DE2845367B1 - Fluessigkeitsgekuehlte Halterung fuer die Spitze einer Elektrode eines Lichtbogenschmelzofens - Google Patents
Fluessigkeitsgekuehlte Halterung fuer die Spitze einer Elektrode eines LichtbogenschmelzofensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Halterung für die Spitze einer Elektrode eines
Lichtbogenschmelzofens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Flüssigkeitsgekühlte Halterungen dieser Art, die den oberen Teil einer Lichtbogenelektrode mit verzehrbarer
oder nicht verzehrbarer Elektrodenspitze bilden, sind beispielsweise durch die DE-OS 15 65 207 bekanntgeworden.
Um das metallische Kühlsystem dieser Halterung gegenüber der Strahlungs- und Konvektionswärme
des Lichtbogens sowie gegenüber den
ίο Gasen im Lichtbogenschmelzofen zu schützen, ist ein
das Kühlsystem mit Abstand umgebender rohrförmiger Hitzeschirm aus sehr hitzefestem Material, wie
Keramik, vorgesehen. Zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit der keramischen Umhüllung kann diese
mit einer Drahteinlage versehen sein.
Beim Einsatz der Elektrode in einem Lichtbogenschmelzofen, in dem beispielsweise Schrott eingeschmolzen
wird, kann es beim Einfahren der Elektrode oder auch durch Schrotteinstürze während des Betriebs
vorkommen, daß die feuerfeste Schutzschicht um das Leitungssystem der Halterung beschädigt wird. Dabei
kommt es zu Lichtbogenüberschlägen zwischen dem den elektrischen Strom der Lichtbogenelektrode
leitenden Flüssigkeitssystem und dem metallischen Einsatz des Lichtbogenofens. In diesem Fall wird auch
das Leitungssystem für die Kühlflüssigkeit sehr schnell beschädigt und es können Wassereinbrüche in den
Lichtbogenofen und Explosionen die Folge sein. Hiervon ist zwar eine Elektrode mit einer Drahteinlage
im keramischen Hitzeschirm etwas besser geschützt als eine ohne Drahteinlage, doch sind auch hier stellenweise
Beschädigungen nicht ausgeschlossen, die zu den genannten Folgen führen.
Durch die DE-PS 8 07 312 ist ein elektrischer Ofen zur Behandlung von Glas und ähnlichen Stoffen bekannt
geworden, bei dem die Stoffmasse mittels durchgeleiteten elektrischen Stroms erhitzt wird, der von die
Ofenwände durchsetzenden und in die Stoffmasse eintauchenden Graphitelektroden zugeführt wird. Um
die Teile der Elektrode, die sich außerhalb des Bades befinden und der Berührung mit Luft ausgesetzt sind,
gegen Verbrennung zu schützen und gleichzeitig eine Verstellung der Elektrode in Achsrichtung zu ermöglichen,
ist in und außerhalb der Ofenwand eine mit dieser fest verbundene Büchse aus Kohlenstoff oder Graphit
vorgesehen, die von einer Metallhülse umgeben ist. Zum Kühlen der Büchse und der Hülse dient ein die
Metallhülse umgebender und gegenüber dieser elektrisch isolierter Kühlkasten. Ein derartiger Aufbau ist
für eine Halterung der im Oberbegriff genannten Art nicht geeignet, da hier das Kühlsystem unmittelbar den
thermischen und mechanischen Beanspruchungen innerhalb des Lichtbogenofens ausgesetzt wäre.
Ziel der Erfindung ist eine flüssigkeitsgekühlte Halterung der einleitend genannten Art für eine Elektrodenspitze, die bei einem überraschend einfachen Aufbau nicht nur die gewünschte thermische Abschirmung des metallischen Kühlsystems gegenüber der Ofenatmosphäre, sondern auch einen besseren mechanischen Schutz gewährleistet
Ziel der Erfindung ist eine flüssigkeitsgekühlte Halterung der einleitend genannten Art für eine Elektrodenspitze, die bei einem überraschend einfachen Aufbau nicht nur die gewünschte thermische Abschirmung des metallischen Kühlsystems gegenüber der Ofenatmosphäre, sondern auch einen besseren mechanischen Schutz gewährleistet
Dieses Ziel wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein Hitzeschirm aus einem Metallrohr, das gegenüber dem
stromführenden Kühlsystem elektrisch isoliert ist, über eine zwischen dem Kühlsystem und dem Metallrohr
INSPECTED
vorhandene feuerfeste Substanz bei Aufrechterhaltung der erforderlichen elektrischen Isolation ausreichend
kühlbar ist, d. h. auf einer Temperatur unterhalb des Erweichungspunktes, insbesondere auf Temperaturen
unterhalb 6000C, gehalten werden kann. Damit kann als
Hitzeschirm ein Stahlmantel eingesetzt werden, also ein sehr einfaches konstruktives Element, das einen
hervorragenden mechanischen Schutz bietet.
Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigt ι ο
F i g. 1 den Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Halterung,
F i g. 2 die Draufsicht auf diese Halterung,
F i g. 3 den Querschnitt HI-III dieser Halterung.
Die in den Figuren dargestellte flüssigkeitsgekühlte is
Halterung 1 für die nicht dargestellte Spitze einer Elektrode eines Lichtbogenschmelzofens enthält einen
am Elektrodentragarm befestigbaren zylindrischen Einspannteil 2, der in diesem Fall eine separate
Wasserkühlung aufweist, und ein an diesem befestigtes, den Elektrodenstrom führendes metallisches Kühlsystem
3, das im vorliegenden Fall aus vier Stromrohren 4 bis 7 besteht, weiche am unteren Ende ein in Form eines
Nippels ausgebildetes Gewindeteil (8) zum Aufschrauben der Elektrodenspitze tragen. Der vorzugsweise aus
Kupfer bestehende Nippel 8 enthält zwei Kanäle 9 und 10. Durch den Kanal 9 werden die Stromrohre 4 und 5
und durch den Kanal 10 die Stromrohre 6 und 7 miteinander verbunden. Damit dient bei jedem der
beiden Paare von Stromrohren 4 und 5 bzw. 6 und 7 ein Stromrohr als Zuleitung und das andere als Rückleitung
für die Kühlflüssigkeit.
Das metallische Kühlsystem 3 ist mit Abstand von einem Metallrohr 11 umgeben. Das Metallrohr ist
gegenüber dem stromführenden Kühlsystem 3 elektrisch isoliert. Zu diesem Zweck ist ein am Metallrohr 11
angeschweißter Flansch 12 über einen Distanzring 13 aus hitzebeständigem Isoliermaterial am Boden der
topfförmig ausgebildeten Halterung 2 befestigt. Als Befestigung ist eine Schraubverbindung gewählt. Im
vorliegenden Fall sind vier Schrauben-Mutter-Paare 14 aus amagnetischem Stahl vorgesehen, die durch
Distanzstücke 15 und 16 aus hitzebeständigem Isoliermaterial — im vorliegenden Fall ist Schrumpfpertinax
gewählt — gegenüber den metallischen Teilen isoliert sind. Diese Schrauben und Muttern könnten auch aus
einem Isoliermaterial bestehen. Die Stromrohre des Kühlsystems 3 sind aus Kupfer. Falls das Metallrohr 11
nicht auch zum Tragen der Elektrodenspitze herangezogen wird, kann es zweckmäßig sein, für die Stromrohre
ein anderes gut elektrisch leitendes Material vorzusehen, das eine höhere Festigkeit aufweist.
Zwischen dem Metallrohr 11 und dem Kühlsystem 3 ist eine feuerfeste Substanz 17 vorhanden, über die die
Kühlung des Metallrohres auf die genannte zulässige obere Grenze bewirkt wird. Die Feuerfestmasse soll bei
den Betriebstemperaturen einerseits einen ausreichenden Wärmeübergang zwischen dem zu kühlenden
Metallrohr 11 und dem Kühlsystem 3 gewährleisten, andererseits aber auch eine gute elektrische Isolation
zwischen dem Metallrohr 11 und den den elektrischen Strom führenden Teilen des Kühlsystems. Gute
Ergebnisse sind im Hinblick auf diese Forderung erzielt worden mit einer Feuerfestmasse aus Magnesiumoxidsand
oder einer Aluminiumoxidstampfmasse. Bei Verwendung eines körnigen Materials, einer Stampfmasse
oder eines vergießbaren Materials als feuerfeste Substanz ist die Herstellung der Elektrode, wie ohne
weiteres ersichtlich, außerordentlich einfach. Nach dem Befestigen des Metallrohres 11 am Einspannteil 2
braucht der Zwischenraum zwischen dem Kühlsystem und dem Metallrohr nur mit der Feuerfestmasse
ausgefüllt, ausgestampft oder ausgegossen zu werden.
Als Material für das Metallrohr kann aus wirtschaftlichen
Gründen ein weicher Kohlenstoffstahl verwendet werden. Vorteilhafter sind jedoch amagnetische, zunderbeständige
Stähle oder evtl. auch andere hochhitzebeständige amagnetische Metalle.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Flüssigkeitsgekühlte Halterung für die Spitze einer Elektrode eines Lichtbogenschmelzofens mit
einem am Elektrodentragarm befestigbaren zylindrischen Einspannteil, einem an diesem befestigten,
den Elektrodenstrom führenden metallischen Kühlsystem, das am freien Ende ein Gewindeteil zum
Aufschrauben der Elektrodenspitze trägt, ferner mit einem rohrförmigen Hitzeschirm, der das Kühlsystem
in dem der Ofenatmosphäre ausgesetzten Bereich mit Abstand und in fester räumlicher
Zuordnung zu diesem umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzeschirm aus einem
Metallrohr (11) besteht, das gegenüber dem stromführenden Kühlsystem (3) elektrisch isoliert ist
und über eine zwischen dem Kühlsystem und dem Metallrohr vorhandene feuerfeste Substanz (17)
ausreichend kühlbar ist, um seine Temperatur beim Einsatz der Halterung im Lichtbogenschmelzofen
auf einen Wert unterhalb der Erweichungstemperatur des Materials des Metallrohres zu halten.
2. Flüssigkeitsgekühlte Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (11)
so stark kühlbar ist, daß seine Temperatur beim Einsatz im Lichtbogenschmelzofen auf höchstens
600° C begrenzt werden kann.
3. Flüssigkeitsgekühlte Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Metallrohr (11) aus einem weichen Kohlenstoffstahl hergestellt ist.
4. Flüssigkeitsgekühlte Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Metallrohr (11) aus einem amagnetischen Metall hergestellt ist.
5. Flüssigkeitsgekühlte Halterung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Metallrohr (11) aus einem Stahl erhöhter Zunderbeständigkeit hergestellt ist.
6. Flüssigkeitsgekühlte Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als
feuerfeste Substanz (17) ein Feuerfestmaterial verwendet ist, das einerseits elektrisch isolierend
und andererseits ausreichend thermisch leitend ist.
7. Flüssigkeitsgekühlte Halterung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als feuerfeste
Substanz (17) ein körniges, ein stampfbares oder ein gießbares Feuerfestmaterial verwendet ist.
8. Flüssigkeitsgekühlte Halterung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als feuerfeste
Substanz (17) Magnesiumoxid verwendet ist.
9. Flüssigkeitsgekühlte Halterung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als feuerfeste
Substanz (17) Aluminiumoxid verwendet ist.
10. Flüssigkeitsgekühlte Halterung nach einem der
Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitssystem aus wenigstens einem Paar
metallischer Rohre (4 bis 7) besteht, die das Gewindeteil (8) zum Aufschrauben der Elektrodenspitze tragen und durch wenigstens einen Flüssigkeitskanal
(9, 10) im Gewindeteil miteinander in Verbindung stehen.
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: FUCHS SYSTEMTECHNIK GMBH, 7601 WILLSTAETT, DE |
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