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Haltevorrichtung für Graphitelektroden für Elektro-
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Eine derartige schonende Einwirkung auf die Elektroden-Mantel flächen
as beiQpielswelse Dei der zuletzt genannten Vorrichtung nicht gegeben.
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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.
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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.
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Die weiteren Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich
aus den Patentansprüchen 2 bis 11.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungs-L,ciuCiialerr
dnrcict;tcllt und im folgenden näher erläutert.
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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.
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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.
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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.
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1 ersichtlichen Stellung bilden die Parallel-Lenker 8,9 gegenüber
der Horizontalen einen Neigungswinkel o(. . Dieser soll mindestens 5 Winkelgrad
betragen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Fig. 9 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Annippelstand während
der Durchführung des Annippelvorganges. Die Elektrode 1 ist mittels der Klemmbacken
3,4 festgeklemmt.
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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.
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Nach dem Annippeln wird der Elektrodenstrang mittels des Krans leicht
angehoben, -so daß sich die Klemmung- löst.
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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.