DE1083508B

DE1083508B - Vakuum-Lichtbogenofen mit einer von oben in den Schmelzraum gedichtet ein- und ausfahrbaren Elektrodenhaltestange fuer eine Abschmelzelektrode

Info

Publication number: DE1083508B
Application number: DEH29531A
Authority: DE
Inventors: Helmut Gruber; Helmut Scheidig
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1957-03-06
Filing date: 1957-03-06
Publication date: 1960-06-15

Description

Vakuum-Lichtbogenofen mit einer von oben in den Schmelzraum gedichtet ein- und ausfahrbaren Elektrodenhaltestange für eine Abschmelzelektrode Für viele Metalle mit hohem Schmelzpunkt oder mit großer Empfindlichkeit gegenüber oxydierenden und sauerstoffhaltigen Gasen werden in letzter Zeit Lichtbogenöfen benutzt, die unter Vakuum arbeiten. In diesen Öfen ist jeweils eine Elektrode vorhanden, die das Metall bei der hohen Temperatur des Lichtbogens schmilzt. Dabei werden sowohl Dauerelektroden aus Wolfram oder anderen Metallen, die meist auch wassergekühlt sind, oder Abschmelzelektroden benutzt. Hier schmilzt das Material der Elektrode selbst ab und bildet den Schmelzblock. In beiden Fällen sind die Elektroden an einer verschiebbaren Elektrodenhaltestange angeordnet, um entweder bei einer Dauerelektrode die Materialzunahme und damit das Anwachsen des Blockes auszugleichen oder um bei Abschmelzelektroden die Elektrode nachzuführen und damit abzuschmelzendes Material nachzuliefern. Allen diesen Verfahren ist nun gemeinsam, daß die Durchführung der Elektrodenhalterung von außen in den Vakuumkessel Schwierigkeiten bereitet und zu Dichtungsschwierigkeiten Anlaß gibt.
Es ist bekannt, zur Durchführung der Elektrodenhaltestange von außen in den Schmelzraum einen Faltenbalg zu benutzen. Ein Faltenbalg ist aber nur dann benutzbar, wenn Dauerelektroden oder nur kurze Abschmelzelektroden verwendet werden, da sie nur eine sehr begrenzte Verschiebung der Elektroden gestatten. Bei Längsbewegungen von Abschmelzelektroden, die praktisch bis zu mehreren Metern lang sind, können Faltenbälge nicht mehr benutzt werden, denn bei diesen Längen und den nötigen Durchmessern sind sie einerseits unhandlich und andererseits durch die nötige Wandstärke nicht mehr genügend beweglich.
Es ist auch bekannt, gleitende Durchführungen für die Elektrodenhaltestange zu benutzen, die nur schwer vakuumdicht zu halten sind. Denn sie werden gerade in der Richtung in den Schmelzraum hinein gleitend beansprucht. Der monotonen in den Schmelzraum hinein gerichteten Bewegung der Elektrodenhaltestange sind aber andere kurzzeitige Bewegungen überlagert, die sowohl in den Schmelzraum hineinals auch herausgerichtet sind. Sie dienen der Regelung der Lichtbogenlänge und der Brennbedingungen. Diese Bewegungen müssen schnell und ohne Zeitverzögerung durchführbar sein, damit das erschmolzene Metall infolge stets gleicher Bogenbedingungen eine gleichmäßige Qualität hat. Hierbei werden die Dichtungslippen sehr oft verletzt und bewirken dann nur noch eine ungenügende Abdichtung. Außerdem werden die -ippen auch durch Metallspritzer, die sich trotz aller Vorsichtsmaßnahmen gelegentlich auf der Elektrodenialtestange absetzen, beschädigt.
Es wurde nun gefunden, daß man alle diese Schwierigkeiten in sehr einfacher Weise dadurch vermeiden kann, daß die Elektrodenhaltestange durch eine Druckstufenstrecke hindurch in den Schmelzraum eingeführt wird. Eine solche Druckstufenstrecke hat den großen Vorzug, daß sie keine gleitenden Durchführungen erfordert. Sie ermöglicht in allen praktisch vorkommenden Fällen eine sichere, zwischenfallfreie Bewegung der Elektrode. Durch den Spielraum zwischen den Wänden der Druckstufenstrecke und der Elektrodenhaltestange sind selbst kleine Unebenheiten der Elektrodenhaltestange unwichtig geworden, denn sie bewirken entweder nur eine Vergrößerung oder eine Verkleinerung des Abstandes zwischen den Dichtungswänden der Elektrodenhaltestange selbst. Eine Verletzung von Dichtungslippen ist durch Verwendung einer Druckstufenstrecke ausgeschlossen. Es muß nur dafür gesorgt werden, daß die Absaugleistung aus der Druckstufenstrecke genügend groß ist, so daß das Vakuum in dem Schmelzraum dadurch nicht wesentlich beeinflußt wird.
Es lassen sich außerdem noch gewisse Vorsichtsmaßnahmen treffen, um das Absetzen von kleinen Metallmengen zu beseitigen. Hier ist zunächst daran zu denken, daß man unterhalb der innersten Durchgangsöffnung der Druckstufenstrecke einen Abstreifring vorsieht, der größere Metallspritzer von der Elektrodenhaltestange entfernt, ehe sie beim Zurücklaufen wiederum in die Druckstufenstrecke selbst eintritt. Es läßt sich aber andererseits auch eine teleskopartige auseinanderschiebbare Schutzvorrichtung anbringen, die die Elektrodenhaltestange selbst, solange sie sich innerhalb des Schmelzraumes befindet, vor solchen Spritzern schützt. Dieser teleskopartige Schütz hat sich auch ohne die gleichzeitige Anbringung einer Druckstufenstrecke als -sehr vorteilhaft erwiesen; denn er bewirkt nur das Sauberhalten der Stange selbst, was auch in anderen Anordnungen schon einen großen Vorteil bedeutet. Solche Anordnungen haben sich auch im laufenden Betrieb als sehr zuverlässig erwiesen.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel eines solchen Vakuum-Lichtbogenofens. Der Vakuum-Lichtbogenofen besteht aus einer Glocke 1, die sich oberhalb eines wassergekühlten Schmelztiegels 2 befindet und durch das schematisch gezeichnete Pumpenaggregat 3 evakuieren läßt. Am oberen Ende wird die Elektrode 4 gehalten durch die Elektrodenhaltestange 5, die durch die Druckstufenstrecke 6, 7 eingeführt wird. Diese Druckstufenstrecke besteht aus den beiden Räumen 6 und 7 mit den Trennwänden 8, 9 und 10, deren innere Öffnungen gerade etwas größer sind als der Durchmesser der Elektrodenhaltestange 5. Die Räume 6 und 7 werden evakuiert, z. B. durch die Vakuumpumpenaggregate 11.
Die Elektrodenhaltestange selbst wird gehalten durch die Kette 12, die durch irgendeine der bekannten Vorrichtungen in beiden Richtungen 13 bewegt wird und dadurch ein Heben oder Senken der Elektrode 4 bewirkt. Ein solches Heben oder Senken kann dazu dienen, entweder den Bogen 14 zu verlängern oder zu verkürzen oder auch die Elektrode entsprechend der Zunahme des Schmelzblockes 15 anzuheben.
Die Druckstufenstrecke bewirkt nun einen Druckabfall von der äußeren Atmosphäre zum ersten Raum der Druckstufe 6, der sich weiterhin fortsetzt zur zweiten Kammer der Druckstufenstrecke 7 und wiederum zu dem Inneren der Glocke 1. Dadurch ist es möglich, durch die Pumpenaggregate 11 die durch die Undichtigkeiten eindringende Luft so weit zu entfernen, daß das Nachdringen von Luft in den eigentlichen Schmelzraum außerordentlich gering und nicht mehr störend ist. Auf der inneren Seite der Trennwand 10 ist in der Figur ein teleskopartiger Schutz für die Elektrodenhaltestange 5 gezeichnet, der aus drei verschiebbaren ineinandergreifenden Rohren 16 besteht. Sie bewirken, daß irgendwelche kleinen Metallmengen sich nicht mehr auf der Elektrodenhaltestange selbst, sondern nur auf diesen Rohren 16 absetzen und damit die Dichtigkeit der Druckstufenstrecke selbst nicht mehr. behindern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vakuum-Lichtbogenofen mit einer von oben in den Schmelzraum gedichtet ein- und ausfahrbaren Elektrodenhaltestange für eine Abschmelzelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenhaltestange durch eine Druckstufenstrecke hindurch in den Schmelzraum eingeführt ist.
2. Vakuum-Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstufe mehr als eine Kammer aufweist.
3. Vakuum-Lichtbogenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entfernung von an der Elektrodenhaltestange angesetzten Metallspritzern usw. ein Abstreifer im Innern des Schmelzraumes angeordnet ist.
4. Vakuum-Lichtbogenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenhaltestange im Innern des Schmelzraumes zum Schutz gegen das Ansetzen von Metallspritzern usw. von teleskopartig wirkenden Rohren umgeben ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 541764, 2 763 903; »Zeitschrift für Metallkunde«, 1956, Heft 3, S. 150, 153, 154.