DE2811877C2

DE2811877C2 -

Info

Publication number: DE2811877C2
Application number: DE19782811877
Authority: DE
Inventors: Otto Dr.-Ing. 6466 Gruenau De Stenzel; Wilhelm Dr.-Ing. Issy-L'eveque Fr Burmann
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1978-03-18
Filing date: 1978-03-18
Publication date: 1988-10-27
Also published as: ATA781278A; FR2419981B1; DE2811877A1; BE871007A; FR2419981A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Behandlung flüssiger Metalle unter nichtatmosphärischen Bedingungen zum Zwecke der Entgasung und anderer metallurgischer Behandlungen geschieht zweckmäßigerweise in Behandlungsgefäßen, die dem Schmelzaggregat nachgeschaltet sind und unabhängig von diesem betrieben werden können. Unter dem Ausdruck "nichtatmosphärische Bedingungen" sind sämtliche Gasdrücke und/oder Gaszusammensetzungen zu verstehen, die nicht den atmosphärischen Bedingungen entsprechen. Hierunter fällt auch und insbesondere die Schmelzenbehandlung im Vakuum.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1. The treatment of liquid metals under non-atmospheric Conditions for the purpose of degassing and other metallurgical Treatments are conveniently done in treatment vessels, which are downstream of the melting unit and independent can be operated by this. Under the expression "Non-atmospheric conditions" are all gas pressures and / or to understand gas compositions that are not correspond to the atmospheric conditions. This includes also and especially the melt treatment in a vacuum.

Für die Vakuumbehandlung sind sogenannte Vakuumheizanlagen mit Vakuumkammern entwickelt worden, bei denen die für das Vergießen des flüssigen Metalles vorgesehenen Pfannen als Behandlungsgefäße dienen, in denen nacheinander oder gleichzeitig eine Vakummbehandlung des flüssigen Metalles und ein Aufheizen oder Warmhalten des Metallbades durchgeführt werden können. Die Wahl der Gießpfannen als Behandlungsgefäß ist notwendig, um die Vorteile einer präzisen Temperatureinstellung durch die Vakuumbehandlung nicht durch Umfüllen von einem separaten Behandlungsgefäß in eine Gießpfanne zu verlieren.So-called vacuum heating systems are used for vacuum treatment with vacuum chambers, in which the provided for the pouring of the liquid metal Pans serve as treatment vessels, one after the other or at the same time a vacuum treatment of the liquid Metal and heating or keeping the metal bath warm can be carried out. The choice of ladles as a treatment vessel is necessary to take advantage of a precise Temperature setting by vacuum treatment not through Transfer from a separate treatment vessel into a ladle to lose.

Ein entsprechendes Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen mittels Dreiphasenwechselstrom Lichtbögen zwischen drei nichtabschmelzenden Elektroden und der Metallschmelze erzeugt werden, sind bereits in der DE-AS 15 65 534 beschrieben worden. Außerdem wird über Betriebserfahrungen mit Vakuum- Beheizungsanlagen in folgenden Literaturstellen berichtet: Berg- und Hüttenmännische Monatshefte, (1974), Heft 1, Seiten 1-9 und Heft 9, Seiten 338-343; (1975), Heft 9, Seiten 416-422. Ferner in Proceedings 4th ICVM, Tokio, (1974), Sect. 2, Seiten 117-120 und Proceedings 5th ICVM, München, (1976), Sect. 2, Seiten 57-58. A corresponding method and an apparatus in which arcing between three by means of three-phase alternating current generated non-melting electrodes and the molten metal are already described in DE-AS 15 65 534 been. In addition, operating experience with vacuum Heating systems reported in the following references: Berg- und Hüttenmännchen Monthly Notebooks, (1974), No. 1, pages 1-9 and Issue 9, pages 338-343; (1975), No. 9, pages 416-422. Furthermore, in Proceedings 4th ICVM, Tokyo, (1974), Sect. 2, Pages 117-120 and Proceedings 5th ICVM, Munich, (1976), Sect. 2, pages 57-58.

Die Abdichtung des Vakuumheizsystems ist insofern schwierig, als sich die stromführenden Elemente durch die notwendige hohe Stromdichte erwärmen und die Elektroden auch durch die Wärmeübertragung von der Metallschmelze erhitzt werden. Zudem müssen die Elektroden beweglich durch die Vakuumabdichtung geführt werden, da sie folgende Bedingungen erfüllen müssen:Sealing the vacuum heating system is difficult in that than the current-carrying elements through the necessary heat high current density and the electrodes also through the Heat transfer from the molten metal can be heated. In addition the electrodes must be movable through the vacuum seal because they have to meet the following conditions:

- adapt to the changing bath height
- Can be set to different arc lengths
- Electrode burn-off losses through controlled lowering compensate
- the irregularities of the moving bathroom surface counteract a constant up and down movement, as well
- Lowered to ignite the arc up to the bathroom surface will.

Weiterhin kommt erschwerend hinzu, daß der in den Vakuumraum hineinragende Elektrodenteil Metallspritzern sowie dem Kondensat von Dämpfen ausgesetzt ist, die bei der Aufwärtsbewegung der Elektroden die Vakuumdichtung zerstören können.Another complicating factor is that in the vacuum space protruding electrode part metal splashes and the Condensate is exposed to vapors during the upward movement of the electrodes can destroy the vacuum seal.

Durch die nachstehend beschriebene seitliche Vibrationsbewegung der Elektroden besteht außerdem die Gefahr, daß die Vakuumdichtung frühzeitig zerstört wird.Through the lateral vibration movement described below of the electrodes there is also a risk that the vacuum seal is destroyed prematurely.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Elektroden-Tragarme von Vakummheizanlagen und konventionellen Lichtbogenschmelzöfen je nach ihrer Stellung mit Frequenzen zwischen 1 und 5 Hz schwingen. An den Elektroden werden dabei Amplituden bis zu einigen Zentimetern beobachtet. Hierdurch treten erhebliche Beschleunigungskräfte auf, die auf die Elektroden als Biegebeanspruchung wirken. Auf sie ist ein erheblicher Teil der bekannten Elektrodenbrüche zurückzuführen. Die Schwingung der Tragarme entsteht durch eine elektromagnetische Rückkoppelung der mechanischen Resonanzschwingung des Elektroden- Tragarmsystems. Der mechanisch weiche Elektroden-Tragarm bildet zusammen mit seinen stromführenden Teilen einen Schwingungsgenerator hoher Güte, der erhebliche mechanische Schwingungsenergie speichern kann. Die speziellen Bedingungen der Vakuumheizanlagen mit ihren hohen Strömen bei kleinen Spannungen, ihren kleinen Elektroden-Teilkreisdurchmessern und großen Elektrodenlängen vergrößern die Schwingungsneigung gegenüber konventionellen Lichtbogenschmelzöfen.Experience has shown that the electrode support arms from Vacuum heating systems and conventional arc melting furnaces depending on their position with frequencies between 1 and 5 Hz swing. At the electrodes, amplitudes up to observed a few centimeters. This causes significant Accelerating forces acting on the electrodes as bending stress Act. On it is a significant part of the known electrode breaks. The vibration of the Brackets are created by electromagnetic feedback the mechanical resonance vibration of the electrode Support arm system. The mechanically soft electrode support arm forms one together with its live parts High quality vibration generator, the considerable mechanical Can store vibrational energy. The special conditions of vacuum heating systems with their high currents small voltages, their small electrode pitch circle diameters and large electrode lengths increase the tendency to vibrate compared to conventional arc melting furnaces.

Bei der durch die eingangs genannte DE-AS 15 65 534 bekannten Vorrichtung befinden sich die Druckmittelantriebe für die Permanentelektroden ausschließlich auf dem Kammeroberteil, und zwar sind die Zylinder ortsfest auf Rohrstutzen am Kammeroberteil aufgesetzt, und die Kolbenstangen ragen mit Ausnahme in der Zylinderdichtung ungeführt in die Kammer hinein. Die Kolbenstangen sind notwendigerweise wenig biegesteif und bilden zusammen mit der Masse der Grafitumhüllung, die die Permanentelektroden darstellt, ein schwingungsfähiges Gebilde mit unvorteilhaft niedriger Frequenz und großer Amplitude. Um Elektrodenbrüche einzuschränken, ist durch die gesamte Grafitumhüllung bis nahezu zum untersten Ende der Elektroden ein metallischer Zuganker hindurchgeführt, der stets von der Umhüllung bedeckt bleiben muß. Hieraus resultiert eine relativ kurze Lebensdauer der Permanentelektroden. Die bekannte Anlage kann weder mit hohen Strömen noch gleichzeitig bei einem wünschenswert niedrigen Vakuum unterhalb der 150 mbar betrieben werden. Sie hat zudem eine unvorteilhaft große Bauhöhe.In the known from the aforementioned DE-AS 15 65 534 The device is the pressure medium drives for the Permanent electrodes only on the upper part of the chamber, namely, the cylinders are stationary on pipe sockets on the upper part of the chamber attached, and the piston rods protrude with one exception in the cylinder seal without guidance into the chamber. The Piston rods are necessarily not very rigid and together with the mass of the graphite coating that form the Permanent electrodes represents an oscillatory structure with disadvantageously low frequency and large amplitude. To limit electrode breaks, is through the whole Graphite coating to almost the bottom of the A metallic tie rod passes through the electrodes must always remain covered by the covering. Out of this the result is a relatively short lifespan for the permanent electrodes. The known system can neither with high Pour at the same time at a desirable low Vacuum operated below 150 mbar. She also has an unfavorably large overall height.

Bei den bekannten Vorrichtungen für die Anwendung der Vakuumheizverfahren für Metallschmelzen besteht also ein eindeutiger Zusammenhang zwischen den Verfahrens- und Vorrichtungsparametern, dergestalt, daßIn the known devices for the application of vacuum heating processes there is therefore a clear one for molten metals Relationship between the process and device parameters, in such a way that

- the heating power and
- the current / voltage ratio must be kept large,
- The radiation losses from the arc are kept small Need to become,
- The electrodes are long and strong in diameter , but also because of the electromagnetic interaction and resulting resonance vibrations, as well because of the threat of arcing must be far apart, but not allowed to get too close to the pan lining,
- The vacuum seal is low despite moving electrodes Leak rate should guarantee and when electrodes are stationary should be absolutely vacuum tight,
- The vacuum atmosphere both protect the molten metal and should also cause targeted metallurgical reactions and at the same time favorable conditions for the ignition of the arc should create, with the desired metallurgical Effects are to be fully achieved,
- The vacuum pressure in every phase of the treatment if possible should be low and
- The arc guide only between the metal bath and the electrodes should take place and
- The vessel wall is thermally, mechanically and chemically protected shall be.

Wie sich aus der vorstehenden Aufzählung ergibt, führen die Forderungen teilweise zu einander entgegenstehenden Anlagenkonstruktionen, so daß eine sorgfältige Abwägung der einzelnen Forderungen und der Konstruktionselemente hinsichtlich ihrer Bedeutung und ihres Einflusses unerläßlich ist.As can be seen from the above list, the Demands partially contradicting plant constructions, so that careful consideration of each Requirements and the construction elements with regard to their Meaning and its influence is indispensable.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, mit der ein zuverlässiger Betrieb ohne das Auftreten unzulässig großer Elektrodenschwingungen und damit ohne die Gefahr von Elektrodenbrüchen auch bei hohen Strömen und großer Elektrodenlänge bzw. Lebensdauer möglich ist.The invention is therefore based on the object of a device to specify the genus described above, with which a reliable Operation without the occurrence of impermissibly large Electrode vibrations and thus without the risk of electrode breaks even with high currents and large ones Electrode length or service life is possible.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs angegebenen Vorrichtung erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.The task is solved at the beginning specified device according to the invention by the in the characterizing part of claim 1 specified characteristics.

Die Erfindung besteht also im Prinzip darin, daß der Zylinder als Trag- und Haltestange für die betreffende Permanentelektrode dient, der ein wesentlich größeres Widerstandsmoment als die (dünne) Kolbenstange aufweist, und der außerdem wirksam gekühlt werden kann. Die ortsfeste Kolbenstange hat zusätzlich zur Aufnahme der Reaktionskräfte des auf den beweglichen Zylinder einwirkenden Druckmittels noch die Aufgabe, den Zylinder an der notwendigerweise vorhandenen Durchführung der Kolbenstange durch den Zylinder axial zu führen. Die zweite Axialführung befindet sich an der Stelle der Durchführung des Zylinders durch das Kammeroberteil, so daß eine definierte Parallelführung des Zylinders gegeben ist. Durch eine entsprechende Dimensionierung des Zylinders im Hinblick auf den Arbeitshub kann erreicht werden, daß die beiden Axialführungen des Zylinders an der Kolbenstange einerseits und an der Durchführungsstelle durch das Kammeroberteil andererseits bei jeder Stellung des Zylinders weit genug auseinander liegen, so daß die Axialführungen in ihrer Gesamtheit große Biegemomente aufgrund der auf den Zylinder einwirkenden Querkräfte aufnehmen können.The principle of the invention is that the cylinder as a support and support rod for the permanent electrode in question serves a much greater section modulus than that (Thin) piston rod, and which is also effectively cooled can be. The stationary piston rod also has to absorb the reaction forces of the mobile Cylinder acting pressure medium still the task of the cylinder on the necessary implementation of the piston rod to lead axially through the cylinder. The second axial guide is in the place of carrying out the Cylinder through the chamber top so that a defined Parallel guidance of the cylinder is given. By an appropriate Dimensioning of the cylinder with regard to the Working stroke can be achieved that the two axial guides of the cylinder on the piston rod on the one hand and at the passage point through the chamber top on the other hand with everyone Position the cylinder far enough apart, see above that the axial guides as a whole have large bending moments due to the lateral forces acting on the cylinder be able to record.

Die große Biegesteifigkeit eines derartigen Zylinders ermöglicht die Halterung von Permanentelektroden mit großer Länge und großem Querschnitt und den Verzicht auf einen durchgehenden, metallischen Zuganker, wodurch die Lebensdauer der Permanentelektroden um ein Mehrfaches gesteigert werden kann. Außerdem können mit einer derartigen Anordnung größere Differenzen im Hinblick auf den Füllstand des Schmelzenbehälters in der Kammer überbrückt werden. Die biegesteife Ausbildung des Zylinders bzw. der Trag- und Haltestange ermöglicht außerdem die Versorgung der gesamten Anlage mit hohen Strömen bei niedrigen Drücken, ohne daß es zu Glimmentladungen und Elektrodenschwingungen mit unzulässiger Amplitude kommt. Wie bereits weiter oben ausgeführt wurde, begünstigen hohe Ströme bei kleinen Spannungen die Schwingungsneigung des Elektrodensystems. Die Heranziehung des Zylinders als bewegliches und biegensteifes Bauteil führt dabei zu einer Vielzahl von Vorteilen, die sich aus der Gesamtheit der vorstehend beschriebenen Einflußgrößen ergeben.The great bending stiffness of such a cylinder enables the holding of permanent electrodes with large Length and large cross-section and the absence of a continuous, metallic tie rod, increasing the lifespan of the permanent electrodes can be increased several times can. In addition, with such an arrangement, larger ones Differences in the level of the melt container be bridged in the chamber. Rigid training of the cylinder or the support and support rod also supplying the entire system with high currents at low pressures without causing glow discharges and electrode vibrations with impermissible Amplitude is coming. As mentioned above, high currents at low voltages favor the tendency to oscillate of the electrode system. Use of the cylinder as a movable and rigid component leads to a variety of advantages that come from the whole of the influencing variables described above result.

Die Beweglichkeit des Zylinders gegenüber dem Kolben ermöglicht außerdem die Unterbringung des Kolbens im Innern des Kammeroberteils, so daß sich die Bauhöhe der Vorrichtung verringert, was wiederum zur Folge hat, daß die Stromwärmeverluste in den Stromzuführungen gleichfalls verringert werden. Auch diese Maßnahme ist im Zusammenhang mit der hohen Strombelastung zu sehen, die - für sich betrachtet - zu einer Steigerung der elektrischen Verluste führen würde. Abgesehen von den konduktiven Verlusten führen aber die Wirbelstromverluste in den metallischen Teilen der Vorrichtung zu einer Erwärmung der betreffenden Bauteile, so daß eine wirksame Kühlung erfolgen müßte.The mobility of the cylinder relative to the piston enables also the housing of the piston inside the upper chamber part, so that the overall height of the device is reduced, which in turn has the consequence that the electricity heat losses in the power supplies are also reduced. This too Measure is related to the high current load to see that - taken in isolation - to increase the electrical losses. Except the conductive losses lead to eddy current losses in the metallic parts of the device for heating of the components in question, so that an effective Cooling should be done.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung dient der Zylinder, sofern keine weiteren Bauelemente vorgesehen sind, sowohl zur Halterung als auch zur Stromversorgung der Permanentelektrode. Der Zylinder wird infolgedessen zweckmäßig doppelwandig ausgeführt, wobei der Hohlraum von einem Kühlmittel durchströmt wird. Der Zylinder bzw. seine äußere Oberfläche dienen hierbei unmittelbar zur Führung des Zylinders an der Durchdringungsstelle durch das Kammeroberteil.In the solution according to the invention, the cylinder serves, if no further components are provided, both for mounting as well as for the power supply of the permanent electrode. As a result, the cylinder is appropriately double-walled, wherein a coolant flows through the cavity. The Cylinder or its outer surface serve directly to guide the cylinder at the penetration point through the chamber top.

Eine solche Lösung kann jedoch in besonders vorteilhafter Weise dadurch weiter ausgestaltet werden, daß der Zylinder koaxial von einem Stromführungsrohr umgeben ist, das sich in radialer Richtung gegen das Kammeroberteil abstützt und das seinerseits als Axialführung für den Zylinder dient. Bei einer solchen Bauweise werden die Funktionen der Stromzuführung und der Aufnahme von Querkräften einerseits und des Antriebs der Permanentelektrode andererseits getrennt. Das Stromführungsrohr überträgt hierbei den erforderlichen Heizstrom und hat außerdem ein noch größeres Widerstandsmoment als der Zylinder, der weitgehend von der Aufnahme von Biegemomenten befreit ist.However, such a solution can be particularly advantageous Way be further developed in that the cylinder is coaxially surrounded by a current conduit that is in supports radial direction against the upper chamber part and that in turn serves as an axial guide for the cylinder. At Such a construction will have the functions of power supply and the absorption of lateral forces on the one hand and the drive of the permanent electrode on the other hand separated. The current conduction pipe transmits the necessary Heating current and also has an even greater section modulus than the cylinder, which largely depends on the absorption of bending moments is exempt.

Es ist dabei besonders zweckmäßig, das Stromführungsrohr doppelwandig auszubilden und aus einem äußeren Rohr und aus einem konzentrischen inneren Rohr herzustellen, wobei die Rohre an den Enden eines zwischen ihnen gebildeten Hohlraums flüssigkeitsdicht abgeschlossen sind und wobei der Hohlraum an eine Kühlmittelquelle anschließbar ist. Weder große Ströme noch die Wärmestrahlung der Metallschmelze können infolgedessen das Stromführungsrohr auf eine schädliche Temperatur aufheizen.It is particularly expedient for the current-carrying tube to be double-walled train and from an outer tube and from a to produce concentric inner tube, with the tubes attached the ends of a cavity formed between them liquid-tight are completed and the cavity is connected to a Coolant source can be connected. Neither large currents nor the heat radiation of the molten metal can consequently Heat up the power pipe to a harmful temperature.

Als Stützelement kann in seiner einfachsten Form ein Rahmen dienen, der auf dem Kammeroberteil angeordnet und an dem das obere Ende der Kolbenstange befestigt ist. Hierbei stützt sich der bewegliche Zylinder an der Durchdringungsstelle der Kolbenstange gegenüber dieser ab. Es ist jedoch mit besonderem Vorteil auch möglich, außer dem Stützelement mindestens eine Paralleleinführung vorzusehen, an der das obere Ende des Zylinders drehfest, aber längsbeweglich geführt ist. Eine solche Parallelführung besteht dabei besonders vorteilhaft aus zwei Führungssäulen, an denen das obere Ende des Zylinders über eine Traverse geführt ist. Bei einer solchen Maßnahme wird die Kolbenstange ganz oder größtenteils von der Aufnahme von Querkräften durch das obere Zylinderende befreit. Diese Querkräfte werden vielmehr auf die Parallelführung übertragen, die besonders biegesteif ausgeführt werden kann. In its simplest form, a frame can serve as a support element serve, which is arranged on the upper part of the chamber and on which the upper end of the piston rod is attached. This supports the movable cylinder at the point of penetration of the Piston rod opposite this. However, it is special Advantage also possible, apart from the support element at least one Provide parallel entry, at which the upper end of the cylinder is non-rotatable, however is guided longitudinally. Such a parallel guidance exists particularly advantageous from two guide columns, at which the top end of the cylinder has a crossbar is led. With such a measure, the piston rod entirely or largely from the absorption of transverse forces the upper end of the cylinder is free. Rather, these transverse forces become transferred to the parallel guide, which is particularly rigid can be executed.

Bei der Ausführung der Axialführung ist dafür Sorge zu tragen, daß der Zylinder gegenüber dem Kolben keine Drehbewegung ausführen kann. Dies ist deswegen von Bedeutung, weil beispielsweise bei Verwendung von flexiblen Stromkabeln diese Stromkabel an den Zylindern bzw. an den Stromführungsrohren seitlich befestigt sein müssen und infolgedessen aufgrund ihres Gewichts die Tendenz haben, den Zylinder bzw. das Stromführungsrohr in eine kraftneutrale Stellung zu verdrehen. Bei Verwendung von zwei Führungssäulen als Parallelführung kann eine solche Verdrehneigung auf einfache Weise ausgeschaltet werden. Es ist jedoch außerdem möglich, einem Zylinder beispielsweise zwei Kolbenstangen zuzuordnen, durch die gleichfalls eine Verdrehung des Zylinders verhindert wird.When executing the axial guide, care must be taken that the cylinder does not perform any rotational movement with respect to the piston can. This is important because, for example when using flexible power cables, these power cables on the cylinders or on the power tubes on the side must be fastened and consequently due to their Weight have the tendency to the cylinder or the current conduit to turn into a force-neutral position. When using two guide columns as a parallel guide can such depravity in a simple way turned off. However, it is also possible to get one Assign cylinder, for example, to two piston rods which also prevents rotation of the cylinder.

Besonderes Augenmerk ist auch einer leichten Auswechselbarkeit der Permanentelektroden oder einem Ersatz der Permanentelektroden beispielsweise durch eine Blaslanze zu widmen. Das Auswechseln der Elektroden gestaltet sich beispielsweise bei der weiter oben beschriebenen bekannten Vorrichtung außerordentlich schwierig und zeitaufwendig. Eine sehr einfache und doch wirksame Möglichkeit der Ausführung der Befestigungseinrichtung für die Permanentelektrode ist gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Stromführungsrohr gegenüber dem Zylinder längsbeweglich angeordnet, mit ihm über eine Spannvorrichtung verbunden ist und am unteren Ende eine Steuerkante für die Befestigungseinrichtung der Permanentelektrode aufweist, und daß die Befestigungseinrichtung aus einem mit dem Zylinder verbundenen Käfig besteht, in dem auf dem Umfang verteilt, mehrere Klemmkörper radial beweglich angeordnet sind, die durch eine Absenkbewegung des Stromführungsrohres über die Steuerkante mit einem an der Permanentelektrode angeordneten Anschlußstück in Eingriff bringbar und mit dem Zylinder anhebbar sind. Eine solche Befestigungseinrichtung hat den wesentlichen Vorteil, daß sie auch bei Ausfall der Spannvorrichtung, beispielsweise durch Druckabsenkung im hydraulischen System, aufgrund des Eigengewichts des Stromführungsrohrs stets zwangsverriegelt bleibt, so daß Betriebsunfälle durch Freigabe der Permanentelektrode ausgeschlossen sind.Particular attention is also paid to easy interchangeability the permanent electrodes or a replacement of the permanent electrodes to dedicate for example through a blowing lance. The The electrodes can be replaced, for example the known device described above is extraordinary difficult and time consuming. A very simple one and yet effective way of executing the fastening device is for the permanent electrode according to a further development of the invention, characterized in that the current carrying tube arranged longitudinally movable with the cylinder, with it is connected via a tensioning device and on lower end of a control edge for the fastening device the permanent electrode, and that the fastening device from a cage connected to the cylinder consists of several sprags in the circumference are arranged radially movable by a lowering movement of the current guide tube with the control edge a connector arranged on the permanent electrode can be brought into engagement and raised with the cylinder. Such a fastening device has the essential Advantage that, even if the clamping device fails, for example by reducing the pressure in the hydraulic system, due to the weight of the power conduit remains positively locked so that occupational accidents occur Release of the permanent electrode are excluded.

Der Zylinder kann in besonders vorteilhafter Weise so ausgestaltet sein, daß durch ihn bzw. durch eine in die Befestigungseinrichtung eingesetzte Blaslanze auch metallurgische Zuschläge in die Vorrichtung eingeführt werden können. Die Voraussetzungen hierfür werden gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch geschaffen, daß der Zylinder eine Durchführung für das Einleiten von Gasen bzw. Gas-Feststoff-Gemischen enthält, und daß die Permanentelektrode gegen eine Blaslanze mit entsprechendem Anschlußstück austauschbar ist.The cylinder can be designed in a particularly advantageous manner be that through him or through one in the Fastening device used blowing lance also metallurgical Supplements can be introduced into the device. The Prerequisites for this are according to a further development of the invention created in that the cylinder has an implementation for contains the introduction of gases or gas-solid mixtures, and that the permanent electrode against a blowing lance corresponding connector is interchangeable.

Der Erfindungsgegenstand eignet sich ganz besonders für ein Betriebsverfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schmelzenbehandlung unterhalb 150 mbar bei gleichzeitiger Beheizung durch die Permanentelektroden durchgeführt wird.The subject of the invention is particularly suitable for a Operating method, which is characterized in that the melt treatment below 150 mbar with simultaneous Heating is carried out by the permanent electrodes.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den übrigen Unteransprüchen beschrieben; deren Vorteile sind in der Detailbeschreibung aufgeführt, die die Fig. 1 bis 4 zum Gegenstand hat. Es zeigtFurther advantageous embodiments of the subject matter of the invention are described in the remaining subclaims; the advantages of which are listed in the detailed description relating to FIGS. 1 to 4. It shows

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine vollständige erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 1 shows a schematic vertical section through a complete device according to the invention,

Fig. 2 eine vereinfachte Variante eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 1 anhand eines Vertikalschnitts durch einen Antriebszylinder mit angesetzter Permanentelektrode, Fig. 2 is a simplified variant of a part of the apparatus of Fig. 1 with reference to a vertical section through a power cylinder with attached permanent electrode,

Fig. 3 den entsprechenden Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 selber mit einem vom Zylinder getrennten Stromführungsrohr, in derselben Darstellungsart wie Fig. 2, und Fig. 3 shows the corresponding part of the device according to Fig. 1 itself with a flow guide tube separate from the cylinder, in the same representation as Fig. 2, and

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1. Fig. 4 is a plan view of the article of FIG. 1.

In Fig. 1 ist eine Kammer 10 dargestellt, die aus einem Kammerunterteil 11 und einem Kammeroberteil 12 besteht. Das Kammeroberteil 12 hat die Form eines druckfesten Deckels mit einem domförmigen Aufsatz 13, in dem bzw. auf dem eine Elektrodenvorschubeinrichtung 14 angeordnet ist. Diese besteht aus drei Zylindern 15 mit Kolben 16 und Kolbenstange 17 sowie einem Stützelement 18, an dem der Kolben über die nach oben gerichtete Kolbenstange befestigt ist. Der Zylinder 15 ist gegenüber dem Kolben beweglich und durch eine Abschlußplatte 19 des Kammeroberteils 12 in die Kammer 10 hineingeführt. An der Durchführungsstelle befindet sich eine dynamische Dichtung 20, und am unteren Ende des Zylinders 15 eine Befestigungseinrichtung 21 für eine Permanentelektrode 22, die an ihrem oberen Ende ein Anschlußstück 23 für den Eingriff in die Befestigungseinrichtung 21 aufweist. Die Permanentelektrode 22 besteht aus mehreren Elektrodenabschnitten, die durch doppelseitig konische Schraubnippel 24 miteinander verbunden sind.In Fig. 1, a chamber 10 is shown, which consists of a lower chamber part 11 and an upper chamber part 12 . The upper chamber part 12 has the shape of a pressure-resistant cover with a dome-shaped attachment 13 , in or on which an electrode feed device 14 is arranged. This consists of three cylinders 15 with piston 16 and piston rod 17 and a support element 18 to which the piston is attached via the piston rod pointing upwards. The cylinder 15 is movable relative to the piston and is guided into the chamber 10 through an end plate 19 of the upper chamber part 12 . At the passage point there is a dynamic seal 20 , and at the lower end of the cylinder 15 there is a fastening device 21 for a permanent electrode 22 , which has a connecting piece 23 at its upper end for engagement with the fastening device 21 . The permanent electrode 22 consists of several electrode sections which are connected to one another by double-sided conical screw nipples 24 .

Der Zylinder 15 ist auf seiner gesamten Länge, d. h. innerhalb und außerhalb des Kammeroberteils 12 von einem Stromführungsrohr 25 umgeben, welches sowohl die axiale Führung als auch die Abdichtung innerhalb der dynamischen Dichtung 20 übernimmt. Das Stromführungsrohr 25 ist gegenüber dem Zylinder 15 um ein geringes Maß längsbeweglich und besitzt an seinem oberen Ende ein Kopfstück 26, welches über zwei Spannelemente 27 an einer Traverse 28 aufgehängt ist, die ihrerseits fest mit der Kolbenstange 17 verbunden ist. Die Spannelemente 27 sind als Hydraulikzylinder ausgeführt und bewirken eine Anhebung des Stromführungsrohrs 25 gegenüber der Kolbenstange 17. Die Kolbenstange 17 ist ihrerseits mit mehreren Hohlräumen versehen, die in einem Verteilerkopf 29 am oberen Ende der Kolbenstange 17 münden. Weitere Einzelheiten der Kolben-Zylinderanordnung sind in Fig. 3 näher erläutert.The entire length of the cylinder 15 , ie inside and outside the upper chamber part 12 , is surrounded by a flow guide tube 25 which takes over both the axial guidance and the sealing within the dynamic seal 20 . The current guide tube 25 is longitudinally movable relative to the cylinder 15 and has at its upper end a head piece 26 , which is suspended via two clamping elements 27 on a crossmember 28 , which in turn is firmly connected to the piston rod 17 . The tensioning elements 27 are designed as hydraulic cylinders and cause the flow guide tube 25 to be raised relative to the piston rod 17 . The piston rod 17 is in turn provided with a plurality of cavities which open into a distributor head 29 at the upper end of the piston rod 17 . Further details of the piston-cylinder arrangement are explained in more detail in FIG. 3.

Das Stützelement 18 besitzt zwei Parallelführungen 30, an denen das obere Ende des Zylinders 15 über die Traverse 28 und zwei Schiebehülsen 31 längsbeweglich geführt ist. Diese Führung stellt die zweite Axialführung des Zylinders 15 dar. Am Kopfstück 16 eines jeden Stromführungsrohres 25 sind außerdem über horizontale Stromschienen 32 flexible Stromkabel 33 befestigt, die jedoch nur angedeutet sind. Einzelheiten der dynamischen Dichtung 20 sind gleichfals in den Fig. 2 und 3 ausführlich erörtert.The support element 18 has two parallel guides 30 , on which the upper end of the cylinder 15 is guided in a longitudinally movable manner via the crossmember 28 and two sliding sleeves 31 . This guide represents the second axial guide of the cylinder 15. Flexible headers 33 are also attached to the head piece 16 of each power guide tube 25 via horizontal power rails 32 , but these are only indicated. Details of dynamic seal 20 are also discussed in detail in FIGS. 2 and 3.

Unterhalb der Permanentelektroden 22 befindet sich ein Schmelzenbehälter 34, der mit zwei unterschiedlichen Schmelzenspiegeln 35 und 36 dargestellt ist. Die linksgezeigte Permanentelektrode befindet sich in richtiger Stellung zum Schmelzenspiegel 35, während die rechts dargestellte Permanentelektrode 22 sich in richtiger Stellung zum Schmelzenspiegel 36 befindet. Der Schmelzenbehälter 34 ist nach oben gasdurchlässig durch einen Innendeckel 37 abgedeckt, der als Strahlungs- und Spritzschutz für den Inhalt des Schmelzenbehälters 34 dient. Zwischen den Elektroden befindet sich ein elektrischer Potentialschirm 38, der die Entstehung von Glimmentladungen zwischen den unterschiedlichen Potentialen der Elektroden vermindert. Es ist erkennbar, daß die Verbindung von Zylindern 15, Stromführungsrohren 25 und Permanentelektroden 22 ein sehr biegesteifes Gebilde darstellt, durch welches die Schwingungsneigung des gesamten Systems stark verrringert wird.Below the permanent electrodes 22 there is a melt container 34 , which is shown with two different melt levels 35 and 36 . The permanent electrode shown on the left is in the correct position to the melt level 35 , while the permanent electrode 22 shown on the right is in the correct position to the melt level 36 . The melt container 34 is covered in a gas-permeable manner by an inner cover 37 , which serves as radiation and splash protection for the contents of the melt container 34 . An electrical potential shield 38 is located between the electrodes, which reduces the occurrence of glow discharges between the different potentials of the electrodes. It can be seen that the connection of cylinders 15 , current-carrying tubes 25 and permanent electrodes 22 represents a very rigid structure, by means of which the tendency to vibrate of the entire system is greatly reduced.

In Fig. 2 ist ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel einer Elektrodenvorschubeinrichtung 14 der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. In diesem Falle sind der Zylinder 15 und das Stromführungsrohr 25 gemäß Fig. 1 zu einer doppelwandigen Baueinheit vereinigt. Hierbei ist der Zylinder 15 unter Freilassung eines hohlzylindrischen Raumes 39 von einem Mantelrohr 40 umgeben, wobei im Raum 39 ein zylindrisches Leitblech 41 angeordnet ist. Der Raum 39 ist über nicht dargestellte Anschlüsse mit einer Kühlmittelquelle verbunden. Die vom Kolben 16 zum Stützelement 18 führende Kolbenstange 17 besteht aus zwei koaxialen Rohren 42 und 43, deren Hohlräume mit Kanälen 44 und 45 im Verteilerkopf 29 in Verbindung stehen. Bei Zuführung eines Druckmittels über den Kanal 44 und das Rohr 42 wird in dem Raum 46 ein Druck aufgebaut, der sich auf eine im Zylinder 15 befestigte Trennwand 47 überträgt und den Zylinder nach unten bewegt. Wird umgekehrt über den Kanal 45 und den Zwischenraum zwischen den Rohren 42 und 43 ein Druckmittel zugeführt, so tritt dies durch radiale Öffnungen 48 in den Raum 49 und baut hier einen Druck auf, der auf die obere Abschlußwand 50 des Zylinders 15 einwirkt und diesen gegenüber dem ortsfesten Kolben 16 nach oben verschiebt bzw. anhebt. In der Abschlußwand 50 befindet sich noch eine nicht dargestellte Dichtung gegenüber der Kolbenstange 17. Die Kolbenstange 17 stellt in Verbindung mit der Abschlußwand 50 eine der beiden Axialführungen des Zylinders 15 dar, da die Kolbenstange 17 über den Verteilerkopf 29 und ein Distanzstück 51 fest mit dem Stützelement 18 verbunden ist. Eine Verdrehung des Zylinders 15 gegenüber dem Stützelement 18 wird durch einen am Zylinder 15 befestigten Ausleger 52 verhindert, der beidseitig an einer von zwei Säulen 53 senkrecht geführt ist, die das Stützelement 18 mit der Abschlußplatte 19 am Kammeroberteil verbinden.In Fig. 2 is a simplified embodiment of an electrode feed mechanism 14 is shown of the device according to the invention. In this case, the cylinder 15 and the flow guide tube 25 according to FIG. 1 are combined into a double-walled structural unit. Here, the cylinder 15 is surrounded by a jacket tube 40 , leaving a hollow cylindrical space 39 , a cylindrical guide plate 41 being arranged in the space 39 . The space 39 is connected to a coolant source via connections, not shown. The piston rod 17 leading from the piston 16 to the support element 18 consists of two coaxial tubes 42 and 43 , the cavities of which are connected to channels 44 and 45 in the distributor head 29 . When a pressure medium is supplied via the channel 44 and the pipe 42 , a pressure is built up in the space 46, which pressure is transferred to a partition wall 47 fastened in the cylinder 15 and moves the cylinder downwards. Conversely, if a pressure medium is supplied via the channel 45 and the space between the tubes 42 and 43 , this occurs through radial openings 48 in the space 49 and builds up a pressure here, which acts on the upper end wall 50 of the cylinder 15 and opposite it the stationary piston 16 moves up or up. In the end wall 50 there is still a seal, not shown, with respect to the piston rod 17th The piston rod 17 represents one of the two axial guides of the cylinder 15 in connection with the end wall 50 , since the piston rod 17 is fixedly connected to the support element 18 via the distributor head 29 and a spacer 51 . A rotation of the cylinder 15 relative to the support element 18 is prevented by a bracket 52 attached to the cylinder 15 , which is guided vertically on both sides by one of two columns 53 which connect the support element 18 to the end plate 19 on the upper part of the chamber.

Die dynamische Dichtung 20 besteht aus einem im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildeten Hohlkörper 54, der das Mantelrohr 40 möglichst eng umschließt. An beiden Enden des Hohlkörpers 54 befinden sich Ringdichtungen 55 und 56, zwischen denen zwei Räume 57 und 58 angeordnet sind, die die Form von Ringnuten aufweisen und über Kanäle 59 und 61 mit einer Vakuumpumpe oder eine Schutzgasquelle verbunden sind. Eine derartige dynamische Dichtung wird auch als Druckstufenstrecke bezeichnet. Sie bildet die zweite Axialführung für den Zylinder 15.The dynamic seal 20 consists of an essentially rotationally symmetrical hollow body 54 which surrounds the casing tube 40 as closely as possible. At both ends of the hollow body 54 there are ring seals 55 and 56 , between which two spaces 57 and 58 are arranged, which have the shape of ring grooves and are connected via channels 59 and 61 to a vacuum pump or a protective gas source. Such a dynamic seal is also referred to as a pressure stage section. It forms the second axial guide for the cylinder 15 .

Die Befestigungseinrichtung 21 setzt zunächst eine spezielle Ausbildung des oberen Endes der Permanentelektrode 22 voraus. Diese ist mit einem Anschlußstück 23 versehen, das aus einer runden Platte 62 besteht, auf deren Unterseite ein dem Plattendurchmesser entsprechender axialer Kragen 63 und auf deren Oberseite ein Fortsatz 64 geringeren Durchmessers angeordnet ist, der einen radial vorspringenden Rand 65 aufweist. In einer zentralen Bohrung des Anschlußstücks 23 ist eine Zugschraube 66 für die Verspannung des Anschlußstücks mit der Permanentelektrode 22 angeordnet. Zu diesem Zweck ist das obere Elektrodenteilstück 67 in der Weise ausgebildet, daß es den Kopf 68 der Zugschraube 66 umschließt und in den Kragen 63 eingreift, der an der Berührungsstelle konisch ausgebildet ist. Hierdurch wird ein Auseinanderbrechen des Elektrodenteilstücks 67 unter der Wirkung von Querkräften und der Zugschraube 66 wirksam verhindert.The fastening device 21 first requires a special design of the upper end of the permanent electrode 22 . This is provided with a connecting piece 23 , which consists of a round plate 62 , on the underside of which an axial collar 63 corresponding to the plate diameter and on the upper side an extension 64 of smaller diameter is arranged, which has a radially projecting edge 65 . In a central bore of the connector 23 , a lag screw 66 is arranged for bracing the connector with the permanent electrode 22 . For this purpose, the upper electrode section 67 is designed such that it encloses the head 68 of the tension screw 66 and engages in the collar 63 , which is conical at the point of contact. This effectively prevents the electrode section 67 from breaking apart under the action of transverse forces and the tension screw 66 .

Auf der Zylinderseite gehören zur Befestigungseinrichtung 21 ein Käfig 69 in Form eines Hohlzylinders, der am unteren Ende auf seinem Umfang mit mehreren Ausnehmungen versehen ist, in die Klemmkörper 70 eingesetzt sind. Diese sind radial beweglich und haben die Form von Kugeln oder Rollen. Der Käfig 69 steht mit einem Hydraulikzylinder 71 mit einem Kolben 72 in Verbindung, durch den der Käfig und mit ihm die Klemmkörper 70 gegenüber dem Zylinder 15 in axialer Richtung bewegt werden können. Die Klemmkörper wirken dabei mit einer schrägen Steuerkante 73 zusammen, und zwar werden die Klemmkörper 70 beim Anheben durch den Hydraulikzylinder 71 durch die Steuerkante 73 radial nach innen bewegt und kommen dabei unterhalb des Randes 65 an dem Fortsatz 64 des Anschlußstücks 23 zur Anlage. Hierdurch wird eine formschlüssige Verriegelung der Permanentelektrode 22 mit dem Zylinder 15 bewirkt, die nur durch die Betätigung des Hydraulikzylinders 71 aufhebbar ist. Dies geschieht beispielsweise zum Auswechseln der Permanentelektrode 22.On the cylinder side, the fastening device 21 includes a cage 69 in the form of a hollow cylinder, which is provided with several recesses on its circumference at the lower end, into which clamping bodies 70 are inserted. These are radially movable and have the shape of balls or rollers. The cage 69 is connected to a hydraulic cylinder 71 with a piston 72 , through which the cage and with it the clamping body 70 can be moved in the axial direction relative to the cylinder 15 . The clamping bodies cooperate with an oblique control edge 73 , namely that the clamping bodies 70 are moved radially inward by the control edge 73 when they are lifted by the hydraulic cylinder 71 and come to rest below the edge 65 on the extension 64 of the connecting piece 23 . This results in a positive locking of the permanent electrode 22 with the cylinder 15 , which can only be canceled by actuating the hydraulic cylinder 71 . This is done, for example, to replace the permanent electrode 22 .

In Fig. 3 sind gleiche Teile wie in den Fig. 1 und 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 3 zeigt jedoch weitere Details aus dem Gegenstand von Fig. 1. In diesem Fall sind der Zylinder 15 und das Stromführungsrohr 25 als getrennte Bauteile ausgeführt, und zwar ist der Zylinder 15 von dem Stromführungsrohr 25 koaxial umgeben, wobei sich der Zylinder in radialer Richtung gegen das Stromführungsrohr und dieses sich wiederum gegen die dynamische Dichtung 20 abstützt. Die Auf- und Abwärtsbewegung des Zylinders 15 erfolgen über eine Ansteuerung der Kanäle 44 und 45 und die Rohre 42 und 43 der Kolbenstange 17 in der bereits beschriebenen Weise. Der Zylinder 15 wird bei einem Druckanstieg im Raum 49, der sich auf die Abschlußwand 50 auswirkt, gehoben; er wird bei einen Druckanstieg im Raum 46, der sich auf die Trennwand 47 auswirkt, sowie unter der Wirkung des Eigengewichts der beweglichen Teile abgesenkt.In Fig. 3, the same parts as in Figs. 1 and 2 are provided with the same reference numerals. However, FIG. 3 shows further details from the subject of FIG. 1. In this case, the cylinder 15 and the flow guide tube 25 are designed as separate components, specifically the cylinder 15 is coaxially surrounded by the flow guide tube 25 , the cylinder being in a radial direction Direction against the current guide tube and this in turn is supported against the dynamic seal 20 . The upward and downward movement of the cylinder 15 takes place via a control of the channels 44 and 45 and the tubes 42 and 43 of the piston rod 17 in the manner already described. The cylinder 15 is raised when the pressure in the space 49 increases , which affects the end wall 50 ; it is reduced when there is an increase in pressure in space 46 , which affects partition wall 47 , and under the effect of the dead weight of the moving parts.

Das Stromführungsrohr 25 ist doppelwandig ausgebildet und besteht aus einem äußeren Rohr 74 und einem inneren Rohr 75, zwischen denen ein Hohlraum 76 gebildet wird, in dem sich in Analogie zu Fig. 2 ein zylindrisches Leitblech 77 befindet. Der Hohlraum 76 kann auch in diesem Falle an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen werden, und zwar über einen weiteren Verteilerkopf 78, in dem entsprechende Kühlmittelkanäle angeordnet sind.The current guide tube 25 is double-walled and consists of an outer tube 74 and an inner tube 75 , between which a cavity 76 is formed, in which, analogously to FIG. 2, there is a cylindrical guide plate 77 . In this case too, the cavity 76 can be connected to a coolant circuit, specifically via a further distributor head 78 , in which corresponding coolant channels are arranged.

Das Stromführungsrohr 25 ist gegenüber dem Zylinder 15 um ein begrenztes Maß längsverschieblich angeordnet. Die relative Längsbewegung erfolgt dadurch, daß das Kopfstück 26, an dem das Stromführungsrohr 25 aufgehängt ist, über die beiden Spannelemente 27 in Form von Hydraulikzylindern an der Traverse 28 aufgehängt ist. Bei einer Druckbeaufschlagung der Spannelemente 27 wird das Stromführungsrohr 25 gegenüber dem Zylinder 15 angehoben; es senkt sich bei Druckabbau unter dem Einfluß seines Eigengewichts selbsttätig wieder ab. Die Relativbeweglichkeit des Stromführungsrohres 25 wird zur Betätigung der Befestigungseinrichtung 21 benutzt, die in analoger Weise wie in Fig. 2 aus Klemmkörpern 70 und einem entsprechend geformten Anschlußstück 23 besteht. Der die Klemmkörper aufnehmende Käfig 69 stellt in diesem Falle jedoch eine starre Verlängerung des Zylinders 15 dar. Entsprechende Steuerkanten für die Klemmkörper sind am unteren Ende an der Innenkante des Stromführungsrohres 25 angeordnet. Bei einem Anheben des Stromführungsrohres werden die Klemmkörper in radialer Richtung freigegeben; bei einem Absenken kommen sie mit dem Anschlußstück 23 in Eingriff. Die Steuerkante ist hierbei als getrenntes Bauteil ausgeführt und isoliert am Stromführungsrohr 25 befestigt, um eine definierte Aufteilung der Strompfade zu erreichen. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel fließt über den Zylinder 15 kein Strom, vielmehr wird dieser ausschließlich über das Stromführungsrohr 25 geleitet. Zum Zwecke einer Stromübertragung auf die Permanentelektrode 22 sind die untere Stirnseite 79 des Stromführungsrohres 25 und die obere Stirnseite 80 des Anschlußstücks 23 als elektrische Kontaktflächen ausgebildet. Durch die Art des Anschlusses wird ein einwandfreier elektrischer Kontakt in Verbindung mit einer guten Kühlung der Kontaktflächen gewährleistet. Außerdem wird es ermöglicht, die Permanentelektrode gefahrlos abzutrennen und durch Annippeln neuer Grafitteile zu verlängern.The current guide tube 25 is arranged to be longitudinally displaceable relative to the cylinder 15 by a limited amount. The relative longitudinal movement takes place in that the head piece 26 , on which the current guide tube 25 is suspended, is suspended on the cross member 28 via the two clamping elements 27 in the form of hydraulic cylinders. When the tensioning elements 27 are pressurized, the flow guide tube 25 is raised relative to the cylinder 15 ; it automatically lowers when pressure is reduced under the influence of its own weight. The relative mobility of the current-carrying tube 25 is used to actuate the fastening device 21 , which in an analogous manner to that in FIG. 2 consists of clamping bodies 70 and a correspondingly shaped connecting piece 23 . In this case, however, the cage 69 receiving the clamping bodies represents a rigid extension of the cylinder 15. Corresponding control edges for the clamping bodies are arranged at the lower end on the inner edge of the current-carrying tube 25 . When the current-carrying tube is raised, the clamping bodies are released in the radial direction; when lowered, they come into engagement with the connector 23 . The control edge is designed as a separate component and is fastened in an insulated manner to the current-carrying tube 25 in order to achieve a defined division of the current paths. In the exemplary embodiment shown here, no current flows through the cylinder 15 , rather it is conducted exclusively via the current guide tube 25 . For the purpose of current transmission to the permanent electrode 22 , the lower end 79 of the current guide tube 25 and the upper end 80 of the connector 23 are designed as electrical contact surfaces. The type of connection ensures perfect electrical contact in conjunction with good cooling of the contact surfaces. It also makes it possible to safely disconnect the permanent electrode and lengthen it by tapping new graphite parts.

Die obere Stirnfläche 80 des Anschlußstücks 23 ragt in radialer Richtung über den Durchmesser des Stromführungsrohres 25 hinaus. Die Ringdichtung 56 der dynamischen Dichtung 20 steht gleichfalls etwas nach unten aus dem Hohlkörper 54 hervor, so daß bei vollständig hochgezogenem Zylinder 15 eine Berührung der Stirnfläche 80 und der Dichtung 56 erfolgt, wodurch nicht nur die Abdichtung verbessert, sondern auch die hochglänzende Oberfläche des Stromführungsrohres 25 geschützt wird, solange die Permanentelektroden 22 beispielsweise in der Entgasungsphase nicht benötigt werden.The upper end face 80 of the connecting piece 23 protrudes in the radial direction beyond the diameter of the current guiding tube 25 . The ring seal 56 of the dynamic seal 20 also protrudes somewhat downward from the hollow body 54 , so that when the cylinder 15 is completely raised, the end face 80 and the seal 56 come into contact, which not only improves the seal, but also the high-gloss surface of the current-carrying tube 25 is protected as long as the permanent electrodes 22 are not required, for example, in the degassing phase.

Durch Zylinder bzw. durch die Kolbenstangen führt eine Durchführung 81, die am unteren Ende in die Befestigungseinrichtung 21 mündet. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, die Permanentelektrode 22 durch eine Blaslanze zu ersetzen, die ein geometrisch gleiches Anschlußstück 23 aufweist. Auf diese Weise kann die Vorrichtung mit Gasen bzw. Gas-Feststoff-Gemischen beschickt werden, die zu einer gezielten metallurgischen Behandlung der Schmelze dienen. Dadurch wird die Vorrichtung für kombinierte Pfannenbehandlungen von Schmelzen wesentlich vereinfacht. So können z. B. in ein und derselben Anlage nacheinander Vakuumheizbehandlungen, Vakuumfrischbehandlungen sowie Kalk-Kalzium-Behandlungen durchgeführt werden.A bushing 81 leads through the cylinder or through the piston rods and opens into the fastening device 21 at the lower end. This creates the possibility of replacing the permanent electrode 22 with a blowing lance which has a geometrically identical connecting piece 23 . In this way, the device can be charged with gases or gas-solid mixtures which are used for a targeted metallurgical treatment of the melt. This considerably simplifies the device for combined ladle treatment of melts. So z. B. vacuum heating treatments, vacuum fresh treatments and calcium calcium treatments can be carried out in succession in the same system.

In Fig. 4 ist die Gesamtanordnung von drei Elektrodenvorschubeinrichtungen 14 dargestellt, welche die Position der Permanentelektroden bestimmen. Diese befinden sich an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks D, durch die die senkrechten Achsen der Zylinder 15 bzw. der Permanentelektroden 22 hindurchgehen. Gestrichelt angedeutet sind die zwischen den Elektroden liegenden Potentialschirme 38, die den Raum innerhalb der Kammer 10, durch den die Elektroden geführt sind, in drei Sektoren unterteilen. Das Dreieck D besitzt drei Kanten D₁, D₂ und D₃, von denen die Kante D₁ senkrecht zu den Stromschienen 32 verläuft und diesen zugekehrt ist. Die gegenüberliegende Spitze des Dreiecks D ist von den Stromschienen weggerichtet. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß jeweils die an den Enden der Kante D₁ liegenden Elektroden zur Stromquelle, beispielsweise zum Transformator 82 hingerichtet sind, während die mittlere Elektrode von der Stromquelle entfernt angeordnet ist. Dadurch wird eine Bündelung der Stromschienen 32 ermöglicht, welche die induktiven Spannungsabfälle verringert und dadurch zusätzlich größere Strom/Spannungsverhältnisse bzw. größere Heizleistungen ermöglicht.In FIG. 4, the overall arrangement is shown of three electrode feed means 14, which determine the position of the permanent electrodes. These are located at the corners of an equilateral triangle D through which the vertical axes of the cylinders 15 and the permanent electrodes 22 pass. The potential shields 38 which lie between the electrodes and which divide the space within the chamber 10 through which the electrodes are guided into three sectors are indicated by dashed lines. The triangle D has three edges D ₁, D ₂ and D ₃, of which the edge D ₁ extends perpendicular to the busbars 32 and facing them. The opposite tip of the triangle D is directed away from the busbars. The arrangement is such that the electrodes lying at the ends of the edge D ₁ are executed for the current source, for example the transformer 82 , while the middle electrode is arranged away from the current source. This enables the busbars 32 to be bundled, which reduces the inductive voltage drops and thereby additionally enables greater current / voltage ratios or greater heating outputs.

Die durch die erfindungsgemäße Lösung ermöglichte Erniedrigung des Drucks während der Heizphase erlaubt es schon, während des Heizens gleichzeitig metallurgische Entgasungsreaktionen durchzuführen, die bereits bei 100 mbar in verstärktem Maße auftreten. Obwohl eine Metallentgasung in Druckbereichen von 10 bis 100 mbar zum Teil für höchste Qualitätsansprüche unzureichend ist, so ermöglicht sie doch eine Vorentgasung in diesem Druckbereich, wodurch die Anzahl der Heiz- und Entgasungszyklen verringert werden kann. Auch der Unterschied zwischen der Höchsttemperatur am Ende einer Heizphase und der Tiefsttemperatur am Ende einer Entgasungstemperatur kann dadurch verringert werden. Beides führt zu einer Schonung der Wandungen des Schmelzenbehälters 34. The lowering of the pressure during the heating phase made possible by the solution according to the invention already allows metallurgical degassing reactions to be carried out at the same time during the heating, which reactions occur to an increased extent already at 100 mbar. Although metal degassing in pressure ranges from 10 to 100 mbar is sometimes inadequate for the highest quality requirements, it nevertheless enables preliminary degassing in this pressure range, which can reduce the number of heating and degassing cycles. This can also reduce the difference between the maximum temperature at the end of a heating phase and the minimum temperature at the end of a degassing temperature. Both lead to a protection of the walls of the melt container 34 .

In den Aufsatz 13 (Fig. 1) mündet eine Gaszuleitung 60 für die geregelte Einleitung eines Schutzgases. Dadurch wird vermieden, daß sich im Lichtbogen erzeugte Dämpfe auf dem Stromführungsrohr 25 niederschlagen, so daß ein Verschleiß in der dynamischen Dichtung 20 durch Abstreifen der Kondensatniederschläge bei der Aufwärtsbewegung der Elektroden verhindert wird.A gas supply line 60 for the controlled introduction of a protective gas opens into the attachment 13 ( FIG. 1). This avoids that vapors generated in the arc are deposited on the current-carrying tube 25 , so that wear in the dynamic seal 20 is prevented by stripping off the condensate deposits during the upward movement of the electrodes.

Claims

1.Device for the treatment of molten metal under non-atmospheric conditions and with electric arc heating by means of several permanent electrodes supplied with alternating current, consisting of a gas-tight chamber with an upper chamber part, on which several pressure-operated electrode feed devices are arranged, each having a cylinder, a piston and a piston rod, and mechanically and preferably electrically connected to the respective permanent electrode, characterized in that outside of each cylinder ( 15 ) of the electrode feed device ( 14 ) on the upper chamber part ( 12 ) at least one support element ( 18 ) is arranged on which the piston ( 16 ) is held stationary via the upwardly directed piston rod ( 17 ), and that the cylinder ( 15 ) is movable with respect to the piston, axially guided and sealed, protrudes into the chamber ( 10 ) through the upper chamber part, and a fastening device ( 21 ) at its lower end for the permanent electrode ( 22 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the cylinder ( 15 ) is coaxially surrounded by a flow guide tube ( 25 ) which is supported in the radial direction against the upper chamber part ( 12 ) and which in turn serves as an axial guide for the cylinder ( 15 ) .

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the current guide tube ( 25 ) is double-walled and consists of an outer tube ( 74 ) and a concentric inner tube ( 75 ) that the tubes at the ends of a cavity formed between them ( 76 ) are liquid-tight and that the cavity can be connected to a coolant source.

4. The device according to claim 1, characterized in that in addition to the support element ( 18 ) at least one parallel guide ( 30 ) is provided, on which the upper end of the cylinder ( 15 ) is rotatably, but guided longitudinally.

5. The device according to claim 4, characterized in that the parallel guide ( 30 ) consists of two columns ( 53 ) on which the upper end of the cylinder ( 15 ) is guided via a cross member ( 28 ).

6. The device according to claim 2, characterized in that the current guide tube ( 25 ) with respect to the cylinder ( 15 ) is arranged to be longitudinally movable and connected to it via a tensioning device ( 27 ) and at the lower end a control edge ( 73 ) for the fastening device ( 21 ) having the permanent electrode (22) and that the fastening means (21) consists of a connected to the cylinder cage (69) are arranged radially movably in the circumferentially distributed plurality of clamping bodies (70) by a lowering movement of the current-carrying tube (25) Can be engaged via the control edge with a connector ( 23 ) arranged on the permanent electrode and can be raised with the cylinder.

7. Modification of the device according to claim 6, characterized in that in the absence of the current guide tube, the control edge ( 73 ) is provided at the lower end of the cylinder ( 15 ) and that the cage ( 69 ) relative to the cylinder ( 15 ) by means of a clamping device ( 71 , 72 ) is longitudinally movable.

8. Device according to one of claims 6 or 7, characterized in that the lower end face ( 79 ) of the cylinder ( 15 ) or the current guide tube ( 25 ) and the upper end face ( 80 ) of the connecting piece ( 23 ) are designed as electrical contact surfaces .

9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the connecting piece ( 23 ) consists of a round plate ( 62 ), on one side of which a diameter corresponding axial collar ( 63 ) and on the other side an extension ( 64 ) of smaller diameter is arranged with a radially projecting edge, and that a tension screw ( 66 ) is arranged in a bore of the connector for bracing the connector with the permanent electrode.

10. The device according to claim 1, characterized in that the cylinder ( 15 ) contains a passage ( 81 ) for the introduction of gases or gas-solid mixtures and that the permanent electrode ( 12 ) against a blowing lance with a corresponding connector ( 23 ) is interchangeable.

11. The device according to claim 1, characterized in that the implementation of the cylinder ( 15 ) through the chamber upper part ( 12 ) consists of a dynamic seal ( 20 ) between several ring seals ( 55, 56 ) spaces ( 57, 58 ) with respect to Cylinder ( 15 ) or the flow guide tube ( 25 ), in which pressures can be generated which are between atmospheric pressure and a pressure below or above the pressure prevailing in the chamber ( 10 ).

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the implementation of the cylinder ( 15 ) through the chamber upper part ( 12 ) is simultaneously designed as a radial bearing for the cylinder ( 15 ) or for the flow guide tube ( 25 ).

13. Device according to claims 8 and 11, characterized in that the connecting piece ( 23 ) up to the dynamic seal ( 20 ) can be used and forms a seal with it in the adjacent state.

14. The apparatus according to claim 1, characterized in that in the upper chamber part ( 12 ) opens a gas supply line ( 60 ).

15. The apparatus according to claim 1, characterized in that at least one electrical potential screen ( 38 ) is arranged between the cylinders ( 15 ) or between the permanent electrodes ( 22 ).

16. The apparatus according to claim 1, characterized in that the cylinders ( 15 ) are arranged in the manner in the upper chamber part ( 12 ) that the cylinder axes lie at the corners of a triangle, that one edge of the triangle perpendicular to the course of the busbars ( 32nd ) lies and faces these and that the tip of the triangle is directed away from the busbars.