DE2251593C3 - Elektrodenverstellvorrichtung für Lichtbogenöfen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenverstellvorrichtung für Lichtbogenofen, bestehend aus einem Ständer mit einem höhenverstellbaren Tragarm, an dem eine durch den Ofendeckel hindurchgeführte Elektrode mit Hilfe eines Fassungsrings in der Elektrodenachsrichtung gradlinig bewegbar befestigt ist

Es sind Einrichtungen zur Verstellung von Elektroden bei Lichtbogenofen bekannt, die aus einer vertikalen Führungssäuli bestehen, an der ein die Elektrode tragender, mit einem mechanischen oder hydraulischen bzw. pneumatischen Antrieb versehener, waagerechter Arm vertikal verschiebbar angeordnet ist Bei dieser bekannten Anordnung ist nachteilig, daß die zu den Elektroden führenden sekundären Stromleitungen sich in unmittelbarer Nähe der Führungssäule befinden. Durch die Einwirkung des um die Stromleiter entstehenden Feldes wird eine aus einem üblichen Stahl ausgeführte Führungssäule auf unerwünschte Weise erwärmt. Um dies zu verhindern, muß ein Teil der Führungssäule, der im Hubbereich des Tragarmes liegt, aus einem antimagnetischen Material ausgeführt sein. Dadurch wird die Vorrichtung erheblich verteuert Außerdem wird durch die Feldeinwirkung der Wirkungsgrad des Ofens beeinträchtigt.

Bei einer anderen Hubvorrichtung ist der Tragarm an der Säule fest angeordnet. Die Säule ist samt Tragarm in vertikaler Richtung bewegbar. Nachteilig dabei ist, daß für die Hubbewegung der massiven Säule ein erheblicher zusätzlicher Kraftaufwand erforderlich ist Bei auf dem Hüttenflur aufgestellten öfen kommt noch ein weiterer Nachteil hinzu, nämlich, daß die Säule tief in den Fundamentbereich des Ofens eintaucht, was eine komplizierte Ausführung des Fundaments erfordert

Beide vorstehend beschriebenen Verstellvorrichtungen für Elektroden sind durchweg mit dem Nachteil behaftet, daß die Säulen sowie die Tragarme sehr massiv ausgeführt werden müssen, um die erforderliche Starrheit des Tragsystems zu gewährleisten. Trotzdem war bei den bisher bekannten Vorrichtungen die Torsionsempfindlichkeit nicht zu vermeiden, wodurch Elektrodenbrüche und andere Schwierigkeiten im Betrieb des Lichtbogenofens entstanden.

Andere bekannte Elektrodenführungen bestehen aus einer mehrteiligen Führungssäule, wobei die einzelnen Teile ineinander teleskopartig angeordnet sind. Der Tragarm ist am obersten Teil der Säule angeordnet Die Säulenteile werden mit Hilfe eines innerhalb der Säule eingebauten Druckmittelantriebs ineinandergezogen, wodurch die Elektrode gegenüber dem Badspiegel verstellt wird. Der Aufbau solcher Vorrichtungen ist jedoch sehr kompliziert, diese Systeme sind störanfällig und für die groben Betriebsbedingungen eines Elektroofens wenig geeignet

Die beschriebenen bekannten Verstellvorrichtungen für Elektroden weisen noch den gemeinsamen Nachteil

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auf, daß in den durch den Elektrodenhub bedingten ohnehin langen Stromleitungen infolge der unvermeidlichen Überschneidungen der Leiter unerwünschte zusätzliche Reaktanzen entstehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Elektrodenverstellvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die aufgezeigten Nachteile nicht besitzt, einen starren und torsionsfesten Aufbau aufweist und einen störungsfreien Betrieb des Ofens gewährleistet Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Tragarm in einer senkrechten Ebene schwenkbar am Ständer gelagert ist und aus einer Gelenkhebelanordnung besteht, welche die Schwenkbewegung in eine gradlinige Bewegung des die Elektrode haltenden Tragarmendes umsetzt

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Gelenkhebelanordnung zwei um einen gemeinsamen ortsfesten Schwenkpunkt am Stäi.der schwenkbare Hebel auf, zwischen deren freien Enden ein Gelenkviereck mit zwei einander diagonal gegenüberliegenden Eckpunkten angelenkt ist, so daß der elektrodenseitige Eckpunkt des Gelenkvierecks mit dem Fassungsring und der der Elektrode abgewandte Eckpunkt des Gelenkvierecks mit einem um einen ortsfesten Schwenkpunkt drehbaren Lenker verbunden sind, wobei die Lage der ortsfesten Schwenkpunkte und die Länge des Lenkers sowie die Seiten des Gelenkvierecks so bemessen sind, daß in der Stellung der Gelenkhebelanordnung, in welcher der gemeinsame Schwenkpunkt der Hebel und des Lenkers mit dem elektrodenseitigen und dem diesem gegenüberliegenden Eckpunkt des Gelenkvierecks auf einer Geraden liegen, alle Abstände zwischen je zwei benachbarten, auf dieser Geraden liegenden Schwenkpunkten einander gleich sind.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn in der Bewegungsebene der Gelenkhebelanordnung ein zweites, analog ausgestaltetes Lenkgestänge angeordnet ist, wobei die elektrodenseitigen Eckpunkte der Gelenkvierecke durch einen Verbindungshebel miteinander verbunden sind.

Vorteilhafterweise ist der die Elektrode tragende Fassungsring an den Verbindungshebel angeschlossen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Gelenkhebelanordnung mit einem Druckmittelantrieb gelenkig verbunden, der an einem ortsfesten Ofenteil angelenkt ist

Die Konstruktion des Tragarmes ist verhältnismäßig leicht, weil nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Hebel der Gelenkhebelanordnung als Kastenträger ausgebildet sind.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn die zu den Elektroden führenden Stromleiter an den Hebeln der Gelenkhebelanordnung angelenkt sind. Dies ermöglicht, daß die Stromleiter in jeder Lage des Tragarms zu diesem parallel geführt werden. Somit können keine Überschneidungen der Leiter eintreten und eine Triangelierung — d. h. eine solche Anordnung der freien Teile der sekundären Stromleiter, wobei die einzelnen Leiter in festen Abständen voneinander liegen — ist leicht möglich. Dadurch wird wiederum eine möglichst gleiche Induktivität erreicht. In einer etwas abgewandelten Ausführung können die: Stromleiter durch die als Kastenträger ausgebildeten Hebel der Gelenkhebelanordnung hindurchgeführt sein, wobei die Gelenke isoliert und elektrisch überbrückt sein müssen.

Die besonderen Vorteile der vorgeschlagenen Vorrichtung liegen vor allem in ihrem verhältnismäßig einfachen und dabei starren Aufbau, der hohen Torsionsfestigkeit der Konstruktion und somit hoher Stabilität gegen seitliches Schwingen der Elektroden. Zur Bewegung des Tragarmes ist ein verhältnismäßig geringer Kraftaufwand erforderlich. Die Konstruktion der Verstellvorrichtung ermöglicht, die Stromleiter so anzuordnen, daß gegenüber den bisher bekannten öfen bessere elektrische Eigenschaften erreicht werden.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines mit der Elektrodenverstellvorrichtung ausgerüsteten Lichtbogenofens,
F i g. 2 eine Teilseitenansicht der Vorrichtung mit einem Tragarm und einem schematisch angedeuteten Lenkgestänge,

F i g. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch den Tragarm auf der Linie A- Bm Fig. 2,

F i g. 4 eine Draufsicht auf den Tragarm gemäß F i g. 2 und

F i g. 5 ein Schema für die Anbringung dreier Verstellvorrichtungen an einem Ofen, in Ansicht und in Draufsicht dargestellt.
Wie F i g. 1 zeigt, ist ein Lichtbogenofen 2 auf einer Ofenbühne 1 angeordnet. Der Ofendeckel ist mit 3, der Tragrahmen für den Ofendeckel mit 4 bezeichnet. Neben dem Ofengefäß ist ein Trafo 5 angedeutet, von dem eine Stromzuleitung 6 zur Elektrode 8 führt. Unterhalb der Ofenbühne 1 sind Kippeinrichtungen 15 angeordnet.

Neben dem Ofengefäß 2 befindet sich auf der Bühne 1 ein Ständer 7, an dem ein die Elektrode 8 haltender beweglicher Tragarm 9 und ein ebenfalls bewegliches Lenkgestänge 10 befestigt sind, die die Elektrodennachstellvorrichtung bilden. Zur Verstellung der Anordnung dient ein Druckmittelzylinder 12, dessen Kolbenstange 11 am Tragarm 9 angelenkt ist Der Zylinder 12 ist an seinem unteren Ende an der Rahmenkonstruktion des Ofens beweglich gelagert. Die freien Enden des Tragarms 9 und des Lenkgestänges 10 sind mit Hilfe eines angelenkten Verbindungshebels 13 miteinander verbunden. An dem Verbindungshebel 13 ist ein Fassungsring 1.4 befestigt, der die Elektrode 8 hält. Am Tragarm 9 ist weiterhin eine Tragstange 16 für die Stromzuleitung 6 angebracht. Der Tragarm 9 ist in einer senkrechten Ebene verschwenkbar. Durch die besondere Ausbildung des Tragarms, die an Hand der F i g. 2 näher erläutert wird, bewegt sich das die Elektrode haltende Ende des Tragarms und damit die Eleictrode beim Verschwenken des Arms geradlinig.

In F i g. 1 ist nur eine Elektrodenverstellvorrichtung dargestellt; es versteht sich, daß für jede Elektrode des Ofens eine selbständige Vorrichtung vorgesehen ist.
Wie F i g. 2 zeigt, besteht der Tragarm 9 aus einer

Gelenkhebelanordnung, die im wesentlichen aus zwei im Gelenk 17 am Ständer 7 gelagerten Kurbeln 18 und 19 gebildet ist, zwischen deren Enden sich ein aus vier Lenkern 23, 24, 25, 26 bestehendes Gelenkviereck 22 befindet. Die in den Eckpunkten des Gelenkvierecks 22 an seiner senkrechten Diagonale liegenden Gelenke sind mit 28 und 29 bezeichnet Zu der Gelenkhebelanordnung gehört weiterhin ein im Gelenk 20 am Ständer 7 drehbar gelagerter Lenker 21, der an seinem anderen Ende an dem ständerseitigen Eckpunkt 30 des Gelenk-Vierecks 22 angeschlossen ist. Am Lenker 21 greift in der Nähe des Gelenkes 30 die Kolbenstange 11 des Betätigungszylinders 12 an. Am elektrodenseitigen Eckpunkt 27 des Gelenkvierecks 22 ist das untere Ende

des Verbindungshebels 13 angeschlossen, der mit dem die Elektrode 8 tragenden Fassungsring 14 starr verbunden ist.

Der Tragarm 9 nimmt praktisch alle mechanischen Kräfte auf, die von der Elektrode 8 ausgeübt werden. Die beanspruchten Stäbe, insbesondere die Kurbeln 18 und 19, sind als verhältnismäßig breite Kastenträger ausgelegt (F i g. 3 und 4). Dadurch ist ein ausreichendes Widerstandsmoment geschaffen, so daß die durcii seitliche Kräfte auftretenden Biegebeanspruchungen die Konstruktion nicht beeinträchtigen können. Die Kurbeln 18 und 19 bzw. die Stäbe 23 und 26 sind — wie F i g. 3 und 4 zeigen — teilweise gabelförmig ausgebildet, um die Bewegungen des Lenkers 21 zu ermöglichen.

Um die Schwenkbewegung der Gelenkhebelanordnung 17, 18, 19, 20, 21, 22 in eine geradlinige, zur Elektrodenachse parallele Bewegung des Tragarmendes umzusetzen, damit das Gelenk 27 und somit auch der Fassungsring 14 mit der Elektrode 8 sich in Richtung der Elektrodenachse bewegt, ist bei der dargestellten Gelenkhebelanordnung folgende Bedingung erfüllt:

In der Stellung der Gelenkhebelanordnung 17,18,19, 20, 21, 22, in welcher die Schwenkpunkte 17 und 20 (Fi g. 1), die Achse des Lenkers 21 sowie die Gelenke 30 und 27 des Gelenkvierecks 22 auf einer Geraden liegen, ist der Abstand der am Ständer 7 angeordneten Schwenkpunkte 17 und 20 sowie die Länge des Lenkers 21 und der Absland der einander diagonal gegenüberliegenden Gelenke 30 und 27 gleich.

Am oberen Ende des Verbindungshebels 13 ist das bereits erwähnte Lenkgestänge 10 über ein Gelenk 31 angeschlossen. Das Lenkgestänge ist einfachheitshalber in F i g. 2 nur schematisch mit Achslinien dargestellt, wobei die Lagerungen bzw. Gelenke als Punkte abgebildet sind, in der Praxis ist das Gelenkgestänge analog der Gelenkhebelanordnung 17, 18, 19, 20, 21, 22 - jedoch in einer leichteren Ausführung — ausgestaltet. Gemäß F i g. 2 besteht das in einem am Ständer 7 angeordneten Lager 32 gelagerte Lenkgestänge aus Kurbeln 34 und 35, einem bei 33 am Ständer angelenkten Ständer 36 sowie einem aus Stäben 41, 42, 43 und 44 sowie Gelenken 37,39,31 und 40 bestehenden Gelenkviereck 38. Der Lenker 36 ist im Gelenk 37 angeschlossen.

Für das Lenkgestänge 10 gelten die gleichen geometrischen Bedingungen wie für die Gelenkhebelanordnung 17,18,19,20,21, 22.

Die Gelenkhebelanordnung 17,18,19, ;ίθ, 21,22 ist in F i g. 2 in eine: nach oben und einer nach unten verschwenkten Lage strichpunktiert angedeutet In der unteren Lage des Tragarms befindet sich das elektrodenseitige Gelenk 27 in Stellung 27', in der oberen Lage in Stellung 27". Die Punkte 27, 27' und 27" liegen auf einer Geraden, die zur Elektrodenachse parallel verläuft.

In F i g. 2 und 4 ist die Tragstange 16 für die Stromleitung 6 abgebildet, die am Gelenk 29 angeschlossen ist.

Die Gelenke des Tragarmes 9 können isoliert und elektrisch überbrückt wo den, um die Stromleitung 6 direkt durch die Tragarmstäbe führen zu können. Die Überbrückungen sind in den Zeichnungen nicht dargestellt. Außerdem können die Stäbe des Tiragsystems aul einfache Weise so ausgestaltet werden, daß sie gleichzeitig als Kühlflüssigkeitsleitung benutzt werden können.

Bei drehstrombetriebenen Lichtbogenofen ist füi jede Phase je eine Verstellvorrichtung erforderlich, d. h. üblicherweise drei Vorrichtungen für drei Elektroden an jedem Ofen. Damit bei jeder Stromleitung eine Triangelierung möglich ist, sind — wie F i g. 5 ir der Ansicht und Draufsicht zeigt — die Verstellvorrichtungen an einem Ofen nicht nur seitlich, sondern auch der Höhe nach zueinander versetzt angebracht. Ir F i g. 5 ist die geometrische Lage der Lagerungen 17,2C und 32, 33 für den Tragarm der Verstellvorrichtung füi die erste Elektrode bzw. sind die Lagerungen 17', 20' 32' und 33' für die Vemellvorrichtungen der beider weiteren Elektroden schematisch dargestellt Wie hier aus ersichtlich, sind die Trag- und Lenksysteme für die

einzelnen Elektroden sowohl in horizontaler wie aud in vertikaler Richtung zueinander versetzt angeordnet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Elektrodenverstellvorrichtung für Lichtbogenöfen, bestehend aus einem Ständer mit einem höhenverstellbaren Tragarm, an dem eine durch den Ofendeckel hindurchgeführte Elektrode mit Hilfe eines Fassungsrings in Elektrodenachsrichtung gradlinig bewegbar befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (9) in einer senkrechten Ebene schwenkbar am Ständer (7) gelagert ist und aus einer Gelenkhebelanordnung (17, 18,19,20,21,22) besteht, welche die Schwenkbewegung in eine gradlinige Bewegung des die Elektrode haltenden Tragarmendes (27) umsetzt.

2. Elektrodenverstellvorrichtung nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenknebelanordnung (17,18, 19, 20, 21, 22) zwei um einen gemeinsamen ortsfesten Schwenkpunkt (17) am Ständer (7) schwenkbare Kurbeln (18,19) aufweist, zwischen deren freien Enden ein Gelenkviereck (22) mit zwei einander diagonal gegenüberliegenden Eckpunkten (28, 29) angelenkt ist, daß der elektrodenseitige Eckpunkt (27) des Gelenkvierecks (22) mit dem Fassungsring (14) und der der Elektrode (8) abgewandte Eckpunkt (30) des Gelenkvierecks (22) mit einem um einen ortsfesten Schwenkpunkt (20) drehbaren Lenker (21) beweglich verbunden sind, wobei die Lage der ortsfesten Schwenkpunkte (17, 20) und die Länge des Lenkers (21) sowie der Seiten (23, 24, 25,26) des Gelenkvierecks (22) so bemessen sind, daß in der Stellung der Gelenkhebelanordnung (17, 18, 19, 20, 21, 22), in welcher der gemeinsame Schwenkpunkt (17,20) der Kurbeln (18,19) und der Schwenkpunkt (20) des Lenkers (21) mit dem elektrodenseitigen (27) und dem diesem gegenüberliegenden Eckpunkt (30) des Gelenkvietecks (22) auf einer Geraden liegen, alle Abstände zwischen je zwei benachbarten, auf dieser Geraden liegenden Schwenkpunkten (17, 20; 20, 30; 30, 21) einander gleich sind.

3. Elektrodenverstellvorrichtung nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bewegungsebene der Gelenkhebelanordnung (17,18,19, 20, 21, 22) ein zweites, analog zur Gelenkhebelanordnung ausgebildetes Lenkgestänge (32, 34, 35, 33, 36, 37, 38) angeordnet ist, wobei die elektrodenseitigen Eckpunkte (27, 31) der Gelenkvierecke (38, 22) durch einen Verbindungshebel (13) miteinander verbunden sind.

4. Elektrodenverstellvorrichtung nach Anspruch

3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Elektrode (8) tragende Fassungsring (14) an dem Verbindungshebel (13) angeschlossen ist.

5. Elektrodenversttllvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkhebelanordnung (17, 18, 19, 20, 21, 22) mit einem Druckmittelzylinder (12) gelenkig verbunden ist, der an einem ortsfesten Ofenteil angelenkt ist.

6. Elektrodenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel der Gelenkhebelanordnung (17,18,19,20, 21,22) als Kastenträger ausgebildet sind.

7. Elektrodenverstellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kastenträger ausgebildeten Hebel wassergekühlt sind.

8. Elektrodenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Elektroden (8) führenden Stromleiter (6) an den Hebeln der Gelenkhebelanordnung (17, 18, 19, 20, 21, 22) angelenkt sind.

9. Elektrodenverstellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiter (6) durch die als Kastenträger ausgebildeten Hebel der Gelenkhebelanordnung (17, 18, 19, 20, 21, 22) hindurchgeführt sind, wobei die Gelenke isoliert und elektrisch überbrückt sind.