of the furnace interior that is no longer delimited by the electrode receiving space in its free cross section serves as the melting zone. The catching devices are preferably fingers which can be pushed into the furnace interior through openings in the side walls of the furnace and which, when pushed in, together form a type of grating which holds the charged goods. The clear distance between two fingers is preferably in the range of about 500 to 1000 mm, the cross section of the fingers preferably tapers in the direction of their end located in the furnace interior.
Der Deckel des Ofengefäßes kann einteilig ausgebildet sein und den Ofenschacht im Betrieb nach oben hin verschließen. Er ist an die Form des Ofengefäßes angepaßt. Wenn der Elektrodenaufnahmeraum bis zum oberen Rand des Ofengefäßes reicht, weist der Deckel einen der Form der Einbuchtung entsprechenden Einschnitt auf. Der Ofendeckel und die Elektrode sind bei dieser Ausführungsform üblicherweise gemeinsam an einemThe lid of the furnace vessel can be made in one piece and close the furnace shaft during operation. It is adapted to the shape of the furnace vessel. If the electrode receiving space extends to the upper edge of the furnace vessel, the cover has an incision corresponding to the shape of the indentation. In this embodiment, the furnace cover and the electrode are usually together on one
Tragwerk angeordnet. Zum Beschicken des Ofens wird der Deckel angehoben, dabei wird gleichzeitig auch die Elektrode nach oben aus dem Ofen herausgefahren. Sobald Deckel und Elektrode soweit angehoben sind, daß die Elektrodenspitze sich nicht mehr im Ofeninnenraum, sondern im Elektrodenaufnahmeraum befindet, können Deckel und Elektrode gemeinsam seitlich weggeschwenkt werden und der Ofen kann beschickt werden. Die obere Öffnung der Einbuchtung wird zweckmäßigerweise während der Schrottbeschickung verschlossen, um zu verhindern, daß Schrott in diese Einbuchtung fällt. Hierzu kann ein separater Deckel vorgesehen sein, der während des Beschickens die Einbuchtung verschließt. Alternativ kann ein entsprechend ausgebildeter Schrottkorb vor- gesehen sein, der genau auf das Ofengefäß paßt und die Einbuchtung nach oben hin verschließt.Structure arranged. To load the furnace, the lid is lifted, and at the same time the electrode is moved out of the furnace. As soon as the lid and electrode are raised to such an extent that the electrode tip is no longer in the interior of the furnace but in the electrode receiving space, the lid and electrode can be swiveled away to the side and the furnace can be loaded. The upper opening of the indentation is expediently closed during the scrap loading in order to prevent scrap from falling into this indentation. For this purpose, a separate cover can be provided, which closes the indentation during loading. Alternatively, a correspondingly designed scrap basket can be provided which fits exactly on the furnace vessel and closes the indentation at the top.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist der Ofen einen zweiteilig ausgebildeten Deckel auf. Der Deckelunterteil ist als Schrottaufgabetrichter ausgebildet, der Deckeloberteil verschließt diesen Schrottaufgabetrichter. Der Deckelunterteil deckt zweckmäßigerweise die obere Öffnung der Einbuchtung ab und verhindert so, daß Schrott in die Einbuchtung hineinfällt. Der über der Einbuchtung befindliche Teil des Bodens des Deckelunterteils ist zweckmäßigerweise zum Ofenschacht hin geneigt, so daß aufgegebener Schrott in den Ofenschacht rutscht. Zum Beschicken des Ofens wird lediglich der Deckeloberteil angehoben und Schrott eingefüllt. Dieser Deckeloberteil kann unabhängig von der Elektrode angehoben und ausgeschwenkt werden. Lediglich zum Elektrodenwechsel oder für sonstige Wartungsarbeiten muß auch der Deckelunterteil angehoben werden, damit die Elektrode und der Tragarm nach oben aus dem Elektrodenauf- nahmeraum herausgefahren werden können. Deckelunterteil und Elektrode können also an einem gemeinsamen Tragwerk angeordnet sein. Zweckmäßigerweise ist aber die Elektrode unabhängig vom Deckelunterteil verfahrbar, damit während des Beschickens des Ofens mit Schrott die Elektrode ganz oder teilweise nach oben aus dem Ofeninnenraum herausgefahren werden kann, um sie vor den mechanischen Einwirkungen durch einstürzenden Schrott zu schützen.In another embodiment of the invention, the furnace has a two-part cover. The lower lid part is designed as a scrap feed hopper The top lid closes this scrap feed hopper. The lower part of the lid expediently covers the upper opening of the indentation and thus prevents scrap from falling into the indentation. The part of the bottom of the lid lower part located above the indentation is expediently inclined towards the furnace shaft, so that the scrap scrap slides into the furnace shaft. To load the furnace, just lift the top lid and fill in scrap. This upper part of the lid can be lifted and swung out independently of the electrode. Only for changing the electrodes or for other maintenance work must the lower part of the lid also be raised so that the electrode and the support arm can be moved upwards out of the electrode receiving space. The lower lid part and the electrode can therefore be arranged on a common supporting structure. Expediently, however, the electrode can be moved independently of the lower part of the lid, so that the electrode can be completely or partially moved upwards out of the furnace interior while the furnace is being loaded with scrap, in order to protect it from the mechanical effects of collapsing scrap.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings. In it show:
Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Lichtbogenofens von der Seite;Figure 1 is a side view of an arc furnace according to the invention.
Fig. 2 eine Aufsicht von oben;2 is a top view;
Fig. 3 einen Axialschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2;Fig. 3 is an axial section along the line A-A in Fig. 2;
Fig. 4 einen entsprechenden Axialschnitt einer anderen Ausführungsform mit einem sich von oben nach unten verjüngenden Ofengefäßoberteil;4 shows a corresponding axial section of another embodiment with an upper part of the furnace vessel tapering from top to bottom;
Fig. 5 einen Axialschnitt einer dritten Ausführungsform mit in den Ofeninnenraum ragenden Fingern als Fangeinrichtungen für Chargiergut;5 shows an axial section of a third embodiment with fingers protruding into the furnace interior as catching devices for the cargo.
Fig. 6 einen Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform mit einem zweiteilig ausgebildeten Deckel. Der Lichtbogenofen weist einen mit feuerfesten Steinen ausgemauerten Gefäßboden oder Herd 1 auf. Oberhalb des Herds ist ein Ofengefäßteil 2 mit im wesentlichen zylindrischem Querschnitt angeordnet. In den vom Ofengefäßteil 2 umschlossenen Abschnitt des Ofeninnenraums ragt von oben die Elektrode 4 hinein.Fig. 6 shows an axial section of a further embodiment with a two-part cover. The arc furnace has a vessel base or hearth 1 lined with refractory stones. A furnace vessel part 2 with an essentially cylindrical cross section is arranged above the stove. The electrode 4 projects into the section of the furnace interior enclosed by the furnace vessel part 2.
Oberhalb des Ofengefäßteils 2 ist ein weiterer Ofengefäßteil 3 angeordnet, der über seine gesamte Höhe eine radial nach innen weisende, sich bis über den Mittelpunkt der im wesentlichen kreisförmigen Querschnittsfläche hinaus erstreckende Einbuchtung 5 aufweist. Die Außenwand des oberen Ofengefäßteils 3 ist also auf einem bestimmten Umfangswin- kel ausgespart, eine im wesentlichen vertikal verlaufende Wand 6 begrenzt den Elektrodenaufnahmeraum bzw. die Einbuchtung 5 gegenüber dem Ofeninnenraum 7. Die untere Begrenzung der Einbuchtung 5 gegenüber dem Ofeninnenraum wird durch eine Bodenplatte 8 gebildet, in der eine vorzugsweise kreisförmige Durchtrittsöffnung 9 für die Elektrode 4 vorgesehen ist. Die Durchtrittsöffnung 9 ist vorzugsweise konzentrisch mit dem Ofenmittelpunkt.A further furnace vessel part 3 is arranged above the furnace vessel part 2 and has an indentation 5 pointing radially inward over its entire height and extending beyond the center of the essentially circular cross-sectional area. The outer wall of the upper furnace vessel part 3 is thus recessed on a certain circumferential angle, a substantially vertical wall 6 delimits the electrode receiving space or the indentation 5 with respect to the furnace interior 7 formed, in which a preferably circular passage opening 9 is provided for the electrode 4. The passage opening 9 is preferably concentric with the center of the furnace.
Die Elektrode 4 ist an einem Tragarm 10 angeordnet und wird von einem Spannkopf 11 gehalten, über den auch die Stromzufuhr erfolgt. Der Tragarm 10 ragt in die Einbuchtung 5 hinein, er ist zusammen mit der Elektrode 4 vertikal verfahrbar.The electrode 4 is arranged on a support arm 10 and is held by a clamping head 11, via which the current is also supplied. The support arm 10 protrudes into the indentation 5, it can be moved vertically together with the electrode 4.
Durch die Wand 6 der Einbuchtung 5 sowie deren Bodenplatte 8 ist der Elektrodenaufnahmeraum 5 gegenüber dem Ofeninnenraum thermisch abgeschirmt. Die Wand 6 und die Bodenplatte 8 sind wassergekühlt.The wall 6 of the indentation 5 and its base plate 8 thermally shield the electrode receiving space 5 from the furnace interior. The wall 6 and the base plate 8 are water-cooled.
An den zum Ofeninnenraum weisenden Wänden der Ofengefäßteile 2 und 3 sind wassergekühlte Wandelemente 12 angeordnet, die bevorzugt als Verschleißteile auswechselbar sind.On the walls of the furnace vessel parts 2 and 3 facing the furnace interior, water-cooled wall elements 12 are arranged, which are preferably replaceable as wearing parts.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform des Lichtbogenofens weist der obere Ofen- gefäßteil 3 einen im wesentlichen zylindrischen Querschnitt auf, der lediglich durch dieIn the embodiment of the arc furnace shown in FIG. 3, the upper furnace vessel part 3 has an essentially cylindrical cross section, which is only through the
Einbuchtung 5 unterbrochen wird. Die Wände des Ofengefäßteils 3 verlaufen im wesentlichen vertikal. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform verlaufen die Wände des oberen Ofengefäßteils 3 von oben nach unten schräg einwärts. Der freie Querschnitt des Ofenschachts 7 innerhalb des oberen Ofengefäßteils 3 verjüngt sich von oben nach unten. Der Neigungswinkel der schrägen Wand liegt vorzugsweise unter 10° zur Vertikalen. Diese leicht konische Ausbildung des oberen Ofengefäßteils 3 erleichtert ein Schrottnachrutschen ohne unerwünschte Brückenbildung.Indentation 5 is interrupted. The walls of the furnace vessel part 3 run essentially vertically. In the embodiment shown in FIG. 4, the walls of the upper furnace vessel part 3 run obliquely inwards from top to bottom. The free cross section of the furnace shaft 7 within the upper furnace vessel part 3 tapers from top to bottom. The angle of inclination of the inclined wall is preferably less than 10 ° to the vertical. This slightly conical design of the upper furnace vessel part 3 facilitates scrap sliding without undesirable bridging.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform sind über den Umfang des oberen Ofengefäßteils 3 verteilt mehrere Finger 13 angeordnet, die auf Walzen 14 gelagert sind und durch Öffnungen 15 in den Ofenschacht 7 eingefahren werden können. Der lichte Abstand zwischen zwei benachbarten Fingern beträgt etwa 500 bis 1000 mm. Diese Finger 13 ermöglichen es, aufgegebenes Chargiergut zunächst im Ofenschacht 7 des oberen Ofengefäßteils 3 zu haltern und von den heißen Abgasen vorwärmen zu lassen. Durch Zurückziehen der Finger 13 kann dann gezielt Schrott in den unteren Ofengefäßteil 2 nachgegeben werden, wo er von dem von der Elektrode 4 ausgehenden Lichtbogen aufgeschmolzen wird.In the embodiment shown in FIG. 5, a plurality of fingers 13 are arranged distributed over the circumference of the upper furnace vessel part 3, which are mounted on rollers 14 and can be inserted into the furnace shaft 7 through openings 15. The clear distance between two neighboring fingers is about 500 to 1000 mm. These fingers 13 make it possible to initially hold the charged goods in the furnace shaft 7 of the upper furnace vessel part 3 and to have them preheated by the hot exhaust gases. By pulling back the fingers 13, scrap can then be added in a targeted manner into the lower furnace vessel part 2, where it is melted by the arc emanating from the electrode 4.
Der in den Fig. 1 - 5 nicht dargestellte Deckel des Ofengefäßes ist an die Form des Gefäßes angepaßt und weist insbesondere einen der Form der Einbuchtung 5 entsprechen- den Einschnitt auf. Auch bei aufgesetztem Ofendeckel können daher die Elektrode 4 und der Elektrodentragarm 10 bei Bedarf nach oben aus der Einbuchtung 5 herausgefahren werden. Wenn der Ofen mit Schrott beschickt werden soll, wird die Elektrode 4 soweit aus dem Ofen herausgefahren, daß das freie Ende der Elektrode 4 allenfalls noch so weit in den Ofeninnenraum hineinragt, daß es durch nachstürzenden Schrott nicht beschädigt werden kann. Der Ofendeckel wird angehoben und seitlich ausgeschwenkt. Ggf. können, wie oben bereits beschrieben, der Ofendeckel und die Elektrode an einem gemeinsamen Tragwerk angeordnet sein und somit gemeinsam angehoben und ausgeschwenkt werden. Die obere Öffnung der Einbuchtung 5 wird zweckmäßigerweise während der Schrottbeschickung verschlossen, um zu verhindern, daß Schrott in die Einbuchtung 5 fällt. Zu diesem Zweck kann ein separater Deckel für die Einbuchtung 5 vorgesehen sein.The lid of the furnace vessel (not shown in FIGS. 1-5) is adapted to the shape of the vessel and in particular has an incision corresponding to the shape of the indentation 5. Therefore, even when the furnace cover is in place, the electrode 4 and the electrode support arm 10 can be moved upward out of the indentation 5 if necessary. If the furnace is to be loaded with scrap, the electrode 4 is moved out of the furnace to such an extent that the free end of the electrode 4 protrudes into the furnace interior to such an extent that it cannot be damaged by subsequent scrap. The furnace lid is raised and swung out to the side. Possibly. As already described above, the furnace lid and the electrode can be arranged on a common supporting structure and can thus be lifted and swung out together. The upper opening of the indentation 5 is expediently closed during the scrap loading in order to prevent scrap from falling into the indentation 5. For this purpose, a separate cover can be provided for the indentation 5.
Alternativ kann das Schrottbeschicken mittels eines entsprechend ausgebildeten Schrottkorbes durchgeführt werden, der genau auf das Ofengefäß paßt und die Einbuchtung 5 nach oben hin verschließt. Es sei angemerkt, daß während des Beschickens die Elektrode 4 und der Elektrodentragarm 10 nicht so weit nach oben verfahren werden dürfen, daß sie das Verschließen der Einbuchtung 5 nach oben hin mittels des speziellen Deckels oder aber des speziell angepaßten Schrottkorbs behindern.Alternatively, the scrap loading can be carried out by means of an appropriately designed scrap basket which fits exactly on the furnace vessel and closes the indentation 5 towards the top. It should be noted that the electrode 4 and the electrode support arm 10 must not be moved so far upwards during loading that they hinder the closing of the indentation 5 towards the top by means of the special cover or the specially adapted scrap basket.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform des Lichtbogenofens mit einem zweiteilig ausgebilde- ten Ofendeckel. Der Deckelunterteil 17 ist als Schrottaufgabetrichter ausgebildet. Er deckt die obere Öffnung der Einbuchtung 5 ab und weist in diesem Bereich einen geneigten Boden 20 auf, der den darin befindlichen Schrott zum Ofenschacht 7 gleiten läßt. Der Deckeloberteil 18 ist zum Beschicken des Trichters 17 mit Schrott abnehmbar. Ein Abgasauslaß 19 dient zum Abführen der aus dem Bereich des Lichtbogens aufsteigenden Abgase, nachdem diese den im Ofenschacht 7 und im Deckelunterteil 17 befindlichen6 shows an embodiment of the arc furnace with a two-part furnace cover. The lower lid part 17 is designed as a scrap feed hopper. It covers the upper opening of the indentation 5 and in this area has an inclined floor 20 which allows the scrap contained therein to slide to the furnace shaft 7. The lid upper part 18 is removable for loading the funnel 17 with scrap. An exhaust gas outlet 19 serves to discharge the exhaust gases rising from the area of the arc after these have been located in the furnace shaft 7 and in the lower lid part 17
Schrott durchströmt und vorgewärmt haben. Zum Beschicken des Ofens mit Schrott wird lediglich der Deckeloberteil angehoben und ausgeschwenkt. Ggf. kann die Elektrode 4 etwas nach oben gefahren werden, so daß sie vor u.U. nachstürzendem Schrott geschützt ist. Der Deckelunterteil 17 muß lediglich angehoben und ausgeschwenkt werden, wenn die Einbuchtung 5 von oben her zugänglich sein muß. Dies kann bspw. zum Elektrodenwechsel oder für sonstige Wartungsarbeiten erforderlich werden.Flowed through and preheated scrap. To load the furnace with scrap, just lift the top lid and swing it out. Possibly. can the electrode 4 be moved up slightly so that it may falling scrap is protected. The lower lid part 17 only has to be raised and swung out when the indentation 5 must be accessible from above. This can be necessary, for example, when changing electrodes or for other maintenance work.
Nach dem Beschicken mit Schrott wird der Deckel (bzw. der Deckeloberteil 18) auf den Ofen aufgesetzt, die Elektrode 4 wird in ihre Betriebsstellung gefahren und der Lichtbo- gen gezündet. Bei den in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsformen kann der Schrottnachschub aus dem Ofenschacht 7 gezielt durch Verfahren der Finger 13 gesteuert werden. After loading with scrap, the lid (or the lid upper part 18) is placed on the furnace, the electrode 4 is moved into its operating position and the arc is ignited. In the embodiments shown in FIGS. 5 and 6, the scrap supply from the furnace shaft 7 can be controlled in a targeted manner by moving the fingers 13.

Claims

Patentansprüche claims
1. Lichtbogenofen, mit einem Ofengefäß, einem Ofeninnenraum, und mit wenigstens einer in den Ofeninnenraum hineinragenden Elektrode (4), gekennzeichnet durch einen von einer Seite des Ofengefäßes her zugänglichen, thermisch vom Ofeninnenraum abgeschirmten Elektrodenaufnahmeraum (5) mit wenigstens einer zum Ofeninnenraum weisenden Durchtrittsöffnung (9) für die Elektrode.1. arc furnace, with a furnace vessel, a furnace interior, and with at least one electrode protruding into the furnace interior, characterized by an electrode receiving space (5) accessible from one side of the furnace vessel and thermally shielded from the furnace interior, with at least one passage opening facing the furnace interior (9) for the electrode.
2. Lichtbogenofen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (4) an einem Tragarm (10) angeordnet ist, der von der Seite her in den Elektrodenaufnahmeraum (5) hineinragt.2. Arc furnace according to claim 1, characterized in that the electrode (4) is arranged on a support arm (10) which projects from the side into the electrode receiving space (5).
3. Lichtbogenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektro- denaufnahmeraum (5) als einwärts gerichtete Einbuchtung einer Seitenwand (3, 16) des Ofengefäßes ausgebildet ist.3. Arc furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the electrode receiving space (5) is designed as an inward indentation of a side wall (3, 16) of the furnace vessel.
4. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Elektrodenaufnahmeraum (5) von der Seitenwand (3, 16) des Ofengefäßes her bis wenigstens zur Mitte des Ofenquerschnitts erstreckt.4. Arc furnace according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electrode receiving space (5) from the side wall (3, 16) of the furnace vessel extends to at least the middle of the furnace cross section.
5. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Ofeninnenraum weisende Durchtrittsöffnung (9) für die Elektrode (4) im Boden des Elektrodenaufnahmeraums (5) ausgebildet ist.5. Arc furnace according to one of claims 1 to 4, characterized in that the passage opening facing the furnace interior (9) for the electrode (4) is formed in the bottom of the electrode receiving space (5).
6. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Elektrodenaufnahmeraum (5) bis zum oberen Rand des Ofengefäßes erstreckt und zusätzlich von oben her zugänglich ist.6. Arc furnace according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electrode receiving space (5) extends to the upper edge of the furnace vessel and is additionally accessible from above.
7. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Ofeninnenraum weisenden Wände (6, 8) des Elektrodenaufnahmeraums (5) Kühleinrichtungen aufweisen. 7. Arc furnace according to one of claims 1 to 6, characterized in that the walls facing the furnace interior (6, 8) of the electrode receiving space (5) have cooling devices.
8. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil (16) der Seitenwände des Ofengefäßes von oben nach unten schräg einwärts verlaufen.8. Arc furnace according to one of claims 1 to 7, characterized in that at least a part (16) of the side walls of the furnace vessel run obliquely inwards from top to bottom.
9. Lichtbogenofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der schräg einwärts verlaufende Wandabschnitt (16) in demjenigen Höhenabschnitt des Ofens angeordnet ist, in dem sich der Elektrodenaufnahmeraum (5) befindet.9. Arc furnace according to claim 8, characterized in that the obliquely inwardly extending wall section (16) is arranged in that height section of the furnace in which the electrode receiving space (5) is located.
10. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ofengefäß aus einem Unterteil (2) und einem Oberteil (3, 16) zusammengesetzt ist und daß der Elektrodenaufnahmeraum (5) in dem Oberteil (3, 16) angeordnet ist.10. Arc furnace according to one of claims 1 to 9, characterized in that the furnace vessel is composed of a lower part (2) and an upper part (3, 16) and that the electrode receiving space (5) is arranged in the upper part (3, 16) .
1 1. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Ofeninnenraum oberhalb der Herdsohle (1) Fangeinrichtungen (13) für Chargiergut angeordnet sind.1 1. Arc furnace according to one of claims 1 to 10, characterized in that in the furnace interior above the hearth (1) catching devices (13) are arranged for cargo.
12. Lichtbogenofen nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß diese Fangeinrichtungen (13) etwa in Höhe der unteren Begrenzung des Elektrodenaufnahmeraums (5) angeordnet sind.12. Arc furnace according to claim 1 1, characterized in that these catching devices (13) are arranged approximately at the level of the lower limit of the electrode receiving space (5).
13. Lichtbogenofen nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangeinrichtungen durch Öffnungen (15) der Seitenwände des Ofens in den Ofeninnenraum schiebbare Finger (13) aufweisen.13. Arc furnace according to claim 11 or 12, characterized in that the catching devices through openings (15) of the side walls of the furnace in the furnace interior sliding fingers (13).
14. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er einen zweiteilig ausgebildeten Deckel aufweist, dessen Unterteil als Schrottaufgabetrichter (17) ausgebildet ist und dessen Oberteil (18) den Schrottaufgabetrichter (17) verschließt. 14. Arc furnace according to one of claims 6 to 13, characterized in that it has a two-part cover, the lower part is designed as a scrap feed hopper (17) and the upper part (18) closes the scrap feed hopper (17).
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