DE3602498A1

DE3602498A1 - Pfannenofen

Info

Publication number: DE3602498A1
Application number: DE19863602498
Authority: DE
Inventors: Kenji Chita Aichi Kanada
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1985-02-12
Filing date: 1986-01-28
Publication date: 1986-08-14
Also published as: US4720837A; DE3602498C2; JPS61186413A; JPH0442453B2; ES551915A0; CA1270503A; ES8701232A1

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft einen Pfannenofen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein bekannter Pfannenofen dieser Art ist in Fig. 10 dargestellt. Er enthält eine Pfanne 10 mit einer Öffnung 11 im oberen Abschnitt und einer ringförmigen Auflagefläche 12 für einen Deckel 15' am Umfang der Pfanne. Der obere Endabschnitt der Pfanne 10 kann auch, wie in Fig. 11 dargestellt, ausgebildet sein. Hier weist die Pfanne 10 an der äußeren ümfangswand im oberen Abschnitt der Pfanne einen Ringflansch 28 auf und die Oberseite dieses Ringflansches 28 kann als Deckelauflagefläche 12 ausgebildet sein. Die Öffnung 11 der Pfanne 10 wird durch den Deckel 15' verschlossen. Der Deckel 15' wird von einem Tragbalken 16 über eine Kette oder einen Draht 16a sowie einen am Deckel 15' befestigten Arm 15a gehalten. Der Tragbalken 16 unterliegt der Aufwärts- und Abwärtsbewegung sowie der horizontalen Bewegung durch eine nicht dargestellte Betätigungseinrichtung. Der Deckel 15' wird durch Betätigen der Betätigungseinrichtung derart auf die Pfanne 10 aufgesetzt, daß die ringförmige untere Stirnfläche 17 des Deckels auf die Deckelauflagefläche 12 der Pfanne 10 aufgesetzt wird.

Der Deckel 15' weist Elektrodendurchtrittsöffnungen 18 auf, durch die sich Elektroden 19 für eine Lichtbogenheizung in die Pfanne 10 erstrecken. Die Elektroden 19 werden jeweils durch einen Tragarm 20 gehalten. Die Tragarme 20 unterliegen ebenfalls einer Aufwärts- und Abwärtsbewegung sowie einer Horizontalbewegung durch eine weitere Betätigungseinrichtung, die verschieden von der vorerwähnten Betätigungseinrichtung ist. Auf dem Deckel· 15' sitzt eine Abzughaube 21, die die Elektrodendurchtrittsöffnungen 18 umgibt. Mit der Abzughaube 21 ist eine Saugleitung 23 verbunden, die ferner über ein Filter 24 an ein Sauggebläse 25 angeschlossen ist.

Bei dem so aufgebauten bekannten Pfannenofen wird der Deckel 15' abgenommen und in diesem Zustand werden eine von einem Stahlerzeugungsofen abgestochene Stahlschmelze und schlackenbildendes Material in die Pfanne 10 eingesetzt. Danach wird die Öffnung der Pfanne 10 mittels des Deckels 15' verschlossen. Sodann wird den Elektroden 19 elektrische Energie zugeführt, um zwischen den Elektroden 19 und der Stahlschmelze einen Lichtbogen zu erzeugen. Durch diesen Lichtbogen wird das schlackenbildende Material verschlackt und Schlacke 14 gebildet und die Stahlschmelze unter Verwendung der Schlacke 14 raffiniert bzw. gefeint. Es wird ein Gas mit nicht oxydierender Atmosphäre, z. B. ein Inertgas wie Argon oder dergleichen, durch eine Blasöffnung 26 im Boden der Pfanne 10 eingeblasen.

Die Blasöffnung 26 besteht z. B. aus einem porösen Pfropfen, der das Einblasen des Gases in die Pfanne 10 erlaubt. Das eingeblasene Gas führt zu einer Blasenbildung in der Stahlschmelze 13 und in der Schlacke 14 und rührt sie um, wodurch die Feinungswirkung der Schlacke auf die Stahlschmelze erhöht wird. Da außerdem oberhalb der Schlacke 14 und der Stahlschmelze 13 ein Raum 27 vorhanden ist, der stets mit dem genannten Gas ausgefüllt ist, kann verhindert werden, daß sich die Wirksamkeit der Feinung der Schlacke 14 aufgrund einer Oxydation derselben verringert. Als eine Alternative zum Einblasen von Gas mit nicht oxydierender oder reduzierender Atmosphäre in die Pfanne 10 kann eine Blasöffnung in der Seitenwand der Pfanne 10 oder eine Lanze vorgesehen sein, die durch den Deckel 15' hindurchgeführt ist und in die Stahlschmelze 13 eintaucht.

Während des Feinungsprozesses wird durch Reaktion von Stahlschmelze 13 und Schlacke 14 ein staubhaltiges Gas erzeugt, das in Richtung des oberen Zwischenraumes 27 abzieht. Falls das staubhaltige Gas aus dem Pfannenofen leckt, führt dies zu einer Beeinträchtigung der Arbeitsumgebung um den Ofen. Um eine solche Beeinträchtigung zu

verhindern, wird mittels des Sauggebläses 25 im Innern der Abzughaube 21 ein Unterdruck erzeugt. Als Folge hiervon wird das staubhaltige Gas zusammen mit dem Gas reduzierender Atmosphäre durch die Elektrodendurchtrittsöffnungen 18 aus dem oberen Zwischenraum 27 in die Abzughaube 21 abgezogen. Die Gase und Staubanteile durchströmen das Filter 24, so daß die Staubanteile entfernt werden. Das gereinigte Gas wird durch das Sauggebläse 25 in die Atmosphäre ausgestoßen.

Nach Beendigung des Feinungsprozesses werden die Elektroden 19 und der Deckel 15' von der Pfanne 10 entfernt. Dann wird die Pfanne 10 geneigt, um die Schlacke 14 abzugießen und die Stahlschmelze 13 abzustechen. Andererseits kann die Stahlschmelze auch durch eine im Boden der Pfanne 10 vorgesehene Ausgußöffnung abgestochen werden, ohne daß die Pfanne 10 geneigt werden muß.

Die beschriebenen Arbeitsvorgänge, wie das Einsetzen der Stahlschmelze und der Schlacke in die Pfanne und die Durchführung der Feinung der Stahlschmelze mittels der Schlacke in der Pfanne, bei der innerhalb der Pfanne eine reduzierende Atmosphäre aufrechterhalten wird, sind zum Beispiel bekannt aus Seite 156 des "Japanese Industrial Furnace Handbook", veröffentlicht am 20. Juli 1978 durch Tokyo Technocenter Co., Ltd., Japan.

Die Verfahrensschritte, Einsetzen der Stahlschmelze und der Schlacke in die Pfanne, Feinen der Stahlschmelze und Abstechen wiederholen sich. Deshalb haften die Schlacke 14 und die Stahlschmelze 13 örtlich an der Deckelauflagefläche 12 der Pfanne 10 an. Außerdem verformt sich die Deckelauflagefläche 12 allmählich als Folge der Hitzeeinwirkung. Als Folge hiervon kommt es vor, daß örtlich ein Spalt 29 von 30 bis 70 mm entsteht, wenn der Deckel 15' auf die Pfanne 10 aufgesetzt wird, um die ringförmige un-

tere Stirnfläche 17 des Deckels 15' in Anlage zur Deckelauflagefläche 12 der Pfanne 10 zu bringen. Wird der Feinungsprozeß in einem solchen Zustand durchgeführt, dann strömt Luft durch den Spalt 29 von außen in den oberen Zwischenraum 27, da der obere Zwischenraum 27 zufolge der Saugwirkung des Sauggebläses 25 einen Unterdruck aufweist. Das Ergebnis sind die folgenden Nachteile.

Erstens wird durch das Einströmen von Luft in den Zwischenraum 27 die Temperatur der Schlacke 14 erniedrigt. Um eine Temperaturabnahme der Schlacke zu verhindern, muß die den Elektroden 19 zugeführte elektrische Energie erhöht werden. Die Folge ist ein höherer Eaergieverbrauch.

Zweitens wird die Feinungsleistung, das heißt die Wirksamkeit der Feinung der Schlacke 14 durch den Sauerstoffgehalt der in den Zwischenraum 27 eingedrungenen Luft wesentlich herabgesetzt. Wird die Feinungsleistung der Schlacke 14 herabgesetzt, dann erhöht sich die erforderIiehe Feinungszeit, so daß die Inanspruchnahme der Innenwand der Pfanne 10 erhöht wird und demzufolge die Reparaturkosten der Pfanne 10 ansteigen. Außerdem wird bei einer Verlängerung der Feinungszeitdauer proportional zu dieser Verlängerung die den Elektroden zuzuführende elektrische Energie erhöht, um eine Temperaturabnahme der Schlacke und der Stahlschmelze zu verhindern, mit der Folge eines Anstiegs der für den Feinungsprozeß benötigten Energiemenge.

Schließlich reagiert bei dem bekannten Pfannenofen die Stahlschmelze 13 gelegentlich heftig mit der Schlacke 14 und es wird hierbei eine große Menge an Gas erzeugt. In diesem Fall wird das so erzeugte Gas durch die Elektrodendurchtrittsof fnungen 18 des Deckels 15' in die Abzughaube 21 ausgestoßen. In einigen Fällen hat sich gezeigt, da3 das erzeugte Gas durch die Elektrodendurchtrittsoffnungen

22 der Abzughaube 21 austritt. Um diese Nachteile zu vermeiden, muß die Saugleistung der Abzughaube 21 um einen wesentlichen Betrag so weit erhöht werden, daß hierdurch auch das Absaugen der beschriebenen zeitweise erzeugten großen Gasmengen möglich ist. Wird jedoch die Saugleistung in dieser Weise erhöht, dann erhöht sich auch die Luftmenge, die in den oberen Zwischenraum 27 einströmt. Außerdem muß als Sauggebläse 25 ein Gebläse großer Leistung vorgesehen werden, so daß die Anlage- und Betriebskosten steigen.

\- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pfannen-Ar
/i ofen der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art verfügbar zu machen, bei dem der Feinungsprozeß der Stahlschmelze mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden kann. Es soll bei einem solchen Pfannenofen durch Absaugen mittels eines Gebläses während des Feinungsprozesses verhindert werden, daß staubhaltiges Gas, das aus der Stahlschmelze und Schlacke erzeugt wird, aus dem Ofen ausgestoßen wird. Schließlich soll der Pfannenofen so ausgebildet werden, daß, falls atmosphärische Luft in den Ofen durch einen Spalt eintritt, der sich zwischen der Pfanne und dem Deckelrand gebildet hat, die eingetretene Luft nicht mit der Schlacke in der Pfanne in Berührung kommt, wenn der Feinungsprozeß durchgeführt wird und die Gase durch das Sauggebläse abgesaugt werden.

Die Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Wenn bei dem erfindungsgemäßen Pfannenofen der Absaugvorgang der Gase mittels eines Sauggebläses über den mit dem Zwischenraum zwischen dem äußeren Deckel und dem inneren Deckel in Verbindung stehenden Ansaugkanal durchgeführt wird, während dem über der Schlacke und der Stahlschmelze gebildeten Zwischenraum Gas einer reduzierenden Atmosphäre zugeführt

wird, dann wird der Druck im Zwischenraum zwischen dem äußeren und dem inneren Deckel niedriger als in dem oberhalb der Schlacke gebildeten freien Raum. Deshalb tritt atmosphärische Luft, die durch den Spalt zwischen der äußeren Deckelauflagefläche der Pfanne und der ringförmigen unteren Stirnfläche am Umfang des äußeren Deckels in den Ofen eindringt, lediglich in den Zwischenraum zwischen dem äußeren und dem inneren Deckel ein. Die atmosphärische Luft kann nicht in den Raum oberhalb der Schlacke eintreten, da dieser einen höheren Druck aufweist als der Zwischenraum zwischen dem äußeren und dem inneren Deckel. Als Folge hiervon ist der Raum oberhalb der Schlacke mit einem Gas reduzierender Atmosphäre gefüllt, das der Pfanne durch die Einrichtung zum Zuführen dieses Gases zugeführt ist, und in diesem Raum wird somit eine reduzierende Atmosphäre aufrechterhalten.

Da ein Absinken der Schlackentemperatur zufolge eines Luftzutritts vermieden wird, kann die den Elektroden zum Aufheizen der Schlacke zugeführte elektrische Energie klein gehalten werden. Darüber hinaus ist es möglich, innerhalb einer kurzen Zeitdauer einen ausreichenden Feinungseffekt der Stahlschmelze zu erzielen, da die Feinungswirkung der Schlacke nicht durch eintretende Luft verringert wird. Als Folge hiervon ist es möglich, das Feinen der Stahlschmelze mit minimalem elektrischen Energieverbrauch durchzuführen. Außerdem ist, da die Zeitdauer für das Feinen kurz ist, der Verschleiß der inneren Wand der Pfanne, bezogen auf das Gewicht erzeugten Stahls, gering, und die Reparaturkosten der Pfanne sind ebenfalls niedrig.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Pfannenofen derart ausgebildet ist, daß das durch Reaktion von Stahlschmelze und Schlacke beim Feinen erzeugte staubhaltige Gas effizient mittels einer geringen Saugleistung abge-

1 saugt werden kann.

Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele anhand von 11 Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pfannenofens;

10 Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1;

15

Fig. 3 eine Ansicht, die den mit III bezeichneten Abschnitt von Fig. 1 im Detail darstellt;

20

Fig. 4

Fig. 5 eine Ansicht, die den in Fig. 1 mit IV bezeichneten Abschnitt im Detail darstellt;

eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 1 mit V bezeichneten Teils;

25

Fig. 6 eine Ansicht zur Erläuterung des Aus-Wechselvorgangs des inneren Deckels;

30

Fig. 7

Fig. 8 eine Ansicht, die eine Abänderung der Verbindung zwischen äußerem und innerem Deckel darstellt;

eine Ansicht einer weiteren Abänderung der Verbindung zwischen äußerem und innerem Deckel;

35 Fig. 9 eine Ansicht, die eine Abänderung der Konstruktion der äußeren Deckel-

9/10

auflagefläche und der inneren

Deckelauflagefläche der Pfanne darstellt;

Fig. 10 einen senkrechten Längsschnitt ei-

•nes Pfannenofens gemäß dem Stand der Technik; und

Fig. 11 eine Ansicht, die eine Abänderung

der Konstruktion des Abschnittes

darstellt, der in Fig. 1 mit XI bezeichnet ist.

In den Fig. 1 bis 9 sind gleiche Teile wie in den Fig. 10 und 11, die bereits erläutert worden sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Soweit es diese Teile betrifft, die einen ähnlichen Aufbau wie beim bekannten Pfannenofen haben, wird auf eine detaillierte Erläuterung verzichtet.

Gemäß den Fig. 1 bis 5 enthält eine Pfanne 10 einen Mantel 31 und eine feuerfeste Auskleidung 32, die an der Innenwand des Mantels 31 vorgesehen ist (vgl. Fig. 3). An der oberen Stirnseite der Pfanne 10 ist eine ringförmige Auflagefläche 33 für einen inneren Deckel 45 gebildet. Diese Auflagefläche 33 liegt innerhalb einer Auflagefläche 12 für einen äußeren Deckel 15. Der Pfannenofen gemäß dieser Erfindung enthält einen solchen äußeren Deckel 15 als einen Deckel, dessen Aufbau dem des konventionellen Deckels 15' (siehe Fig. 10) entspricht. Der äußere Deckel 15 enthält einen mittleren und einen ringförmigen peripheren Bereich. Der ringförmige periphere Bereich des äußeren Deckels 15 besteht aus einem Mantel 34 und einer feuerfesten Auskleidung 35, die an der Innenwand des Mantels 34 vorgesehen ist (vgl. Fig. 3). Der äußere Deckel 15 besitzt außerdem am äußeren Rand einen Wasserumlaufka-

nal 36 zum Kühlen durch ein Kühlmittel wie Wasser, das durch diesen Kanal geleitet wird. Der mittlere Bereich des äußeren Deckels 15 besteht aus einem Metallmantel 37, dessen Inneres so gestaltet ist, daß ein weiterer Wasserumlaufkanal 38 für ein Kühlmittel wie Wasser,gebildet wird (vgl. Fig. 4). In dem Metallmantel 37 sind Hülsen 39 aus feuerfestem Material eingebaut, die isolierende Eigenschaften aufweisen. In jede dieser Hülsen 39 ist eine Elektrode 19 eingesetzt, die die Hülse durchdringt und sich bis in die Pfanne erstreckt. An die Elektrode 19 ist eine Drosselplatte 41 angepaßt, die eine kleinere Öffnung 42 als die Elektrodendurchtrittsoffnung 18 aufweist, um den Ringspalt zwischen dieser Durchtrittsöffnung und der Elektrode abzudichten. Die Drosselplatte 41 ist auf der Hülse 39 in Querrichtung gleitbar angebracht, so daß sie sich zusammen mit der Elektrode 19 in Querrichtung bewegen kann, wenn die Elektrode 19 eine Querbewegung ausführt. Durch Anordnen der Drosselplatte 41 auf diese Weise ist es möglich, die Menge an Gasen, die aus dem äußeren Deckel 15 durch die Elektrodendurchtrittsöffnungen 18 austritt, extrem klein zu halten.

Innerhalb des äußeren Deckels 15 ist ein innerer Deckel 45 vorgesehen, der zum äußeren Deckel einen vorgegebenen Zwischenraum 46 aufweist. Der innere Deckel 45 ist mittels einer Aufhängevorrichtung 47 an drei Stellen mit dem äußeren Deckel verbunden. Die Aufhängevorrichtung 47 ist, wie Fig. 5 zeigt, ausgebildet. Das
heißt, am äußeren Deckel 15 ist ein zylindrisches Stützelement 48 angebracht und am inneren Deckel 45 eine Hängeöse 49. Ein mit der Hängeöse am unteren Ende durch einen Stift verbundener Bolzen 50 ist in das zylindrische Stützelement 48 so eingesetzt, daß er sich senkrecht bewegen kann. Im oberen Abschnitt des Bolzens 50 ist ein Keilloch vorgesehen, in das in abnehmbarer Weise ein Keil 51 so eingesetzt ist, daß dieser den Bolzen 50 daran hindert,

aus dem Stützelement 48 nach unten zu entweichen. Zwischen dem Keil 51 und dem Stützelement 48 ist eine Beilagscheibe 52 gefügt, und am oberen Ende des Bolzens 50 ist ein Stift 53 eingesetzt. Der durch die Aufhängevorrichtung 57 mit dem äußeren Deckel 15 verbundene innere Deckel 45 kann gegenüber dem äußeren Deckel eine Vertikalbewegung insoweit vornehmen, als sich der Bolzen vertikal in das Stützelement 48 hineinbewegen kann. Die Beziehung der ringförmigen unteren Stirnfläche 17 des äußeren Deckels 15 und der ringförmigen unteren Stirnfläche 54 des inneren Deckels 45 bezüglich ihrer Höhen ist die folgende. Wenn der äußere Deckel 15 und der innere Deckel 45 abgesenkt werden, trifft die ringförmige unlere Stirnfläche 54 des inneren Deckels 45 zuerst auf die zugehörige Auflageflache 33 der Pfanne 10. Sodann trifft die ringförmige untere Stirnfläche 17 des äußeren Deckels 15 auf die zugehörige Auflagefläche 12 der Pfanne 10. Im einzelnen ist die Auflagefläche 12 der Pfanne 10 für den äußeren Deckel so angeordnet, daß sie die untere Stirnfläche 17 des äußeren Deckels 15 etwa in der Mitte der maximal möglichen Vertikalbewegung des inneren Deckels 45 gegenüber dem äußeren Deckel 15 abstützt. Der innere Deckel 45 enthält einen mittleren Bereich und einen ringförmigen peripheren Bereich in der gleichen Weise wie der äußere Deckel 15.

Der ringförmige periphere Bereich des inneren Deckels ist aus einer Vielzahl von Rohren 55 gebildet, die durch Schweißung miteinander verbunden sind. Das Innere jedes Rohres 55 ist als Wasserumlaufkanal 56 ausgebildet, um ein Kühlmittel wie Wasser durchleiten zu können. Der mittlere Bereich des inneren Deckels 45 ist in der gleichen Weise wie der des äußeren Deckels 15 ausgebildet und besteht im einzelnen aus einem Mantel 57 mit Wasserumlaufkanälen 58, Hülsen 59 aus isolierendem Feuerfestmaterial usw. Mit 60 sind die Elektrodendurchtrittsoffnungen des inneren Deckels 45 bezeichnet.

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Am äußeren Deckel 15 ist eine Ansaugöffnung 63 zum Ansaugen der in den Zwischenraum eingetretenen Gase vorgesehen. Diese Ansaugöffnung ist über eine Leitung 64 mit einem Filter 24 verbunden. Die Leitung 64 enthält eine Klappe 65 zur Einstellung der Menge an angesaugter Luft.

Der äußere Deckel 15 enthält außerdem eine Rutsche 68 zum Einbringen eines Legierungszusatzes oder eines zusätzlichen schlackenbildenden Materials. Der untere Abschnitt der Rutsche 68 mündet in den Raum 71 unmittelbar unterhalb des inneren Deckels 45 durch eine Öffnung 69 in diesem.

Bei einem derart aufgebauten Pfannenofen wird in die Pfanne 10 zuerst die Stahlschmelze 13 und dann das schlackenbildende Material eingebracht. Danach werden der innere Deckel 45 und der äußere Deckel 15 auf die Pfanne 10 aufgesetzt, um deren obere Öffnung zu verschließen. Da, wie oben beschrieben, der innere Deckel 45 senkrecht zum äußeren Deckel 15 verschiebbar ist, können sich die betreffenden ringförmigen unteren Stirnflächen 17 und 54 des äußeren und des inneren Deckels 15 bzw. 45 auf den hierfür vorgesehenen Auflageflächen 12 bzw. 33 abstützen, um die Öffnung der Pfanne 10 zu verschließen. Im geschlossenen Zustand wird zwischen den Elektroden 19 und der Stahlschmelze 13 ein versenkter Lichtbogen gebildet, und es wird ein Gas nicht oxydierender oder reduzierender Atmosphäre durch eine Einblasöffnung 26 im Boden der Pfanne 10 eingeblasen. Die innerhalb des Zwischenraumes 46 vorhandenen Gase werden durch das Sauggebläse 25 über die Leitung 64 und das Filter 24 aus der Ansaugöffnung 63 abgesaugt. Als Ergebnis wird der Feinungsprozeß der Stahlschmelze 13 in der gleichen Weise wie beim bekannten Pfannenofen durchgeführt. Während des Feinungsprozesses wird der Druck Pl innerhalb des Raumes 71 zwischen der Schlacke 14 und dem inneren Deckel 45 etwas höher als der atmosphä-

rische Druck, z.B. um 0,1 bis 1 irbar höher gehalten, v;eil das Gas mit reduzierender Atmosphäre in die Pfanne 10 eingeblasen wird. Der Druck P2 innerhalb des Zwischenraumes 46 wird hingegen etwas niedriger als der atmosphärische Druck und damit auch als der Druck Pl. Deshalb treten Gase und Staubanteile, die sich im Raum 71 befinden, wie Gas reduzierender Atmosphäre, Gase und Staubanteile, die durch Reaktion der Stahlschmelze 13 mit der Schlacke 14 erzeugt werden, in den Zwischenraum 46 durch die Elektrodendurchtrittsöffnungen 60 des inneren Deckels 45 und werden durch die Ansaugöffnung 63 in die Leitung 64 abgesaugt. Wenn Schlacke oder geschmolzener Stahl an der Auflagefläche 33 für den inneren Deckel anhaften,oder diese Auflagefläche einer Hitzeverformung unterworfen wird, wird zwischen der

•J5 Auflagefläche 33 der Pfanne 10 und der ringförmigen unteren Stirnfläche 54 des inneren Deckels 45 ein Spalt 72 gebildet. In diesem Fall können die im Raum 71 vorhandenen Gase und Staubteile durch den Spalt 72 in den Zwischenraum 46 eintreten. Obgleich ferner auch atmosphärische Luft durch die Elektrodendurchtrittsoffnungen 18 in den Zwischenraum 46 eintritt, kann diese zusammen mit den in den Zwischenraum 46 eingetretenen Gasen und Staubteilen in die Leitung 64 abgesaugt werden. Wird ein weiterer Spalt 2 9 zwischen der Auflagefläche 12 der Pfanne 10 für den äußeren Deckel und der ringförmigen unteren Stirnfläche 17 dieses Deckels gebildet, so kann auch durch diesen Spalt atmosphärische Luft in den Zwischenraum 46 eintreten. Aber auch diese Luft wird in die Leitung 64 abgesaugt, ohne daß sie in den Raum 71 oberhalb der Schlacke eindringen kann, da der Druck Pl im.Raum 71 höher ist als der Druck P2 im Zwischenraum 46. Es tritt somit keine Erniedrigung der Schlackentemperatur aufgrund eintretender atmosphärischer Luft auf, und der Raum 71 ist stets mit Gas reduzierender Atmosphäre gefüllt, das heißt, es wird hier eine reduzierende Atmosphäre aufrechterhalten. Als Folge hiervon kann die Feinungswirkung der Schlacke 14 auf die stahl-

schmelze 13 aufrechterhalten und damit die Feinung mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden. Enthält die Stahlschmelze Desoxydationsmittel wie Aluminium oder dergleichen oder aktive Elemente wie Titan oder dergleichen, so kann die Schwankung in der Menge dieser Stoffe und ein Verlust,die durch Oxydation mittels der eingetretenen atmosphärischen Luft hervorgerufen werden, verhindert werden. Nach Beendigung des Feinungsprozesses werden der äußere Deckel 15, der innere Deckel 45 und die Elektroden 19 von der Pfanne 10 entfernt, und dann wird die Schlacke 14 aus der Pfanne 10 genommen und die erhaltene Stahlschmelze abgestochen.

Während des Feinungsprozesses wird gelegentlich eine große Gasmenge (staubhaltiges Gas) kurzzeitig infolge der Reaktion der Stahlschmelze 13 und der Schlacke 14 erzeugt. Das staubhaltige Gas wird durch die Elektrodendurchführungen 60 und den Spalt 72 in den Zwischenraum 46 ausgestoßen. Falls die ausgestoßene Menge größer als die aus der Ansaugöffnung 63 abgesaugte Menge ist, dann wird die in den Zwischenraum 46 ausgestoßene Menge kurzzeitig durch die Elektrodendurchführungen 18 aus dem äußeren Deckel 15 ausgestoßen. Da sich der Zwischenraum 46 auf hoher Temperatur befindet, wird ein aufsteigender Luftstrom erzeugt, so daß es kaum vorkommt, daß Gas durch den Spalt 29 des Ofens ausgestoßen wird. Falls es unerwünscht ist, daß staubhaltiges Gas durch die Elektrodendurchtrittsoffnungen 18 ausgestoßen wird, kann auf den Elektrodendurchtrittsoffnungen des äußeren Deckels 15 in bekannter Weise eine Haube 21 vorgesehen werden. Eine mit dieser Haube 21 in Verbindung stehende Leitung 23 enthält eine Klappe 66. Sowohl der Zwischenraum 46 als auch der Innenraum der Haube 21 werden der Saugwirkung des Sauggebläses 25 unterworfen. Somit kann die Haube 21 verhindern, daß staubhaltiges Gas, das durch die Elektrodendurchtrittsoffnungen 18 hindurchtritt aus dem Ofen ausgestoßen wird und sich in dessen Umgebung

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verbreitet. Das im Raum 71 aus der Stahlschmelze 13 und der Schlacke 14 stoßweise erzeugte staubhaltige Gas wird be5.ni Durchtritt durch die Elektrodendurchtrittsof fnungen 60 des inneren Deckels 45 abgebremst und weiter abgebremst beim Durchtritt durch die Elektrodendurchtrittsoffnungen 18 des äußeren Deckels 15. Das in die Haube 21 eingetretene staubhaltige Gas kann somit sehr leicht mit einer nur geringen Saugleistung abgesaugt werden. Die aus der Ansaugöffnung 63 abgesaugte Menge ist vorzugsweise geringfügig größer als die Summe der durchschnittlichen Menge an Gas, das durch Reaktion der Stahlschmelze 13 mit der Schlacke 14 erzeugt wird, und der Menge an Gas reduzierender Atmosphäre, das durch die Einblasöffnung 26 eingeblasen wird. Für die Haube 21 ist eine Saugleistung ausreichend, die es ermöglicht, das in zweifacher Weise abgebremste Gas (siehe obige Beschreibung) abzusaugen. Demzufolge ist die für den Pfannenofen gemäß dieser Ausführungsform erforderliche GesamtsaugIeistung wesentlich gegeringer als bei dem in Fig. 10 dargestellten Ofen nach dem Stand der Technik. Als Folge hiervon kann ein Sauggebläse 25 kleinerer Kapazität eingesetzt werden, das billiger ist, und es sind die Betriebskosten ebenfalls reduziert.

Die aus der Ansaugöffnung 63 und der Haube 21 abgesaugten Gasmengen werden mittels der Klappen 65 bzw. 66 geregelt, indem der Öffnungswinkel dieser Klappen eingestellt wird. Üblicherweise wird bevorzugt, daß die durch die Ansaugöffnung 63 abgesaugte Gasmenge größer ist als die aus der Haube 21 abgesaugte Gasmenge. Der Erfinder hat durch Versuche festgestellt, daß günstige Ergebnisse erhalten werden, wenn das Verhältnis der erstgenannten zur letztgenannten Gasmenge im Bereich von etwa 7:3 zu 8:2 liegt.

Zu Vergleichszwecken wurde der Schlackenfeinungsprozeß einmal mit dem Pfannenofen nach Fig. 1 und einmal mit dem

Pfannenofen nach Fig. 10 durchgeführt, wobei das jeweils im Ofen erzeugte Gas abgesaugt wurde. Bei dem Pfannenofen nach Fig. 1 hatte das Verhältnis der Saugmengen aus der Ansaugöffnung 63 und der Haube 21 einen Betrag von 7:3. Die Zusammensetzung des in den Räumen 71 bzw. 27 oberhalb der Schlacke erzeugten Gases wurde bei jedem Ofen gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tab. 1 dargestellt.

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Tabelle 1

15 20 25

	Pfannenofen gemäß der	bekannter Pfannen
Bestandteil	Ausfuhrungsform der	ofen gem. Fig. 10
	Erfindung (Fig. 1)
CO (%)	15 - 30	5-20
CO₂ (%)	weniger als 5	10 - 40
N₂ (%)	weniger als 30	40 - 70
Ar (%)	50 - 60	weniger als 10
O₂ (%)	weniger als 1	weniger als 1
Verhältnis der
in die betref
fenden Öfen	1	9
eingetretenen
Luftmengen

Zunächst kann aus Tab. 1 entnommen werden, daß der Prozentsatz an Argon (Ar) bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 1 hoch ist (50 - 60 %) und bei dem bekannten Pfannenofen nach Fig. 10 niedrig (weniger als 10%) . Dies zeigt, daß bei dem Ofen nach Fig. 1 die von außen in den Raum 71 des Ofens eingetretene Luftmenge gering ist, daß aber beim bekannten Ofen nach Fig. 10 die in den Raum 27 eingetre-

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tene Luftmenge groß ist. Zweitens ist beim Pfannenofen nach Fig. 1 der Prozentsatz an Kohlendioxid (CO₂) gering (weniger als 5%) während er beim bekannten Ofen nach Fig. 10 groß ist (10 - 40 %). Aus diesen Ergebnissen folgt, daß bei dem Pfannenofen nach Fig. 1 im Raum 71 oberhalb der Schlacke 14 in ausreichender Weise eine nicht oxydierende Atmosphäre aufrechterhalten wird. Beim erfindungsgemäßen Pfannenofen wird der innere Deckel 45 der hohen Temperatur der Stahlschmelze 13 und der Schlacke 14 sowie Stahl- und Schlackespritzern ausgesetzt. Als Folge hiervon unterliegt der innere Deckel 45 einer erhöhten Abnutzung. Er kann jedoch einfach ausgewechselt werden. Das Auswechseln erfolgt in der folgenden Weise.

Zuerst werden die Elektroden 19 aus dem Pfannenofen gezogen und dann der äußere und der innere Deckel 15 und 45 von der Pfanne 10 zu einer Seite dieser Pfanne verschoben. Daraufhin werden die unteren Enden öer Ketten 77 jeweils an dem Stift 53 befestigt, der am oberen Ende des Bolzens 50 vorgesehen ist. Die Ketten werden von einem Tragarm 7 6 gehalten, der an einem Kranhaken 75 aufgehängt ist. Der innere Deckel 45 wird leicht angehoben, wie dies durch strichpunktierte Linien in Fig. 6 dargestellt ist, um den Keil 51 aus der Hängevorrichtung 47 zu entfernen. Danach wird der Kranhaken 75 abgesenkt, so daß die Ketten 77 in die zylindrischen Stützteile 48 der Hängevorrichtung 47 eingeführt werden, um den inneren Deckel 45 abzusenken. Der so abgesenkte innere Deckel 45 kann auf einen Lastwagen aufgesetzt werden, der zum Auswechseln dieses Deckels unter diesen gefahren worden ist. Um einen neuen inneren Deckel 45 in den äußeren Deckel 15 einzusetzen, werden nun die umgekehrten Schritte vorgenommen. Der innere Deckel 4 kann, wie beschrieben, sehr einfach ersetzt werden, da er im Vergleich zum äußeren Deckel 15 wenig Ausrüstungsteile und Verbindungselemente enthält.

Es wird nun anhand der Fig. 7 eine Abänderung der Aufhängevorrichtung zum Aufhängen des inneren Deckels 45 am äußeren Deckel 15 beschrieben. Die Aufhängevorrichtung nach Fig. 7 enthält Hängeösen 80 und 81, die am äußeren Deckel 15 bzw. am inneren Deckel 45 angebracht sind, sowie eine Kette 82, die diese Ösen verbindet. Bei dieser Modifikation ist ebenfalls der innere Deckel 45 senkrecht gegenüber dem äußeren Deckel 15 bewegbar.

Fig. 8 stellt eine weitere Abänderung der Hängevorrichtung dar. Die Hängevorrichtung nach Fig. 8 enthält Hängeösen 83 und 84 sowie einen diese Ösen miteinander verbindenden Bolzen 85. Der Bolzen 85 weist ein Langloch 86 auf, und ein an der Hängeöse 84 befestigter Stift 87 wird von dem Langloch 86 aufgenommen. Deshalb kann sich auch hier der innere Deckel 45 in senkrechter Richtung gegenüber dem äußeren Deckel 15 um einen Betrag bewegen, um den sich der Stift 87 senkrecht im Langloch 86 bewegen kann.

Als weitere Modifikation können Einzelteile, die unabhängig voneinander am inneren Deckel 15 bzw. am äußeren Deckel 45 befestigt sind, dazu benutzt werden, den äußeren und den inneren Deckel anzuheben und abzusenken.

Es wird nun anhand von Fig. 9 eine Abwandlung des Aufbaus der Auflageflächen der Pfanne 10 für den äußeren und den inneren Deckel beschrieben. Bei dieser Modifikation ist am äußeren Umfang der Pfanne 10 ein Ringflansch 88 angeordnet, der sowohl den äußeren Deckel 15 als auch den inneren Deckel 45 aufnimmt, um die Öffnung der Pfanne 10 zu verschließen. Auf der Oberseite des Ringflansches 88 stützen sich also sowohl die untere Stirnfläche 17 des äußeren Deckels 15 als auch die untere Stirnfläche 54 des inneren Deckels 45 ab. Als weitere Abwandlung hiervon können sich die betreffenden ringförmigen unteren Stirn-

flächen des äußeren und des inneren Deckels 15 und auch auf der oberen Stirnseite der Pfanne 10 abstützen.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER·HOFFMANN tent attorneys IN MÜNCHEN R. KRAMER OIPL.-ING. PATENTANWALT W. WESER DlPL-PHYS. DR. R=R. NAT. PATENTANWALT E. HOFFMANN DIPL-ING. PATENTANWALT IN WIESBADEN P. G. BLUMBACH D,PL-1SC- ΟΑ'ΕΤΑΝΛ i;" P. BERGEN PROFESSOR DR. 3US. D'PL-iNG G. ZWIRNER DIPL-ING. DIPL-W-NG. PATENTANWALT DAIDOTOKUSHÜKO KABUSHIKIKAISHA 10.238 Kr/sch Pfannenofen Patentansprüche

1. Pfannenofen mit

(a) einer Pfanne (10) zur Aufnahme einer Stahlschmelze

(13) und Schlacke (14), die am oberen Ende eine Öffnung aufweist, an deren Umfang eine ringförmige Auflagefläche (12) für einen äußeren Deckel (15) vorgesehen ist;

(b) einem äußeren Deckel (15) zum Verschließen der Öffnung der Pfanne (10), der an seinem Umfang eine ringförmige untere Stirnfläche (17) zum Aufsetzen auf die Auflagefläche (12) der Pfanne (10) aufweist;

(c) wenigstens einer durch eine Elektrodendurchtrittsoffnung

(18) im äußeren Deckel (15) in das Innere der Pfanne (10) sich erstreckende Elektrode (19) zur Erzeugung eines Lichtbogens zwischen einer von der Pfanne (10) aufgenommenen Stahlschmelze (13) und der Elektrode zurr. Erhitzen der Stahlschmelze (13) und der Schlacke (14) ,· sowie

(d) ein«· Einrichung zum Zuführen eines Gases einer nicht oxydierenden oder reduzierenden Atmosphäre in einen innerhalb der Pfanne (10) gebildeten Raum (71) oberhalb der Schlacke (14) und der Stahlschmelze (13),

dadurch gekennzeichnet, daß der Pfannenofen ferner

(e) an der Innenseite des äußeren Deckels (15) in vorgegebenem Abstand unter Bildung eines Zwischenraumes

(46) einen inneren Deckel (45) enthält;

(f) die Pfanne (10) innerhalb der Auflagefläche (12) für den äußeren Deckel (15) mit einer ringförmigen Auflagefläche (33) für den inneren Deckel (45) versehen ist;

(g) der innere Deckel (45) an seinem Umfang eine ringförmige untere Stirnfläche (54) zum Aufsetzen auf die Auflagefläche (33) für diesen Deckel sowie im mittleren Bereich wenigstens eine Elektrodendurchtrittsöffnung (60) aufweist, durch die sich die Elektrode (19) in die Pfanne (10) erstreckt; und

(h) der äußere Deckel mit einer Ansaugöffnung (63) versehen ist, durch die in den Zwischenraum (46) zwischen dem äußeren Deckel (15) und dem inneren Deckel (45) eingetretene Gase absaugbar sind.

2. Pfannenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Deckel (45) mit dem äußeren Deckel (15) durch Verbindungselemente (48-53, 80-82, 83-87) senkrecht bewegbar verbunden ist.

3. Pfannenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfanne (10) am äußeren Umfang einen Ringflansch aufweist, dessen obere Fläche (12) als Auflagefläche für den äußeren Deckel (15) ausgebildet ist,

und daß die obere Stirnfläche (33) der Pfanne (10) als Auflagefläche für den inneren Deckel ausgebildet ist.

4. Pfannenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfanne (10) am äußeren Umfang einen Flansch (88) aufweist, dessen obere Fläche als Auflagefläche sowohl für den äußeren Deckel (15) als auch für den inneren Deckel (45) ausgebildet ist.

5. Pfannenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer auf den äußeren Deckel (15) aufgesetzten Haube (21) ausgerüstet ist, die die Elektrodendurchführungen (18) des äußeren Deckels (15) einschließt.