DE102004060826A1

DE102004060826A1 - Sicherungseinrichtung zur Detektion von Elektrodenbrüchen

Info

Publication number: DE102004060826A1
Application number: DE102004060826A
Authority: DE
Inventors: Manfred Schubert
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-06-29
Also published as: US20080304538A1; KR20070096780A; KR101204715B1; EP1825716B1; CA2590809A1; ES2306286T3; JP4897700B2; CA2590809C; CN100525553C; DE502005004544D1; CN101080948A; JP2008524784A; WO2006066817A1; ATE399451T1; US8654813B2; EP1825716A1

Abstract

Nach der Erfindung geht es um eine Sicherungseinrichtung (1) zur Detektion eines Elektrodenbruchs in einem Elektrolichtbogenofen, wobei eine Elektrode (6) an einem Elektrodentragarm (4) befestigt ist, wobei in einer Leitung, die mit einem Medium, das mit einem konstanten Druck bzw. Unterdruck beaufschlagt ist, gefüllt ist, bei einem Elektrodenbruch ein Druckabfall bzw. -anstieg entsteht, der als Warnsignal detektiert wird. Hierbei ist die Leitung (7a-d, 3) in einem Schutzbauteil (2, 3) integriert, das unterhalb des Elektrodentragarms (4) an diesem angeordnet ist, wobei bei einem Elektrodenbruch durch den entstehenden Lichtbogen die Leitung (7a-d, 3) beschädigt wird und der Druckabfall bzw. -anstieg entsteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung zur Detektion eines Elektrodenbruchs in einem Elektrolichtbogenofen, wobei eine Elektrode an einem Elektrodentragarm befestigt ist. Ein Warnsignal zur Detektion des Elektrodenbruchs wird dadurch generiert, dass bei einer Leitung, die mit einem Medium gefüllt ist, das mit einem konstanten Druck oder Unterdruck beaufschlagt ist, bei einem Elektrodenbruch ein Druckabfall bzw. -anstieg entsteht.

Elektrolichtbogenöfen finden Einsatz als Einschmelzaggregate zur Herstellung insbesondere von Stahl. Hierzu wird der Elektrolichtbogenofen von oben bei ausgeschwenktem Deckel mit Schrott und anderen Einsatzmaterialien befüllt. Die Charge wird mit den Lichtbögen der Elektroden, die durch den Deckel in den Ofen ragen, aufgeschmolzen. Die Elektroden sind an Elektrodentragarmen befestigt und werden dem Abbrand entsprechend nachgestellt. Die Elektrodentragarme als Halterungen für die Elektroden sind üblicherweise stromführend und gewährleisten so den Stromfluss in die Elektroden.

An diesen Elektrolichtbogenöfen, insbesondere den Lichtbogenschmelzöfen, lässt es sich nicht vermeiden, dass hin und wieder während des Betriebs die stromführenden Graphitelektroden abbrechen und als Folge davon ein Lichtbogen hoher Leistung zwischen dem Elektrodentragarm und dem im Ofen steckenden Reststück der Elektrode gezündet wird. Hierdurch können am Elektrodentragarm Schäden verursacht werden, die Ursache auch für längere Produktionsunterbrechungen sein können.

Es sind verschiedene Bruchsicherungs-Methoden bei Elektroden bekannt. Nach der DE 31 14 145 A1 werden die Belastungen auf die Elektrode selbst durch einen Schwingungstilger vermindert. Andere Methoden arbeiten mit der Detektion von System-Veränderungen, die als Warnsignal verwendet werden.

Die DE 28 13 739 A1 geht beispielsweise davon aus, dass eine Schaltung den Strom durch die Elektrode überwacht und dass ein Warnsignal erzeugt wird, welches den Elektrodenbruch anzeigt, wenn die Unterbrechung des Stromflusses für eine vorbestimmte Zeitdauer überschritten wird.

Ferner ist durch die gattungsgemäße GB 2 037 549 A eine wassergekühlte Elektrode bekannt, bei welcher eine pneumatische Bruchssicherung vorgesehen ist. Über entsprechende Leitungen, die axial im Elektrodeninnenkörper angeordnet sind und die einen Übergangsbereich in der stirnseitigen Verbindungsfläche zwischen Metallhülse und Verschleissteil durchlaufen, wird Inertgas bis zu dieser Verbindungsfläche gebracht. Dabei wird ein konstanter Druck aufgebracht, und ein Absinken des Druckes dient als Signal des Abbrechens des Verschleissteils der Elektrode. Dieses System weist den Nachteil auf, dass keine herkömmlichen Elektroden verwendet werden können, sondern die Elektrode mit in ihrem Innern verlaufenden Leitungen versehen sein muss.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungseinrichtung zur Detektion eines Elektrodenbruchs vorzuschlagen, mit der die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Insbesondere soll eine wirksame Sicherungseinrichtung erreicht werden, die bei herkömmlichen Elektroden Verwendung finden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Kern der Erfindung ist, dass eine mit einem Medium gefüllte Leitung bzw. eine mit Unterdruck beaufschlagte Leitung, die bei einem Elektrodenbruch einen Druckabfall oder Druckanstieg erfährt, nicht in die Elektrode selbst integriert ist, sondern unterhalb der Elektrode an dem Elektrodentragarm als separate Einrichtung im Sinne eines separaten Schutzbauteils angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass auch bestehende Einrichtungen mit diesem System nachgerüstet werden können.

Der Elektrodentragarm weist als Schutzbauteil vorzugsweise eine Strahlungsschutzplatte auf, in die die druck- bzw. unterdruckbeaufschlagte Leitung, die an einem Ende verschlossen ist, integriert ist. Diese Leitung wird im Falle der Druckbeaufschlagung vorzugsweise mit Luft beaufschlagt. Bei einem Elektrodenbruch, in dessen Folge sich ein Lichtbogen zum Elektrodenarm hin ausbildet, wird ein Loch in die Strahlungsschutzplatte und damit in die druck- bzw. unterdruckbeaufschlagte Leitung gebrannt. Der Druck bricht zusammen bzw. steigt an, und auf diese Weise steht ein Signal für das Abschalten der Schmelzenergie zur Verfügung.

Nach einer Weiterentwicklung der Erfindung wird die Elektrode von einer Ringleitung umgeben, wobei der Ring, der nicht durchgehend ausgebildet ist, das druckbeaufschlagte Medium aufnimmt und entsprechend der Strahlungsschutzplatte als Schutzbauteil wirkt. Es empfiehlt sich, den Ring mit der Strahlungsschutzplatte zu verbinden und auf diese Weise das Detektions- bzw. Leitungssystem nahe an den Elektrodenkörper zu führen.

Des Weiteren kann die Strahlungsplatte mit dem Sprühring zum Kühlen des Elektrodenkörpers verbunden werden.

Durch die Sicherungseinrichtung nach der Erfindung können größere Schäden am Elektrodentragarm sicher verhindert und Produktionsunterbrechungen vermieden werden. Die beschädigte Strahlungsschutzplatte bzw. der beschädigte Ring können einfach bei der nächsten turnusmäßigen Wartungsschicht repariert oder gewechselt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert werden. Dabei sind neben den oben aufgeführten Kombinationen von Merkmalen auch Merkmale alleine oder in anderen Kombinationen erfindungswesentlich. Es zeigen:
1 einen Elektrodentragarm mit einer Klammeranordnung für eine Elektrode sowie die erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung mit einer Strahlungsschutzplatte mit einem ersten Leitungsverlaufmuster;
2 einen Schnitt durch die Sicherungseinrichtung mit einer Strahlungsschutzplatte mit einem zweiten Leitungsverlaufsmuster;
3 einen Schnitt durch die Sicherungseinrichtung sowie einem daran angeordneten Schutzring;
4 eine Seitenansicht auf die Sicherungseinrichtung mit einem Sprühring;
5 die Ansicht x der 4.
1 zeigt eine Sicherungseinrichtung 1 zur Detektion eines Elektrodenbruchs, die sich aus einer Strahlungsschutzplatte 2 und einem Sprühring 14 zusammensetzt. Die Strahlungsschutzplatte 2 ist am Elektrodentragarm 4 befestigt, der über eine Klammeranordnung 5 eine Elektrode 6 (vgl. 4) aufnimmt. Die Elektrode 6 wird über einen entsprechend geformten Kontaktschuh (nicht gezeigt) arretiert und mit Strom versorgt. Der Elektrodentragarm 4 ragt über den hier nicht gezeigten Elektrolichtbogenofen.
In die Strahlungsschutzplatte 2 oder in das Strahlungsschutzblech ist eine Leitung 7a eines ersten Musters integriert. Für diese Leitung 7a ist nur ein Eingang 8 und kein Ausgang vorgesehen. Über den Eingang 8 wird die Rohrleitung 7a mit Luft beaufschlagt bzw. ein Unterdruck eingestellt und ein konstanter Druck eingestellt. Die Rohrleitung 7a selbst verläuft entlang der Ränder 9 der Strahlungsschutzplatte 2, um dann in die Mitte 10 der Platte 2 einzulaufen, um dort zu enden.
Ein zweites Leitungsverlaufsmuster ist in 2 dargestellt. Bei dieser Variante ist die Detektions-Leitung 7b in der Strahlungsschutzplatte 2 integriert und wird über die hier gezeigte Zulaufleitung 11 versorgt. Die Leitung 7b setzt sich spiralartig in der Strahlungsschutzplatte 2 fort. Auf diese Weise wird ein hohes Überdeckungsmaß der Leitung 7b im Verhältnis zur Plattenfläche erreicht, so dass im Störfall ein Leitungsbereich mit hoher Wahrscheinlichkeit vom Lichtbogen getroffen wird. Die Leitung 7b selbst endet wieder im Mittenbereich 10 der Strahlungsschutzplatte 2. An der Strahlungsschutzplatte 2 ist ein Sprühring 14 angeordnet.
Die Ausführungsform nach 3 zeigt, dass sich die mit Luft beaufschlagte oder unter Unterdruck gesetzte Rohrleitung 7c der Strahlungsschutzplatte 2 in die Rohrleitung eines daran angeordneten Ringes 3 hinein erstreckt. Die Leitung verläuft mäandrierend durch die Strahlungsschutzplatte 2 und endet in den beiden Ringenden 12, 13, die nicht miteinander verbunden sind. Die Leitung steht insgesamt unter Druck bzw. Unterdruck.
4 zeigt eine Leitungsvariante, bei der eine Strahlungsschutzplatte 2 mit einem Ring 3 und mit einem höhenversetzt angeordneten Sprühring 14 versehen ist. Der Ring 3 ist oberhalb des Sprührings 14 angeordnet.
Die Wirkungsweise der Sicherungseinrichtung ist wie folgt. Sofern eine Elektrode bricht, entsteht der Lichtbogen zwischen dem abgebrochenen Ende der Elektrode und dem Elektrodentragarm. Der Lichtbogen brennt ein Loch in die Leitung in der Strahlungsschutzplatte und/oder im Ring. Es entsteht ein Druckabfall bzw. Anstieg, der als Signal für den Störfall detektiert wird, wobei der Schmelzstrom abgeschaltet werden kann.

1: Sicherungseinrichtung
2: Strahlungsschutzplatte
3: Ring (Ringleitung)
4: Elektrodentragarm
5: Klammeranordnung
6: Elektrode
7a: Leitung
7b: Leitung
7c: Leitung
8: Leitungseingang
9: Randbereich der Strahlungsschutzplatte
10: Mittenbereich der Strahlungssschutzplatte
11: Zulaufleitung
12: Ringende
13: Ringende
14: Sprühring

Claims

Sicherungseinrichtung (1) zur Detektion eines Elektrodenbruchs in einem Elektrolichtbogenofen, wobei eine Elektrode (6) an einem Elektrodentragarm (4) befestigt ist, wobei in einer Leitung, die mit einem Medium, das mit einem konstanten Druck oder Unterdruck beaufschlagt ist, gefüllt ist, bei einem Elektrodenbruch ein Druckabfall bzw. -anstieg entsteht, der als Warnsignal detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (7a–d, 3) in einem Schutzbauteil integriert ist, das unterhalb des Elektrodentragarms (4) an diesem angeordnet ist, wobei bei einem Elektrodenbruch durch den entstehenden Lichtbogen die Leitung (7a–d, 3) beschädigt wird und der Druckabfall bzw. -anstieg entsteht.
Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzbauteil eine Strahlungsschutzplatte (2) umfasst, die unterhalb einer Klammeranordnung (5) zur Befestigung der Elektrode (6) am Elektrodentragarm (4) neben der Elektrode (6) angeordnet ist und in die die Leitung (7a–d) integriert ist.
Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (7c, 7b) mäandrierend oder spiralartig in die Strahlungsschutzplatte (2) integriert ist.
Sicherungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzbauteil einen Ring (3) bzw. unterbrochenen Ring umfasst, in den die Leitung integriert ist und der die Elektrode (6) beabstandet umgreift.
Sicherungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Strahlungsschutzplatte (2) ein Sprühring (14) zum Kühlen der Elektrode (6) angeordnet ist.
Sicherungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühring (14) zum Schutzbauteil-Ring (3) höhenversetzt angeordnet ist.
Sicherungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium Luft ist.