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DE3886379T3 - Kühlsystem und -verfahren zum Handhaben von geschmolzenen metallenthaltenden Gefässen. - Google Patents

Kühlsystem und -verfahren zum Handhaben von geschmolzenen metallenthaltenden Gefässen.

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Publication number
DE3886379T3
DE3886379T3 DE3886379T DE3886379T DE3886379T3 DE 3886379 T3 DE3886379 T3 DE 3886379T3 DE 3886379 T DE3886379 T DE 3886379T DE 3886379 T DE3886379 T DE 3886379T DE 3886379 T3 DE3886379 T3 DE 3886379T3
Authority
DE
Germany
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coolant
pressure
outlets
furnace
wall
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 - Lifetime
Application number
DE3886379T
Other languages
English (en)
Other versions
DE3886379D1 (de
DE3886379T2 (de
Inventor
William Howard Burwell
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.)
Graftech Technology LLC
Original Assignee
Ucar Carbon Technology Corp
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=22599639&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE3886379(T3) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Ucar Carbon Technology Corp filed Critical Ucar Carbon Technology Corp
Publication of DE3886379D1 publication Critical patent/DE3886379D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3886379T2 publication Critical patent/DE3886379T2/de
Publication of DE3886379T3 publication Critical patent/DE3886379T3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • F27D1/00Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/12Casings; Linings; Walls; Roofs incorporating cooling arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • F27D1/00Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/18Door frames; Doors, lids or removable covers
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    • F27D1/1816Removable covers specially adapted for arc furnaces

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Description

  • Diese Erfindung befaßt sich mit einem verbesserten Lichtbogenschmelzofen zur Aufnahme und Handhabung von erhitzten Materialien und einem Verfahren zur Kühlung eines solchen Ofens. Die Erfindung ist insbesondere auf eine Abdeckung und ein Dach für einen Lichtbogenschmelzofen für geschmolzene Metalle, wie zum Beispiel Schmelzöfen, Pfannen und ähnliches, ausgerichtet.
  • Systeme nach dem Stand der Technik zur Aufnahme von geschmolzenen Materialien und insbesondere von geschmolzenen Metallen waren auf eine feuerfeste Auskleidung oder Wasserkühlung oder einer Kombination dieser beiden angewiesen, um die Wände, den Boden und die Abdeckungen solcher Behälter gegen die von den geschmolzenen Materialien und Abgasen erzeugte hohe Temperatur zu schützen. Im Fall von geschmolzenen Metallen, wie zum Beispiel Stahl, können diese Temperaturen oberhalb von 1540ºC (2800ºF) liegen.
  • Die in solchen Behältern angebrachten feuerfesten Auskleidungen sind kostenintensiv und haben eine kurze Lebensdauer, sogar dann, wenn solche Auskleidungen oberhalb der Schmelzzone des Behälters verwendet werden. Obwohl Wasser verwendet wurde, um die inneren Oberflächen dieser Behälter (im allgemeinen hergestellt aus Baustahlplatten) zu kühlen, war es ein übliches Verfahren, geschlossene Systeme zu verwenden, in denen unter Druck stehendes Wasser die Kanäle des Kreislaufsystems innerhalb der Behälterwände, des Daches und ähnlichem vollständig füllt. Diese Systeme benötigen im allgemeinen große Volumina an Wasser bei relativ hohen Drücken. "Heiße Zonen", die an der inneren Wand durch Unterbrechung des Kühlmittelflusses erzeugt werden, können zu einer plötzlichen Verdampfung des Wassers und einem Bersten der Gehäusestruktur führen. Tritt erst einmal eine Leckage der inneren Wände des Behälters auf, kann der Fluß des Kühlwassers in das geschmolzene Material zu ernsthaften Gefahren führen, wie zum Beispiel Explosionen aufgrund des plötzlichen Verdampfen des Wassers oder anderen widrigen Reaktionen. Diese Probleme erzeugen ernsthafte Gefahren für Leben und Anlage zusätzlich zu dem Schaden an dem geschmolzenem Material, das gerade verarbeitet wird. Bei anderen Systemen nach dem Stand der Technik, mit denen versucht wird, solche Probleme zu verringern, werden komplizierte, kostenintensive und schwierig zu wartende Anlagen eingesetzt, was eindeutig nicht in dem angrenzenden Bereich und in der Umgebung von Stahlöfen und anderen Behältern zur Handhabung von geschmolzenem Material wünschenswert ist. In WO-A-8602436 wird ein Sprühkühlsystem für die Seitenwände und/- oder das Dach eines Ofens beschrieben, mit dem Zweck, die benötigte Menge an Kühlmittel relativ zu der bei einem unter Druck stehenden Ofenkühlsystem benötigten Menge zu verringern. In diesem System fördern Sprühverteiler und -rohre Kühlmittel zu Sprühdüsen, die innerhalb eines Freiraumes zur Kühlung in einer Dachstruktur verteilt sind, um Kühlmittel gegen die Arbeitsplatten des Daches zu sprühen. Die Sprührohre und -verteiler bilden außerdem einen Teil des Dachaufbaus. Eine Pumpe ist angeschlossen, um das Kühlmittel aus dem Freiraum zur Kühlung abzusaugen. In die Arbeitsplatten sind Thermoelemente eingebettet, um deren Temperatur zu überwachen und Bedienungselemente, um die Flußgeschwindigkeit der zur Beibehaltung der gewünschten Temperatur notwendigen Menge an Kühlmittel, die dem Dach und/oder den Seitenwänden zugeführt wird, einzustellen.
  • Unter Berücksichtigung der oben erwähnten und anderer Nachteile des Standes der Technik, hat es sich jetzt als möglich erwiesen, ein relativ leichtes und zugleich leistungsfähiges System zur Kühlung des Daches, der Wände und anderer Gehäuseoberflächen von Behältern zur Handhabung von geschmolzenen Materialien, insbesondere Schmelzöfen, zur Verfügung zu stellen. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein solches System, das, im Falle einer Fehlfunktion, die Risiken eines Schadens an Leben oder Anlage minimiert. Die vorliegende Erfindung betrifft zusätzlich ein verbessertes System, das das innerhalb des Gehäusedaches und/oder innerhalb der Wände eines Behälters zur Handhabung von geschmolzentm Material benötigte Volumen an Kühlmittel verringert. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Kühlsystem, bei dem es nicht notwendig ist, eine feuerfeste, wärmeisolierende Verkleidung an der Innenseite des Gehäusedaches solcher Behälter anzubringen.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Lichtbogenschmelzofen zur Handhabung einer erhitzten Substanz mit einem flüssigkeitsge kühlten Gehäuse zur Verfügung gestellt, das aus inneren und äußeren Wänden mit einem dazwischenliegenden Freiraum besteht, wobei die Wände des Gehäuses im wesentlichen gasdicht sind; Einlässen zur Förderung von unter Druck stehendem flüssigem Kühlmittel in Mittel zur Versprühung, die innerhalb des Freiraumes angebracht sind, um das Kühlmittel gegen die innere Wand zu sprühen, damit eine gewünschte Temperatur an der inneren Wand beibehalten werden kann; Auslässen zum Ablassen des verbrauchten flüssigen Kühlmittels; und Mitteln zum Erhalt eines Druckunterschiedes, die Mittel aufweisen, mit denen ein unter Druck stehendes Gas in den Freiraum eingeleitet werden kann, um den Freiraum unter einem Druck oberhalb von 101,33 kPa (eine Atmosphäre) und unterhalb des Druckes des unter Druck stehenden flüssigen Kühlmittels zu halten und um einen kontrollierten Druckunterschied zwischen dem Freiraum und dem Kühlmittelauslaß beizubehalten, der ausreicht, damit das verbrauchte flüssige Kühlmittel durch die Auslässe aus dem Freiraum gedrängt werden kann, um die Menge an im Freiraum befindlichen Kühlmittel zu minimieren.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Kühlung eines Lichtbogenschmelzofens zur Handhabung einer erhitzten Substanz, wobei der Ofen ein flüssigkeitsgekühltes Gehäuse aufweist, das aus inneren und äußeren Wänden mit einem dazwischenliegenden Freiraum und einem Einlaß und einem Auslaß für das flüssige Kühlmittel in dem Freiraum besteht, wobei das Verfahren umfaßt:
  • (a) Einleiten eines unter Druck stehenden flüssigen Kühlmittels durch den Einlaß in Mittel zur Versprühung, um das Kühlmittel gegen die innere Wand zu sprühen, damit an der inneren Wand eine gewünschte Temperatur beibehalten werden kann; und
  • (b) Einleiten eines Gases in den Freiraum, um den Freiraum unter einem Druck von mehr als 101,33 kPa (eine Atmosphäre) und unterhalb des Druckes des unter Druck stehenden Kühlmittels zu halten und um einen Druckunterschied zwischen dem Druck des unter Druck stehenden, flüssigen Kühlmittels und dem Druck des verbrauchten flüssigen Kühlmittels an dem Kühlmittelauslaß beizubehalten, damit das verbrauchte flüssige Kühlmittel durch den Auslaß aus dem Freiraum gedrängt werden kann.
  • Somit wird in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine flüssigkeitsgekühlte Abdeckung für einen Lichtbogenschmelzofen zur Verfügung gestellt, die im wesentlichen gasdichte innere und äußere Wänden mit einem dazwischenliegenden inneren Freiraum aufweist; einen Einlaß in den inneren Freiraum für ein unter Druck stehendes flüssiges Kühlmittel; Einlässe zur Förderung eines Kühlmittels zu Mitteln zur Versprühung, die innerhalb des inneren Freiraumes angebracht sind, um das Kühlmittel gegen die innere Wand zu sprühen, damit die Wand gekühlt werden kann; Auslässe zum Ablassen des verbrauchten Kühlmittels; und Mittel zum Erhalt eines Druckunterschiedes, die Mittel aufweisen, mittels derer ein Gas in den Freiraum eingeleitet werden kann, um den inneren Freiraum unter einem Druck oberhalb von 101,33 kPa (eine Atmosphäre) und zwischen dem Druck des unter Druck stehenden flüssigen Kühlmittels und dem Druck des verbrauchten Kühlmittels an den Auslässen zu halten, damit das verbrauchte flüssige Kühlmittel durch die Auslässe aus dem inneren Freiraum gedrängt werden kann.
  • In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Dach für einen Lichtbogenschmelzofen zur Metallgewinnung mit inneren und äußeren Wänden mit einem dazwischenliegenden inneren Freiraum; Mitteln in dem Dachinneren, um ein unter Druck stehendes flüssiges Kühlmittel gegen die innere Wand zu sprühen, damit die innere Wand gekühlt und bei einer gewünschten Temperatur gehalten werden kann; einem Paar an Kühlmittelauslässen, um das Abfließen des verbrauchten flüssigen Kühlmittels von der inneren Wand zu ermöglichen; Mitteln zum Erhalt eines Druckunterschiedes zwischen dem Dachinneren und den Kühlmittelauslässen, wobei diese Mittel Mittel aufweisen, mittels derer ein Gas in das Dachinnere eingeleitet werden kann, um das verbrauchte flüssige Kühlmittel durch die Kühlmittelauslässe aus dem Dachinneren zu drängen; Mitteln, um das Kippen des Daches und die Anhebung von einem der Kühlmittelauslässe relativ zu dem anderen der Kühlmittelauslässe zu verschließen, zur Verfügung gestellt.
  • Das verbrauchte Kühlmittel wird durch ein System aus dem Freiraum zwischen den inneren und äußeren Wänden gedrängt, das ein Gas, wie zum Beispiel Luft oder Stickstoff, unter Druck einleitet. Dieser Druck liegt oberhalb des Atmosphärendruckes, aber zwischen dem Druck des unter Druck stehenden, flüssigen Kühlmittels und dem Druck des verbrauchten Kühlmittels an dem Kühlmittelauslaß, damit das Kühlmittel vollständig verdrängt werden kann. Wenn solche Abdeckungen auf kippbaren Behältern verwendet werden, werden mehrere Kühlmittelauslässe zusammen mit Mitteln zur Erfassung der Anhebung eines Auslasses über einen anderen Auslaß angebracht. Während des Kippvorganges ist der höherliegende Auslaß verschlossen, um einen Druckabfall des Inneren der Abdeckung zu verhindern. An der Unterseite der Abdeckung oder des Daches können hohle, röhrenförmige Ansätze angebracht sein, die sich von der inneren Wand in Richtung des Ofeninneren erstrecken, um erstarrte Bestandteile des geschmolzenen Materials, zum Beispiel verspritzte Schlacke, aufzufangen und zurückzuhalten, die an die Unterseite der Abdeckung oder des Daches gelangt. Hierdurch wird eine fester haftende, an Ort und Stelle gebildete, wärmeisolierende Verkleidung erhalten, die eine thermische Beanspruchung der Abdeckung oder des Daches verringert. Indem sorgfältig eine Verkleidung aus isolierender Schlacke an der Unterseite der inneren Wand an Ort und Stelle gebildet wird und solche Schlacke an der nach unten weisenden Oberfläche der inneren Wand festgehalten wird, kann die Abdeckung oder das Dach zur Beladung oder ähnlichem ohne den Verlust der isolierenden Verkleidung aus Schlacke abgenommen und dann wieder auf den Ofen aufgesetzt werden. Diese Vorgehensweise schützt die innere Wand gegen zu hohe Temperaturschwankungen und minimiert dadurch tatsächlich die thermische Beanspruchung, die dazu führen könnte, daß die innere Wand aufgrund von Spannungen reißt. Bei Verwendung von hohlen, röhrenförmigen Ansätzen können diese die verspritzte Schlacke in den und um die röhrenförmigen Ansätze so auffangen daß sich ein fester Halt für die Verkleidung aus Schlacke ergibt, die dann an der nach unten weisenden Oberfläche der inneren Wand der Abdeckung oder des Daches festgehalten bleibt, sogar dann, wenn die Abdeckung oder das Dach abgenommen wird.
  • Das System der vorliegenden Erfindung ist höchst leistungsstark, wobei wesentlich weniger Kühlwasser als bei mit Wasser gefluteten Systemen verwendet wird. In einem Beispiel, in dem das System der Erfindung verwendet wird, wird zum Beispiel nur ungefähr halb soviel Kühlmittel verwendet, wie in einem typischen, mit Wasser gefluteten System nach dem Stand der Technik. Diese wesentliche Verringerung der benötigten Menge an Kühlwasser ist insbesondere für einige Metallhersteller wichtig, die keine entsprechende Wasserversorgung zur Verfügung haben, die für die zur Zeit erhältlichen wassergekühlten Systeme erforderlich ist. Zusätzlich hält die scheuernde Wirkung der Sprühstrahle gegen die Arbeitsplatten die Plattenoberflächen sauber und steigert damit die Kühlleistung und verlängert die Lebensdauer des Ofens und/oder der Komponenten. In einigen Systemen nach dem Stand der Technik können sich Ablagerungen und Schlamm sowohl in Rohren als auch in den damit verbundenen Anlagenteilen aufbauen, was ein regelmäßiges Reinigen oder eine chemische Behandlung des Wassers erfordert, um die Kühlleistung zu erhalten.
  • Die Kühlflüssigkeit ist vorzugsweise Wasser oder eine Flüssigkeit auf Wasserbasis und wird in einer solchen Menge versprüht, daß die Sprühtröpfchen auf Grund des Kontaktes mit dem Oberflächenbereich Hitze absorbieren. Wenn es gewünscht wird, können Thermoelemente in die Platten eingebettet werden, um die Temperatur zu messen. Diese Thermoelemente können mit entsprechenden Regeleinrichtungen verbunden werden, um die Geschwindigkeit des Kühlmittelflusses einzustellen, damit die gewünschte Temperatur erhalten bleibt. Die durch das Sprühsystem erzeugten Tröpfchen der Kühlflüssigkeit kommen mit einem sehr großen Oberflächenbereich in Berührung, wodurch sich eine große Kühlkapazität ergibt. Zudem wird die Umwandlungsenthalpie der Verdampfung des Kühlmittels dazu genutzt, die Arbeitsplatten zu kühlen, wenn die Temperatur der Kühlflüssigkeit (Wasser) aufgrund des Auftretens einer zeitweisen heißen Zone oder ähnlichem eine Temperatur von 100ºC (212ºF) erreicht und die Kühlflüssigkeit plötzlich verdampft, obwohl diese Temperatur normalerweise nicht erreicht wird. Hierdurch wird ein Wärmeverbrauch erreicht, der annähernd das zehnfache des Wärmeverbrauchs beträgt, der mit Kühlung durch geflutete Systeme erreicht wird.
  • Bei einem sprühgekühlten System wird wesentlich weniger Wartung als bei mit Wasser gefluteten Systemen nach dem Stand der Technik benötigt. Zum Beispiel setzen sich in einem mit Wasser gefluteten System nach dem Stand der Technik Niederschläge ab, wenn die Wassertemperatur über ungefähr 60ºC (ungefähr 140ºF) steigt, wodurch sich Ablagerungen und Anreicherungen auf der zu kühlenden Oberfläche bilden, die die Kühlleistung reduzieren. Zusätzlich kann Dampf erzeugt werden, der eine gefährliche Situation mit der Möglichkeit einer Explosion herbeiführt, wenn die Wassertemperatur in Systemen nach dem Stand der Technik ungefähr 100ºC (ungefähr 222ºF) übersteigt. Wie zuvor beschrieben, haben die Sprühstrahle des Wassers eine scheuernde Wirkung auf die zu kühlende Oberfläche, wodurch diese frei von Ablagerungen und ähnlichem gehalten werden kann. Zudem kann das System der Erfindung mit einem ausreichenden Druck verwendet werden, um einen Sprühstrahl zu erzeugen, und der Freiraum zur Kühlung oder die Platten sind bequem zu erreichen, wodurch ein einfaches Reinigen oder eine einfache Reparatur, wenn erforderlich, ermöglicht wird. Mit Wasser geflutete Systeme bestehen andererseits aus einzelnen Paneelen, die ausgebaut und durchgespült werden müssen, um ihre Lebensdauer zu erhalten. Zudem benötigen mit Wasser geflutete Systeme eine beträchtliche Anzahl an Schläuchen, Rohren, Ventilen und ähnlichem, die angeschlossen, getrennt und gewartet werden müssen. Zusätzlich verringert das Fehlen einer vorgefertigten, feuerfesten Verkleidung der Struktur in Übereinstimmung mit der Erfindung sowohl das Gewicht als auch die kostenintensive und zeitraubende Wartung, die bei Öfen mit feuerfesten Auskleidungen erforderlich ist.
  • Die vorliegende Erfindung wird jetzt zusätzlich mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, ohne auf irgendeine Art und Weise auf diese eingeschränkt zu sein.
  • Abb. 1 ist ein Seitenquerschnitt des oberen Bereichs eines Daches eines Elektro-Lichtbogen-Ofens, das die vorliegende Erfindung verkörpert;
  • Abb. 2 ist eine Aufsicht eines Daches in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung für einen Elektro-Lichtbogen-Ofen mit Teilschnitten, die das Innere des Ofendaches zeigen;
  • Abb. 3 ist ein Querschnitt des Teils des Ofendaches entlang der Linie 33 in Abb. 2;
  • Abb. 4 ist eine perspektivische Sicht eines Teilbereichs der Unterseite des Ofendaches aus Abb. 2; und
  • Abb. 5 ist eine schematische Seitenansicht eines Elektro-Lichtbogen-Ofens, wobei eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • Wie hier verwendet, soll "Behälter" Gefäße zur Handhabung von erhitzten Substanzen bezeichnen, zum Beispiel Behälter zur Handhabung von geschmolzenen Materialien, Leitungen zur Handhabung von heißen Gasen oder Flüssigkeiten, Rohrbögen zur Handhabung von heißen Gasen oder Flüssigkeiten oder ähnliches. Die vorliegende Erfindung kann am besten in unterschiedlichen Bauteilen von Behältern zur Handhabung von geschmolzenen Materialien, zum Beispiel in dem Dach, in den Seiten- oder Bodenwänden solcher Behälter, verwendet werden. Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in den Abb. 1, 2, 3, 4 und 5 der Zeichnungen dargestellt. Hier wird ein Elektro-Lichtbogen-Ofen und eine damit verbundene Dachstruktur gezeigt. Gleiche Ziffern werden dazu verwendet, gleiche charakteristische Merkmale in allen Abbildungen zu bezeichnen.
  • Eine erste bevorzugte Ausführungsform des flüssigkeitsgekühlten Gehäuses der vorliegenden Erfindung ist in den Abb. 1 und 2 darge stellt. In dieser Ausführungsform besteht das Gehäuse aus einem kreisförmigen Dach 10 eines Elektro-Lichtbogen-Ofens, dargestellt im Querschnitt, das sich oben auf einem handelsüblichen Elektro-Lichtbogen-Ofen 12 befindet. Der Teil des Ofens 12, der sich direkt unterhalb des Randes 13 befindet, ist der Mantel 15 eines Stahlofens, der mit feuerfesten Steinen 17 oder anderem, wärmeisolierendem Material ausgekleidet ist. Die Seitenwand des Ofens oberhalb der Schmelzzone kann wahlweise, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, aus inneren und äußeren Platten unter Verwendung des unten beschriebenen inneren Sprühkühlsystems in Verbindung mit dem Dach 10 hergestellt sein. Das Ofendach 10 hat eine zentrale Elektrodenöffnung 32, die die drei Elektroden 70, 72 und 74 aufnimmt und einen hohlen inneren Bereich 23 zwischen der oberen Abdeckung 11 und dem Dachboden 39. Innerhalb dieses inneren Freiraumes 23 befinden sich mehrere speichenähnliche Sprühverteiler 33 der Kühlung, die Kühlmittel aus einer zentralen, rundlaufenden, ringförmigen Sammelleitung 29 zur Zuführung von Wasser erhalten, die sich um die Öffnung 32 erstreckt. Nach unten weisende Sprühköpfe 34 sprühen das Kühlmittel 36 gegen die Innenseite 38 des Dachbodens 39, um das Dach während des Schmelzvorganges oder anderer Behandlungen des geschmolzenen Materials in dem Ofen 12 bei einer annehmbaren Temperatur zu halten. Das Kühlmittel wird aus dem Dachinneren über die Öffnungen 51 in die Abflußsammelleitung 47 abgelassen, die sich um den unteren, äußeren Rand des Daches erstreckt. Der Auslaß 45 kann mit einer externen Abflußleitung verbunden werden und erlaubt das Abfließen des Kühlmittels aus der Sammelleitung 47. Wie weiter unten detaillierter beschrieben wird, wird das Kühlmittel vollständig durch den Auslaß 45 abgelassen, wenn ein Gas in das Dachinnere 23 durch den Gaseinlaß 19 eingeleitet wird.
  • Während des Betriebes des Ofens 12, zum Beispiel während der Stahlherstellung, wird der geschmolzene Stahl von geschmolzener Schlacke oder anderen Deckmaterialien bedeckt, die in verschiedene Richtungen aufspritzen oder verspritzen können. Wenn solche verspritzte Schlacke an die Unterseite 39 des Daches 10 gelangt, können Teile davon erstarren und an der Unterseite des Daches haften. Wenn die Schlacke erstarrt ist, dient sie als wärmeisolierende Schicht, die die Temperatur des Teils des Daches verringert, den die Schicht bedeckt. Während des normalen Betriebes des Ofens und der Dachkonstruktion kann die Schlacke möglicherweise zu Zeiten abplatzen, wenn das Dach zum Beispiel abgenommen wird oder andernfalls, wenn die Dachunterseite einem mehrfachem Wechsel zwischen heißen und relativ kalten Temperaturen ausgesetzt ist. Dieser gleiche Temperaturwechsel kann, wenn auch in geringerem Maß, auftreten, wenn der elektrische Strom für die Elektroden bei einer Betriebsunterbrechung des Ofens unterbrochen wird. Als eine Folge davon ist die Unterseite 39 des Daches, die normalerweise aus einer Stahlplatte oder ähnlichem besteht, einer thermischen Beanspruchung oder einer thermischen Spannung ausgesetzt, wodurch Materialermüdung und schließlich ein Reißen der Stahlplatten hervorgerufen werden kann. Um die Schlacke an der Unterseite des Daches 10 sicherer aufzufangen und festzuhalten und die Möglichkeit eines Abplatzens während mehrfacher thermischer Wechsel oder während des Abnehmens des Daches vom Ofen zu verringern, bedecken mehrere röhrenförmige Ansätze 25 die Dachunterseite 39. Diese Ansätze 25, die weiter unten detaillierter beschrieben werden, sind an der gesamten inneren Oberfläche des Daches in bestimmten Abständen angeschweißt und dienen als Gefäß oder Hülse für die Schlacke, um diese zurückzuhalten. Schlacke, die von der Schmelze aufspritzt, kann an Ort und Stelle eine haftende, wärmeisolierende, feuerfeste Verkleidung 27 um und innerhalb dieser Ansätze 25, wie in Abb. 1 dargestellt, bilden. Es wird darauf hingewiesen, daß diese Verkleidung 27 für einen stationären Zustand der Temperaturregelung der Dachunterseite 39 nicht notwendig ist, da diese Aufgabe von dem Sprühkühlsystem gut durchgeführt wird. Da die Schlackeverkleidung 27 jedoch meistens gebildet wird, ermöglicht es die vorliegende Erfindung, daß die Schlackeverkleidung 27 durch die eingebetteten Ansätze 25 fester haftet und das Dach demzufolge weniger unerwünschter thermischer Beanspruchung ausgesetzt ist.
  • Eine andere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Abb. 2-5 dargestellt, wobei in Abb. 5 eine schematische Seitenansicht einer anderen Ofenanlage unter Verwendung der vorlie genden Erfindung dargestellt ist. Ein handelsüblicher Behälter 12 eines Elektro-Lichtbogen-Ofens wird normalerweise dazu verwendet, Stahl und andere eisenhaltige Legierungen zu schmelzen und zu behandeln. Der Ofenbehälter 12 ist auf einem Drehzapfen oder einer Achse 14 gelagert, der oder die es ermöglicht, den Ofen in eine der beiden, durch den Pfeil gekennzeichneten Richtungen, zu kippen. Normalerweise kann der Ofen in eine Richtung gekippt werden, um Schlacke durch den Ausguß 18 für Schlacke abzugießen. Direkt gegenüber dem Ausguß 18 für Schlacke befindet sich der Ausguß 16 für geschmolzenen Stahl auf der gegenüberliegenden Seite des Ofens 12, der dazu dient, den geschmolzenen Stahl abzustechen oder abzugießen, wenn der Ofen in die gegenüberliegende Richtung gekippt wird, sobald das Schmelz- und Behandlungsverfahren abgeschlossen ist.
  • In einer teilweise vergrößerten Ansicht ist das Ofendach 10 dargestellt, wie es von seiner üblichen Position, in der es oben auf der Ofenkante 13 aufliegt, angehoben ist. Das Ofendach 10 hat eine leicht konische Form und an seiner Spitze eine zentrale Öffnung 32, um eine oder mehrere Elektroden in das Ofeninnere einzubringen. Normalerweise werden drei Elektroden in einer sogenannten "Dreieck-" Trägerstruktur verwendet, die, wie in Bild 1 gezeigt, in die Dachöffnung 32 eingepaßt werden kann. Das Dach 10 besteht aus einer oberen, äußeren Wand 11 und einer unteren, inneren Wand 38, deren Unterseite 39 (Abb. 3) dem Inneren des Ofens ausgesetzt ist. Die äußeren und inneren Wände 11 bzw. 38 bilden den inneren Freiraum 23 des Daches. Das Dach 10 hat keinen direkten Kontakt mit dem geschmolzenem Stahl, dient aber dazu, Gase und andere Emissionsprodukte aus dem Stahlbad während der Stahlherstellung in dem Ofen zurückzuhalten.
  • Um die Unterseite des Ofendaches 10 vor der intensiven Hitze zu schützen, die von dem Inneren des Ofens 12 ausgestrahlt wird, wird ein Sprühsystem 28 für ein Kühlmittel zur Verfügung gestellt, das ein Kühlmittel dem Freiraum 23 zwischen der unteren und der oberen Wand des Daches zuführt. Das Sprühsystem verwendet ein Kühlmittel, wie zum Beispiel Was ser oder eine Flüssigkeit auf Wasserbasis, das vorzugsweise bei Umgebungstemperatur unter einem erhöhten Druck von einer Kühlmittelzuführung 20 eingespeist wird. Die Zuführungsleitung 40 für das Kühlmittel fördert das Kühlmittel durch die Schlauchverbindung 30 und die Drucküberwachung 42 zu dem Sprühsystem 28. Von dem Sprühsystem 28 wird das Kühlmittel durch die Sprühköpfe oder -düsen 34 in regelbaren Sprühstrahlen 36 gegen den nach innen weisenden Bereich der unteren Wand 38 des Daches gesprüht.
  • Wie in den Abb. 2 und 3 detaillierter dargestellt, tritt das Kühlmittel von der Zuführungsleitung 40 durch einen Einlaß 21 zur Zuführung, der mit der Sprühsammelleitung 29 in Verbindung steht, in das Dach 10. Die Sprühsammelleitung 29 erstreckt sich in dem Inneren des Daches im wesentlichen vollständig um die Öffnung 32 und verteilt das Kühlmittel auf einzelne Verteiler 33, die sich speichenähnlich nach außen erstrecken und an denen die Sprühköpfe 34 befestigt sind. Dadurch, daß die Sprühstrahlen 36 des Kühlmittels nach unten gegen die gesamte, obenliegende Oberfläche der inneren Wand 38 gerichtet sind, wird die Wand 38 gekühlt und gegen die von der Schmelze und den Gasen im Ofen 12 erzeugte Hitze geschützt. Thermoelemente oder andere Mittel zur Erfassung der Temperatur (nicht abgebildet) können verwendet werden, um die Temperatur der Wand 38 zu überwachen. Die Menge des gegen die Wand 38 gesprühten Kühlmittels wird geregelt, um eine gewünschte Temperatur an der inneren Wand aufrechtzuerhalten und wird normalerweise so eingestellt, daß die Temperatur der Wand 38 unterhalb von 100ºC (212ºF) liegt, damit die Kühlmitteltröpfchen unter normalen Bedingungen nicht plötzlich verdampfen. Die große Oberfläche der Kühlmitteltröpfchen dient zusammen mit dem Volumen des verwendeten Kühlmittels dazu, die Wand 38 leistungsfähig und wirksam, wie oben beschrieben, zu kühlen.
  • Um das Kühlmittel abzulassen, nachdem es auf die Innenseite der Wand 38 gesprüht wurde, wird ein Ablauf- oder Entleerungssystem zur Verfügung gestellt, das aus der Abflußsammelleitung 47 besteht, die sich um die Peripherie des Inneren des Daches 10 erstreckt. Die Abflußsammellei tung 47 ist aus einem rechteckigen Rohr hergestellt, das durch die Wände 57 und 59 in zwei einzelne Abschnitte unterteilt ist. Durch die länglichen Öffnungen 51 oder anderen Öffnungen mit einem Zwischenabstand entlang dem unteren, nach innen gerichteten Teilbereich der Wand, kann verbrauchtes Kühlmittel von der schrägen unteren Wand 38 in die Abflußsammelleitung 47 gelangen. Das verbrauchte Kühlmittel sollte so schnell wie möglich abfließen gelassen werden, sodaß nur ein Minimum an stehendem Kühlmittel über der unteren Wand 38 vorliegt, um eine gegenseitige Beeinflussung mit dem direkt gegen die Wand 38 gerichteten Kühlmittelstrahl zu minimieren. Alle Öffnungen oder Kühlmittelauslässe 51 der Sammelleitung werden vorzugsweise von einem Sieb 49 bedeckt, um zu verhindern, daß Abriebteilchen in die Sammelleitung eindringen und das Ablaufen des Kühlmittels unterbrechen. Das Kühlmittel wird durch den Entnahmeauslaß 45 (Abb. 2) aus den entsprechenden Teilbereichen der Sammelleitung 47 in die Abflußleitungen 48 und 50 geleitet und durch die Auslässe 62 und 64 (Abb. 5) abgelassen.
  • Damit das verbrauchte Kühlmittel schnell entfernt und aus dem Inneren 23 des Daches 10 abgelassen werden kann, wird ein Mittel zur Verfügung gestellt, mit dem ein Druckunterschied zwischen dem Inneren des Ofendaches und dem Kühlmittelauslaß aufgebaut und beibehalten werden kann. Wie hier verwendet, bezeichnet und enthält dieses "Mittel zum Erhalt eines Druckunterschiedes" ein System, bei dem ein gasförmiges Medium in den Freiraum oberhalb des versprühten Kühlmittels eingeleitet wird und diesen Freiraum unter Druck setzt, um das Kühlmittel aus dem Dachabfluß zu drängen. Wie in Abb. 5 dargestellt, ist eine unter Druck stehende Gaszuführung 22 mittels einer Gaszuführungsleitung 44 mit dem Inneren des Daches 10 verbunden, um diesem ein Gas, wie zum Beispiel Luft oder Stickstoff zuzuführen. Der Druck eines solchen Gases in dem Dachinneren 23 sollte zwischen dem Druck des Kühlmittels an den Sprühköpfen 34 und dem Druck des verbrauchten Kühlmittels an den Kühlmittelauslässen 62 und 64 gehalten werden. Somit sollte der Druck des Gases so gehalten werden, daß P&sub1;> P&sub2;> P&sub3; ist, wobei P&sub1; den Druck des Kühlmittels an den Sprühköpfen angibt, P&sub2; den Gasdruck im Inneren des Daches und P&sub3; den Druck des Kühlmittels am Auslaß. Normalerweise ist das Kühlmittel Wasser, das bei normalem Leitungsdruck P&sub1; von 241 kPa (35 lb./in.²) (Manometerdruck) oder höher zugeführt wird. Vorzugsweise liegt der Gasdruck P&sub2; ungefähr 0,6895 kPa bis 137,9 kPa (ungefähr 0,1 bis 20 lb./in.²) oberhalb des Druckes P&sub3; des Kühlmittels am Auslaß. Der Druck P&sub3; des Kühlmittels am Auslaß ist normalerweise Atmosphärendruck (eine Atmosphäre) oder geringfügig höher. Dieser Druck wird durch die Manometer 66 und 68 angezeigt.
  • Um einen regelbaren Gasdruck im inneren Freiraum des Ofendaches 10 zu erhalten, wird es im allgemeinen notwendig sein, die verschiedenen Paneele und Bereiche der Dachstruktur abzudichten, um einen übermäßigen Austritt des Gases zu verhindern. Es ist nicht notwendigerweise in Betracht zu ziehen, die Dachstruktur völlig gasdicht zu machen, obwohl es wünschenswert ist, geeignete Dichtungsmanschetten oder andere Dichtungen zu verwenden, um eine solche Gasleckage zu minimieren, so daß das Dach im wesentlichen gasdicht ist.
  • Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung ist es empfehlenswert, daß die Abflußleitungen 48 und 50 mit dem flüssigen Kühlmittel vollständig ausgefüllt sind, um einen unerwünschten Verlust des im Dachinneren 23 druckerzeugenden Gases durch einen Kühlmittelauslaß zu vermeiden.
  • Damit das Dach 10 zusammen mit dem Elektro-Lichtbogen-Ofenbehälter 12 sowohl während des Entschlackens als auch während der Entnahme von geschmolzenem Stahl gekippt werden kann, stellt die vorliegende Erfindung außerdem ein Regelsystem zur Verfügung, um einen solchen Verlust des Gasdruckes des Dachinneren während des gemeinsamen Kippens der Ofen- und Dachstruktur zu verhindern. Dieses Regelsystem verwendet Mittel, die feststellen oder einen Impuls geben, daß der Ofen 12 gekippt ist, wodurch eine der Öffnungen der Sammelleitung oder die Kühlmittelauslässe 51 soweit angehoben worden ist, daß verhindert wird, daß verbrauchtes Kühlmittel in die höherliegende Öffnung der Sammelleitung oder den Kühlmittelauslaß 51 fließt, wodurch eine Austrittsöffnung für das druckerzeugende Gas entsteht. Dieses würde sicherlich einen Verlust des Druckes innerhalb des Dachinneren 23 zur Folge haben, der ausreichen könnte, um zu verhindern, daß verbrauchtes Kühlmittel in ausreichender Menge abgelassen werden kann. Es wird ein Aktivator zur Verfügung gestellt, der ein Ventil in der höherliegenden Abflußleitung des Ablaufes schließt, um einen Verlust des inneren Druckes zu verhindern, wenn der Ofen 12 gekippt ist.
  • Wie in Abb. 5 dargestellt, ist ein Kippsensor 26 mit dem Ofendach verbunden, bzw. daran angeschlossen, um zu erfassen, wenn das Ofendach 10 aus seiner normalen horizontalen Lage gekippt ist. Wenn das Ofendach in irgendeine Richtung gekippt ist, kann das flüssige Kühlmittel von der am höchsten liegenden Abflußleitung 48 bzw. 50 der einander gegenüberliegenden Entnahmeseite für geschmolzenen Stahl bzw. der Entschlackungsseite wegfließen. Der Gasdruck innerhalb des Daches kann dann das in der Abflußleitung 48 oder 50 zurückbleibende Kühlmittel aus dem höherliegenden Abfluß drängen und es somit ermöglichen, daß der Gasüberdruck innerhalb des Daches schwächer wird. Um einen solchen Druckverlust zu verhindern, wird eine Ventilsteuerung oder ein Betätigungselement 24 über die Leitung 56 mit dem Kippsensor 26 verbunden. Sollte der Kippsensor zum Beispiel den Impuls geben, daß die auf der Entnahmeseite für geschmolzenen Stahl liegende Abflußleitung 48 angehoben worden ist, was während der Entschlackung auftreten kann, veranlaßt ein Impuls der Steuerung 24 über die Leitung 58 das Schließen des Ventils 54 am Abfluß der Entnahmeseite für geschmolzenen Stahl, wodurch ein Verlust des Gasdruckes durch die auf der Entnahmeseite für geschmolzenen Stahl liegende Abflußleitung 48 verhindert wird. Sobald der Ofen seine horizontale Stellung zurückerhält, veranlaßt ein Impuls der Steuerung 24 das Öffnen des Ventils 54 der Abflußleitung, damit das Kühlmittel von dieser Seite des Ofendaches 10 wieder abfließen kann. Während der Entnahme des geschmolzenen Materials aus dem Ofen 12 ist die Abflußleitung 50 auf der Entschlackungsseite angehoben und offen und ein Impuls der Steuerung veranlaßt dann über die Leitung 60 das Schließen des Abflußventils 52 auf der Entschlackungsseite. Somit dienen der Kippsensor 26 und die damit verbundenen Steuerungen und die Ventile der Abflußleitungen dazu, den gewünschten Gasdruck innerhalb des Ofendaches 10 während aller Verfah rensstufen beizubehalten. Es wird darauf hingewiesen, daß das Ofendach 10 in zwei oder mehr Abschnitte oder Bereiche unterteilt sein kann, die jeder mit einem eigenen, getrennten Sprühsystem und eigenen, getrennten Kühlmittelauslässen versehen sein können. Entsprechend können die Seiten- oder Bodenwände der Behälter, bei denen das Kühlsystem der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ebenfalls auf diese Art und Weise unterteilt sein.
  • Die röhrenförmigen Ansätze 25, die die Schlacke zurückhalten und zuvor in Verbindung mit der in Abb. 1 dargestellten Ausführungsform diskutiert worden sind, sind in den Abb. 3 und 4 ohne anhaftende Schlacke detaillierter dargestellt. Diese Ansätze können aus Abschnitten hohler Stahlrohre mit einem Durchmesser von zum Beispiel 38 mm (1,5 inches) und einer Länge von 32 mm (1,25 inches) hergestellt und in bestimmten Abständen auf der gesamten Unterseite 39 des Daches 10 angeschweißt werden. Die röhrenförmige Bauweise der Ansätze 25 ermöglicht es, daß die Schlacke sowohl an der inneren als auch an der äußeren Oberfläche des Rohres anhaften kann. Wenn sich die Schlacke absetzt und die Ansätze vollständig bedeckt, haftet die erstarrte Schlacke an diesen röhrenförmigen Ansätzen besser als zum Beispiel an massiven Ansätzen. Diese erhöhte Haftung verhindert, daß die Schlacke aufgrund einer mechanischen Beanspruchung während einer Bewegung des Daches und/oder einer thermischen Beanspruchung bei wechselndem Aufheizen oder Kühlen des Daches abplatzt. Zusammen mit dem Sprühkühlsystem 28 kann das Ofendach 10 bei weniger schwankenden, regelbaren Temperaturen gehalten werden.
  • Somit stellt die vorliegende Erfindung ein einfaches, hochwirksames Kühlen der inneren Oberflächen von verschiedenen Arten von Behältern mit geschlossener Unterseite zur Verfügung, wie zum Beispiel für den in den Zeichnungen dargestellten Lichtbogen-Ofen, ebenso wie für andere Arten von Schmelzöfen, Pfannen und ähnlichem. Zusätzlich minimiert der relativ geringe Druck in dem Gehäuse das Risiko eines Kühlmitteldurchtritts in den Kessel. Die vorliegende Erfindung stellt eine derartige Kühlleistung zur Verfügung, daß es im allgemeinen nicht notwendig ist, irgendeine Art von feuerfester oder anderer Wärmeisolierung an der inneren Wand 39 des Gehäuses anzubringen, obwohl es wünschenswert sein kann, die Wand mit einer Art dünner Beschichtung zu versehen, um die Wand gegen die korrosive Wirkung der heißen Gase, die in dem Behälterinneren erzeugt werden können, zu schützen. Obwohl an sich nicht als Wärmeisolierung notwendig, können die hohlen, röhrenförmigen Ansätze aufspritzende Schlacke oder andere Materialien zurückhalten, wodurch sich eine haftende Schutzschicht ergibt, die an Ort und Stelle gebildet wird und die die Lebensdauer des Behälters dadurch verlängert, daß die thermische Beanspruchung der inneren Wand des Gehäuses verringert wird.

Claims (16)

1. Lichtbogenschmelzofen zur Handhabung einer erhitzten Substanz mit einem flüssigkeitsgekühlten Gehäuse, das aus inneren und äußeren Wänden mit einem dazwischenliegenden Freiraum besteht, wobei die Wände des Gehäuses im wesentlichen gasdicht sind; Einlässen zur Förderung von unter Druck stehendem flüssigem Kühlmittel in Mittel zur Versprühung, die innerhalb des Freiraumes angebracht sind, um das Kühlmittel gegen die innere Wand zu sprühen, damit eine gewünschte Temperatur an der inneren Wand beibehalten werden kann; Auslässen zum Ablassen des verbrauchten flüssigen Kühlmittels; und Mitteln zum Erhalt eines Druckunterschiedes, die Mittel aufweisen, mit denen ein unter Druck stehendes Gas in den Freiraum eingeleitet werden kann, um den Freiraum unter einem Druck oberhalb von 101,33 kPa (eine Atmosphäre) und unterhalb des Druckes des unter Druck stehenden flüssigen Kühlmittels zu halten und um einen kontrollierten Druckunterschied zwischen dem Freiraum und dem Kühlmittelauslaß beizubehalten, der ausreicht, damit das verbrauchte flüssige Kühlmittel durch die Auslässe aus dem Freiraum gedrängt werden kann, um die Menge an im Freiraum befindlichen Kühlmittel zu minimieren.
2. Ofen nach Anspruch 1 mit einem Boden, einer Seitenwand und einer Abdeckung für den Ofen, wobei das flüssigkeitsgekühlte Gehäuse wenigstens einen Teil der Seitenwand und der Abdeckung darstellt.
3. Ofen nach Anspruch 2, wobei das flüssigkeitsgekühlte Gehäuse wenigstens einen Teil der Seitenwand darstellt.
4. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Gehäuse eine Vielzahl von Kühlmittelauslässen aufweist und über Mittel verfügt, um einen oder mehrere der Auslässe selektiv zu verschließen.
5. Ofen nach Anspruch 4, der zusätzlich Mittel aufweist, mittels derer das Kippen des Gehäuses des Ofens und die Anhebung von einem der Kühlmittelauslässe relativ zu einem anderen der Kühlmittelauslässe erfaßt werden kann; und Mittel um den angehobenen Kühlmittelauslaß in Folge eines solchen Kippens zu verschließen.
6. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der zusätzlich röhrenförmige Ansätze aufweist, die sich von der inneren Wand in Richtung des Ofeninneren erstrecken, um erstarrte Bestandteile des erhitzten Materials zurückzuhalten, die an die innere Wand gelangen.
7. Flüssigkeitsgekühlte Abdeckung für einen Lichtbogenschmelzofen, die im wesentlichen gasdichte innere und äußere Wänden mit einem dazwischenliegenden inneren Freiraum aufweist; einen Einlaß in den inneren Freiraum für ein unter Druck stehendes flüssiges Kühlmittel; Einlässe zur Förderung eines Kühlmittels zu Mitteln zur Versprühung, die innerhalb des inneren Freiraumes angebracht sind, um das Kühlmittel gegen die innere Wand zu sprühen, damit die Wand gekühlt werden kann; Auslässe zum Ablassen des verbrauchten Kühlmittels; und Mittel zum Erhalt eines Druckunterschiedes, die Mittel aufweisen, mittels derer ein Gas in den Freiraum eingeleitet werden kann, um den inneren Freiraum unter einem Druck oberhalb von 101,33 kPa (eine Atmosphäre) und zwischen dem Druck des unter Druck stehenden flüssigen Kühlmittels und dem Druck des verbrauchten Kühlmittels an den Auslässen zu halten, damit das verbrauchte flüssige Kühlmittel durch die Auslässe aus dem inneren Freiraum gedrängt werden kann.
8. Abdeckung nach Anspruch 7, die eine Vielzahl an Kühlmittelauslässen aufweist und die zusätzlich Mittel aufweist, um das Kippen der Abdeckung und die Anhebung von einem der Kühlmittelauslässe relativ zu einem anderen der Kühlmittelauslässe zu erfassen; und Mittel, um den angehobenen Kühlmittelauslaß in Folge eines solchen Kippens selektiv zu verschließen.
9. Abdeckung nach Anspruch 7 oder 8, wobei das erhitzte Material in dem Ofen mit Schlacke bedeckt ist und an der Abdeckung zusätzlich röhrenförmige Ansätze angebracht sind, die sich von der inneren Wand abwärts erstrecken, um erstarrte Bestandteile der Schlacke zurückzuhalten, die an die innere Wand gelangen.
10. Dach für einen Lichtbogenschmelzofen zur Metallgewinnung mit inneren und äußeren Wänden mit einem dazwischenliegenden inneren Freiraum; Mitteln in dem Dachinneren, um ein unter Druck stehendes flüssiges Kühlmittel gegen die innere Wand zu sprühen, damit die innere Wand gekühlt und bei einer gewünschten Temperatur gehalten werden kann; einem Paar an Kühlmittelauslässen, um das Abfließen des verbräuchten flüssigen Kühlmittels von der inneren Wand zu ermöglichen; Mitteln zum Erhalt eines Druckunterschiedes zwischen dem Dachinneren und den Kühlmittelauslässen, wobei diese Mittel Mittel aufweisen, mittels derer ein Gas in das Dachinnere eingeleitet werden kann, um das verbrauchte flüssige Kühlmittel durch die Kühlmittelauslässe aus dem Dachinneren zu drängen; Mitteln, um das Kippen des Daches und die Anhebung von einem der Kühlmittelauslässe relativ zu dem anderen der Kühlmittelauslässe zu erfassen; und Mitteln, um einen der Kühlmittelauslässe in Folge der Erfassung des Kippens und der Anhebung von einem der Kühlmittelauslässe relativ zu dem anderen der Kühlmittelauslässe zu verschließen.
11. Ofendach nach Anspruch 10, wobei die inneren und äußeren Wände im wesentlichen gasdicht sind und wobei die Mittel zum Erhalt des Druckunterschiedes Mittel aufweisen, mittels derer ein Gas, entweder Luft oder Stickstoff, bei einem Druck in das Dachinnere eingeleitet werden kann, wobei der Druck zwischen dem Druck des unter Druck stehenden flüssigen Kühlmittels und dem Druck des verbrauchten Kühlmittels an den Kühlmittelauslässen liegt.
12. Ofendach nach Anspruch 10 oder 11, das zusätzlich röhrenförmigen Ansätze aufweist, die sich von der inneren Wand abwärts erstrecken, um erstarrte Bestandteile einer Schlacke in einem Ofen zurückzuhalten, die an die innere Wand gelangt.
13. Verfahren zur Kühlung eines Lichtbogenschmelzofens zur Handhabung einer erhitzten Substanz, wobei der Ofen ein flüssigkeitsgekühltes Gehäuse aufweist, das aus inneren und äußeren Wänden mit einem dazwischenliegenden Freiraum und einem Einlaß und einem Auslaß für das flüssige Kühlmittel in dem Freiraum besteht, wobei das Verfahren umfaßt:
(a) Einleiten eines unter Druck stehenden flüssigen Kühlmittels durch den Einlaß in Mittel zur Versprühung, um das Kühlmittel gegen die innere Wand zu sprühen, damit an der inneren Wand eine gewünschte Temperatur beibehalten werden kann; und
(b) Einleiten eines Gases in den Freiraum, um den Freiraum unter einem Druck von mehr als 101,33 kPa (eine Atmosphäre) und unterhalb des Druckes des unter Druck stehenden Kühlmittels zu halten und um einen Druckunterschied zwischen dem Druck des unter Druck stehenden, flüssigen Kühlmittels und dem Druck des verbrauchten flüssigen Kühlmittels an dem Kühlmittelauslaß beizubehalten, damit das verbrauchte flüssige Kühlmittel durch den Auslaß aus dem Freiraum gedrängt werden kann.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei entweder Luft oder Stickstoff als Gas gewählt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei das Gehäuse eine Vielzahl von Kühlmittelauslässen aufweist und das Verfahren zusätzlich folgendes umfaßt:
(c) Erfassen des Kippens des Gehäuses und der Anhebung von einem der Kühlmittelauslässe relativ zu dem anderen der Kühlmittelauslässe; und
(d) nachfolgendes Verschließen des angehobenen Kühlmittelauslasses.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Freiraum unter Druck gehalten wird oder das Gas unter Druck eingeleitet wird, wobei der Druck 0,6895 bis 137,9 kPa (ungefähr 0,1 bis 20lb./in²) oberhalb des Druckes des verbrauchten Kühlmittels an den Kühlmittelauslässen bzw. oberhalb des atmosphärischen Druckes liegt.
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