DE3304099A1

DE3304099A1 - Vorrichtung und verfahren zum nachsetzen der elektroden elektrothermischer schmelzoefen

Info

Publication number: DE3304099A1
Application number: DE19833304099
Authority: DE
Inventors: Knut Oslo Evensen
Original assignee: Elkem ASA
Current assignee: Elkem ASA
Priority date: 1982-02-12
Filing date: 1983-02-08
Publication date: 1983-08-25
Also published as: FI830460L; IS1227B6; NZ203256A; FR2521811B1; SE8300575L; SE8300575D0; JPS58184286A; CA1197540A; YU33383A; DE3304099C2; YU43150B; FI77134B; ES519729A0; SE451525B; EG15504A; ZA83431B; FI830460A0; AU1120883A; IS2781A7; NO149485C

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Nachsetzen der Elektroden elektrothermisch^ Schmelzofen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Nachsetzen der Elektroden in elektrothermischen Schmelzöfen, bei denen selbstbrennende Elektroden, wie Söderberg-Elektroden, verwendet werden.

Zum Nachsetzen solcher Elektroden ist eine Vorrichtung erforderlich, die ein unkontrolliertes Nachsetzen und Störungen ausschließt. Die Nachsetzvorrichtung soll ferner möglichst einfach herzustellen sein und die Instandhaltungsarbeiten sollen so leicht durchführbar sein, daß keine Stillstandszeiten des Ofens auftreten. Die Nachsetzschritte müssen gut einstellbar sein und das Zeitintervall zwischen den Nachsetzzyklen muß regulierbar sein.

Bei den bekannten Systemen werden im allgemeinen zwei Halteringe um die Elektrode angeordnet, die radiale Kräfte auf die Elektrode ausüben. Zum Nachsetzen der Elektrode muß der Anpreßdruck mindestens eines Ringes gelockert werden. Hierbei gehen mindestens 50 % der Haltekräfte verloren. Zum Nachsetzvorgang wird zunächst der eine Haltering gelockert und relativ zum zweiten Haltering vertikal auf der Elektrode verschoben. Nach Schließen des ersten Halterings wird der zweite Haltering geöffnet und die vom ersten Haltering gehaltene Elektrode abgesenkt. Wenn die Nachsetzbewegung beendet ist, wird auch der zweite Haltering wieder angezogen.

Es hat sich herausgestellt, daß bei Nachsetzvorrichtungen dieser Art relativ hote radiale Kräfte auf den Elektrodenmantel und auf die Elektrode selbst ausgeübt werden. Hierdurch kann es zu schädlichen Deformationen am Elektrodenmantel und der Elektrode selbst kommen. Bei solchen Deformationen besteht die Gefahr, daß die Haltekraft der Halteringe vollständig verloren geht.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Systeme besteht darin, daß das Versetzmaß pro Zeiteinheit von Zyklus zu Zyklus schwankt und zu sehr va-

riiert. Daher kann das Versetzmaß nicht als Parameter für den Elektrodenverbrauch verwendet werden. Ferner muß bei den bekannten Nachsetzungssystemen bei jeglichen Instandhaltungsarbeiten der Ofen außer Betrieb gesetzt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den vorstehend geschilderten Nachteilung und Unzuträglichkeiten abzuhelfen.

Hierzu wird erfindungsgemäß eine Mehrzahl von Nachsetzeinheiten rund. um die Elektrode in symmetrischer Verteilung an deren Peripherie angeordnet.. Jede Nachsetzeinheit hat eine Klemmvorrichtung, die mit lösbarem Anpreßdruck an durchgehenden und radial nach außen ragenden Längsrippen des Elektrodenmantels angreift. Hierbei werden im wesentlichen nur tangentiale Kräfte auf die Elektrode ausgeübt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht jede Klemmvorrichtung aus zwei im wesentlichen gleichen, jedoch umgekehrt angeordneten Klemmteilen, die schwenkbar um ein zentrales, vertikales Glied angeordnet und mit einem Druckorgan verbunden sind. Ferner haben die Nachsetzeinheiten Mittel, mit denen der Anpreßdruck bzw. die Klemmwirkung zeitweilig aufgehoben werden kann. Diese Mittel sind vorzugsweise an dem den Klemmbacken entgegengesetzten Ende der Klemmvorrichtung angeordnet.

Der Klemmdruck kann beispielsweise mittels einer oder mehrerer Federn erzeugt werden, die in etwa tangentialer Richtung zur Elektrode vorgesehen sind. Die Federn werden vorzugsweise von Bolzen und Schraubenmuttern gehalten, so daß die Klemmkraft reguliert werden kann. Das zentrale Glied, um das die beiden Klemmbackenhebel schwenkbar sind, ist vorzugsweise der Kolben oder die Kolbenstange eines pneumatischen oder hydraulischen Zylinders.

Durch die Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren geschaffen, mit denen eine gesicherte und kontrollierte Nachsetzung, d.h. dem Verbrauch und den Betriebsbedingungen entsprechende Absenkung der Elektrode in der Elektrodenfassung durchgeführt werden kann. Gleichzeitig wird die Halterung der Elektrode verbessert und die Gefahr von betriebsgefährdenden Beschädigungen der Elektrode vermieden.

Der Zyklus der Nachsetzung der Elektrode vollzieht sich erfindungsgemäß folgendermaßen:

Der pneumatische oder hydraulische Zylinder jeder der vorgesehenen Nachsetzeinheiten ist genau auf die selbe Nachsetzlänge eingestellt. Die Mittel für die zeitweilige Lösung des Klemmdrucks bei einer der Nachsetzeinheiten werden betätigt. Die Klemmvorrichtung ist dann frei für eine Verschiebung an der Elektrode. Diese erfolgt durch Betätigung des pneumatischen oder hydraulischen Zylinders. Wenn die Klemmvorrichtung· in ihre obere Stellung angehoben ist, wird die Vorrichtung zur Lösung des Klemmdrucks umgeschaltet, so daß die Klemmbacken sich an die Längsrippen anpressen. Dieser Zyklus wird mit jeder Nachsetzeinheit rund um die Peripherie der Elektrode mit einem festgelegten Zeitabstand von einer zur nächsten Nachsetzeinheit durchgeführt. Auf diese Weise ist von der Mehrzahl der Nachsetzeinheiten an jedem Zeitpunkt nur eine an der Haltekraft der Elektrode nicht beteiligt. Wenn alle Nachsetzeinheiten in ihre obere Stellung angehoben sind und ihre Klemmbacken um die Längsrippen angepreßt sind, werden die pneumatischen oder hydraulischen Zylinder aller Nachsetzeinheiten gleichzeitig betätigt, so daß die Elektrode im vorgesehenen Versetzmaß abgesenkt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Versetzmaß leicht und exakt eingestellt werden. Das normale Versetzmaß beträgt etwa 3 bis 30 mm. Der Zeitabstand zwischen jedem Nachsetzzyklus kann reguliert werden. Dieses Intervall kann z.B. von etwa 10 Minuten bis etwa 4 Stunden eingestellt werden. Mit dieser Reguliermöglichkeit kann das Nachsetzen gemäß dem aktuellen Elektrodenverbrauch eingestellt werden. Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung führen zu einem Betriebsergebnis mit exakt gleichem Versetzmaß für jeden Nachsetzzyklus. Hierdurch wird es ermöglicht, den Elektrodenverbrauch für jeden Zeitpunkt festzustellen.

Erfindungsgemäß ist eine Mehrzahl von tfachsetzeinheiten rings um die Elektrode angeordnet. Wenn z.B. sechs Nachsetzeinheiten vorgesehen sind, gehen nur 17 % der Haltekraft verloren, wenn der Klemmdruck einer Nachsetzeinheit aufgehoben wird. Hingegen geht bei den bekannten Nachsetzvorrichtungen mit zwei gegeneinander verstellbaren Halteringen während des Nachsetzvorgangs mindestens 50 % der Haltekraft verloren. Ein

weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die auf die Längsrippen einwirkenden Kräfte sehr hoch sein können, ohne daß die Gefahr von Deformationen am Elektrodenmantel oder Elektrodenkörper besteht. Dies ist dadurch begründet, daß von den Klemmvorrichtungen im wesentlichen nur tangentiale Kraftrichtungen ausgehen.

Für Instandhaltungsarbeiten kann ohne weiteres eine der Nachsetzeinheiten weggenommen werden, ohne daß der Ofenbetrieb unterbrochen und das geregelte Nachsetzen der Elektrode gestört wird. Denn bei Ausfall einer Nachsetzeinheit gehen lediglich 17 % der Haltekraft an der Elektrode verloren.

Die Erfindung ist auch für Elektroden anwendbar, die im Durchmesser sehr große Unterschiede aufweisen. Die Nachsetzeinheiten sind klein und beanspruchen wenig Raum. Die Höhe einer erfindungsgemäßen Nachsetzeinheit beträgt etwa 400 mm, während bei den bekannten Vorrichtungen Höhen bis zu 4.000 mm üblich sind.

Bei der folgenden Beschreibung des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels werden weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung erläutert.

Fig. 1 ist eine Draus"icht auf eine Elektrode mit Elektrodenmantel und sechs Nachsetzeinheiten. Bei einer von letzteren sind Einzelheiten dargestellt.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Nachsetzeinheit. Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Nachsetzeinheit.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Elektrodenmantel 5 mit radial nach außen ragenden vertikalen Längsrippen 6 versehen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind sechs derartige Längsrippen 6 in gleichmaßiger Verteilung am Elektrodenmantel 5 vorgesehen. Für jede dieser Längsrippen ist eine Nachsetzeinheit 1 vorgesehen. Dementsprechend umfaßt die Ausführungsform gemäß Fig. 1 sechs Nachsetzeinheiten 1.

In den Fig. 2 und 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungs-

gemäßen Nachsetzeinheiten dargestellt. Eine solche Nachsetzeinheit 1 hat eine Vorrichtung 8 zum Anheben und Absenken und eine Klemmvorrichtung 2. Die Klemmvorrichtung besteht aus aus zwei im wesentlichen gleichen, jedoch umgekehrt angeordneten Klemmteilen, die schwenkbar um ein vertikales Glied 3 angeordnet sind.

Die Klemmvorrichtung 2 greift an den nach außen ragenden Längsrippen 6 des Elektrodenmantels 5 an. Zum Anpressen der Klemmbacken an die Längsrippen 6 ist eine angemessene unter Federdruck stehende Vorrichtung 4 vorgesehen. Diese Vorrichtung besteht vorzugsweise aus einer Schraubenoder. Scheibenfeder und einem Bolzen mit Schraubenmuttern 11. Die unter Federdruck stehende Vorrichtung 4 befindet sich, bezogen auf das vertikale Glied 3 bzw. den Schwenkpunkt auf der selben Seite der Klemmvorrichtung 2 wie die Längsrippen 6. Vorzugsweise ist die Vorrichtung 4

oVurcli einstellbar. Bei der gezeigten Ausführungsform kann die Einstellung Lösen oder Anziehen der Schraubenmuttern erfolgen.

An der den Längsrippen 6 und der unter Federdruck stehenden Vorrichtung 4 entgegengesetzten Seite ist die Klemmvorrichtung 2 mit Mitteln zur zeitweiligen Aufhebung des Klemmdrucks auf die Längsrippen versehen. Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform wird hierfür ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder 7 verwendet. Der Kolben 10 des Zylinders 7 ist mit seinem äußeren Ende mit einer der beiden Hälften der Klemmvorrichtung 2 verbunden. Wenn der Kolben 10 in den Zylindern 7 eingezogen wird, schwenken die beiden Hälften der Klemmvorrichtung 2 in der Weise um das vertikale Glied 3, daß der Klemmdruck auf die Längsrippen 6 gelöst wird. Da die Klemmvorrichtung um das Glied 3 drei drehbar ist, ist sie im Verhältnis zu der Längsrippe 6 selbsteinstellend.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Glied 3 ein Teil der Hebe- und Absenkvorrichtung 8. Diese besteht vorzugsweise aus einem pneumatischen oder hydraulischen Zylinder, dessen Kolben das Glied 3 bildet. Die Hebe- und Absenkvorrichtung 8 ist auf einem Rahmen 9 montiert, der seinerseits am Gestell der Elektrodenfassung oder an einem Aufhängungsrahmen montiert sein kann. Der Rahmen 9 kann auch an einem oberen Teil des Ofens angebracht sein.

Bei der Normal stellung befindet sich der Kolben 3 der Hebe- und Absenk vorrichtung 8 in seiner unteren Stellung und die Klemmvorrichtung 2 übt ihren vollen Druck auf die Längsrippe 6 aus. Der Nachsetzzyklus vollzieht sich folgendermaßen. Bei einer der Nachsetzeinheiten 1 wird der Zylinder 7 betätigt, so daß der Kolben 10 sich in den Zylinder hinein bewegt. Hierdurch wird der von der Klemmvorrichtung 2 auf die Längsrippe 6 ausgeübte Anpreßdruck gelöst und die betreffende Nachsetzeinheit 1 ist frei für eine Vertikalbewegung. Jetzt wird die Hebe- und Absenkvorrichtung 8 betätigt, so daß die Klemmvorrichtung 2 nach oben verschoben wird. Wenn der Kolben 3 seine obere Stellung erreicht hat, wird der Zylinder 7 außer Tätigkeit gesetzt, wodurch die Klemmbacken wieder an die Längsrippe 6 angepreßt werden. Dieser Arbeitsgang findet für jede Nachsetzeinheit rund um die Elektrode herum statt. Hierbei wird von Nachsetzeinheit zu Nachsetzeinheit ein bestimmter Zeitabstand festgesetzt. Auf diese Weise gibt es stets nur eine einzige Nachsetzeinheit, die nicht an der Elektrode angreift. Wenn alle Nachsetzeinheiten in die obere Stellung angehoben sidn und ihren Anpreßdruck auf die Längsrippen ausüben, werden die Zylinder bzw. Kolben 3 aller Nachsetzvorrichtungen in der Weise betätigt, daß die Elektrode abgesenkt bzw. nachgesetzt wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Nachsetzaggregat mit sechs Nachsetzeinheiten versehen. Dies ist jedoch nicht Bedingung. Die Anzahl der Nachsetzeinheiten ist beliebig und kann den jeweiligen Bedingungen angepaßt werden. Es müssen jedoch mindestens zwei und können auch mehr als sechs sein, z.B. acht.

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Claims

330409 PATENTANWALT UR.-ING. LOTTERHOS FRANKFURT (MAIN)I LICHTENSTEINSTRASSE 3 FERNSPRECHER: (0611) 555061 TELEGRAMME: LOMOSAPATENT LANDESZENTRALBANK 50007149 POSTSCHECK-KONTO FFM. 1667-609 FRANKFURT (MAIN)1 4.Februar 1983 Elkem a/s Middelxhuns gate 27, N Oslo 3 Patentansprüche

1) Vorrichtung zum Nachsetzen der Elektroden in elektrothermisehen Schmelzöfen unter Verwendung von Elektroden deren Mantel radial nach außen ragende Längsrippen aufweist,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) eine Mehrzahl von Nachsetzeinheiten (1) ist rings um die Peripherie der Elektrode angeordnet;

b) jede Nachsetzeinheit (1) hat eine Klemmvorrichtung (2), die an den Längsrippen (6) der Elektrode angreift, so daß im wesentlichen nur tangentiale Kräfte auf die Elektrode einwirken;

c) jede Klemmvorrichtung ist mit Mitteln zur zeitweiligen Aufhebung des Klemmdrucks versehen;

d) zur Vertikalbewegung ist an jeder Nachsetzeinheit eine Hebe- und Absenkvorrichtung (8) vorgesehen.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Klemmvorrichtung (2) mit zwei im wesentlichen gleichen, jedoch spiegelbildlich angeordneten Teilen, die um ein zentrales, vertikales Glied (3) schwenkbar sind und deren eines Ende die Klemmbacken darstellt.

3) Vorrichtung nach Anspruch Z, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale, vertikale Glied (3) der Kolben oder die Kolbenstange eines ersten hydraulischen oder pneumatischen Zylinders ist.

J3U4Ü99

4) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte erste hydraulische oder pneumatische Zylinder auf einen Stützrahmen (9) oder am Ofengehäuse montiert ist.

5) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmdruck auf die Längsrippen des Elektrodenmantels mittels einer unter Federdruck stehenden Vorrichtung ausgeübt wird.

6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regulierung des Federdrucks ein Bolzen mit Schraubenmuttern (11) vorgesehen ist.

7) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur zeitweiligen Aufhebung des Klemmdrucks ein zweiter hydraulischer oder pneumatischer Zylinder (7) ist.

8) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte zweite hydraulische oder pneumatische Zylinder (7) an der Klemmvorrichtung (2) an dem den Klemmbacken entgegengesetzten Ende jenseits des Drehpunkts (3) angeordnet ist.

9) Verfahren zum Nachsetzen der Elektroden in elektrothermisehen Öfen unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 8; dadurch gekennzeichnet, daß man, ausgehend von einer Ausgangslage, bei der sich alle Nachsetzeinheiten mit Klemmdruck in der unteren Stellung befinden, die einzelnen Nachsetzeinheiten unter Lösung des Klemmdrucks nacheinander in solchen zeitlichen Abständen in die obere Stellung verschiebt und dort den Klemmdruck wieder herstellt, daß jeweils nur eine einzige Nachsetzeinheit am Festhalten der Elektrode nicht beteiligt ist und daß man während des Nachsetzens, bei dem alle Nachsetzeinheiten gleichzeitig nach unten bewegt werden, und etwaiger Verweilzeiten sämtliche Nachsetzeinheiten auf Klemmdruck schaltet.