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EP0085461B1 - Flüssigkeitsgekühlte Gefässwände für Lichtbogenöfen - Google Patents

Flüssigkeitsgekühlte Gefässwände für Lichtbogenöfen Download PDF

Info

Publication number
EP0085461B1
EP0085461B1 EP83200125A EP83200125A EP0085461B1 EP 0085461 B1 EP0085461 B1 EP 0085461B1 EP 83200125 A EP83200125 A EP 83200125A EP 83200125 A EP83200125 A EP 83200125A EP 0085461 B1 EP0085461 B1 EP 0085461B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
cooling tubes
vessel
liquid
furnace
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP83200125A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0085461A1 (de
Inventor
Karl Oldani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BBC Brown Boveri AG Switzerland
Original Assignee
BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BBC Brown Boveri AG Switzerland filed Critical BBC Brown Boveri AG Switzerland
Publication of EP0085461A1 publication Critical patent/EP0085461A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0085461B1 publication Critical patent/EP0085461B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/10Details, accessories or equipment, e.g. dust-collectors, specially adapted for hearth-type furnaces
    • F27B3/24Cooling arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/12Casings; Linings; Walls; Roofs incorporating cooling arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00Cooling of furnaces or of charges therein
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00Cooling of furnaces or of charges therein
    • F27D2009/0002Cooling of furnaces
    • F27D2009/0018Cooling of furnaces the cooling medium passing through a pattern of tubes
    • F27D2009/0021Cooling of furnaces the cooling medium passing through a pattern of tubes with the parallel tube parts close to each other, e.g. a serpentine

Definitions

  • the invention relates to an electric furnace, in particular an arc furnace, with a liquid cooling device for thermally highly stressed wall parts of the furnace vessel, with essentially vertically arranged liquid flow-through series-connected cooling tubes, a liquid distribution chamber with integrated bypass openings being provided in the upper part of the vessel, into which all Inlet and outlet openings of the cooling tube group open, which at least partially short-circuits the cooling channels.
  • this protective layer is additionally reinforced by slag splashes which are thrown against the walls by the influence of the electric arc and stick there.
  • the adhesion of the refractory material and the slag splashes is increased by cam-like projections which are attached to the walls of the cooling boxes.
  • the unprotected areas are subjected to a higher thermal load than the remaining protected cooler wall, and if, in steel mills and foundries, the melt is usually continuous in two or three shifts, hot spots can form without being noticed by the furnace operating team. In the worst cases, these spots, if they remain uncovered and the cooling conditions are insufficient, can overheat in such a way that they can lead to breakthroughs and the associated serious sequelae. Detection systems for cooling system monitoring are complex and expensive. In the event of an error message, the furnace would then have to be taken out of service in order to be able to repair the damaged areas.
  • cooling walls of the cooling boxes facing the inside of the oven although they are covered with a protective layer and have been stress-relieved prior to assembly, are constantly exposed to forces of contraction and contraction due to the strong temperature fluctuations. These forces have a particular effect on the corners and edges of the cooling surfaces and thermal stresses arise in the weld seams connecting the cooling surfaces, in which cracks can form under certain circumstances, which then lead to water breakthrough.
  • the invention has for its object to provide a cooling system, in particular for arc furnaces, which is simple in construction and economical to manufacture, with which a long service life of the vessel walls can be achieved and the construction of which offers security for this, that damage can almost be excluded.
  • the cooling tubes are designed in two layers, the cooling tubes of the layer facing the interior of the furnace are bent in one piece and are U-shaped at the lower and upper ends, at which ends the cooling tubes connect to the outer layer and into the liquid distribution chamber open, wherein at least the cooling tubes, the layer facing the interior of the furnace, are embedded in a refractory building material and form its reinforcement.
  • the bypass openings integrated in the liquid distribution chamber allow the cooling liquid heated in the cooling pipes connected in series in groups to mix with cold cooling liquid, thereby avoiding overheating.
  • the distance between the mutually adjacent cooling tubes of the inner layer is approximately twice as large as their outer diameter.
  • the cooling pipes together with the refractory building material can be used as a prefabricated segment-like wall element in the furnace vessel. This results in a rational installation and removal of the segment-like wall elements, and the decommissioning of the ovens can be limited to a minimum in time.
  • each wall element has its own cooling circuit.
  • the advantage according to claim 4 can be seen in the fact that the cooling can be designed clearly and intensively for each wall element.
  • the bypass opening (s) in the distribution channel are dimensioned such that, taking into account the hydraulic resistance of the assigned cooling channels, a predeterminable amount of cooling liquid flows through the bypass opening (s) that is smaller than that which flows through the assigned cooling channels.
  • the bypass opening (s) in the distribution channel are dimensioned such that, taking into account the hydraulic resistance of the assigned cooling channels, a predeterminable amount of cooling liquid flows through the bypass opening (s) which is the same size or larger than that which flows through the assigned cooling channels.
  • the advantage according to claims 5 and 6 is that the flow rate, flow rate, etc. of the cooling liquid which is introduced into the cooling channels and the cooling channels themselves can be dimensioned such that when part of the cooling liquid evaporates in the cooling channels, the steam immediately is removed from the cooling system through the assigned bypass opening (s) of each assigned cooling channel pair in the cooling liquid distribution chamber, without there being any mutual, negative influence on the cooling effect between cooling liquid and steam.
  • a combined liquid-steam cooling is obtained, the heat required for evaporation being extracted from the components to be cooled and thus being used for cooling.
  • the flow rate of the cooling liquid in the cooling pipes is dimensioned in such a way that no vapor bubbles can get stuck in the upper pipe bends of the cooling pipes, but rather that they are carried away with the cooling liquid and transported into the distribution channel.
  • Figure 1 shows a schematic representation of the front view of an exemplary embodiment of an arc furnace.
  • the arc furnace 1 with furnace cover 5 is mounted in an opening on the platform 6, which is supported on two roller cradles 7, which in turn are supported on the weighing beams 8, which are firmly anchored to the foundation 9.
  • the pouring spout 2 can also be seen in FIG. 1.
  • a movable rotary console 10 is arranged on the platform 6, to which the cover lifting and swiveling device 11 is fastened.
  • the cover lifting and swiveling device 11 consists of a support arm 13 and a support arm column 12.
  • the platform 6 also carries three electrode positioning columns 13, of which only one is visible in FIG. 1.
  • the electrode adjusting columns 14 are hydraulically connected to be movable individually in the vertical direction with electrode adjusting cylinders 15.
  • the electrode support arms 16 are fastened to the electrode adjusting columns 14 and the electrodes 18 are held in electrode holders 17 at their outer ends.
  • FIG. 2 shows a plan view of the furnace according to FIG. 1, but with the furnace cover 5 removed.
  • the prefabricated wall elements 27 can be seen, which are arranged inside the furnace vessel casing 1.
  • six wall elements 27 are attached. However, their number is different and depends on the size of the furnace. It has proven to be advantageous if the number of wall elements 27 increases with increasing furnace size.
  • the inside of the furnace vessel 28 shows the bottom 28 of the furnace and the slag door 29 opposite the cast spout 2.
  • FIG. 3 shows a section through the side view of the furnace according to FIG. 2.
  • the cooling system 30, 31; 32 recognizable, which consists of the cooling tube layer 30 facing the interior of the vessel, the outer cooling tube layer 31 and the coolant distribution channel 32.
  • the connection lines required for the cooling system 30, 31, 32 outside the furnace vessel jacket 1 are not shown in Figure 3 for reasons of a better overview.
  • FIG. 4 shows an enlarged partial vertical section through a cooling tube arrangement 30, 31, 32 together with a refractory building material 35 according to FIG. 3.
  • the reference number 36 denotes a fastening lug with which the wall element is fastened in the furnace vessel jacket 1, which is made from the Cooling system 30, 31, 32 and the refractory building material 35 there.
  • the reference number 40 in FIG. 5 denotes the cooling liquid inlet opening and the arrows according to reference number 39 indicate the direction of flow of the cooling liquid.
  • the cooling liquid first flows downward through the outer right cooling tube 30, which is assigned to the interior of the vessel, is deflected by the lower bend and finally flows upward through the cooling channel 31 ′ of the outer cooling tube 31 and enters through the coolant inlet opening 37 into the coolant distribution channel 32.
  • the coolant flow is divided into two partial flows according to the arrows with the reference number 39.
  • the flow rate of the cooling liquid is selected such that any vapor bubbles that form in the upper pipe bend are conveyed through the cooling liquid into the distribution chamber.
  • FIG. 5 shows only one exemplary embodiment of the inventive idea.
  • a further development of the inventive idea would be to arrange the distribution channel obliquely with respect to the horizontal, specifically in flow direction of the coolant with an opening angle. In this way, vapor bubbles could be removed from the distribution channel 32 more quickly.
  • the upper and lower pipe bends of the cooling pipes 30, 31 are necessary for the sake of a homogeneous heat load and cannot be dispensed with.
  • FIG. 6 shows a horizontal section through a cooling arrangement 30, 31, 32 together with the refractory building material 35 according to FIG. 5.
  • FIG. 6 shows the helical design or the horizontal lateral displacement of the cooling pipes 30, 31 with the cooling channels 30 ', 31.
  • the double layers of the cooling pipes 30, 31 can be seen clearly and also the decoupling of the cooling pipes 30, which are subject to high heat loads, from, for example, welded connections.
  • any edges and corners in the cooling tubes 30 and at the transitions to the cooling tubes 31 have been omitted in order to thermally relieve the cooling system 30, 31, 32.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Ofen, insbesondere Lichtbogenofen, mit einer Flüssigkeitskühlvorrichtung für thermisch hochbeanspruchte Wandteile des Ofengefässes, mit im wesentlichen vertikal angeordneten von Flüssigkeit durchströmten gruppenweise in Serie geschalteten Kühlrohren, wobei im Gefässoberteil eine Flüssigkeitsverteilkammer mit integrierten Bypassöffnungen vorgesehen ist, in die sämtliche Zu- und Ablauföffnungen der Kühlrohrgruppe münden vorgesehen ist, die die Kühlkanäle wenigstens teilweise kurzschliesst.
  • Ein derartiger Ofen ist Gegenstand der EP-A-0065330. Hierbei werden insbesondere Lösungswege aufgezeigt, wie die durch lokale Ueberhitzung entstehenden Gasblasen, die zu einer Beeinträchtigung der Kühlwirkung oder gar zu einer Zerstörung der Kühlvorrichtung führen können, aus dem Kühlsystem auf einfache Weise entfernt werden, indem im oberen Teil der in Serie geschalteten vertikal angeordneten Kühlrohre Bypassöffnungen angeordnet sind.
  • Aus der Veröffentlichung « Korf-Fuchs-Systemtechnik ; Stahlerzeugung Wasserkühlsysteme für Lichtbogenöfen », undatiert, sind Kühlkästen bekannt, die einzeln oder als komplette Kühlsysteme zur Bildung von Gefässwänden im Lichtbogenofenkessei eingebaut werden können. Konstruktive Massnahmen sollen verhindern, dass bei eventuellen Durchbrüchen an den Kühlkästen Kühlwasser in den Ofenraum eintreten kann. Auf den dem Ofeninneren zugewandten Wänden der Kühlkästen wird eine im Verhältnis zur Dicke einer herkömmlichen ungekühlten Gefässwand aus feuerfestem Material eines Lichtbogenofens vergleichsweise dünne Schutzschicht aus feuerfestem Material aufgebracht, die einmal die Kühlkästen vor Wärmestrahlung schützt und zum anderen einen zu grossen Wärmeentzug aus dem Schmelzraum unterbindet. Diese Schutzschicht wird während des Schmelzens noch zusätzlich durch Schlackenspritzer verstärkt, die durch den Einfluss des Lichtbogens an die Wände geschleudert werden und dort haften bleiben. Durch nockenartige Vorsprünge, die an den Wänden der Kühlkästen angebracht sind, wird die Haftung des feuerfesten Materials und der Schlackenspritzer verstärkt.
  • Eine ähnliche Wasserkühlung der Gefässwände von Lichtbogenöfen ist aus der Veröffentlichung « Lectromelt Corporation ; water cooled panels », vom April 1980, bekannt.
  • Bei Verwendung von Kühlkästen zur Kühlung der Gefässwände von Lichtbogenöfen kann einerseits feuerfestes Material eingespart werden, andererseits besteht aber bei den relativ dünnen Schutzschichten an den Wänden der Kühlkästen die Gefahr, dass sie sich an bestimmten Stellen unkontrolliert lösen, beispielsweise durch mechanische Einwirkung beim Chargiervorgang, durch Eisen- oder Schlackenspritzereinwirkung beim Schmelzvorgang oder durch thermische Spannungen innerhalb der Schichten infolge inhomogener Wärmestrahlung, ungleicher Kühlungseinwirkung oder beim Erkalten der Gefässwände. An den freiliegenden Stellen, an denen die Metallfläche des Kühlkastens unmittelbar von den Lichtbögen angestrahlt wird, ist der Wärmeübergang und somit der Wärmeverlust besonders hoch.
  • Ausserdem werden die nicht geschützten Stellen thermisch stärker belastet als die übrige geschützte Kühlkastenwand, und bei, in Stahlwerken und Giessereien normalerweise kontinuierlichem Schmelzen im Zwei- bzw. Dreischichtbetrieb, können sic heisse Stellen ausbilden, ohne von der Ofenbedienungsmannschaft bemerkt zu werden. Diese Stellen können dann in ungünstigsten Fällen, wenn sie unbedeckt bleiben und die Kühlungsverhältnisse ungenügend sind, sich derart überhitzen, dass sie zu Durchbrüchen und damit verbundenen schwerwiegenden Folgeerscheinungen führen können. Detektionsanlagen zur Kühlsystemüberwachung sind aufwendig und teuer. Im Falle einer Fehleranzeige müsste der Ofen dann ausser Betrieb genommen werden, um die schadhaften Stellen reparieren zu können.
  • Ausserdem sind die dem Ofeninneren zugewandten Kühlwände der Kühlkästen, obwohl sie mit einer Schutzschicht bedeckt sind und vor der Montage spannungsarm geglüht wurden, ständig infolge der starken Temperaturschwankungen Dennungs- und Kontraktionskräften ausgesetzt. Diese Kräfte wirken sich besonders an den Ecken und Kanten der Kühlflächen aus und es entstehen thermische Spannungen in den die Kühlflächen verbindenden Schweissnähten, in denen unter Umständen sich Risse bilden können, die dann einen Wasserdurchbruch zur Folge haben.
  • Ausgehend vom vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem, insbesondere für Lichtbogenöfen zu schaffen, das einfach im Aufbau und wirtschaftlich zu fertigen ist, mit dem eine hohe Lebensdauer der Gefässwände erreicht werden kann und dessen Konstruktion Sicherheit dafür bietet, dass Schadensfälle nahezu ausgeschlossen werden können.
  • Zur Lösung dieser Augabe ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass die Kühlrohre zweilagig ausgeführt sind, die Kühlrohre der dem Ofeninneren zugewandten Lage einstückig und am unteren und am oberen Ende U-förmig abgebogen sind, an welchen Enden sich die Kühlrohre der äusseren Lage anschliessen und in die Flüssigkeitsverteilkammer münden, wobei zumindest die Kühlrohre, der dem Ofeninneren zugewandten Lage, in einem feuerfesten Baustoff eingebettet sind und dessen Armierung bilden.
  • Diese Ausführungsform weist folgende Vorteile auf:
    • Durch die einstückige Ausbildungsform und die abgerundeten Enden der Kühlrohre wird die Wärme gleichmässig von den Kühlrohren aufgenommen bzw. abgegeben. Da Kanten und Ecken sowie Materialverbindungen in dem dem Ofeninneren zugewandten Teil der Kühlrohre vermieden werden, können sich keine thermischen Spannungen in diesem Teil ausbilden und das Kühlsystem ist weitgehend von den Wirkungen einer Temperaturwechselbeanspruchung entkoppelt.
  • Durch die Kühlung eines qualitativ hochwertigen feuerfesten Baustoffes wird dessen Verschleiss reduziert, woraus sich hohe Standzeiten der Gefässwände ergeben.
  • Die in der Flüssigkeitsverteilkammer integrierten Bypassöffnungen ermöglichen, dass sich die in den gruppenweise in Serie geschalteten Kühlrohren erhitzte Kühlflüssigkeit mit kalter Kühlflüssigkeit mischt, und dadurch Ueberhitzungen vermieden werden.
  • Gemäss Anspruch 2 ist der Abstand der gegenseitig benachbarten Kühlrohre der inneren Lage annähernd doppelt so gross wie deren äusserer Durchmesser. Dadurch kann bei Gewährleistung einer optimalen Kühlung des feuerfesten Baustoffes und bei einer ausreichenden Festigkeit der tragenden Konstruktion für den feuerfesten Baustoff, das Gewicht des Verbundes von Kühlrohren und feuerfestem Baustoff niedrig gehalten werden.
  • Entsprechend Anspruch 3 sind die Kühlrohre samt dem feuerfesten Baustoff als vorgefertigtes segmentartiges Wandelement in das Ofengefäss einsetzbar. Hierdurch ist ein rationeller Ein- und Ausbau der segmentartigen Wandelemente gegeben, und die Ausserbetriebnahme der Oefen kann zeitlich auf ein Minimum beschränkt werden.
  • Nach Anspruch 4 weist jedes Wandelement einen eigenen Kühlkreislauf auf. Der Vorteil gemäss Anspruch 4 ist darin zu sehen, dass die Kühlung übersichtlich und für jedes Wandelement intensiv gestaltet werden kann.
  • Gemäss Anspruch 5 sind die Bypassöffnung(en) im Verteilkanal derart bemessen, dass unter Berücksichtigung des hydraulischen Widerstandes der zugeordneten Kühlkanäle eine vorbestimmbare Kühlflüssigkeitsmenge durch die Bypassöffnung(en) strömt, die kleiner als diejenige ist, die durch die zugeordneten Kühlkanäle strömt.
  • Nach Anspruch 6 sind die Bypassöffnung(en) im Verteilkanal derart bemessen, dass unter Berücksichtigung des hydraulischen Widerstandes der zugeordneten Kühlkanäle eine vorbestimmbare Kühlflüssigkeitsmenge durch die Bypassöffnung(en) strömt, die gleich gross oder grösser als diejenige ist, die durch die zugeordneten Kühlkanäle strömt.
  • Der Vorteil gemäss Anspruch 5 und 6 besteht darin, dass die Durchflussmenge, Strömungsgeschwindigkeit etc. der Kühlflüssigkeit, die in die Kühlkanäle eingeleitet wird und die Kühlkanäle selbst so dimensioniert werden können, dass, wenn ein Teil der Kühlflüssigkeit in den Kühlkanälen verdampft, der Dampf unverzüglich durch die zugeordneten Bypassöffnung(en) jedes zugeordneten Kühlkanalpaares in der Kühlflüssigkeitsverteilkammer aus dem Kühlsystem entfernt wird, ohne dass es zu einer gegenseitigen, für die Kühlwirkung nachteiligen Beeinflussung zwischen Kühlflüssigkeit und Dampf kommt. Man erhält auf diese Weise im Gegensatz zur klassischen Flüssigkeitskühlung, eine kombinierte Flüssigkeits-Dampfkühlung, wobei die zur Verdampfung benötigte Wärme den zu kühlenden Bauteilen entzogen und so zur Kühlung nutzbar gemacht wird. Die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit in den Kühlrohren wird derart bemessen, dass sich in den oberen Rohrbögen der Kühlrohre keine Dampfblasen festsetzen können, sondern dass sie mit der Kühlflüsigkeit hinweggetragen und in den Verteilkanal transportiert werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert :
    • In der Zeichnung zeigt :
    • Figur 1 eine schematische Darstellung der Vorderansicht einer beispielsweisen Ausführungsform eines Lichtbogenofens ;
    • Figur 2 eine schematische Draufsicht auf den Ofen gemäss Fig. 1, jedoch mit entferntem Ofendeckel ;
    • Figur 3 einen Schnitt durch die Seitenansicht des Ofens gemäss Fig. 2 ;
    • Figur 4 einen vergrösserten teilweisen vertikalen Schnitt durch eine Kühlrohranordnung samt feuerfestem Baustoff gemäss Fig. 3 ;
    • Figur 5 einen vertikalen Schnitt durch eine Kühlanordnung samt feuerfestem Baustoff gemäss Fig. 4 ;
    • Figur 6 einen horizontalen Schnitt durch eine Kühlanordnung mit feuerfestem Baustoff gemäss Fig. 5.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der Vorderansicht einer beispielsweisen Ausführungsform eines Lichtbogenofens.
  • Der Lichtbogenofenkessel 1 mit Ofendeckel 5 ist in einer Oeffnung auf der Plattform 6 gelagert, die auf zwei Abwälzwiegen 7 abgestützt ist, die sich wiederum auf den Wiegebalken 8 abstützen, die mit dem Fundament 9 fest verankert sind. Auf Fig. 1 ist auch die Giessschnauze 2 zu sehen. Auf der Plattform 6 ist eine bewegbare Drehkonsole 10 angeordnet, an der die Deckelhebe- und Schwenkvorrichtung 11 befestigt ist. Die Deckelhebe- und Schwenkvorrichtung 11 besteht aus einem Tragarm 13 und einer Tragarmsäule 12.
  • Die Plattform 6 trägt auch drei Elektrodenstellsäulen 13, von denen in Fig. 1 lediglich eine sichtbar ist. Die Elektrodenstellsäulen 14 sind in der vertikalen Richtung mit Elektrodenstellzylindern 15 hydraulisch einzeln bewegbar verbunden. An den Elektrodenstellsäulen 14 sind die Elektrodentragarme 16 befestigt und an deren äusseren Enden werden in Elektrodenfassungen 17 die Elektroden 18 gehalten.
  • Von den insgesamt drei Elektrodentragarmen 16 ist lediglich wiederum nur einer vollständig sichtbar, und von den Elektroden 18 sind lediglich zwei zu sehen, wobei die dritte verdeckt ist. Auf dem Ofendeckel 5, dessen Deckelring 4 auf dem Deckeltragring 3 des Ofenkessels 1 aufliegt, ist der Rauchgasabzugstutzen 19 mit Flansch 20 angeordnet. Die Befestigung des Stutzens 19 ist in Fig. 1 nicht und dessen Führungsanordnung innerhalb des Tragarms 13 der Deckelhebe- und Schwenkvorrichtung 11 nur andeutungsweise durch die Führungsschiene 21 dargestellt. Auf dem Deckelring 4 des Ofendeckels 5 sind Tragösen 22 angebracht, in denen in der beispielsweisen Ausführungsform von Fig. 1 Tragseile 23 befestigt sind, von denen von insgesamt vier nur zwei sichtbar sind. Die Tragseile 23 werden über Rollen 24 geführt, die in Rollenträgern 25 auf dem Tragarm 13 gelagert sind. Die Tragseile 23 stehen mit dem Hydraulikzylinder 26 in Verbindung, der den Ofendeckel 5 vom Ofenkessel 1 abheben bzw. absenken kann.
  • Die Bezugsziffern beziehen sich in den nachfolgenden Zeichnungen auf die gleichen Teile wie in Fig. 1.
  • Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf den Ofen gemäss Fig. 1, jedoch mit entferntem Ofendeckel 5. Es sind die vorgefertigten Wandelemente 27 ersichtlich, die innerhalb des Ofengefässmantels 1 angeordnet sind. In der beispielsweisen Ausführungsform gemäss Fig. 2 sind sechs Wandelemente 27 angebracht. Jedoch ist deren Anzahl unterschiedlich und sie richtet sich nach der Ofengrösse. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Anzahl der Wandelemente 27 mit steigender Ofengrösse zunimmt. Im Inneren des Ofengefässes ist der Ofengefässboden 28 und gegenüber der Gussschnauze 2 die Schlackentür 29 ersichtlich.
  • In Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Seitenansicht des Ofens gemäss Fig. 2 dargestellt. In den geschnittenen Wandelementen 27 ist das Kühlsystem 30, 31; 32 erkennbar, welches aus der dem Gefässinneren zugewandten Kühlrohrlage 30, der äusseren Kühlrohrlage 31 und dem Kühlflüssigkeitsverteilkanal 32 besteht. Die für das Kühlsystem 30, 31, 32 erforderlichen Anschlussleitungen ausserhalb des Ofengefässmantels 1 sind auf Bild 3 aus Gründen besserer Uebersicht nicht dargestellt.
  • Fig. 4 zeigt einen vergrösserten teilweisen vertikalen Schnitt durch eine Kühlrohranordnung 30, 31, 32 samt feuerfester Baustoff 35 gemäss Fig. 3.
  • In Fig. 4 ist wiederum die dem Gefässinneren zugewandte Kühlrohrlage 30 mit den oberen und unteren U-förmigen Bögen ersichtlich, an deren Enden sich einstückig die äussere Kühlrohrlage 31 anschliesst. Die Enden der Kühlkanäle 31' der äusseren Kühlrohrlage 31 münden einmal mit der Kühlkanaleintrittöffnung 37 und zum anderen mit der Kühlkanalaustrittsöffnung 38 in den Kühlflüssigkeitsverteilkanal 32. Mit der Bezugsziffer 36 ist eine Befestigungslasche bezeichnet, mit der das Wandelement im Ofengefässmantel 1 befestigt wird, welches aus dem Kühlsystem 30, 31, 32 und dem feuerfesten Baustoff 35 besteht.
  • In Fig. 4 und ebenso in Fig. 5 sind die Trennwände 33 dargestellt, zwischen denen und der oberen Abschlussplatte 32' des Flüssigkeitsverteilkanales 32 sich die Bypassöffnung(en) 34 befinden.
  • Mit Bezugsziffer 40 ist in Fig. 5 die Kühlflüssigkeitseintrittsöffnung bezeichnet und die Pfeile gemäss der Bezugsziffer 39 geben die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit an. In dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 strömt die Kühlflüssigkeit zuerst durch das äussere rechte Kühlrohr 30, das dem Gefässinneren zugeordnet ist, nach unten, wird durch den unteren Bogen umgelenkt und strömt schliesslich durch den Kühlkanal 31' des äusseren Kühlrohres 31 nach oben, und tritt durch die Kühlflüssigkeitseintrittsöffnung 37 in den Kühlflüssigkeitsverteilkanal 32 ein. Im Verteilkanal 32 wird der Kühlflüssigkeitsstrom in zwei Teilströme gemäss den Pfeilen mit der Bezugsziffer 39 aufgeteilt. Ein erster Teilstrom verlässt durch die Kühlflüssigkeitsaustrittsöffnung 38 den Verteilkanal 32 wieder, strömt in Richtung des Pfeiles zuerst aufwärts, wird durch den oberen Bogen umgelenkt, strömt durch das Kühlrohr 30 abwärts, wird durch den unteren Bogen umgelenkt und fliesst durch den Kühlkanal 31' des Kühlrohres 31 wiederum aufwärts und tritt durch die Kühlflüssigkeitssintrittsöffnung 37 in den Verteilkanal 32 ein. Da das Kühlrohr 30 dem Gefässinneren zugeordnet ist, hat sich die Kühlflüssigkeit des ersten Kühlstromes erwärmt und trifft im Verteilkanal 32 mit dem zweiten Teil des Kühlstromes, der horizontal abgelenkt wurde und durch die Bypassöffnung 34 hindurchgeströmt ist im Bereich zwischen den auf Fig. 5 dargestellten zwei Trennwänden 33 zusammen. Da der zweite Teil des Kühlflüssigkeitsstromes vergleichsweise ein tiferes Temperaturniveau aufweist, als der erste, durch das Kühlrohr 30 geflossene Teil, so wird der erste Teil des Kühlflüssigkeitsstromes durch den zweiten Teil gekühlt. Dieser Vorgang des Kühlens des durch die Kühlrohre 30, die dem Gefässinneren zugewandt sind, hindurchgetretenen und dabei sich erwärmten Teiles der Kühlflüssigkeit durch den Teil der Kühlflüssigkeit, der im Verteilkanal 32 verblieben und durch die Bypassöffnung(en) 34 hindurchgetreten ist, wiederholt sich beständig in den gruppenweise in Serie geschalteten Kühlrohren 30, 31 jedes Wandelementes 27 des Ofengefässes.
  • Wenn sich im Kühlrohr 30 eventuell Dampfblasen bilden sollten, so würden sie sich im oberen Rohrbogen ansammeln und den Kühlkreislauf beeinträchtigen oder unterbrechen. Um dies aber zu verhindern, ist die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit derart gewählt, dass sich im oberen Rohrbogen eventuell bildende Dampfblasen durch die Kühlflüssigkeit in die Verteilkammer befördert werden.
  • In Fig. 5 ist nur eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindungsidee dargestellt. Eine Weiterbildung des Erfindungsgedankens wäre, den Verteilkanal gegenüber der horizontalen schräg anzuordnen, und zwar in Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit mit sich öffnenden Winkel. Auf diese Weise könnten Dampfblasen aus dem Verteilkanal 32 rascher entfernt werden. Die oberen und unteren Rohrbögen der Kühlrohre 30, 31 sind aus Gründen einer homogenen Wärmebelastung erforderlich, und auf sie kann nicht verzichtet werden.
  • In Fig. 6 ist ein horizontaler Schnitt durch eine Kühlanordnung 30, 31, 32 samt feuerfestem Baustoff 35 gemäss Fig. 5 zu sehen.
  • In Fig. 6 ist die wendelartige Ausbildungsform bzw. die horizontal seitliche Versetzung der Kühlrohre 30, 31 mit den Kühlkanälen 30', 31 zu erkennen.
  • Im Schnitt gemäss Fig. 6 ist nur die untere seitliche Versetzung, andeutungsweise durch den unteren Rotorbogen, zu sehen. Die obere seitliche Versetzung ist in Fig. 6 nicht dargestellt, jedoch in Fig. 5.
  • In den Fig. 4 und 6 sind die Doppellagen der Kühlrohre 30, 31 anschaulich zu sehen und ebenso die Entkoppelung der stark wärmebelasteten Kühlrohre 30 von beispielsweise Schweissverbindungen. Darüber hinaus ist auf jeglichen Kanten und Ecken in den Kühlrohren 30 und an den Uebergängen zu den Kühlrohren 31 verzichtet worden, um das Kühlsystem 30, 31, 32 thermisch zu entlasten.

Claims (6)

1. Elektrischer Ofen, insbesondere Lichtbogenofen, mit einer Flüssigkeitskühlvorrichtung für thermisch hochbeanspruchte Wandteile (27) des Ofengefässes, mit im wesentlichen vertikal angeordneten mit von Flüssigkeit durchströmten, gruppenweise in Serie geschalteten Kühlrohren (30, 31), wobei im Gefässoberteil zwischen benachbarten Kühlkanälen (30, 31) Bypassöffnung(en) (34) vorgesehen ist, die die Kühlkanäle (30. 31) wenigstens teilweise kurzschliessen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrohre (30, 31) zweilagig ausgeführt sind, die Kühlrohre (30), der dem Gefässinneren zugewandten Lage einstückig und am unteren und oberen Ende U-förmig abgebogen sind, an welche Enden sich die Kühlrohre (31) der äusseren Lage anschliessen und in die Flüssigkeitsverteilkammer (32) münden, wobei zumindest die Kühlrohre (30), der dem Ofeninneren zugewandten Lage, in einem feuerfesten Baustoff (35) eingebettet sind und dessen Armierung bilden.
2. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der gegenseitig benachbarten Kühlrohre (30) der inneren Lage annähernd doppelt so gross ist, wie deren äusserer Durchmesser.
3. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrohre (30, 31) samt dem feuerfesten Baustoff (35) als vorgefertigtes segmentartiges Wandelement (22) in das Ofengefäss einsetzbar sind.
4. Elektrischer Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Wandelement (27) einen eigenen Kühlkreislauf aufweist.
5. Elektrischer Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassöffnung(en) (34) im Verteilkanal (32) derart bemessen sind, dass unter Berücksichtigung des hydraulischen Widerstandes der zugeordneten Kühlkanäle (30, 31) eine vorbestimmbare Kühlflüssigkeitsmenge durch die Bypassöffnung(en) (34) strömt, die kleiner als diejenige ist, die durch die zugeordneten Kühlrohre (30, 31) strömt.
6. Elektrischer Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassöffnung(en) (34) im Verteilkanal (32) derart bemessen sind, dass unter Berücksichtigung des hydraulischen Widerstandes der zugeordneten Kühlkanäle (30, 31) eine vorbestimmbare Kühlflüssigkeitsmenge durch die Bypassöffnung(en) (34) strömt, der gleich gross oder grösser als diejenige ist, die durch die zugeordneten Kühlrohre (30, 31) strömt.
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