Vorrichtung zum Nachschieben von Elektroden mit Kontakten zur Stromzuführung an die Elektrode für Lichtbogenschmelzöfen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Nachschieben von Elektroden mit Kontakten zur Stromzufüh rung an die Elektrode für Lichtbogenschmelz- öfen.
Nach einem bekannten Verfahren zum Schmelzen von hochschmelzenden unedlen Metallen und von deren Legierungen, wie bei spielsweise von Titan, Zirkon, Molybdän, Thorium, Hafnium, Tantal, Chrom und deren Legierungen im Lichtbogen wird das Roh material, welches z.
B. schwammförmig oder in Pulverform vorliegen kann, entweder im kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Be trieb in einem gekühlten Tiegel geschmolzen, wobei die zum Schmelzen erforderliche Hitze von einem Lichtbogen geliefert wird, welcher zwischen der Oberfläche des genannten Me taller und einer Elektrode brennt. Die Elek trode wird gekühlt und ihr Ende ist mit einem Material, wie Graphit oder Wolfram, verkleidet, das während des Betriebes über der genannten Metalloberfläche nicht rasch ver braucht wird.
Diese Methode besitzt be stimmte Nachteile, so beispielsweise.die,Schwie- rigkeit, den Tiegel gleichmässig mit Rohmate rial zu beschicken, ferner die Möglichkeit von Einschlüssen umgeschmolzenen Rohmaterials, namentlich in Barren von grossem Quer schnitt, und besonders der Verschleiss am Ende der Elektrode mit seiner lästigen Be- gleiterscheinung, nämlich der Verunreinigung der Schmelze mit Elektrodenmaterial, wie Kohlenstoff oder Wolfram.
Nach einem zweiten Verfahren wird das zu schmelzende Metall in den Tiegel als ge formte vierbrauchbare Elektrode geschickt, welche durch die Hitze des Lichtbogens fort schreitend abgeschmolzen wird und derart im Tiegel einen Barren erzeugt, wobei der Tiegel gleichzeitig eine zusätzliche Beschickung mit Rohmaterial, beispielsweise in Form von Metallschwamm oder Metallpulver, erhalten kann.
Dep hauptsächliche Vorzug bei der Be nützung einer vierbrauchbaren Elektrode liegt in der Vermeidung einer Verunreinigung der Schmelze durch Elektrodenmaterial. Weitere Vorteile beruhen in der erhöhten Wirtschaftlichkeit des Schmelzprozesses, in dem keine Energie mehr durch die, direkte Kühlung der Elektrode verlorengeht, ferner, im Umstand, dass Rohmaterial von geringe rem Reinheitsgrad und höherer Feinheit ge schmolzen werden kann, da ein Spritzen des geschmolzenen Metallbades hier weniger Scha den stiftet, und endlich .
darin, dass man Wechselstrom verwenden und damit die Ka pitalkosten der elektrischen Anlagen senken kann. Die vierbrauchbare Elektrode kann nach verschiedenen Methoden aus dem zu schmel- zenden-Material geformt werden, z.
B. durch Verpressen; aber unabhängig von der Her- stelhmgsart der Elektrode ist es erforderlich, dass dieselbe mit einstellbarer und nach Bedarf veränderlicher Geschwindigkeit in den Ofen eingeführt werden kann, sowie dass der starke Lichtbogenstrom unter möglichst kleinen elek trischen Stromverlusten in die verstellbare Elektrode geleitet wird. Um dieses letztere Ziel zu erreichen, muss entweder ein äusserst hoher Druck quer zu den Kontakten ausge übt werden, oder es muss eine Kontaktober fläche mit grosser wahrer Leitfläche benutzt werden.
Es war bisher üblich, in Lichtbogenöfen, wo die Elektroden fortschreitend abgeschmol zen, verdampft oder wegoxydiert werden, die Elektrode mittels eines einzigen Kontaktes von verhältnismässig kleiner Leitfläche, wel cher mit Klammern fest mit der Elektrode verbunden ist, an die Stromversorgung an zuschliessen. Der Kontakt bewegt sich dabei zusammen mit der Elektrode, so dass nach einiger Zeit der Lichtbogen unterbrochen werden muss; die Kontaktklammern werden alsdann gelockert, der Kontakt auf einen neuen weiter oben gelegenen Elektrodenab- schnitt verschoben und alsdann der Licht bogen wieder neu gezündet.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, diese Nachteile zu vermeiden.
Die Vorrichtung gemäss vorliegender Er findung ist gekennzeichnet durch Förderrol- len für die Elektrode und durch eine Kon taktvorrichtung, welche aus einzelnen, mittels Federn gespannten Kontaktbürsten besteht, die in einer einzigen oder in mehreren Grup pen angeordnet sind, wobei die Federspan nung dieser Kontaktbürsten sich regulieren lässt.
Die Verwendung einer grossen Anzahl von einzelnen, mittels Federn gespannter Kon taktbürsten sichert eine Kontaktoberfläche mit grosser Berührungsfläche. Eine solche lässt sich nicht bei Verwendung einer einzigen grossen Kontaktbürste erzielen, da die wahre Kontaktfläche angesichts des verhältnismässig leichten Kontaktdruckes, welcher bei der vor gesehenen gegenseitigen Verschiebung von Elektrode und Kontakt noch zulässig ist, dennoch klein bleiben würde.
Die Erfindung wird nunmehr durch ein Ausführungsbeispiel an Hand der beiliegen den Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt dargestellt, der miteinander kombi nierten Förder- und Kontaktvorrichtung.
Fig- 2 stellt eine Endansicht der Kontakt- v orriehtung dar, wobei die Anschlüsse der Stromversorgung weggelassen sind.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht der kontakttragenden Platte.
Fig. 4 ist eine schematische perspektivi sche Ansicht der Kontaktvorrichtung unter Stromanschluss.
Fig. 5 ist ein seitlicher, teilweise im Quer schnitt gezeigter Aufriss einer andern Aus führungsform der Förderrollenvorrichtung.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen besteht die Kontaktvorrichtung aus einem rechteckigen Gehäuse 1, welches vier Leit- stangen 2 trägt, auf denen die beiden kontakt tragenden Platten 3, 4 verstellbar gelagert sind. Jede der zwei Platten besitzt zwei Ge windeöffnungen 5, welche den entsprechen den Öffnungen auf der Platte genau gegen überliegen und durch welche je ein Schnek- kengetriebe 6 greift, das auf je einer Achse 7 gelagert ist, welche mit der entsprechenden gegenüberliegenden Achse gekoppelt und ihrerseits mittels Drehzapfen im Gehäuse 1 eingelassen ist.
Mit diesen Achsen verbun dene, ineinandergreifende Getrieberäder 8, 9 gestatten deren gleichzeitige Drehung,, wo bei der Gewindegang des Schneckengetriebes derart vorgesehen ist, dass der gegenseitige Abstand der Platten 3 und 4 aus Gründen, die später erläutert werden sollen, sowohl verkleinert als auch vergrössert werden kann.
Jede der zwei Platten besitzt je eine obere und eine untere Reihe von je fünf langge- streckten Öffnungen 11, und ist mit Kupfer bürsten 10 ausgestattet, welche zu vier Grup pen mit je fünf Bürsten angeordnet sind.
Die Bürsten schweben je zu zweit Seite an Seite in je einer der Öffnungen (siehe Fig. 3), indem ihre Enden 12 (siehe Fig. 1) durch die Platte auf deren einen Seite vorragen, und indem jede Bürste durch ein flaches federn des Glied 13 angespannt und in der gewünsch ten Lage festgehalten wird, wobei das fe dernde Glied an dem Ansatz 14 befestigt ist, und einen Druck gegen den an der Bürste an gebrachten VorsprLulg 15 ausübt.
Die Elektrodenfördervorrichtung besteht aus zwei gebördelten Förderrollen 16, 17, die in einem Gerüst, bestehend aus zwei Auslegern 18, gelagert sind, die um ihre Mitte zwischen zwei Trägern 19 schwenkbar sind, welche Träger auf einer kreisförmigen GrLmdplatte 20 befestigt sind, die ihrerseits mit Hilfe eines Laufringes 21 drehbar auf dem Oberteil des Gehäuses 1 ruht.
Die mit den Achsen der Förderrollen ver bundenen, ineinandergreifenden Getriebe 2 . und 23 werden über eine Achse und ein Ge triebe 24 angetrieben, die zwischen Verlänge rungsstücken 25 der beiden Ausleger 18 ge lagert sind.
Die Art des Anschlusses des elektrischen Stromes zur Kontaktvorrichtung ist in den Fig. 1 und 4 gezeigt.
Die Zuleitungsstange 26 endigt in. einer Jochgabel 27, welche das Kontaktgehätiseauf drei Seiten umfasst, wobei auf jedem Ende der Gabel ein bearbeiteter Kupferblock 28 ruht, der mit zwei Reihen von Schlitzkerben 29, 30 versehen ist. Auf jedem seitlichen Rand der beiden Platten 3 und 4 ist je ein L-för- miger Kupferblock 31 aufgeschraubt, wobei dessen flanschförmiger Teil 32 eine Anzahl von Schlitzherben 33 besitzt, welche je einer Reihe von Schlitzkerben im Block 2.8 ent sprechen.
Von jeder Schlitzkerbe im Block 28 führt eine geflochtene Drahtlitze 34 zur entsprechenden Schlitzkerbe im flanschför- migen Teil 3<B>2</B>; hier wird ein biegsamer Strom anschluss hergestellt, der es gestattet, die Plat ten 3 und 4 aufeinander zu oder voneinander weg zu bewegen. Schliesslich ist noch für jede einzelne Bürste ein elektrischer Anschluss durch in der Figur nicht gezeigte geflochtene Drahtlitzen vorgesehen; letztere führen von Bohrungen 35, welche die eine Seite des Blockes 31 durchbrechen,. zu Vertiefungen 36, die in der entsprechenden Bürste ange bracht sind.
Die ganze Vorrichtung ist in einem gas dichten Behälter eingeschlossen, welcher in Fig. 1 nur teilweise in seinem untern Quer schnitt- 3,6 gezeigt wird. Dieser Behälter ist in den Kranzdeckel des Lichtbogenschmelz- ofens eingepasst, so dass die Einführung der Elektroden in einer Atmosphäre von Argon oder, eines andern geeigneten reaktionsträgen Gases erfolgen kann.
Zweckmässigerweise stellt man die ver- brauchbare Elektrode mit einem quadrati schen Querschnitt her und baut dieselbe aus vorgeformten Blöcken vom vorgesehenen Quer schnitt zusammen. Man erzeugt diese Blöcke, indem schwammförmiges, pulverförmiges oder andersartiges Rohmaterial durch Verpressen, Ausstossen oder einen andern Fabrikationsvor gang verdichtet wird.
Die Blöcke werden als dann im Fliessbetrieb zu einer über der Elek- trodenfördervorrichtung befindlichen An- Iage geschickt, wo sie mit Hilfe einer in der Figur nicht dargestellten automatischen Schweissvorrichtung zu einer ununterbroche-. nen Elektrode aneinandergefügt werden, und zwar nach Massgabe der Schnelligkeit, in der die Elektrode im Schmelzofen verbraucht wird.
Der Betrieb gestaltet sich derart, dass die verbrauchbare Elektrode 37 zwischen den Förderrollen eingeführt wird, welche über ein Getriebe 24 durch passende Antriebs mittel bewegt werden. Dank der drehbaren Lagerung der Förderrollenvorrichtung auf dem Kontaktgehäuse sind die Rollen in der Lage, sich etwa vorkommenden Störungen im geradlinigen Aufbau der Elektrode anzu passen.
Die Elektrode bewegt. sieb. alsdann zwi schen den gruppenweise angeordneten Bür sten 10 der Platten 3 und 4 hindurch, wobei jede einzelne Kontaktbürste infolge der ihr durch die Feder 13 verliehene Spannung in Kontakt mit der Elektrode bleibt. Wird der durchschnittliche Kontaktdruck zu klein oder zu gross befunden, so kann derselbe durch eine Drehung vom Rad 8 oder 9 nach Wunsch eingestellt werden, da hierdurch die Platten 3 und 4 voneinander weg bzw. gegeneinander zu bewegt werden, und die Spannung der Federn so reguliert werden kann.
Bei einer andern Ausführungsform der Elektrodenfördervorrichtung, wie sie in Fig.3 gezeigt wird, sind an Stelle von zwei Förder- rollen deren drei vorgesehen. Die beiden ge- bördelten Förderrollen 38, 39 sind überein ander, in einem Gerüst gelagert, das aus zwei Seitenplatten 40 besteht, welche zwischen zwei Trägern 41 schwenkbar sind, die ihrerseits, analog wie in Fig. 1 dargestellt wurde, dreh bar auf dem Oberteil -vom Gehäuse 1 gela gert sind.
Diese Rollen werden mit Hilfe eines Rit- zels 43 über ein Spannritzel 44, eine auf der Rollenachse<B>38</B> gelagerte gezahnte Rolle 45, ein Spannritzel 46 und eine auf der Rollen achse 39 gelagerte gezahnte Rolle 47 ange trieben. Eine Druckrolle 48, die in einem Winkelhebel 49 gelagert ist, welcher zwischen zwei Trägern 50 schwenkbar ist, die ihrerseits an der Grundplatte befestigt sind, besorgt die Andruckberührung mit der entgegengesetzten Seite der Elektrode 37.
Der Berührungsdruck lässt sich dabei mit Hilfe einer Druckfeder- reguliervorrichtung 51 einstellen, die mit dem andern Ende des Hebels 49 schwenkbar ver bunden ist, und die über eine Kardankupp- lung auch bei gasdicht verschlossenem Behäl ter 36a von aussen her betätigt werden kann.
Eine einstellbare Spannfeder 52, welche zwischen Verlängerungsstücken 53 der Sei tenplatten 40 und der Grundplatte eingelas sen ist, hält der Triebrollenanordnung das Gleichgewicht.
Die voneinander unabhängige Lagerung der auf entgegengesetzten Seiten der Elek trode befindlichen Förderrollen, welche diese Konstruktion auszeichnet, besitzt den Vorzug, die erste Einfühxnmg der Elektrode zu Be ginn einer Betriebsperiode zu erleichtern, und sichert eine automatische Anpassung an be liebige Unebenheiten der Elektrodenober- fläche.