DE3016350A1

DE3016350A1 - Haltevorrichtung fuer graphitelektroden fuer elektrooefen und mit haltevorrichtungen versehene elektroden-annippelstand-anlage

Info

Publication number: DE3016350A1
Application number: DE19803016350
Authority: DE
Inventors: Guido 4620 Castrop-Rauxel Jamundo
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Priority date: 1980-04-28
Filing date: 1980-04-28
Publication date: 1981-11-05
Also published as: DE3016350C2

Description

Haltevorrichtung für Graphitelektroden für Elektro-
öfen und mit Haltevorrichtungen versehene Elektroden-Annippelstand-Anlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung für Lichtbogenofen-Graphitelektroden mit mehreren umfangsverteilten Klemmbacken und auf eine mit derartigen Haltevorrichtungen versehene Elektroden-Annippelstand-Anlage.
Es sind mehrere Prinzipien und Konstruktionen für derartige Haltevorrichtungen bekannt, die mit umfangsverteilt angeordneten Klemmbacken versehen sind. Diese Haltevorrichtungen sind vielfach mit Nachsetz- und auch Annippelvorrichtungen kombiniert, die oberhalb des Deckels von Lichtbogenöfen angeordnet sind, wie beispielsweise aus der DE-OS 23 12 968 ersichtlich, wobei zwei gegenüberliegende, um vertikale Achsen schwenkbare, mittels eines Druckmittel-Kraftantriebes anpressbare Klemmbacken vorhanden sind. Ähnliche Vorrichtungen sind in den DE-AS 10 61 457 und DE-PS 16 90 556 und der DE-OS 23 38 741 gezeigt.
Eine andere Gruppe von Lösungsvorschlägen arbeitet ebenfalls mit einer Mehrzahl von Klemmorganen, die Schlitze zwischen sich freilassen.d sich zu einer ringartigen Schließanordnung ergänzen und bei denen die Klemmorgane gem.einsam durch ein allseitig auf sie einwirkendes, in einer kammerartigen Umschließung gehaltenes Druckmittel anpressbar sind. Diese Vorschläge konnten sich in die Praxis nicht einführen.
Außerdem ist auch eine Haltevorrichtung dieser Art bekanntgeworden, bei welcher die Elektrode mittels eines drehbaren Exzenterhebels in eine in der Horizontalebene starr gehaltene Aufnahmemulde mit zwei in einem Winkel von 1200 zueinander senkrechten ebenen Flächen gepresst wird.
An Haltevorrichtungen dieser Art für die bekannten Graphitelektroden sind hinsichtlich der Preßkrafteinwirkung auf die Elektrodenmantelflächen hohe Anforderungen zu stellen, weil das Elektrodenmaterial nur eine geringe Festigkeit aufweist und gegen mechanische Druckeinwirkungen sehr empfindlich ist. Andererseits müssen Beschädigungen der Elektrodenmantelflächen unbedingt vermieden werden, um eine einwandfreie Funktion in den auf dem Ofendeckel angeordneten Halte- und Nachsetzvorrichtungen zu gewährleisten und Betriebsstörungen zu vermeiden. Die bekannten Vorrichtungen sind entweder technisch sehr aufwendig oder aber - wie die letztgenannte Vorrichtung - neigen zur Verurfachung von Beschädigungen der Manteloberflächen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine VQrrichtung dieser Art zu schaffen, die in ihrem Aufbau sehr einfach und unkompliziert ist und auch keines Kraftantriebes bedarf, so daß sich eine betriebssichere Arbeitsweise ergibt, bei welcher Beschädigungen der Manteloberfläche mit Sicherheit vermieden werden.
Eine derartige schonende Einwirkung auf die Elektroden-Mantel flächen as beiQpielswelse Dei der zuletzt genannten Vorrichtung nicht gegeben.
Die Anpressung erfolgt dort durch einen Hebel mit exzentrischer Zylinderfläche, so daß die Preßkraft auf die Elektrode nur durch Punktberührung übertragen werden kann, was örtlich zu übermäßig hohem Pressdruck führt und damit die Gefahr einer Beschädigung mit sich bringt. Dasselbe gilt auch für die Aufnahme der Elektrode in der Mulde mit ebenen Aufnahme flächen, mit denen im günstigsten Fall nur eine Linienberührung zustandekommt, nämlich wenn die in der Horizontalebene starr gehaltene Mulde exakt mit einer Elektrodenachse fluchtet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist diese Nachteile nicht auf. Sie besteht aus einer Dreipunkt-Anordnung von nach der Elektrodenmantelkrümmung geformten Klemmbacken, von denen zwei Klemmbacken selbsteinstellend um vertikale Achsen schwenkbar gelagert sind, während die dritte Klemmbacke zentrisch zu den beiden anderen und zur Elektrodenmittel achse ausgerichtet um eine horizontale Achse schwenkbar an einem um eine zweite horizontale Achse kippbaren Klemmhebel gelagert ist.
Die weiteren Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 11.
Ein zusätzlicher Gegenstand der Erfindung besteht in einer Elektroden-Annippelstand-Anlage, die mit den Haltevorrichtungen nach der Erfindung versehen ist. Diese besteht nach der zusätzlichen Erfindung darin, daß jeder der in Reihe längs einer Kranbahn angeordneten einzelnen Annippelstände als Kammer aus einem Stahl rohr oder einer Feuerfest-Auskleidung zur Aufnahme der einzelnen Elektroden ausgebildet ist2 auf deren oberem Ende oberhalb der Ofenbühne je eine Haltevorrichtung angeordnet ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Haltevorrichtung werden eine Reihe von Vorteilen erreicht. Es wird eine Punkt- oder Linienberührung der Klemmbacken mit der Elektrode vermieden, weil die Backen nach der Elektrodenmantelkrümmung geformt sind, so daß zumindest in großen Mantelflächenbereichen eine satte Anlage mit Flächenberührung gewährleistet ist.
Die Klemmflächen der Klemmbacken sind mit Klemmschalen versehen, die entweder aus Kupfer gefertigt sind oder deren aen Elektroden zugewandte Flächen eine Kupferauflage aufweisen. Durch die Kupferauflage werden zwei Vorteile erreicht: Einmal werden wegen der geringeren Härte und Festigkeit der Kupferauflage Beschädigungen der Elektrodenmantelflächen noch weitgehender vermieden, und außerdem wurde festgestellt, daß beim Gleiten von Kupfer auf reinem Graphit eine bedeutende Metallübertragung stattfindet, wobei die Kupferteilchen stark in die Graphitoberfläche diffundieren, ein Vorgang, der sogar in der Atmosphäre beobachtet worden ist. Durch diese Adhäsion wird die Haftung zwischen den Klemmbacken und der Elektrode verbessert.
Darüber hinaus ist durch die schwenkbare Lagerung um vertikale Achsen eine Selbsteinstellbarkeit der Klemmbacken möglich, so daß sich auch Kantenpressungswirkungen vermeiden lassen. Die dritte Klemmbacke ist aus denselben Gründen um eine horizontale Achse schwenkbar und kardanbeweglich gelagert an einem um eine zweite horizontale Achse kippbaren Klemmhebel angeordnet, während die beiden anderen Klemmbacken mit ihrer gemeinsamen Halterung an zwei Parallel-Lenkerpaaren gelagert sind, deren ortsfeste Schwenklager derart mit der Lagerung des Klemmhebels abgestimmt angeordnet sind, daß bei Horizontallage der Lenkerpaare und des Klemmhebels die Distanz der Klemmbacken zur Elektrodenmittelachse um einen kleinen Betrag geringer ist als der Elektrodenradius, so daß die Klemmwirkung bereits eintritt, wenn die Parallel-Lenker und der Klemmhebel um mindestens 5 Winkelgrad zur Horizontalebene nach oben geneigt sind.
Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß sie keines Kraftantriebes bedarf, dessen Ausfall- oder Störungsanfälligkeit die Arbeitsweise der Vorrichtung beeinträchtigen können. Durch das Gewicht des Klemmhebels wird dieser stets in die Klemmstellung schwenken, wenn er nicht durch die auslösbare SperrhebP3-rastung in der dffnungsstellung gehalten wird. Diese Auslösung kann durch einfachen Tritt mit dem Fuß betätigt werden. Dasselbe gilt für die Rückführung des Klemmhebels in die Uffnungsstellung, wenn die Elektrode nach oben aus der Haltevorrichtung herausgezogen wird. Die Klemm-Backenhalterung öffnet sich dabei selbsttätig, und danach kann auch der Klemmhebel durch Fußbetätigung wieder in die Einraststellung geschwenkt werden, in welcher die zugehörige Klemmbacke geöffnet ist.
Der Elektroden-Annippelstand sollte in unmittelbarer Nähe des Lichtbogenofens angeordnet sein, damit lange Transportwege und -zeiten vermieden werden. Diese bedeuten nicht nur verlorene Totzeiten im Betriebsablauf, sondern sie wirken sich sehr nachteilig für die aus dem Ofen ausgebauten Elektroden selbst aus, weil sich die Gefahr der Rißbildung erhöht und weil ferner ein weitgehend vermeidbarer zusätzlicher Oxydationsprozeß dadurch hervorgerufen wird. Um die Elektroden während ihrer Verweilzeit in den Annippelständen vor Luftzug zu schützen, wird vorgeschlagen, die mit den erfindungsgemäßen Haltevorrichtungen ausgerüsteten Nippelstände mit senkrechten Stahlrohren von mindestens 50 mm Wanddicke oder mit einer entsprechenden Feuerfest-Auskleidung auszustatten, in welche die aus den Öfen ausge.bauten Elektroden hinabgelassen werden. Die oberhalb der Ofenbühne aufgebauten Haltevorrichtungen halten die Elektroden in der vorgesehenen Arbeitshöhe, damit die Annippelarbeit mit der hier erforderlichen Sorgfalt durchgeführt und bei der Durchführung beobachtet werden kann, weil von der Zuverlässigkeit des Annippelns und der dabei erforderlichen schonenden Behandlung der Elektroden die Betriebssicherheit in hohem Maße abhängt. Die Einführtrichter der einzelnen Haltevorrichtungen erleichtern den Kranfahrern das Einsetzen der heißen Elektroden in die Vorrichtungen, so daß eine Unfall-oder Bruchgefahr weitgehend ausgeschaltet wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungs-L,ciuCiialerr dnrcict;tcllt und im folgenden näher erläutert.
Ls zeigen Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch die Vorrichtung nach der Linie I - I in Fig. 2; Fig. 2 einen horizontalen Schnitt nach der Linie II - II in Fig. 1; Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung; Fig. 4 eine Einzelheit X nach Fig. 1; Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V - V in Fig. 4; Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI - VI in Fig. 5; Fig. 7 eine Elektroden-Annippelstand-Anlage in Seitenansicht und vertikalem Teilschnitt; Fig. 8 die Anlage gem. Fig. 7 in Draufsicht; Fig. 9 eine Einzelheit der in Fig. 7 und 8 dargestellten Anlage im Schnitt.
Wie aus den Fig. 1 bis 5 ersichtlich ist, wird die Elektrode 1 mittels Klemmwirkung durch die Klemmbacken 2,3 und 4 gehalten. Die Klemmbacken 2,3 und 4 sind mit Klemmschalen 31-versehen, die aus Kupfer bestehen.
Die Klemmbacken 2 und 3 sind mittels einer Lagerung in den Bolzen 6 und 7 um die vertikalen Achsen xl und x2 schwenkbar. Die Lage-rbolzen 6 und 7 sind in der gemeinsamen Halterung 5 befestigt. Die Halterung 5 ist mittels zweier Lenkerpaare 8,9 und der Lagerbolzen 10,11 und 12,13 gegenüber dem Vorrichtungsrahmen 14 parallel geführt. In der in Fig.
1 ersichtlichen Stellung bilden die Parallel-Lenker 8,9 gegenüber der Horizontalen einen Neigungswinkel o(. . Dieser soll mindestens 5 Winkelgrad betragen.
Durch diese Anordnung wird eine Selbsteinstellbarkeit der Klemmbacken 2 und 3 sowohl in Richtung auf die Elektrodenmittelachse M wie auch hinsichtlich der satten Flächenanlage an der Elektrodenmantelfläche erreicht.
Wie aus den Fig. 1 und 2 sowie Fig. 4 und 5 ebenfalls erkennbar ist, ist die dritte Klemmbacke 4 mittels der Kugelschale 30 und der auf dem Schwenkbolzen 17 gelagerten Kugelhülsen 29 selbsteinstellbar und in engen Grenzen kardanisch beweglich angeordnet. Sie wird mittels des Schwenkbolzens in dem zweiarmigen Klemmhebel 15,16 gehalten, der auf dem Exzenterbolzen 20 schwenkbar gelagert ist. Dadurch ist eine Verstellung des Klemmhebels 15,16 um die Achse Z des Exzenterbolzens 20 möglich. Durch Drehen des Exzenterbolzens 20 wird eine Justierung bzw. Anstellung der Klemmbacke 4 in Richtung auf die Elektrodenmittelachse M ermöglicht. Der Exzenterbolzen 20 ist mit einer Rastvorrichtung 23 versehen, die in verschiedenen Raststellungen auf der Seitenwand 22 des Gehäuses 21,22 eingerastet werden kann.
Dieses Gehäuse dient zur Aufnahme sowohl der Lagerung des Exzenterbolzens, wie auch des Sperrhebels 24 mittels des Lagerbolzens 27. Dieser ermöglicht ein Schwenken des Sperrhebels 24 um die Achse S. Der Sperrhebel 24 dient zur Arretierung des Klemmhebels 15,16 der die Klemmbacke 4 trägt, in der Offnungsstellung. Zu diesem Zweck ist der Klemmhebel 15,16 auf einer Seite 15 mit einem Nocken 26 versehen. In der Öffnungsstellung der Klemmbacke 4 übergreift der Klinkenansatz 25 des Sperrhebels 24 diese Klemmhebelnocke 26.
In dieser Sperr- und Arretierstellung bleibt der Sperrhebel 24 durch sein Eigengewicht, bis er durch Zurückschwenken die Verriegelung mit dem Nocken 26 entsperrt. Für diesen Zweck ist der Sperrhebel 24 mit einer Trittplatte 28 versehen, die eine Fußbetätigung ermöglicht.
Nach der Freigabe des Klemmhebels 15,16 schwenkt dieser durch Eigengewicht selbsttätig nach unten und bewegt sich dabei auf die Elektrodenmantelfläche zu, und zwar solange, bis die Elektrode 1 zwischen den drei Klemmbacken festgeklemmt ist.
Soll die Elektrode 1 aus der Haltevorrichtung entnommen wurden. so wird sie mit. Hilfe eines Krans nach oben gezogen. Diese Bewegung wird von den Klemmbacken mitgemacht und dadurch lockert sich die Klemmung. In diesem Augenblick wird durch Tritt auf die Fußplatte 32 des Klemmhebels 15,16 dieser soweit nach unten gedrückt, bis die Klemmhebelnocke 26 unter den Klinkenansatz 25 des Sperrhebels 24 tritt und von dieser arretiert wird.
Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, trägt der Vorrichtungsrahmen 14 in seinem oberen Bereich den Ein für trichter 33, der das Einführen der Elektroden 1 in die Halterung erleichtert.
Die Fig. 7,8 und 9 zeigen eine Elektroden-Annippel-Anlage, bei der die Haltevorrichtungen 34 mit ihren Einführtrichtern 33 in einer Reihe unterhalb einer Kranbahn angeordnet sind. Wie aus Fig. 7 rechte Seite hervorgeht, sind die Annippel stände mit langen nach unten führenden Rohren unterhalb des Hüttenflurs ausgerüstet, welche zur Aufnahme der Elektroden 1 dienen. Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. 7 abgebildete Annippelstand-Anlage.
Fig. 9 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Annippelstand während der Durchführung des Annippelvorganges. Die Elektrode 1 ist mittels der Klemmbacken 3,4 festgeklemmt.
Die anzunippelnde Elektrode la hängt mittels eines nicht dargestellten Geschirrs am Kran. Sie wird langsam abgesenkt und mit ihrem Gewindeansatz lb in das Muttergewinde der Elektrode 1 eingefädelt und festgedreht.
Nach dem Annippeln wird der Elektrodenstrang mittels des Krans leicht angehoben, -so daß sich die Klemmung- löst.
Darauf wird durch Fußbetätigung der Trittplatte 32 des Klemmhebels 15,16 dieser etwas angehoben, so daß die Arretiervorrichtung einrastet und den Klemmhebel 15,16 in der Öffnungsstellung festhält. Darauf wird der Elektrodenstrang soweit abgesenkt, daß die Elektrode la sich mit ihrem oberen Ende in Arbeitsstellung befindet und der nächste Annippelvorgang stattfinden kann.

Claims

Haltevorrichtung für Graphitelektroden für Elektroöfen und mit Haltevorrichtungen versehene Elektroden-Annippelstand-Anlage Patentansprüche Haltevorrichtung für Lichtbogenofen-Graphitelektroden mit mehreren umfangsverteilten Klemmbacken, gekennzeichnet durch eine Dreipunkt-Anordnung von nach der Elektrodenmantelkrümmung geformten Klemmbacken (2,3,4), von denen zwei Klemmbacken (2,3) selbsteinstellend um vertikale Achsen (x1,x2) schwenkbar gelagert sind, während die dritte Klemmbacke (4) zentrisch zu den beiden anderen und zur Elektrodenmittelachse (M) ausgerichtet um eine horizontale Achse (Y) schwenkbar an einem um eine zweite horizontale Achse (Z) kippbaren Klemmhebel (15-,16) gelagert ist,
2 Haltevorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die beiden um vertikale Achsen (xl,x2) schwenkbaren Klemmbacken (2,3) an jeweils einem in einer gemeinsamen Halterung (5) befestigten Schwenkbolzen (6,7) gelagert t;lnd .
3. Haltevorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (5) mittels zweier Parallel-Lenkerpaaren (8,9) am Vorrichtungsrahmen (14) um einen Betrag von mindestens 30 mm parallel zur Elektrodenmittelachse (A) höhenverschiebbar ist, wobei sich deren Abstand zur Elektrodenmittelachse (M) in Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel (z.2 ) der Parallel-Lenker (8,9) um den Betrag (s) ändert,. welcher sich als Differenz aus dem Produkt von Radius (r) und der beiden Winkel-Endlagen ergibt.
4. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der mit der dritten Klemmbacke (4) versehene Klemmhebel (15,16) aus zwei im Abstand voneinander angeordneten parallelen Schwingen (41,42) besteht, in denen der die horizontale Schwenkachse (y) der Klemmbacke (4) bildende Schwenkbolzen (17) befestigt ist, und die mittels einer Lagerbüchse (19) verbunden sind, welche auf dem in einem .Gehäuse (21,22) gelagerten Exzenterbolzen (20) schwenkbar ist.
5. Haltevorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterbolzen (20) mit einer Rastvorrichtung (23) versehen ist, die zum Justieren in verschiedenen Exzenterstellungen an der Gehäuse-Seitenwand (22) dient.
6. Haltevorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß der um die horizontale Achse (z) schwenkbare Klemmhebel (15,16) klemmbackenseitig ein größeres Gewicht aufweist. als betatigun(JsseitilJfi wo er mit einer FuBtrittplut tL' (28) zur Üt'fnurqsbetätiyung versehen ist.
7. Haltevorrichtung nach den Ansprüchen 1, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Festhalten des schwenkbaren Klemmhebels (15,16) in der Öffnungsstellung ein Sperrhebel (24) dient, der um eine quer zur Achse (z) des Klemmhebels (15,16) angeordnete Achse (S) schwenkbar und mit einem in der gesperrten Öffnungsstellung einen Nocken (26) am Klemmhebel (15,16) übergreifenden Klinkenansatz (25) versehen ist, der mittels Fußbetätigung durch Wegschwenken des Sperrhebels (24) den Klemmhebelnocken (26) freigibt.
8. Haltevorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Klemmbacke (4) kardangelenkig mittels in einer Kugelschale (30) und einer in dieser gehaltenen, auf dem Schwenkbolzen (17) des Klemmhebels (15,16) gelagerten Kugelhülse (29) gehalten ist.
9. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (2,3,4) mit aus einem Reibbelag bestehenden Klemmschalen (31) versehen sind.
10. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (2,3,4) mit Klemmschalen (31) versehen sind, die aus Kupfer bestehen oder auf ihrer elektrodenseitigen Klemmfläche mit einer Kupferauflage versehen sind.
11. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (2,3,4) bzw. Klemmschalen (31) an ihren elektrodenseitiqen Klemmflächen aufgerauht sind
12. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrichtungsrahmen an seiner Oberseite zentrisch zur Elektrodenachse (M) ausgerichtet, mit einem Einführtrichter (32) für die einzuführenden Elektroden (1) versehen ist.
13. Mit Haltevorrichtungen nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche versehenen Elektroden-Annippelstand-Anlage, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der in Reihe längs einer Kranbahn angeordneten einzelnen Annippelstände als Kammer aus einem Stahlrohr und/oder einer Feuerfest-Auskleidung zur Aufnahme der einzelnen Elektroden ausgebildet ist, auf deren oberem Ende-oberhalb der Ofenbühne je eine Haltevorrichtung angeordnet ist.