DE102016100372B4

DE102016100372B4 - Umschmelzanlage

Info

Publication number: DE102016100372B4
Application number: DE102016100372.7A
Authority: DE
Inventors: Ivaylov Popov; Jens Hofmann; Michael Mutz
Original assignee: Individual
Current assignee: Hofmann Jens De; Mutz Michael De; Popov Ivaylo Dipl-Ing De
Priority date: 2016-01-11
Filing date: 2016-01-11
Publication date: 2019-04-04
Anticipated expiration: 2036-01-12
Also published as: DE102016100372A1

Abstract

Umschmelzanlage mit einem Tiegel (6), einer Tiegelhaube (12), einem höhenverstellbaren Elektrodenhalter zum Halten einer Elektrodenstange (14), die im montierten Zustand durch eine Öffnung in der Tiegelhaube (12) in den Tiegel (6) eintaucht, einer Hochstromversorgung (20), die über ein erstes Kabel (22) mit der Elektrodenstange (14) und über ein zweites Kabel (23) mit dem Tiegel (6) oder der Tiegelhaube (12) verbindbar ist, so dass zwischen der Elektrodenstange (14) und einer im Tiegel (6) vorhandenen Schmelze ein Lichtbogen entzündbar ist, mit einem zwei Säulen (8) aufweisenden Portal (7), das den höhenverstellbaren Elektrodenhalter trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Säulen (8) als Führungen ausgeführt sind, an denen eine obere und eine untere Quertraverse (10, 11) geführt gehalten sind, wobei an der oberen Quertraverse (10) die Elektrodenstange (14) hängend befestigbar ist, und an der unteren Quertraverse (11) die Tiegelhaube (12) befestigt ist, und dass an den Quertraversen (10, 11) jeweils ein oder zwei Antriebsmotoren (17) befestigt sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Umschmelzanlage mit einem Tiegel, einer Tiegelhaube, einem höhenverstellbaren Elektrodenhalter zum Halten einer Elektrodenstange, die im montierten Zustand durch eine Öffnung in der Tiegelhaube in den Tiegel eintaucht, einer Hochstromversorgung, die über ein erstes Hochstromkabel mit der Elektrodenstange und über ein zweites Hochstromkabel mit dem Tiegel oder der Tiegelhaube verbindbar ist, so dass zwischen der Elektrodenstange und einer im Tiegel vorhandenen Schmelze ein Lichtbogen entzündbar ist, mit einem zwei Säulen aufweisenden Portal, das den höhenverstellbaren Elektrodenhalter trägt.
Eine derartige Umschmelzanlage ist in der DE 198 39 432 A1 beschrieben.
Der höhenverstellbare Elektrodenhalter befindet sich auf einem oberen Querbalken des Portals. Dazu befindet sich auf dem Querbalken ein Gestell, an dessen oberen Ende ein Antriebsmotor befestigt ist, der die Elektrodenstange entsprechend dem Elektrodenstangenabbrand oder -Verbrauch nachführt.
Die Hochstromversorgung ist seitlich des Portals angeordnet. Dazu werden die Hochstromkabel entlang des Querbalkens geführt, wobei das eine Hochstromkabel, das Stromzuführungskabel, dort an den Elektrodenhalter anschließt, während das andere Hochstromkabel, das Rückführungskabel, weiter parallel zur Elektrodenstange bzw. zur Tiegelhaube nach unten zum Tiegelboden geführt ist.
Diese Anordnung ist hoch aufragend, da ein zusätzliches Gestell für den Elektrodenhalter auf dem Portal vorhanden ist. Die Kabelführung ist nicht optimal, da beim Betrieb der Anlage im Elektroschlacke-Umschmelzverfahren (ESU) mit Wechselstrom eine induktive Abkopplung an dem Querbalken erfolgt, was den induktiven Widerstand erhöht. Außerdem sind die Kabelführungen sehr lang, so dass beim Betrieb der Anlage zum Vakuumlichtbogenumschmelzen (VAR) bei einem Gleichstrom hohe ohmsche Widerstände zu berücksichtigen sind.
Das Portal ist unmittelbar auf einem Fundament befestigt. Die Elektrodenstange muss daher, auch in Bezug auf die Tiefe des Portals, mittig angeordnet werden, da ansonsten zu hohe Biegemomente auftreten. Dies macht aber die Portalkonstruktion aufwändig.
Weitere Umschmelzanlagen werden entsprechend in den DE2323989B2 , DE3047214A1 , DE2930354A1 und in der DE2425032B2 beschrieben.
Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, eine Umschmelzanlage zu schaffen, die einfach aufgebaut ist, deren Portal aber trotzdem das hohe Gewicht der Elektrodenstange trägt und die eine kurze Stromführung mit geringen induktiven Widerständen erlaubt.
Dazu sieht die Erfindung vor, dass die Säulen als Führungen ausgeführt sind, an denen eine obere und eine untere Quertraverse geführt gehalten sind, wobei an der oberen Quertraverse die Elektrodenstange hängend befestigbar ist und an der unteren Quertraverse die Tiegelhaube befestigt ist und dass an den Quertraversen jeweils ein oder zwei Antriebsmotoren befestigt sind.
Da die Quertraversen unmittelbar an den Säulen gehalten werden, wird das Portal stabilisiert, so dass zusätzliche weitere Aussteifungsstreben nicht benötigt werden.
Dadurch, dass sich die Antriebsmotoren an den Quertraversen befinden und nicht auf dem Portal angeordnet werden, lässt sich die Konstruktion des Portals ebenfalls vereinfachen.
Vorzugsweise wird die Tiegelhaube vor der unteren Quertraverse angeordnet. Von der oberen Quertraverse steht eine Konsole ab, an der die Elektrodenstange hängend befestigbar ist.
Die Konsole ist notwendig, um den Radius der Tiegelhaube zu überbrücken, so dass die hängende Elektrodenstange sich über dem Zentrum des Tiegels bzw. der Tiegelhaube befindet, um somit koaxial zum Tiegel in diesen eingeführt werden kann.
Auf diese Weise bleiben die Quertraversen mit der Tiegelhaube und der Elektrodenstange möglichst nahe bei dem Portal; auch dies verringert die abzustützenden Biegemomente.
Eine sehr einfache Anordnung der Antriebsmotoren erhält man, wenn das Portal einen die oberen Enden der Säule verbindenden Querbalken aufweist, auf dem zwei Gewindestangen hängend befestigt sind, wobei die Antriebsmotoren angetriebene Spindelmuttern aufweisen, die jeweils mit einer der Gewindestangen zu einem Spindelantrieb kombiniert sind.
Vorzugsweise ist die Quertraverse, die die schwere Elektrodenstange trägt, mit zwei Antriebsmotoren versehen, während die Quertraverse, die die leichtere Spindelhaube trägt, auch nur mit einem Motor ausgestattet werden kann.
Auch die Antriebsmotoren befinden sich auf diese Weise nahe dem Portal, so dass auch durch diese Anordnung ein geringes abzustützendes Biegemoment vorhanden ist.
Vorzugsweise ragt der Querbalken seitlich über die Säulen hinaus, wobei die Gewindestangen an den überstehenden Enden der Querbalken hängend befestigt sind. Dies hat den Vorteil, dass der Bereich zwischen den Säulen frei bleibt, was für eine optimierte Führung der Hochstromkabel notwendig ist.
Auch wenn das Portal durch die beschriebene Anordnung eine geringe Tiefe aufweist, befinden sich die Elektrodenstangen und die Tiegelhaube trotz allem vor dem Portal, so dass diese ein Biegemoment in die Säulen einleiten. Um dieses optimal abzustützen, wird vorgeschlagen, dass ein liegender, an einem Fundament befestigter Rahmen mit Schienen für mehrere Tiegel vorgesehen ist, um diese vor das Portal verfahren zu können, und dass die unteren Enden der Säulen an dem Rahmen befestigt sind.
Der Rahmen wird somit zu einem Bestandteil des Portals und dient als Abstützung eines Biegemomentes auf das Fundament.
Die Hochstromversorgung befindet sich vorzugsweise an der Rückseite des Portals, also an der von der Elektrodenstangenstange und der Tiegelhaube abgewandten Seite. Dies erlaubt es, dass beide Hochstromkabel zwischen den Säulen hindurch hängend zum Elektrodenhalter oder zu einer an dem Elektrodenhalter befestigten Elektrodenstange bzw. zur Tiegelhaube führen können. Da die Säulen einen relativ großen Abstand haben und auch die Gewindestangen sich, von den Kabeln aus gesehen, jenseits der Säulen befinden, liegt eine breite Öffnung vor, so dass der Abstand der Hochstromkabel zu metallischen Bauteilen gering ist; dies vermindert die induktive Ankopplung deutlich.
Außerdem wird auf diese Weise eine kurze Verbindungsstrecke realisiert, die es erlaubt, relativ kürze Hochstromkabel zu verwenden, die einen geringen ohmschen Widerstand aufweisen.
Im Folgenden wird anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert: Diese zeigt eine perspektivische schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Umschmelzanlage.
In einem Fundament 1 befindet sich ein Graben 2, auf den ein Rahmen 3 mit parallel verlaufenden Schienen 4 angeordnet ist.
Auf den Schienen sind zwei Plattformen 5 bewegbar, die je einen Tiegel 6 aufweisen, wobei auf der Oberseite der Plattform 5 lediglich der obere Tiegelrand hervorsteht, während der Hauptteil des Tiegels 6 sich unterhalb des Rahmens 3 in den Graben 2 hineinerstreckt.
Jeweils einer der Tiegel 6 ist in Betrieb, während der andere entweder geleert bzw. mit neuem Material befüllt wird.
An einer Längsseite des Rahmens 4 ist ein Portal 7 befestigt, das aus zwei Säulen 8 und einem oberen Querbalken 9 besteht.
Die Säulen 8 sind, was hier nicht näher dargestellt ist, als Führungen für eine obere Quertraverse 10 und einer unteren Quertraverse 11 ausgeführt.
Die Quertraversen 10, 11 befinden sich jeweils vor den Säulen 8. An der Vorderseite der unteren Quertraverse 11 ist eine Tiegelhaube 12 befestigt. Wenn die untere Quertraverse nach oben gefahren wird, wird die Tiegelhaube 12 von dem unter ihr sich befindenden Tiegel 6 abgehoben, damit dieser zur Seite gefahren und ein weiterer Tiegel 6 unter die angehobene Tiegelhaube 12 gefahren werden kann.
An der oberen Quertraverse 10 befindet sich eine vorstehende Konsole 13, an der hängend eine Elektrodenstange 14 befestigt werden kann, wobei in der Befestigung ggf. Wägezellen 15 integriert sind.
Die obere Quertraverse 10 kann entsprechend der Abnutzung bzw. des Abbrandes der Elektrodenstange 14 nach unten gefahren werden.
Zum Antrieb der beiden Quertraversen 10, 11 befinden sich an den Enden des Querbalkens 9, die seitlich über die Säulen 7 hinausragen, jeweils eine nach unten hängende Gewindestange 16. An beiden Enden der Quertraversen 10, 11 (für die untere Quertraverse 11 ggf. nur an einem Ende) befindet sich jeweils ein Antriebsmotor 17, der mit einer Spindelmutter 18 auf einer der Gewindestangen 16 zusammenwirkt.
Durch eine synchrone Ansteuerung der Antriebsmotoren 17, einer der Quertraversen 10, 11 kann diese somit hoch und runter gefahren werden.
Bei dieser Konstruktion verbleibt zwischen den beiden Säulen 8 ein großer Freiraum. Dieser kann zur Kabeldurchführung genutzt werden. Dazu ist eine Hochstromversorgung 20 auf einem Tisch 21 an der Rückseite des Portals 7 angeordnet. Von der Hochstromversorgung 20 gehen zwei Hochstromkabel 22, 23 aus, wobei ein Zuführungskabel 22 an den Elektrodenhalter bzw. an eine montierte Elektrodenstange 14 und das Rückführungskabel 23 an der Tiegelhaube 12 befestigt wird, um einen geschlossenen Stromkreis, der einen Lichtbogen zwischen der Elektrodenstange 14 und dem einzuschmelzenden Material im Tiegel 6 beinhaltet, zu schließen. Die beiden Hochstromkabel sind durch die beiden Säulen 8 des Portals 7 hindurchgeführt
Eine solche Kabelführung ist sehr kurz, so dass nur geringe ohmsche Widerstände zu berücksichtigen sind. Außerdem ist die induktive Einkopplung gering.
Bezugszeichenliste

1: Fundament
2: Graben
3: Rahmen
4: Schienen
5: Plattformen
6: Tiegel
7: Portal
8: Säulen
9: Querbalken
10: obere Quertraverse
11: untere Quertraverse
12: Tiegelhaube
13: Konsole
14: Elektrodenstange
15: Wägezellen
16: Gewindestange
17: Antriebsmotor
18: Spindelmutter
20: Hochstromversorgung
21: Tisch
22: Hochstromkabel, Zuführungskabel
23: Hochstromkabel, Rückführungskabel

Claims

Umschmelzanlage mit einem Tiegel (6), einer Tiegelhaube (12), einem höhenverstellbaren Elektrodenhalter zum Halten einer Elektrodenstange (14), die im montierten Zustand durch eine Öffnung in der Tiegelhaube (12) in den Tiegel (6) eintaucht, einer Hochstromversorgung (20), die über ein erstes Kabel (22) mit der Elektrodenstange (14) und über ein zweites Kabel (23) mit dem Tiegel (6) oder der Tiegelhaube (12) verbindbar ist, so dass zwischen der Elektrodenstange (14) und einer im Tiegel (6) vorhandenen Schmelze ein Lichtbogen entzündbar ist, mit einem zwei Säulen (8) aufweisenden Portal (7), das den höhenverstellbaren Elektrodenhalter trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Säulen (8) als Führungen ausgeführt sind, an denen eine obere und eine untere Quertraverse (10, 11) geführt gehalten sind, wobei an der oberen Quertraverse (10) die Elektrodenstange (14) hängend befestigbar ist, und an der unteren Quertraverse (11) die Tiegelhaube (12) befestigt ist, und dass an den Quertraversen (10, 11) jeweils ein oder zwei Antriebsmotoren (17) befestigt sind.
Umschmelzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiegelhaube (12) vor der unteren Quertraverse (11) angeordnet ist und von der oberen Quertraverse (10) eine Konsole (13) absteht, an der die Elektrodenstange (14) hängend befestigbar ist.
Umschmelzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Portal (7) einen die oberen Enden der Säulen (8) verbindenden Querbalken (9) aufweist, an denen zwei Gewindestangen (16) hängend befestigt sind, wobei die Antriebsmotoren (17) angetriebene Spindelmuttern (18) aufweisen, die jeweils mit einem der Gewindestangen (16) zu einem Spindelantrieb kombiniert sind.
Umschmelzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querbalken (9) seitlich über die Säulen (8) hinausragt und die Gewindestangen (16) an den überstehenden Enden des Querbalkens (9) hängend befestigt sind.
Umschmelzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein liegender an einem Fundament befestigter Rahmen (3) mit Schienen (4) für mehrere Tiegel (6) vorgesehen ist, um diese vor das Portal (7) verfahren zu können, und dass die unteren Enden der Säulen (8) an dem Rahmen (3) befestigt sind.
Umschmelzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochstromversorgung (20) an der von dem Elektrodenhalter abgewandten Rückseite des Portals (7) angeordnet ist und dass beide Hochstromkabel (22, 23) zwischen den Säulen (8) hindurch hängend zum Elektrodenhalter oder zu einer am Elektrodenhalter befestigten Elektrodenstange (14) bzw. zur Tiegelhaube (12) geführt sind.