DE3144520A1 - Elektrodenhalter fuer lichtbogenoefen - Google Patents

Elektrodenhalter fuer lichtbogenoefen

Info

Publication number
DE3144520A1
DE3144520A1 DE19813144520 DE3144520A DE3144520A1 DE 3144520 A1 DE3144520 A1 DE 3144520A1 DE 19813144520 DE19813144520 DE 19813144520 DE 3144520 A DE3144520 A DE 3144520A DE 3144520 A1 DE3144520 A1 DE 3144520A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode holder
sectors
holder according
springs
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19813144520
Other languages
English (en)
Inventor
Franz 8505 Röthenbach Schieber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arc Technologies Systems Ltd
Original Assignee
Arc Technologies Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arc Technologies Systems Ltd filed Critical Arc Technologies Systems Ltd
Priority to DE19813144520 priority Critical patent/DE3144520A1/de
Priority to KR1019820004700A priority patent/KR840002095A/ko
Priority to PT75699A priority patent/PT75699B/pt
Priority to EP82810444A priority patent/EP0079304A1/de
Priority to US06/438,582 priority patent/US4462104A/en
Priority to YU02481/82A priority patent/YU248182A/xx
Priority to ES517177A priority patent/ES517177A0/es
Priority to NO823704A priority patent/NO823704L/no
Priority to DD82244670A priority patent/DD206822A5/de
Priority to BR8206456A priority patent/BR8206456A/pt
Priority to DK496582A priority patent/DK496582A/da
Priority to PL23894182A priority patent/PL238941A1/xx
Publication of DE3144520A1 publication Critical patent/DE3144520A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00Heating by electric discharge
    • H05B7/02Details
    • H05B7/12Arrangements for cooling, sealing or protecting electrodes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00Heating by electric discharge
    • H05B7/02Details
    • H05B7/10Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding electrodes
    • H05B7/101Mountings, supports or terminals at head of electrode, i.e. at the end remote from the arc

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Description

  • Elektrodenhalter für Lichtbogenöfen
  • Die Erfindung betrifft einen Elektrodenhalter für an Lichtbogenöfen eingesetzte Elektroden, der einen metallischen, gekühlten Rohrteil umfaßt, der zumindest im Bereich des im Ofen befindlichen Abschnitts mit.
  • einem hohlzylinderartigen Schutzmantel aus temperaturbeständigem Material umgeben ist.
  • Elektroden mit einem derartigen Elektrodenhalter gibt es in zwei prinzipiellen Ausführungsformen. Nach der ersten Ausführungsform besteht die Elektrode aus zwei axial fluchtenden Abschnitten, nämlich dem den oberen Abschnitt darstellenden Elektrodenhalter, im wesentlichen bestehend aus einem metallischen, gekühlten Rohrteil, an dessen unterem Ende der den anderen Abschnitt darstellende Aktivteil aus sich verzehrendem Material angeschlossen ist, an dem der Lichtbogen erzeugt wird. Diese Art wird allgemein als Kombinationselektrode bezeichnet. Bei der zweiten Ausführungsform ist der sich aus verzehrendem Material bestehende Aktivteil axial verschieblich in dem Elektrodenhalter, im wesentlichen bestehend aus einem metallischen, gekühlten Rohrteil, geführt, so daß der Aktivteil aus sich verzehrendem Material entsprechend dem an seinem unteren Ende auftretenden Verbrauch nachgesetzt werden kann.
  • Diese Anordnung wird allgemein als Durchschubelektrode bezeichnet. Beiden Anordnungen ist gemeinsam, daß der durch den metallischen, flüssigkeitsgekühlten Rohrteil gebildete Elektrodenhalter während des Betriebs der Elektrode zumindest teilweise in den Ofenraum hineinragt.
  • Die Elektroden für Lichtbogenöfen sind aber nun starken Beanspruchungen ausgesetzt. Diese Beanspruchungen sind thermischer und mechanischer Natur. Die thermischen Belatungen resultieren aus den hohen Arbeitstemperaturen, die insbesondere bei der Elektrostahlherstellung erreicht werden. Die mechanischen Belastungen ergeben sich zum einen aus einem nicht vermeidbaren Auftreffen der Elektrode auf Schrotteile beim Einfahren in den Ofen, desweiteren aufgrund von Bewegungen der Schmelze, bei Schrottversatz und schließlich aufgrund von Schwingungen, hervorgerufen durch den Lichtbogen.
  • Für die Brauchbarkeit dieser Elektroden ist es deshalb entscheidend, den Abschnitt des metallischen, gekühlten Rohrteils des Elektrodenhalters, der während des Betriebs sich im Ofen befindet, vor diesen thermischen und mechanischen Beanspruchungen wirksam zu schützen.
  • Zur Lösung dieses Problems sind zahlreiche Vorschläge gebracht worden.
  • Bei den in der BE-PS 867 876 beschriebenen Kombinationselektroden ist der den Elektrodenhalter darstellende Metallschaft, der das Kühlsystem enthält, durch eine außenliegende, hochtemperaturbeständige Masse überzogen.
  • Dabei handelt es sich um eine kontinuierliche Beschichtung. Zur Verbesserung der Haftung dieser Beschichtung an der Mantelfläche des Metallschafts weist dieser Haken auf, die in die Beschichtung eingreifen.
  • thnlicheKombinationselektroden sind aus der GB-PS 1 223 162 bekannt. Bei diesen ist der gesamte Elektrodenhalter mit einer schützenden, keramischen Beschichtung versehen. Nach dieser Lösung wird darauf geachtet, daß die keramische Beschichtung eine möglichst geringe Dicke aufweist und auch in den Elektrodenhalter selbst zur Isolierung der dort laufenden Rohre zu einem erheblichen Anteil eindringt. Diese Rohre dienen sowohl der Kühlwasserführung als auch der Stromzufuhr zu dem Aktivteil aus Grafit.
  • In der E-Patentanmeldung O 010 305 ist eine Kombinationselektrode beschrieben, die einen Elektrodenhalter aufweist, der aus einem Metallrohr gebildet ist, das gegenüber dem stromführenden Kühlsystem elektrisch isoliert ist und über eine zwischen dem Kühlsystem und dem Metallrohr vorhandene feuerfeste Substanz ausreichend kühlbar ist. Der untere Abschnitt des den Elektrodenhalter darstellenden Metallrohrs ist wiederum mit einer mittels Haken gesicherten keramischen Beschichtung versehen.
  • Die DE-P.S 27 25 537 offenbart eine Kombinationselektrode, bei der der metallische, flüssigkeitsgekühlte obere Abschnitt, d.h. der Elektrodenhalter, durch eine Feuerfestmasse gesichert ist, die thermisch leitende Vorsprünge überdeckt. Diese Vorsprünge sollen dazu dienen, daß in dem Fall, in dem aufgrund starker örtlicher Beanspruchung durch starre Schrotteile eine örtliche Beschädigung der Feuerfestmasse eintritt, durch die Vorsprünge ein unmittelbarer mechanischer Kontakt mit dem Leitungssystem verhindert wird, wobei zugleich unzulässig hohe Ströme über diese Vorsprünge wegen ihres Schmelzsicherungscharakters nicht fließen können.
  • Schließlich ist durch die DE-AS 27 30 884 eine Durchschubelektrode bekannt, bei der der den Elektrodenhalter darstellende metallische, gekühlte Rohrteil, durch den der Aktivteil aus Grafit hindurchgesetzt wird, mit einer Feuerfestmasse beschichtet ist. Zugleich weist der Rohrteil radial nach außen gerichtete Vorsprünge auf, die in die Feuerfestmasse eingreifen. Durch diese möglichst gleichmäßig am Umfang und in axialer Richtung verteilten Vorsprünge soll einerseits eine gleichmäßigere Kühlung der Feuerfestmasse und andererseits ein besserer Halt dieser Masse bewirkt werden.
  • Diese Lösung entspricht den erörterten Schutzmantel-Ausbildungen bei Kombinationselektroden. Nach dem Stand der Technik werden also dieselben Vorschläge für Elektrodenhalter sowohl für Kombinationselektroden als auch für Durchschubelektroden gemacht.
  • Sämtlichen dieser bekannten Elektrodenhaltern ist der Nachteil gemeinsam, daß selbst bei einer relativ geringen örtlichen Beschädigung des Schutzmantels dieser insgesamt von dem metallischen Rohr teil des Elektrodenhalters entfernt und auf dieses ein neuer Schutzmantel aufgebracht werden muß. Dies verursacht lange Betriebsunterbrechungen und hohe Kosten.
  • Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Elektrodenhalter ist das Aufwachsen von Schlacken- und Metallschichten auf dem Schutzmantel aus keramischen Stoffen; dadurch ergeben sich Störungen im Ofenbetrieb.
  • Aufgrund dessen ist schon ein Elektrodenhalter vorgeschlagen worden, bei der der metallische, gekühlte Rohrteil des Elektrodenhalters durch Ringe aus kohlenstoffhaltigem Material, bevorzugt aus Grafit, geschützt ist. Dieser Schutzmantel hat sich im Einsatz der geschilderten Elektrodenhalter schon sehr gut bewährt.
  • Die Grafitringe bilden nämlich einen sowohl mechanisch als auch thermisch ausgezeichneten Schutzmantel. Ein Vorteil eines derartigen Schutzmantels ist darin zu sehen, daß bei teilweiser Beschädigung desselben der jeweilige Grafitring ausgetauscht werden kann, während bei den durchgehenden Schutzüberzügen eine komplette Neuerstellung erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil ist die Vermeidung des Aufwachsens von Schlacken- oder Metallschichten; aufgrund der oxidativen Zerstörung der Oberfläche des Grafits fallen diese nämlich laufend vom Schutzmantel ab. Es stellte sich jedoch als Nachteil heraus, daß in manchen Fällen die Ringe zur Rißbildung neigten. Verantwortlich dafür sind unterschiedliche Wärmedehnungen des Schutzmantels und des den Elektrodenhalter bildenden Rohrteils und die dadurch im Schutzring entstehenden Spannungen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Schutzmantel für den metallischen, gekühlten Rohrteil von Elektrodenhaltern der vorausgesetzten Art zu schaffen, der den auftretenden thermischen und mechanischen Beanspruchungen voll genügt, möglichst einfach ausgebildet und leicht zu montieren und zu reparieren ist und darüber hinaus einen guten Wärmeübergang zu dem metallischen, gekühlten Rohrteil des Elektrodenhalters gewährleistet, um die Standzeit des Schutzmantels zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Elektrodenhalter der vorausgesetzten Art dadurch gelöst, daß der Schutzmantel aus mindestens einem Ring aus mehreren Hohlzylinder-Sektoren gebildet ist, die kraftschlüssig miteinander verbunden sind und mit Vor spannung auf dem Rohrteil des Elektrodenhalters unmittelbar anliegen.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung ist ein Schutzmantel geschaffen, der sämtlichen Anforderungen in bezug auf die thermische und mechanische Beanspruchbarkeit entspricht. Nachdem die einzelnen Sektoren des Schutzmantels mit Vorspannung auf dem Rohrteil des Elektrodenhalters unmittelbar anliegen, ergibt sich eine gute Wärmeübertragung zwischen dem Schutzmantel und dem Rohrteil über die gesamte Fläche. Dieser gute Wärmeübergang wird erreicht, ohne daß es erforderlich wäre, Füllmaterialien zwischen dem Schutzmantel und dem Rohrteil des Elektrodenhalters einzubringen. Darüber hinaus können die einzelnen Sektoren des erfindungsgemäßen Schutzmantels Spannungen aufgrund unterschiedlicher thermischer Dehnungen des Materials des Schutzmantels einerseits und des Rohrteils des Elektrodenhalters andererseits aufgrund der kraftschlüssigen Verbindung der Sektoren kompensieren, so daß die Gefahr eines Beschädigens des Schutzmantels aufgrund dieser Wärmedehnungen vermieden ist. Der Schutzmantel ist danach geeignet, den thermischen Beanspruchungen gerecht zu werden.
  • Ein Gleiches gilt für die mechanischen Belastungen.
  • Aufgrund der kraftschlüssigen Verbindung der Sektoren untereinander werden Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Sektoren ausgeglichen, so daß die Sektoren mit ihrer inneren Mantelfläche stets satt an die Mantelfläche des Rohrteils des Elektrodenhalters angepreßt werden. Aufgrund dessen können Druck- und Biegekräfte von dem Schutzmantel auf den Rohrteil des Elektrodenhalters übertragen werden, ohne daß aufgrund mangelnder Anlage des Schutzmantels an dem Rohrteil das Material des Schutzmantels überbeansprucht wird. Zugleich ist aber der Rohrteil des Elektrodenhalters durch den Schutzmantel vollständig geschützt.
  • Schließlich kann der erfindungsgemäße Schutzmantel leicht montiert und erforderlichenfalls wiederdemontiert werden. Hierfür kann nämlich der komplette Ring aus Sektoren einfach von einem Ende her auf den Rohrteil des Elektrodenhalters aufgeschoben werden.
  • Es ist aber auch möglich, mehrere Sektoren zu einem Teilring zu verspannen und dann den kompletten Ring aus mehreren Teilringen zusammenzufügen, was eine direkte Montage des erfindungsgemäßen Schutzrings am metallischen Rohrteil des Elektrodenhalters ermöglicht. Falls ein Sektor oder mehrere Sektoren des Schutzringes beschädigt werden, kann der beschädigte Sektor bzw. die Sektoren einfach ausgetauscht werden.
  • In dem Fall, in dem der Schutzmantel aus mehreren, jeweils aus Sektoren zusammengesetzten Ringen gebildet ist, die axial aneinandergefügt sind, ist es möglich, einen zuerst am unteren Ende des Rohrteils des Elektrodenhalters angeordneten Ring, der im Ofen natürloch der höchsten Belastung ausgesetzt ist und damit eher beschädigt wird oder verschleißt als weiter oben angeordnete Ringe, am Rohrteil nach oben zu schieben und dafür einen neuen Ring oder einen bereits im oberen Abschnitt des Rohrteils gebrauchten, aber für den unteren Abschnitt noch tauglichen Ring aufzubringen. Auf diese Weise können sukzessive die Ringe ersetzt werden, wodurch die Montagezeiten verkürzt und die Kosten für die Wartung des Schutzmantels des Elektrodenhalters erniedrigt werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Elektrodenhalters ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.
  • Nach einer ersten Variante ist es möglich, daß die Sektoren aus kohlenstoffhaltigen, vorzugsweise nichtgrafitischen bzw. teilgrafitischen Materialien, bestehen. So ergeben sich wirtschaftliche Standzeiten der Schutzringe, verbunden mit den günstigen Eigenschaften des kohlenstoffhaltigen Materials hinsichtlich der Benetzung durch Schlacken- oder Metallspritzer.
  • Die bei richtiger Dimensionierung der Schutzringe erreichte, gewünschte langsame Oxidation des Kohlenstoffs, vor allem an den heißeren äußeren Umfangsflächen der Ringe, verhindert das bei keramischen Uberzügen häufig beobachte störende Aufwachsen von Schlacken- oder Metallteilchen.
  • Weil bei der erfindungsgemäßen Lösung ein besondersguter Wärmeübergang vom Schutzmantel zum Rohrteil des Elektrodenhalters erreicht wird, ist es günstig für den Schutzmantel, Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit zu verwenden. Aufgrund dessen empfehlen sich aus den kohlenstoffhaltigen Materialien die sogenannten nichtgrafitischen bzw. teilgrafitischen.
  • Falls man auf den Vorteil der Selbstreinigung der Schutzringoberfläche verzichten will, kann man auch keramische Werkstoffe einsetzen.
  • Es ist zweckmäßig, die Sektoren im oberen Abschnitt des Rohrteils des Elektrodenhalters aus keramischen und im unteren Abschnitt aus kohlenstoffhaltigen Werkstoffen herzustellen. Auch andere, z.B. gemischte Anordnungen der Ringe bzw. Sektoren aus verschiedenen Materialien sind denkbar.
  • Die kraftschlüssige Verspannung der Sektoren untereinander und die Erzielung der Vorspannkraft, mit der der Ring aus den Sektoren unmittelbar auf dem Rohrteil des Elektrodenhalters anliegt, wird vorteilhafterweise durch Federkraft erreicht.
  • Bezüglich der Anordnung der die Federkraft erzielenden Federn besteht eine Reihe von Möglichkeiten. So kann ein Federring oder es können mehrere Federringe je Schutzring vorgesehen sein, wobei zugleich jeder Federring entweder durch eine Feder oder mehrere hintereinandergeschaltete Federn gebildet sein kann.
  • Vorteilhafterweise sind die Federn in konzentrisch zur Ringform verlaufenden Bohrungen oder Ausnehmungen in den Sektoren angeordnet. Damit sind die Federn in die Sektoren integriert und dadurch sowohl gegen zu hohe thermische als auch mechanische Beanspruchungen geschützt.
  • Zur weiteren Erniedrigung der thermischen Beanspruchung der Federn liegen die Bohrungen bzw. Aussparungen nahe der inneren Mantelfläche der Sektoren, so daß die Federn möglichst nahe an das Kühlsystem des Rohr teils herangerückt sind und deshalb die Temperatur im Bereich der Federn möglichst niedrig gehalten wird.
  • Die Federn selbst'können entweder Spiralfedern oder Blattfedern sein.
  • Von besonderer Bedeutunq ist in jedem Fall, daß die Federn aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehen, um die Erwärmung der Federn durch Hystereseverluste zu vermeiden.
  • Grundsätzlich sollen die Federn eine hohe Warmfestigkeit besitzen. Hierzu können die Federn entweder aus austenitischen Stählen auf der Basis Chrom-Nickel-Molybdän oder aus berylliumhaltigem Werkstoff bestehen.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die in Umfangsrichtung liegenden und/oder in Achsrichtung liegenden Stoßflächen benachbarter Sektoren mindestens eine komplementäre radiale Abstufung auf. Dadurch ist selbst in dem Fall, in dem aufgrund von Toleranzen die Stoßflächen benachbarter Sektoren nicht völlig satt aneinanderstoßen, eine Abdichtung der Sektoren untereinander aufgrund der ineinander eingreifenden Abstufungen gewährleistet mit der Folge eines sicheren Schutzes des metallischen, gekühlten Rohrteils des ElektraRmhaLters.
  • Nach einer weiteren Möglichkeit ist die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Sektoren relativ klein und die Stoß flächen verlaufen in einem Winkel zum Radialstrahl des Hohlzylinders. Damit liegen die relativ dünnen Sektoren eines Rings schräg in bezug auf die zugehörigen Radien auf dem Rohrteil auf.
  • Dadurch werden Toleranzen aufgrund eines "Selbsteinstellungs-Effekts" ausgeglichen, indem je nach Durchmesser des Rohrteils bzw. lichter Durchmesser des Rings aus den Sektoren diese sich in mehr aufrechter oder in mehr liegender Lage einstellen.
  • Dieser "Selbsteinstellungs-Effekt" ergibt sich dadurch,daß sich die schräg anliegenden Sektoren des Schutzrings durch die tangentielle Kraftkomponente der Federspannung entsprechend anordnen. Die tangentizelle Kraftkomponente der Feder spannung wird dadurch erreicht, daß in den jeweiligen Sektoren - über den Umfang gleichgerichtet - das eine Ende der Bohrung bzw. der Aussparung für die Feder einen größeren Abstand von der Mantelfläche des Rohrteils besitzt als das andere Ende der angesprochenen Bohrung bzw.
  • Aussparung.
  • Diese Einstellung der Sektoren ergibt sich insbesondere dann, wenn die inneren Mantelflächen der Sektoren kleiner sind als die zur äußeren Mantelfläche sich theoretisch aus der Kreisteilung ergebenden und damit der fertigmontierte Schutzring zwischen den Sektoren nach innen offene, keilförmige Spalten aufweist.
  • Besonders in diesem Fall ordnen sich die Sektoren so an, daß sich zwischen den Sektoren stets nach innen offene, keilförmige Spalten bilden, die auch bei abnehmendem Durchmesser der Sektoren nach außen geschlossen sind.
  • In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, daß die innere Mantelfläche der Sektoren eben ist, so daß sich die Sektoren bei der geschilderten Einstellung entsprechend auf der Mantelfläche des Rohrteils bewegen und ausrichten können. Auch die äußeren Mantelflächen der Sektoren brauchen nicht zylinderförmig, sondern können auch eben ausgebildet sein. Darüber hinaus können sowohl die inneren als auch die äußeren Mantelflächen der Sektoren geeignete Profilierungen oder dergleichen aufweisen.
  • Um eine Aufheizung, insbesondere einer in Umfangsrichtung geschlossenen Feder, aufgrund eventuell auftretender Störströme zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, zumindest ein elektrisch isolierendes Verbindungselement in die Feder einzubauen. Ein derartiges Verbindungselement kann beispielsweise aus hochgesintertem Aluminiumoxid bestehen.
  • Aus den gleichen Uberlegungen heraus können zwischen die Stoßflächen der Sektoren elektrisch isolierende Elemente eingebracht sein. Dies gilt in erster Linie für die in Umfangsrichtung liegenden Stoß flächen der Sektoren. Es können aber auch die in Achsrichtung liegenden Stoß flächen der Sektoren mit elektrisch isolierenden Elementen in Abstand gehalten sein.
  • Ausführungsbeispiele de s erfindungsgemäßen Elektrodnhalters ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht einer Elektrode mit einem erfindungsgemäßen Elektrodenhalter, Fig. 2 einen Hohlzylindersektor, aus dem der Schutzmantel des erfindungsgemäßen Elektrodenhalters zusammengesetzt ist, Fig. 3 einen Schnitt durch einen aus mehreren Sektoren bestehenden Teilring, Fig. 4 eine Ansicht eines derartigen Teilrings, Fig. 5 die Montage des Schutzmantels des erfindungsgemäßen E'lektrodenhalters, wobei der Ring aus Sektoren aus mehreren Teilringen zusammengesetzt wird, Fig. 6 eine mögliche Verbindungsart der die Sektoren zu einem Ring bzw. Teilring verspannenden Federn, Fig. 7 eine axiale Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Sektoren, Fig. 8 eine perspektivische Darstellung der Sektoren nach Fig. 7, Fig. 9 bis 11 zwei Möglichkeiten des axialen Aneinanderfügens mehrerer aus jeweils entsprechenden Sektoren bestehender Ringe, Fig. 11, 12 und 13 weitere Ausführungsformen der Sektoren, und Fig. 14 eine weitere Möglichkeit des Aneinanderfügens von Federn zu einem Federring.
  • Aus Fig. 1 ergibt sich in schematischer Darstellung der wesentliche Aufbau einer einschlägigen Elektrode für Lichtbogenöfen, und zwar in der Ausführungsform einer Kombinationselektrode. Diese Elektrode besteht aus einem Elektrodenhalter, der von einem metallischen, gekühlten Rohrteil 1 gebildet ist. An das untere Ende des den Elektrodenhalter darstellenden Rohrteils 1 ist ein Aktivteil 2 aus sich verzehrendem Material, z.B. Grafit, mittels eines Schraubnippels 3'angeschlossen. Die Elektrode wird durch eine am oberen Abschnitt des Rohrteils 1 des Elektrodenhalters angreifende Tragkonstruktion 4 gehalten. Da es sich bei der Fig. 1 um eine schematische Darstellung handelt, sind insbesondere die elektrischen Bauteile und die Kühlanordnungen nicht aufgeführt, da diese Baugruppen eine herkömmliche Ausbildung haben können.
  • Im Zusammenhang mit der Erfindung ist nämlich nur wichtig ein insgesamt mit 5 bezeichneter, hohlzylindrischer Schutzmantel aus temperaturbeständigem Material, der den metallischen Rohrteil 1 des Elektrodenhalters im Bereich des im Ofen befindlichen Abschnitts umgibt und auf diese Weise, wie bereits geschildert worden ist, gegenüber unzulässigen thermischen und mechanischen Beanspruchungen schützt.
  • Der Schutzmantel 5 ist aus hohlzylindrischen Sektoren zusammengesetzt, von denen sich einer nach einer ersten Ausführungsform aus Fig. 2 ergibt, in der der Sektor insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Der Hohlzylinder-sektor besitzt danach eine innere Mantelfläche 11 und eine äußere Mantelfläche 12, zwei in Umfangsrichtung liegende Stoßflächen 13 und zwei in axialer Richtung liegende Stirnflächen 14. Darüber hinaus weist der Sektor zwei auf einer Sehne verlaufende Bohrungen 15 auf.
  • Wie sich am besten aus den Fig. 3 und 4 ergibt, werden mehrere Sektoren 10 zu einem Teilring zusammengefügt, indem sie an ihren Stoßflächen 13 aneinandergereiht werden. Die Sektoren 10 dieses Teilrings werden miteinander durch durch die Bohrungen 15 hindurchgeführte Federn, im gezeigten Fall Spiralfedern 20, miteinander verspannt. Um eine vorläufige endseitige Verankerung der Spiralfedern 20 und damit deren Vorspannung zu gewährleisten, sind gabelförmige Spannelemente 21 vorgesehen, die nicht dargestellte Gegenanschläge an den Enden der Federn 20 oder einfach Windungen derselben hintergreifen und auf diese Weise die Federn 20 in einer vorgespannten Stellung halten.
  • In Fig. 4 ist links schematisch das Anbringen der Spannelemente 21 dargestellt, während sich rechts die Spannelemente 21 bereits in der Arretierstellung befinden.
  • Fig. 5 zeigt das Aneinanderfügen derart hergestellter Teilringe aus Sektoren 10 zu einem kompletten Ring.
  • Danach werden die Teilringe sukzessive dadurch aneinandergefügt, daß die entsprechenden Enden der Federn 20, die durch die Spannelemente 21 in der gespannten Stellung gehalten sind, miteinander verbunden werden, worauf die Spannelemente 21 entfernt werden, so daß die Sektoren auch an den Fügestellen der Teilringe mit ihren Stoßflächen satt zur Anlage gelangen.
  • Ein derart hergestellter Ring aus Sektoren 10 kann entweder auf den Rohrteil 1 von einem Ende her aufgeschoben werden oder an dem Rohrteil 1 in der soeben geschilderten Weise durch Aneinanderfügen von Teilringen radial montiert werden.
  • Entscheidend ist, daß die Ringe aus den Sektoren 10 unter Vorspannung unmittelbar auf der Mantelfläche des Rohrteils 1 aufliegen, wie sich das aus Fig. 1 ergibt.
  • Dadurch ergeben sich die bereits geschilderten Vorteile, die insbesondere in einem guten Wärmeübergang zwischen dem Schutzmantel 5 und dem Rohrteil 1 und dem sich daraus ergebenden geringeren oxidativen Verschletß.und im Fehlen jeglicher schädlicher Spannungen innerhalb des Schutzrings, wie sie durch unterschiedliche Wärmedehnungen von Schutzring und Rohrteil oder durch radiale Temperaturgradienten innerhalb des Schutzrings entstehen, bestehen.
  • Aus Fig. 6 ergibt sich eine weitere mögliche Verbindungsweise von zwei hintereinander geschalteten Federn 20, die einerseits in der geschilderten Weise dem Verspannen der Sektoren 10 untereinander und dem Aufbringen eines Rings aus diesen Sektoren 10 auf dem Rohrteil 1 unter einer entsprechenden Vorspannung andererseits dienen. Gemäß Fig. 6 sind die Enden der Federn 20 durch Anschläge 22, die in entsprechenden Ausnehmungen 16 an den jeweiligen Enden der Bohrungen 15 in den Sektoren eingreifen, so festgelegt, daß die jeweilige Feder 20 die ihr zugeordneten Sektoren 10 verspannt und zugleich in der Montagestellung den gesamten Ring aus den Sektoren 10 mit Vorspannung an die Manteifläche des Rohrteils 1 anpreßt.
  • Aus den Fig. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform der Sektoren 10 ersichtlich. Danach weisen die in Umfangsrichtung liegenden Stoßflächen 13 des jeweiligen Sektors 10 mindestens eine komplementäre, in radialer Richtung liegende Abstufung 17 auf, die in der dargestellten Weise ineinandergreifen. Auf diese Weise ist erreicht, daß selbst in dem Fall, in dem die Stoßflächen 13 der benachbarten Sektoren 10 nicht unmittelbar in Anlage gelangen, der sich dann ergebende Spalt zwischen den einzelnen Sektoren 10 durch die Abstufungen 17 abgedeckt ist, so daß stets ein sicherer Schutz des Rohrteils 1 gewährleistet ist. Geringfügige Spalte zwischen den einzelnen Sektoren können in der Montagestellung dann auftreten, wenn der Außendurchmesser des Rohrteils 1 ein Ubermaß und/oder der Innendurchmesser des aus Sektoren 10 gebildeten Rings des Schutzmantels 5 ein Untermaß aufweist.
  • Aus Fig. 9 ergibt sich eine Möglichkeit des axialen Aneinanderfügens von aus Sektoren 10 gebildeten Ringen für den Fall, in dem der Schutzmantel aus mehreren Ringen aus Sektoren 10 besteht. In diesem Fall weisen die Stirnflächen 14 der einzelnen Sektoren 10 in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 18 auf, in die Anschlußringe 19 eingreifen. Auf diese Weise ist auch eine dichte Verbindung zwischen den Stirnflächen 14 der Sektoren 10 benachbarter Ringe geschaffen.
  • In Fig. 10 ist eine weitere Möglichkeit der Anbringung der Federn 20 in den Sektoren 10 gezeigt. Nach dieser Ausführungsform sind in den Stirnflächen 14 der Sektoren 10 in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmungen 15a angeordnet, in denen die Federn 20 ähnlich wie in den'Bohrungen 15 zu liegen kommen. Die Aussparungen 15a können sogar zugleich die Nuten 18 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 9 bilden.
  • Die Fig. 11 zeigt einen Sektor 10, bei dem die in Achsrichtung liegenden Stirn- bzw. Stoßflächen 14 eine komplementäre radiale Abstufung 17a aufweisen.
  • Dadurch greifen benachbarte Sektoren 10 in Azhsrichtung formschlüssig ineinander ein, so daß selbst in dem Fall, in dem die Stirn- bzw. Stoßflächen 14 von benachbarten Sektoren 10 nicht über die gesamte Fläche in Anlage gelangen, der sich dann ergebende Spalt durch die Abstufungen 17a abgedeckt ist, so daß stets ein sicherer Schutz desRDhrteils 1 gewährleistet ist. Durch das formschlüssige Ineinandergreifen der Sektoren 10 wird darüber hinaus der Schutzmantel 5 mechanisch noch widerstandsfähiger.
  • Es ist natürlich auch möglich, sowohl die in Umfangsrichtung liegenden Stoßflächen 13 als auch die in Achsrichtung liegenden Stoßflächen 14 jedes Sektors mit Abstufungen 17 bzw. 17a zu versehen, um auf diese Weise das gesamte Gefüge aus Sektoren, das den Schutzmantel bildet, nicht nur kraftschlüssig, sondern auch formschlüssig zueinander zu fixieren.
  • Aus den Fig. 12 und 13 ergeben sich weitere AusfUhrungsformen eines Schutzrings für eine erfindungsgemäße Elektrode. Danach ist die in Umfangsrichtung des Schutzrings gemessene Breite der einzelnen Sektoren 10 relativ klein, so daß man eine große Anzahl von Sektoren für einen Schutzring benötigt. Auch können die Seiten 11 und 12 eben sein. Außerdem können die Sektoren 10 so ausgebildet sein, daß ihre Stoßflächen 13 mit dem Radialstrahl 30 a bzw. 30b des Hohlzylinders einen - oder auch zwei verschieden große - Winkel rC bzw. /3 bilden. Auch können die inneren Mantelflächen 11 der Sektoren 10 kleiner sein als aus der Kreisteilung unter Berücksichtigung der äußeren Mantelfläche 12 errechnet. Es bilden sich dann am montiert ten und mit Vor spannung am Rohrteil 1 aufgebrachten Schutzring keilförmige Spalten 40 zwischen den Stoßflächen 13, die nach innen offen sind. Durch die tangentielle Kraftkomponente der Federspannung werden die schräg anliegendenSektoren 10 mit kleineren inneren Mantelflächen 11 so an dem Rohrteil 1 angepreßt, daß die keilförmigen Spalten 40 außen immer geschlossen sind. Durch diesen Effekt können sehr einfach Toleranzen in bezug auf den Außendurchmesser des Rohrteils 1 bzw. den Innendurchmesser des aus den Sektoren 10 gebildeten Rings ausgeglichen werden.
  • Aber auch bei oxidativem Abbau der Sektorenflächen 12 bleiben die keilförmigen Spalten außen weitgehend geschlossen.
  • Wie sich aus der Fig. 12 ergibt, liegen die Bohrungen 15 nicht auf einer Sehne eines idealen Zylinder-Sektors, sondern verlaufen in einem Winkel zu dieser Sehne.
  • Dies bedeutet, daß bei jedem Sektor das eine Ende der Bohrung 15 einen größeren Abstand zu der Mantelfläche des Rohrteils 1 besitzt als das andere Ende, wobei die diesbezüglichen Enden in Umfangsrichtung gleichgerichtet sind. Dadurch ergibt sich die tangentielle Kraftkomponente aus der Federspannung, die den schon geschilderten "Selbsteinstellungs-Effekt" bewirkt.
  • Um eine Aufheizung der in Umfangsrichtung geschlossenen Feder aufgrund eventuell auftretender Störströme zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, zumindest ein elektrisch isolierendes Verbindungselement in die Feder einzubauen. Diese Ausführungsform ergibt sich aus der Fig.14, in der das elektrisch isolierende Verbindungselement mit 50 bezeichnet ist, mit dem zwei Federn 20 miteinander verbunden sind. Das elektrisch isolierende Verbindungselement 50 kann beispielsweise aus hochgesintertem Aluminiumoxid gefertigt sein.
  • Aus den gleichen Überlegungen heraus können zwischen die Stoßflächen der Sektoren elektrisch isolierende Elemente, beispielsweise aus Asbest, eingebracht sein.
  • Diese Ausführungsform ist nicht dargestellt. Diese Anordnung empfiehlt sich insbesondere für die in Umfangsrichtung liegenden Stoßflächen 13, kann aber auch für die in Achsrichtung liegenden Stirn- bzw.
  • Stoßflächen 14 zweckmäßig sein.

Claims (25)

  1. Elektrodenhalter für Lichtbogenöfen Patentansprüche: 1. Elektrodenhalter für an Lichtbogenöfen eingesetzte Elektroden, der einen metallischen, gekühlten Rohrteil (1) umfaßt, der zumindest im Bereich des im Ofen befindlichen Abschnitts mit einem hohlzylinderartigen Schutzmantel (5) aus temperaturbeständigem Material umgeben ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schutzmantel (5) aus mindestens einem Ring aus mehreren Hohlzylinder-Sektoren (10) gebildet ist, die kraftschlüssig (20) miteinander verbunden sind und mit Vorspannung auf dem Rohrteil (1) unmittelbar anliegen.
  2. 2. Elektrodenhalter nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sektoren (10) aus kohlenstoffhaltigen, vorzugsweise nichtgrafitischen bzw. teilgrafitischen Materialien, bestehen.
  3. 3. Elektrodenhalter nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sektoren (10) aus keramischen Werkstoffen bestehen.
  4. 4. Elektrodenhalter nach Anspruch 2 und 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sektoren (10) im oberen Abschnitt des Elektrodenhalters (1) aus keramischen und im unteren Abschnitt aus kohlenstoffhaltigen Werkstoffen bestehen.
  5. 5. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Sektoren (10) durch Federkraft (20) miteinander verspannt sind.
  6. 6. Elektrodenhalter nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Federring oder mehrere Federringe je Sektorenring vorgesehen sind und jeder Federring durch eine Feder (20) oder mehrere hintereinandergeschaltete Federn (20) gebildet ist.
  7. 7. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Federn (20) in im wesentlichen konzentrisch zur Ringform verlaufenden Bohrungen (15) oder Ausnehmungen (15a) in den Sektoren (10) angeordnet sind.
  8. 8. Elektrodenhalter nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bohrungen (15) bzw. Aussparungen (15a) nahe der inneren Mantelfläche (11) der Sektoren (10)liegen.
  9. 9. Elektrodenhalter nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Federn Spiralfedern (20) sind.
  10. 10. Elektrodenhalter nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß, die Federn durch Blattfedern gebildet sind.
  11. 11. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Federn (20) aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehen.
  12. 12. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Federn (20) aus hochwarmfestem Werkstoff bestehen.
  13. 13. Elektrodenhalter nach Anspruch 11 und 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Federn (20) aus austenitischen Stählen auf der Basis Chrom-Nickel-Molybdän bestehen.
  14. 14. Elektrodenhalter nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e ich ne t , daß die Federn (20) aus berylliumhaltigem Werkstoff bestehen.
  15. 15. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die in Umfangsrichtung liegenden und/oder die in Achsrichtung liegenden Stoßflächen (13, 14) benachbarter Sektoren (10) mindestens eine komplementäre radiale Abstufung (17, 17a) aufweisen.
  16. 16. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die innere Mantelfläche (11) der Sektoren (10) eben ist.
  17. 17. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die äußere Mantelfläche (12) der Sektoren (10) eben ist.
  18. 18. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h-n e t daß die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Sektoren (10) relativ klein ist.
  19. 19. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß eine oder beide Stoßflächen (13) der Sektoren (10) mit dem Radialstrahl (30a, 30b) des Hohlzylinders einen Winkel (O ;) bilden.
  20. 20. Elektrodenhalter nach Anspruch 18, dadurch g e-k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Stoßflächen (13) der Sektoren (10) mit dem Radialstrahl (30a, 30b) des Hohlzylinders verschieden große Winkel ( 0G ; 4 ) bilden.
  21. 21. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die inneren Mantelflächen (11) der Sektoren (10) kleiner sind als die zur äußeren Mantelfläche (12) sich theoretisch aus der Kreisteilung ergebenden und damit der fertig montierte Schutzring zwischen den Sektoren nach innen offene keilförmige Spalten (40) aufweist.
  22. 22. Elektrodenhalter nach den Ansprüchen 16 und 21, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sich die schräg anliegenden Sektoren (10) des, Schutzringes durch die tangentielle Kraftkomponente der Federspannung so anordnen, daß sich zwischen den Sektoren (10) nach innen offene, keilförmige Spalten (40) bilden, die außen geschlossen sind.
  23. 23. Elektrodenhalter nach Anspruch 22, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß auch bei abnehmendem Außendurchmesser des montierten Schutzrings beispielsweise durch Oxidation die schräg anliegenden Sektoren (10) die keilf8rmigen Spalten (40) außen geschlossen halten.
  24. 24. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß in die in Umfangsrichtung geschlossene Feder (20) zumindest ein elektrisch isolierendes Verbindungselement (50) eingebaut ist.
  25. 25. Elektrodenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß zwischen die Stoßflächen (13) der Sektoren elektrisch isolierende Elemente eingebracht sind.
DE19813144520 1981-11-09 1981-11-09 Elektrodenhalter fuer lichtbogenoefen Withdrawn DE3144520A1 (de)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813144520 DE3144520A1 (de) 1981-11-09 1981-11-09 Elektrodenhalter fuer lichtbogenoefen
KR1019820004700A KR840002095A (ko) 1981-11-09 1982-10-19 전기 아크로(爐)용 전극홀더
PT75699A PT75699B (en) 1981-11-09 1982-10-19 Electrode holder for arc furnaces
EP82810444A EP0079304A1 (de) 1981-11-09 1982-10-25 Elektrodenhalter für Lichtbogenöfen
US06/438,582 US4462104A (en) 1981-11-09 1982-11-02 Electrode holder for electric arc furnaces
YU02481/82A YU248182A (en) 1981-11-09 1982-11-05 Electrode holder for electric arc furnaces
ES517177A ES517177A0 (es) 1981-11-09 1982-11-05 Perfeccionamientos en los soportes para electrodos para hornos electricos de arco.
NO823704A NO823704L (no) 1981-11-09 1982-11-08 Elektrodeholder for lysbueovner.
DD82244670A DD206822A5 (de) 1981-11-09 1982-11-08 Elektrodenhalter fuer lichtbogenoefen
BR8206456A BR8206456A (pt) 1981-11-09 1982-11-08 Suporte de eletrodo para fornos eletricos de arco voltaico
DK496582A DK496582A (da) 1981-11-09 1982-11-08 Elektrodeholder for elektriske lysbueovne
PL23894182A PL238941A1 (en) 1981-11-09 1982-11-09 Electrode holder for an arc furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813144520 DE3144520A1 (de) 1981-11-09 1981-11-09 Elektrodenhalter fuer lichtbogenoefen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3144520A1 true DE3144520A1 (de) 1983-10-20

Family

ID=6145990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19813144520 Withdrawn DE3144520A1 (de) 1981-11-09 1981-11-09 Elektrodenhalter fuer lichtbogenoefen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3144520A1 (de)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3106741C2 (de) Kontaktelektroden-Anordnung für Lichtbogen- oder Widerstandsschmelzofen
DE2444553C3 (de) Bogenförmiges, feuerfestes, keramisches Teil zur Umkleidung einer Rohrkonstruktion
DE3446872A1 (de) Bremsscheibe fuer eine scheibenbremse mit demontierbaren reibbelaegen
DE2522650A1 (de) Waermeisolierungsbauteil fuer einen zylindrischen koerper und verfahren zur waermeisolierung eines zylindrischen koerpers
EP1615737A1 (de) Strangf hrungsrolle
DE10009007A1 (de) Schleifring-Anordnung bei Elektromotoren und Generatoren
EP0355662B1 (de) Aktiv gekühlter Wärmeschutzschild
EP0277548B1 (de) Drehkolbenmotor
EP0439760B1 (de) Vorrichtung zum Abstützen von Wärmebehandlungsgut in einem Erwärmungsofen
EP0658724A2 (de) Brennkammer mit keramischer Auskleidung
EP1476262B1 (de) Giesswalze und verfahren zur herstellung einer giesswalze
DE2805263A1 (de) Wassergekuehlter ofendeckel
EP0012398A1 (de) Drehtrommel
DE3531827A1 (de) Elektrisch beheizbarer ofen zur durchfuehrung einer waermebehandlung
DE3341869C2 (de)
EP0264661A2 (de) Gleitlager mit Dehnungsausgleichselementen
DE1925087B2 (de) Heizelement aus einem feuerfesten oxydationsbestaendigen material
DE3144520A1 (de) Elektrodenhalter fuer lichtbogenoefen
DE2717209A1 (de) Waermeisolierung
DD206822A5 (de) Elektrodenhalter fuer lichtbogenoefen
EP0627604B1 (de) Mehrloch-Keramikscheibe als Heizleiterträger eines Heizeinsatzes für die elektrische Beheizung von Industrie Öfenanlagen
DE3144437A1 (de) Elektrodenhalter fuer lichtbogenoefen
DD201835A5 (de) Elektrode fuer lichtbogenoefen
DE2449225A1 (de) Verdampfungstiegel fuer vakuumbedampfungsanlagen
EP0210649B1 (de) Kolben aus Leichtmetall

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee