DE10027755A1 - Verfahren und Einrichtung zum Wechseln der Elektroden an einem elektrisch betriebenen metallurgischen Gefäß, insbesondere an einem Lichtbogenofen - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zum Wechseln der Elektroden (3) an einem elektrisch betriebenen metallurgischen Gefäß (1), insbesondere an einem Lichtbogenofen, durch Austauschen einer Einheit, die aus auf einer Basisplatte (10) angeordneten Kontaktelektroden mit elektrischen Anschlüssen, Kühlmittel- und Thermoelementanschlüssen besteht, gegen eine neue Einheit wird dahingehend ausgeübt, dass die verbrauchte Einheit (3) nach Lösen aus dem Gefäßboden (1a) auf einen positionierten Wechselwagen (5) bzw. auf einen Wechseladapter abgesenkt und abtransportiert wird und dass die neue, auf dem Wechselwagen (5) bzw. dem Wechseladapter antransportierte Einheit (3) selbstzentrierend von unten in den Gefäßboden (1a) eingesetzt und befestigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Wechseln der Elek­ troden an einem elektrisch betriebenen metallurgischen Gefäß, insbesondere an einem Lichtbogenofen, durch Austauschen einer Einheit, bestehend aus auf einer Basisplatte angeordneten Kontaktelektroden mit elektrischen Anschlüssen, Kühl­ mittel- und Thermoelementanschlüssen, gegen eine neue Einheit.

Derartige metallurgische Gefäße, insbesondere Lichtbogenöfen oder Schachtöfen, sind mit einer am Mantel des Gefäßbodens befestigten metallischen Elektrode ausgestattet, die an einer Seite, z. B. von unten, durch den Gefäßboden in den Ofen hineinragt und an der äußeren Seite an eine elektrische Versorgungsleitung angeschlossen ist und von dieser Seite aus auch gekühlt wird.

Die Kontaktelektroden im Lichtbogenofen unterliegen einem im Verhältnis zur Ofenausmauerung voreilenden Verschleiß. Da das Auswechseln einzelner Elek­ trodenstäbe einen relativ großen Zeit- und Arbeitsaufwand erfordert, ist man dazu übergegangen, alle Elektroden gemeinsam auszuwechseln.

Es ist eine Einrichtung zum Wechseln der Elektroden-Einheit bekannt (EP 0 219 650 A1). Der bekannten Verfahrensweise liegt eine Bauweise zugrunde, bei der die Elektroden einschließlich der Ausstampfung auf einer Basisplatte vormontiert werden und mittels eines Krans an einer Öse in den Ofenboden von oben herab­ gelassen werden. Nach der besonders vorzunehmenden Zentrierung wird der ver­ bleibende Ringspalt zwischen Elektroden-Einheit und Ofenboden mit Stampfma­ sse gefüllt. Die vormontierte Öse wird mit dem ersten Einschmelzvorgang in der Schmelze aufgelöst. Das Herausbrechen der Elektroden-Einheit auf der Basis­ platte erfolgt in der Weise, dass unterhalb der Elektrodenanordnung auf Kragprat­ zen Hydraulikzylinder angeordnet sind, die über die Basisplatte der Elektrodenan­ ordnung diese aus dem Ofenboden herausbrechen. Die Hydraulikzylinder heben die Elektroden soweit an, dass ein Kran mit entsprechenden Greifern die Elektro­ den nach oben herausziehen kann.

Diese Verfahrensweise ist insofern schon nachteilig, weil mit dem Einsetzen der neuen Elektroden der Ofenboden neu eingesetzt, d. h. gestampft werden muss. Nachteilig an dieser Verfahrensweise und an der Vorrichtung selbst ist aber vor­ wiegend die aufwendige Arbeit mittels eines Krans, die ungenaue Zentrierung im Ofenboden und die aufwendige und teure Vorrichtung zum Herausbrechen der Elektroden-Einheit, die an jedem Ofengefäß separat vorgesehen werden muss. Die ungenaue Zentrierung der Elektroden hat einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Lage der magnetischen Felder und die damit verbundene Ablenkung des Lichtbogens.

Eine andere bekannte Bauweise sieht vor (DE 40 26 897 A1), eine geteilte Elek­ trode anzuwenden, die in ein auszuwechselndes Verschleißteil und ein im Boden befindliches Anschlussteil für den elektrischen Strom und die Kühlmittelzufuhr funktional aufgeteilt ist. Diese geteilte Elektrode ist im Innern mittels Spann­ schrauben verbunden. Dabei verbleibt der untere Teil der Elektroden im Ofenbo­ den, wobei das obere Verschleißteil nach Lösen der Spannschrauben durch einen Kran nach oben aus dem Ofen herausgehoben wird. Voraussetzung für diese Art der Elektrodenwechselvorrichtung sind entsprechende Platzverhältnisse über dem Ofen, um mit einem Kran den Wechsel der abgebrannten Elektrode durchzufüh­ ren. Diese Platzverhältnisse sind nicht bei allen Ofentypen vorhanden. Bei einigen Lichtbogenöfen, z. B. vom Typ Contiarc, kann ein Wechsel der Elektroden auf­ grund der Platzverhältnisse nur nach unten erfolgen. Diese Bauweise kann z. B. auch für die Kombination eines Ofens mit einem Vorwärmersystem, das nachträg­ lich neben oder auf den Ofen aufgesetzt wird, angewendet werden. Wegen ver­ schiedener Anbauten können die Platzverhältnisse oberhalb des Gefäßes bei an­ deren Öfen begrenzt sein, so dass ein Ausbau nach unten vorteilhaft ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne den Ausbau der Elektroden- Einheiten mittels eines Krans nach oben und ohne eine an jedes Ofengefäß ge­ bundene Zuordnung von Hydraulikzylindern auszukommen, eine bessere Zentrie­ rung der Etektrodeneinheit während des Einbauens zu erreichen und weniger Ausbesserungsarbeiten am Ofenboden nach einem Wechsel durchführen zu müs­ sen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß auf der Grundlage eines Verfahrens gelöst, bei dem die verbrauchte Einheit nach Lösen aus dem Boden des Gefäßes auf einen positionierten Wechselwagen bzw. einen Wechseladapter abgesenkt und abtransportiert wird und bei dem die neue, auf einem Wechselwagen oder einem Wechseladapter antransportierte Einheit selbstzentrierend von unten in den Gefäßboden eingesetzt und befestigt wird. Dadurch ist ein Kran zum Wechseln der Anode über dem Ofengefäß nicht mehr notwendig und ein Ofengefäß muss auch nicht mehr mit Hydraulikzylindern ausgerüstet werden. Außerdem kann eine automatische Zentrierung der neuen Einheit stattfinden und es ist nur noch erfor­ derlich, die zwischen Feuerfest-Ausmauerung und verbrauchter Elektrodeneinheit beim Ausbau entfernte Ausmauerung wieder einzufügen.

Die Selbstzentrierung kann dadurch erzielt werden, dass der Wechselwagen bzw. der Wechseladapter mit paarweise angeordneten Hydraulikzylindern in positio­ nierter Stellung hydraulisch angeschlossen wird und die Hydraulikkolben selbst­ zentrierend in Kupplungsvorrichtungen seitlich an dem Gefäßbodenbereich ein­ gefahren und verriegelt werden.

Ein anderer Schritt der Vorgehensweise besteht darin, dass eine mit den Hydrau­ likzylindern verbundene Plattform unter die Basisplatte der Einheit mit den Kon­ taktelektroden gehoben und mit der Basisplatte verbunden wird. Dabei kann die verbrauchte Einheit bereits zum Wechselwagen ausgerichtet und zentriert werden.

Das Übergeben der verbrauchten Einheit vom Ofengefäß auf die Plattform des Wechselwagens findet einfach dadurch statt, dass nach Anliegen der Einheit der Kontaktelektroden auf der Plattform zwischen der Einheit der Kontaktelektroden und dem Gefäßboden befindliche Verbindungsbolzen gelöst werden. Das Lösen kann, falls erforderlich, durch Hydraulikzylinder unterstützt werden.

Die Kontaktelektroden-Einheit wird endgültig auf den Wechselwagen gebracht, indem die mit den Hydraulikzylindern verbundene Plattform durch das Eigenge­ wicht der Einheit mit den Kontaktelektroden über die Hydraulikkolben abgesenkt werden.

Der Einbau erfolgt in der Weise, dass der Wechselwagen bzw. der Wechseladap­ ter unter dem Gefäß positioniert wird und vier Hydraulikzylinder mit dem Gefäßbo­ den verbunden werden. Beim Anheben der Plattform mit der neuen Elektrode zentriert sich diese selbst und wird mit den Hydraulikzylindern in das Ofengefäß gehoben und dort befestigt.

Nach Absenken der Plattform und Lösen der Kupplungen am Gefäßboden und Einfahren der Hydraulikzylinder wird der Wechselwagen bzw. der Wechseladapter entfernt.

Die Einrichtung zum Wechseln der Elektroden in einem elektrisch betriebenen metallurgischen Gefäß, insbesondere in einem Lichtbogenofen, löst die Aufgabe, einen Kran zu vermeiden, an jedem Ofengefäß dauernd vorhandene Hydraulikzy­ linder zu vermeiden und die auszutauschende Einheit besser zu zentrieren, indem auf einem zentrisch unter den Gefäßboden fahrbaren Wechselwagen eine Platt­ form mit paarweise vorgesehenen Hydraulikzylindern heb- und senkbar gelagert ist und indem an deren Kolbenstangen jeweils eine Kupplung vorgesehen ist, die mit einer Gegenkupplung am Gefäßboden selbstzentrierend verbindbar ist. Der Wechselwagen bzw. der Wechseladapter kann für mehrere Ofengefäße einsetz­ bar sein, so dass daher auch nur eine Bestückung mit Hydraulikzylindern erforder­ lich ist.

Dadurch, dass die Kupplung und die zugehörige Gegenkupplung jeweils verrie­ gelbar und entriegelbar sind, können die Hydraulikzylinder jeweils zum Hochheben der Plattform und zum Absenken der Last sicher eingesetzt werden.

Der Wechselwagen bzw. der Wechseladapter stellt dann eine kompakte Einheit dar, wenn nach weiteren Merkmalen die Plattform paarweise Auslegerarme auf­ weist, in denen jeweils ein Hydraulikzylinder gehalten ist.

Eine genau positionierte Übergabelage wird ferner dadurch erreicht, dass die Ba­ sisplatte, auf der die Einheit aus Kontaktelektroden ruht, weitere Zentriermittel aufweist, die beim Absenken durch die Plattform des Wechselwagens hindurch in den Wagenrahmen des Wechselwagens eingreifen. Dadurch wird auch die Lage der Plattform auf dem Wechselwagen selbst genau bestimmt.

Die Positionierung zwischen der Basisplatte und der Plattform wird vorteilhafter­ weise dadurch genau festgelegt, dass auf der Plattform des Wechselwagens Zen­ triermittel für in der Basisplatte der Einheit korrespondierende Aufnahmemittel vorgesehen sind, die in Schließstellung eine lösbare Keilverbindung bilden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nach­ stehend näher erläutert wird.

Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den Bodenbereich eines Elektro- Lichtbogenofens mit einem Wechselwagen in Position für den Ausbau ei­ ner verbrauchten Elektroden-Einheit,

Fig. 2 denselben Schnitt mit im Bodenbereich des Elektro-Lichtbogenofens ge­ kuppelten Hydraulikkolben,

Fig. 3 den Schnitt mit an den Gefäßboden angesetzter und zentrierter Plattform,

Fig. 4 den Schnitt mit eingebauten Verbindungsbolzen vor dem Ausbau der ver­ brauchten Elektroden-Einheit,

Fig. 5 den Schnitt mit in Einbaustellung positioniertem Wechselwagen, auf dem eine neue Einheit der Elektroden zentriert ist,

Fig. 6 den Schnitt mit im Gefäßbodenbereich eingekuppelten Hydraulikkolben,

Fig. 7 den Schnitt mit auf der Plattform zentrierter Basisplatte nach dem Einbau der Verbindungsbolzen und

Fig. 8 den Schnitt mit der eingebauten neuen Einheit und dem ausfahrbereiten Wechselwagen.

In einem metallurgischen Gefäß 1, das aus einem Elektro-Lichtbogenofen auf ei­ nem Fundament 2 besteht, wird eine verbrauchte Elektroden-Einheit 3 nach ihrer Ofenreise und nach dem Putzen mittels eines Putzhammers rund um die Elektro­ den (Anode) aus dem Feuerfest-Mauerwerk 4 gesäubert und anschließend wer­ den die elektrischen Anschlüsse, Kühlmittel- und Thermoelement-Anschlüsse ge­ löst.

In den Fig. 1 bis 4 ist der Ausbau einer verbrauchten Einheit 3 und in den Fig. 5 bis 8 der Einbau einer neuen Einheit 3 von Elektroden dargestellt.

Demgemäß wird ein Wechselwagen 5 mit einer Einrichtung für den Elektroden- Austausch auf Hüttenflurebene unter das Gefäß 1 gefahren (Fig. 1).

An den Enden der Wechselvorrichtung sind paarweise Hydraulikzylinder 6 mit Kolbenstangen 6a angeordnet, die in der Position mit Hydraulikanschlüssen der vorgesehenen vier Hydraulikzylinder 6 verbunden werden. Die Hydraulikzylinder 6 lagern in Auslegerarmen 7a der Plattform 7 auf dem Wechselwagen 5. Auf dem Wechselwagen 5 ist die Plattform 7 aufgestützt. Die Kolbenstangen 6a werden ausgefahren und die sich an den Spitzen der Kolbenstangen 6a befindlichen Kupplungen 8 werden in an dem Gefäßboden 1a angebrachte Gegenkupplungen 1b zentriert und verriegelt (Fig. 2). Danach erfolgt der Anschluss von mehreren, über den Umfang verteilt angeordneten Verbindungen 9, wofür die Plattform 7 mittels Zentriermitteln 7b in korrespondierenden Aufnahmemitteln 10a einer Basis­ platte 10 zentriert ist (Fig. 3). Die Verbindungen 9 können als Keil, Schraube, u. dgl. ausgeführt sein. Die Basisplatte 10 ist Bestandteil der Einheit 3 mit den Elek­ troden. Danach werden Verbindungsbolzen 11 zwischen dem Gefäßboden 1a und der Basisplatte 10 gelöst (Fig. 4). Daran anschließend kann die mit den Hydrau­ likzylindern 6 verbundene Plattform 7 durch ihr Eigengewicht und das Gewicht der Rest-Einheit 3 mit den Elektroden über die Kolbenstangen 6a gesteuert abgesenkt werden. Beim Absenken der Plattform 7 wird diese bereits auf dem Wechselwagen 5 zentriert. Danach werden die Kupplung 8 an der Kolbenstange 6a aus der Ge­ genkupplung 1b gelöst und die Hydraulikzylinder 6 eingefahren. Anschließend wird der Wechselwagen 5 mit der verbrauchten Einheit 3 weggefahren.

Anhand der Fig. 5-8 wird nunmehr der Einbau einer neuen Einheit 3 beschrieben:
Gemäß Fig. 5 befindet sich der Wechselwagen 5 zentrisch positioniert unter dem Gefäß 1 mit einer neuen Einheit 3 der Elektroden. Die Kolbenstangen 6a werden ausgefahren und die Kupplung 8 an der Kolbenstange 6a wird jeweils mit der zu­ gehörigen Gegenkupplung 1b am Gefäßboden 1a verbunden und verriegelt (Fig. 6). Die Basisplatte 10 und die Plattform 7 sind mittels auf der Plattform 7 befindli­ chen Zentriermitteln 7b, die in die korrespondierenden Aufnahmemittel 10a ein­ greifen, zentriert. Beim Anheben der Einheit wird die Zentrierung der Einrichtung hier automatisch durch deren Eigengewicht bewirkt.

Gemäß Fig. 7 werden die Basisplatte 10 zu dem Gefäß 1 durch die Zentriermittel 7b und durch die Kupplung 8 an den Kolbenstangen 6a in Verbindung mit den kor­ respondierenden Aufnahmemitteln 10a selbsttätig zentriert. Die Elektrode 3 wird in das Gefäß 1 angehoben. Die Elektrode 3 wird daraufhin mit dem Gefäßboden 1a mittels der Verbindungsbolzen 11 verschraubt. Dabei geht das Gewicht der Elektrode 3 auf die Verbindung über.

Nunmehr können (Fig. 8) die vier Kupplungen 8 von den Gegenkupplungen 1b getrennt werden und die vier Hydraulikkolben werden angehoben. Der Wechsel­ wagen 5 kann leer ausgefahren werden.

Bezugszeichenliste

1

Gefäß

1

a Gefäßboden

1

b Gegenkupplung

2

Fundament

3

Elektrode

4

Feuerfest-Mauerwerk

5

Wechselwagen

6

Hydraulikzylinder

6

a Kolbenstange

7

Plattform

7

a Auslegerarme

7

b Zentriermittel

8

Kupplung an Kolbenstange

9

Verbindung

10

Basisplatte der Elektroden

10

a korrespondierende Aufnahmemittel

11

Verbindungsbolzen

Claims (10)

1. Verfahren zum Wechseln der Elektroden an einem elektrisch betriebenen metallurgischen Gefäß, insbesondere an einem Lichtbogenofen, durch Austauschen einer Einheit, bestehend aus auf einer Basisplatte angeord­ neten Kontaktelektroden mit elektrischen Anschlüssen, Kühlmittel- und Thermoelementanschlüssen, gegen eine neue Einheit, dadurch gekennzeichnet, dass die verbrauchte Einheit nach Lösen aus dem Boden des Gefäßes auf einen positionierten Wechselwagen bzw. einen Wechseladapter abgesenkt und abtransportiert wird und dass die neue, auf einem Wechselwagen bzw. dem Wechseladapter antransportierte Einheit selbstzentrierend von unten in den Gefäßboden eingesetzt und befestigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselwagen bzw. der Wechseladapter mit paarweise angeord­ neten Hydraulikzylindern in positionierter Stellung hydraulisch angeschlos­ sen wird und die Hydraulikkolben selbstzentrierend in Kupplungsvorrichtun­ gen seitlich an dem Gefäßbodenbereich eingefahren und verriegelt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit den Hydraulikzylindern verbundene Plattform unter die Basis­ platte der Einheit mit den Kontaktelektroden gehoben und eine Verbindung zwischen der Plattform und der Basisplatte hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach Anliegen der Einheit der Kontaktelektroden auf der Plattform zwischen der Einheit der Kontaktelektroden und dem Gefäßboden befind­ liche Verbindungsbolzen gelöst werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Hydraulikzylindern verbundene Plattform durch das Eigen­ gewicht der Einheit mit den Kontaktelektroden über die Hydraulikzylinder abgesenkt werden.

6. Einrichtung zum Wechseln der Elektroden in einem elektrisch betriebenen metallurgischen Gefäß, insbesondere in einem Lichtbogenofen, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem zentrisch unter den Gefäßboden (1a) fahrbaren Wechsel­ wagen (5) eine Plattform (7) mit paarweise vorgesehenen Hydraulikzylin­ dern (6) heb- und senkbar gelagert ist und dass an deren Kolbenstangen (6a) jeweils eine Kupplung (8) vorgesehen ist, die mit einer Gegenkupplung (1b) am Gefäßboden (1a) selbstzentrierend verbindbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (8) und die zugehörige Gegenkupplung (1b) jeweils ver­ riegelbar und entriegelbar sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform (7) paarweise Auslegerarme (7a) aufweist, in denen je­ weils ein Hydraulikzylinder (6) gehalten ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (10), auf der die Einheit (3) aus Kontaktelektroden ruht, weitere Zentriermittel (12) aufweist, die beim Absenken durch die Plattform (7) des Wechselwagens (5) hindurch in den Wagenrahmen (5a) des Wechselwagens (5) eingreifen.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Plattform (7) des Wechselwagens (5) Zentriermittel (7b) für in der Basisplatte (10) der Einheit (3) korrespondierende Aufnahmemittel (10a) vorgesehen sind, die in Schließstellung eine lösbare Verbindung (9) bilden.