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Elektrischer Lichtbogen-oder Reduktionsofen Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur laufenden Feststellung der Eintauchtiefe der in die Beschickung
von elektrischen Lichtbogen- oder Reduktionsöfen einragenden Elektroden.
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Bei den elektrischen Lichtbogen- oder Reduktionsöfen wird die Eintauchtiefe
der Elektroden in die Beschickung ständig entsprechend der Strornaufnahme geregelt.
Diese Regelung schließt jedoch nicht aus, daß die Elektrode bei ungeeigneter Zusammensetzung
des Möllers oder sonstigen Einflüssen eine für die gewünschte Reaktion ungünstige
Stellung innerhalb des Mällers einnimmt. Ist beispielsweise der Möller unzweckmäßig
zusammengesetzt, derart, da.ß er eine: zu hohe Leitfähigkeit besitzt, so wird die
Stromaufnahme der Elektrode: hoch, und die Regulierung hebt die Elektrode an. Die
Folge ist, daß der untere Teil des Ofens zu kalt wird, während der obere Teil überhitzt
wird und unruhig geht. Bei offenen Zofen kann die fehlerhafte Möllerzusammensetzung
und die damit verbundene Änderung des Elektrodenstandes im allgemeinen so rechtzeitig
erkannt werden, daß Gegenmaßnahmen sehr rasch zur Wiederherstellung des normalen
Zustandes. führen. Bei gedeckten Öfen dagegen ist der Fehler nur schwer feststellbar
und kann unter Umständen zu sehr empfindlichen Betriebsstörungen führen.
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Zweck der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu :schaffen, um bei
einem elektrischen Lichtbogen- oder lZeduktionsofen die Ein.tauchtiefe jeder Elektrode
laufend und zuverlässig messen zu können. Hierbei muß jedoch berücksichtigt werden,
daß die Elektroden laufend oder absatzweise durch die Ofenregulierung abgesenkt
oder angehoben werden, wodurch die Lage des oberen Elektrodenendes sich ständig
ändern kann. insbesondere soll die Vorrichtung zur Bestimmung der Einta,uchtiefe
der. Elektroden für blechummantelte Elektroden geeignet sein, bei denen die Elektroden
am oberen Ende durch Anschweißen von Blechmantelstücken und Nachfüllen von Elektrodenmasse:
verlängert werden. Diese Arbeiten dürfen durch die \.Zeßeinrich.tung nicht behindert
werden.
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Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, mit der nach.
Art eines mit hochfrequenten mechanischen Schwingungen bzw. Impulsen arbeitenden
Echolotsystems die effektive Länge der ganzen Elektrode ermittelt wird, indem die
Laufzeit der am oberen Ende der Elektrode zugeführten und vom unteren Ende der Elektrode
reflektierten hochfrequenten Impulse gemessen wird, und eine weitere Meß-bzw. Anzeigevorrichtung,
mit der die Elektrodenlänge zwischen dem oberen Ende derselben und der Badoberfläche
des Ofens angezeigt wird, so daß die Differenz beider Werte die Eintauchtiefe
der Elektrode ergibt. Die Erfindung und deren Wirkungsweise werden im folgenden
an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eingehend erläutert.
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Der Elektrode 1, die durch den Deckel 2 des Ofens hindurchgeht und
in die Beschickung 3 eintaucht, -,wird der Strom über die Kontaktbacken 4 zugeführt.
Diese Kontaktbacken sind durch umfangsverteilte Druckelemente 5, die hydraulisch
oder durch Preßluft betätigt werden, an die Elektrode 1 anpreßbar. Die Druckelemente
5 werden von einem gemeinsamen Widerlagerring 6 getragen, der über Laschen 7 an
einem Tragzylinder 8 befestigt ist. Auch die Kontaktbacken 4 werden über Laschen
9 von diesem Tragzylinder gehalten.
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Der Tragzylinder 8 stützt sich auf einem Tragbalken 10 ab, der über
Kettenzüge 11 und Rollen 12 von der Regulierungseinrichtung des Ofens auf und ah
bewegt wird. Hierdurch wird die Eintauchtiefe b der Elektrode und damit der Gang
des Ofens geregelt.
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Die Elektrode 1 - im dargestellten Ausführungsbeispiel eine blechummantelte
Elektrode- wird oberhalb des Tragbalkens 10 durch Klemmringe 13, 14 an ihrem Blechmantel
1 a gehalten. Die Klemmringe 13 und 14 stellen zugleich eine Nachsetzvorrichtung
dar, die in Tätigkeit tritt, wenn die Elektrode durch die Regulierungseinrichtung
soweit abgesenkt ist, daß die Kontaktbacken 4 in die Nähe des Ofendeckels 2 kommen.
Die beiden Klemmringe 13 und 14 sind durch Federn 15 miteinander verbunden und können
wechselweise betätigt werden. In der Zeichnung ist der untere Klemmring gelöst dargestellt,
während der obere Klemmring 14 am Blechmantel 1 a der Elektrode zur Anlage gebracht
ist. Somit kann die Elektrode 1 durch ihr Gewicht entgegen dem Druck der Federn
15 unter
Durchgleiten durch die Kontaktbacken 4 sich nach unten
bewegen und somit nachsetzen. Anschließend wird der Klemmring 13 gespannt und der
Klemmring 14 gelockert, wodurch dieser infolge der aufgespeicherten Federkraft wieder
nach oben geht und für ein späteres Nachsetzen bereit ist.
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Insoweit betrifft die dargestellte Anordnung Bekanntes. Die Schilderung
der Wirkungsweise und die figürliche Darstellung dieser an sich bekannten Einrichtungen
ist jedoch zum Verständnis der Erfindung erforderlich. Es wird demnach auch klar,
daß zur Messung der Eintauchtiefe vom oberen Ende der Elektrode her kein Festpunkt
vorliegt, von dem man ausgehen könnte, da die Elektrode durch ihre Regulierung 10,
11, 12 oder ihre iNTachsetzvorrichtung 13, 14, 15 dauernd ihre Lage verändern kann.
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Die Vorrichtung zur Bestimmung der F_intauchtiefe von nachsetzbaren
Elektroden besteht aus einem Sende- und Empfangsgerät 16 für hochfrequente mechanische
Schwingungen (Schallwellen), dessen Sendekopf vom oberen Ende einer Elektrode hochfrequente
Schallimpulse aussendet und, wechselnd auf Empfang umgeschaltet, die vorn unteren
Elektrodenende reflektierten Schallwellen bzw. Impulse empfängt und den Zeitunterschied
zwischen einem Impuls und seinem Empfang mißt und anzeigt. Das Sende- und Empfangsgerät
kann selbst auf das Oberende der Elektrode aufgesetzt und die Anzeige in einem besonderen
Gerät vorgesehen werden. Es ist jedoch zweckmäßig, wie in der Zeichnung dargestellt,
das eigentliche Sende-und Empfangsgerät 16 mit der Anzeigeskala 17 ortsfest aufzustellen,
den die Schallimpulse aussendenden und empfangenden Sende- und Empfangskopf 18 des
Sende- und Empfangsgerätes 16 in dem gemeinsamen Gerät 18 zu vereinigen, das in
Längsrichtung der Elektrode beweglich aufgehängt und über ein Kabel 19 mit dem ortsfesten
Sende- und Empfangsgerät 16 verbunden ist. Das Kabel enthält eine Leitung für die
im Gerät 16 erzeugten hochfrequenten Impulse sowie eine Leitung zur Rückführung
der empfangenen, vom unteren Ende der Elektrode reflektierten Impulse zum Empfangsgerät
16. Der Weg der Impulse von dem Sende- und Empfangskopf 18 bis zum Unterende der
Elektrode und von dieser zurück zum Gerät 18 ist in der Figur strichpunktiert und
durch Pfeile angedeutet. Die Erfindung beinhaltet die Anwendung des Echolotsystems
zunächst zur Bestimmung der effektiven Länge der Elektrode, welches Maß in der Figur
aus der Summe der Strecken a+b ersichtlich ist.
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Um nun das Maß a zu ermitteln, dessen eine Begrenzung die üblicherweise
stets in gleicher Höhe- gehaltene Oberfläche der Beschickung und dessen andere Begrenzung
das obere Ende der eingefüllten Elektrodenmasse darstellt; sieht die Erfindung vor,
das Kabel 19, welches den Sende- und Empfangskopf 18 des Sende- und Empfangsgerätes
16 trägt, über eine Hebe- und Senkvorrichtung 22 laufen zu lassen, die mit einer
Vorrichtung 23, 24 zur Anzeige der Höhenlage des Sendekopfes 18 versehen ist. Im
Ausführungsbeispiel besteht die Hebe- und Senkvorrichtung aus einer Trommel 22,
um die das Kabel 19 ein oder mehrere Male herumgeführt ist. Wenn der Sende- und
Empfangskopf 18 auf die Oberfläche der Elektrodenmasse abgesetzt, wobei dieser zweckmäßigerweise
mit der Elektrodenmasse festgeklebt wird, und das Tragkabel gestreckt ist, gibt
der Zeiger 23, der sich mit der Trommel 22 bewegt, auf der Skala 24 die Höhenlage
des Sende- und Empfangskopfes 18 gegenüber der Oberfläche der Beschickung 3 an.
Die Skala 24 kann selbst,-erständlich für eine bestimmte Beschickungshöhe im Hinblick
auf ihren Nullpunkt fallweise geeicht werden.
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Wenn durch die Echoloteinrichtung das Maß a -?-b und durch die Anzeigevorrichtung
23, 24 das Maß a angegeben wird, so läßt sich das Maß b, die gesuchte Eintauchtiefe
der Elektrode in die Beschickung, durch einfache Rechnung ermitteln. Die Anzeigevorrichtung
23; 24 kann aber auch über einen Strang 25 mit der Anzeigevorrichtung im Empfangsgerät
16 verbunden sein, derart, daß an der Anzeige 17 im Empfangsgerät diese Differenz
unmittelbar in Erscheinung tritt. Zweckmäßiger"veise wird die Skala der Anzeige
17 entsprechend dem jeweiligen Maß b verstellt. Der Sendekopf 18 kann zum Aufstampfen
weiterer Elektrodenmasse leicht herausgenommen und wieder auf die Oberfläche der
Elektrodenmasse abgesetzt und aufgeklebt werden. Wenn man das Kabel 19 auf seinem
Teil zwischen der Trommel 22 und dem Sendekopf 18 streckt, so zeigt die Anzeigevorrichtung
23, 24 richtig an.
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Um diese Anzeige selbsttätig ablaufen zu lassen, soll gemäß der weiteren
Erfindung ein Schalter im Stromkreis eines reversierbaren Motors 26, der über seine
Welle 26 a und ein Schneckenradgetriebe 27, 27 a. auf die Trommel 22 einwirkt,
vorgesehen werden, der aus einem am Sendekopf vorgesehenen Kontakt 28 und zwei am
Gehäuse des Sende- und Empfangskopfes 18 angeordneten Gegenkontakten 29, 30 besteht.
Der Kontakt 28 ist mit dem von der Hebe- und Senkvorrichtung 22 abgehenden Tragkabel
19 verbunden, während die beiden Gegenkontakte 29 und 30 für Heben und Senken des
Sendekopfes 18 mit dem vorn Sendekopf ausgehenden Tragkabelteil mit dem Sendekopf
18 selbst verbunden sind, wobei der am Sende- und Empfangskopf angeordnete Kontakt
28 zwischen den Gegenkontakten 29, 30 des Gehäuses relativ beweglich ist. Der Mittelkontakt
28 ist über eine Leitung und die beiden Gegenkontakte 29, 30 sind über zwei weitere
Leitungen mit dem Motor 26 bzw. dessen Anschlußkasten verbunden. Diese Leitungen
sind, um die Übersichtlichkeit nicht zu erschweren, von der Darstellung ausgenommen.
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Wenn der Sende- und Empfangskopf 18 auf die Oberfläche der Elektrodenmasse
abgesetzt und das Kabel 19 gestreckt ist, befindet sich ein an dem Sendekopf vorgesehener
Kontakt 28 zwischen den innerhalb des Gehäuses des Sende- und Empfangskopfes ati,-eordneten
Gegenkontakten 29 und 30, so daß der Motorstromkreis nicht geschlossen ist. Wird
die Elektrode 1 durch die Ofenregulierung oder durch das beschriebene Nachsetzen
abwärts oder aufwärts geführt, so tritt eine Relativbewegung zwischen den innerhalb
des Gehäuses des Sende= und Empfangskopfes angeordneten Kontakten 28 und den Gegenkontakten
29 und 30 auf, wodurch ein Stromkreis geschlossen wird, welcher die Bewegungseinrichtung,
also den Motor 26, in einem bestimmten Drehsinn beeinflußt. Diese Relativbewegung
der Kontakte ist möglich durch die bewegliche Durchführung des Kabels,
19 in das Sendekopfgehäuse 18. Wenn nämlich die Elektrode gesenkt wird, so
geht das Sendekopfgehäuse 18 durch sein Gewicht ein Stück mit nach unten, bis. die
Gegenkontakte 29 und der Kontakt, welcher innerhalb des Gehäuses des Sendekopfes
an diesem angeordnet ist, aneinander zur Anlage kommen. In diesem Augenblick wird
der 'Motor 26 in einem bestimmten Drehsinn in Bewegung versetzt, wodurch etwas von
der Kabellänge 19 von der Trommel 22 abgespult wird und durch das Gewicht des freien
Kabels 19 sich die Kontakte wieder voneinander lösen. Umgekehrt verhält es sich,
wenn die
Elektrode gehoben wird oder neue Elektrodenmasse aufgestampft
und nach Unterbrechung des Anzeigevorganges der Sende- und Empfangskopf 18 auf ein
anderes Niveau abgesetzt wird.
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Der zwischen zwei oder mehr Gegenkontakten 29, 30 bewegliche Kontakt
28 wird zweckmäßigerweise-, um ein Hin- und Herpendeln nach dem Auslauf der Hebevorrichtung
zu vermeiden, durch Federn in seiner Mittelstellung gehalten.