WO2014009085A1 - Lichtbogenofen - Google Patents

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Björn Mossmann
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Siemens Vai Metals Technologies Gmbh
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    • F27D1/18—Door frames; Doors, lids, removable covers

Definitions

  • Electric arc furnace The invention relates to an electric arc furnace.
  • Such an arc furnace comprises a furnace vessel for melting the steel and a lid for closing the furnace vessel during the melting process. For charging the furnace with scrap and for its maintenance, it is necessary to open the furnace vessel and therefore the
  • the lid is connected via a pivot cylinder with a pivoting unit, also referred to as a portal.
  • a pivoting unit also referred to as a portal.
  • the furnace vessel For emptying the liquid steel from the furnace vessel this is tilted about an axis perpendicular to the longitudinal axis of the furnace axis.
  • the furnace vessel is stored on a cradle which comprises a rolling track provided for this tilting movement.
  • the pivot unit is tilted with the lid.
  • the electric arc furnace comprises a furnace vessel for melting steel, a lid for closing the furnace vessel and a pivoting unit with which the lid of the Oven vessel is moved away. Furthermore, re ⁇ stored the furnace vessel tively to the swivel unit in the vertical direction movable.
  • the pivot unit has a receptacle for releasably fixing the lid in the vertical direction.
  • the electric arc furnace according to the invention thus differs from an electric arc furnace known from the prior art in that the furnace vessel is mounted so as to be movable relative to the pivoting unit in the vertical direction and the cover is detachably fixable in a receptacle of the pivoting unit, ie not firmly connected to the pivoting unit.
  • the cover In a position in which the melting operation takes place, the cover is arranged above the furnace vessel, so that it is closed. In this case, the lid is not in engagement with the pivot unit and is therefore not connected to this.
  • the swivel unit is therefore free to move during the melting operation without a lid. This makes it easier to readjust the electrodes arranged on the pivoting unit.
  • the cover In order to release the cover of the arc furnace from the furnace vessel, the cover is then suspended in the receptacle of the pivoting unit initially by a movement of the furnace vessel relative to the stationary pivoting unit in the vertical direction, so that the cover is fixed in the vertical direction. After hanging a further movement of the Ofenge ⁇ vessel takes place in the vertical direction downwards, so that the lid is detached from the furnace vessel and then can be moved away from the furnace vessel.
  • the inventive design of the arc furnace in particular by the movable in the vertical direction ⁇ tion of the furnace vessel with lid is thus achieved that can be dispensed with the pivot cylinder.
  • This results in a saving of required components and the complex processing of Deckelhubwerks.
  • it is ⁇ sufficient by the fixed pivot unit that when emptying the furnace vessel and the associated tilting movement of the furnace vessel, the lid and the pivoting unit do not tilt with the furnace vessel, so that a parting with simultaneous power supply to the furnace or to the electrodes is possible which results in an increase in the time of total energy input and thereby higher productivity. This is achieved by the fact that
  • the furnace vessel is mounted in a movable cradle in the vertical direction.
  • a cradle can preferably be moved by means of hydraulic cylinders.
  • the hydraulic cylinders By operating the hydraulic cylinders, the cradle and the oven vessel stored therein are moved vertically downwards or upwards.
  • the cradle has several separately controllable Hydraulikzylin- this can not only be moved in the vertical direction up and down but also tilted to empty the furnace vessel.
  • the lid when closing the furnace vessel is supported by means arranged on the cradle supports. In a verti ⁇ len movement of the cradle with the supports and thus also the furnace vessel down so after fixing the
  • Lid in the receptacle of the pivot unit of the lid also released from the supports.
  • the cover is moved away by means of the pivoting unit by a Rota ⁇ tion movement about an axis extending in the vertical direction of the furnace vessel.
  • the lid is therefore characterized moved in the horizontal direction since ⁇ Lich from the furnace vessel.
  • Fig. 1 shows an electric arc furnace with a lid in one position
  • FIG. 2 shows an arc furnace with cover which is fixed on the pivoting unit
  • Fig. 3 shows an electric arc furnace with the lid open.
  • an arc furnace 2 is shown, which has a furnace vessel 4 for melting steel and a lid 6 for closing the furnace vessel.
  • the lid 6 is in a position in which it closes the oven vessel 4, as is the case during the melting operation of steel.
  • the furnace vessel 4 is mounted on a cradle 8, which several ⁇ re separately controllable hydraulic cylinder 10 has.
  • the hydraulic cylinders 10 are shown in Fig. 1 in its extended position. By a stroke of the hydraulic cylinder 10, the cradle 8 is thus movable in the vertical direction downwards or upwards, whereby the furnace vessel 4 is movable in the corresponding direction.
  • At the cradle 8 more supports 12 are further arranged, which support the lid 6 of the arc furnace 2 in the closed state of the furnace vessel 4, as shown in Fig. 1, supported.
  • a portal designated ⁇ designated swing unit 14 is further arranged in a fixed, the only is mounted rotatably about its axis A.
  • the pivoting unit 14 serves to move the lid 6 away from the oven vessel 4.
  • the pivoting unit 14 also has a receptacle 16 in which the lid can be fixed in the vertical direction.
  • the receptacle 16 is formed in the shown embodiment by an on ⁇ bearing surface and a pin, in which a entspre ⁇ accordingly shaped connection unit 18 of the lid eingrei ⁇ fen can.
  • This is moved relative to the vertically fixed pivot unit 14 in the vertical direction downwards. This is realized by moving the hydraulic cylinders 10 into a retracted state and thereby moving the cradle 8 downwards in the vertical direction, that is, lowering it.
  • the oven vessel 4 and the lid 6 is moved down with the cradle 8.
  • the lid 6 is then moved until the connecting member 18 in the up ⁇ receiver 16 of the pivot unit 14 comes into engagement, and thus the de ekel 6 in the pivot unit 14 is mounted.
  • the connecting member 18 comes on the Recordin ⁇ me Chemistry to rest, a further movement of the cover 6 in the vertical direction is thus no longer possible, since the cover 6 is fixed so that in the vertical direction.
  • the lid 6 is also additionally fixed in the horizontal direction, so that only a rotational movement of the lid 6 is possible.
  • the lid 6 by means of the pivoting unit 14 by a rotational movement about the in the vertical direction extending axis A are moved away from the furnace vessel 4, as shown in Fig. 3.
  • the furnace vessel 4 in the open state and can be charged, for example, with scrap.
  • the lid 6 is in this situation laterally of the furnace vessel. 4
  • the lid 6 can be moved towards the furnace vessel 4 again, so that again the situation illustrated in FIG. 2 is reached, in which the cover 6 is positioned again above the Ofenge ⁇ fäßes 4. Subsequently, when the cradle 4 is moved by means of the hydraulic cylinder 10 in a vertically upward direction, while the lid is dissolved lifted out of the receptacle 14 of the pivot unit 16 and 6 so that the fixing in Vertika ⁇ ler direction. The cover 6 is then supported again on the supports 12, as shown in Fig. 1.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenofen (2) mit einem Ofengefäß (4) zum Schmelzen von Stahl, einem Deckel (6) zum Verschließen des Ofengefäßes (4) und einer Schwenkeinheit (14), mit der der Deckel (6) vom Ofengefäß (4) wegbewegbar ist, mit folgender Ausgestaltung: a) das Ofengefäß (4) ist relativ zur Schwenkeinheit (14) in vertikaler Richtung bewegbar gelagert, b) die Schwenkeinheit (14) weist eine Aufnahme zum lösbaren Fixieren des Deckels (6) in vertikaler Richtung auf.

Description

Beschreibung
Lichtbogenofen Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenofen.
Zur Wiederaufarbeitung von Stahlschrott werden Lichtbogenöfen eingesetzt, bei denen der Stahlschrott mit Hilfe einer Elek¬ trode und einem brennenden Lichtbogen erhitzt und schließlich aufgeschmolzen wird. Ein derartiger Lichtbogenofen umfasst ein Ofengefäß zum Schmelzen des Stahls und einen Deckel zum Verschließen des Ofengefäßes während des Schmelzprozesses. Zur Chargierung des Ofens mit Schrott und zu dessen Wartung ist es notwendig, das Ofengefäß zu öffnen und daher den
Deckel aufzuschwenken . Dazu ist der Deckel über einen Pivot- Zylinder mit einer auch als Portal bezeichneten Schwenkeinheit verbunden. Mittels des Pivot-Zylinders wird der Deckel zunächst angehoben, so dass sich dieser vom Ofengefäß löst. Danach kann er mittels der Schwenkeinheit seitlich von dem Ofengefäß weggeschwenkt werden.
Zum Entleeren des flüssigen Stahls aus dem Ofengefäß wird dieses um eine senkrecht zur Längsachse des Ofens stehende Achse gekippt. Dazu ist das Ofengefäß auf einer Wiege gela- gert, welche eine für diese Kippbewegung vorgesehene Abroll- bahn umfasst. Bei einer derartigen Kippbewegung wird auch die Schwenkeinheit mit dem Deckel mitgekippt.
Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Licht- bogenofen anzugeben, mit dem der Öffnungsvorgang vereinfacht wird .
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Lichtbogenofen mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Der erfindungsgemäße Lichtbogenofen weist ein Ofengefäß zum Schmelzen von Stahl, einen Deckel zum Verschließen des Ofengefäßes und eine Schwenkeinheit auf, mit der der Deckel vom Ofengefäß wegbewegbar ist. Des Weiteren ist das Ofengefäß re¬ lativ zur Schwenkeinheit in vertikaler Richtung bewegbar gelagert. Außerdem weist die Schwenkeinheit eine Aufnahme zum lösbaren Fixieren des Deckels in vertikaler Richtung auf.
Der erfindungsgemäße Lichtbogenofen unterscheidet sich also von einem aus dem Stand der Technik bekannten Lichtbogenofen dadurch, dass das Ofengefäß relativ zur Schwenkeinheit in vertikaler Richtung bewegbar gelagert und der Deckel in einer Aufnahme der Schwenkeinheit lösbar fixierbar, also nicht fest mit der Schwenkeinheit verbunden ist.
In einer Position in der der Schmelzbetrieb erfolgt, ist der Deckel oberhalb des Ofengefäßes angeordnet, so dass dieser verschlossen ist. Dabei ist der Deckel nicht im Eingriff mit der Schwenkeinheit und ist somit mit dieser nicht verbunden. Die Schwenkeinheit ist während des Schmelzbetriebs dadurch frei und ohne Deckel bewegbar. Dadurch wird ein Nachsetzen der an der Schwenkeinheit angeordneten Elektroden verein- facht.
Um den Deckel des Lichtbogenofens vom Ofengefäß zu lösen wird dann zunächst durch eine Bewegung des Ofengefäßes relativ zur feststehenden Schwenkeinheit in vertikaler Richtung nach un- ten der Deckel in die Aufnahme der Schwenkeinheit eingehängt, so dass der Deckel in vertikaler Richtung fixiert ist. Nach dem Einhängen erfolgt eine weitergehende Bewegung des Ofenge¬ fäßes in vertikale Richtung nach unten, so dass der Deckel von dem Ofengefäß gelöst ist und danach vom Ofengefäß wegbe- wegt werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Lichtbogenofens, insbesondere durch die in vertikaler Richtung bewegbare Lage¬ rung des Ofengefäßes mit Deckel wird also erreicht, dass auf den Pivot-Zylinder verzichtet werden kann. Dies ergibt somit eine Einsparung an benötigten Bauteilen und der aufwändigen Bearbeitung des Deckelhubwerks. Des Weiteren wird durch die feststehende Schwenkeinheit er¬ reicht, dass beim Entleeren des Ofengefäßes und der damit verbundenen Kippbewegung des Ofengefäßes der Deckel und die Schwenkeinheit nicht mit dem Ofengefäß mitkippen, so dass ein Abstechen bei gleichzeitiger Energiezufuhr zum Ofen bzw. zu den Elektroden möglich ist, was eine Erhöhung der Zeit der Energiezufuhr insgesamt und dadurch eine höhere Produktivität zur Folge hat. Dies wird dadurch erreicht, dass bei dem
Verbleib des Deckels in horizontaler Lage ein Arbeiten der Elektrodenregelung ermöglicht wird.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Ofengefäß in einer in vertikaler Richtung bewegbaren Wiege gelagert. Eine derartige Wiege kann bevorzugt mittels Hydrau- likzylinder bewegt werden. Somit wird durch das Betätigen der Hydraulikzylinder die Wiege und das darin gelagerte Ofengefäß in vertikaler Richtung nach unten bzw. oben bewegt.
Wenn die Wiege mehrere getrennt ansteuerbare Hydraulikzylin- der aufweist kann diese nicht nur in vertikaler Richtung nach oben und unten bewegt sondern auch zum Entleeren des Ofengefäßes gekippt werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Deckel beim Verschließen des Ofengefäßes mittels auf der Wiege angeordneten Stützen abgestützt. Bei einer vertika¬ len Bewegung der Wiege mit den Stützen und somit auch des Ofengefäßes nach unten wird also nach der Fixierung des
Deckels in der Aufnahme der Schwenkeinheit der Deckel auch von den Stützen gelöst.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Deckel mittels der Schwenkeinheit durch eine Rota¬ tionsbewegung um eine in vertikale Richtung verlaufende Achse vom Ofengefäß wegbewegt. Der Deckel wird dadurch also seit¬ lich vom Ofengefäß in horizontaler Richtung wegbewegt. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen je- weils in einer schematischen Prinzipskizze:
Fig. 1 einen Lichtbogenofen mit Deckel in einer Position
während des Schmelzbetriebs, Fig. 2 einen Lichtbogenofen mit Deckel, der an der Schwenkeinheit fixiert ist,
Fig. 3 einen Lichtbogenofen mit geöffnetem Deckel. In Fig. 1 ist ein Lichtbogenofen 2 dargestellt, der ein Ofengefäß 4 zum Schmelzen von Stahl und einen Deckel 6 zum Verschließen des Ofengefäßes aufweist. Der Deckel 6 befindet sich dabei in einer Position, in der er das Ofengefäß 4 verschließt, wie es während des Schmelzbetriebs von Stahl der Fall ist.
Das Ofengefäß 4 ist auf einer Wiege 8 gelagert, welche mehre¬ re getrennt ansteuerbare Hydraulikzylinder 10 aufweist. Die Hydraulikzylinder 10 sind in Fig. 1 in ihrer ausgefahrenen Position dargestellt. Durch einen Hub der Hydraulikzylinder 10 ist die Wiege 8 somit in vertikaler Richtung nach unten bzw. oben bewegbar, wodurch auch das Ofengefäß 4 in entsprechender Richtung bewegbar ist. An der Wiege 8 sind ferner mehrere Stützen 12 angeordnet, die den Deckel 6 des Licht- bogenofens 2 im verschlossenen Zustand des Ofengefäßes 4, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, abstützen. Neben der Wiege 8 und dem Ofengefäß 4 ist ferner eine auch als Portal bezeich¬ nete Schwenkeinheit 14 feststehend angeordnet, die lediglich um ihre Achse A drehbar gelagert ist. Die Schwenkeinheit 14 dient dazu, den Deckel 6 vom Ofengefäß 4 wegzubewegen. Die Schwenkeinheit 14 weist ferner eine Aufnahme 16 auf, in der der Deckel in vertikaler Richtung fixierbar ist. Die Aufnahme 16 wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Auf¬ lagefläche und einen Zapfen gebildet, in der eine entspre¬ chend ausgeformte Verbindungseinheit 18 des Deckels eingrei¬ fen kann. Zum Öffnen des Ofengefäßes 4 wird dieses relativ zu der in vertikaler Richtung feststehenden Schwenkeinheit 14 in vertikaler Richtung nach unten bewegt. Dies wird dadurch realisiert, dass die Hydraulikzylinder 10 in einen eingefahrenen Zustand bewegt werden und dadurch die Wiege 8 in vertikaler Richtung nach unten bewegt, also abgesenkt wird. Durch die
Bewegung nach unten wird mit der Wiege 8 auch das Ofengefäß 4 und der Deckel 6 nach unten bewegt. Der Deckel 6 wird dabei solange mitbewegt, bis das Verbindungselement 18 in der Auf¬ nahme 16 der Schwenkeinheit 14 zum Eingriff kommt und der De- ekel 6 somit in der Schwenkeinheit 14 eingehängt ist. In die¬ sem Fall kommt also das Verbindungselement 18 auf der Aufnah¬ mefläche zum Aufliegen, eine weitere Bewegung des Deckels 6 in vertikaler Richtung ist somit nicht mehr möglich, da der Deckel 6 damit in vertikaler Richtung fixiert ist. Mittels des Zapfens wird der Deckel 6 auch zusätzlich in horizontaler Richtung fixiert, so dass lediglich eine Drehbewegung des Deckels 6 möglich ist.
Bei einer weiteren relativen Bewegung der Wiege 8 mit Ofenge- fäß 4 zur Schwenkeinheit 14 in vertikaler Richtung nach unten wird somit der Deckel 6 nicht mitbewegt. Er bleibt vielmehr in der Aufnahme 16 der Schwenkeinheit 14 fixiert. Durch eine derartige Bewegung wird der Deckel 6 vom Ofengefäß 4 gelöst und hängt somit auskragend an der Schwenkeinheit 14. Eine derartige Situation ist in Fig. 2 dargestellt.
Anschließend kann der Deckel 6 mittels der Schwenkeinheit 14 durch eine Rotationsbewegung um die in vertikaler Richtung verlaufende Achse A vom Ofengefäß 4 wegbewegt werden, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Durch eine derartige Bewegung des Deckels 6 ist dann das Ofengefäß 4 im geöffneten Zustand und kann beispielsweise mit Schrott chargiert werden. Der Deckel 6 befindet sich in dieser Situation seitlich des Ofengefäßes 4.
Nach einem Chargieren des Ofengefäßes 4 mit Stahlschrott kann der Deckel 6 dann wieder zum Ofengefäß 4 hin bewegt werden, so dass wiederum die in Fig. 2 dargestellte Situation erreicht wird, bei der der Deckel 6 wieder oberhalb des Ofenge¬ fäßes 4 angeordnet ist. Wenn anschließend die Wiege 4 mittels der Hydraulikzylinder 10 in vertikaler Richtung nach oben bewegt wird, wird dabei der Deckel 6 aus der Aufnahme 14 der Schwenkeinheit 16 gehoben und damit die Fixierung in vertika¬ ler Richtung gelöst. Der Deckel 6 ist dann wieder auf den Stützen 12 abstützt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Lichtbogenofens 2 ist somit ein Pivot-Zylinder, wie er bei einem aus dem
Stand der Technik bekannten Lichtbogenofen erforderlich ist, entbehrlich. Dadurch werden weniger Bauteile benötigt und der Öffnungsprozess des Ofengefäßes 4 vereinfacht. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Lichtbogenofen (2) mit einem Ofengefäß (4) zum Schmelzen von Stahl, einem Deckel (6) zum Verschließen des Ofengefäßes (4) und einer Schwenkeinheit (14), mit der der Deckel (6) vom Ofengefäß (4) wegbewegbar ist, mit folgender Ausgestaltung: a) das Ofengefäß (4) ist relativ zur Schwenkeinheit (14) in vertikaler Richtung bewegbar gelagert,
b) die Schwenkeinheit (14) weist eine Aufnahme zum lösbaren Fixieren des Deckels (6) in vertikaler Richtung auf.
2. Lichtbogenofen (2) nach Anspruch 1,
bei dem das Ofengefäß (4) in einer in vertikaler Richtung bewegbaren Wiege (8) gelagert ist.
3. Lichtbogenofen (2) nach Anspruch 2,
bei dem die Wiege (8) mittels Hydraulikzylinder (10) bewegbar ist .
4. Lichtbogenofen (2) nach Anspruch 3,
bei dem die Wiege (8) mehrere getrennt ansteuerbare Hydrau¬ likzylinder (10) aufweist.
5. Lichtbogenofen (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem der Deckel (6) beim Verschließen des Ofengefäßes (4) mittels auf der Wiege (8) angeordneten Stützen (12) abgestützt ist.
6. Lichtbogenofen (2) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che,
bei dem der Deckel (6) mittels der Schwenkeinheit (14) durch eine Rotationsbewegung um eine in vertikale Richtung verlaufende Achse (A) vom Ofengefäß (4) wegbewegbar ist.
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