DE2725686B2

DE2725686B2 - Mittels Wechselstrom über Hochstromleiter gespeister kippbarer Lichtbogenofen

Info

Publication number: DE2725686B2
Application number: DE2725686A
Authority: DE
Inventors: Emil Dr.-Ing. 7570 Baden- Baden Elsner
Original assignee: KORF-STAHL AG 7570 BADEN-BADEN
Current assignee: KORF-STAHL AG 7570 BADEN-BADEN
Priority date: 1977-06-07
Filing date: 1977-06-07
Publication date: 1980-09-18
Also published as: US4170712A; DE2725686A1; BR7803626A; GB1596719A; ES470530A1

Description

Die Lirfinilung betrifft einen Lichtbogenofen gemäß dem Ohci begriff des Patentanspruches I.

Nach neuen Erkenntnissen ist eine niedrige Reaktanz bei der elektrischen Versorgung von Lichtbogenöfen eine wichtige Voraussetzung. Beispielsweise nimmt der VerschJeißkoeffizient (ein Maß für die thermische Belastung der feuerfesten Wände) mit der Quadratwurzel der Reaktanz X zu.

Mit niedriger Reaktanz läßt sich bei gleicher Leistimg und gleichem cosip ein Lichtbogen erzeugen, der kurzer wird und somit eine größere elektrische Leistung je Längeneinheit des Lichtbogens aufweist.

ίο Dadurch wird der Wärmewirkungsgrad des Luhtbogens besser, und der Verbrauch an feuerfestem Material und an elektrischer Energie gehen zurück. Eine niedrige Reaktanz ist somit eine unabdingbare Forderung für eine gute Ofenkonstruktion.

Grundsätzlich hat sich üi letzter Zeit eine Ofenkonstruktion durchgesetzt, bei der Deckel und Elektrodentragarme über einen Hauptzapfen, zum Teil zusätzlich auf Schienen gestützt, ausschwenkbar sind. In solchen öfen müssen die Kabel so bemessen sein, daß sie die Auf- und Abwärtsbewegung der Elektrodenarme auffangen und die Kippbewegungen des Ofens zum Abschlacken (max. 10-15°) und zum Abstechen (max. 40—45°) zulassen. Die Gesamtreaktanz des elektrischen Hochstromsystems teilt sich bei der-

artigen öfen etwa wie folgt auf:

Transformator 8 %

Schienen bis zu den

flexiblen Kabeln 5 %

Flexible Kabel 30-40 %

Hochstromrohre 25 %

Elektrode 17,5 %

Lichtbogen < 2 %

und liegt bei den größeren Lichtbogenofen bei etwa 3 mQ. Diese Meßergebnisse zeigen, daß die Reaktanz der flexiblen Kabel mit etwa 35% und etwa 1,1 mQ im betrachteten System am größten ist.

Es ist eine Ofenkonstruktion bekanntgeworden, bei der der Transformator mit auf der Ofenwiege steht und mit dem Ofen gekippt wird. So können die Verbindungskabel kurz gehalten werden. Diese Konstruktion hat aber gegenüber der vot ei wähnten Konstruktion den Nachteil, daß erstens ein sehr hohes Gewicht mitgekippt werden muß und zum anderen der empfindliche Transformator ungeschützt der Hitze und dem Staub des Lichtbogenofens ausgesetzt ist. Zudem besteht Feuergefahr.

Bei einer anderen Ausführungsform sind die Transformatoren so aufgestellt, daß sie a'ißenmittig zur Kippseite des Ofens stehen. Hierdurch !ssen sich

5» die Kabel aber nur geringfügig verkürzen, so daß keine wesentliche Verringerung der Reaktanz erreicht werden kann.

Es sind auch Ofenkonstruktionen bekanntgeworden, bei denen der Ofen über Rollen auf einer Kurvenform gekippt wird. Der Drehpunkt befindet sich dann nahe der vertikalen Ofenachse, und es können kürzere Stromkabel mit niedrigerer Reaktanz verwendet werden. Diese Bauweise ist aber ebenso wie eine andere bekannte Ofenkonstruktion verhältnis-

M) mäßig aufwendig, bei der das Ofengefäß vor dem Abkippen aus dem Elektrodenstand herausgefahren wird, so daß ebenfalls kurze Stromkabel verwendbar sind.

Durch die DE-PS ^l>13^lM3 ist eine trennbare Hoch-

f>5 Stromverbindung für kippbare elektrisch beheizte öfen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekanntgeworden. Um die elektrischen Verluste zu verringern und Lcitungsmatcrial zu sparen, wird zum

Kippen des Ofens um mehr als 15" die Hochstromverbindung gelöst. Die flexiblen Stromverbindungen sind nur so groß gewählt, daß bei Stromschluß ein Kippen des Ofens in beiden Richtungen bis zu 15° und auch die erforderliche senkrechte Bewegung der Elektrode möglich ist.

Die bekannte trennbare Hochstromverbindung umfaßt ein mit dem Transformatoranschluß verbundenes feststehendes Kontaktstück und ein an dieses anpreßbares bewegliches Kontaktstück, das durch flexible Kabel mit den Elektroden des Ofens verbunden ist. Das bewegliche Kontaktstück ist auf einem Schlitten montiert, derauf Rollen verschoben werden kann, wenn zum Trennen des beweglichen Kontaktstückes vom feststehenden Kontaktstück eine Konsole von unten herangeführt wird, auf der sich die Rollen des Schlittens abstützen. Die Konsole ist am kippbaren Ofenteil befestigt und trägt den Schlitten mit dem Kontaktstück, solange die Hochstromverbindung durch Waagerechtverschieben des Schlittens getrennt ist.

Bei der bekannten Hochstromverbindung ist es erforderlich, den Bereich zwischen Mastwand und Ofen unterhalb der Kabel für die sich mit dem Elektrodentragarm auf und ab bewegende, zeitweise den Schütten für das bewegliche Kontaktstück stützende Konsole freizuhalten. Er steht deshalb nicht mehr für andere Einrichtungen zur Verfügung. Darüber hinaus macht bei der bekannten trennbaren Hochstromverbindung das Trennen und das Anpressen des beweglichen Kontaktstückes mehrere Arbeitsschritte erforderlich. Zum Trennen muß zunächst die Konsole von unten herangefahren, dann die Anpreßvorrichtung gelöst und anschließend der Schlitten vom festen Kontaktstück wegbewegt werden. Nach dem Anpressen des beweglichen Konstaktstückes an das feste, bei dem die Arbeitsschritte in umgekehrter Folge ablaufen, ist es erforderlich, die Konsole um ein Stück nach unten zu entfernen, damit der Ofen um etwa 15° gekippt werden kann. Zur Durchführung dieser notwendigen Arbeitsschritte ist ein entsprechender apparativer Aufwand erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lichtbogenofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dem sich die Hochstromverbindung mit platzsparenderen, konstruktiv und verfahrensmäßig einfachen Mittein auftrennen lassen. Die Lösung ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind die lösbaren elektrischen Kupplungen nicht am feststehenden Ende der Kabel an der Mpstwand vorgesehen, sondern ofenseitig an den mit dem Elektrodentragarm auf und ab bewegbaren Hochstromschienen. Durch die Betätigungs- und Haltevorrichtungen, die im Bereich der oberen Endposition der Elektrodentragarme oder auch etwas niedriger angeordnet sein können, werden die den Kabeln zugeordneten Kupplungsstücke gefaßt, ausgekuppelt und gehalten. Da die Betätigungs- und Haltevorrichtungen ortsfest an der Mastwandi und zwar, wie leicht einzusehen ist, mindestens in der Höhe der Elektrodentragarme vorgesehen sind, wird durch sie der Raum unterhalb der Kabel zwischen Mastwand und Ofen nicht in Anspruch genommen und steht für andere Einrichtungen zur Verfügung. Mit der Hubbcwegung der Elektroden gelangen die Kupplungsstückr; automatisch in den Bereich der Auskuppelstelle, wo durch die Betätigungs- und Haltevorrichtungen die Kupplungsstücke nicht nur ausgekuppelt, sondern auch gehalten werden. Das zu * sätzliche Heranfahren einer Konsole während der Auskuppelzeit entfällt. Hierdurch vereinfacht sich der Auskuppelvorgang und der dazu erforderliche apparative Aufwand.

Wenn der Lichtbogenofen mit einem flachen Dekkel ausgerüstet ist, ist eine weitere Verkürzung der

lu Kabel um etwa die Höhe des Deckeldoms möglich, da die Elektrodenarme dann nicht mehr so hoch herausgefahren werden müssen. Es läßt sich in diesem Fall die Länge der Kabel um etwa 40% verkürzen, d. h., die Reaktanz des Hochstromsystems geht um

is etwa 14% zurück.

Unabhängig von der Form des Deckels kann die größtmögliche Verkürzung der Länge der Kabel dann erzielt werden, wenn beim Hochfahren der Elektroden bereits an einer Stelle ausgekuppelt wird, die sich

2i) unmittelbar oberhalb der höchsten Stelle befindet, an der den Elektroden Strom zugeführ+ werden muß.

Während des Kippvorgangs werdet! <1ie Kabel bzw.

die Hochstromschienenstücke, an denen die Kabel befestigt sind, durch Betätigungs- und Haltevorrich tungen gehalten, die an der Mastwand angebracht sind.

Die Eiiindung wird durch Ausführungsbeispiele

anhand von sechs Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 teilweise im Schnitt einen Lichtbogenofen

m: einschließlich der Hochstromleiter,

Fig. 2 bis 4 eine Ausführungsform einer lösbaren Kupplung in verschiedenen Ansichten,

Fig. 5 und 6 eine weitere Ausführungsform einer lösbaren Kupplung.

In Fig. 1 ist der Axialschnitt eines Lichtbogenofens mit einem kippbaren Ofcngefäß 2 und einem ausschwenkbaren Deckel 3 dargestellt. Von oben ragen in das Ofengefäß 2 drei Lichtbogenelektroden 4 und 5, von denen in der Schnittansicht nach Fig. 1 nur

4(i zwei gezeigt sind. Die Lichtbogenelektroden sind in Elektrodenhalterungen 6 und 7 gehalten, die jeweils an Elektrodentragarmen 8, von denen nur ein einziger dargestellt ist, angebracht sind. Jeder der Elektrodentragarme ist an einem Hydraulik-Kolben 9 befe- stigt, der innerhalb eines Hydraulikzylinders 10 geführt ist und bis zu der gestrichelt dargestellten Position ausgefahren werden kann. Mittels eines hydraulisch anhebbaren Hauptzapfens 11, der in das Lager 12 einer Tragkonstruktion 13 füi den Deckel 3 einge führt werden kann, läßt sich der Deckel anheben und ausschwenken. Die Stromversorgung der Elektroden 4 und 5 erfolgt über Hochstromleiter, die zum Teil als fest an den Elektrodentragarmen angebrachte Hochstromschienen 14 und 15 und zum Teil als mit

ss diesen Schienen verbundene flexible Hochstromkabel 16 und 17 ausgebildet sind. Die Hochstromkabel sind mit Anschlüssen 18 und 19, die in einer Mastwand 20 vorgesehen sind, und mit dem Speisetransformator in Verbindung stehen, verbunden. Jeder Phase sind

Mt im vorliegenden Fall vier Hochstromleiterzugeordnet. Üblicherweise sind bei der beschriebenen Ofenkonstruktion die Hochstromkabel 16 und 17 fest mit den Hochstromschienen 14 und 15 verbunden, ßeim Kippen des Ofens zum Absehlacken oder zum Abstc-

(.5 chen können die Elektroden bis zu der in Fig. 1 gestrichelt dargestellten oberen Position ausgefahren sein, und da die Elektrodenti agarme gleichzeitig mit dem Ofengefäß gekipp! werden, ist eine verhältnis-

mäßig große Ziisatzlängc der Hochstromkabel erforderlich, damit durch fliese die Kippbewegung nicht behindert wird.

Zur Verringerung der Gesamtreaktanz sind bei dem erfindungsgemäßen Lichtbogenofen die Hochstromleiter mittels lösbarer elektrischer Kupplungen

21 voneinander trennbar. Obwohl die Kupplungen bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel an der Verbindungsstelle zwischen den an den Elektrodentragarmen befestigten Hochstromschienen und den Kabeln vorgesehen sind, können sie auch im Endbereich dieser Hochstromschienen angeordnet sein, vgl. Fig. 5 und ft.

Die lösbaren Kupplungen 21 bestehen aus zwei Teilen, nämlich einem Aufnahmeteil 22 und einem Steckerteil 23, von denen das Aufnahmeteil 22 fest mit den Hochstromschienen 14 bzw. 15 und das Stekkerteil 23 fest mit den Hochstromkabeln 16 bzw. 17 verbunden ist. An der Mastwand 20 sind Betätigungsund Haltevorrichtungen 24 und 25 für die lösbaren Kupplungen 21 vorgesehen. Die Lage dieser Betätigungs- und Haltevorrichtungen ist im Hinblick auf die Stelle festgelegt, bei der die Kupplungen 21 betätigt werden sollen. Im vorliegenden Fall ist diese Stelle durch die obere Endposition der Elektrodentragarme 8 bestimmt. Es kann jedoch, wie oben bereits erwähnt, diese Position auch etwas niedriger liegen. Eine Trennung der lösbaren Kupplung ist bereits in einer Höhe der hochgefahrenen Elektroden möglich, die oberhalb des Arbeitbereiches der Elektroden liegt, d. h. oberhalb der Stelle, an der den Elektroden über die Hochstromleitung Strom zugeführt werden muß, damit der Lichtbogenofen betrieben werden kann. Im vorliegenden Fall richtet sich die Position der Betätigungs- und Haltevorrichtungen 24 und 25 nach der oberen Endstellung der Elektrodenhaltearme 8, wobei diese Position durch Verwendung eines flach ausgebildeten Ofendeckels 3 schon wesentlich niedriger als bei einem Lichtbogenofen mit gewölbtem Deckel liegt.

Die Betätigungs- und Haltevorrichtungen 24 und 25 enthalten durch ortsfeste Hydraulik-Zylinder 26 und 27 verschiebbare und drehbare Betätigungsstangen 28 und 29, die in die zugehörigen Steckerteile 23 einrastbar sind und diese auf den Aufnahmeteilen

22 entfernen und während der Kippbewegung des Ofens halten können.

Vor dem Kippen des Ofens zum Abschiacken oder Abstechen werden somit bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Elektrodentragarme 8 bis zu der gestrichelt dargestellten Position hochgefahren, d'.e Betätigungsstangen 28 und 29 aus den zugehörigen Zylindern 24 und 25 ausgefahren, his sie in die Steckerteile 23 einrasten, dort gedreht, dann wieder zurückgefahren, wobei die Steckerteile mitgenommen werden und die Trennung der lösbaren Kupplungen vollzogen wird. Danach kann das Ofengefäß mit den Elektrodenarmen gekippt werden, ohne daß hierfür zusätzliche Länge an Hochstromkabel zur Verfügunggestellt werden muß. Ist das Ofengefäß wieder in die senkrechte Lage zurückgedreht, dann werden die Betätigungsstangen vorgeschoben, bis die

κι Steckerteile 23 fest in den Aufnahmcteilen 22 sitzen, durch Drehung der Betätigungsstangen 28 und 29 die Rastverbindung gelöst und die Betätigungsstangen wieder zurückgefahren. Die Elektroden sind damit wieder elektrisch mit den zugehörigen Phasenwieklungen des Transformators verbunden.

In den Fig. 2 bis 4 ist in drei verschiedenen Ansichten die lösbare Kupplung 21 im Detail dargestellt. Der fest mit den Hochstromschienen 14 bzw. 15 verbundene Aufnahmeteil 22 enthält einen keilförmigen Ausschnitt 30, der einen, an diesen Ausschnitt angepaßten keilförmigen Steckerteil 23 aufnimmt. Am Steckerteil befindet sich ein Ansatz 31. in dem die Enden vierer flexibler Kabel 16 eingesetzt sind. Der Ansatz 31 wird von einem Einschnitt 32 im Aufnahmeteil aufgenommen. Der Steckerteil weist an seinem oberen stirnseitigen Ende eine Bohrung 33 mit einer am Ende der Bohrung vorgesehenen Ringnut 34 auf. sowie als Verbindung zu dieser Ringnut einen Schlitz 35. Dio am Ende mit einem Querstift 36 versehene

3d Betätigungsstange 28 bzw. 29 kann durch den Schlitz 35 in den Steckerteil eingeführt und nach einer Drehung um 90°, wie in Fig. 4 dargestellt, verriegelt werden, so daß bei einer Zurückbewegung der Betätigungsstange der Steckerteil mitgenommen wird. Es sind selbstverständlich beliebige andere Rastverbindungen möglich.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform einer lösbaren Kupplung 37. Sie enthält einen elektrisch leitenden zangenartig ausgebildeten Aufnahmeteil mit den beiden Schenkeln 38 und 39, die um eine Drehachse 40 schwenkbar sind und einen elektrisch leitenden zylindrischen Steckerteil 41 umfassen. Dessen Außenkontur ist der Innenkontur des Aufnahmeteils angepaßt. Am Steckerteil sind vier Hochstromschienen 42 und am Aufnahmeteil vier Hochstromschienenstücke 43 befestigt. Am Ende der Hochstromschienenstücke 43 sind die Kabel 44 fest angebracht. Mittels einer Betätigungsstange 45, durch die ein nicht dargestellter Öffnungsmechanismus des

so zangenartigen Aufnahmeteils steuerbar ist, läßt sich der Aufnahmeteil nach rechts bewegen und so lange festhalten, bis die Kippbewegung des Ofens ausgeführt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mittels Wechselstrom über teilweise als flexible Kabel ausgebildete Hochstromleiter gespeister kippbarer Lichtbogenofen mit anhebbaren Elektrodentragarmen, bei dem die Hochstromleiter durch lösbare elektrische Kupplungen auftrennbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbaren Kupplungen (21, 37) im Bereich der an den Elektrodentragarmen (8) befestigten Hochstromschienen (14/15) angeordnet sind, und daß an der Mastwand (20) Betätigung?- und Haltevorrichtungen (24/25) vorgesehen sind, durch die die den flexiblen Kabeln zugeordneten Kupplungsstücke (23,38/39) an der Auskuppelstelle gefaßt, ausgekuppelt und gehalten werden können.

2. Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Auskuppelstelle in der Höhe der oberen Endstellung der anhebbaren Elektrodentragarme (8) befindet.

3. Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Auskuppelstelle in einer Höhe unterhalb der oberen Endstellung der Elektrodentragarme (8) befindet.

4. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofendekkel (3) flach ausgebildet ist.

5. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Kupplung (21) einen elektrisch leitenden Aufnahmeteil (22) und einen elektrisch leitenden, keilförmigen oder konischen Steckerteil (23) umfaßt, daß der Aufnahmeteil (22) e^:ien der Form des Steckerteils (23) angepaßten Ausschnitt (30) und der Steckerteil einen Einrastmerhanismus (33 bis 35) für eine Betätigungsstange (28) enthält, daß am Aufnahmeteil (22) die am Elektrodentragarm (8) befestigten Hochstromschienen (14, 15) und am Steckerteil die die flexiblen Kabel (44) tragenden Hochstromschienenstücke (43) oder die flexiblen Kabel (16, 17) unmittelbar befestigt sind.

6. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Kupplung (37) einen elektrisch leitenden zangenartig ausgebildeten Aufnahmeteil (38 bzw. 39) und einen elektrisch leitenden zylindrischen Steckerteil (4) umfaßt, dessen Außenkontur der Innenkontur des Aufnahmeteils angepaßt ist, daß der Aufnahmeteil einen Einrastmechanismus für eine Betätigungsstange (45) enthält, durch die ein Öffnungsmechanismus für den zangenartigen Aufnahmeteil steuerbar ist, und daß am Steckerteil die die flexiblen Kabel (44) tragenden Hochstromschienenstücke (43) oder die flexiblen Kabel (16, 17) unmittelbar befestigt sind.

7. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstangen (28,29,45) durch ortsfeste Hydraulikzylinder (26,27) verschiebbar und drehbar sind.