DE2852937C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektroschmelzanlage, insbesondere zum Elektroschlackeumschmelzen, mit mindestens einer senkrechten Säule, einer Kokille und mindestens zwei abwechselnd in die Schmelzstellung oberhalb der Kokille einschwenkbaren Elektroden­ tragarmen, von denen jeder an einem unabhängig voneinander senkrecht an Führungen verfahrbaren Elektrodenfahr­ werk angeordnet ist.

Es sind Säulen für Elektroschlacke-Umschmelzanlagen bekannt, die als Profilträger, runde oder eckige Hohlkörper oder Gittermasten ausgebildet sind. An diesen Säulen sind Elek­ troden- und/oder Kokillentragarme angeordnet. Sofern ein waagerechtes Schwenken der Elektrodentragarme zur Positionierung der Elektroden oberhalb der Umschmelzstellen bzw. Kokillen erfolgen muß, werden entweder die Säulen mit den Elektroden­ tragarmen als Ganzes gedreht (DE-AS 21 11 047), oder an den Elektrodenfahrwerken sind Lager angebracht, um welche die Elektrodentragarme geschwenkt werden können (DE-AS 21 34 223). Es sind auch Bauformen bekannt, bei denen ko­ axial zur Säule mehrere senkrechte Führungssäulen ange­ ordnet sind, die zusammen mit den Elektrodentragarmen und Elektrodenfahrwerken um die Säule schwenkbar sind (DE-PS 20 50 418).

Sämtliche bekannten Bauarten haben den Nachteil, daß für jeden Elektrodentragarm eine eigene Säule mit senkrechten Führungen vorhanden sein muß. Damit das Elektrodenfahrwerk des Elektrodentragarms nicht zu aufwendig wird, müssen die Säulen entsprechend knapp dimensioniert werden. Hier­ durch treten beim senkrechten Verfahren, aber auch beim horizontalen Schwenken des Elektrodentragarmes, Verformungen der Säule bzw. der Führungssäule auf, die zu Verschiebungen der Elektroden gegenüber der Schmelzstelle bzw. Kokille führen. Derartige Verschiebungen führen zu einer exzentrischen Stellung der Elektrode in der Kokille und dadurch zu ungleich­ mäßigen Abschmelzen sowie zu unerwünschten seitlichen Stromübergängen in Folge einer Verringerung des Abstandes der Elektrode von der Kokillenwand.

Bei den bekannten Bauformen werden zusätzlich Gleit­ kokillen bzw. Kokillenfahrwerke auf den gleichen Führungen, die für ein Elektrodenfahrwerk vorgesehen sind, im unteren Bereich der Säule bewegt (DE-AS 21 34 223). Vor­ aussetzung hierfür ist eine entsprechende Stabilität der Säule, damit von der Bewegung des Elektrodentragarmes her keine Erschütterungen auf die Gleitkokille und damit die Schmelze übertragen werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß der Kristallisationsvorgang, durch den die Schmelze in den festen Block oder Strang übergeführt wird, möglichst gleichförmig und ungestört verlaufen muß, damit eine gleich­ förmige Kornstruktur entsteht. Aufgrund dieser Forderung müssen die Säulen sehr stark dimensioniert werden, was wiederum zu einer Vergrößerung des Elektrodenfahrwerks führt, oder es müssen zusätzliche Säulen für die Gleit­ kokille vorgesehen werden. Wird in dem zuletzt genannten Fall eine Gleitkokille vorgesehen, der abwechselnd durch zwei Elektrodentragarme Abschmelzelektroden zugeführt werden, so werden insgesamt drei Säulen mit den entsprechenden Führungen benötigt. Da die Tragarme für die Elektroden und die Gleitkokille beim Umschmelzvorgang zusammenwirken, ist eine genaue Ausrichtung der senkrechten Führungen des Elektrodenfahrwerks und des Kokillenfahrwerks im Hinblick auf eine absolute Parallelität der drei Säulen erforder­ lich. Zu diesem Zweck werden üblicherweise oben zwischen den Säulen Verbindungsbühnen angebracht, und gegebenen­ falls erfolgt eine zusätzliche Befestigung der Verbin­ dungsbühne am vorhandenen Gebäude, um die Stabilität der gesamten Anlage zu verbessern. Einerseits handelt es sich hierbei um sehr umfangreiche Maßnahmen, andererseits bringen diese wiederum die Gefahr mit sich, daß zum Bei­ spiel Erschütterungen der Gebäude durch Kranbrücken etc. auf die Schmelzanlage übertragen werden und dadurch den Umschmelzvorgang beeinträchtigen. Außerdem ist die Auf­ stellung und Montage derartiger Anlagen aufwendig, und die Ausrichtung der Führungen zueinander muß am Mon­ tageort durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektro­ schmelzanlage der eingangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß die Betriebssicherheit bei erheblich ver­ ringertem Bau- und Montageaufwand erhöht wird.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen Elektroschmelzanlage erfindungsgemäß dadurch, daß die Säule mit Führungen für mindestens zwei Elektroden­ fahrwerke ausgestattet ist und daß die Elektrodenfahrwerke einen einseitig offenen Schlitten besitzen, der nur die zugehörigen Führungen und dabei die Säule nur auf einem Teilumfang umgreift, derart, daß die Elektrodenfahr­ werke unbehindert aneinander vorbeiführbar sind.

Die erfindungsgemäße Lösung gestattet es, mit nur einer einzigen Säule auszukommen, an der sämtliche Elektroden­ fahrwerke senkrecht beweglich geführt sind. Eine der­ artige Säule ermöglicht es, schon bei ihrer Bearbeitung die genau parallele Ausrichtung aller Führungen zuein­ ander vorzunehmen. Es werden zusätzliche Verbindungs­ bühnen und Anschlüsse an außenliegende Tragwerke und Gebäude vermieden, da die von den Elektrodentragarmen ausgeübten Kräfte innerhalb der gleichen Säule auf kürzestem Wege aufgefangen werden. Dadurch wird eine be­ sonders kompakte Anlagenkonstruktion erreicht, die zu einer erhöhten Bedienungsfreundlichkeit und Übersicht­ lichkeit führt sowie zusätzlich die Herstellungskosten ver­ ringert. Ohne besondere Maßnahmen ist der Vorteil einer Stabilität bei erheblicher Verminderung von Erschütterungs­ einflüssen auf den Schmelzprozeß gegeben. Die erfindungs­ gemäße Lösung, d. h. im Prinzip das Zusammenfassen aller Führungen auf der Außenfläche der Säule ermöglicht die Einhaltung enger Toleranzen bei gleichzeitiger Bearbeitung aller Führungen und bei praktisch beliebig großer Dimen­ sionierung der Säule.

Durch die Ausbildung des Elektrodenfahrwerks in Verbindung mit einem C-förmig ausgebildeten Schlitten ist es möglich, daß sich die Elektrodentragarme völlig unabhängig vonein­ ander an der Säule bewegen lassen, d. h. sie können ohne gegenseitige Behinderung in senkrechter Richtung aneinander vorbeigeführt werden.

Der Erfindungsgegenstand kann, wenn er mit einer Gleit­ kokille versehen ist, noch durch vorteilhaft weiter ausgestaltet werden, daß die Gleitkokille an einem Kokillenfahrwerk angeordnet ist, welches auf mindestens einem Teil der Führungen der Säule für die Elektroden­ fahrwerke verfahrbar ist. Da sich die Wege des Kokillen­ fahrwerks und der Elektrodenfahrwerke nicht überschneiden, kann das Kokillenfahrwerk bzw. der zu diesem gehörende Schlitten die Säule auch vollständig umgreifen.

In besonders zweckmäßiger Weise werden die Führungen als prismatische Schienen auf der Oberfläche der Säule ge­ bildet, wobei es ganz besonders vorteilhaft ist, Säule und Führungen einstückig auszubilden. Wenn hierbei bei­ spielsweise die Führungen als dreikantige, prismatische Schienen ausgebildet sind, können auf den Schienen Lauf­ räder abrollen, die Teil der Fahrwerke sind und in diesen mittels Achsen oder Wellen gelagert sind, die in rechtem Winkel zueinander stehen. Wahlweise können aber auch profilierte Laufräder verwendet werden, die eine V-förmige Umfangsnut aufweisen, wobei der Öffnungswinkel des "V" zweckmäßig 90 Grad beträgt. Hierbei steht die Winkel­ halbierende der Nut senkrecht zur Rollenachse. Eine gering­ fügig ballige Ausbildung der Laufflächen und die Verwendung von pendelnden und/oder axial verschiebbaren Wälzlagern für die Laufräder ermöglicht es, Toleranzen und Ver­ formungen der Säule auszugleichen, die von geringfügigen Verspannungen herrühren können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegen­ standes sind in den übrigen Unteransprüchen beschrieben. Zusätzliche Vorteile sind der Detailbeschreibung zu ent­ nehmen.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes und deren Einzelheiten sind anhand der Fig. 1 bis 8 näher be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Elektro­ schlacke-Umschmelzanlage,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den unteren Teil von Fig. 1, ausgehend von der Linie III-III,

Fig. 4 bis 7 unterschiedliche Ausbildungen und An­ ordnungen von Führungen und Laufrädern,

Fig. 8 einen Querschnitt durch eine Säule mit Rohrprofil, Führungen in Form von auf die Rohroberfläche aufgesetzten Winkel­ profilen in Verbindung mit drei Elek­ trodenfahrwerken (Anspruch 5).

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Säule 10 mit einem Außen­ mantel 11, einer Betonfüllung 12 und vier Führungen 13, 14, 15 und 16 dargestellt. Der Außenmantel 11 hat hier­ bei im Querschnitt ein rechteckiges Kastenprofil, wobei die Führungen 13 bis 16 in der Nähe der Kanten und parallel zu diesen angeordnet sind. Auf den Führungen 13 und 14 ist ein Elektrodenfahrwerk 17 und auf den Führungen 15 und 16 ein Elektrodenfahrwerk 18 vertikal verfahrbar angeordnet. Wesentlicher Teil der Elektrodenfahrwerke ist je ein C-förmiger Schlitten, der die Säule mit seiner seitlichen Öffnung auf einem Teilumfang umgreift. Die Elektrodenfahrwerke 17 und 18 werden mit Hilfe von Laufrädern 19 geführt und weisen senkrechte Schwenkachsen 20 und 21 auf, an denen Elektrodentragarme 22, 23 hori­ zontal schwenkbar gelagert sind. In die Enden der Elek­ trodentragarme sind Abschmelzelektroden 24 und 25 einge­ hängt. Die Elektrodenfahrwerke 17 und 18 werden mit Hilfe von Elektromotoren 26 und 27, Kugelspindeln 28 und Spindel­ mutter 29, die in den Elektrodenfahrwerken 17 und 18 ge­ lagert sind, vertikal verstellt.

Auf den Führungen 13 bis 16 verläuft außerdem ein Kokillenfahr­ werk 30 mittels Laufrädern 31, an dem ein Kokillentragarm 32 befestigt ist, der zur Halterung einer Gleitkokille 33 dient. Durch einen Elektromotor 34, eine Kugelspindel 35 und eine Spindelmutter 36, die im Kokillenfahrwerk 30 ange­ ordnet ist, wird dieses in senkrechter Richtung verfahren. Die senkrechte Verstellung wird in Abhängigkeit von der Ab­ schmelzgeschwindigkeit der Elektroden 24 und 25 bzw. von der Wachstumsgeschwindigkeit eines Blocks 37 geregelt, der auf einem Blockwagen 38 ruht.

Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 läßt die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung für die Her­ stellung und den Betrieb der Anlage, d. h. für den Um­ schmelzvorgang erkennen. Die Elektrodentragarme 22 und 23 sind unabhängig voneinander bewegbar und können gemein­ sam oberhalb des Kokillentragarms 32 angeordnet werden. Durch horizontales Schwenken der Elektrodentragarme 22 und 23 können die Abschmelzelektrode 24 und 25 der Gleitkokille 33 einzeln nacheinander zugeführt werden. Da sich alle zusammenwirkenden Aggregate, nämlich Elek­ trodentragarme 22/23 und der Kokillentragarme 32 auf dem gleichen Außenmantel 11 der Säule 10, d. h. in starrem Zusammenhang bewegen, ist ein Optimum an Präzision ge­ währleistet. Auf den Führungspaaren 13/14 bzw. 15/16 für die Elektrodentragarme 22 bzw. 23 können auch zwei voneinander unabhängige Kokillenfahrwerke bzw. Kokillen­ tragarme angeordnet werden, wodurch eine besonders wirt­ schaftliche Nutzung der Elektroschlacke-Umschmelzanlage möglich ist.

In den Fig. 4 bis 7 sind Beispiele für die Möglichkeiten der Ausbildung der Führungen und der Laufräder dargestellt. In Fig. 4 besitzt die Führung 15 a den Querschnitt eines gleichschenkligen, rechtwinkligen Dreiecks, dessen Winkel­ halbierende und Symmetrieachse senkrecht zum Außenmantel 11 a der betreffenden Säule ausgerichtet ist. Auf den im rechten Winkel zueinander stehenden Außenfläche der Führung 15 a rollen Laufräder 19 a in Form von Zylinderrollen ab, deren Achsen im gleichen Winkel zueinander stehen, wie die Lauf- bzw. Außenfläche der Führung 15 a.

In Fig. 5 ist der Außenmantel 11 b aus mehreren Teilen zusammengesetzt. Die Führung 15 b besteht in diesem Falle aus einer Stahlschiene mit quadratischem Querschnitt, die in der Weise in Stahlplatten eingesetzt ist, welche den Außenmantel 11 b bilden, daß eine Diagonale des Querschnitts senkrecht zum Außenmantel verläuft, während die andere Diagonale parallel dazu verläuft. Auf der Führung 15 b sind Laufräder 19 b angeordnet, die mit balligen Lauf­ flächen 39 versehen sind. In diesem Falle sind jeweils vier Laufräder 19 b in einer Ebene des Elektrodenfahrwerks gelagert.

In Fig. 6 besteht die Führung 15 c aus einer Schiene mit rechteckigem Querschnitt, die auf den Außenmantel 11 c der betreffenden Säule beispielsweise durch Schweißen auf­ gesetzt ist. In diesem Fall stehen die Laufflächen der Führung 15 c senkrecht zueinander, und es werden je Führungsstelle drei Laufräder 19 c benötigt, wobei jeweils zwei der Laufradachsen parallel zueinander verlaufen und eine Laufradachse hierzu senkrecht ausgerichtet ist. Ins­ gesamt werden also zwölf Laufräder 19 c für ein Elektroden­ fahrwerk benötigt.

In Fig. 7 wird die Führung 15 d durch eine Verlängerung von paarweise und parallel zueinander angeordneten Seiten­ platten des Außenmantels 11 d gebildet. In Verbindung mit einer derart ausgebildeten Führung 15 d werden Laufräder 31 a verwendet, die aus einem im wesentlichen zylindrischen Teil und zwei Spurkränzen 40 bestehen. Derartige Führungen bzw. Laufräder eignen sich besonders gut auch für die Führung eines hier nicht dargestellten Kokillenfahrwerks.

In Fig. 8 ist eine Säule 110 dargestellt, deren Außen­ mantel durch ein Rohr gebildet wird, welches gleichfalls mit einer Betonfüllung 112 versehen ist. Die Betonfüllung weist Armierungen 112 a und Verbindungsanker 112 b auf, die mit dem Außenmantel 111 verbunden sind. Diese Maßnahme dient zur Stabilisierung der Säule. Auf der Rohrober­ fläche sind Führungen 113, 114 und 115 aufgesetzt und durch Schweißnähte befestigt. Jede diese Führungen besteht aus einem U-förmigen Profil 116, wobei jeweils zwei dieser Profile entlang von Schmalseiten, die unter einem Winkel von 45 Grad abgeschrägt sind, miteinander ver­ bunden sind. Jedes Profil besitzt eine rechteckige Aus­ nehmung, die nach außen gerichtet ist, und in die Lauf­ räder 119 eingreifen, deren Drehachsen senkrecht zur Grundfläche der Ausnehmung verlaufen, so daß die Lauf­ flächen der Laufräder 119 gegen den Seitenkanten der Aus­ nehmungen zur Anlage kommen. Die Laufräder 119 sind in drei Elektrodenfahrwerken 117 gelagert, welche die Führungen 113 bis 115 umgreifen, die Teil der Säule 110 sind. An den Elektrodenfahrwerken 117 sind unter Ver­ wendung von Schwenkachsen 120 analog der Fig. 1 und 2 nicht gezeigte Elektrodentragarme befestigt. In den Elektrodenfahrwerken 117 sind Spindelmuttern 129 gelagert, in denen Kugelspindeln 128 geführt sind. Mittels der Kugelspindeln 128 und der Spindelmutter 129 ist es möglich, über nicht gezeigte Antriebsmotoren die Elek­ trodenfahrwerke 117 in der Höhe zu verstellen. Eine analoge Ausführung ist auch für ein nicht näher ge­ zeigtes Kokillenfahrwerk möglich.

Die verschiedenen Ausführungsbeispiele zeigen, welche Variationsbreite die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht. Wurde bisher die Zahl der zusammenwirkenden Elektroden­ tragarme und Kokillentragarme durch die Zahl der be­ nötigen Säulen und durch deren Anordnung begrenzt, so zeigt insbesondere Fig. 8, daß die enge räumliche Zusammenfassung einer Vielzahl von unabhängig von­ einander bewegbaren Fahrwerken an ein und derselben Säule möglich ist.

Claims (7)

1. Elektroschmelzanlage, insbesondere zum Elektroschlacke­ umschmelzen, mit mindestens einer senkrechten Säule, einer Kokille und mindestens zwei abwechselnd in die Schmelzstellung oberhalb der Kokille einschwenkbaren Elektrodentragarmen, von denen jeder an einem unab­ hängig voneinander senkrecht an Führungen verfahrbaren Elektrodenfahrwerk angeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Säule (10, 110) mit Führungen (13, 14, 15, 16; 113, 114, 115) für mindestens zwei Elektroden­ fahrwerke (17, 18, 117) ausgestattet ist und daß die Elektrodenfahrwerke einen einseitig offenen Schlitten besitzen, der nur die zugehörigen Führungen (13 und 14; 15 und 16; 113; 114; 115) und dabei die Säule nur auf einem Teilumfang umgreift, derart, daß die Elektrodenfahrwerke unbehindert aneinander vorbei­ führbar sind.

2. Elektroschmelzanlage nach Anspruch 1 mit einer Gleit­ kokille, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitkokille (33) an einem Kokillenfahrwerk (30) angeordnet ist, welches mindestens auf einem Teil der Führungen (13, 14, 15, 16; 113, 114, 115) der Säule (10, 110) für die Elektroden­ fahrwerke (17, 18, 117) verfahrbar ist.

3. Elektroschmelzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führungen (13, 14, 15, 16; 113, 114, 115) als prismatische Schienen auf der Oberfläche der Säule (10, 110) gebildet sind.

4. Elektroschmelzanlage nach Anspruch 1 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (10) im Quer­ schnitt ein rechteckiges Kastenprofil aufweist, daß die Führungen (13, 14, 15, 16) in der Nähe der Kanten und parallel zu diesen angeordnet sind und daß die C-förmigen Schlitten jeweils zwei unmittelbar benach­ barte Führungen (13, 14 bzw. 15, 16) umgreifen.

5. Elektroschmelzanlage nach Anspruch 1 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (110) im Quer­ schnitt ein Rohrprofil aufweist und daß die Führungen (113, 114, 115) in Form von Winkelprofilen auf die Rohroberfläche aufgesetzt sind und Ausnehmungen auf­ weisen, in welche je zwei im Winkel zueinander stehende Laufräder (119) eingreifen.

6. Elektroschmelzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Säule (10, 110) mit einer Beton­ füllung (12, 112) versehen ist, welche mit dem Außenmantel (11, 111) durch Verbindungsanker (112 b) verbunden ist.

7. Elektroschmelzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Betonfüllung (12, 112) Armierungen (112 a) aufweist.