DE2833695A1

DE2833695A1 - Elektroschlackeumschmelzanlage mit koaxialen strompfaden

Info

Publication number: DE2833695A1
Application number: DE19782833695
Authority: DE
Inventors: Helmut Groef; Uwe Dr Ing Reimpell; Otto Dr Ing Stenzel; Werner Friedrich Dr Ing Thomas; Anton Wamser
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1978-08-01
Filing date: 1978-08-01
Publication date: 1980-02-14
Also published as: GB2028068A; FR2432815A1; US4262159A; FR2432815B3; GB2028068B; JPS5554254A; DE2833695C2

Description

LEYBOLD-HERAEUS GmbH
Bonner Straße 504

5000 Köln - 51

" Elektroschlackeumschmelzanlage mit koaxialen Strompfaden "

Die Erfindung betrifft eine Elektroschlackeumschmelzanlage für das Umschmelzen von Abschmelzelektroden zu Blöcken, bestehend aus einer Kokille mit einem Kokillenboden und einem Kokillenstromanschluß, aus einer vertikal beweglichen Elektrodenhalte- und -vorschubeinrichtung mit einem Elektrodenstromanschluß, wobei die Stromanschlüsse mindestens teilweise als gerade Stromschienen ausgeführt sind und gegenüber der Abschmelzelektrode und der Kokille eine im wesentlichen koaxiale bzw. quasi-koaxiale Leiteranordnung bilden.

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Beim ElektroschlacRewnschmel zen wird die zum Aufschmelzen des Elektrodenmaterials benötigte Schmelzleistung durch Stromwärme fm Scfilackenßad erzeugt. Bei Verwendung einer einzelnen Elektrode fließt der Strom von der Elektrode durch das Scfilackebad zum Ingot. Wegen des relativ hohen spezif is-cfien Widerstandes der geschmolzenen Schlacke entsteht die erwünschte Stromwärme hauptsächlich beim Stromdurchgang durch die Schlacke. Die elektrischen Verluste in der Elektrode und im Ingot sind gegenüber der elekirischen Leistung im Schlacke&ad gering. Da ein Strom nur in geschlossenen elektrischen Leiterkreisen fliessen kann, muß außerhalb der Anordnung Elektrode-Schlacke-Ingot eine Leiterschleife vorhanden sein, in der sich die erforderliche Stromquelle befindet.

Das Elektroschlackeumschmelzen wird im allgemeinen mit Wechselstrom durchgeführt, um die elektrolytische Wirkung von Gleichstrom auszuschalten. Beim Betrieb einer Elektroschlackeumschmel zanlage mit Wechselstrom muß beachtet werden, daß der Stromkreis eine Induktivität aufweist, und daß die elektromagnetischen Streufelder die mechanischen Ofenteile unzulässig erwärmen können. Dieser Einfluß macht sich mit zunehmender Baugröße der Anlage immer störender bemerkbar, da die für größere Blockquerschnitte anzuwendenden Ströme entsprechend größer werden. Um diesen Einfluß weitgehend auszuschalten, wurde bei großen Anlagen vielfach mit Wechselstrom gearbeitet, dessen Frequenz merklich unterhalb der Netzfrequenz liegt und beispielsweise zwischen 2 und 5 Hz

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liegt, Bei derart niedrigen Frequenzen ist die Bauteileerwärmung nur gering, und auch die Induktivität der Stromsxhleife bedingte be^ den bisher gebauten größten Anlagen keine zusätzlichen Maßnahmen, Die Stromrückleiter konnten weit entfernt von der Schtnel zstelle zurückgeführt werden, so daß keine großen Streitkräfte im Schmelzbereich zwischen den Stromleitern entstehen konnten. Eine derartige Schmelzstromversorgung ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, daß kostspielige Frequenzumrichter verwendet werden müssen.

Sofern auch" bei großen Blöcken bzw. großen Umschmelzanlagen mit Netzfrequenz gearbeitet werden soll, müssen die oben aufgezeigten Bedingungen beachtet werden. Es ist zum Beispiel unerlässlich, die Induktivität der gesamten Ofenanordnung gering zu halten, da ansonsten die zur Kompensation der Bl indleistung .Benötigte Kondensatorbatterie den Kostenvorteil der einfacheren Stromversorgung wieder aufheben würde. Wird der StromrUckleiter sehr dicht einseitig an der Elektrode, der Kokille und dem Block entlang geführt, so verstärkt sich das magnetische Querfeld vom Rückleiterstrom in der Ofenachse im Vergleich zu einer Anordnung mit weit entferntem Rückleiter. Dieses Magnetfeld bewirkt durch die Lorenz-Kraft eine Umbruchkraft auf die Elektrode, die vom Rückleiter weggerichtet ist. Auch im Schlackebad kann es zu zusätzlichen Volumen—kräften und Strömungen kommen. Diese physikalischen Einflüsse sind, wie bereits aus der Hochfrequenztechnik allgemein bekannt, durch eine vollständig koaxiale StromrUckfUhrung v'ermeidbar. Der Rückleiter müßte

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die EleRtroden-SchlacRe-rngot-Anordnung als Rohrleiter umsch.1 ies-sen. Im Hinblick auf die technischen Anforderungen genügt es jedoch., diesen Rohrleiter in mehrere, radialsymmetrtsch verteilte Stromeinzelleiter aufzuteilen. Im Grenzfall Rönnen auch zwei radialsymmetrisch angeordnete Stromeinzelleiter noch als quasi-koaxial angesehen werden. Eine solche Anordnung genligt beispielsweise zur Beseitigung der auf die Elektrode einwirkenden Umbruchkraft. Durch die gleiche Anordnung wird auch die Wirkung auf das Schlackebad vernachl ä'ssigbar klein. Hierbei kommt unterstützend hinzu, daß dfe im allgemeinen aus Kupfer hergestellte dickwandfge Kokille das magnetische Wechselfeld seitlich abschirmt.

Eine Elektroschlackeumschmelzanlage der eingangs beschriebenen Art ist beispielsweise durch die US-PS 3 684 001 bekannt.

Bei dieser ist jedoch der Stromrlickleiter in Form von mehreren Stromrohren, d.h. quasi-koaxial, ausgehend vom Kokillenboden über den oberen Kokillenrand hinaus bis zu einem schwenkbaren Ofenoberteil geführt, auf dem die Elektrodenvorschubeinrichtung mit einer Elektrodenhaltestange angeordnet ist, die von einem elektrischen Gleitkontakt umgeben ist. Die bifilare Stromzuführung endet auf der Oberseite des Ofenoberteils und geht dort in das beschriebene koaxiale System über. Um die Schwenkbarkeit des Ofenoberteils zu ermöglichen, ist es erforderlich, in den quasikoaxialen Rückleitern lösbare elektrische Kupplungen vorzusehen,

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Die bekannte Anordnung hat eine außerordentlich große Bau-Fiöfte zur Folge, die etwa um das Maß der 1,5-fachen Elektrodenlänge größer ist als der nachfolgend näher beschriebene Erfindungsgegenstand, weil nämlich durch das erforderlic&e Konstrtiktionsprinzip die Länge der Elektrodenhaltestange mit den parallel zu ihr angeordneten Druckmittelantrieben ^^e Bauhöhe entsprechend vergrößert. Die Anordnung der RUckleiter behindert zusätzlich den Zugang zur Schmelzsteile. Ein Elektrodenwechsel wird erschwert; eine seitliehe Yerfahrbarkeit der Kokille, beispielsweise auf einem Kokillenw-agen, ist gänzlich unmöglich. Die Verwendung einer QleitRokille für die Herstellung von langen Blöcken nach Art des Stranggiessens führt zu weiteren konstruktiven Problemen; der alternative Einsatz eines absenkbaren Kokillenbodens bedingt zusätzliche Gleitkontakte. Vor allem aber wird ein Elektrodenwechsel so erschwert» daß- es mit der bekannten Anlage umständlich

ist, einen Block aus mehreren (kurzen) Abschmelzelektroden aufzubauen, die mittels eines entsprechenden Wechselmechanismus unmittelbar aufeinanderfolgend in die gleiche Kokille umgeschmolzen werden. Dieser Nachteil bedingt die Verwendung extrem langer Abschmelzelektroden, wodurch die Bauhöhe der Anlage zusätzlich ungünstig vergrößert wird. Die Bauhöhe einer Umschmelzanlage ist stets unter dem Aspekt zu sehen, daß entweder eine entsprechend hohe Umschmelzhalle vorhanden sein muß, oder daß entsprechend kostspielige Fundamentiertingsarbeiten vorgenommen werden müssen, wenn der untere Teil der Utnschemlzanlage beispielsweise in einer Grube angeordnet werden muß.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine ElektroscMacReumschmel zanlage der eingangs beschriebenen Art anzugeben, deren Strompfade weitgehend koaxi-al verlaufen und daher auch bet Verwendung von Netzfrequenz zu keinen störenden Verlusten und zu keiner schädlichen Erwärmung von Bauteilen führen, wobei gleichzeitig eine gute Zugänglichkeit der Schmelzstelle zum raschen Auswechseln der Elektrode und/oder der Kokille gewährleistet sein soll, und die außerdem eine möglichst geringe Bauhöhe aufweist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei der eingangs beschriebenen Elektroschlacke-Umschmelzanlage erfindungsgemäß dadurch bewirkt, daß der Kokillen Stromanschluß unterhalb der Kokt11enoberkante an die Kokille bzw. an den Kokilenboden gelegt und nach unten weggeführt ist, und daß der Elektroden-Stromanschluß mindestens zwei ortsfeste Stromschienen aufweist, die steh von der Anschlußstelle des KokiΠenstromanschlusses bis zur maximalen Hubhöhe der Elektrodenvorschubeinrichtung durchgehend erstrecken und zur Kokille koaxial bzw. quasi-koaxial verlaufen und mit der Abschmelzelektrode über Gleitkontakte und Verbindungsleitungen elektrisch verbunden sind.

Die Verlegung des Kokillenstromanschlusses unterhalb der Kokillenoberkante bzw. vorzugsweise an den Kokillenboden und die Führung dieses auch als Rückleiter zu bezeichnenden Kokillenstromanschlusses nach unten führt dazu, daß dieser Kokillenstromanschluß gänzlich unter den Hallenboden bzw.

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unter die Arbeitsbühne verlegt werden kann, so daß er nicht störend in Erscheinung tritt. Auch die Zuleitung zu den ortsfesten Stromschienen kann an den gleichen Ort verlegt werden und infolgedessen auch bifilar oder koaxial und daflii't besonders induktivitätsarm gestaltet werden. Ober dem Hallenboden bzw. Über der Arbeitsplattform befinden sich lediglich die mindestens zwei ortsfesten Stromschienen und natürlich die auf ihnen angeordneten Gleitkontakte sowie die Verbindungsleitungen zur Abschmelzelektrode, nicht aber flexible Stromkabel, die wegen des beim bekannten Gegenstand vorhandenen schwenkbaren Ofenoberteils dort vorhanden sein müssen. Wegen der durchgehenden Ausführung der Stromschienen bis zur maximalen Hubhöhe der Elektrodenvorschubeinrichtung in Verbindung mit ihrer ortsfesten An-Ordnung ist es auch nicht erforderlich, irgendwelche lösbaren elektrischen Kontakte innerhalb der Stromschienen sowie einen hierfür benötigten Antrieb vorzusehen. Bei Verwendung von nur zwei quasi-koaxial angeordneten Stromschienen entsteht praktisch ein rechteckiger Rahmen, der die Kokille, die Abschmelzelektrode und die Elektrodenvorschubeinrichtung, d.h. die sogenannte Schmelzstelle umgibt, die infolgedessen von zwei Seiten her außerordentlich gut zugänglich ist. Wie sich aus der Detailbeschreibung weiterhin ergibt, wird eine Elektrodenhaltestange, deren Länge dem gesamten Elektrodenvorschub entspricht, nicht benötigt, so daß eine vergleichsweise niedrige Bauhöhe der gesamten Anlage die Folge ist.

Es ist natürlich besonders zweckmäßig, defl Kokillenstromanschluß

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an den Kok.il lenboden, insbesondere an die Kokillenunterseite zu legen und von hier aus auch die Stromschienen des Elektrodenstromanschlusses nach oben ausgehen zu lassen. Auf diese Weise werden etwaige schädliche Magnetfeldeinflüsse nahezu vollständig aus der Schmelzzone ferngehalten.

Der Erfindungsgegenstand eignet sich besonders gut für eine Elektrodenvorschubefnrichtung, die in Form eines Auslegers an einer die Bauhöhe aer Anlage bestimmenden Tragsäule vertikal yerfahrhar angeordnet ist. Hierbei verlaufen die Stromschienen ftn wesentlichen Über die Höhe der Tragsäule durchgehend und parallel zu dieser. Ein in vertikaler Richtung festes Ofenobertei1, auf dem wiederum ein Elektrodenvorschub mit einer entsprechend langen Elektrodentragstange befestigt sein mllßte, gerät auf diese Weise vollständig in Fortfall.

Der Erfindungsgegenstand läßt sich dadurch vorteilhaft weiter ausgestalten, daß - in an sich bekannter Weise - nebeneinander zwei Tragsäulen angeordnet sind, und daß in einer zwischen den Tragsäulen liegenden Symmetrieebene E-E eine Kokille und beiderseits der Kokille zwei Stromschienen liegen, daß an jeder Tragsäule eine Elektrodenvorschubeinrichtung angeordnet ist, die über Gleitkontakte mit den gleichen Stromschienen in Verbindung bringbar ist, und daß an mindestens einer Elektrodenvorschubeinrichtung ein mit dieser gemeinsam senkrecht verfahrbarer aber horizontal unabhängig verschwenkbarer Elektrodentragarm angeordnet ist.

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Etne solche Anordnung ermöglicht in besonders einfacher Weise das aufeinanderfolgende Einsetzen und Abschmelzen von relativ kurzen Abschmelzelektroden zu einem einzigen Block, ein Vorgang, der auch als Wechseltechnik bezeichnet wird. Während eine Elektrode noch umgeschmolzen wird, kann bereits der seitlich ausgeschwenkte Elektrodentragarm mit einer weiteren Abschmelzelektrode beschickt werden, die nach Beendigtem Umschmelzen der vorangegangenen Elektrode an deren Stelle gebracht wird. Durch an den Elektrodenvor-Schubeinrichtungen angeordnete elektrische Kontakteinrichtungen, auf deren Einzelheiten in der Detai1beschreibung näher eingegangen wird, läßt sich, ausgehend von den Stromschienen nach dem Einschwenken der jeweiligen Abschmelzelektrode sofort der elektrische Kontakt herstellen, ohne daß es dazu flexibler Stromzuleitungen von erheblicher Länge bedarf. Auch auf einen sogenannten Hochstromschalter kann vollständig verzichtet werden, da die elektrische Kontakteinrichtung zwischen den Gleitkontakten und der Abschmelzelektrode diese Funktion zusätzlich mit übernehmen kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche. Auf die sich hierdurch ergebend-en Vorteile wird in der Detailbeschreibung näher eingegangen.

AusfUhrungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 5 näher beschrieben.

Es zeigen:

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Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Elektroschlackeumschmelzanlage mit aufgeschnittener StandkokilIe,

Figur 2 eine Seitenansicht einer Elektroschlackeum-Schmelzanlage mit zwei Tragsäulen und zwei

Elektrodenvorschubeinrichtungen sowie mit einer auf einem Blockwagen angeordneten Standkokil Ie,

Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III - III durch den Gegenstand von Figur 2,

Figur 4 eine Seitenansicht einer Elektroschlackeumschmelzanlage mit zwei Tragsäulen und zwei Elektrodenvorschubeinrichtungen mit schwenkbaren Elektrodentragarmen, einer Gleitkokille und einer Standkokille, wobei die Gleitkokille

im Schnittpunkt der Schwenkradien beider Elektrodentragarme angeordnet ist, und

Figur 5 einen Schnitt durch den Gegenstand nach Figur entlang der Linie V - V,

In Figur 1 sind parallel zu einer Tragsäule 10 Stromschienen und 12 mittels eines Querträgers 13 gehalten. Die Tragsäule 10 sowie die Stromschienen 11 und 12 sind in einem Fundament F gelagert, auf dem auch eine elektrische Strom-

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versorgungseinrichtung 14 steht. Von dieser führt ein Stromleiter 15 innerhalb des Fundaments F zu den beiden Stromschienen 11 und 12, und ein Koki1lenstromanschluß 16 zu einem Kokillenboden 17. Stromleiter 15 und Koki11enstroman-Schluß 16 sind eng benachbart zueinander angeordnet; sie können aber auch koaxial ausgeführt sein: Der Stromleiter 15 verzweigt sich unterhalb des Kokillenbodens 17 und ist dort mit den Stromschienen 11 und 12 verbunden, die als Rohre ausgeführt sind und durch welche Kühlwasser geleitet wird. Auf den Stromschienen 11 und 12 sind Gleitkontakte 20 und 21 angeordnet, die unter Verwendung von Vertikallenkern 23 an einer Elektrodenvorschubeinrichtung 24 aufgehängt sind, die ihrerseits mittels Laufrollen 25 vertikal verfahrbar an der Tragsäule 10 angeordnet ist. In die Elektrodenvorschubeinrichtung 24 ist eine Abschmelzelektrode eingehängt. An der Elektrodenvorschubeinrichtung 24 sind außerdem zwei einander diametral gegenüberliegende pneumatische Zylinder 28 angeordnet, durch die Kontaktkörper an einen Einspannkopf 18 anpressbar sind, der mit der Abschmelzelektrode 26 verschweißt ist. Die Kontaktkörper 29 sind über flexible Verbindungsleitungen 30 mit den Gleitkontakten 20/21 verbunden, so daß eine Bewegung der Kontaktkörper 29 gegenüber den Gleitkontakten möglich ist. Der Einspannkopf 18 wird aus der Richtung des Betrachters in einen Schlitz 32 in der Elektrodenvorschubeinrichtung 24 eingeschoben, wobei er zwischen die gelüfteten Kontaktkörper gelangt. Das Einhängen geschieht mittels eines Kranes und einer am Einspannkopf 18 angebrachten Tragöse 19. Zum Zwecke

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des Einhängens ist der Querträger 13 entsprechend weit ausgebogen .

Beim Umschmelzvorgang bildet sich ein Stromkreis, der von der Stromversorgungseinrichtung 14 über den Stromleiter 15, die diametral gegenüberliegenden, parallelen Stromschienen und 12, die Gleitkontakte 20 und 21, die Verbindungsleitungen 30, die Kontaktkörper 29, den Einspannkopf 18 zur Abschmelzelektrode 26 verläuft. Von hier aus geht der Strompfad durch ein Bad geschmolzener Schlacke 33, in die das untere Ende der Abschmelzelektrode 26 eingetaucht ist, zu einem metallischen Schmelzsee 34 und durch einen im Aufbau begriffenen Block über den Kokillenboden 17 und den Koki1lenstromanschluß 16 zurück zur Stromversorgungseinrichtung 14. Der untere Elektrodenteil, die Schlacke 33, der Schmelzsee 34 und der Block 35 sind dabei von einer f1üssigkeitsgekühlten Kokille umgeben. Es ist erkennbar, daß die Strompfade im Bereich der Stromschienen 11 und 12 und der Abschmelzelektrode 26 im Sinne der obigen Definition koaxial verlaufen, wodurch die oben angegebenen Wirkungen eintreten. Die Stromschienen 11 und 12 bilden zusammen mit dem Querträger 13 eine Art Portal, in dem sich die Elektrodenvorschubeinrichtung 24 vertikal bewegt. Die durch die Kokille 36 definierte Schmelzstelle ist dabei von beiden Seiten her gut zugänglich, so daß sowohl ein Wechsel der Abschmelzelektrode 26 als auch ein

25' Wechsel der Kokille 36 praktisch unbehindert möglich sind. Mit Ausnahme der sehr kurzen Verbindungsleitungen 30 be-

⁺' mit einer Kokillenoberkante 37

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--irr sich im oberen Bereich der Elektroschlackeumschmelzanlage keinerlei flexible Zuleitungen. Die Anlage ist infolgedessen klar und übersichtlich gegliedert und auch bei etwaigen Reparaturen leicht zugänglich.

Die Elektroschlackeumschmelzanlage gemäß den Figuren 2 und 3 besitzt zwei ortsfeste Tragsäulen 40 und 41 sowie zwei gleichfalls ortsfeste Stromschienen 42 und 43, die durch einen Querträger 44 untereinander und mit den Tragsäulen verbunden sind, wobei natürlich auf eine entsprechende Isolation zu achten ist. Die Stromschienen 42 und 43 liegen mit ihren Längsachsen in einer zwischen den beiden Tragsäulen zu denkenden Symmetrieebene E-E. An den beiden Tragsäulen 40 und 41 sind unter Zwischenschaltung nicht näher bezeichneter Rollen zwei senkrecht verfahrbare Elektrodenvorschubeinrichtungen 46 und 47 mit Auslegern 48 und 49 angeordnet, an denen sich Gleitkontakte 65, 66, 67 und 68 befinden, die mit den Stromschienen 42 und 43 in Eingriff stehen. Die Gleitkontakte 65 und 67 sind dem Ausleger 48 und die Gleitkontakte 66 und 68 dem Ausleger 49 zugeordnet. Die Strom- schienen sind im vorliegenden Falle als !-Profil ausgebildet, wobei nur die Flanschen des Profils von den Gleitkontakten umfaßt werden. Durch die spezielle Ausbildung und Anordnung der Stromschienen sowie der Gleitkontakte gemäß Figur 3 wird erreicht, daß auf jeder Stromschiene zwei Gleitkontakta unabhängig voneinander verschiebbar sind, ohne daß sie sich gegenseitig behindern.

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Die Gleitkontakte 65 bis 68 sind Über Vertikallenker 70 an den Auslegern 48 bzw, 49 aufgehängt, so daß sie zusammen mit diesen bewegt werden. Von den Gleitkontakten 65 bis 68 erfolgt die Stromübertragung mit Hilfe von flexiblen Verbindungsleitungen 71, zu Kontaktplatten 72 und 73, von denen je eine an den Auslegern 48 bzw. 49 schwenkbar befestigt sind. Die beiden unterschiedlichen Endstellungen der Kontaktplatten sind in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Die Schwenkbewegung der Kontaktplatten um horizontale Schwenkachsen 75 wird durch nicht dargestellte Antriebe bewirkt.

An den Elektrodenvorschubeinrichtungen 46 und 47 sind Elektrodentragarme 50 und 51 angeordnet, die mit den Elektrodenvorschubeinrichtungen 46 bzw. 47 gemeinsam senkrecht verfahrbar, aber horizontal unabhängig verschwenkbar sind. Zwei mögliche Endstellungen dieser Elektrodentragarme 50 und 51 sind in Figur 3 dargestellt. Sie besitzen an ihren Enden gabelförmige Aufnahmen 52 und 53, in welche die Elektroden 55 mittels ihrer Einspannköpfe 18 einhängbar sind.

In Figur 3 befindet sich der Elektrodentragarm 50 mit der Elektrode 55 in Schmelzposition, d.h. die Elektrode 55 ragt konzentrisch in eine Kokille 56, die auf einem Kokillenboden 58 steht, der wiederum auf einem Kokillenwagen 59 angeordnet ist. Der Kokillenboden 58 ist über Klemmkontakte 60 mit einem Koki1lenstromanschluß 61 verbunden, der zu einer Stromversorgungseinrichtung 62 führt.

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Ein weiterer Stromleiter 63 ftihrt - gleichfalls innerhalb des Fundaments F - unter Verzweigung über Leiter 63a und
63b zu den Stromschienen 42 und 43.

Die Arbeitsweise der Anlage gemäß den Figuren 2 und 3 ist folgende: Zunächst befindet sich der Elektrodentragarm 50 in der in Figur 3 gestrichelt dargestellten Position 50'. Hierauf wird die Elektrode 55 in die Aufnahme 52' eingehängt und zusammen mit dem Elektrodentragarm in die ausgezogen
dargestellte Position oberhalb der Kokille 56 geschwenkt.

Hierbei kommt die obere Horizontal fläche des Einsnannfcopfes an einen solchen Ort, daß die Kontaktplatte 72 nach dem
Herunterschwenken in die horizontale Position die besagte Fläche - unter guter elektrischer Kontaktgabe berührt. Sodann wird die Elektrodenvorschubeinrichtung 46 zusammen mit dem Ausleger 48, dem Elektrodentragarm 50, der Kontaktplatte 72 und den Gleitkontakten 65 und 67 nach unten bewegt, bis die Abschmelzelektrode 55 in die geschmolzene
Schlackeschicht 77 oberhalb des metallischen Schmelzsees
78 und des umgeschmolzenen Blockes 79 eintaucht. Der sich hierbei einstellende Stromkreis verläuft von der Stromversorgungseinrichtung 62 über den Stromleiter 63, die beiden Leitungen 63a und 63b, die Stromschienen 42 und 43 zu den Gleitkontakten 65 und 67 und von hier über die Verbindungsleitungen 71, die Kontaktplatte 72 zum Einspannkopf 18 und zur Abschmelzelektrode 55. Von der Abschmelzelektrode 55 verläuft der Strompfad über die Schlackeschicht 77, den

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metallischen Schmelzsee 78, den Block 79, den Kokillenboden 58, die Klemmkontakte 60 und den Kokil1enstromanschluß wieder zur Stromversorgungseinrichtung 62.

Während des Schmelzprozesses wird bereits eine weitere Abschmelzelektrode in den anderen Elektrodentragarm 51 eingesetzt und dort in Wartestellung gehalten. Sobald die Elektrode 55 im Elektrodentragarm 50 abgeschmolzen ist, fährt die Elektrodenvorschubeinrichtung 46 nach oben und die Kontaktplatte 72 wird nach oben um die Schwenkachse 75 weggeschwenkt.

Der Elektrodentragarm 50 wird wieder in die gestrichelt dargestellte Position 50' zurückgeschwenkt und gibt dadurch den Raum oberhalb der Kokille 56 frei, so daß der Elektrodentragarm 51 in eine Position geschwenkt werden kann, in der sich die neue Abschmelzelektrode oberhalb der Kokille 56 befindet. Durch Herabschwenken der Kontaktplatte 73 um die Schwenkachse 75 wird die neue Elektrode über die Verbindungsleitungen 71 mit den Gleitkontakten 66 und 68 verbunden. Durch Absenken aer Elektrodenvorschubeinrichtung 47 wird die neue Elektrode in die geschmolzene Schlackeschicht eingefahren, und der Umschmelzvorgang wird fortgesetzt. Der Rest der Abschmelzelektrode 45 kann nunmehr aus dem Elektrodentragarm 50' entnommen, und dieser Tragarm kann mit einer weiteren Abschmelzelektrode beschickt werden, so daß sich das Wechselspiel wiederholt.

Zur Verbindung der Abschmelzelektrode mit den Gleitkontakten 65/67

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und 66/68 kann auch ein Kontakt am jeweiligen Elektrodentragarm 50 bzw. 51 angebracht sein, wobei sich ein Teil der elektrischen Verbindung am Elektrodentragarm 50 bzw. 51 und der andere Teil an der Elektrodenvorschubeinrichtung 46 bzw. 47 befindet. Die beiden Teile können dann durch mit Antrieben versehene Kontakte in der Schmelzstellung der Elektroden oberhalb der Kokille in bekannter Weise gekoppelt werden.

Die Elektroschlackeumschmelzanlage gemäß den Figuren 4 und 5 besitzt gleichfalls zwei Tragsäulen 90 und 91, die durch eine gemeinsame Abschlußplatte 92 verbunden sind, von der oben auch die Stromschienen 93, 94., 95 und 96. gehalten werden. Diese Stromschienen sind unten ortsfest angebracht und verlaufen untereinander und zu den Tragsäulen 90 und 91 parallel. Die Stromschienen 93 und 94 sind über einen Stromleiter 98 mit einer Stromversorgungseinrichtung 99 verbunden. Ein Kokillenstromanschluß 100 führt von der Stromversorgungseinrichtung 99 über zwei Klemmkontakte 101 zum Kokillenboden 102, der auf dem Kokillenwagen 103 angeordnet ist.

Die Stromversornunⁿseinrichtung, der Verlauf der Stromleiter zu den Stromschienen 95 und 96 sowie der Verlauf des zunehb'rir.en Koki 11 ens.tromanschl usses ist analog der in Fiaur 4 "dargestellten Leitungsführuni beschaffen. Auf die spezielle An-Ordnung der Stromschienen 93/94 einerseits und 95/96 andererseits gemäß Figur 5 wird weiter unten

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noch näher eingegangen werden..

Auf den Tragsäulen 90 und 91 sind, wie bei den vorangegangenen AusfUhrungsbeispielen auch, El e.ktrodenyorachubeinrichtungen und 107 senkrecht verfahrbar angeordnet, an denen über Schwenklager 108 und 109 Elektrodentragarme 110 und 111 horizontal schwenkbar angebracht sind. An diesen befinden sich Spannköpfe 113 und 114 sowie Kontakte 115 und 116 für Abschmelzelektroden 133 und 134. Außerdem befinden sich an ihnen Gleitkontakte 118, 119, 120 und 121, die im vorliegenden Falle als Kontaktzangen ausgebildet, d.h. in Umfangsrichtung unterteilt sind, so daß sie geöffnet und von den Stromschienen entfernt werden können. Hierzu sind den zangenförmigen Gleitkontakten Betätigungszylinder 122, 123, und 125 zugeordnet.

Die Tragsäule 90 hat einen rechteckigen und größeren Querschnitt als die Tragsäule 91. Die Längsachse des Querschnitts der Tragsäule 90 verläuft außerdem schräg zur Tragsäule 91, und zwar aus folgendem Grunde: An der Tragsäule befindet sich außer der Elektrodenvorschubeinrichtung eine Kokillenvorschubeinrichtung 130, die mittels Lauf-Yädern 131 vertikal auf der Tragsäule 90 verfahrbar ist. Die Kokillenvorschubeinrichtung trägt eine Kokille 132, die als Gleitkokille ausgeführt ist, und in der unter kontinuierlicher Anhebung der Kokille ein Block 135 erschmolzen wird, der auf dem Kokillenboden 102 steht.

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Durch die räumliche Lage bzw, Stellung der Tragsäulen 90 und 91, der Schwenklager 108 und 109, der Länge der Elektrodentragarme 110 und 111 von den Schwenklagern bis zu den Spannköpfen 113 und 114 sowie durch die Ausladung der Mittenachse der Kokille 132 gegenüber der Tragsäule 90 läßt sich erreichen, daß der Schnittpunkt der Schwenkradien der beiden Elektrodentragarme 110 und 111 mit der Mittenachse der Kokille 132 zusammenfällt. Hierdurch ist es möglich, in die gleiche Kokille 132 mittels beider Elektrodentragarme 110 und 111 abwechselnd Abschmelzelektroden 133 und 134 umzuschmelzen, ein Vorgang, der ähnlich im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 beschrieben ist.

Wie aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht, sind die beiden Stromschienen 93 und 94 symmetrisch bzw. quasi-koaxial zur Kokille 132, zur Elektrode 133, zur Schlackenschmelze 136, zum metallischen Schmelzsee 137 und zum Block 135 angeordnet. Die Stromschienen 93 und 94 liegen außerdem in einer Symmetrieebene, die zwischen den Tragsäulen 90 und 91, genauer gesagt, zwischen den Schwenklagern 108 und 109 verlauft,.und in der auch die Mittenachse der Kokille 132 liegt. In einer Stellung gemäß den Figuren 4 und 5 stehen die Gleitkontakte 118 und 119 des Elektrodentragarms 110 mit den Stromschienen 93 und 94 in Verbindung, so daß.der Stromkreis auf die oben beschriebene Weise geschlossen ist,

Nach dem Ausschwenken des Elektrodentragarms 110, beispielsweise

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nach Verbrauch der Abschmelzelektrode 133, läßt sich der Eiektrodentragarm 111 soweit um das Schwenklager 109 herumschwenken, daß die Abschmelzelektrode 134 konzentrisch zur Kokille 132 ausgerichtet ist. In einem solchen Falle kann ein Gleitkontakt 12O¹ mit der Stromschiene 93 zum Eingriff gebracht werden, der dem Gleitkontakt 120 gegenüberliegt, jedoch Teil der gleichen Kontaktzange ist. An der Stirnseite des Elektrodentragarms 111 befindet sich der Gleitkontakt 146, der gleichfalls als Kontaktzange ausgebildet ist. Dieser kommt nach den Verschwenken des Elektrodentragarms 111 zum Eingriff mit der Stromschiene 94. Der Schmelzvorgang der Abschmelzelektrode 134 läßt sich nunmehr in die gleiche Kokille 132 mittels der Elektrodenvorschubeinrichtung 107 durchführen.

Wahrend in Figur 4 der Übersichtlichkeit halber nur die Tragsäule 90 mit den zugehörigen Vorrichtungstei1 en dargestellt ist, zeigt Figur 5 im Schnitt bzw. in der Draufsicht zusätzlich alle wesentlichen Einzelheiten der Vorrichtungsteile der Tragsäule 91. Dieser sind eine weitere Kokille 1^0 sowie in z. yxmetri s eher bzw. quas i-kcaxi al er Anordnung zur KoM^-IIe 140 die beiden Stromschienen 95 und 96 zugeordnet. Die fof.il Ie 140 kann nur durch den Elektrodentragarm 111 beschicft werden. Sie kann aber auch zusätzlich bzw. unabhängig vcn der Kokille 13? run parallelen Aufbau

2E eines Picr.is beschickt werden. Beim Schnei zbetri eb in der Kokille 140 wird der Gl eitl·ontakt 120 urr die Stromschiene

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und der Gleitkontakt 121 um die Stromschiene 95 geschlossen. Es ist möglich, auch dem Elektrodentragarm 110 in analoger Weise eine zusätzliche stationäre Kokille zuzuordnen, die mittels des Elektrodentragarms 111 nicht beschickt werden kann. Einer solchen Kokille wurden dann in analoger Weise gleichfalls Stromschienen in quasi-koaxialer Anordnung zugeordnet.

Zu den Gleitkontakten 118 bis 121 und 146, die als Kontaktzangen ausgeführt sind, ist noch auszuführen, daß diese schwenkbar gelagert sind und sich geringen Verschiebungen der Stromschienen 93 bis 96 anpassen können. Der Betätigungszylinder 122 des Gl eitkontakts 118 wirkt über einen Hebel 142 und zwei nicht näher bezeichnete Zugstangen auf den Gleitkontakt 118 ein und öffnet bzw. schließt diesen. Die Öffnungsweite ist hierbei se groß, daß beim Schwenken des Elektrodentragarms 110 keine Berührung mehr mit der Stromschiene 93 eintritt. Der Gleitkontakt 119 wird in ähnlicher Weise durch den Betätigungszylinder 123 geöffnet bzw. geschlossen. Dieser ist schwenk- bar angeordnet, wodurch der Gleitkontakt sich beim Schliessen der räumlichen Lage der Stromschiene 94 anpassen kann. Im geöffneten Zustand des Gleitkontakts 119 sind die einzelnen Kontaktbacken soweit zurückgeschwenkt, daß sie beim horizontalen Verschwenken des Elektrodentragarms 110 die Stromschiene 94 nicht berühren. Eine derartige Öffnungsstellung zeigt der Gleitkontakt 121, der durch den Betätigungszylinder 125,

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einen Obertragungshebel 143 mit nicht näher bezeichnetem Gestänge geöffnet und geschlossen wird. Die Gleitkontakte 121 und 146 bilden eine sogenannte Doppeizange, wobei der Gleitkontakt 121 gegen die Stromschiene 96 und der Gleitkontakt 145 gegen die Stromschiene 94 je nach der Stellung des Elektrodentragarmes 111 zur Anlage gebracht werden kann. Die Gleitkontakte 120 und 120' sind in ähnlicher Weise als Doppelzange ausgebildet und wirken mit den Stromschienen 95 und 96 zusammen.

Die Arbei tsweise der Elektroschl ackeumschrnei zanl age nach den Figuren 4 und 5 ist folgende: Nachdem die Elektrodenvorschubeinrichtungen 106 und 107 in entsprechend hohe Stellungen nach oben verfahren worden sind, werden die Abschmelzelektroden 133 und 134 in die Spannköpfe 113 und 114 eingehängt. Die Kontakte 115 und 116 werden mechanisch an die Elektroden angepreßt, und der Elektrodentragarm wird über die Kokille 132 gebracht, während der Elektrodentragarm 111 über die Kokille 140 bewegt wird. Zum Elektrodenwechsel in der Kokille 132 kann der Elektrodentragarm 111 auch über die Kokille 132 bewegt v/erden, wie bereits weiter oben ausgeführt wurde. In den in Figur 5 dargestellten Positionen werden die Betätigungszyliη der 122 bis 125 für die Gleitkontakte 118 bis 121 eingeschaltet und schliessen die Gleitkontakte, so daß diese auf den Stromschienen 93 bis 96 aufliegen. Hierdurch ergeben sich in beiden Fällen quasi-koaxiale Strompfade, wie sie für einen Teil der Anlage

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anhand von Figur 4 dargestellt worden sind: Von der Stromversorgungseinrichtung 99 fließt der Strom über den Stromleiter 98 zu den Stromschienen 93 und 94, die Gleitkontakte 118 und 119, die nicht näher bezeichneten flexiblen Verbindungsleitungen zu den Kontakten 115 und 116 zur Abschmelzelektrode 133. Von dort fließt der Strom zu der in der Kokille 132 befindlichen Schlackenschmelze 126 und durch den metallischen Schrcelzsee 137, den Block 135, den Kokilienboden 102, die Klemmkontakte 101 und den KokiΠ enstromanschluß 100 zurück zur Stromversorgungseinrichtung 99, Auch hier ist auf dem wesentlichen Teil aller Strompfade dafür Sorge getragen worden, daß Koaxialität bzw. Ouasi-Koaxialitat gegeben ist. Dennoch hat die gesamte Anlage eine minimale Bauhb'he bei gleichzeitig guter Zugänglichkeit der Schmelzstelle bzw. der Schmelzstellen.

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Claims

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ANSPRÜCHE

Elektroschlackeumschmelzanlage für das Umschmelzen von Abschmelzelektroden zu Blöcken, bestehend aus einer Kokille mit einem Kokillenboden und einem Kokillenstromanschluß, aus einer vertikal beweglichen Elektrodenhalte- und -vorschubeinrichtung mit einem Elektrodenstromanschluß, wobei die Strcmanschlüsse mindestens teilweise als gerade Stromschienen ausgeführt sind und gegenüber der Abschmelzelektrode und der Kokille eine im wesentlichen koaxiale bzw. quasi-koaxiale Leiteranordnung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kokillenstromanschluß (16, 61, 100) unterhalb der Kokillenoberkante (37) an die Kokille (36, 56, 132, 140) bzw. an den Kokillenboden (17, 58, 102) gelegt und nach unten weggeführt ist, und daß der Elektrodenstromanschluß mindestens zwei ortsfeste Stromschienen (11/12; 42/43; 93/94; 95/96) aufweist, die sich von der Anschlußstelle des Kokillenstromanschlusses bis zur maximalen Hubhöhe der Elektrodenvorschubeinrichtung (24, 46, 47, 106, 107) durchgehend erstrecken und zur Kokille koaxial bzw. quasikoaxial verlaufen und mit der Abschmelzelektrode (26, 55, 133, 134) über Gleitkontakte (20, 21, 65 bis 68, 118 bis 121, 120* , 146) und Verbindungsleitungen (30, 71) elektrisch verbunden sind.

2. Elektroschlackeumschmelzanlage nach Anspruch 1, dadurch

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gekennzeichnet, daß der Kokillenstromanschluß (16, 61, 100) an den Kokillenboden (17, 58, 102) gelegt ist und daß sich die Stromschienen (11/12; 42/43; 93/94; 95/96) des Elektrodenstromanschlusses von unterhalb des Kokillenbodens ausgehend nach oben erstrecken.

3. Elektroschlackeumschmelzanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenvorschubeinrichtung (24, 46, 47, 106, 107) an einer die Bauhöhe der Anlage bestimmenden Tragsäule (10, 40, 41, 90, 91) vertikal verfahrbar angeordnet ist und daß die Stromschienen (11/12; 42/43; 93/94_; 95/96) im wesentlichen über die Höhe der Tragsäule durchgehend und parallel zu dieser angeordnet sind.

4. Elektroschlackeumschmelzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Tragsäule (10, 40, 41) und Stromschienen (11/12; 42/43; 93/94_; 95/96) an ihren oberen Enden durch einen Querträger (13, 44) verbunden sind.

5. Elektroschlackeumschmelzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger (13) im Bereich oberhalb der Abschmelzelektrode (26) seitlich ausgebogen ist.

6. Elektroschlackeumschmelzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitkontakte (20, 21; 65 bis 68) über Vertikal lenker (23, 70) an der Elektrodenvorschubeinrichtung (24, 46, 47) aufgehängt sind.

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7. Elektroschlackeumschmelzanlage nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß nebeneinander zwei Tragsäulen (40, 41 bzw. 90/91) angeordnet sind und daß in einer zwischen den Tragsäulen liegenden Symmetrieebene E-E eine Kokille (36 bzw. 132) und beiderseits der Kokille zwei Stromschienen (42/43 bzw, 93/94) liegen, daß an jeder Tragsäule eine Elektrodenvorschubeinrichtung (46/47 bzw. 106/107) für die Abschmelzelektroden (55, 133, 134) angeordnet ist, die über Gleitkontakte (65 bzw. 118 - 121) mit den Stromschienen in Verbindung bringbar ist, und daß an mindestens einer Elektrodenvorschubeinrichtung ein mit dieser gemeinsam senkrecht verfahrbarer aber horizontal unabhängig verschwenkbarer Elektrodentragarm (50/51 bzw. 110/111) angeordnet ist (Fig. 2/3 bzw. 4/5)

8. Elektroschlackeumschmelzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschmelzelektrode (55) mit den Stromschienen (42/43) über Gleitkontakte (65 bis 68) verbindbar ist, die unabhängig von der Schwenkstellung der

20- Elektrodentragarme (50/51) auf den Stromschienen verschiebbar sind, und daß für die elektrische Verbindung bei konzentrischer Stellung der Abschmelzelektrode zur Kokille (56) bewegliche Kontaktplatten (72/73) vorgesehen sind.

9. Elektroschlackeumschmelzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an einer der beiden Tragsäulen (90) eine Kokil1envorschubeinrichtung (130) angeordnet ist,

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deren Kokille (132) sich in an sich bekannter Weise im Schnittpunkt der Schwenkradien beider Elektrodentragarme (HOj 111) befindet, und da? sich an den Elektrodentragarmen als Kontaktzangen ausgebildete, lösbare Gleitkontakte (118 - 121, 120', 146) befinden, die einerseits mit den Abschmelzelektroden (133, 134) verbunden, andererseits wahlweise mit den symmetrisch angeordneten Stromschienen (93/94 bzw. 95/96) in Eingriff bringbar sind (Figuren 4/5).

10. Elektroschlackeumschmelzanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der symmetrisch zu den beiden Tragsäulen (90, 91) angeordneten Kokille (132) noch mindestens eine weitere Kokille (140) mit koaxial angeordneten Stromschienen (95, 96) vorhanden ist, mit denen einer der beiden Elektrodentragarme (111) bzw. zugehörige Kontaktzangen in Zusammenwirkung bringbar sind.

11. Elektroschlackeumschmelzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kokillenboden (58, 102) auf einem Kokillenwagen (59, 103) verfahrbar und über Klemmkontakte (60, 101) mit dem Koki11enstromanschluß (61, 100) verbunden ist.

12. El ektroschlackeunischmel zanl age nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kokillenstromanschluß (61, 100) Klemmkontakte (60, 101) aufweist, welche eine Veränderung der Lage des Kokillenbodens (58, 102) gegenüber der Abschmelzelektrode (55, 133) zulassen.

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