Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlwasserführung für einen Schmelzofen zum Schmelzen von Metallen, insbesondere von Stahl, bestehend aus Kühlwasservorläufen und Kühlwasserrückläufen, mit einem mittels einer Kippbühne kippbaren Ofengefäß, das mit einem anheb- und verschwenkbaren Ofendeckel abdeckbar ist .

Derartige Schmelzöfen müssen je nach der Schmelztemperatur des jeweils zu verarbeitenden Metalls mehr oder weniger gekühlt werden. Gleichzeitig müssen sie zum Abstich des Metalls in eine Richtung und zum Abstich der sich auf der Schmelze befindlichen Schlacke in die andere, entgegensetzte Richtung gekippt werden können. Außerdem muss der Ofendeckel, der üblicherweise mit einem Abgaskrümmer versehen ist, soweit abgehoben und geschwenkt werden kann, damit der Ofen beschickt werden kann. Um sowohl den Deckel als auch den Ofen bewegen zu können, erfolgt die Kühlwasserversorgung üblicherweise über hitzebeständig ummantelte, flexible Schläuche. Je nach Ofengröße ist die benötigte notwendige Kühlwassermenge unterschiedlich groß.

So beschreibt die EP 0 086 929 AI beispeis- weise die Versorgung eines gattungsgemäßen Schmelzofens mit Kühlwasser über Schläuchen. Aus der DE 695 21 478 T2 ist ein elektrischer Lichtbogenofen beschrieben, dessen Deckel und Ofengefäß mittels Schlauchanschlüssen und diesen zugeordneten Schläuchen mit Kühlwasser versorgt werden.

Wird aber eine große Kühlwassermenge benötig, so kann man entweder die Nenndurchmesser der Schläuche vergrößern oder die Anzahl der Schläuche erhöhen. Bei größeren Nenndurchmessern der Kühlwasserschläuche besteht dann die Gefahr, dass sie Aufgrund ihres Eigengewichtes und ihrer Wasserfüllung bei den auftretenden notwendigen Bewegungen des Ofens an den Verbindungs ^¬ stellen abreißen.

Beim Abreißen eines Schlauches besteht wiederum die Gefahr, dass wesentliche Teile des Ofens un- gekühlt bleiben und durch die hohen Prozesstemperaturen so geschädigt werden können, dass sie ausgetauscht werden müssen, was wiederum Produktionsstillstand und damit verbundene, relativ hohe Kosten verursacht. Die Erhöhung der Kühlwasserschläuche wiederum ist begrenzt durch die beengten Platzverhältnisse unterhalb der Kippbühne und oftmals nicht realisierbar.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlwasserversorgung für Schmelzöfen zu schaffen die gefahrlos an die benötigte Kühlwassermenge und die vorhandenen Platzverhältnisse angepasst werden kann .

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1, insbesondere dadurch, dass die Kühlwasservorläufe und Kühlwasserrückläufe für den Ofendeckel in einem Drehportal geführt sind, wobei die Kühlwasserzu- und -abführung über abgedichtete Rohrdrehgelenke mittels Kühlwasservorlaufrohr- abschnitte und Kühlwasserrücklaufrohrabschnitte erfolgt, die an einem Ende über Rohrdrehgelenke miteinander verbunden und an ihrem anderen Ende jeweils in Rohrdrehgelenken in Festpunkten drehbar sind, und die einer Kippbewegung der Kippbühne und einer Schwenkbewegung des Ofendeckels , sowie dessen Hub folgend zwischen den Festpunkten scherenförmig relativ zueinander klappbar sind.

Durch diese Maßnahmen wird erfindungsgemäß sichergestellt, dass auch eine sehr große Menge an Kühlflüssigkeit, nämlich Kühlwasser, dem Schmelzofen zur Verfügung gestellt werden kann. Rohrleitungen sind wesentlich stabiler als die bisher üblicherweise verwendeten Schlauchverbindungen, die dazu tendieren, bei großen Drücken und Kühlwasserdurchsatzmengen abzureißen. Ferner wird hierdurch ein Verdrillen der Kühlwas- servor- und Kühlwasserrückläufe bei betriebsbedingten Kipp- und/oder Schwenkbewegungen des Ofengefäßes und des Ofendeckels wirkungsvoll vermieden. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwasserführung ist mindestens ein zentraler Kühlwasservorlauf für die Versorgung des Ofendeckels und einen diesem zugeordneten Abgaskrümmer mit Kühlwasser über das Drehportal vorgesehen. Der zentrale Kühlwasservorlauf ist in dem Drehportal um seine im Wesentlichen vertikal verlaufende Längsachse drehbar gelagert. Der zentrale Kühlwasservorlauf versorgt den Ofendeckel und den Abgaskrümmer mit Kühlwasser. Das Drehportal erlaubt dadurch eine Schwenkbewe- gung des Ofendeckels, wobei sich die jeweiligen Kühlwasservorläufe und die Kühlwasserrückläufe scherenför- mig relativ zueinander bewegen können. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwasserführung ist das Dreh ^¬ portal so ausgebildet, dass es eine Schwenkbewegung des Ofendeckels samt Abgaskrümmer erlaubt. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwasserführung verlaufen der Kühlwasservorlauf und die Kühlwasserrückläufe des Ofendeckels in dem Drehportal im Wesentlichen vertikal, wobei die Kühlwasserrückläufe in einem ge- meinsamen Sammler zusammenlaufen und mit diesem über den dem Kühlwasservorlauf zugeordneten Rohrdrehgelenk und einem weiteren Rohrdrehgelenk drehbar ausgebildet sind. Dabei sind die Kühlwasservorläufe und Kühlwasser ^¬ rückläufe immer parallel zueinander ausgebildet. Es ist somit sichergestellt, dass die Kühlwasservor- und Kühlwasserrückläufe auf vorbestimmten Bewegungsbahnen ver- drillungsfrei geführt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwasserführung ist das Drehportal mittels eines Drehportalantriebs vorzugsweise um ca. 90° um den zentralen Kühlwasserzulauf verschwenkbar ist .

In einer bevorzugten Aus führungsform der Kühlwasserführung ist das Drehportal der erfindungsge- maß der Kippbühne zugeordnet, wobei das Drehportal in einem der Kippbühne zugeordneten Drehlager drehbar gelagert .

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwasserführung sind der Kühlwasservorlauf und die Kühlwasserrückläufe in dem Drehportal im Wesentlichen vertikal geführt und guasi parallel zueinander drehbar. In einer weiteren Ausführungsform sind die Vorlaufrohrabschnitte und die Rücklaufrohrabschnitte des Ofendeckels und des Abgaskrümmers und des Ofengefä ^¬ ßes in mit Dichtungen versehenen Rohrdrehgelenken mit ^¬ einander verbunden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwasserführung sind die Vorlaufrohrabschnitte und die Rücklaufrohrabschnitte des Ofendeckels, des Abgaskrümmers und des Ofengefäßes mittels mit Dichtungen versehenen Rohrdrehgelenken miteinander verbunden .

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen ist es vorgesehen, dass die Kühlwasservorläufe und Kühlwasserrückläufe für das Ofengefäß Festpunkte aufweisen, die in Rohrdrehgelenken scheren- förmig mit relativ zueinander klappbaren Vorlaufrohrabschnitten und Rücklaufrohrabschnitten verbunden sind, und die einer mittels der Kippbühne erfolgten Kippbewegung des Ofengefäßes folgen, wobei es vorteilhaft ist, wenn die Vorlaufrohrabschnitte und die Rücklaufrohrabschnitte des Ofengefäßes in Rohrdrehgelenken zwischen den Festpunkten in unterschiedlichen Schwenkwinkeln zueinander klappbar sind.

In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlwasserführung sind die Rohrdrehgelenke drehbare Flanschverbindungen. Die Flanschverbindungen sind außerordentlich sicher gegenüber einem plötzlichen Los- oder Abreißen. Undichtigkeiten zwischen den Flanschverbindungen können leicht durch das Einsetzen von neuen Dichtungen behoben werden. Ferner kann durch das Vorhalten von Ersatzrohrdrehgelenken im Falle einer Undichtigkeit der Betriebs- zustand der KühLwasserführung sehr schnell wieder her ^¬ gestellt werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Er- findung wird im Folgenden anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 die Darstellung eines Schmelz ^¬ ofens mit einem erfindungsgemä- ßen Drehportal, mit einer Kühlwasserführung, bei der die Kühlwasservorläufe und die Kühlwasserrückläufe aus über Drehgelenke miteinander verbun- denen Rohrabschnitten besteht ;

Figur 2 die Draufsicht auf die Sektion

C - C in der Figur 1, mit einem zentralen, gemeinsamen Kühlwasservorlauf, um den der Kühlwas- serrücklauf des Ofendeckels und der Kühlwasserrücklauf des Abgaskrümmers drehbar angeordnet sind und einen Kühlwasservor™ lauf und einen getrennten Kühl- asserrücklauf für das Ofengefäß;

Figur 3 die Detaildarstellung des zentralen, beidendig in Rohrdrehgelenken drehbaren und mit But- terflyventilen versehen Kühlwasservorlaufs und den Rohrabschnitten zu dem Kühlwasservor- lauf und den Rohrabschnitten des Kühlwasserrücklaufs eines Drehportals gemäß den Figuren 1 und 2; Figur 4 die Detaildarstellung der Kühlwasserführung über Rohrabschnitten für den Kühlwasser- Vorlauf und den Kühlwaaserrück- lauf bei geschlossenem Ofende- ekel;

Figur 5 die Detaildarstellung der Kühlwasserführung über Rohrabschnitten für den Kühlwasservorlauf und den Kühlwasserrück- lauf bei angehobenem und um ca.

90° verschwenktem Ofendeckel;

Figur 6 die Detaildarstellung der Kühlwasserführung über Rohrabschnitten für den Kühlwasser- vorlauf und den Kühlwasserrücklauf bei geschlossenem Ofendeckel und um 10° gekipptem Ofengefäß;

Figur 7 die Detaildarstellung der Kühl- Wasserführung über Rohrabschnitten für den Kühlwasservorlauf und den Kühlwasserrücklauf bei geschlossenem Ofendeckel und um 15" entgegengesetzt gekipptem Ofengefaß; Figur 8 die Detaildarstellung der aus in Rohrdrehgelenken drehbaren Rohrabschnitten des Kühlwasservorlaufs und des Kühlwasser- rucklaufs für das Ofengefäß ;

Figur 9 die Detaildarstellung der Kühlwasserführung über Rohrabschnitte für den Kühlwasservorlauf und den Kühlwasserrücklauf des Ofengefäßes in Ruhestellung ;

Figur 10 die Detaildarstellung der Kühlwasserführung über Rohrabschnitte für den Kühlwasservor- lauf und den Kühlwasserrücklauf des Ofengefäßes, um 15° gekippt ;

Figur 11 die Detaildarstellung der Kühlwasserführung über Rohrab- schnitte für den Kühlwasservorlauf und den Kühlwasserrücklauf des Ofengefäßes, um 10° entgegengesetzt gekippt.

Die Figur 1 zeigt einen Schmelzofen 10 mit einem Ofengefäß 11, dem ein Ofendeckel 12 zugeordnet ist. Der Schmelzofen 10 ist auf einer Kippbühne 13 angeordnet, die wiederum mit einem Ofenfundament 14 verbunden ist. Dem Ofendeckel 12 ist des Weiteren ein Abgaskrümmer 15 zugeordnet, der mit einer Brennkammer 16 verbunden ist. Der Kippbühne 13 ist ein Drehportal 17 zugeordnet. Das Drehportal 17 ist in der Kippbühne 13 dreh ^¬ bar gelagert und kann mit dieser und dem Schmelzofen 10 zusammen gekippt werden. Das Drehportal 17 weist eine Kühlwasserführung 17a auf, die aus über Drehgelenke 26 miteinander verbundenen Rohrabschnitten 24 und 25 besteht. Der Abgaskrümmer 15 wird über einen dem Drehpor ^¬ tal 17 zugeordneten zentralen Kühlwasservorlauf 18 und einen Kühlwasserrücklauf 19, 19a bzw. 20 20a mit Kühl- wasser versorgt. Der Kühlwasserrückläufe 19, 19a bzw. 20 _r 20a laufen in einem gemeinsamen Sammler 33 zusammen. Der Sammler 33 ist in einem weiteren Drehgelenk 26a zusammen mit dem Kühlwasserrückläufen 19, 19a bzw. 20, 20a um den zentralen Kühlwasservorlauf 18 drehbar ausgebildet.

Die Figur 2 zeigt im Detail eine Draufsicht auf die Sektion C-C gemäß der Figur 1. Sie zeigt einen zentralen, gemeinsamen Kühlwasservorlauf 18, um den der Kühlwasserrücklauf 19, 19a des Ofendeckels 12 und der Kühlwasserrücklauf 20, 20a des Abgaskrümmers 15 um ca. 90° verdreht werden kann. Dabei werden die Kühlwasservorläufe 19, 20, die mit dem Sammler 33 gemeinsam verbunden sind, aus dieser ersten Position in eine um 90° gedrehte zweite, mit als Kühlwasservorläufe 19a, 20a, bezeichneten Position, überführt. Ferner zeigt sie einen hiervon getrennt angeordneten Kühlwasservorlauf 21 und einen Kühlwasserrücklauf 22, die dem Ofengefäß 11 zugeordnet sind. Das Ofengefäß 11 wird über den Kühlwasservorlauf 21 und den Kühlwasserrücklauf 22 mit dem betriebsbedingt erforderlichen Kühlwasser versorgt.

Angetrieben wird das Drehportal 17 über ein Drehportalantrieb 23. Durch diese Anordnung ist es möglich, eine verdrillf eie Kühlwasserzuführung sicherzu- stellen, wenn es im Schmel zprozess notwendig sein sollte, den Ofendeckel 12 anzuheben und zu verschwenken. Zugleich kann das Ofengefäß 11 mit der Kippbühne 13 zum Abstich der Schlacke zum Abstich des Metalls in die entgegengesetzte Richtung gekippt werden.

Die Kühlwasservor- und -rückläufe für den Abgaskrümmer 15 und den Ofendeckel 12 drehen und schwenken dabei mit, ohne sich hierbei ineinander zu verdrehen. Gleichzeitig wird die Kippbewegung des Schmelz- ofens 10 und damit die Veränderung der aktiven Längen des Kühlwasservor- und Kühlwasserrücklaufes 21 und 22 des Ofengefäßes 11 durch Veränderung der Schwenkwinkel 28 und 29 der Vorlauf- und Rücklaufrohrabschnitte 24 und 25 in den Rohrdrehgelenken 26 ausgeglichen.

Wird der Ofendeckel 12 um den Deckelhub 30 angehoben und verschwenkt, so werden die Kühlwasserrückläufe 19 und 20 und die Kühlwasserrückläufe in die Position 19a, und 20a gedreht. Dadurch kann das Drehportal 17 den Schwenk des Ofendeckels 12 mitmachen und gleichzeitig Kühlung des Ofengefäßes 11 über den zentralen Kühlwasservo lauf 18 und die Kühlwasserrückläufe 19, 19a und 20, 20a aufrecht erhalten. Die Hierfür vorgesehenen Rohleitungen sind an Rohrdrehgelenken 26 drehbar miteinander verbunden. Somit kann das Verdrillen der Vor- und Rückläufe 18 bzw. 19, 19a und 20, 20a bei einem Verschwenken des Ofendeckels 12 ausgeschlossen werden.

Figur 3 zeigt im Detail den zentralen, bei- dendig in den Rohrdrehgelenken 26 drehbar gelagerten Kühlwasservorlauf 18, der zum Ofendeckel 12 führt. Der Kühlwasserverlauf 18 kann über zugeordnete sog. But- terflyventile 27 abgesperrt werden. Die Kühlwasserver- sorgung erfolgt über einen zusätzlich mit Richtungs ^¬ pfeilen gekennzeichneten Kühlwasaervorlauf 18 und

Kühlwasserrücklauf 19, die unter anderem auch den Ofen ^¬ deckel 12 mit der notwendigen Kühlwasser versorgen. Dem Kühlwasservorlauf 18 sind Vorlaufrohab ^¬ schnitte 24 und dem Kühlwasserrücklauf 19 sind Rück ^¬ laufrohabschnitte 25 zugeordnet. Die Vorlaufrohrab ^¬ schnitte 24 und die Rücklaufrohrabschnitte 25 sind in den Drehgelenken 26 drehbar und gegeneinander ver- schiebbar ausgebildet. Die Rohrdrehgelenke 26 sind da ^¬ bei als drehbare Flanschverbindungen ausgebildet.

Dies kommt dann zum Tragen, wenn das der Schmelzofen 10 zum Abstich mit der Kippbühne 13 in die eine oder andere Richtung gekippt und hierfür der Ofen- deckel 12 angehoben wird.

Die Figuren 4 und S veranschaulichen den Vor ^¬ gang, wie sich die Vorlaufrohrabschnitte 24 und Rücklaufrohrabschnitte 25 beim Anheben des Ofendeckels 12 relativ gegeneinander verschoben werden. In Figur 4 weisen die an Festpunkten 31 festgelegten Vorlaufrohrabschnitte 24 und Rücklaufrohrabschnitte 26 einen bestimmten Winkel 28 bzw. 29 auf.

Wie die Figur 5 zeigt, ändert sich der Winkel 28 bzw. 29 durch den Deckelhub 30 des Ofendeckels 12 und die Vorlaufrohrabschnitte 24 und Rücklaufrohrabschnitte 25 bilden nun die Winkel 28' bzw. 29', die größer als der Winkel 28 bzw. 29 sind.

Durch diese Maßnahmen können für die betriebsbedingten Kippbewegungen des Schmelzofens 10 so- wie den Hubbewegungen des Ofendeckels 11 erforderlichen Veränderungen der Längen der Kühlwasserversorgung wer- den damit ausgeglichen. Die jeweils benötigte Kühlwas ^¬ sermenge kann entweder mittels der Absperrventile oder durch entsprechende Dimensionierung der Vorlaufrohrabschnitte 24 und Rücklaufrohrabschnitte 25 variiert wer ^¬ den. Ein Abreißen aufgrund durch Gewicht bedingte Über ^¬ lastung oder durch eine überdurchschnittliche Beauf ^¬ schlagung der Rohrabschnitte 24 und 25 mit Kühlwasser ist durch diese Maßnahme ausgeschlossen.

Die Figuren 6 und 7 zeigen die Kühlwasserfüh ^¬ rung 17a des Schmelzofens 10 über die Vorlaufrohrabschnitte 24 und Rücklaufrohrabschnitte 25 bei geschlossenem Ofendeckel 12 und um 10° gekippten bzw. um 15° entgegengest zt gekipptem Ofengefäß 11. Die den Fest ^¬ punkten 31 zugeordneten Vorlaufrohrabschnitte 24 und Rücklaufrohrabschnitte 25 sind in Rohrdrehgelenken 26 drehbar gelagert. Die Vorlaufrohrabschnitte 24 und Rücklaufrohrabschnitte 25 sind mit einem Ende an dem Drehportal 17 drehbar angeflanscht.

Wie die Figur 6 weiter zeigt, werden die Vorlaufrohrabschnitte 24 beim Kippen in die eine Richtung aufeinander zu bewegt. Wodurch wird der Winkel 28'' zwischen ihnen verkleinert. Gleichzeitig bewegen sich die Rücklaufrohrabschnitte 25 voneinander weg, wodurch sich der Winkel 29'' zwischen ihnen vergrößert.

Figur 7 zeigt ein Kippen des Schmelzofens 10 zu dem in Figur 6 dargestellten entgegengesetzt Kippen ^¬ stellung. Dabei wird der Winkel 28''' zwischen den Vorlauf ohrabschnitten 24 vergrößert, während sich der Winkel 29''' zwischen den Rücklaufrohrabschnitte 25 verkleinert. In beiden Fällen sind die Vorlaufrohrabschnitte 24 und Rücklauf ohrabschnitte 25 in den Festpunkten 31 drehbar, während die Anbindung an das Dreh- portal 17 lageveränderbar ausgebildet ist. Die Schei ^¬ telpunkte 32 zwischen den in Rohrdrehgelenken 26 mit ^¬ einander verbundenen Vorlaufrohrabschnitten 24 und Rücklaufrohrabschnitten 25 sind dabei höhenvariabel. Figur 8 ist eine Darstellung der Kühlwasser ^¬ führung 17a nur für das hier nicht näher dargestellte Ofengefäß. Auch hierbei sind Vorlaufrohrabschnitte 24 und Rücklaufrohrabschnitte 25 für den Vor- und Rücklauf des Kühlwassers vorgesehen. Die Vorlaufrohrabschnitte 24 und Rücklaufrohrabschnitte 25 sind untereinander mittels Rohrdrehgelenken 26 miteinander verbunden, so dass sie relativ zueinander verschoben werden können. Auch hier sind Festpunkte 31 vorgesehen, an denen die Vorlaufrohrabschnitte 24 und Rücklaufrohrabschnitte 25 drehbar in Position gehalten werden sind. Die Kippbewe ^¬ gung der Kippbühne 13 wird durch die über die Rohrdreh- gelenkte 26 relativ zueinander beweglichen, starren Vorlaufrohrabschnitte 24 und Rücklaufrohrabschnitte 25 ausgeglichen . Die Figur 9 zeigt die Kühlwasserführung 17a über die Vorlaufrohrabschnitte 24 und Rücklaufrohrabschnitte 25 für das Ofengefäß 11 in einer Ruhestellung. Ruhestellung bedeutet hier, dass der Schmelzofen 10 weder in die eine noch in die andere Richtung gekippt ist, und der Ofendeckel 12 das Ofengefäß 11 verschließt- Dabei befinden sich die Festpunkte 31 für die Kühlwasserführung 17a des Ofengefäßes 11 im Wesentlichen auf gleicher Höhe.

Wird das Ofengefäß 11, wie in Figur 10 darge- stellt ist, um ca. 15° in eine Richtung gekippt, so vergrößert sich der Winkel 29 zwischen den Rücklauf- rohrabschnitten 25 und es verkleinert sich der Winkel 28 zwischen den Vorlaufrohrabschnitten 24.

Wird das Ofengefäß 11 nun um 10° in die entgegen gesetzte Richtung gekippt, wie dies in Figur 11 dargestellt ist, verkleinert sich der Winkel 29' zwischen den Rücklaufrohrabschnitten 25, während sich der Winkel 28' zwischen den Vorlaufrohrabschnitten 24 wieder vergrößert. Die Scheitelpunkte 32 ^' zwischen den in Rohrdrehgelenken 26 miteinander verbundenen Vorlauf- rohrabschnitten 24 und Rücklaufrohrabschnitten 25 sind dabei ebenfalls höhenvariabel.