Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtbogenofen, mit mindestens einem Ofengefäß, mindestens einem Ofendeckel und mindestens einem dem Ofendeckel zugeordneten Tragarmsystem, mit dem der Ofendeckel auf das Ofengefäß über ein mit dem Tragarmsystem ver- bundnen Dreh und/oder Hubportal heb- und absenkbar ausgebildet ist.

Aus dem Stand der Technik sind Lichtbogenöfen, sog. EAF Öfen, mit Tragarmsystemen für deren Ofendeckel bekannt, bei dem wassergekühlte Ausleger vorgesehen sind, die den Ofendeckel in einer 3- Punkt-Aufhängung - in einer V-Anordnung - halten. Des Weiteren sind selbsttragende einarmige Ofendeckelsysteme bekannt, denen ein eigenes Deckelhub- und Schwenkwerk zugeordnet ist. Derartige gattungsgemäße Lichtbogenöfen sind beispielsweise aus der DE 1 940 740 und der DE 3 522 559 bekannt. Des Weiteren offenbart die DE 1 216 900 eine Vorrichtung zum Ankuppeln des abhebbaren Ofendeckels an die Elektroden- Hubvorrichtung eines Lichtbogenofens.

Diese Tragarmsysteme haben sich bewährt, sind jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass beispielsweise bei der 3-Punkt-Aufhängung des Ofendeckels drei ringraumseitig genutzte, doppelt wirkende Hubzylinder in unmittelbarer Nähe zu den stromführenden Bauteilen, wie etwa den Elektrodentragarmen, angeordnet sind. Hierbei kommt es häufig zu durch Stromfluss verursachten Schäden infolge von Induktion und/oder Arcing an den Zylindern selbst. Ferner ist bei einer solchen Konfiguration eine zusätzliche Kühlung der Hubsysteme der Tragarme unerlässlich. Daraus ergibt sich der Nachteil einer kostenintensiven Kühlwasserversorgung mit sehr langen Kühlwasserleitungen, von einer Transformatorenhauswand bis zum Ofendeckel. Hierdurch ergibt sich ein vergrößertes Gefahrenpotential bei dem Betrieb eines derartig ausgerüsteten Ofens, da beispielsweise bei einem Abriss der Kühlmittelleitung am Ofendeckel, Kühlwasser in großen Mengen direkt in die zum Abstich bereitgestellte Pfanne ge- langt. Der Ein- und Ausbau bei einem Deckelwechsel während des Betriebes ist, auf Grund der komplizierten Führung der Kühlmittelleitungen, mit einem erheblichen logistischen Mehraufwand verbunden.

Auch sind die Wartung und/oder der Austausch von Bauteilen auf Grund der bauartbedingten schlechten Erreichbarkeit zeitaufwen- dig und somit kostenintensiv. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus dem Transport und der Montage der Deckeltragarme, die umständlich und schwierig auszuführen sind. Die Abstimmung der Deckelaufhängepunkte zwischen dem Ofendeckel und den Tragarmen ist sehr umständlich und mit großem Schweißaufwand verbunden. Bei selbstragenden Ofendeckeln mit einem einarmigen Deckelhup- und Schwenksystem kommt es, bedingt durch das einarmige Tragwerk, zu einer deutlichen Verformung des Ofendeckels beim Anheben. Dieser Umstand verkürzt erheblich die Einsatzdauer eines derartigen Ofendeckels, was wiederum mit einem erheblichen Betriebskostenmehr- aufwand verbunden ist. Die oben genannten Nachteile der Kühlmittelleitungsführung, treffen bei diesen Deckelsystemen im gleichen Maße zu. Ferner benötigen derartige Systeme ein separates Deckeldrehwerk mit dazugehörendem Antrieb.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsmäßigen Lichtbogenofen zu schaffen, der sich durch eine einfachere, robuste Konstruktion auszeichnet, montage- und wartungsfreund- lieh ist, sich durch eine längere Standzeit auszeichnet und somit die Herstell- und Investitionskosten gering gehalten werden können.

Diese Aufgaben werden durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, insbesondere durch einen kolbenseitig genutzten, einfach wirkenden Hydraulikzylinder, der an der Basis des Dreh- und/oder Hubportal an einem ersten Aufnahmepunkt angelenkt ist, und mit einer dem Dreh- und/oder Hubportal zugeordneten Aufnahmemimik an einem zweiten Aufnahmepunkt, der in Fluchtlinie zum ersten Aufnahmepunkt ausgerichtet ist, drehbar gelagert ist. Durch diese Anordnung ist es mög- lieh die Zylinderzahl der Deckelhubwerkhydraulik auf einen Hydraulikzylinder zu reduzieren. Ferner ist hierdurch ein direkter und vereinfachter mon- tage- und wartungsfreundlicher Zugang zum Deckelhubhydraulikzylinder, einem sog. Plunger, am Hub- und/oder Drehportal möglich. Auch wird durch diese Anordnung die Standzeit des Hydraulikzylinders erheblich verlängert, da dieser einen deutlich größeren Abstand zu den stromführenden Teilen ermöglicht.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen EAF Ofens wird das selbsttragende Tragarmsystem des Ofendeckels aus sich rechtwinklig kreuzenden Speichen- paaren gebildet, wobei das Speichenpaar, das parallel zur Querachse des Ofengefäßes (Krümmerebene) über den Rand des Deckels verlängert ausgebildet ist. Dies führt zu einer Gewichtsreduzierung der gesamten Konstruktion im Bereich des Ofendeckels. Die herkömmlichen Tragarme für einen Deckel können zu Gunsten eines selbsttragenden Ofendeckels wegfallen. Dies führt zudem zu einer erheblichen Vereinfachung im Kühlaufwand des Ofendeckels und zur Vereinfachung der Kühlmittelzu und - rückleitungen. Des Weiteren ist durch eine derartige Anordnung eine Verkürzung der Kühlmittelverbindungen durch den Dreh- und/oder Hubturm und unterhalb einer dem Ofen zugeordneten Kippbühne möglich. Durch die vereinfachte Kühlmittelführung kann die Deckelwechselzeit erheblich verkürzt werden. In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen EAF weisen die radialen Speichen freie Enden auf, wobei den freien Enden Bolzengelenke zugeordnet sind. Durch diese Maßnahme können die mechanischen und thermischen Kräfte, die auf den Dreh- und/oder Hubportal einwirken, auf ein Minimum reduziert werden. Durch den selbsttragenden, an zwei Punkten am Dreh- und/oder Hubportal eingehängten bzw. abgestützten, elektrisch wie mechanisch entkoppelten, Ofendeckel wird die Standzeit der gesamten Anlage erheblich verlängert. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, die

Bolzengelenke mit an der Aufnahmemimik angeordneten Lagermulden kraftschlüssig zu verbinden, wobei der Ofendeckel über das Tragarmsystem anheb- und/oder klappbar ist.

Besonders vorteilhaft ist es, dass die Aufnahmemimik über den Hydraulikzylinder soweit abgesenkt werden kann, dass die Bolzengelenke an den freien Enden des Tragarmsystems aus den Lagermulden der Aufnahmemimik ausgehängt sind und der Ofendeckel sowohl mechanisch als auch elektrisch vom Dreh- und/oder Hubportal entkoppelt ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Geometrie zwischen dem Hydraulikzylinder, und den Aufnahmepunkten für das Tragarmsystem an der Aufnahmemimik so gewählt, dass beim Anheben des Ofendeckels horizontale Verschiebungen erzeugt werden, welche im Bereich der Durchtrittsöffnungen der Elektroden durch den Ofendeckel vernachlässigbar klein aber in der Schnittstellenebene der Öffnung des Ofengefäßes so ausgebildet sind, dass Verklebungen des Ofendeckels mit dem Rand des Ofengefäßes über durch die Deckelbewegung erzeugten Scherspannungen lösbar sind. Vernachlässigbar klein bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Relativbewegung zwischen der durch die Durchtrittsöffnung geführten Elekt- rode und dem Ofendeckel so klein ist, dass es zwischen der Elektrode und dem Ofendeckel zu keiner Berührung führt, die eine Beschädigung des einen oder anderen Bauteiles zu Folge hätte. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Aufnahmemimik als Hebel ausgebildet und am Dreh- und/oder Hubportal an einer dieser zugeordneten Aufnahme drehgelagert und am zweiten Aufnahmepunkt der Aufnahmemimik mit dem Hydraulikzylinder verbunden.

Ferner ist es vorgesehen, dass die Kühlmittelleitungen des Kühlmittelführungssystems in Einbaulage von unten durch das Drehportal geführt, an der dem Hydraulikzylinder abgewandten Seite aus dem Drehportal austreten, über dessen Oberseite parallel zur Aufnahmemimik ver- laufend angeordnet und mit einer dem Ofendeckel zugeordneten Flanschverbindung verbunden sind. Somit können die Kühlmittelleitungen verkürzt und die Verlegung effizienter ausgeführt werden, da das Dreh- und/oder Hubportal nun ein integraler Bestandteil des Kühlmittelführungssystems ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Dreh- und/oder Hubportal können die bisher vorgesehenen Deckeltragarme entfallen. Dies führt zu einer Reduzierung der Bauhöhen von mindestens 2 Metern und die damit verbundene Notwendigkeit, diese Bauteile zu kühlen. Einsparungen ergeben sich dadurch nicht nur im Bereich der deutlichen Gewichtsreduzierung der Deckelkonstruktion und dem Wegfall der Kosten für die Herstellung aufwendiger Schweißkonstruktionen, sondern auch bei der Montage dieser Tragarme, da der Mehraufwand für das Ausrichten und Anschweißen der Tragarme am Drehportal entfallen. In Bezug auf die Führung und Anordnung der Elektrodenführungssäulen ändert sich am Aufbau des Dreh- und/oder Hubportal nichts.

Die Kühlwasserversorgung des Ofendeckels erfolgt nicht mehr wie üblich über lange, von der Transformatorhauswand kommende Schlauchleitungen, sondern führen direkt von unten durch das Drehportal. Zwar sind auch hier Schlauchleitungen vorgesehen, diese sind aber vergleichsweise kurz ausgebildet und weniger anfällig gegen Abreißen und damit weniger gefährlich für den Ofenbetrieb, da bei einer Beschädigung der Schlauchleitungen kein Kühlwasser mit dem flüssigen Stahl in Kontakt treten kann. Von dem Drehportal aus wird das Kühlwasser über kurze Schläuche flexibel und elektrisch nicht leitend zum Ofendeckel geleitet. Am und/oder auf dem Ofendeckel sind Flanschverbindungen vorgesehen, die einfach und komfortabel zu erreichen sind. Die Ofendeckelsegmente werden weiterhin von einem mit Kühlwasser durchflossenen Rohrrahmen (Kühlwasserverteiler und - Sammler) getragen. Radiale Speichen werden durch sich rechtwinklig kreuzende Speichenpaare ersetzt. Das Speichenpaar, das parallel zur Ofenquerachse (Krümmerebene) verläuft, wird über den Deckelrand hin- aus verlängert. An den freien Enden dieser Speichen befindet sich ein Bolzengelenk zur Aufnahme durch die Aufnahmemimik (ausgebildet als Deckelhubwerkarme). Parallel hierzu sind am unteren Deckelring Konsolen vorgesehen, mit je einer Druckplatte als Gegenstücke zu denen des Deckelhubwerkes (als Kräftepaar). Der Ofendeckel kann über eine auf der Kippbühne fest installierte Treppe erreicht werden. Eine Bühnenebene auf dem Ofendeckel ermöglicht einen direkten Zugriff zu den Elektroden- spannvorrichtungen, sowie einen direkten und einfachen Zugriff zu den Flanschverbindungen und den Absperrarmaturen der Ofendeckelkühlwasserversorgung. Zum Wechseln des Deckelherzens oder des gesamten Deckels wird dieser nach dem letzten Abstich von dem Kühlwassersystem getrennt. Nun kann das Drehportal mitsamt dem Elektrodentrag- armsystem ohne Betätigung der Aufnahmemimik (dann ausgebildet als Deckelhubwerk) ausgeschwenkt werden. Der Ofendeckel verbleibt auf dem Ofengefäß und ist nun für einen Hallenkran frei und leicht erreichbar. Aufgrund des vereinfachten Aufstieges auf den Ofendeckel und der direkten Zugänglichkeit zum Kühlwassersystem können deutlich verkürzte Stillstandszeiten und damit eine höhere Verfügbarkeit eines derartigen EAF Ofens erreicht werden. Um den Zugriff zu den Flanschverbindungen des

Kühlmittelführungssystems und den Deckeldurchtrittsöffnungen, sowie den die Elektroden haltenden Elektrodenspannvorichtungen zu ermögli- chen, ist dem Ofendeckel eine Bühnenebene zugeordnet, die über eine Treppe erreichbar ist. Hierdurch wird eine möglichst ebene Arbeitsfläche geschaffen, die sicher und komfortabel begangen werden kann.

Die Flanschverbindungen des Kühlmittelführungssys- tems auf dem Ofendeckel sind in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Schnellkupplungen ausgebildet.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen EAF Ofen mit geschlossenem und geöffnetem Ofendeckel;

Fig.2 eine Seitenansicht auf den erfindungsgemäßen EAF Ofen mit Hub- und/oder Drehportal und geschlossenem Ofendeckel mit eingefahrenem Hydraulikzylinder;

Fig. 3 eine Seitenansicht auf den erfindungsgemäßen EAF Ofen mit angefahrenen Hydraulikzylinder kurz vor dem Anheben des Ofendeckels;

Fig. 4 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen EAF Ofens mit durch den Hydraulikzylinder angekipptem Ofendeckel;

Fig. 5 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen EAF Ofens mit vollständig durch den Hydraulikzylinder angehobenen Ofendeckel. Wie die Fig. 1 bis 5 zeigen, besteht der erfindungsgemäße Lichtbogenofen 10 im Wesentlichen aus einem Ofengefäß 11 , das auf einer Kippbühne 12 kippbar gelagert ist. Das Ofengefäß 11 ist mit einem Ofendeckel 13 abdeckbar. Abgesenkt bzw. angehoben und/oder ver- schwenkt wird der Ofendeckel 13 mit einem Dreh- und/oder Hubportal 14, wie dies insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, in der der Ofendeckel 13 auch als verschwenkter Ofendeckel 13a dargestellt ist.

Der Ofendeckel 13 ist eine selbstragende Konstruktion und bildet ein Tragarmsystem 26 aus. Hierfür werden radiale Speichen 15, 16 und 17, 18 miteinander rechtwinklig kreuzend zum Stützskelett miteinander verbunden. Das Speichenpaar 17, 18, das parallel zur Ofenquerachse (Krümmerebene) verläuft, ist über den Deckelrand 19 des Ofendeckels 13 hinaus verlängert ausgebildet. Die Speichen 17, 18 weisen freie Enden 20, 21 auf, denen Bolzengelenke 33, 34 zugeordnet sind. Eine als Hebelarm ausgebildete Aufnahmemimik 22 ist dem

Dreh- und/oder Hubportal 14 zugeordnet. Die Aufnahmemimik 22 ist über eine Aufnahme 27 an dem Dreh- und/oder Hubportal 14 angelenkt. Angehoben wird die Aufnahmemimik 22 über einen Hydraulikzylinder 28, der an der Basis des Dreh- und/oder Hubportals 14 an einem ersten Aufnah- mepunkt 29 angelenkt ist. Mit einem zweiten Aufnahmepunkt 30 ist der Hydraulikzylinder mit der Aufnahmemimik 22 in Fluchtlinie zum ersten Aufnahmepunkt 29 wirkverbunden.

Der Aufnahmemimik 22 sind Lagermulden 31 , 32 zugeordnet. Zum Anheben des Ofendeckels 13 wird nun die Aufnahmemimik 22 über den Hydraulikzylinder 28 angehoben, so dass hierdurch die Lagermulden 31 , 32 in die Bolzengelenke 33, 34 der freien Enden 20, 21 der radialen Speichen 17, 18 des Ofendeckels 13 kraftschlüssig eingreifen können; wie dies insbesondere in Fig. 3 dargestellt ist. Um das Kraftmoment des Ofendeckels 13 abstützen zu können, sind am unteren Deckel- ring 23 Konsolen 24 vorgesehen, die jeweils eine Druckplatte 25 aufweisen und hierzu als Kräftepaargegenstück mit einem der Aufnahmemimik 22 zugeordneten Abstützbereich 45 flächig anliegen. Wie in der Fig. 1 und Fig. 2 weiter dargestellt ist, weist der Ofendeckel 13 an seiner Oberseite 41 Öffnungen 35, 36 auf, durch die Elektroden 37, 38 in das Ofengefäß 11 geführt werden können. Die Elektroden 37, 38 sind an einem Elektrodentragarm 39 klemmgehalten. Es ist vorgesehen, die Elektroden 37, 38 sowohl mechanisch als auch elektrisch vom Dreh- und/oder Hubportal 14 zu entkoppeln. Dem Ofendeckel 13 ist noch ein Rauchgasabzug 40 zugeordnet, über den die beim Schmelzpro- zess entstehenden Gichtgase abgeleitet werden.

Der Ofendeckel 3 ist über eine auf der Kippbühne 12 fest installierte Treppe 42 zugänglich. Eine auf dem Ofendeckel 13 vorgesehene Bühnenebene 43 erlaubt einen direkten und einfachen Zugang zu den Elektroden 37, 38 und deren Spannvorrichtungen sowie zu Flanschverbindungen und Absperrarmaturen (beides nicht dargestellt) eines nur teilweise dargestellten Kühlmittelführungssystems 44, über die der Lichtbogenofen 10 mit einem Kühlmittel beaufschlagt werden kann.

Der Hebelarm der Aufnahmemimik 22 ist so ausgebildet, dass beim Anheben des Ofendeckels 13 horizontale Verschiebungen erzeugt werden, welche im Bereich der Durchtrittsöffnungen 35, 36 für die Elektroden 37, 38 im Ofendeckel 13 vernachlässigbar klein, in der Schnittstellenebene der Ofengefäßöffnung 46 des Ofengefäßes 11 aber so ausgebildet sind, dass Verklebungen des Ofendeckels 13 mit dem Rand 47 des Ofengefäßes 11 durch die Deckelbewegung erzeugten Scherspannungen gelöst werden.

Es ist vorgesehen, das Kühlmittelführungssystem 44 aus einer Kombination aus Starrrohrleitungen und flexiblen Schlauchabschnitten auszubilden. Um die Leitungslänge der einzelnen Abschnitte möglichst kurz halten zu können, wird das Kühlmittelführungssystem 44 direkt durch das Dreh- und/oder Hubportal 14 geführt. Hierbei tritt eine Leitung 48 aus einer dem Hydraulikzylinder 28 abgewandten Seite am Dreh- und/oder Hubportal 14 wieder aus und wird über die Aufnahmemimik 22 zum Ofendeckel 13 geleitet, wo sie beispielsweise über eine Flanschverbindung mit angeschlossen wird. Bezugszeicheniiste

10 Lichtbogenofen 39 Elektrodentragarm

11 Ofengefäß 40 Rauchgasabzug

12 Kippbühne 41 Oberseite Ofendeckel

13, 13a Ofendeckel 42 Treppe

14 Dreh- und/oder Hubportal 43 Bühnenebene

15 radiale Speiche 44 Kü h I m ittelf ü h ru ngssystem

16 axiale Speiche 45 Abstützbereich

17 radiale Speiche 46 Öffnung

18 radiale Speiche 47 Rand

19 Deckelrand 48 Leitung

20 freies Ende 49 abgewandte Seite

21 freies Ende

22 Aufnahmemimik

23 unterer Deckelring

24 Konsole

25 Druckplatte

26 Tragarmsystem

27 Aufnahme

28 Hydraulikzylinder

29 erster Aufnahmepunkt

30 zweiter Aufnahmepunkt

31 Lagermulde

32 Lagermulde

33 Bolzengelenk

34 Bolzengelenk

35 Durchtrittsöffnung Ofendeckel

36 Durchtrittsöffnung Ofendeckel

37 Elektrode

38 Elektrode