WO2000068441A1

WO2000068441A1 - Bodenelektroden für gleichstrom-lichtbogenofen

Info

Publication number: WO2000068441A1
Application number: PCT/EP2000/003651
Authority: WO
Inventors: Fritz-Peter Pleschiutschnigg
Original assignee: Sms Demag Aktiengesellschaft
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 2000-04-22
Publication date: 2000-11-16
Also published as: DE19921287A1

Abstract

Bei einem Gleichstromofen, insbesondere für das Erschmelzen von Stahl, mit mindestens einer Schmelzelektrode und einer Bodenelektrode, wird eine maschinenbaulich einfache Anordnung erreicht, bei der das Verhältnis und die Verteilung der Anodenfläche in direktem Kontakt mit der Schmelze zur Ofenbodenfläche frei wählbar ist, wenn der Ofenboden aus einer eine Elektrode bildenden Metallplatte besteht, die als Elektrodenbodenplatte mit in eine Feuerfestmasse eingebetteten, zueinander orientierten, den Strom direkt in die Schmelze leitenden Elektrodenblechen versehen ist.

Description

BODENELEKTRODEN FÜR GLEICHSTROM-LICHTBOGENOFEN

Die Erfindung betrifft einen Gleichstromofen, insbesondere für das Erschmelzen von Stahl, mit mindestens einer Schmelzelektrode und einer Bodenelektrode.

Durch die EP 0 219 650 B1 ist ein solcher Gleichstrom- Lichtbogen- oder Widerstandsschmelzofen bekanntgeworden. Dieser besitzt eine austauschbare Kontaktelektroden-Anordnung, wobei die Kontaktelektrode aus einer metallischen Tragplatte und einer im Abstand davon angeordneten, mittels Bolzen mit der Tragplatte verbundenen metallischen Basisplatte besteht. Einer oder mehrere metallische Kontaktstäbe sind mit ihren Hälsen an der Basisplatte befestigt. Zwischen der Oberkante der Kontaktstäbe und der Tragplatte befindet sich eine feuerfeste Ausstampfung, während unterhalb der Basisplatte Strom- und Kühlmittelleitungen angeordnet sind.

Vor allem im Bereich der Bodenelektrode, die vorwiegend als Anode betrieben wird, sind zahlreiche technische Lösungen entwickelt worden, die das Ziel haben, die Lebenszeit des Ofenbodens, der aus Elektroden und Feuerfestmaterial besteht, zu erhöhen wie auch die Schmelzleitung zu vergleichmäßigen und zu erhöhen. So ist es beispielsweise bekannt, Stahlelektroden mit direktem Kontakt zur Schmelze vorzusehen, die entweder einen Durchmesser von ca. 200 bis 300 mm aufweisen und von denen maximal drei vorhanden sowie wassergekühlt sind, oder Stahlelektroden vorzusehen, die aus zahlreichen Stahlstiften von ca. 10 bis 20 mm Durchmesser bestehen. Im Falle von Stahlstiften sind diese auf einer als Anode ausgebildeten Bodenplatte befestigt, vorzugsweise aufgeschweißt. Diese Elektroden sind eingebettet in den Feuerfestboden, der vorteilhaft aus C-haltigem Dolomit besteht.

Die Lebenszeit solcher als Anoden ausgebildeten Ofenböden wird im wesentlichen über die Stromdichte bestimmt, die durch die Schmelze in die Stahlelek- troden geführt wird. Mit steigender Stromdichte übernimmt die Feuerfestmasse einen Teil der Leitung und wird folglich in ihrer Standzeit beeinflußt. Es sind auch Bestrebungen bekannt, mit dem Ziel, den gesamten Ofenboden als Elektrode nutzen zu können. Hierzu ist eine Grenzlösung bekannt, bei der der gesamte mit Kohlenstoff getränkte Ofenboden, der auf einer Kupferplatte aufliegt, genutzt wird. Diese Lösung hat sich aber nicht als geeignet herausgestellt, da die Feuerfest-Oberfläche - obgleich eine niedrige Stromdichte pro Flächeneinheit vorliegt - zu schnell zerstört wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Gleichstromofen die genannten Nachteile zu vermeiden, insbesondere eine maschinenbaulich einfache Anordnung zu finden, bei der das Verhältnis und die Verteilung der Anodenfläche im direkten Kontakt mit der Schmelze zur Ofenbodenfläche frei wählbar ist.

Eine unerwartete Lösung dieses Problems bieten die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale. Die Erfindung besteht demnach darin, daß der Ofenboden aus einer eine Elektrode bildenden Metallplatte besteht, die als Elektrodenbodenplatte mit in eine Feuerfestmasse eingebetteten, zueinander orientierten, den Strom direkt in die Schmelze leitenden Elektrodenblechen versehen ist. Hierbei versteht es sich, daß die Elektrodenbodenplatte bzw. Bodenelektrode gegen das Gefäß isoliert wird, um Überschläge des Lichtbogens zum Gefäß zu vermeiden. Die Dichte der Bodenelektrode kann über das Verhältnis der Elektrodenfläche zum Gesamtofenboden mit Hilfe der Blechdicke und Blechdichte bestimmt werden, wobei sich das Verhältnis von Feuerfestmaterial und Stahl so abstimmen läßt, daß Strom immer zu der Stahlelektrode geht. Es ist damit möglich, die Bodenelektroden so auszuführen, daß sie eine geringe Stromdichte bezüglich der Stahlelektroden/Fläche und eine gleichförmige und kontrollierte Stromdichtenverteilung über den Ofenboden unter Berücksichtigung der Top- bzw. Schmelzelektroden-Position zuläßt. Mit einer solchen Anordnung der Elektroden kann die Schmelzleistung des Ofens und die Lebenszeit des Ofenbodens maximiert werden. Wenn die Elektrodenbleche nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung über die gesamte Elektrodenbodenplatte im wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet sind oder konzentrisch zur Schmelzelektrode in der Elektrodenbodenplatte angeordnet sind sowie bei beiden Alternativen vorzugsweise verzahnend ineinandergreifend miteinander verschachtelt sind, läßt sich die Aufteilung des Stroms auf die Gesamtfläche vergleichmäßigen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß die Elektrodenbleche vorzugsweise bis 30 mm dick sind und fest mit der Elektrodenbodenplatte verbunden, mit dieser vorzugsweise verschweißt sind.

Eine alternative Ausführung sieht vor, daß die Elektrodenbleche lösbar mit der Elektrodenbodenplatte verbunden sind. Dies läßt sich durch Verklemmen oder Verschrauben erreichen und ermöglicht einen einfachen Austausch der Bodenbleche.

Wenn nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung der die Elektrodenbodenplatte umfassende Ofenboden als Wechselelement ausgebildet ist, läßt sich eine Anordnung erreichen, die einen schnellen Austausch des Ofenbodens gestattet.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen in schematischer Form:

Fig. 1 im Längsschnitt einen Zwei-Elektroden-Gleichstromofen mit einer ausgebildeten Bodenelektrode;

Fig. 2 als Einzelheit eine Teilansicht auf den Ofenboden nach Fig. 1 mit Schnitt durch die beiden Top- bzw. Schmelzelektroden dargestellt; Fig. 3 als Einzelheit eine der Ansicht nach Fig. 2 entsprechende Darstellung mit demgegenüber konzentrisch zu den Schmelzelektroden angeordneten Elektrodenblechen;

Fig. 4 als Einzelheit ein Schnitt durch die Bodenplatte mit den zwischen der Feuerfestmasse angeordneten Elektrodenblechen;

Fig. 5 in perspektivischer Darstellung als Einzelheit eine rechteckige Anordnung von Elektrodenblechen mit Verzahnungseingriff; und

Fig. 6 im Teilschnitt durch die Bodenplatte des Gleichstromofens nach Fig. 1 mehrere Varianten der Verbindung der Elektrodenbleche mit der Bodenplatte.

Ein als solcher hinlänglich bekannter Gleichstromofen 1 ist bei der Ausführung nach Fig. 1 mit zwei Top- bzw. Schmelzelektroden 2 ausgestattet. Sein Ofenboden 3 besteht aus einer eine Elektrode bildenden Metallplatte 4, die als Elektrodenbodenplatte mit in eine Feuerfestmasse 5 eingebetteten, zueinander orientierten, den Strom direkt in die Schmelze 6 leitenden Elektrodenblechen 010 bzw. 001 versehen ist.

Die Dichte der Bodenelektrode 4 kann über das Verhältnis der Elektrodenfläche zum Gesamtofenboden mit Hilfe der Dicke und der Dichte der Elektrodenbleche 010 bzw. 001 bestimmt werden. Deren Einbettung in das Feuerfestmaterial 5 des Ofenbodens 3 zeigt Fig. 4, während in den Fig. 2 und 3 einerseits die Elektrodenbleche in der Anordnung (001 ) und (010) mit zueinander senkrechter Ausrichtung (Fig. 2) und andererseits mit konzentrisch zu den Schmelzelektroden 2 angeordneten Elektrodenblechen (100) dargestellt sind.

Aus Fig. 5 läßt sich am Beispiel von zueinander rechteckig angeordneten Elektrodenblechen (001 ; 010) deren mögliche Verbindung durch einen verzahnungsartigen Eingriff entnehmen; eine Verbindung durch ineinander verzahnte Elektrodenbleche kann auch bei deren konzentrischer Anordnung gemäß Fig. 3 verwirklicht werden. Die Fig. 6 zeigt Alternativen zur Verbindung der blechför- migen Bodenelektrode mit der Elektrobodenplatte bzw. Metallplatte 4. Bei der links dargestellten Variante sind die Elektrodenbleche (010) in Schlitzausneh- mungen der Metallplatte 4 gesteckt, nach der mittigen Darstellung sind sie mit der Metallplatte 4 verklemmt und gemäß der rechts dargestellten Variante mit dieser verschweißt. In jedem Fall ist in den Zwischenräumen benachbarter Elektrodenbleche bzw. abschlußseitig zur Ofenwand hin Feuerfestmaterial 5 eingebracht.

Claims

Patentansprüche:

1. Gleichstromofen, insbesondere für das Erschmelzen von Stahl, mit mindestens einer Schmelzelektrode und einer Bodenelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenboden (3) aus einer eine Elektrode bildenden Metallplatte (4) besteht, die als Elektrodenbodenplatte mit in eine Feuerfestmasse (5) eingebetteten, zueinander orientierten, den Strom direkt in die Schmelze (6) leitenden Elektrodenblechen (001, 010; 100) versehen ist.

2. Gleichstromofen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenbleche (001, 010) über die gesamte Elektrodenbodenplatte (3) im wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet sind.

3. Gleichstromofen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenbleche (100) konzentrisch zur Schmelzelektrode (2) in der Elektrodenbodenplatte (3) angeordnet sind.

4. Gleichstromofen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenbleche (001, 010; 100) verzahnend ineinandergreifend miteinander verschachtelt sind.

5. Gleichstromofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenbleche (001, 010; 100) bis 30 mm dick sind.

6. Gleichstromofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenbleche (001, 010; 100) fest mit der Elektrodenbodenplatte (3 bzw.4) verbunden sind.

7. Gleichstromofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenbleche (001, 010; 100) lösbar mit der Elektrodenbodenplatte (3 bzw.4) verbunden sind.

8. Gleichstromofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der die Elektrodenbodenplatte (4) umfassende Ofenboden (3) als Wechselelement ausgebildet ist.