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.
Device for pushing electrodes with contacts for supplying current to the electrode for arc melting furnaces The present invention relates to a device for pushing electrodes with contacts for supplying current to the electrode for arc melting furnaces.
According to a known method for melting refractory base metals and their alloys, such as titanium, zirconium, molybdenum, thorium, hafnium, tantalum, chromium and their alloys in the arc, the raw material, which z.
B. spongy or in powder form, either in continuous or discontinuous operation, melted in a cooled crucible, the heat required for melting being supplied by an arc which burns between the surface of said Me taller and an electrode. The electrode is cooled and its end is covered with a material such as graphite or tungsten that is not quickly consumed during operation over the said metal surface.
This method has certain disadvantages, such as the difficulty of evenly charging the crucible with raw material, the possibility of inclusions of remelted raw material, especially in bars of large cross-section, and especially the wear and tear at the end of the electrode its annoying side effect, namely the contamination of the melt with electrode material such as carbon or tungsten.
According to a second method, the metal to be melted is sent into the crucible as a shaped four usable electrode, which is gradually melted off by the heat of the arc and thus creates an ingot in the crucible, the crucible at the same time as an additional charge of raw material, for example in form from metal sponge or metal powder.
The main advantage of using a usable electrode is the avoidance of contamination of the melt by electrode material. Further advantages are based on the increased efficiency of the melting process, in which no more energy is lost through the direct cooling of the electrode, furthermore, in the fact that raw material of a lower degree of purity and higher fineness can be melted, as the molten metal bath splashes here causes less damage, and finally.
that you can use alternating current and thus lower the capital costs of electrical systems. The four usable electrode can be formed from the material to be melted by various methods, e.g.
B. by pressing; However, regardless of the type of manufacture of the electrode, it is necessary that the same can be introduced into the furnace with an adjustable speed that can be changed as required, and that the strong arc current is conducted into the adjustable electrode with the lowest possible electrical current losses. To achieve this latter goal, either extremely high pressure must be exerted across the contacts, or a contact surface with a large true guiding surface must be used.
It has been customary in electric arc furnaces, where the electrodes are progressively melted, evaporated or oxidized away, to connect the electrode to the power supply by means of a single contact with a relatively small conductive surface, which is firmly connected to the electrode with clamps. The contact moves together with the electrode, so that after some time the arc has to be interrupted; the contact clips are then loosened, the contact is shifted to a new electrode section located higher up and the arc is then re-ignited.
The purpose of the present invention is to avoid these disadvantages.
The device according to the present invention is characterized by conveyor rollers for the electrode and by a contact device which consists of individual contact brushes tensioned by springs, which are arranged in a single or in several groups, the spring tension of these contact brushes regulate.
The use of a large number of individual contact brushes tensioned by means of springs ensures a contact surface with a large contact area. This cannot be achieved with the use of a single large contact brush, since the true contact area would nevertheless remain small in view of the comparatively light contact pressure, which is still permissible given the mutual displacement of the electrode and the contact.
The invention will now be explained by an embodiment with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 is a side view, shown partly in section, of the kombi-ned conveying and contact device.
Figure 2 shows an end view of the contact device with the power supply connections omitted.
Figure 3 is a perspective view of the contact carrying plate.
Fig. 4 is a schematic perspective view of the contact device with power connection.
Fig. 5 is a side elevational view, partially in cross-section, of another embodiment of the conveyor roller device.
With reference to the drawings, the contact device consists of a rectangular housing 1, which carries four guide rods 2 on which the two contact-bearing plates 3, 4 are adjustably mounted. Each of the two plates has two threaded openings 5, which exactly oppose the corresponding openings on the plate and through which a worm gear 6 engages, which is mounted on an axis 7, which is coupled to the corresponding opposite axis and in turn is embedded in the housing 1 by means of pivot pins.
With these axes connected, interlocking gears 8, 9 allow their simultaneous rotation, where the thread of the worm gear is provided in such a way that the mutual distance of the plates 3 and 4 for reasons that will be explained later, both reduced and increased can be.
Each of the two plates has an upper and a lower row of five elongated openings 11 and is equipped with copper brushes 10, which are arranged in four groups with five brushes each.
The brushes float in twos side by side in each one of the openings (see Fig. 3) by their ends 12 (see Fig. 1) protruding through the plate on one side, and by each brush by a flat springing of the member 13 is tense and held in the desired position, the fe-reducing member is attached to the extension 14, and exerts a pressure against the projection 15 on the brush.
The electrode conveyor device consists of two flanged conveyor rollers 16, 17, which are mounted in a frame consisting of two arms 18, which can be pivoted about their center between two carriers 19, which carriers are fastened to a circular base plate 20, which in turn are secured with the help of a race 21 rotatably rests on the upper part of the housing 1.
The intermeshing gears 2 connected to the axes of the conveyor rollers. and 23 are driven via an axis and a gear 24, which are between extension pieces 25 of the two boom 18 ge superimposed.
The type of connection of the electrical current to the contact device is shown in FIGS. 1 and 4.
The lead rod 26 terminates in a yoke fork 27 which comprises the contact housing on three sides, with a machined copper block 28 provided with two rows of slotted notches 29,30 resting on each end of the fork. An L-shaped copper block 31 is screwed onto each side edge of the two plates 3 and 4, the flange-shaped part 32 of which has a number of slot notches 33, each of which corresponds to a row of slot notches in block 2.8.
From each slot notch in block 28 a braided wire strand 34 leads to the corresponding slot notch in the flange-shaped part 3 <B> 2 </B>; A flexible power connection is made here, which allows plates 3 and 4 to be moved towards or away from one another. Finally, an electrical connection is also provided for each individual brush by means of braided wire strands (not shown in the figure); the latter lead from holes 35 which break through one side of the block 31. to wells 36, which are placed in the corresponding brush.
The entire device is enclosed in a gas-tight container, which is shown in Fig. 1 only partially in its lower cross-section 3.6. This container is fitted into the ring lid of the arc melting furnace so that the electrodes can be introduced in an atmosphere of argon or another suitable inert gas.
The usable electrode is expediently produced with a square cross section and is assembled from preformed blocks of the intended cross section. These blocks are produced by compacting spongy, powdery or other raw material by pressing, ejecting or some other fabrication process.
The blocks are then sent to a system located above the electrode conveying device in flowing mode, where they are converted into a continuous welding device with the aid of an automatic welding device (not shown in the figure). NEN electrodes are joined together, depending on the speed at which the electrode is consumed in the furnace.
The operation is such that the consumable electrode 37 is inserted between the conveyor rollers, which are moved via a gear 24 by suitable drive means. Thanks to the rotatable mounting of the conveyor roller device on the contact housing, the rollers are able to adapt to any disturbances occurring in the linear structure of the electrode.
The electrode moves. sieve. then between tween the groups arranged Bür most 10 of the plates 3 and 4 through, each individual contact brush remains in contact with the electrode as a result of the voltage imparted to it by the spring 13. If the average contact pressure is found to be too low or too high, it can be adjusted as desired by turning the wheel 8 or 9, as this moves the plates 3 and 4 away from or towards each other and thus regulates the tension of the springs can be.
In another embodiment of the electrode conveying device, as shown in FIG. 3, three conveying rollers are provided instead of two. The two flanged conveyor rollers 38, 39 are mounted one above the other in a frame consisting of two side plates 40 which can be pivoted between two carriers 41 which, in turn, analogously to FIG. 1, can be rotated on the upper part - Are stored by housing 1.
These rollers are driven with the aid of a pinion 43 via a tensioning pinion 44, a toothed roller 45 mounted on the roller axis 38, a tensioning pinion 46 and a toothed roller 47 mounted on the roller axis 39. A pressure roller 48, which is mounted in an angle lever 49, which can be pivoted between two supports 50, which in turn are fastened to the base plate, provides the pressure contact with the opposite side of the electrode 37.
The contact pressure can be adjusted with the aid of a compression spring regulating device 51 which is pivotably connected to the other end of the lever 49 and which can be operated from the outside via a cardan coupling even when the container 36a is gas-tight.
An adjustable tension spring 52, which ten plates 40 and the base plate between extension pieces 53 Be is sen, keeps the drive roller assembly in balance.
The independent storage of the conveyor rollers on opposite sides of the electrode, which distinguishes this design, has the advantage of making it easier to insert the electrode at the beginning of an operating period, and ensures automatic adaptation to any unevenness in the electrode surface.