Transportsäule in Anlagen zum Elektroschlackenumschmelzen von Metallen, insbesondere von Stählen
Die Erfindung betrifft eine Transportsäule in Anlagen zum Elektroschlackenumschmelzen von Metallen, insbesondere von Stählen, bei der eine aus dem umzuschmelzenden Material bestehende Abschmelzelektrode und/oder eine Kokille und/oder eine zum Warmhalten der gebildeten Metallschmelze dienende Hilfselektrode und/oder die Bodenplatte, auf welcher der durch den Umschmelzvorgang gebildete Stahlblock aufliegt, an einem, bzw. je einem längs der Säule verstellbaren Hubwagen befestigt ist, bzw. sind.
In den bekannten Anlagen zum Elektroschlackenumschmelzen von Metallen sind die flüssigkeitsgekühlte Kokille und die Abschmelzelektrode an Hubwagen befestigt, die sich vorzugsweise mit Hilfe von Seilzügen auf einer am Boden stehenden, fix angeordneten Säule in vertikaler Richtung verschieben lassen. Weiters ist es bekannt, in solchen Anlagen sogenannte Hilfselektroden zu verwenden, die zum Warmhalten der gebildeten Metallschmelze dienen. Wenn nämlich bei dem Umschmelzprozess eine Abschmelzelektrode durch die Wärmeentwicklung des aus ihr austretenden elektrischen Stroms bis auf ein kurzes Reststück abgeschmolzen ist, so muss dieses durch Hochheben des Abschmelzelektroden-Hubwagens aus der Kokille gezogen und gegen eine neue Abschmelzelektrode ausgetauscht werden. Dieselbe wird sodann durch Senken des Abschmelzelektroden Hubwagens in die Kokille eingebracht und abgeschmolzen.
Damit während des eben beschriebenen Vorgangs des Elektrodenwechsels die in der Kokille befindliche Metallschmelze nicht abkühlt und erstarrt, wird während dieser Phase ein elektrischer Strom durch die Hilfselektrode geleitet. Die bekannten Hilfselektroden umgeben die jeweils eingebaute Abschmelzelektrode und sind z.B.
nach einer Schraubenlinie gewunden oder rohrartig ausgebildet. Wenn man die bekannten Anlagen zum Elektroschlackenumschmelzen von Metallen in grossen Dimensionen ausführt, so ergibt sich der Nachteil, dass die die Abschmelzelektrode umgebende Hilfselektrode und auch die unterhalb der Abschmelzelektrode befindliche Kokille beim Ausbau des jeweiligen Reststücks der Abschmelzelektrode und beim hierauf erfolgenden Einbau einer neuen Abschmelzelektrode sehr störend sind und infolgedessen den Wechsel der Abschmelzelektrode beträchtlich erschweren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Säule zu schaffen, bei welcher dieser Nachteil vermieden wird.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss bei einer Säule der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass die Säule in horizontaler Richtung verschiebbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Säule ist diese an einer fahrbaren Kranbrücke hängend angeordnet.
Nachstehend wird die erfindungsgemässe Säule in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung schematisch abgebildet ist.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Anlage zum Elektroschlackenumschmelzen von Stahl mit der erfindungsgemässen Säule in Ansicht und Fig. 2 in Draufsicht.
Die einen zylindrischen Innenmantel 11 aufweisende Kokille 10 liegt mit ihren Seitenwagen 14 und 17 auf den beiden gabelförmig angeordneten Armen 21 und 23 des Kokillenhubwagens 20 auf. Dieser ist auf der fixen vertikal stehenden, im Querschnitt quadratischen Säule 30 verschiebbar und wird von dem auf der Seiltrommel 41 aufwickelbaren Drahtseil 40 gehalten. Die an ihrem oberen Ende eine Verlängerungsstange 51 aufweisende zylindrische Abschmelzelektrode 50 ist an dem an der beweglichen, ebenfalls im Querschnitt quadratischen Säule 70 vorgesehenen Abschmelzelektrodenhalter 60 hängend angeordnet. Dessen Arm 61 weist an seinem der Säule 70 abgewandten Ende einen Längsschlitz 62 auf, in den die Verlängerungsstange 51 eingeschoben ist. Diese ist an ihrem oberen Ende mit einem Bund 52 versehen, der auf dem Arm 61 aufliegt und infolgedessen ein Herabfallen der Abschmelzelektrode 50 verhindert.
Weiters ist auf beiden Seiten des Schlitzes 62 je eine eine annähernd halbkreisförmige Ausnehmung 63' aufweisende Halteplatte 63 am Arm 61 befestigt. Der Bund 52 der Verlängerungsstange 51 ist in diese beiden Ausnehmungen 63' eingehängt, wodurch erreicht wird, dass die Verlängerungsstange 51 nicht aus dem Schlitz 62 herausgleiten kann. Die bewegliche Säule 70 ist mit den beiden U-Trägern 82 der Kranbrücke 30 fest verbunden und hängt von dieser frei herab. Der Abschmelzelektrodenhalter 60 wird von den auf seinen beiden Seiten angeordneten, auf je eine Seiltrommel 91 aufwickelbaren Drahtseilen 90 gehalten. Diese laufen um je eine am Abschmelzelektrodenhalter 60 drehbar gelagerte Seilrolle 64. Das eine Ende des jeweiligen Drahtseils 90 ist mit Hilfe einer Halterung 83 an dem U-Träger 82 der Kranbrücke 80 und das andere Ende an der zugehörigen Seiltrommel 91 befestigt.
Die beiden Seiltrommeln 91 sind an den Wellenstummel 93 des auf der Kranbrücke 80 angeordneten Selbsthemmenden Getriebs 92 befestigt.
Die Höhenlagen des Abschmelzelektrodenhalters 60 und der an diesem hängenden Abschmelzelektrode 50 lassen sich mit Hilfe des ebenfalls auf der Kranbrücke 80 vorgesehenen Elektromotors 96 verstellen, der über die elastische Kupplung 95 mit der Antriebswelle 94 des Getriebs 92 verbunden ist. Um zu erreichen, dass sich der Abschmelzelektrodenhalter 60 leicht in vertikaler Richtung auf der beweglichen Säule 70 verschieben lässt, sind an jeder seiner vier Innenwände je vier auf Stegen 65 drehbar gelagerte Rollen 66 vorgesehen, die an den Seitenflächen 71 der im Querschnitt quadratischen Säule 70 aufliegen. Die fahrbare Kranbrücke 80 liegt mit ihren vier Rädern 84 und 86 auf den beiden auf den horizontal angeordneten Doppel-T-Trägern 100 befestigten Laufschienen 101 auf.
Die beiden Räder 84 sind auf den am Gestell 81 der Kranbrücke 80 befestigten Zapfen 85 drehbar gelagert, wogegen die anderen beiden Räder 86 auf der Welle 87 befestigt sind. Diese ist mit Hilfe des am Gestell 81 angeordneten Elektro-Getriebemotors 89 über das Kettenvorgelege 88 antreibbar. Demgemäss kann die Kranbrücke 80 mittels des Elektro-Getriebemotors 89 in horizontaler Richtung verschoben werden. Somit bilden der Elektro-Getriebemotor 89, das Kettenvorgelege 88, die Welle 87 und die Räder 86 das Fahrwerk, hingegen der Elektromotor 96, die elastische Kupplung 95, das Getriebe 92 und die beiden Seiltrommeln 91 das Hubwerk der Kranbrücke 80.
Die zu der dargestellten Anlage gehörende Hilfselektrode 110 wird von sechs parallel zur Abschmelzelektrode 50 in dem Haltering 112 angeordneten Stäben 111 gebildet, die entweder aus einem einen höheren Schmelzpunkt als die Abschmelzelektrode 50 aufweisenden Material (wie Graphit. Wolfram oder Molybdän) oder aus dem gleichen Material (Stahl) wie die Abschmelzelektrode 60 bestehen. Die Stäbe 111 sind an den auf der Oberseite des Halterings 112 vorgesehenen Klemmen 113 mit Hilfe der Schrauben 114 auswechselbar befestigt. Der Haltering 112 stellt einen Teil des Hilfselektrodenschalters 115 dar. Dieser ist so wie der unterhalb von ihm angeordnete Kokillenhubwagen 20 auf der fixen Säule 30 verschiebbar und wird ebenfalls von einem auf einer Seiltrommel 121 aufdickelbaren Drahtseil 120 gehalten.
Die Höhenlagen des Kokillenhubwagens 20 und der aul ihm befindlichen Kokille 10 sowie des Hilfselektrodenhalters 115 und der an diesem hängenden Hilfselektroden-Stäbe 111 lassen sich mit Hilfe der am oberen Ende der Säule 30 angeordneten beiden Getriebemotoren 42 und 122, auf deren Wellenstummeln 43 und 123 die Seiltrommeln 41 und 121 befestigt sind, verstellen.
Während des Abschmelzvorgangs der Abschmelzelektrode 50 werden die Höhenlagen derselben und der Kokille 10 so verstellt, dass einerseits die Abschmelzelektrode 50 in die auf der Metallschmelze schwimmend (zur Reinigung und Abschirmung des abgeschmolzenen Stahls dienende) Schlackenschicht 54 eintaucht und hierbei ihr Ende den gewünschten Abstand vom Spiegel der Metallschmelze aufweist und dass andererseits die Lage dieses Spiegels relativ zur Kokille 10 unverändert bleibt.
Von dem einen Pol der benützten (nicht dargestellten) Stromquelle (im allgemeinen Sekundärwicklung eines Transformators) führt eine elektrische Leitung 130 zu dem Wechselschalter 131, von dem je eine elektrische Leitung 132 bzw. 133 zu der Verlängerungsstange 51 der Abschmelzelektrode 50 und dem Haltering 112 der Hilfselektrode 110 abzweigt, wogegen der andere Pol der Stromquelle ebenfalls über eine elektrische Leitung 134 mit der vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Bodenplatte 135 - auf welcher der durch den Umschmelzvorgang gebildete Stahlblock 53 aufliegt - verbunden ist. Diese ist durch eine Zwischenplatte 136 gegenüber dem Boden elektrisch abisoliert.
Solange die Abschmelzelektrode 50 in die Schlackenschicht 54 eintaucht, ist der Wechselschalter 131 so eingestellt, dass der Stromfluss über die elektrische Leitung 132 zu der Abschmelzelektrode 50 erfolgt und diese infolgedessen abschmilzt. Wenn sodann das übrigbleibende Reststück der Abschmelzelektrode 50 zum Zwecke des Elektrodenwechsels aus der Kokille 10 gezogen werden muss, wird der Wechselschalter 131 vorzugsweise automatisch umgeschaltet und gelangt hierdurch in seine strichliert angedeutete Stellung. Gleichzeitig wird der Hilfselektrodenhalter 115 so weit nach abwärts bewegt, bis die die Hilfselektrode 110 bildenden Stäbe 111 in die Schlackenschicht 54 eintauchen und ihre unteren Enden den gewünschten Abstand vom Spiegel der Metallschmelze aufweisen. Somit erfolgt nunmehr der Stromfluss über die elektrische Leitung 133 zu den Stäben 111 der Hilfselektrode 110.
Dies hat zur Folge, dass die Hilfselektrode 110 die Metallschmelze warm hält, wobei die Stäbe 111 abschmelzen, wenn sie aus dem gleichen Material wie die Abschmelzelektrode 50 bestehen.
Sobald das Reststück der abgeschmolzenen Abschmelzelektrode 50 mit Hilfe des Hubwerks der Kranbrücke 80 aus der Kokille 10 gezogen ist und sich oberhalb des Halterings 112 der Hilfselektrode 110 befindet, wird das Fahrwerk der Kranbrücke 80 in Funktion gesetzt und das Reststück der Abschmelzelektrode 50 an eine abseits der Kokille 10 gelegene Stelle gebracht, an der es leicht möglich ist, dieses Reststück vom Abschmelzelektrodenhalter 60 abzunehmen und auf den Boden zu legen. Hierauf wird eine ausserhalb der Kokille 10 und der Hilfselektrode 110 vorbereitete, vertikal stehende neue Abschmelzelektrode 50 am Arm 61 des Abschmelzelektrodenhalters 60 eingehängt.
Die neue Abschmelzelektrode 50 wird sodann mittels des Fahr- und des Hubwerks der Kranbrücke 80 in die Kokille 10 eingebracht, die Hilfselektrode 110 wieder aus dieser herausgezogen und der Wechselschalter 131 vorzugsweise automatisch wieder in seine frühere Stellung gebracht, worauf sich der vorstehend beschriebene Vorgang wiederholt.
Der Vollständigkeit halber ist noch anzuführen, dass die Kokille 10 mittels Wasser gekühlt wird. Dieses fliesst durch den Schlauch 140, die Rohrleitung 141 und die im Arm 21 des Kokillenhubwagens 20 sowie in der Seitenwange 14 der Kokille 10 vorhandene Kanäle 22 und 15 in den zwischen Aussenmantel 12 und Innenmantel 11 der Kokille 10 vorhandenen Hohlraum 13.
Sobald das Kühlwasser diesen Hohlraum 13 von oben nach unten durchströmt hat, wird es durch die am Aussenmantel 12 und in der Seitenwange 17 der Kokille 10 sowie in dem Arm 23 des Kokillenhubwagens 20 vorhandenen Kanäle 16, 18-und 24, die Rohrleitung 142 und den Schlauch 143 abgeleitet.
Weiters ist darauf hinzuweisen, dass auch der Kokillenhubwagen 20 und der Hilfselektrodenhalter 115 in analoger Weise wie der Abschmelzelektrodenhalter 60 auf jeder ihrer vier Innenwände mit je vier auf Stegen drehbar gelagerten (nicht dargestellten Rollen) versehen sein können, um zu erreichen, dass sich der Kokillenhubwagen 20 und der Hilfselektrodenhalter 110 leichter auf der zugehörigen Säule 30 in vertikaler Richtung verschieben lassen. Der Abschmelzelektrodenhalter 60 sowie der Hilfselektrodenhalter 115 stellen Hubwagen dar, die mit Hilfe von Seilzügen längs der Säulen 70 und 30 in vertikaler Richtung verstellbar sind.
Bei der soeben beschriebenen Anlage ist die Säule 30 - auf der die Kokille 10 gemeinsam mit dem Kokillenhubwagen 20 sowie die Hilfselektrode 110 gemeinsam mit dem Hilfselektrodenhalter 115 verschiebbar sind am Boden befestigt. Es ist jedoch auch möglich, die eben angeführten Teile an einer an einer fahrbaren Kranbrükke befestigten Säule anzuordnen.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass anstelle der Kokille die vorzugsweise aus Kupfer bestehende Bodenplatte - auf welcher der durch den Umschmelzvorgang gebildete Stahlblock aufliegt - gemeinsam mit einer Halterung auf der gegenständlichen Säule verstellbar angeordnet werden kann.
Natürlich eignet sich die erfindungsgemässe Säule auch für solche Anlagen zum Elektroschlackenumschmelzen von Metallen, die keine Hilfselektrode aufweisen.
In vielen Fällen ist es vorteilhaft, in Anlagen mit einer Kokille zwei der gegenständlichen Säulen anzuordnen, auf denen sich je ein Abschmelzelektrodenhalter befindet, wobei die Armteile dieser beiden Elektrodenhalter einander zugekehrt sind. Dadurch ist es möglich, nacheinander Abschmelzelektroden wechselweise mittels der beiden Abschmelzelektrodenhalter in die Kokille einzubringen.
Gegenüber den bekannten der in Anlagen zum Elektroschlackenumschmelzen von Metallen vorgesehenen Säulen bietet die erfindungsgemässe Säule den wesentlichen Vorteil, dass es bei ihr sehr einfach ist, den Wechsel der Hauptelektrode und gegebenenfalls auch der Hilfselektrode durchzuführen, und zwar auch dann, wenn die erfindungsgemässe Anlage in besonders grossen Dimensionen ausgeführt wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Säule besteht darin, dass es mit ihr möglich ist, die Abschmelzelektroden über grössere Entfernungen zu der Kokille hin zu transportieren.