WO2009016146A1 - Deckel für einen ofen zur aufnahme von schmelzgut, insbesondere metall, und ofen zur aufnahme von schmelzgut - Google Patents

Deckel für einen ofen zur aufnahme von schmelzgut, insbesondere metall, und ofen zur aufnahme von schmelzgut Download PDF

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WO2009016146A1
WO2009016146A1 PCT/EP2008/059856 EP2008059856W WO2009016146A1 WO 2009016146 A1 WO2009016146 A1 WO 2009016146A1 EP 2008059856 W EP2008059856 W EP 2008059856W WO 2009016146 A1 WO2009016146 A1 WO 2009016146A1
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WO
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lid
layer
cooling device
crucible
cover
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/059856
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Wasserbauer
Hansjörg Huber
Carlo Heinemann
Johannes Rosner
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/18—Door frames; Doors, lids, removable covers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/02—Linings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/24—Cooling arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein

Definitions

  • the invention relates to a lid for a furnace for receiving molten metal, in particular metal, and a furnace for receiving molten material, in particular metal, with a crucible which can be filled with melted material and with a lid for closing the crucible.
  • the lid is usually removable from a crucible and is used during melting of the steel for the restraint and targeted removal of gases resulting from the melting process, as well as for the effective utilization of the supplied melting energy.
  • the lid prevents a large part of the energy supplied from escaping upwards unused.
  • a lid for an electric arc furnace generally comprises at least one central opening for the introduction of graphite electrodes and a peripheral opening provided with a suction system for the removal of gases, volatile consumables and powders.
  • the present invention addresses a problem encountered in handling molten metals.
  • crude steel is aftertreated such that a desired The alloy composition of the steel is set within narrow limits.
  • Part of the aftertreatment of this crude steel is the addition of aggregates in the molten steel, which sometimes cause violent reactions of the melt. These violent reactions of the liquid steel to the aggregates produce splashes or drops of liquid metal which leave the melt. These splashes also hit the lid of the oven.
  • a cooled cover for electric arc furnaces or ladle furnaces which has this problem is known, for example, from European Patent EP 1 062 469 B1.
  • the invention has for its object to provide a lid for a furnace for receiving molten material and a furnace for receiving melt, in which such caking can be reduced or avoided altogether.
  • the lid has at least one layer formed of a material whose heat conduction coefficient is greater than that of steel.
  • a material constant is understood as the unit W / Km, which is given for solids usually at 20 0 C.
  • the layer has a thermal conductivity coefficient greater than 100 W / Km.
  • aluminum would be suitable for this purpose.
  • the layer can also be composed of several partial layers, wherein at least one partial layer according to the invention has a thermal conductivity coefficient which is greater than that of steel.
  • the layer can be arranged arbitrarily on or within the lid or even form the entire lid.
  • the inventive design of the lid ensures that the heat from the liquid metal splashes, which reach the inner lid surface, is dissipated faster. Ideally, the heat removal from the liquid metal splash, which has reached the inner lid surface, takes place so rapidly by means of the layer according to the invention that welding of the metal drop to the inner lid surface is completely avoided.
  • a material which not only has a heat conduction coefficient greater than that of steel, but also has the property that metal spatter or drops of metal from the molten metal on this material badly stick.
  • the heat is dissipated quickly from the metal droplets and thus prevents welding of the droplet with the inner lid surface
  • the metal drops are easy to remove from the layer or fall during cooling possibly even for the day - such as by the influence of gravity and / or Shakes of the furnace - from.
  • the lid has a layer having a heat conduction coefficient larger than that of steel. As a result, the baking to the inner lid surface can already be reduced and possibly completely prevented.
  • Steel usually has a coefficient of thermal conductivity of 40 to 60 W / Km, depending on its composition.
  • any material which has a higher coefficient of thermal conductivity than steel is suitable.
  • the thermal conductivity coefficient of the material is greater at least in a certain temperature range than that of steel, preferably in a certain temperature range, which occurs when dealing with liquid metal melts, in particular in a temperature range of about 1100 0 C (degrees Celsius) ) up to about 1500 ° C.
  • the lid has an inner lid surface facing the molten material and an outer lid surface facing away from the molten material, wherein the layer is arranged closer to the inner lid surface than to the outer lid surface.
  • a surface of the at least one layer at least partially forms the inner lid surface.
  • the material forming the layer is applied to a lid base body by plating.
  • Plating may occur during the manufacturing process of the lid. Alternatively, this can also be carried out for furnace cover already in operation. In this respect, the advantages of the invention can also be made available later for already running plants.
  • plating is referred to in metalworking the application of a higher quality - in the present case, the higher valence in the higher coefficient of thermal conductivity - metal layer on another material, usually also metal.
  • the most insoluble possible connection between the metal layer and the underlying and / or overlying material is created.
  • the connection between the material and the metal is achieved by temperature and pressure.
  • the plating is implemented by a variety of techniques, e.g. by rolling metal foils onto a metal base or by welding, casting, dipping, blasting or by galvanotechnical methods.
  • plating is mostly done by roll-weld plating.
  • the material forming the layer is copper.
  • Copper can be added For example, apply by cladding particularly well on steel. Further, copper has a heat conduction coefficient which is about 8 times greater than that of steel, ie, about 400 W / Km.
  • liquid metal droplets made of steel have poor adhesive properties on copper. Copper can therefore be used particularly advantageously as a layer or plate to prevent caking of liquid metal splashes on an inner lid surface.
  • the lid has a layer of a material whose heat conduction coefficient is substantially not smaller than that of copper.
  • This layer also has a high and widely adjustable thermal conductivity or a high heat conduction coefficient.
  • the thermal property of the material or of the layer depends on which material is used as matrix and on the type and proportion of the hard material particles used in the layer.
  • the thermal conductivity of the layer can be adjusted by adjusting the concentration of Carbonnanotubes in the matrix over a wide range and thus the thermal properties.
  • this material has a high mechanical and thermal resistance and is therefore well suited for use in a high temperature region, such as occurs in the production of steel.
  • the inner lid surface is at least partially cylindrical and / or conical. These are particularly easy to produce forms for the inner design ckeloberflache.
  • a conical cover surface has the advantage that due to the conical shape of the inner cover surface, the metal drops sprayed onto this part of the inner cover surface are easier to detach. Because here usually a larger force component acts perpendicular to the inner lid surface than in a cylindrically shaped lid surface. In the latter case, the lid surface is usually oriented parallel to the weight force acting on the metal drop.
  • the inner cover surface is at least partially smooth. That At least in some sections, there are no structures on the inner cover surface which allow metal drops to settle there and deposit them permanently.
  • a substantially smooth lid surface thus helps to prevent caking by the metal drops striking the inner lid surface find as little support as possible to deposit there. As a result, an automatic drop of the metal drops striking the inner lid surface can be improved.
  • This is particularly important for furnace lid in pipe-gap-pipe construction. In this case, it is advantageous to use iron pipes which compensate the topographical structures of the pipe-gap-pipe construction in such a way that the inner cover surface is at least partially substantially smooth.
  • a layer according to the invention can be deposited.
  • the tubes used may be made of a material whose thermal conductivity coefficient is greater than that of steel, and preferably not smaller than that of copper.
  • the lid has a wall thickness between 8 mm and 16 mm.
  • the heat dissipation from the interior of the furnace by the wall thickness in particular by the wall thickness of the steel portion of the de limited. Due to different thermal material constants of the material used and the steel, there is a different temperature of steel and material. This is particularly problematic at the interface between the material used and the steel. Because here, due to the temperature difference, the formation of stresses can occur, which can cause the steel layer to come off the material layer or plate.
  • top wall heat output by the metal bath when handling molten metal can be influenced only slightly, limited by the temperature differences thermal stresses at the interface the usable wall thickness. However, the temperature differences are caused by the respective thicknesses of the steel used and the material used.
  • a faultless operation for present in metal baths heat outputs of the lid, ie avoiding the degeneration of the interface between the lid body and material, can only be guaranteed for a top wall thickness, which is between 5mm and 20mm, preferably between 8mm and 16mm.
  • the lid has a cooling device for discharging heat coupled into the inner lid surface.
  • this cooling device By means of this cooling device, it is possible to remove the heat carried out from the metal bath. It is important to ensure that the cooling device is designed such that sufficient for the cooling of the lid heat output can be dissipated.
  • the cooling device can be formed as a closed water cooling device, which is advantageously flowed through with water, which has a flow velocity of at least 3 m / s. Such a selected flow rate within the closed water cooling device allows sufficient dissipation of heat energy.
  • the cooling device can also be designed as a spray water cooling device.
  • the outer lid surface is sprayed through appropriately distributed nozzles with spray water to ensure the heat dissipation.
  • a cooling device designed as a surge water cooling device can be provided. From this preferably occurs water at a flow rate of at least 3 m / s. This meets the outer lid surface and is then derived from this.
  • cooling means can be ensured that for the caking further reducing cooling provides a sufficiently large heat dissipation. That the heat dissipated by the metal drops through the layer is dissipated as quickly as possible to the cooling device. As a result, a large temperature difference between the inner lid surface and cooling device remains, so that an efficient heat dissipation is ensured.
  • the object underlying the invention is also achieved by a furnace of the type mentioned, wherein the lid and / or crucible have a layer formed from a material, the heat transfer coefficient is greater than that of steel.
  • the said to claim 1 applies in an analogous manner. Due to the improved heat dissipation for lid and oven, there is no welding of metal splashes from the melt with the respective furnace limitations. The caking is thus reduced or avoided and thus the disadvantages occurring in this context.
  • the lid and crucible have a common closing surface and the layer is arranged in the region of the closing surface on the lid and / or crucible.
  • the layer is arranged in the region of the closing surface on the lid and / or crucible.
  • a surface of the layer at least partially forms the inner lid surface and / or crucible surface.
  • the furnace comprises a cooling device for cooling the furnace.
  • a cooling device for cooling the furnace This ensures that the heat which has been improved by means of the layer is removed from the interior of the crucible efficiently, for example, from the outer lid surface and / or outer crucible surface.
  • the cooling device for the furnace can be designed analogously to the statements already made above.
  • the object is achieved in particular by using at least one layer formed from a material for a cover for a furnace for receiving molten material for reducing caking of the molten metal on the cover, wherein the material has a heat conduction coefficient greater than steel.
  • the layer may be formed as described for the oven and / or lid in this application.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of an O-fens with lid and crucible and applied thereto
  • Layer, 2 shows possible layer arrangements for the lid or
  • FIG 3 shows a lid for a ladle furnace in pipe-gap pipe construction with inventive layer.
  • FIG 1 shows a cross-sectional view of a furnace 10.
  • the furnace 10 has a lid 1 and a crucible 11.
  • the oven 10 is shown in closed condition, i. Lid 1 and crucible 11 form a closed volume.
  • molten melt S is present in the crucible 11 .
  • the melt S is formed as molten steel.
  • Above the liquid steel is a slag S '.
  • metal drops emerging from the steel bath are shown. These meet at least partially an inner surface 13 or 3 of the crucible 11 or the lid 1. If the oven 10 formed in FIG 1 according to the prior art, which would on the inner surface 13 and 3 of the crucible 11 or the lid 1 metal drop at the respective position with the inner surface 3 of the crucible 11 and the lid 1 weld.
  • the lid 1 comprises an outer lid surface 2 and an inner lid surface 3. Furthermore, the lid 1 has a lid main body 5. On the lid base 5 a copper cladding is applied.
  • the copper cladding is provided with the reference numeral 4 in FIG.
  • the copper cladding has a surface 4 'facing the melt S. This forms in sections the inner surface 3 of the lid 1.
  • the copper cladding is smooth and has a heat conduction coefficient of about 400 W / Km.
  • the copper cladding ensures that when metal drops from the melt S strike the copper cladding 4, it dissipates the heat from the metal drop so rapidly that no welding process between the inner lid surface 3 and metal droplets occurs.
  • a metal drop hit on the copper cladding 4 has only a slight adhesion to the copper cladding 4.
  • the cooled metal drop then hangs relatively loosely on the copper cladding 4 and usually falls off by itself during cooling. However, this is at least, due to a avoided welding process between the inner lid surface 3 and a metal drip easily
  • the cover 1 has a cooling device 7.
  • the cooling device 7 comprises a built-in lid 1 multi-chamber system, which is flowed through with coolant, especially water.
  • the flow rate of the water is more than 3 m / s in the exemplary embodiment.
  • the lid 1 shown in FIG. 1 has a wall thickness 6 which is 12 mm. With this wall thickness, it is additionally possible to provide spray water cooling or surge water cooling, which does not represent cooling the outer cover surface 2 from above.
  • the oven 10 may have a cooling device, not shown in FIG 1 for the crucible 11.
  • the embodiment analogous to the execution of the copper cladding 4 on the inner lid surface 1 is possible.
  • the closing surface 12 is arranged. This refers to the bearing surface of the lid 1 and crucible 11 in the closed state. At least in the area, ie near, the closing surface 12, it is expedient to provide the copper-plated layer 4 for the lid 1 and crucible 11 respectively on the inner surface 3 and 13 respectively. hereby ensures that a simple opening and closing of the oven 10 is always possible. In particular, in the region of the closing surface 12 by the copper cladding 4, there is no caking of metal drops, with the result that the opening and closing of the oven 10 is not obstructed.
  • no horizontal projection of the closing surface 12 is present in the interior of the oven. Either this supernatant is chamfered and then goes over, for example, a vertical wall section of the crucible. As a result, deposition of metal drops on a horizontal projection is avoided. The metal drops can simply be returned to the melt S by means of the bevel. Alternatively it can be provided that in order to avoid deposits of metal drops on a projection of the closing surface 12, the cover-side closing surface and the sealing surface closing side are formed in their dimensions substantially exactly overlapping each other.
  • a layer system with a plurality of layers, in particular a multiple plating.
  • at least a majority of the layers used have a thermal conductivity greater than that of steel, and in particular not less than that of copper.
  • the layers are arranged in a multi-layer system such that, at an interface of the partial layers within a layer system, in each case that layer has the higher thermal coefficient, which is arranged closer to the interior of the furnace.
  • FIG. 2 shows a plurality of possibilities how a layer 4 for a cover 1 or a crucible 11 can be arranged, so that the heat removal from an inner surface 3 to an outer surface 2 can be improved.
  • the case that the layer 4 forms the entire lid or crucible is not shown here. However, this possibility is not excluded, but this will probably rarely be used due to cost reasons.
  • the layer arrangements are described in connection with a lid main body 5, but are not limited to a lid main body. Rather, these are analogously applicable for pot base body 11.
  • the two left-lying segments of FIG 2 show a layer 4 with a higher thermal conductivity than steel on a lid body 5.
  • a portion of the layer surface 4 'simultaneously forms the inner surface 3 of the lid or crucible forms.
  • a layer is shown, which is enclosed by the lid body 5. If the thickness of the lid main body 5, which faces the inner surface 3, is kept small, a significant improvement in the heat dissipation toward the outer surface 3 is also given here.
  • the segment lying second from the right has a lid base body 5, which partially forms the outer surface 2.
  • a first layer 4 and a second layer 4 are superimposed, adjacent to each other and may have a same coefficient of thermal conductivity or a different coefficient of thermal conductivity.
  • These layers 4, 4 may therefore be formed in particular from different materials. However, preferably, both materials have a coefficient of thermal conductivity greater than that of steel, and preferably not less than that of copper.
  • different layers can also be arranged next to each other, so that the respective layer has the best possible thermal properties and / or adhesion properties for a certain area within the lid or crucible and, if necessary, a cost reduction in the provision of the lid and / or crucible can be achieved.
  • first layer 4 and the second layer 4 "have different optical properties, in particular in the visible spectral range. This makes it possible to easily identify when the first layer is worn and possibly re-accumulated with caking. In such a case, then a renewal of the worn layer can be provided.
  • This principle is also transferable to a multilayer system.
  • the layer 4 at least partially forms the outer surface 2
  • the lid body 5 at least partially forms the inner surface.
  • all of these layer arrangements shown in the segments shown in FIG. 2 can be used.
  • the lid 1 has a cylindrically shaped part and a conical part.
  • An angle of inclination ⁇ can be assigned to the conical part of the lid.
  • the skirt portion surface of the conical portion of the lid 1 is formed by tubes 7 and 8. These are in the tubes 7 to cooling tubes, in which water for cooling the lid 1 is performed. Between the cooling tubes 7 iron tubes 8 are arranged, which ensure that the formed by the tubes 7 and 8 inner lid surface is formed as smooth as possible.
  • metal droplets deposit to a lesser extent in the conical part of the cover 1.
  • Structure of the inner lid surface 3 are further smoothed.
  • the cylindrical part of the cover 1 consists of a cover main body 5, which is traversed by cooling chambers through which cooling water flows, and which are part of a cooling device 7.
  • the inner surface 3 of the cylindrical part of the lid 1 is defined by a surface 4 'of a copper plate. te 4 formed. This extends in particular into the area around the closing surface 12. This prevents caking of metal particles in the vicinity of the closing surface 12, whereby the opening and closing of the oven or the removal and placement of the lid 1 on the crucible can be made more difficult.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Deckel (1) für einen Ofen (10) zur Aufnahme von Schmelzgut (S), insbesondere Metall. Indem der Deckel eine durch wenigstens eine aus einem Material gebildete Schicht (4, 4'') aufweist, dessen Wärmeleitkoeffizient größer ist als der von Stahl, kann eine Ofendeckel bereitgestellt werden, bei welchem Anbackungen von aus einer Schmelze austretende Schmelzgutpartikel an der inneren Deckeloberfläche (3) verringert oder ganz vermieden werden können. Ferner betrifft die Erfindung einen Ofen (10) zur Aufnähme von Schmelzgut (S), insbesondere Metall, mit einem mit Schmelzgut (S) befüllbaren Tiegel (11) und mit einem Deckel (1) zum Verschließen des Tiegels (11). Dadurch, dass Deckel (1) und/oder Tiegel (11) eine aus einem Material gebildete Schicht (4, 4'') aufweisen, deren Wärmeleitkoeffizient größer ist als der von Stahl, können ebenfalls nicht erwünschte Anbackungen von Schmelzgutbestandteilen an der jeweiligen Deckeloberfläche (3) und/oder Tiegeloberfläche (13) verringert bzw. verhindert werden.

Description

Beschreibung
Deckel für einen Ofen zur Aufnahme von Schmelzgut, insbesondere Metall, und Ofen zur Aufnahme von Schmelzgut
Die Erfindung betrifft einen Deckel für einen Ofen zur Aufnahme von Schmelzgut, insbesondere Metall, sowie einen Ofen zur Aufnahme von Schmelzgut, insbesondere Metall, mit einem mit Schmelzgut befüllbaren Tiegel und mit einem Deckel zum Verschließen des Tiegels.
Bei der Herstellung oder Aufbereitung, insbesondere Nachbehandlung, von Stahl ist es in der Regel erforderlich, den Stahl durch Erhitzen in eine flüssige Phase zu überführen. Aufgrund des hohen Schmelzpunktes von Metall im Allgemeinen sind damit hohe Temperaturen verbunden. Daher wurden für dieses Temperaturregime entsprechende Tiegel und ggf. Deckel entwickelt .
Der Deckel ist in der Regel von einem Tiegel abnehmbar und dient beim Schmelzen des Stahls zur Zurückhaltung und gezielten Abführung von beim Schmelzprozess entstehenden Gasen, sowie zur effektiven Ausnutzung der zugeführten Schmelzenergie. Durch den Deckel wird verhindert, dass ein Großteil der zuge- führten Energie nach oben ungenutzt entweicht.
Derartige Deckel und Tiegel werden in der Regel bei Lichtbogenöfen zur Herstellung von Metallschmelzen und Pfannenöfen, in der Regel zur Nachbehandlung von Metallschmelzen, einge- setzt. Ein Deckel für einen Lichtbogenofen umfasst in der Regel mindestens eine zentrale Öffnung für die Einführung von Graphitelektroden und eine peripher angeordnete Öffnung, die mit einem Saugsystem zur Abführung von Gasen, flüchtigen Ab- brandteilen und Pulvern vorgesehen ist.
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Problem, welches beim Umgang mit Metallschmelzen auftritt. Hierbei wird bspw. Rohstahl derart nachbehandelt, dass eine gewünsch- te Legierungszusammensetzung des Stahls in engen Grenzen eingestellt wird. Teil der Nachbehandlung dieses Rohstahls ist die Zugabe von Zuschlagsstoffen in die Stahlschmelze, die teilweise heftige Reaktionen der Schmelze hervorrufen. Bei diesen heftigen Reaktionen des flüssigen Stahls auf die Zuschlagsstoffe entstehen Spritzer bzw. Tropfen aus flüssigem Metall, welche die Schmelze verlassen. Diese Spritzer treffen u.a. auch auf den Deckel des Ofens.
Derartige Probleme sind auch bei der Herstellung von Metallschmelzen mittels Lichtbogenofen bekannt. Hier wird zur Vergleichmäßigung der Temperatur des Metallbads ein Spülvorgang im Lichtbogenofen vorgenommen. Durch Zusammenwirken dieses Spülvorgangs mit einem oder mehreren im Lichtbogenofen vor- liegenden Lichtbogen bzw. -bögen kommt es ebenfalls zu Vorgängen, welche dazu führen, dass Spritzer bzw. Tropfen aus flüssigem Metall das Metallbad verlassen. Auch diese gelangen u.a. an den Deckel des Lichtbogenofens.
Die an den Deckel gelangten Spritzer aus flüssigem Metall kühlen an der inneren Oberfläche des Ofendeckels ab. Dabei verschweißen diese mit dem Ofendeckel und backen an der Innenwand des Ofendeckels fest an. Der Vorgang, dass Spritzer bzw. Tropfen aus flüssigem Metall an die Innenwand des Ofen- deckeis gelangen, ist - wie bereits oben beschrieben - nicht unüblich beim Umgang mit Metallschmelzen. Daher kommt es zu einem Anwachsen der Anbackungen auf der Innenseite des Ofendeckels durch weitere Spritzer bzw. Tropfen aus der Metallschmelze. Irgendwann erreichen diese Anbackungen ein Ausmaß, welche die Prozessführung zur Herstellung des Stahls stört. Insbesondere führen diese zu Problemen beim Öffnen und Schließen des Ofens bei der Zuführung von neuem Metall.
Ein gekühlter Deckel für Lichtbogenöfen oder Pfannenöfen, der dieses Problem aufweist, ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift EP 1 062 469 Bl bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Deckel für einen Ofen zur Aufnahme von Schmelzgut und einen Ofen zur Aufnahme von Schmelzgut bereitzustellen, bei welchem derartige Anbackungen verringert oder ganz vermieden werden können.
Die Aufgabe wird bei einem Deckel der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Deckel wenigstens eine aus einem Material gebildete Schicht aufweist, deren Wärmeleitkoeffizient größer ist als der von Stahl. Unter Wärmeleitkoeffizient, auch Wärmeleitfähigkeit genannt, wird eine Materialkonstante verstanden mit der Einheit W/Km, welche für Festkörper in der Regel bei 20 0C angegeben wird. Vorzugsweise weist die Schicht einen Wärmeleitkoeffizienten auf, der größer ist als 100 W/Km. Hierzu käme beispielsweise Aluminium in Frage. Die Schicht kann sich auch aus mehreren Teilschichten zusammensetzten, wobei wenigstens eine Teilschicht erfindungsgemäß einen Wärmeleitkoeffizienten aufweist, der größer ist als der von Stahl. Die Schicht kann beliebig am oder innerhalb des Deckels angeordnet sein oder auch den gesamten Deckel bilden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Deckels wird erreicht, dass die Wärme aus den flüssigen Metallspritzern, welche an die innere Deckeloberfläche gelangen, schneller abgeführt wird. Idealerweise erfolgt die Wärmeabfuhr aus dem flüssigen Metallspritzer, welcher an die innere Deckeloberfläche gelangt ist, mittels der erfindungsgemäßen Schicht derart schnell, dass ein Verschweißen des Metalltropfens mit der inneren Deckeloberfläche vollständig vermieden wird.
Der positive Effekt, dass die Verschweißung des Metalltropfens bzw. -Spritzers mit der inneren Deckeloberfläche verringert wird, tritt bereits dann auf, wenn der Deckel eine Schicht aus einem Material aufweist, dessen Wärmeleitkoeffizient größer ist als der von Stahl. Vorzugsweise wird jedoch ein Material verwendet, das nicht nur einen Wärmeleitkoeffizienten aufweist, der größer ist als der von Stahl, sondern zudem die Eigenschaft aufweist, dass Metallspritzer bzw. Metallstropfen aus der Metallschmelze auf diesem Material schlecht haften. Dadurch wird einerseits die Wärme schnell aus dem Metalltropfen abgeführt und damit ein Verschweißen des Tropfens mit der inneren Deckeloberfläche verhindert, andererseits sind die Metalltropfen einfach von der Schicht zu entfernen bzw. fallen beim Abkühlen ggf. sogar selbsttägig - etwa durch Einfluss der Gravitation und/oder Erschütterungen des Ofens - ab. Jedoch ist es bereits ausreichend, dass der Deckel eine Schicht aufweist, welche einen Wärmeleitkoeffizient aufweist, der größer ist als der von Stahl. Dadurch kann das Anbacken an die innere Deckeloberfläche bereits verringert und ggf. ganz unterbunden werden.
Stahl weist in der Regel, abhängig von dessen Zusammensetzung, einen Wärmeleitkoeffizienten von 40 bis 60 W/Km auf. Zur Verbesserung der Abfuhr von thermischer Energie von der inneren Deckeloberfläche zur äußeren Deckeloberfläche ist somit jedes Material geeignet, welches einen höheren Wärmeleitkoeffizienten als Stahl aufweist.
Insbesondere ist es vorteilhaft, dass der Wärmeleitkoeffizient des Materials wenigstens in einem bestimmten Temperaturbereich größer ist als der von Stahl, vorzugsweise in einem bestimmten Temperaturbereich, welcher beim Umgang mit flüssigen Metallschmelzen auftritt, insbesondere in einem Temperaturbereich von ca. 1100 0C (Grad Celsius)) bis ca. 1500 0C.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Deckel eine dem Schmelzgut zugewandte innere Deckeloberfläche und eine dem Schmelzgut abgewandte äußere Deckeloberfläche auf, wobei die Schicht näher an der inneren Deckeloberfläche als an der äußeren Deckeloberfläche angeordnet ist. Je näher das Material mit dem gegenüber Stahl erhöhten Wärmeleitkoeffizienten an der inneren Deckeloberfläche angeordnet ist, desto schneller kann die Wärme aus dem flüssigen Metallspritzer abgeführt werden. Durch Anordnung der wenigstens einen Schicht innerhalb des Deckels bzw. am Deckel kann die thermi- sehe Eigenschaft und damit das Wärmeabtransportverhalten des Deckels verbessert werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bildet eine Oberfläche der wenigstens einen Schicht wenigstens abschnittsweise die innere Deckeloberfläche. Mittels einer solchen Anordnung wird die durch den flüssigen Metallspritzer aufgewiesene thermische Energie schnellstmöglich aus dem Metallspritzer abgeführt. Hierbei verbleibt also am we- nigsten Zeit für einen möglichen Verschweißprozess zwischen
Metalltropfen und innerer Deckeloberfläche. Hierdurch wird in der Regel bezüglich der Vermeidung von Anbackungen ein bestmögliches Ergebnis erzielt.
Von Vorteil ist es, dass das die Schicht bildende Material durch Plattieren auf einen Deckelgrundkörper aufgebracht ist. Das Plattieren kann während des Herstellungsprozesses des O- fendeckels erfolgen. Alternativ kann dies auch für bereits im Betrieb befindliche Ofendeckel durchgeführt werden. Insofern können die Vorteile der Erfindung auch für bereits laufende Anlagen nachträglich nutzbar gemacht werden. Als Plattieren bezeichnet man in der Metallbearbeitung das Aufbringen einer höherwertigen - im vorliegenden Fall besteht die Höherwertigkeit im höheren Wärmeleitkoeffizienten - Metallschicht auf einen anderen Werkstoff, in der Regel ebenfalls Metall. Dabei soll eine möglichst unlösliche Verbindung zwischen der Metallschicht und dem darunter- und/oder darüberliegenden Werkstoff entstehen. Die Verbindung zwischen dem Werkstoff und dem Metall wird durch Temperatur und Druck erzielt. Praktisch wird das Plattieren umgesetzt durch unterschiedlichste Techniken, z.B. durch Aufwalzen von Metallfolien auf einen Metallgrundkörper oder durch Aufschweißen, Angießen, Tauchen, Sprengen oder durch galvanotechnische Verfahren. Heutzutage geschieht das Plattieren meistens durch Walzschweißplattie- rung.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das die Schicht bildende Material Kupfer. Kupfer lässt sich bei- spielsweise durch Plattieren besonders gut auf Stahl aufbringen. Ferner weist Kupfer einen Wärmeleitkoeffizienten auf, der ca. 8-fach größer ist als derjenige von Stahl, d.h. ca. bei 400 W/Km liegt. Darüber hinaus weisen flüssig Metalltrop- fen aus Stahl schlechte Hafteigenschaften auf Kupfer auf. Kupfer kann daher besonders vorteilhaft als Schicht bzw. Platte zur Vermeidung von Anbackungen von flüssigen Metallspritzern auf einer inneren Deckeloberfläche verwendet werden. Vorzugsweise weist der Deckel eine Schicht aus einem Ma- terial aufweist, dessen Wärmeleitkoeffizient im Wesentlichen nicht kleiner ist als der von Kupfer.
Vorteilhaft zur Vermeidung von Anbackungen von flüssigen Metallspritzern an der inneren Deckeloberfläche des Deckels kann ebenfalls eine Schicht verwendet werden, welche aus einem Material besteht, welches als duktile metallische, insbesondere Nickel aufweisende, Matrix mit eingelagerten Hart- stoffpartikeln, insbesondere Carbonnanoröhrchen, ausgebildet ist. Auch diese Schicht weist eine hohe und weithin einstell- bare thermische Leitfähigkeit bzw. einen hohen Wärmeleitkoeffizienten auf. Die thermische Eigenschaft des Materials bzw. der Schicht ist unter anderem abhängig davon, welches Material als Matrix verwendet wird, sowie von Art und Anteil der verwendeten Hartstoffpartikeln in der Schicht. Insbesondere ist vorteilhaft eine Nickel aufweisende Matrix mit eingelagerten Carbonnanotubes zu verwenden. Hierbei kann der Wärmeleitkoeffizient der Schicht durch Einstellung der Konzentration der Carbonnanotubes in der Matrix über weite Bereiche eingestellt werden und damit die thermischen Eigenschaften. Zudem weist dieses Material eine hohe mechanische und thermische Beständigkeit auf und ist daher gut für einen Einsatz in einem Hochtemperaturbereich, wie er etwa bei der Herstellung von Stahl auftritt, geeignet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die innere Deckeloberfläche wenigstens abschnittsweise zylindrisch und/oder konisch ausgebildet. Hierbei handelt es sich um besonders einfach herstellbare Formen für die innere De- ckeloberflache . Insbesondere weist eine konische Deckeloberfläche den Vorteil auf, dass durch die konische Form der inneren Deckeloberfläche die auf diesen Teil der inneren Deckeloberfläche gespritzten Metalltropfen leichter ablösbar sind. Denn hier wirkt in der Regel eine größere Kraftkomponente senkrecht zur inneren Deckeloberfläche als bei einer zylindrisch geformten Deckeloberfläche. Im letzteren Fall ist die Deckeloberfläche in der Regel parallel zur auf den Metalltropfen wirkenden Gewichtskraft orientiert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die innere Deckeloberfläche wenigstens abschnittsweise glatt ausgebildet ist. D.h. es finden sich an der inneren Deckeloberfläche wenigstens abschnittsweise keine Strukturen, welche es erlauben, dass sich dort Metalltropfen festsetzen und dauerhaft ablagern. Eine im Wesentlichen glatte Deckeloberfläche unterstützt somit das Verhindern von Anbackungen, indem die auf die innere Deckeloberfläche treffenden Metalltropfen möglichst wenig Halt finden, um sich dort abzulagern. Dadurch kann ein selbsttätiges Abfallen der auf die innere Deckeloberfläche treffenden Metalltropfen verbessert werden. Dies ist insbesondere von Bedeutung für Ofendeckel in Rohr-Spalt-Rohr-Konstruktion. Hierbei können vorteilhaft Eisenrohre zum Einsatz kommen, welche die topographischen Strukturen der Rohr-Spalt-Rohr-Konstruk- tion derart ausgleicht, dass die innere Deckeloberfläche wenigstens abschnittsweise im Wesentlichen glatt ist. Darüber kann eine erfindungsgemäße Schicht abgelagert werden. Auch können die verwendeten Rohre aus einem Material hergestellt sein, dessen Wärmleitkoeffizient größer ist als der von Stahl und vorzugsweise nicht kleiner ist als der von Kupfer.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante weist der Deckel eine Wandstärke zwischen 8 mm und 16 mm auf. Insbesondere bei einer Kombination eines herkömmlichen Deckels aus Stahl in Verbindung mit einer Schicht aus einem Material mit einem höheren Wärmeleitkoeffizient aus Stahl, ist die Wärmeabfuhr aus dem Innenbereich des Ofens durch die Wandstärke, insbesondere durch die Wandstärke des Stahlanteils des De- ckels limitiert. Aufgrund von unterschiedlichen thermischen Materialkonstanten des verwendeten Materials und des Stahls kommt es zu einer unterschiedlichen Temperatur von Stahl und Material. Dies ist insbesondere problematisch an der Grenz- fläche zwischen dem verwendeten Material und dem Stahl. Denn hier kann es aufgrund der Temperaturdifferenz zur Entstehung von Spannungen kommen, die ein Ablösen der Materialschicht bzw. -platte vom Stahl verursachen können. Da die in die Deckelwand eingebrachte Wärmeleistung durch das Metallbad beim Umgang mit Metallschmelzen nur wenig beeinflusst werden kann, limitieren die durch die Temperaturunterschiede bedingten thermischen Spannungen an der Grenzfläche die verwendbare Wandstärke. Die Temperaturunterschiede sind jedoch mit verursacht durch die jeweiligen Dicken des verwendeten Stahls so- wie des verwendeten Materials. Ein fehlerfreier Betrieb für in Metallbädern vorhandenen Wärmeleistungen des Deckels, d.h. Vermeiden der Degeneration der Grenzfläche zwischen Deckelgrundkörper und Material, kann nur für eine Deckelwandstärke gewährleistet werden, die zwischen 5mm und 20mm, bevorzugt zwischen 8mm und 16mm, beträgt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Deckel eine Kühleinrichtung zur Abführung von in die innere Deckeloberfläche eingekoppelter Wärme auf. Mittels dieser Kühleinrichtung ist es möglich, die aus dem Metallbad ausgeführte Wärme abzutransportieren. Dabei ist darauf zu achten, dass die Kühleinrichtung derart ausgebildet ist, dass eine für die Kühlung des Deckels ausreichende Wärmeleistung abführbar ist. Insbesondere kann die Kühleinrichtung als eine geschlossene Wasserkühleinrichtung ausgebildet werden, welche vorteilhaft mit Wasser durchflössen ist, welches eine Fließgeschwindigkeit von wenigstens 3 m/s aufweist. Eine derart gewählte Fließgeschwindigkeit innerhalb der geschlossenen Wasserkühleinrichtung erlaubt eine ausreichende Abfuhr von Wärmeenergie.
Alternativ oder in Kombination kann die Kühleinrichtung auch als Spritzwasserkühleinrichtung ausgebildet sein. Hierbei wird die äußere Deckeloberfläche durch entsprechend verteilte Düsen mit Spritzwasser bespritzt, um den Wärmeabtransport zu gewährleisten. Ebenfalls kann vorteilhafterweise eine als Schwallwasserkühleinrichtung ausgebildete Kühleinrichtung vorgesehen werden. Aus dieser tritt vorzugsweise Wasser mit einer Fließgeschwindigkeit von mindestens 3 m/s aus. Dieses trifft auf die äußere Deckeloberfläche und wird anschließend von dieser abgeleitet.
Durch die genannten Kühleinrichtungen kann sichergestellt werden, dass für die die Anbackungen weiter reduzierende Kühlung eine ausreichend große Wärmeabfuhr bereitstellt. D.h. die von den Metalltropfen durch die Schicht verbessert abgeführte Wärme wird möglichst schnell an die Kühleinrichtung abgegeben. Dadurch bleibt eine große Temperaturdifferenz zwischen innere Deckeloberfläche und Kühleinrichtung bestehen, so dass ein effizienter Wärmeabtransport gewährleistet ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch einen Ofen der eingangs genannten Art, wobei der Deckel und/oder Tiegel eine aus einem Material gebildete Schicht aufweisen, deren Wärmeleitkoeffizient größer ist als der von Stahl. Hierbei gilt das zu Anspruch 1 gesagte in analoger Weise. Durch die verbesserte Wärmeabfuhr für Deckel und Ofen kommt es zu keiner Verschweißung von Metallspritzern aus der Schmelze mit den jeweiligen Ofenbegrenzungen. Die Anbackung wird somit verringert bzw. vermieden und damit die in diesem Zusammenhang auftretenden Nachteile.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen Deckel und Tiegel eine gemeinsame Schließfläche auf und die Schicht ist im Bereich der Schließfläche an Deckel und/oder Tiegel angeordnet. Hierbei wird insbesondere im kritischen Bereich der Schließfläche dafür gesorgt, dass keine bzw. nur ein verringertes Maß an Anbackungen entstehen, welche beim Öffnen und Schließen des Deckels Probleme bereiten können. Ofenstillstände zur Beseitigung der Anbackungen werden dadurch verringert oder entfallen vollständig. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bildet eine Oberfläche der Schicht wenigstens abschnittsweise die innere Deckeloberfläche und/oder Tiegeloberfläche. Hierdurch wird in besonders vorteilhafter Weise gewährleistet, dass so- wohl ofenseitig als auch deckelseitig ein schnellstmöglicher Abtransport von Wärme aus auf die jeweiligen inneren Oberflächen treffenden Metallspritzern möglich ist. Die Verschweißung von Metalltropfen mit der jeweiligen inneren Oberfläche wird vermieden. Insbesondere wird es hierdurch möglich, dass die Spritzer von selbst wieder von der inneren Tiegeloberfläche und/oder inneren Deckeloberfläche in das Metallbad zurückfallen .
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung um- fasst der Ofen eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Ofens. Dadurch ist gewährleistet, dass die mittels der Schicht verbessert ausgeführte Wärme aus dem Innenraum des Tiegels effizient, bspw. von der äußeren Deckeloberfläche und/oder äußeren Tiegeloberfläche abgeführt wird. Die Kühleinrichtung für den Ofen kann analog zu den bereits oben gemachten Ausführungen ausgebildet sein.
Die Aufgabe wird insbesondere dadurch gelöst, dass wenigstens eine aus einem Material gebildete Schicht für einen Deckel für einen Ofen zur Aufnahme von Schmelzgut zur Verringerung von Anbackungen des Schmelzguts an dem Deckel verwendet wird, wobei das Material einen Wärmeleitkoeffizient größer als Stahl aufweist. In speziellen Ausführungsformen kann die Schicht derart ausgebildet sein, wie dies für den Ofen und/oder den Deckel in dieser Anmeldung beschrieben ist.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, welche anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
FIG 1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines O- fens mit Deckel und Tiegel und darauf aufgebrachter
Schicht, FIG 2 mögliche Schichtanordnungen für den Deckel bzw.
Tiegel,
FIG 3 einen Deckel für einen Pfannenofen in Rohr-Spalt- Rohr-Konstruktion mit erfindungsgemäßer Schicht.
FIG 1 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Ofens 10. Der Ofen 10 weist einen Deckel 1 sowie einen Tiegel 11 auf. Der Ofen 10 ist in geschlossenem Zustand gezeigt, d.h. Deckel 1 und Tiegel 11 bilden ein abgeschlossenes Volumen. Im Tiegel 11 liegt geschmolzenes Schmelzgut S vor. Das Schmelzgut S ist als Stahlschmelze ausgebildet. Oberhalb des flüssigen Stahls befindet sich eine Schlacke S' . Ferner sind aus dem Stahlbad austretende Metalltropfen gezeigt. Diese treffen wenigstens teilweise eine innere Oberfläche 13 bzw. 3 des Tiegels 11 oder des Deckels 1. Wäre der Ofen 10 in FIG 1 gemäß dem Stand der Technik ausgebildet, so würden die auf die innere Oberfläche 13 bzw. 3 des Tiegels 11 oder des Deckels 1 treffenden Metalltropfen an der jeweiligen Position mit der inneren Oberfläche 3 des Tiegels 11 bzw. des Deckels 1 verschweißen. Es ergäben sich schwer ablösbare metallische Anbackungen, welche mit der Zeit an Gewicht und Volumen zunehmen. Überschreiten die Anbackungen ein gewisses Ausmaß bzw. eine bestimmte Grenzmasse bzw. bestimmte Ausdehnung, so ist es erforderlich, diese Anbackungen mit hohem Aufwand zu entfernen. Dies ist jedoch bei der in FIG 1 gezeigten Anordnung nicht erforderlich .
Der Deckel 1 umfasst eine äußere Deckeloberfläche 2 sowie eine innere Deckeloberfläche 3. Ferner weist der Deckel 1 einen Deckelgrundkörper 5 auf. Auf dem Deckelgrundkörper 5 ist eine Kupferplattierung aufgebracht. Die Kupferplattierung ist in FIG 1 mit dem Bezugszeichen 4 versehen. Die Kupferplattierung weist eine dem Schmelzgut S zugewandte Oberfläche 4' auf. Diese bildet abschnittsweise die innere Oberfläche 3 des De- ckels 1. Die Kupferplattierung ist glatt ausgebildet und weist einen Wärmeleitkoeffizienten von ca. 400 W/Km auf. Durch die Kupferplattierung wird erreicht, dass wenn Metalltropfen aus der Schmelze S auf die Kupferplattierung 4 treffen, diese die Wärme aus dem Metalltropfen so schnell abführt, dass kein Verschweißprozess zwischen innerer Deckel- Oberfläche 3 und Metalltropfen auftritt. Zudem weist ein auf die Kupferplattierung 4 getroffener Metalltropfen nur eine geringe Haftung auf der Kupferplattierung 4 auf. Der abgekühlte Metalltropfen hängt dann relativ lose auf der Kupfer- plattierung 4 und fällt in der Regel von selbst beim Abkühlen ab. Jedoch ist dieser zumindest, aufgrund eines vermiedenen Verschweißprozesses zwischen innerer Deckeloberfläche 3 und eines Metalltropfes leicht ablösbar.
Um die aus dem Metalltropfen abgeführte Wärme möglichst schnell abzuführen, weist der Deckel 1 eine Kühleinrichtung 7 auf. Die Kühleinrichtung 7 umfasst ein im Deckel 1 eingebautes Mehrkammersystem, welches mit Kühlmittel, insbesondere Wasser, durchflössen wird. Die Fließgeschwindigkeit des Wassers beträgt im Ausführungsbeispiel mehr als 3 m/s. Durch ei- ne derart hohe Fließgeschwindigkeit kann die aus den Metalltropfen abgeführte Wärme ausreichend schnell durch die Kühleinrichtung 7 abgeführt werden. Ferner weist der in FIG 1 dargestellte Deckel 1 eine Wandstärke 6 auf, welche 12 mm beträgt. Bei dieser Wandstärke kann zusätzlich eine nicht dar- gestellte Spritzwasserkühlung oder Schwallwasserkühlung vorgesehen werden, welche die äußere Deckeloberfläche 2 von oben kühlt. Ferner kann der Ofen 10 eine in FIG 1 nicht dargestellte Kühleinrichtung für den Tiegel 11 aufweisen. Für die Kupferplattierung 4 auf der inneren Tiegeloberfläche 13 ist die Ausführung analog zur Ausführung der Kupferplattierung 4 auf der inneren Deckeloberfläche 1 möglich.
Zwischen Deckel 1 und Tiegel 11 ist die Schließfläche 12 angeordnet. Diese bezeichnet die Auflagefläche von Deckel 1 und Tiegel 11 im geschlossenen Zustand. Zumindest im Bereich, d.h. nahe, der Schließfläche 12 ist es zweckmäßig, die kupferplattierte Schicht 4 für Deckel 1 und Tiegel 11 jeweils auf der inneren Oberfläche 3 bzw. 13 vorzusehen. Hierdurch wird gewährleistet, dass stets ein einfaches Öffnen und Schließen des Ofens 10 möglich bleibt. Insbesondere kommt es im Bereich der Schließfläche 12 durch die Kupferplattierung 4 nicht zu einem Anbacken von Metalltropfen, was dazu führt, dass das Öffnen und Schließen des Ofens 10 nicht behindert wird.
Vorzugsweise ist entgegen der Darstellung in FIG 1 kein horizontaler Überstand der Schließfläche 12 in den Ofeninnenraum vorhanden. Entweder wird dieser Überstand abgeschrägt und geht dann einen bspw. senkrechten Wandabschnitt des Tiegels über. Dadurch wird eine Ablagerung von Metalltropfen auf einem horizontalen Überstand vermieden. Die Metalltropfen können mittels der Schräge einfach in die Schmelze S zurückge- führt werde. Alternativ kann vorgesehen werden, dass zur Vermeidung von Ablagerungen von Metalltropfen auf einem Überstand der Schließfläche 12 die deckelseitige Schließfläche und die tiegelseitige Schließfläche in ihren Ausmaßen im Wesentlichen sich genau gegenseitig überdeckend ausgebildet sind.
Zur Verhinderung der Anbackungen durch aus der Schmelze ausgestoßene Metalltropfe kann auch ein Schichtensystem mit mehreren Schichten, insbesondere eine Mehrfachplattierung vorge- sehen werden. Vorzugsweise weist wenigstens ein Großteil der verwendeten Schichten eine Wärmeleitfähigkeit auf, die größer ist als jene von Stahl und insbesondere nicht kleiner ist als die von Kupfer. Vorzugsweise sind die Schichten in einem Mehrschichtensystem derart angeordnet, dass an einer Grenz- fläche der Teilschichten innerhalb eines Schichtensystems jeweils diejenige Schicht den höheren Wärmekoeffizienten aufweist, welche jeweils näher am Ofeninnenraum angeordnet ist.
Auf die Darstellung der Gasabsaugvorrichtungen, der Zu- schlagsstoffZugabevorrichtungen sowie der Elektroden wurde in FIG 1 verzichtet, da diese nicht wesentlich sind für die vorliegende Erfindung. Durch die in FIG 1 gezeigte Anordnung einer Kupferplatte 4 auf einem Deckelgrundkörper 5 sowie auf einem Tiegelgrundkörper 11' ist es möglich, das Anbacken von aus der Schmelze S ausgetretenen Metalltropfen an den inneren Oberflächen 3 bzw. 13 von Deckel 1 und Tiegel 11 zu vermeiden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die gesamte innere Deckeloberfläche 3 des Deckels 1 mittels Kupfer plattiert ist, so dass an keiner Stelle der inneren Oberfläche 3 des Deckels 1 Anbackungen entstehen .
Ferner ist es besonders vorteilhaft, derartige Kupferplattie- rungen 4 auch wenigstens im Bereich der Schließfläche 12 für den Tiegel 11 vorzusehen. Es können sich dann nur noch Anbackungen nah - abhängig von der Ausdehnung der Kupferplattie- rung 4 - an der Schmelzenoberfläche bilden. Diese behindern jedoch den Schmelzvorgang bzw. Konditionierungsvorgang der Schmelze S in der Regel nur unwesentlich.
FIG 2 zeigt eine Mehrzahl an Möglichkeiten, wie eine Schicht 4 für einen Deckel 1 oder einen Tiegel 11 angeordnet werden kann, so dass der Wärmeabtransport von einer inneren Oberfläche 3 zu einer äußeren Oberfläche 2 verbessert werden kann. Der Fall, dass die Schicht 4 den gesamten Deckel bzw. Tiegel bildet ist hier nicht dargestellt. Diese Möglichkeit ist je- doch nicht ausgeschlossen, jedoch wird diese aufgrund von Kostengründen vermutlich nur selten Anwendung finden.
Die Schichtanordnungen werden im Zusammenhang mit einem Deckelgrundkörper 5 beschrieben, sind jedoch nicht auf einen Deckelgrundkörper beschränkt. Vielmehr sind diese analog auf für Tiegelgrundkörper 11 anwendbar.
Die beiden links liegenden Segmente der FIG 2 zeigen eine Schicht 4 mit einem höheren Wärmeleitkoeffizienten als Stahl auf einem Deckelgrundkörper 5. Ein Abschnitt der Schichtoberfläche 4' bildet gleichzeitig die innere Oberfläche 3 des Deckels oder Tiegels bildet. Im mittleren Segment 5 ist eine Schicht gezeigt, die vom Deckelgrundkörper 5 umschlossen ist. Wird die Dicke des Deckelgrundkörpers 5, welche der inneren Oberfläche 3 zugewandt ist, gering gehalten, so ist auch hier eine signifikante Ver- besserung des Wärmeabtransports in Richtung äußerer Oberfläche 3 gegeben.
Das an zweiter Stelle von rechts liegende Segment weist einen Deckelgrundkörper 5 auf, welcher teilweise die äußere Ober- fläche 2 bildet. In Richtung innerer Oberfläche 3 schließt sich eine erste Schicht 4 und eine zweite Schicht 4'' an. Die Schichten 4 und 4'' liegen übereinander, grenzen aneinander und können einen gleichen Wärmeleitkoeffizienten oder einen unterschiedlichen Wärmeleitkoeffizienten aufweisen. Diese Schichten 4, 4'' können also insbesondere aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Jedoch weisen vorzugsweise beide Materialien einen Wärmeleitkoeffizienten auf, der größer ist als der von Stahl und vorzugsweise nicht kleiner ist als der von Kupfer. Alternativ können verschiedenen Schichten auch nebeneinander angeordnet werden, so dass die jeweilige Schicht für einen bestimmten Bereich innerhalb des Deckels oder Tiegels möglichst optimale thermische Eigenschaften und/oder Haftungseigenschaften aufweist und ggf. eine Kostenreduktion bei der Bereitstellung des Deckels und/oder Tiegels erreicht werden kann.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die erste Schicht 4 und die zweite Schicht 4'' unterschiedliche optische Eigenschaften aufweisen, insbesondere im sichtbaren Spektralbereich. Dadurch wird es möglich, einfach zu erkennen, wenn die erste Schicht verschlissen ist und ggf. wieder verstärkt mit Anbackungen zu rechnen ist. In einem solchen Fall kann dann eine Erneuerung der verschlissenen Schicht vorgesehen werden. Dieses Prinzip ist auch übertragbar auf ein Vielschichtensystem.
Im ganz rechts liegenden Segment der FIG 2 ist eine weitere mögliche Anordnung der Schicht 4 wiedergegeben. Hier bildet die Schicht 4 wenigstens teilweise die äußere Oberfläche 2, wohingegen der Deckelgrundkörper 5 wenigstens teilweise die innere Oberfläche bildet. Abhängig von den jeweils verwendeten Dicken können alle diese in den in FIG 2 dargestellten Segmenten gezeigten Schichtanordnungen eingesetzt werden.
FIG 3 zeigt einen Deckel 1 für einen Elektrolichtbogenofen in Rohr-Spalt-Rohr-Konstruktion. Der Deckel 1 weist einen zylindrisch ausgebildeten Teil und einen konisch ausgebildeten Teil auf. Dem konischen Teil des Deckels kann ein Neigungs- winkel α zugeordnet werden. Die Mantelabschnittsfläche des konischen Teils des Deckels 1 wird durch Rohre 7 und 8 gebildet. Dabei handelt es sich bei den Rohren 7 um Kühlrohre, in welchen Wasser zur Kühlung des Deckels 1 geführt wird. Zwischen den Kühlrohren 7 sind Eisenrohre 8 angeordnet, welche dafür sorgen, dass die durch die Rohre 7 und 8 gebildete innere Deckeloberfläche möglichst glatt ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass sich Metalltropfen aufgrund der durch die Rohr-Spalt-Rohr-Konstruktion bedingten Struktur der inneren Oberfläche 3 im konischen Teil des Deckels 1 in ver- mindertem Maße ablagern.
Auf diese Rohrkonstruktion des konischen Teils des Deckels ist in FIG 3 keine Schicht, insbesondere Kupferplattierung, aufgebracht, welche ein Anbacken von Metalltropen bzw. - Spritzern aus der Schmelze verhindert. Diese kann jedoch in Abweichung von dem in FIG 3 gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen werden, um auch für diesen Deckelteil die erfindungsgemäßen Vorteile zu nutzen. Darüber hinaus kann durch Verwendung einer dickeren Kupferplattierung für die innere Oberfläche des in FIG 3 gezeigten konischen Deckelteils die
Struktur der inneren Deckeloberfläche 3 weiter geglättet werden .
Der zylindrische Teil des Deckels 1 besteht aus einem Deckel- grundkörper 5, welcher mit Kühlkammern durchzogen ist, durch welche Kühlwasser fließt, und welche Teil einer Kühleinrichtung 7 sind. Die innere Oberfläche 3 des zylindrischen Teils des Deckels 1 wird durch eine Oberfläche 4' einer Kupferplat- te 4 gebildet. Diese reicht insbesondere in den Bereich um die Schließfläche 12. Hierdurch wird ein Anbacken von Metallpartikeln in der Nähe der Schließfläche 12 verhindert, wodurch das Öffnen und Schließen des Ofens bzw. das Abnehmen und Aufsetzen des Deckels 1 auf den Tiegel erschwert werden kann .

Claims

Patentansprüche
1. Deckel (1) für einen Ofen (10) zur Aufnahme von Schmelzgut (S) , insbesondere Metall, g e k e n n z e i c h n e t durch wenigstens eine aus einem Material gebildete Schicht (4, 4''), dessen Wärmeleitkoeffizient größer ist als der von Stahl.
2. Deckel nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t, durch eine dem Schmelzgut (S) zugewandte innere Deckeloberfläche (3) und eine dem Schmelzgut (S) abgewandete äußere Deckeloberfläche (2) aufweist und die Schicht (4, 4'') näher an der inneren Deckeloberfläche (3) als an der äußeren Deckeloberfläche (2) angeordnet ist.
3. Deckel nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Oberfläche (4') der wenigstens einen Schicht (4, 4'') wenigstens abschnittsweise die innere Deckeloberfläche (3) bildet.
4. Deckel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das eine Schicht (4, 4'') bildende Material durch Plattieren auf einen Deckelgrundkörper (5) aufgebracht ist.
5. Deckel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das eine Schicht (4, ^' ' ) bildende Material Kupfer ist.
6. Deckel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das die Schicht (4, 4'') bildende Material eine duktile metallische, insbesondere Nickel aufweisende, Matrix mit eingelagerten Hartstoffpartikeln, insbesondere Carbonnanoröhrchen, ist.
7. Deckel nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die innere Deckeloberfläche (3) wenigstens abschnittsweise zylindrisch und/oder konisch ausgebildet ist.
8. Deckel nach einem der Ansprüche 2 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die innere Deckeloberfläche (3) wenigstens abschnittsweise glatt ausge¬ bildet ist.
9. Deckel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Wandstärke (6) zwischen 8 mm und 16 mm.
10. Deckel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Kühleinrichtung (7) zur Abführung von in die innere Deckeloberfläche (3) eingekoppelte Wärme.
11. Deckel nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kühleinrichtung (7) als eine geschlossene Wasserkühleinrichtung, insbesondere eine Zwangsumlaufkühleinrichtung, ausgebildet ist .
12. Deckel nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Flie߬ geschwindigkeit von in der geschlossenen Wasserkühleinrichtung fließendem Wasser wenigstens 3 m/s beträgt.
13. Deckel nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kühleinrichtung (7) als Spritzwasserkühleinrichtung ausgebildet ist .
14. Deckel nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kühleinrichtung (7) als Schwallwasserkühleinrichtung ausgebildet
15. Deckel nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Austrittsfließgeschwindigkeit des aus der Schwallwasserkühlein- richtung austretenden Wassers wenigstens 3 m/s beträgt.
16. Ofen (10) zur Aufnahme von Schmelzgut (S), insbesondere Metall, mit einem mit Schmelzgut (S) befüllbaren Tiegel (11) und mit einem Deckel (1) zum Verschließen des Tiegels (11), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Deckel (1) und/oder Tiegel (11) eine aus einem Material gebildete
Schicht (4, 4'') aufweisen, deren Wärmeleitkoeffizient größer ist als der von Stahl.
17. Ofen nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Deckel (1) und Tiegel (11) eine gemeinsame Schließfläche (12) aufweisen und die Schicht (4, 4'') im Bereich der Schließfläche (12) an Deckel (1) und/oder Tiegel (11) angeordnet ist.
18. Ofen nach Anspruch 16 oder 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Oberfläche (4', 4'') der Schicht (4) wenigstens abschnittsweise die innere Deckeloberfläche (3) und/oder Tiegeloberfläche (13) bildet.
19. Ofen nach einem der Ansprüche 16 bis 18, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Kühleinrichtung (7) zum Kühlen des Ofens (10) .
20. Verwendung einer durch wenigstens eine aus einem Material gebildete Schicht (4, 4'') für einen Deckel (1) für einen Ofen (10) zur Aufnahme von Schmelzgut (S) zur Verringerung von Anbackungen des Schmelzguts an dem Deckel, wobei das Material einen Wärmeleitkoeffizienten größer als Stahl auf- weist.
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