DD206822A5

DD206822A5 - Elektrodenhalter fuer lichtbogenoefen

Info

Publication number: DD206822A5
Application number: DD82244670A
Authority: DD
Inventors: Dieter Zoellner; Inge Lauterbach-Dammler; Friedrich Rittmann; Franz Schieber
Original assignee: Arc Tech Syst Ltd
Priority date: 1981-11-09
Filing date: 1982-11-08
Publication date: 1984-02-08
Also published as: YU248182A; PT75699B; PL238941A1; DK496582A; ES8405927A1; PT75699A; KR840002095A; BR8206456A; ES517177A0; US4462104A; EP0079304A1; NO823704L

Abstract

ES HANDELT SICH UM EINEN ELEKTRODENHALTER FUER AN LICHTBOGENOEFEN EINGESETZTE ELEKTRODEN, DER EINEN METALLISCHEN, GEKUEHLTEN ROHRTEIL (1) UMFASST, DER MIT EINEM IM WESENTLICHENHOHLZYLINDERARTIGEN SCHUTZMANTEL (5) AUS TEMPERATURBESTAENDIGEN FORMTEILEN UMGEBEN IST, WELCHER ENTWEDER DEN IM OFEN BEFINDLICHEN TEIL DES ELEKTRODENHALTERS ODER DEN IM BEREICHDER KLEMMBACKEN LIEGENDEN TEIL UMGIBT UND SCHUETZT. UMEINEN SCHUTZMANTEL FUER DEN METALLISCHEN, GEKUEHLTEN ROHRTEIL VON ELEKTRODENHALTERN DIESER ART ZU SCHAFFEN, DER DEN IM OFENBETRIEB AUFTRETENDEN THERMISCHEN, MECHANISCHEN UND ELEKTRISCHEN BEANSPRUCHUNGEN VOLL GENUEGT, MOEGLICHST EINFACH AUSGEBILDET UND LEICHT ZU MONTIEREN UND ZU REPARIEREN IST UND DARUEBER HINAUS EINEN GUTEN WAERMEUEBERGANG ZU DEM METALLISCHEN, GEKUEHLTEN ROHRTEIL GEWAEHRLEISTET, UM INSGESAMT DIE STANDZEIT DES SCHUTZMANTELS ZU VERBESSERN, IST DER SCHUTZMANTEL (5) AUS (10) EINZELNEN ZU RINGEN ZUSAMMENSETZBAREN FORMTEILEN ODER AUS RINGFOERMIGEN FORMTEILEN (80) DIE FORM- UND/ODER KRAFTSCHLUESSIG MITEINANDER UND/ODER MIT DEM METALLTEIL (1) VERBUNDEN SIND.

Description

Elektrodenhalter für Lichtbogenöfen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Elektrodenhalter für Lichtbogenofen, welche einen wassergekühlten Metallteil und einen aus konaumierbarem Material bestehenden Verschleißteil umfaßt, wobei der Metallteil zumindest teilweist von aus hochtemperaturbeständigem Material bestehenden Formteilen umgeben ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Elektroden mit einem derartigen Elektrodenhalter gibt es in zwei prinzipiellen Ausführungsformen« Mach der ersten Ausführungsform besteht die Elektrode aus zwei axial fluchtenden. Abschnitten, nämlich dem einen oberen Abschnitt darstellenden Elektrodenhalter, im wesentlichen bestehend aus einem metallischen, gekühlten Rohrteil, an dessen unterem Ende der den anderen Abschnitt darstellende Aktivteil aus sich verzehrendem Material angeschlossen ist, an dem der Lichtbogen erzeugt wird· Diese Art wird allgemein als Kombinationselektrode bezeichnet· Bei der zweiten Ausführungsform ist der sich aus verzehrendem Material bestehende Aktivteil axial verschieblich in dem Elektrodenhalter, im wesentlichen bestehend aua einem metallischen, gekühlten Rohrteil, geführt, so daß der Aktivteil aus sich verzehrendem Material entsprechend dem an seinem unteren Ende auftretenden Verbrauch nachgesetzt werden kann. Diese Anordnung wird allgemein als Durchschubelektrode bezeichnet· Beide Anordnungen ist ge-

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ineinsam, daß der durch den metallischen, flüssigkeitßgekühlten Rohrteil gebildete Elektrodenhalter während des Betriebs der Elektrode zumindest teilweise in den Ofenraum hineinragt ο

Die Elektroden für Lichtbogenofen sind aber nun starken Beanspruchungen ausgesetzt Biese Beanspruchungen sind thermischer und mechanischer Natur© Die thermischen Belastungen resultieren aus den hohen Arbeitstemperaturen, die insbesondere bei der Elektrostahlherstellung erreicht werden«. Die mechanischen Belastungen ergeben sich zu einen aus einem nicht vermeidbaren Auftreffen der Elektrode auf Schrotteile beim Einfahren in den Ofen, des v/eiteren aufgrund von Bewegungen der Schmelze, bei Schrottversatz und schließlich aufgrund von Schwingungen, hervorgerufen durch den Lichtbogen«

Pur die Brauchbarkeit dieser Elektroden ist es deshalb entscheidend, den Abschnitt des metallischen, gekühlten Rohrteils des Elektrodenhalters, der während des Betriebs sich im Ofen befindet, vor diesen thermischen und mechanischen Beanspruchungen wirksam zu schützen. Zur Lösung dieses Problems sind zahlreiche Vorschläge gebracht worden«,

Bei den £n d*er BE-PS 867 876 beschriebenen Kombinationselektroden ist der den Elektrodenhalter darstellende Metallschaft, der das Kühlsystem enthält, durch eine außenliegende, hochtemperaturbeständige Masse übersogen· Dabei handelt es sich um eine kontinuierliche Beschichtung«, "Zur Verbesserung der Haftung dieser Beschichtung an der Mantelfläche des Metallschafts weist dieser Haken auf, die in die Beschichtung eingreifen«

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Ähnliche Kombinationselektroden sind aus der GB-PS 1 223 162 bekanntο Bei diesen ist der gesamte Elektrodenhalter mit einer schützenden, keramischen Beschichtung versehen· Hach dieser Lösung wird darauf geachtet, daß die keramische Beschichtung eine möglichst geringe Dicke aufweist und auch in den Elektrodenhalter selbst zur Isolierung der dort laufenden Rohre zu einem erheblichen Anteil eindringt« Diese Rohre dienen sowohl der Kühlwasserführung als auch der Stromzufuhr zu dem Aktivteil aus Graphite

In der E-Patentanmeldung 0 010 305 ist eine Kombinationselektrode beschrieben, die einen Elektrodenhalter aufweist, der aus einem Metallrohr gebildet ist, das gegenüber dem stromführenden Kühlsystem elektrisch isoliert ist und über eine zwischen dem Kühlsystem und dem Metallrohr vorhandene feuerfeste Substanz ausreichend kühlbar ist· Der untere Abschnitt des den Elektrodenhalter darstellenden Metallrohrs ist wiederum mit einer mittels Haken gesicherten keramischen Beschichtung versehene

Die DE-AS 2 725 537 offenbart eine Kombinationselektrode, bei der der metallische, flüssigkeitsgekühlte obere Abschnitt, d· h» der Elektrodenhalter, durch eine Feuerfestmasse gesichert ist, die thermisch leitende Vorsprünge überdeckt. Diese Vorsprünge sollen dazu dienen, daß in dem Pail, in dem aufgrund starker örtlicher Beanspruchung durch starre Schrottteile eine örtliche Beschädigung der Feuerfestmasse eintritt, durch die Vorsprünge ein unmittelbarer mechanischer Kontakt mit dem Leitungssystem verhinderd wird, wobei zugleich unzulässig hohe Ströme über diese Vorsprünge wegen ihres Schmelzsicherungscharakters nicht fließen können«

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Schließlich, ist durch die DB-AS 2 730 884 eine Durchschubelektrode bekannt, bei der der den Elektrodenhalter, darstellende metallische, gekühlte Rohrteil, darch den Aktivteil aus Graphit hindurchgesetzt wird, mit einer Feuerfestmasse beschichtet ist· Zugleich weist der Eohrteil radial nach außen gerichtete Vorsprünge auf, die in die Feuerfestmasse eingreifen» Durch diese möglichst gleichmäßig am Umfang und in axialer Richtung verteilten Vorsprünge soll einerseits eine gleichmäßigere Kühlung der Feuerfestmasse und andererseits ein besserer Halt dieser Masse bewirkt werden«» Diese Lösung entspricht den erörterten Schutzmantel-Ausbildungen bei Kombinationselektroden· Hach dem Stand der Technik werden also dieselben Vorschläge für Elektrodenhalter sowohl für Kombinationselektroden als auch für Durchschubelektroden gemacht«,

Sämtlichen dieser bekannten Elektrodenhaltern ist der Nachteil gemeinsam, daß selbst bei einer relativ geringen örtlichen Beschädigung des Sehutzmantels dieser insgesamt von dem metallischen Röhrteil des Elektrodenhalters entfernt und auf dieses ein neuer Schutzmantel aufgebracht werden muß_o Dies verursacht lange Betriebsunterbrechungen und hohe Kosten»

Ein weiterer Hachteil dieser bekannten Elektrodenhalter ist das Aufwachsen von Sehlacken- und Metallschichten auf dem Schutzmantel aus keramischen Stoffen; dadurch ergeben sich Störungen im Ofenbetriebo

Aufgrund dessen ist schon ein Elektrodenhalter vorgeschlagen worden, bei der der metallische, gekühlte Rohrteil des

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Elektrodenhalters durch Ringe aas kohlenstoffhaltigem Material» bevorzugt aas Graphit, geschützt ist* Dieser Schutzmantel hat sieh im Einsatz der geschilderten Elektrodenhalter schon sehr gut bewährt«, Die Graphitringe bilden nämlich einen sowohl mechanisch als auch thermisch aasgezeichneten Schutzmantel· Ein Vorteil eines derartigen Schutzmantels ist darin zu sehen, daß bei teilweiser Beschädigung desselben der jeweilige Graphitring ausgetauscht werden kann, während bei den durchgehenden Schutzüberzügen eine komplette Feuerstellung erforderlich ist₀ Ein weiterer Vorteil ist die Vermeidung des Aufwachsens von Schlacken- oder Metallschichtenj aufgrund der oxydativen Zerstörung der Oberfläche des Graphits fallen diese nämlich laufend vom Schutzmantel abo Es stellte sich jedoch als Hachteil heraus, daß in manchen Fällen die Ringe zur Rißbildung neigten_o Verantwortlich dafür sind unterschiedliche Wärmedehnungen des Schutzmantels und des den Elektrodenhalter bildenden Rohrteils und die dadurch im Schutzring entstehenden Spannungen,

Ferner besteht ein allen beschriebenen Elektrodenhaltern gemeinsames Problem der mechanischen Halterung der Metallteile oberhalb des Ofendeckels, welche im allgemeinen mittels Klemmeinrichtungen erfolgt_o Da es vom Gesichtspunkt der einfachen Handhabung als auch wegen der Güte des elektrischen Kontaktes von Vorteil ist, die mechanische Klemmung auch als Stromübertragung zu verwenden, ist es üblich, zwischen dem metallischen Teil der Elektrode und den Klemmbacken eines Tragarm Graphit- oder Kohlenstoffformteile vorzusehen, welche günstige übergangseigenschaften für den Strom einerseits mit guten mechanischen und thermischen Eigenschaften andererseits verbinden_e

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Die Befestigung dieser Formteile an den Elektroden ist jedoch, problematisch, da unter den angewandten Klemmkräften leicht Brüche der Formteile auftreten können, welche beim nächstfolgenden Lösen der Klemmung - beispielsweise um den Ort der Klemmung zu variieren - zum "Verlust der Formteile führen können«, ,

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die mit hohen Kosten verbundenen Hachteile der bekannten Lösungen zu vermeiden,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Elektrodenhalter mit einem Schutzmantel für den metallischen, gekühlten Rohrteil von Elektrodenhaltern der vorausgesetzten Art zu schaffen, der den auftretenden thermischen und mechanischen und elektrischen Beanspruchungen voll genügt, möglichst einfach ausgebildet und leicht zu montieren und zu reparieren ist und darüber hinaus einen guten Wärmeübergang zu dem metallischen, gekühlten Rohrteil des Elektrodenhalters gewährleistet, um die Standzeit des Schutzmantels zu verbessern»

Diese Aufgabe wird bei einem Elektrodenhalter der voraus- gesetzten Art dadurch gelöst, daß die Formteile in abnehmbarer Weise mittels form- und/oder kraftschlüssigen Verbindungsmitteln mit dem Metallteil und/oder untereinander verbunden sind β

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist ein Schutzmantel ge-

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schaffen, der sämtlichen Anforderungen in bezug auf die elektrische thermische und mechanische Beanspruchbarkeit entspricht,, Bei Anwendung einer kr aft Schluss ig en Verbin-i· dung liegen die einzelnen Formteile des Schutzmantels mit Vorspannung auf dem Rohrteil des Elektrodenhalter unmittelbar an, so daß sich eine gute Wärmeübertragung zwischen dem Schutzmantel und dem Rohrteil über die gesamte Fläche ergibt β Dieser gute Wärmeübergang wird erreicht, ohne daß es erforderlich wäre, Füllmaterialien zwischen dem Schutzmantel und dem Rohrteil des Elektrodenhalters einzubringen· Darüber hinaus können die einzelnen Formteile des Schutzmantels Spannungen aufgrund unterschiedlicher thermischer Dehnung des Materials des Schutzmantels einerseits und des Rohrteils des Elektrodenhalters andererseits aufgrund der kraftschlüssigen Verbindung der Sektoren kompensieren, so daß die Gefahr eines Beschädigens des Schutzmantels aufgrund dieser Wärmedehnung vermieden ist· Der Schutzmantel ist danach geeignet, den thermischen Beanspruchungen gerecht zu werden«,

Ein Gleiches gilt für die mechanischen Belastungen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Verbindungen der Sektoren untereinander, oder am Metallteil werden Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Formteile ausgeglichen, so daß diese mit ihrer inneren Mantelfläche stets satt an die Mantelfläche des Rohrteils des Elektrodenhalters angepreßt werden· Aufgrund diessen können Druck- und Biegekräfte von dem Schutzmantel auf den Röhrteil des Elektrodenhalters übertragen werden, ohne daß aufgrund mangelnder Anlage des Schutzmantels an dem Rohrteil das Material des Schutzmantels überbeansprucht wird· Zugleich ist auch der Rohr-

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teil des Elektrodenhalter durch die Formteile geschützt· Schließlich können die Formteile leicht montiert und erforderlichenfalls wieder demontiert werden» Hierfür können die Formteile,einzeln oder in Gruppen axial entlang des Metallteils verschoben werden. Beispielsweise ist es möglich, mehrere Formteile bzw» Sektoren zu einem Teilring zu verspannen und"dann einen kompletten Ring aus mehreren Teilringen zusammenzufügen» was eine direkte Montage eines Schutzrings am metallischen Rohrteil des Elektrodenhalters ermöglichte Falls ein oder mehrere Sektoren des Schutzringes beschädigt werden, kann der beschädigte Sektor einfach ausgetauscht werden· In dem Fall, in dem der Schutzmantel aus mehreren, jeweils aus Sektoren zusammengesetzten Ringen gebildet ist, ist zuerst der am unteren Ende des Rohrteils des Elektrodenhalters angeordnete Ring, der im Ofen natürlich der höchsten Belastung ausgesetzt ist und damit eher beschädigt wird oder verschleißt als weiter oben angeordnete Ringe, zu entfernen und dafür ein neuer Ring oder ein bereits im oberen Abschnitt des Rohrteils gebrauchter, aber · für den unteren Abschnitt noch tauglicher Ring aufzubringen» Auf diese Weise können sukzessive die Ringe ersetzt werden, wodurch die Montagezeiten verkürzt und die Kosten für die Wartung des Schutzmantels des Elektrodenhalters erniedrigt werden©

Nach einer ersten Variante ist es möglich, daß die Sektoren aus kohlenstoffhaltigen, vorzugsweise nichtgraphitischen bzw» teilgraphitischen Materialien, bestehen_o So ergeben sich wirtschaftliche Standzeiten der Schutzringe, verbunden mit den günstigen Eigenschaften des kohlenstoffhaltigen Materials hinsichtlich der Benetzung durch Schlacken- oder Metall-

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spritzero Die bei richtiger Dimensionierung der Sohutzringe erreichte, gewünschte langsame Oxydation des Kohlenstoffs, vor allem an den heißeren äußeren Umfangsflächen der Ringe, verhindert das bei keramischen Überzügen häufig beobachtete störende Aufwachsen von Schlacken- oder Metallteilchen·

Weil bei der erfindungsgemäßen Lösung ein besonders guter Wärmeübergang vom Schutzmantel zum Rohrteil des Elektrodenhalter erreicht wird, ist es günstig für den Schutzmantel, Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit zu verwenden. Aufgrund dessen empfehlen sich aus den kohlenstoffhaltigen Materialien die sogenannten nichtgraphitischen bzw· teilgraphitischen,

Palis man auf den Vorteil der Selbstreinigung der Schutzringoberfläche verzichten will, kann man auch keramische Werkstoffe einsetzen.

Es ist zweckmäßig, die Sektoren im oberen Abschnitt des Rohrteils des Elektrodenhalters aus keramischen und. im unteren Abschnitt aus kohlenstoffhaltigen Werkstoffen herzustellen,. Auch andere, z. B. gemische Anordnungen der Ringe bzw, Sektoren aus verschiedenen Materialien, sind denkbar.

Die kraftschlüssige Verspannung der Sektoren untereinander und die Erzielung der Vorspannkraft, mit der der Ring aus den Sektoren unmittelbar auf dem Rohrteil des Elektrodenhalter anliegt, wird vorteilhafterweise durch Federkraft erreichte

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Bezüglich der Anordnung der die Federkraft erzielenden Federn besteht eine Reihe von Möglichkeiten· So kann ein Federring oder es können mehrere Federringe je Schutzring vorgesehen sein, wobei zugleich jeder Federring entweder durch eine Feder oder mehrere hintereinandergeschaltete Federn gebildet sein kann·

Vorteilhafterweise sind die Federn in konzentrisch zur Ringform verlaufenden Bohrungen oder Ausnehmungen in den Sektoren angeordnet· Damit sind die Federn in die Sektoren integriert und dadurch sowohl gegen zu hohe thermische als auch mechanische Beanspruchungen geschützt·

Zur weiteren Erniedrigung der thermischen Beanspruchung der Federn liegen die Bohrungen bzw· Aussparungen nahe der inneren Mantelfläche der Sektoren, so daß die Federn möglichst nahe an das Kühlsystem des Rohrteils herangerückt sind und deshalb die temperatur im Bereich der Federn möglichst niedrig gehalten wird·

Die Federn selbst können entweder Spiralfedern oder Blattfedern sein·

Von besonderer Bedeutung ist in jedem Fall» daß die Federn aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehen, um die Erwärmung der Federn durch Hystereseverluste zu vermeiden.

Grundsätzlich sollen die Federn eine hohe Warmfestigkeit besitzen* Hierzu können die Federn entweder aus austenitischen Stählen auf der Basis Chrom-Nickel-Molybdän oder aus berylliumhaltigern Werkstoff bestehen·

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UaGh einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die in Umfangsrichtung liegenden und/oder in Achsrichtung liegenden Stoßflächen benachbarter Sektoren mindestens eine komplementäre radiale Abstufung-auf· Dadurch ist selbst in dem Fall, in dem aufgrund von Toleranzen die Stoßflächen benachbarter Sektoren nicht völlig satt aneinanderstoßen, eine Abdichtung der Sektoren untereinander aufgrund der ineinander eingreifenden Abstufungen gewähr-'v leistet mit der Folge eines sicheren Schutzes des metallischen, gekühlten Rohrteils des Elektrodenhalters₀

lach einer weiteren Möglichkeit ist die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Sektoren relativ klein, und die Stoßflächen verlaufen in einem Winkel zum Radialstrahl dee Hohlzylinderse Damit liegen die relativ dünnen Sektoren eines Rings schräg in bezug auf die zugehörigen Radien auf dem Rohrteil auf«. Dadurch werden Toleranzen aufgrund eines "Selbsteinstellungs-Effekts" ausgeglichen, indem je nach Durchmesser des Rohrteils bzw. lichter Durchmesser des Rings aus den Sektoren diese sich in mehr aufrechter oder in mehr liegender Lage einstellen·

Dieser "Selbsteinstellungs-Effekt" ergibt sich dadurch, daß sich die schräg anliegenden Sektoren des Schutzrings durch die tangentielle Kraftkomponente der Pederspannung entsprechend anordnen» Die tangentielle Kraftkomponente der Pederspannung wird dadurch erreicht, daß in uen, jeweiligen Sektoren - über den Umfang gleichgerichtet - das eine Ende der Bohrung bzw_o der Aussparung für die Feder einen größeren Abstand von der Mantelfläche des Röhrteil besitzt als das andere Ende der angesprochenen Bohrung bzw.. Aussparung,

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Diese Einstellung der Sektoren ergibt sich insbesondere dann, wenn die inneren Mantelflächen der Sektoren kleiner sind als die zur äußeren Mantelfläche sich theoretisch aus der Kreisteilung ergebenden und damit der fertigmontierte Schutzring zwischen den Sektoren nach innen offene, keilförmige Spalten aufweist· Besonders in diesem Pail ordnen sich die Sektoren so an, daß sich zwischen den^Sektoren stets nach innen offene, keilförmige Spalten bilden, die auch bei abnehmendem Durchmesser der Sektoren nach außen geschlossen sinde

In diesem Zusammenhang ist· es zweckmäßig, daß die innere Mantelfläche der Sektoren eben ist, so daß sich die Sektoren bei der geschilderten Einstellung entsprechend auf der Mantelfläche des Rohrteils bewegen und ausrichten können· Auch die äußeren Mantelflächen der Sektoren brauchen nicht zylinderförmig, sondern können auch eben ausgebildet sein· Darüber hinaus können sowohl die inneren als auch die äußeren Mantelflächen der Sektoren geeignete Profilierungen oder dergleichen aufweisen«.

Um eine Aufheizung, insbesondere einer in Umfangsrichtung geschlossenen Feder, aufgrund eventuell auftretender Störströme zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, zumindest ein elektrisch isolierendes Verbindungselement in die Feder einzubauen«, Ein derartiges Verbindungselement kann beispielsweise aus hochgesintertem Aluminiumoxid bestehen,.

Aus den gleichen Überlegungen heraus können zwischen die Stoßflächen der Sektoren elektrisch isolierende Elemente

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eingebracht sein© Dies gilt in erster Linie für die in Umfangsrichtung liegenden Stoßflächen der Sektoren» Es können aber auch die in Achsrichtung liegenden Stoßflächen der Sektoren mit elektrisch isolierenden Elementen in Abstand gehalten sein«

Bei Verwendung von formschlüssigen Verbindungen ist es von Vorteil, die formschlüssigen Verbindungsmittel als Schiebeberbindung mit zur Achse des Rohrteils des Elektrodenhalters paralleler SchieberiGhtung auszubilden. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache Möglichkeit, in der geschilderten Y/eise die formteile bzw, einzelne Sektoren entweder von unten nach oben oder von oben nach unten zu verschieben, um nur teilweise gewisse beschädigte Ringe bzw_e Sektoren auszutauschen, wobei nicht nur Montagearbeiten, sondern auch Erzatz- bzw· Austauschringe bzw, -Sektoren eingespart werden.

Die angesprochene formschlüssige Schiebeverbindung ist im konkreten Fall zweckmäßigerweise als Schwalbenschwanzführung ausgebildet. Diese Schwalbenschwanzführung ist nicht nur mechanisch sehr fest, sondern erlaubt auch ein besonders einfaches Einschieben bzw. Verschieben der Sektoren in bezug auf die Mantelfläche des Rohrteils des Elektrodenhalters,

Vorteilhafterweise sind die Hüten der Schwalbenschwanz- führungen in den inneren Mantelflächen der Sektoren und die Federleisten an der Mantelfläche des Rohrteils angeordnet. Durch die Anordnung der Nuten an den inneren Mantelflächen der Sektoren ergibt sich der geringste Materialverlust bei dem relativ teuren, weil thermisch und mechanisch hoch be-

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anspruchbaren Werkstoff für die Sektoren«

Zweckmäßigerweise sind die Pederleisten separate Bauteile und mit der Mantelfläche des Rohrteils durch Vernieten, Verschrauben, Verschweißen oder dergleichen verbunden» Hierdurch wird nicht nur Material bezüglich der Ausgestaltung des Rohrteils des Elektrodenhalters gespart, sondern es ist auch möglich, an relativ dünnwandigen Rohrteilen die Pederleisten anzubringen. Der gekühlte Rohrteil des Elektrodenhalters besteht meist aus Kupfer, das sehr teuer ist, so daß Materialeinsparungen sehr entscheidend sind.» Darüber hinaus muß der Rohrteil hzw» müssen die im wesentlichen das Rohrteil bildenden Rohre für die Künlmittelführung und Stromzufuhr schon deshalb relativ dünnwandig ausgebildet sein, um einen möglichst guten Kühlungswirkungsgrad der Gesamtanordnung zu erreichen_o

In dem Pail, in dem der Schutzmantel aus mehreren, aus Sektoren zusammengesetzten Ringen besteht, kann es zweckmäßig sein, zwischen zwei aus Sektoren bestehenden Ringen einen einstückigen Ring anzuordnen· Dies kann die Tragfähigkeit des Schutzmantels noch weiter erhöhen«,

Kach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Pederleisten in axialer Richtung des Rohrteils unterbrochen, wobei die Unterbrechung zwischen zwei fluchtenden Pederleistenabschnitten nicht größer ist als die zweifache axiale Höhe eines in diesem Bereich anzuordnenden Sektors«, Auf diese Weise können auch im mittleren Bereich des Schutzmantels beschädigte bzw. abgenutzte Sektoren entfernt und neue angebracht werden«, ohne daß die darüberliegenden bzw»

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darunterliegenden Sektoren komplett entfernt werden müßten. Dadurch wird, die Montagezeit weiter verkürzt·

Des weiteren ist es von Vorteil, wenn die Federleistenabschnitte in ringförmigen Gruppen angeordnet sind und die Federleisten der einen Gruppe in bezug auf die Federleisten der axial benachbarten Gruppe in Umfangsrichtung versetzt sinde Damit ergibt sich eine von Ring zu Ring versetzte Anordnung der Sektoren mit einer weiteren Erhöhung der mechanischen Stabilität des Schutzmantels.

Bei der Ausführungsform der Erfindung, bei der mindestens ein einstückiger Ring als Teil des Schutzmantels vorgesehen ist, empfiehlt 03 sich, daß an der Stelle, an der der Ring anzuordnen ist, der axiale Abstand zwischen zwei benachbarten Gruppen von Federleisten etwas größer ist als die axiale Höhe des einstückigen Rings* Auf diese Weise kann der Ring an dieser Stelle gedreht werden, so daß seine Nuten versetzt zu den Federleisten der benachbarten Gruppen liegen mit der Folge, daß der Ring in axialer Richtung arretiert ist. Auf diese Weise bildet dieser Ring ein Auflager für die darüberliegenden Sektoren bzw« Ringe aus Sektoren, so daß in dem Fall, in dem die darunterliegenden Sektoren ganz oder teilweise wegbrechen, die darüberliegenden"Sektoren nicht nachgleiten können. Damit ist ein großer Bereich des Rohrteils des Elektrodenhalters selbst bei weitgehenden Beschädigungen des Schutzmantels nach wie vor durch intakte Sektoren geschützt, so daß die Beschädigung so klein wie möglich gehalten wirdo

Deshalb weisen die in Umfangsrichtung liegenden und/oder die in Achsrichtung liegenden Stoßflächen benachbarter

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Sektoren mindestens eine komplementäre radiale Abstufung auf_c

Die Sektoren und/oder die einstückigen Ringe können aus kohlenstoffhaltigen, insbesondere nichtgraphitischen ' bzw», teilgraphitischen Werkstoffen bestehen» So ergeben sich wirtschaftliche Standzeiten der Schutzringe, verbunden mit.den günstigen Eigenschaften des kohlenstoffhaltigen Materials hinsichtlich der Benetzung durch Schlacken- oder Metallspritzer· Die bei richtiger Dimensionierung der Schutzringe erreichte, gewünschte langsame Oxydation des Kohlenstoffs, vor allem an den heißeren äußeren Umfangsflachen der Ringe, verhindert das bei keramischen Überzügen häufig, beobachte störende Aufwachsen von Schlacken- oder Metallteilchen»

Weil bei der erfindungsgemäßen Lösung ein besonders guter Wärmeübergang vom Schutzmantel zum Rohrteil erreicht wird, ist es günstig für den Schutzmantel, Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit zu verwenden« Aufgrund dessen empfehlen sich aus den kohlenstoffhaltigen Materialien die sogenannten nichtgraphitischen bzw« teilgraphitischen.

Falls man auf den Vorteil der Selbstreinigung der Schutzringoberfläche verzichten will, kann man auch keramische Werkstoffe einsetzen»

Es können aber sowohl Sektoren als auch einstückige Ringe sowohl aus kohlenstoffhaltigen als auch keramischen Werkstoffen zur Bildung eines Schutzmantels herangezogen werden, um auf diese Weise den Schutzmantel in seinen einzelnen Bereichen je nach den gestellten Anforderungen auszubilden.

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Es ist zweckmäßig, die Sektoren im oberen Abschnitt des Rohrteils des Elektrodenhalters aus keramischen and im unteren Abschnitt aus kohlenstoffhaltigen Werkstoffen herzustelleno Auch andere, z» B« gemischte Anordnungen der Ringe bzw« Sektoren aus verschiedenen Materialien, sind denkbare

Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Verbindung auf die formteile, welche zwischen dem Metallteil und den Klemmbacken angeordnet sind, wird vorteilhafter Weise von der formsGhlüssigen Verbindung Gebrauch gemacht, welche durch die kraftechiüssige Klemmung unterstützt wird©

Hierfür sind am Metallteil axial verlaufende Paare von Profilschienen befestigt, welche eine Form aufweisen, die es ermöglicht, die axial verlaufenden Ränder oder Kanten (Her Formteile zwischen den vom Metallteil abstehenden Teilen der Schienen und dem Metallteil selbst zu halten·

Die Schienen weisen hierzu einen am Metallteil anliegenden, einen von ihm wegführenden und einen im Abstand parallel zum Metallteil ausgerichteten Bereich auf, wobei der Abstand vorteilhaft im wesentlichen der Dicke der Formteile ent- spricht,

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Elektrodenhalters näher erläutert werden. In den beigefügten Zeichnungen zeigen:

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Pig. 1i eine schematische Gesamtansicht einer Elektrode mit einem erfindungsgemäßen Elektrodenhalter;

Pig. 2: einen Hohlzylindersektor,· aus dem der Schutzmantel des erfindungsgemäßen Elektrodenhalter zusammengesetzt ist j

Pig«, 3i einen Schnitt durch einen aus mehreren Sektoren bestehenden Teilring;

Pig«, 4: eine Ansicht eines derartigen Teilrings;

Pig. 5s die Montage des Schutzmantels des erfindungsgemäßen Elektrodenhalters, wobei der Ring aus Sektoren aus mehreren feilringen zusammengesetzt wird;

Pige 6: eine mögliche Verbindungsart der die Sektoren zu einem Ring bzw* Teilring verspannenden Pedern;

Pig_c 7: eine axiale Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Sektoren;

Pig«, 8: eine perspektivische Darstellung der Sektoren nach 7;

Pigo 9 bis 11:

zwei Möglichkeiten des axialen Aneinanderfügen mehrerer aus jeweils entsprechenden Sektoren bestehender Ringe;

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Pig«, 12 und 13:

weitere Ausfuhrungsformen der Sektoren;

Fig· 14: eine weitere Möglichkeit des Aneinanderfügens von Federn zu einem Federring;

Fig. 15: einen Axialschnitt durch eine schematische dargestellte Elektrode mit einem erfindungsgemäßen Elektrodenhalter;

.Fig. 16: einen Radialschnitt durch die Elektrode nach Fig. entsprechend der Schnittlinie ZVI-XVI;

Fig. 17: den Rohrteil des Elektrodenhalters mit teilweise weggelassenem Schutzmantel zur Darstellung der Verteilung der Federleisten auf der Mantelfläche des Rohrteils;

Fig«, 18: einen Radialschnitt durch die Elektrode nach Fig. 17 entsprechend der Schnittlinie ZVIII-XVIII;

Fig. 19: eine perspektivische Darstellung eines Sektors zur Ausbildung des Schutzmantels für den erfindungsgemäßen Elektrodenhalter;

Fig. 20: eine perspektivische Darstellung eines einstückigen Rings zum. Einsatz in e'inem Schutzmantel eines erfindungsgemäßen Elektrodenhalters;

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Pig. 21: eine modifizierte Ausführungsfο πη eines Sektors für den Schutzmantel des erfindungsgemäßen Elektrodenhalters;

Fig«, 22: eine weitere Ausführungsform eines Sektors für den Schutzmantel des erfindungsgemäßen Elektrodenhalters und

Pigc 23: den Metallteil mit drei Normteilen, welche zwischen ihm und den Klemmbacken angeordnet sind und mittels formschlüssiger Schienen festgehalten werden.

Aus Pig. 1 ergibt siGh in schematischer Darstellung der wesentliche Aufbau einer einschlägigen Elektrode für Lichtbogenofen, und zwar in der Ausführungsform einer Kombinationselektrode» Diese Elektrode besteht aus einem Elektrodenhalter, der von einem metallischen, gekühlten Rohrteil 1 gebildet ist_t An das untere Ende des den Elektrodenhalter darstellenden Röhrteils 1 ist ein Aktivteil 2 aus sieh verzehrendem Material, z, B₀ Graphit, mittels eines Schraubnippels 3 angeschlossen«, Die Elektrode wird durch eine am oberen Abschnitt des Rohrteils 1 des Elektrodenhalters angreifende Tragkonstruktion 4 gehalten. Da es sich bei der Figo 1 um eine schematische Darstellung handelt, sind insbesondere die elektrischen Bauteile und die Kühlanordnungen nicht aufgeführt, da diese Baugruppen eine herkömmliche Ausbildung haben können. Im Zusammenhang mit der Erfindung ist nämlich nur wichtig ein insgesamt mit 5 bezeichneter, hohlzylindrischer Schutzmantel aus temperaturbeständigem Material, der den metallischen Rohrteil 1 des Elektrodenhalters im Bereich des im Ofen befindlichen Abschnitts umgibt und auf diese Weise, wie bereits geschildert worden ist, gegenüber unzulässigen

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thermischen und mechanischen Beanspruchungen schützt«,

Der Schutzmantel 5 ist aus hohlzylindrischen Sektoren zusammengesetzt, von denen sich einer nach einer ersten Ausführungsform aus Figo 2 ergibt, in der der Sektor insgesamt mit 10 bezeichnet ist₀ Der Hohlzylinder-Sektor besitzt danach eine innere Mantelfläche 11 und eine äußere Mantelfläche 12, zwei in Umfangsrichtung liegende Stoßflächen 13 und zwei in axialer Richtung liegende Stirnflächen 14 ο Darüber hinaus weist der Sektor zwei auf einer Sehne verlaufende Bohrungen auf»

Wie sich am besten aus den Fig«, 3 und 4 ergibt, werden mehrere Sektoren 10 zu einem Teili-ing zusammengefügt, indem sie an ihren Stoßflächen 13 aneinandergereiht werden· Die Sektoren 10 dieses Teilrings werden miteinander durch die Bohrungen 15 hindurchgeführte Federn, im gezeigten Pail Spiralfedern 20 miteinander verspannt· Um eine vorläufige endseitige Verankerung der Spiralfedern 20 und damit deren Vorspannung zu gewährleisten, sind gabelförmige Spannelemente 21 vorgesehen, die nicht dargestellte Gegenanschläge an den Enden der Federn 20 oder einfach Windungen derselben hintergreifen und auf diese Weise die Federn 20 in einer vorgespannten Stellung halten.

In Fig_e 4 ist links schematisch das Anbringen der Spannelesaente 21 dargestellt, während sich rechts die Spanneiemente 21 bereits in der Arretierstellung befinden·

Figo 5 zeigt das Aneinanderfügen derart hergestellter Teilringe aus Sektoren 10 zu einem kompletten Ring. Danach werden

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die Teilringe sukzessive dadurch aneinandergefügt, daß die entsprechenden Enden der Federn 20, die durch die Spannelemente 21 in der gespannten Stellung gehalten sind, miteinander verbunden werden, worauf die Spannelemente 21 entfernt werden, so daß die Sektoren auch an den Fügestellen der leilringe mit ihren Stoßflächen statt zur Anlage gelangen.

Ein derart hergestellter Ring aus Sektoren 10 kann entweder auf den Rohrteil 1 von einem Ende her aufgeschoben werden oder an dem Rohrteil 1 in der soeben geschilderten Weise durch Aneinanderfügen von Teilringen radial montiert werderic

Entscheidend ist, daß die Ringe aus den Sektoren 10 unter Vorspannung unmittelbar auf der Mantelfläche des Rohrteils 1 aufliegen, wie sich das aus Fig_o 1 ergibt_o Dadurch ergeben sich die bereits geschilderten Vorteile, die insbesondere in einem guten Wärmeübergang zwischen dem Schutzmantel 5 und dem Rohrteil 1 und dem sich daraus ergebenden geringeren oxydativen Verschleiß und im Fehlen jeglicher schädlicher Spannungen innerhalb des Schuterings, wie sie durch unterschiedliche Wärmedehnungen von Schutzring und . Rohrteil oder durch radiale Temperaturgradienten innerhalb des Schutzrings entstehen, bestehen·

Aus Figo 6 ergibt sich eine weitere mögliche Verbindungsweise von zwei hintereinander geschalteten Federn 20, die einerseits in der geschilderten Weise dem Verspannen der Sektoren 10 untereinander und dem Aufbringen eines Rings aus diesen Sektoren 10 auf dem Rohrteil 1 unter einer entsprechenden Vorspannung andererseits dienen. Gemäß Fig. 6

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sind die Enden der Federn 20 durch Anschläge 22, die in entsprechenden Ausnehmungen 16 an den jeweiligen. Enden der Bohrungen 15 in den Sektoren eingreifen, so festgelegt, daß die jeweilige Feder 20 die ihr zugeordneten Sektoren 10 verspannt und zugleich in der Montagestellung den gesamten Ring aus den Sektoren 10 mit Vorspannung an die Mantelfläche des Rohrteils 1 anpreist₀

Aus den Figo 7 und S ist eine weitere Ausführungsform der Sektoren 10 ersichtlich«, Danach weisen die in Umfangsrichtung liegenden Stoßflächen 13 des jeweiligen Sektors 10 mindestens eine komplementäre, in radialer Richtung liegende Abstufung 17 auf, die in der dargestellten Weise ineinandergreifen, Auf diese Weise ist erreicht, daß selbst in dem Fall, in dem die Stoßflächen 13 der benachbarten Sektoren 10 nicht unmittelbar in Anlage gelangen, der sieh dann ergebende Spalt zwischen den einzelnen Sektoren 10 durch die Abstufungen 17 abgedeckt ist, so daß stets ein sicherer Schutz des Rohrteils gewährleistet ist₀ Geringfügige Spalte zwischen aen einzelnen Sektoren können in der Montagestellung dann auftreten, wenn der Außendurchmesser des Rohrteils 1 ein Übermaß und/oder der Innendurchmesser des aus Sektoren 10 gebildeten Rings des Schutzmantels 5 ein Untermaß aufweist.

Aus Fig. 9 ergibt sich eine Möglichkeit des axialen Aneinanderfügens von aus Sektoren 10 gebildeten Ringen für den Fallj in dem der Schutzmantel aus mehreren Ringen aus Sektoren 10 besteht«, In diesem Fall weisen die Stirnflächen der einzelnen Sektoren 10 in umfangsrichtung verlaufende Nuten 18 auf, in die Anschlußringe 19 eingreifen. Auf diese

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Weise ist auoh eine dichte Verbindung zwischen'den Stirnflächen 14 der Sektoren 10 benachbarter Ringe geschaffen»

In Figo 10 ist eine weitere Möglichkeit der Anbringung der Federn 20 in den Sektoren 10 gezeigte Nach dieser Ausführungsform sind in den Stirnflächen 14 der Sektoren 10 in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmungen 15a angeordnet, in denen die Federn 20 ahn]ich wie in den Bohrungen 15 zu liegen kommen. Die Aussparungen 15a können sogar zugleich die Nuten 18 des Ausfuhrungsbeispiels nach Fig* 9 bilden· .

Die Fig, 11 zeigt einen Sektor 10, bei dem die in Achsrichtung liegenden Stirn- bzw· Stoßflächen 14 eine komplementäre radiale Abstufung 17a aufweisen«, Dadurch greifen benachbarte Sektoren ^10 in Achsrichtung formschlüssig ineinander ein, so daß selbst in dem Fall, in dem die Stirn- bzw_o Stoßflächen 14 von benachbarten Sektoren 10 nicht über die gesamte Fläche in Anlage gelangen, der sich dann ergebende Spalt durch die Abstufungen 17a abgedeckt ist, so daß stets ein sicherer Schutz des Rohrteils 1 gewährleistet ist» Durch das formschlüssige Ineinandergreifen der Sektoren 10 wird darüber hinaus der Schutzmantel 5 mechanisch nocht widerstandsfähiger.

Es ist natürlich auch möglich, soviohl die in Umfangsrichtung liegenden Stoßflächen 13 als auch die in Achsrichtungliegenden Stoßflächen 14 jedes Sektors mit Abstufungen 17 bzw» 17a zu versehen, um auf diese Weise das gesamte Gefüge aus

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Sektoren, das den Schutzmantel bildet, nicht nur kraftschlüssig, sondern auch formschlüssig zueinander zu fixieren.

Aus aen Pig· 12 und 13 ergeben sich weitere Ausführungsformen eines Schutzrings für eine erfindungsgemäße Elektrode, Danach ist die in Umfangsrichtung des Schutzrings gemessene Breite der einzelnen Sektoren 10 relativ klein, so daß man eine große Anzahl von Sektoren für einen Schutzring benötigte Auch können die Seiten 11 und 12 eben sein· Außerdem können die Sektoren 10 so ausgebildet sein, daß ihre Stoßflächen 13 mit dem Radialstrahl 30a bzw« 30b des Hohlzylinders einen - oder auch zwei verschiedene große Winkel «£, bzw. ß bilden· Auch können die inneren Mantelflächen 11 der Sektoren 10 kleiner sein als auch der Kreisteilung unter Berücksichtigung der äußeren Mantelfläche 12 errechnet· Es bilden sich dann am montierten und mit Vorspannung am Rohrteil 1 aufgebrachten Schutzring keilförmige Spalten 40 zwischen den Stoßflächen 13, die nach innen offen sind· Durch die tangentielle Kraftkomponente der Federspannung werden die schräg anliegenden Sektoren 10 mit kleineren inneren Mantelflächen 11 so an dem Rohrteil 1 angepreßt, daß die keilförmigen Spalten 40 außen immer geschlossen sindo Durch diesen Effekt können sehr einfach Toleranzen in bezug auf den Außendurchmesser des Rohrteils 1 bzw· den Innendurchmesser des/aus den Sektoren gebildeten Rings ausgeglichen werden_o Aber auch bei oxydativem Abbau der Sektorenflächen 12 bleiben die keilförmigen Spalten außen weitgehend geschlossen·

Wie sich aus der Figo 12 ergibt, liegen die Bohrungen 15 nicht auf einer Sehne eines idealen Zylinder-Sektors,

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sondern verlaufen in einem Winkel zu dieser Sehne₀ Dies bedeutet, daß bei jedem Sektor das eine Ende der Bohrung 15 einen größeren Abstand zu der Mantelfläche des Rohrteils 1 besitzt als das andere Ende, wobei die diesbezüglichen Enden in Umfangsriehtung gleichgerichtet sind«, Dadurch ergibt sich die tangentielle Kraftkomponente aus der Federspannung, die den schon geschilderten "Selbsteinstellungs-Effekt" bewirkt»

Um eine Au.fb.eizung der in Umfangsriehtung geschlossenen Feder aufgrund eventuell auftretender Störströme zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, zumindest ein elektrisch isolierendes Verbindungselement in die Feder einzubauen«, Diese Ausführungsform ergibt sich aus der Figo 14t i-ⁿ äer das elektrisch isolierende Verbindungselement mit 50 bezeichnet ist, mit dem zwei Federn 20 miteinander verbunden sinde Das elektrisch isolierende Verbindungselement 50 kann beispielsweise aus hochgesintertem Aluminiumoxid gefertigt sein«,

Aus den gleichen Überlegungen heraus können zwischen die Stoßflächen der Sektoren elektrisch isolierende Elemente, beispielsweise aus Asbest, eingebracht sein₀ Diese Ausführungsform ist nicht dargestellte Diese Anordnung empfiehlt sich insbesondere für die in Umfangsriehtung liegenden Stoßflächen 13, kann aber auch für die in Achsrichtung liegenden Stirn- bzw„ Stoßflächen 14 zweckmäßig seine

Aus Fig, 15 ergibt sich wieder in schematischer Darstellung der wesentliche Aufbau einer einschlägigen Elektrode für Lichtbogenofen, und zwar in der Ausführungsform einer

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Kombinationselektrode. Diese elektrode besteht aus einem Elektrodenhalter, der von einem metallischen, gekühlten Rohrteil 51 gebildet ist«. An das untere Ende des den Elektrodenhalter darstellenden Rohrteils 51 ist ein Aktivteil 52 aus sich verzehrendem Material, z. B. Graphit, mittels eines Schraubnippels 53 angeschlossen. Die Elektrode wird durch eine am oberen Abschnitt des Rohrteils 51 des Elektrodenhalters angreifende tragkonstruktion 54 gehalten. Da es sich um eine schematische Darstellung handelt, sind insbesondere die elektrischen Bauteile und die Kühlanordnungen des Elektrodenhalters nicht aufgeführt, da diese Baugruppen eine herkömmliche Ausbildung haben können«. Im Zusammenhang mit der Erfindung ist nämlich nur wichtig ein insgesamt mit 55 bezeichneter, hohlzylindrischer Schutzmantel aus einem der erwähnten temperaturbeständigen Materialien, der den metallischen Rohrteil 51 des Elektrodenhalters im Bereich des im Ofen befindlichen Abschnittes umgibt und auf diese Weise, wie bereits im Detail geschildert worden ist, gegenüber unzulässigen thermischen und mechanischen Beanspruchungen schützt.

Der Schutzmantel 55 ist aus Hohlzylinder-Sektoren zusammen-gesetzt, von denen einer in perspektivischer Darstellung in Pig« 19 gezeigt und insgesamt mit 60 bezeichnet ist. Der Hohlzylinder-Sektor 60 besitzt danach eine innere Mantelfläche 61 und eine äußere Mantelfläche 62, zwei in Umfangsrichtung liegende Stoßflächen 63 und zwei in axialer Richtung liegende Stirnflächen 64 c, Eine Mehrzahl dieser Sektoren 60 ist zu einem Ring zusammengesetzt_o Mehrere derartige aus Sektoren 60 zusammengesetzte Ringe bilden den Schutzmantel 55·

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Zar unmittelbaren Anordnung der Sektoren 60 an der Mantelfläche des metallischen, gekühlten Rohrteils 51 sind formschlüssige Verbindungsmittel vorgesehen* Im konkreten Fall werden diese formschlüssigen Verbindungsmittel durch Schwalbenschwanzführungen gebildet« Dabei gibt es grundsätzlich zwei mögliche Aasführungsformen«,

Gemäß den Figo 15 und 16 sind die in Achsrichtung verlaufenden Kuten 61a in der Mantelfläche des Rohrteils 51 eingearbeitet, ζ« Bo eingefräst, während die korrespondierenden Federleisten 60a an der inneren Mantelfläche 61 der jeweiligen Sektoren 60 ausgebildet sind«, Bei dieser Ausführuiigsform verlaufen die Hüten 51a zweckmäßigerweise kontinuierlich über die gesamte Länge des Rohrteils 51 j um auf diese Weise eine Fertigungsvereinfachung des Rohrteils zu erreichen«, Allerdings sind in diesem Fall die Sektoren nur von einem Ende des Rohrteils 51 her auf diesen aufschiebbar«,

Hingegen sind bei der Ausführungsform nach den Fig. 17 und die Federleisten der Schwalbenschwanzführungen auf der Mantelfläche des Rohrteils 51 angeordnet und als Federleistenabschnitte 72 ausgebildet«, Diese sind in ringförmige Gruppen 73 aufgeteilt, die jeweils zumindest einen Ring, bevorzugt jedoch zwei oder mehrere Ringe aus Sektoren 60 aufnehmen.

Die einzelnen Federleistenabschnitte 72 sind mit der Mantelfläche des Rohrteils 51 zweckmäßigerweise vernietet oder verschraubt, wie durch die Bezugszahl 74 angedeutet worden ist, so daß sie gegebenenfalls lösbar sind«,

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Der axiale Abstand 75 zwischen zwei Gruppen 73 un4 73¹ von Federleistenabschnitten 72 ist nicht größer als die zweifache axiale Höhe der in diesem Bereich anzuordnenden Sektoren 60. Im Regelfall empfiehlt es sich, daß der axiale Abstand 75 etwas größer ist als die axiale Höhe der in diesem Bereich anzuordnenden Sektoren 60. Auf diese Weise können die Sektoren 60 im Bereich dieser Unterbrechungen auf die einzelnen Federleistenabschnitte 72 aufgeschoben werden, so daß ein Austausch von beschädigten oder abgenutzten Sektoren im mittleren Bereich des Schutsmantels möglich ist, ohne sämtliche darunter- bzw. darüberliegenden Sektoren entfernen zu müssen_e

Is hat sich als zweckmäßig erwiesen, zwischen den ringförmigen Gruppen von Sektoren in gewissen Abständen einen einstückigen ^ing anzuor*dnen<, Ein derartiger einstückiger Ring ergibt sich aus Figo 20 und ist insgesamt mit 80 bezeichnet. An der inneren Mantelfläche 81 eines derartigen Rings 80 sind Nuten 82 ausgearbeitet, die zu den Nuten 65 der Sektoren 60 korrespondieren bzw«, komplementär zu den Federleistenabschnitten 72 sind«, Ein derartiger Ring 80 wird zweckmäßigerweise zwischen zwei Gruppen 73' und 73" von Federleisten 72 angeordnet«, Hierzu ist der axiale Abstand zwischen diesen beiden Gruppen 73¹ und 73" der Federleistenabschnitte 72 etwas größer als die axiale""Höhe des Rings 80. Auf diese Weise kann der Ring 80 von einem Ende des Rohrteils 51 her in den Bereich der Unterbrechung 76 geschoben und dort so gedreht werden, daß die Hüten 82 versetzt zu den Federleistenabschnitten 72 der Gruppe 73" und. gegebenenfalls auch zu denen der Gruppe 73' liegen. Auf diese Weise ist der einstückige Ring 80 in axialer Richtung

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entweder nach unten oder aber nach, beiden Seiten unverschieblich fixiert« In dem Pail, in dem unter gewissen extremen Bedingungen die unterhalb des Rings 80 angeordneten Sektoren brechen, werden die oberhalb des Rings 80 liegenden Sektoren sicher durch den Ring 80 an ihrem Ort gehalten, so daß eine Beschädigung sowohl des SGhutzmantels 55 als auch des Rohrteils 51 auf einem Minimum gehalten wird«.

Die schon angesprochene gruppenweise Versetzung der Federleisten 72 dient dem gleichen Zweck, da auch hierdurch ein Hachrutsehen von oben liegenden Sektoren verhindert ist«. Aufgrund der angesprochenen gruppenweisen Versetzung der Pederleistenabschnitte 72 wird zusätzlich erreicht, daß auch die Stoßflächen 60 der Sektoren 63 gruppenweise versetzt sind, wodurch die Festigkeit des Schutzmantels 55 noch erhöht wird·

Obwohl schon mit den geschilderten Maßnahmen nicht nur eine satte Anlage der inneren Mantelfläche 60 der Sektoren 61 an der Mantelfläche des Rohrtei^s erreicht wird, sondern auch eine exakte Anlage der Stoßflächen der benachbarten Sektoren gewährleistet ist, kann die letztgenannte Analyse noch verbessert werden_o Eine derartige Verbesserung ergibt sich aus Fig· 21_o Danach weisen die in Umfangsrichtung liegenden Stoßflächen 63 zweier in einem Ring benachbarter Sektoren 60 eine komplementäre radiale Abstufung 66 auf_o Diese komplementären Abstufungen 66 zwier benachbarter Sektoren 60 greifen, wie in Fig. 15 dargestellt, ineinander ein_c Auf diese Weise ist selbst dann, wenn ein Spalt zwischen zwei benachbarten Sektoren 60 entsteht, dieser Spalt durch

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die Abstufungen 66 abgedeckt, so daß auch in diesem ungünstigen Fall eine durchgehende Abdeckung und damit ein sicherer Schutz des Rohrteils 51 gewährleistet sind«,

Wie Pig· 22 zeigt, können die in Achsrichtung liegenden Stoß- bzw. Stirnflächen 64 der Sektoren 60 zweier axial benachbarter Ringe mit entsprechenden radialen komplementären Abstufungen 66a versehen sein, um zwischen diesen Flächen auch bei größeren Toleranzen eine sichere Abdeckung zu gewährleisten.

Es können aber auch ringförmige Abdeckungen zwischen den Stirnflächen axial benachbarter Sektoren vorgesehen sein, die in entsprechenden Umfangsnuten in den Stirnflächen der Sektoren eingreifen, um die gewünschte sichere Abdeckung von eventuell hier entstehenden Spalten zu gewährleisten.

Figo 23 zeigt den oberen Teil eines Elektrodenhalter im Querschnitt, wobei mit dem Bezugszeichen 96 die äußerste Wandung des Metallteils bezeichnet ist«. An der Wandung 96 sind verteilt über den Umfang drei Graphitformteile 92 angeordnet, welche mittels Schienen 94 gehalten sind* Klemmbacken 93 stehen bereit, um gegen den Elektrodenhalter gepreßt zu werden und diesen damit in einer bestimmten axialen Lage zu fixieren.

Die Graphitformteile 92 können gleichmäßig oder ungleichmäßig über den Umfang verteilt sein, sie können gleich oder ungleich groß sein, soweit dies ihre Ausdehnung über den Umfang betrifft, doch sind sie bezüglich ihrer Dicke gleich.

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Die Schienen 94 sind am Metallteil in geeigneter Weise durch Verschraubung befestigt« Zum gelegentlichen Austausch der Graphitteile ist eine Verschraubung günstiger als eine fixe Verbindung, Z₀ B, Verschweißen·

Die Schienen sind derart geformt, daß sie die Graphitteile an den axial verlaufenden Kanten 95 derart umgreifen, daß diese 'ohne Spannung am Metallteil gehalten werden, da eine zu große Vorspannung im Hinblick auf die starken Klemmkräfte der Klemmbacken 93 ungünstig wäre.

Um diese Haltefunktion, auszuführen, sind die Schienen 94 derart geformt, daß sie einen am Metallteil anliegenden Bereich, einen von diesem wegführenden Bereich 97 und einen im Abstand 99 zum Metallteil parallel zu diesem verlaufenden Bereich 98 aufweisen· Ber erwähnte Abstand 99 ist im wesentlichen identisch mit der Dicke der Graphitformteile·

Claims

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Erfind ungsanspruch

1. Elektrodenhalter für Lichtbogenofen, welcher einen wassergekühlten Metallteil und einen aus konsumierbarem Material bestehenden Verschleißteil umfaßt, wobei der Metallteil zumindest teilweise von aus hochtemperaturbeständigem Material bestehenden Normteilen umgeben ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Formteile in abnehmbarer Weise mittels form- und/oder kraftschlüssiger Verbindungsmitteln mit dem Metallteil und/oder untereinander verbunden sind»
2. Elektrodenhalter nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Formteile einen Schutzmantel um den Elektrodenhalter bilden, welcher im wesentlichen den innerhalb des Ofens angeordneten Teil des Elektrodenhalters oder einen Bereich, der der Aufhängung und/oder elektrischen Kontaktierung des Elektrodenhalter dient, umgibt.
3. Elektrodenhalter nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Schutzmantel (5) aus mindestens einem Ring aus mehreren Hohlzylinder-Sektoren (10) gebildet ist, die kraftschlüssig (20) miteinander'verbunden sind und .mit Vorspannung auf'dem Metallteil (1) unmittelbar anliegen.

4c Elektrodenhalter nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Sektoren (10) aus kohlenstoffhaltigen, vorzugsweise nichtgräphitischen bzw. teilgraphitischen Materialien bestehen«.

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5β Elektrodenhalter nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Sektoren (10) aus keramischen Werkstoffen besteheno . "

6« Elektrodenhalter nach den Punkten 4 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Sektoren (10) im oberen Abschnitt des Elektrodenhalters (i)~aus keramischen und im unteren Abschnitt aus kohlenstoffhaltigen Werkstoffen bestehen,,

Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Sektoren (10) durch Federkraft (20) miteinander verspannt sind,,
8. Elektrodenhalter nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß ein Federring oder mehrere Federringe je Sektorenring vorgesehen sind und jeder Federring durqh eine Feder (20) oder mehrere hintereinandergeschaltete Federn (20) gebildet ist,
9. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Federn (20) in im wesentlichen konzentrisch zur Ringform verlaufenden Bohrungen (15) oder Ausnehmungen (15a) in den Sektoren (10) angeordnet sind· '
10. Elektrodenhalter nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Bohrungen (15) bzw. Aussparungen (15a) nahe der inneren Mantelfläche (11) der Sektoren (1Ö) liegen.

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11. Elektrodenhalter nach. Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Federn Spiralfedern (20) sind·
12. Elektrodenhalter nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Federn durch Blattfedern gebildet sind,»
13. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Federn (20) aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehen«
14. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Federn (20) aua hochv/armfestem Werkstoff bestehen»
15. Elektrodenhalter nach den Punkten 13 und 14, gekennzeichnet dadurch, daß die Federn (20) aus austenitischen Stählen auf der Basis Ghrom-Nickel-Molybdän bestehen.

ΐββ. Elektrodenhalter nach Punkt 13» gekennzeichnet dadurch, daß die Federn (20). aus berylliumhaltigem Werkstoff bestehen«

17· Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die in Umfangsrichtung liegenden und/oder die in Achsrichtung liegenden Stoßflächen (13, 14) benachbarter Sektoren (10) mindestens eine komplementäre radiale Abstufung (17, 17a) aufweisen«
18. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die innere Mantelfläche (11) der Sektoren (10) eben ist·

46/0 4

-36- 3.3.19S3

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19, Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die äußere Mantelfläche (12) der Sektoren (10) eben ist»
20. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Sektoren (10) relativ klein ist»

ο Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß eine oder beide Stoßflächen (13) der Sektoren (10) mit dem Radialstrahl (30a, 30b) des Hohlzylinders e'inen Winkel (c£, , ß) bilden»

22· Elektrodenhalter nach Punkt 20, gekennzeichnet dadurch, daß die beiden Stoßflächen (13) der Sektoren (10) mit dem Radialstrahl (30a, 30b) "des Hohlzylinders'verschieden große Winkel (e6 ; ß) bilden·

23· Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die inneren Mantelflächen (11) der Sektoren (10) kleiner sind als die zur äußeren Mantelfläche (12) sich theoretisch aus der Kreisteiiung ergebenden und damit der fertig montierte Schutzring zwischen den Sektoren nach innen offene keilförmige Spalten (40) aufweist·

24· Elektrodenhalter nach den Punkten 18 und 17, gekennzeichnet dadurch, daß sich die schräg anliegenden Sektoren (10) des Schutzringes durch die tangentielle Kraftkomponente der Federspannung so anordnen, daß sioh zwischen den Sektoren (10) nach innen offene, keilförmige Spalten (40) bilden, die außen geschlossen sind»

244670 4

-37- 3.3.1983

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25. Elektrodenhalter nach Punkt 24, gekennzeichnet dadurch, daß auch bei abnehmendem Außendurchmesser des montierten Sohutzrings beispielsweise durch Oxydation die schräg anliegenden Sektoren (10) die keilförmigen Spalten (40) außen geschlossen halten.
26. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß in die in Umfangsrichtung geschlossene Feder (20) zumindest ein elektrisch isolierendes Verbindungselement (50) eingebaut ist.

27o Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen die Stoßflächen (13) der Sektoren elektrisch isolierende Elemente eingebracht sind.
28. Elektrodenhalter nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die formteile bzw* die Hohlzylindersektoren (60) unmittelbar an der Mantelfläche des Metallteils (51) über formschlüssige Verbindungsmittel (51a, 60a,"65, 72) lösbar angeordnet sind·
29. Elektrodenhalter nach Punkt 28, gekennzeichnet dadurch, daß die formschlüssigen Verbindungsmittel als Schiebeverbindung (51a, 60a, 65, 72) mit zur Achse des Metallteils (51) paralleler Schieberichtung ausgebildet sind ο
30. Elektrodenhalter nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Sektoren (60) über Schwalbenschwanzführungen (61a, 60a; 65, 72 5 mit der Mantelfläche des Rohrteils (51) verbunden sind.

-33- 3*3.1983

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31. Elektrodenhalter nach. Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß die Hüten (65) der SchwalbenschwaJizführungen in den inneren Mantelflächen (61) der Sektoren (60) und die Federleiaten (72) an der Mantelfläche des Rohrteils (51) angeordnet sind·

32o Elektrodenhalter nach Punkt 31, gekennzeichnet dadurch, daß die Federleisten separate Bauteile (72) sind und mit der Mantelfäche des Rohrteils (51) durch Vernieten, Verschrauben, Verschweißen oder dergleichen verbunden sind·

33o Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, bei dem der Schutzmantel aus mehreren aus Sektoren zusammengesetzten Ringen besteht, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen zwei aus Sektoren (60) bestehenden Ringen ein einstückiger Ring (80) angeordnet ist·

34» Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Federleisten (72) in axialer Richtung des Rohrteils (51) unterbrochen sind, wobei die Unterbrechung (75) zwischen zwei fluchtenden Federleistenabschnitten (72, 72) kleiner ist al3 die zweifache axiale Höhe der in diesem Bereich anzuordnenden Sektoren (60).

35« Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Federleistenabschnitte in ringförmigen Gruppen (73, 73» 73) angeordnet sind und die'Federleisten (72) der einen Gruppe (73) in bezug auf die Federleisten.(72) der axial benachbarten Gruppe (73) in Umfangsrichtung versetzt sind»

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3b, Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, bei dem mindestens ein einstückiger Ring als Teil des Schutzmantels vorgesehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß an der Stelle, an der der einstückige Ring (80) anzuordnen ist, der axiale Abstand (76) zwischen zwei benachbarten Gruppen (73¹, 73^f) von"Federleisten (72) größer ist als die axiale Höhe des einstückigen Rings 80.
37. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die. in Umfangsrichtung liegenden und/oder die in Achsrichtung liegenden Stoßflächen (63» 64) benachbarter Sektoren (60) mindestens eine komplementäre radiale Abstufung (66, 66a) aufweisen.
38. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Sektoren · (60) und/oder die einstückigen Ringe (80) aus kohlenstoffhaltigen, insbesondere nichtgraphitischen bzw. teilgraphitischen Werkstoffen bestehen,
39. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Punkte

28 bis 37, gekennzeichnet dadurch, daß die Sektoren (60) und/oder einstückigen Ringe (80) aus keramischen Werkstoffen bestehen,,
40. Elektrodenhalter nach Punkt 28, gekennzeichnet dadurch, daß die formschlüssigen Verbindungsmittel aus Schienen (94) bestehen, welche die Formteile (92) an deren axial verlaufenden Kanten umgreifen.

-40- 3.3.1983

61 453/17

41· Elektrodenhalter nach Punkt 40, gekennzeichnet dadurch, daß die Formteile (92) spannungsfrei durch die Schienen (94) an den Metallteil (91) gehalten werden,,

42· Elektrodenhalter nach einem der Punkte 40 oder 41» gekennzeichnet dadurch, daß die Schienen (94) einen am Metallteil (91) anliegenden (96), einen vom Metallteil wegführenden (97) und einen im Abstand (93) zum Metallteil parallel zu diesem verlaufenden Bereich (98) aufweisen,,

43o Elektrodenhalter nach Punkt 42, gekennzeichnet dadurch, daß der Abstand (93) im wesentlichen der Dicke der Formteile (92) entspricht.

- Hierzu 7 Seiten Zeichnungen -