DE3422950A1 - Elektrode fuer lichtbogenofen mit elektrodenbruchsicherung - Google Patents
Elektrode fuer lichtbogenofen mit elektrodenbruchsicherungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Elektrode für Lichtbogenöfen, bestehend
aus einem unteren Abschnitt aus Graphit und einem oberen hülsenförmigen metallischen Abschnitt, deren jeweilige Stellflächen mittels einer
Spanneinrichtung kraftschlüssig gegeneinander preßbar angeordnet sind,
^ wobei die Spanneinrichtung eine Zugstange besitzt, die in Spannstellung
durch Federelemente gehalten und zum Entspannen durch eine druckmittelbeaufschlagte Zylinder-Kolben-Einheit bewegbar ist, und
einem Signalgeber, der bei Auftreten von Brüchen des Abschnitts aus Graphit Signale zur Elektrodennotfahrt auslöst.
Um den Graphitverbrauch in Lichtbogenöfen zu senken, werden im verstärktem Maße metallische wassergekühlte Elektroden eingesetzt. Elektroden dieser Bauart besitzen eine wassergekühlte Hülse, die vom
Tragarm gehalten wird. Am unteren Ende der Hülse 1st die aus Graphit
Ib bestehende Elektrodenspitze, das sogenannte Verschleißstück, befestigt. Durch diese Bauart wird der Graphitverbrauch drastisch gesenkt, insbesondere wird das durch die Hitze des Ofeninneren hervorgerufene Verzehren des Umfangs der Elektrode im oberen Bereich gemindert. Dieses Verzehren führte zu dem typischen konischen Verjüngen der
Graphitelektrode zur Elektrodenspitze hin mit dem Nachteil, daß die
Spitze leicht abbrechen kann. Der Einsatz eines wassergekühlten Elektrodenabschnitts birgt aber das Risiko in sich, daß bei Beschädigungen der Metall hülse Wasser 1n den Ofen dringen kann. Die Folge wäre
eine Verpuffung und damit eine Zerstörung der ganzen Ofenanlage mit
3 großer Gefährdung des Bedienungspersonals.
Eine Zerstörung des wassergekühlten Elektrodenabschnitts ist Insbesondere durch die Art der üblicherweise benutzten Elektrodensteuerung
möglich. Die Höheneinstellung der Elektroden zum Badspiegel wird bei
0 einem Lichtbogenofen durch einen Impedanzregler gesteuert, der den
Elektrodenstrom und die Elektrodenspannung vergleicht. Durch Abbrennen
der Elektrodenspitze vergrößert sich der Abstand zum Badspiegel und
damit ändert sich die Impedanz. Der Impedanzregler bewirkt ein Nachsetzen der Elektrode auf den vorgegebenen Abstand zum Schmelzbad. Bei
einem plötzlichen Verlust der Graphitelektrodenspitze wäre der Impedanzregler
somit bestrebt, das Kopfende des metallischen Elektrodenteils in einem Abstand zum Schmelzbad zu halten, wie zuvor das Verschleißstück.
Zwischen der Metallelektrode und dem Schmelzbad würde
ein Lichtbogen zünden, der die Metallhülse zerstört.
Um die bereits oben beschriebenen ernsten Folgen einer solchen Zerstörung der wassergekühlten Elektroden zu verhindern, werden von der
Impedanzregelung unabhängige Bruchsicherungen der Elektrode benutzt. Der Verlust des Verschleißteils tritt dabei spontan auf, z.B. bei
Schrottsturz, durch einseitigen Druck oder auch durch Materialermüdung infolge Schwingungen der Elektrode.
Durch die GB-OS 20 37 549 ist eine wassergekühlte Elektrode bekannt,
bei welcher eine pneumatische Bruchsicherung vorgesehen 1st. Über entsprechende Leitungen, die im wesentlichen axial zur metallischen Elek
trode in ihrem Inneren angeordnet sind, wird Inertgas bis zur stirnseitigen Verbindungsfläche zwischen Metallhülse und Verschleißteil
gebracht. Dabei wird ein konstanter Druck aufgebaut und ein Absinken
des Druckes dient als Signal des Abbrechens des Verschleißteils.
Diese bekannte Methode besitzt zum einen den Nachteil, daß im Inneren
der Elektrode zusätzliche Druckleitungen erforderlich sind. Zum
anderen ist das Leitungs- und Verbindungssystem ständig unter Druck zu
halten, das zusätzliche Energie- und Instandhaltungskosten erfordert. Hinzu tritt, daß das Signal in keiner Weise zuverlässig ist. Ein
Druckabfall kann spontal auftreten, ohne daß das Verschleißteil zer-
m Q mm
stört ist, dann nämlich, wenn in der Medienführung eine Undichtigkeit
auftritt. Es kann aber auch der Druck im Überwachungssystem konstant bleiben, obgleich das Verschleißteil schon abgefallen 1st, dann
nämlich, wenn es zu Verstopfungen 1m vorderen Bereich des Drucksysteins kommt.
Durch die am 01.03.1984 offengelegte deutsche Patentanmeldung
P 32 31 740 1st eine wassergekühlte Elektrode bekannt, bei welcher zur Erzielung von Signalen in der Verbindungszone des gekühlten Mantelteils
und des Verschleißteils mindestens ein lichtempfängliches
Element angeordnet 1st. Als lichtempfängliches Element dient eine
Glasoptik, an die ein Lichtwellenleiter, z. B. Glasfaserleiter,
angeschlossen ist. Der Glasfaserleiter wird durch das Innere des metallischen Teils der Elektrode geführt und 1st außerhalb der
Elektrode an ein Optodetektor angeschlossen. Bei einem Bruch der Elektrode dient die Lichtintensität der Schmelze als Signal für den
Optodetektor.
Diese Elektrode weist den Nachteil auf, daß mit hohem konstruktiven
2ü und fertigungstechnischen Aufwand der Glasfaserleiter oder ein vergleichbarer
Lichtwellenleiter vom Kopf der Metallelektrode zum außerhalb
der Elektrode angeordneten Optodetektor geführt wird.
Ein weiterer Nachteil einer optischen Elektrodenbruchsicherung ist
5 Ihre Empfindlichkeit bezogen auf Verschmutzungen der Glasoptik. Die
1m Ofeninneren herrschende staubhaltige Atmosphäre schmiert die Optik
zu und verhindert das Erzielen eindeutiger Signale. Außerdem werden bei dem rauhen Ofenbetrieb, insbesondere durch die an der Elektrode
auftretenden Schwingungen, die Glasfasern der Lichtwellenleiter
zerstört und die Signalübertragung wird wesentlich behindert.
Bei einem Teilbruch des Verschleißteils der Elektrode, selbst wenn
nur ein kleiner Teil des Graphits an der Stirnfläche der Metallelektrode oder an dem Nippel "kleben" bleiben sollte, führt zu einem
Ausbleiben oder zu einem verspäteten Komando für die Unterbrechung
der Stromzufuhr und des Zurückziehens der Elektrode. Die Folge 1st die Zerstörung der Metallelektrode und das Austreten des Kühlwassers
1n den Ofenraum mit den oben beschriebenen Gefahren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode der eingangs
erwähnten Gattung zu schaffen, deren Elektrodenbruchsicherung ohne
zusätzliche Meßwertaufnehmer zuverlässig und in Instandhaltungsfreundlicher Bauart eine Zerstörung, insbesondere Schachtelbrüche des aus
Graphit bestehenden Abschnitts der Elektrode, eindeutig erkennt und das Signal zum schnellen Hochfahren der Elektrode und/oder zum Abschalten des Ofens auslöst.
Die Aufgabe wird gelöst durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs
angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Elektrode 1st eine Elektrodenbruchsicherung
vorgesehen, die die Bewegung der Zugstange, die das Verschleißteil
mit der Metallelektrode kraftschlüssig verbindet, bei ihrer Entlastung
in Zugrichtung als Signal des Elektrodenbruchs benutzt. Dieses Signal
5 wird direkt aus den in der Elektrode vorhandenen Elementen gewonnen,
so daß es keinerlei gesonderter Meßwertaufnehmer bedarf. Der Vorteil 1st dabei, daß die Elemente der Meßwertaufnahme, bei der erfindungsgemäßen Elektrode ist dies die Spanneinrichtung, in robuster Bauweise
dem rauhen Ofenbetrieb angepaßt sind. Dazu 1st das Signal, das aus
der Bewegung der Zugstange gewonnen? wirft, einideutigund"zuverlässig,
Die Arbeitswelse der Spanneinrichtung ist 1m "normalen" Betrieb wie
folgt. Zur Entspannung beim Wechsel des Verschleißteils wird der Hydraulikzylinder mit Druck beaufschlagt und die Zugstange wird von
der Halteposition 1n Richtung Schmelzbad bewegt. Beim Entspannen des Hydraulikzylinders wird die Zugstange durch die Druckfedern in
Richtung vom Schmelzbad weg in die Halteposition gebracht und unter Spannung gehalten.
Die Arbeitsweise der Spanneinrichtung beim Auftreten beispielsweise
lü eines Schachtelbruchs ist wie folgt. Bei einem Bruch der Elektrode
bewegt sich dann, wenn kein Rest der Graphitelektrode an der badseitigen Stirnfläche der Metallelektrode verbleibt und damit die
Gefahr des Lichtbogenüberschlags von der blanken Metallelektrode zum
Schmelzbad besteht, die Zugstange von der Halteposition in Richtung vom Schmelzbad weg. Diese spontan auftretende Bewegung der Zugstange
wird von einem Signalgeber registriert, der in ausreichendem Abstand
vom Verschleißteil und somit in geschlitzter Lage an der Spanneinrichtung angeordnet ist.
2u Dies ist bei Einsatz eines mechanischen Signalgebers ein einfacher
Endschalter. Dieser Schalter wird im Inneren der Metallhülse auf der
dem Bad abgewandten Seite der Metallelektrode installiert.
Bei der Bewegung der Zugstange infolge eines Bruchs der Graphitelek-2«, trode wird gleichzeitig Hydrauliköl aus der Zylinder-Kolben-Einheit
der Spanneinrichtung verdrängt. Die spontane Bewegung der Ölsäule in
der Druckmittelleitung nutzen in vorteilhafter Weise hydraulische
Signalgeber. Dabei kann entweder die auftretende Druckspitze oder die
Bewegung der Ölsäule als Meßwert dienen.
Bei Einsatz eines hydraulischen Signalgebers besteht der große Vorteil, daß der Signalgeber weit ab von der Elektrode außerhalb des
Ofens in der Hydraulikanlage der Spanneinrichtung installiert wird.
Der Signalgeber ist dabei instandhaltungsfreundlich in geschlitzter und
leicht zugänglicher Lage angeordnet. Es sind keine zusätzlichen Meßwertauf nehiner erforderlich. Die hydraulischen Signalgeber sind wartungsarm und zuverlässig. Bei der Signal Übermittlung zur Elektroden-
steuerung können die Signalgeber ei«medien gesteuert (also hydraulisch) ausgelegt sein. Das hat den Vorteil, daß die Signalgeber im
Notfall» z. B. bei Ausfall des Steuerstroms, weiterhin zuverlässig arbeiten. Zu den oben genannten Vorteilen tritt hinzu, daß die
Elektrodenbruchsicherung der erfindungsgemäßen Elektrode nur geringe
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
erläutert.
Fig. 1 eine Elektrode mit intaktem Verschleißteil sowie mit einan
mechanischen Signalgeber,
Fig. 2 eine Elektrode mit gebrochenem Verschleißteil sowie mit hydraulischem Signalgeber.
Gemäß der Fig. 1 und 2 besteht die Elektrode 1 aus einem metallischen
Abschnitt 11 und einem Abschnitt aus Graphit 12, dem "Verschleißteil".
5 Die Stirnfläche 13 der Metallelektrode 11 berührt Teile der Stirnfläche 14 des Graphitabschnitts 12 der Elektrode 1. An der der Metallelektrode 11 zugewandten Stirnfläche 14 sind Verbindungselemente
(Graphitabschnitt - Zugstange) angeordnet Die?© l'e!rbind»snqselemente 2
bestehen aus einem in das Verschleißteil 12 eingeschraubten Nippel 31,
der wiederum in eine Halteglocke 32 eingeschraubt 1st. An der Halteglocke 32 ist axial zur Elektrode 1 eine Kugel pfanne 33 angeordnet, in
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die die Kugel der Zugstange 21 der Spanneinrichtung 2 greift. An dem
dem Verschleißteil 12 abgewandten Ende der Zugstange 21 1st die hydraulische Zyl1nder-Kolben-E1nhe1t 23 angeordnet. Der Wirkrichtung
des druckbeaufschlagten Kolbens entgegengesetzt sind an der Zugstange
21 sich an der metallischen Hülse 11 abstützend die Federelemente 22
angeordnet. Die Zylinder-Kolben-E1nhe1t 23 1st hydraulisch über die
Druckmittelleitung 24 mit der Druckstation 25 verbunden. Im drucklosen
Zustand der Spanneinrichtung 2 wirken die Federn 22 und ziehen über
die Zugstange 21 und die Verbindungselemente 3 die Stirnfläche 14 des
Verschleißteils 12 kraftschlüssig an die Stirnfläche 13 der Metallelektrode 11. Bei einem Brück der Graphitelektrode 12 (dargestellt in
Flg. 2) bewegt sich die Zugstange 21 1 η Richtung vom Schmelzbad 5 weg.
In F1g. 1 ist als Signalgeber 4 ein Endschalter 41 dargestellt. Der
Endschalter 41 ist geschützter Lage im Innern der hülsenförmigen
Metallelektrode 11 auf der dem Schmelzbad 5 abgewandten Seite
montiert. Ein an der Zugstange 21 angeordneter Finger 26 betätigt den Endschalter 41.
Die Fig. 2 zeigt die Elektrode 1 mit einem gebrochenen Verschleißteil
12 und der Zugstange 21, die sich 1m dargestellten Augenblick gemäß
der Wirkrichtung der Federn 22 vom Schmelzbad 5 weg bewegt. In der
DruckmittelleHung 24 1st ein hydraulischer Signalgeber 4 1n Form
eines Mengenaufnehmers 43 (bzw. eines Druckaufnehmers 42) angeordnet.
Der Signalgeber 4 wird (hier nicht dargestellt) auf die Elektrodensteuerung geschaltet, um beim Auftreten des Signals "Elektrodenbruch11
die Elektrode 1 hochzufahren und/oder den Ofen abzuschalten.
1 Elektrode
11 metallischer Abschnitt
12 Abschnitt aus Graphit
13 Stirnfläche von
14 Stirnfläche von
2 Spanneinrichtung
21 Zugstange
22 Federelemente
23 druckmittelbeaufschlagte Zylinder-Kolben-Einheit
24 Druckmittelleitung
25 Druckstation
26 Finger
3 Verbindungselemente Graphitabschnitt - Zugstange
31 Nippel
32 Halteglocke
33 Kugel pfanne
4 Signalgeber
41 Endschalter
42 Druckaufnehmer
43 Mengenaufnehmer
5 Schmelzbad
Claims (9)
- Mannesmann Aktiengesellschaft, Düsseldorf z0· Juni 1984M/Br. 23404 \Elektrode für Lichtbogenofen mit ElektrodenbruchsicherungPatentansprüche\ij Elektrode für Lichtbogenofen, bestehend aus einem unteren Abschnitt aus Graphit und einem oberen hülsenförmigen metallischen Abschnitt, deren jeweilige Stirnflächen mittels einer Spanneinrichtung kraftschlüssig gegeneinander preßbar angeordnet sind, wobei die Spann- einrichtung eine Zugstange besitzt, die in Spannstellung durch Federelemente gehalten und zum Entspannen durch eine druckmittelbeaufschlagte Zylinder-Kolben-Einheit bewegbar ist, und einem Signalgeber, der bei Auftreten von Brüchen des Abschnitts aus Graphit Signale zur Elektrodennotfahrt auslöst,dadurch gekennzeichnet,daß an der Spanneinrichtung (2) 1m Abstand zum aus Graphit bestehenden Abschnitt (12) der Elektrode (1) ein Signalgeber (4) vorgesehen 1st, der den Weg der Zugstange (21) als Meßwert aufnimmt und als Signal zum Hochfahren der Elektrode (1) und/oder zum Abschalten des Ofens benutzt.
- 2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (4) ein Endschalter (41) 1st,
- 3. Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Endschalter (41) an der Innenseite des hülsenförmigen metallischen Abschnitts (11) der Elektrode im Bereich des dem Abschnitt (12) abgewandten Ende angeordnet ist.
- 4. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der Signalgeber (4) ein hydraulischer Signalgeber 1n Form eines Druckaufnehmers (42) 1st. 15
- 5. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (4) ein hydraulischer Signalgeber in Form eines Mengenaufnehmers (43) 1st.
- 6. Elektrode nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische. Signalgeber (42 oder 43) 1n der Druckmittelleitung (24) im Bereich der Druckstation (25) vorgesehen ist.
- 7. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufnehmer (42) Elemente besitzt, die beim Spannvorgang abschaltbar sind und mit Steuerelementen der Druckstation (25) in Verbindung stehen.
- 8. Elektrode nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,daß der Mengenaufnehmer (43) Elemente besitzt, die zur Notfahrt des Ofens nur ansprechbar sind bei einer Strömungsrichtung des Druckmediums 1n Richtung der Druckstation (25) nach vorherigem drucklosen Zustand. - 9. Elektrode nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,daß der hydraulische Signalgeber (42 oder 43) Elemente besitzt, die die Steuersignale zur Druckstation (25) hydraulisch übermitteln.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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DE19843422950 DE3422950A1 (de) | 1983-06-23 | 1984-06-19 | Elektrode fuer lichtbogenofen mit elektrodenbruchsicherung |
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DE3422950C2 DE3422950C2 (de) | 1987-09-17 |
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ID=25811748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19843422950 Granted DE3422950A1 (de) | 1983-06-23 | 1984-06-19 | Elektrode fuer lichtbogenofen mit elektrodenbruchsicherung |
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Families Citing this family (2)
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DE10311426B4 (de) * | 2002-12-20 | 2016-06-16 | Arndt Dung | Einspannung für eine auswechselbare Elektrode eines Elektroschmelzaggregats |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2037549A (en) * | 1978-12-19 | 1980-07-09 | British Steel Corp | Arc Furnace Electrode |
EP0061612A1 (de) * | 1981-03-24 | 1982-10-06 | Fried. Krupp Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Hochstromleitungssystem für Elektroöfen |
-
1984
- 1984-06-19 DE DE19843422950 patent/DE3422950A1/de active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2037549A (en) * | 1978-12-19 | 1980-07-09 | British Steel Corp | Arc Furnace Electrode |
EP0061612A1 (de) * | 1981-03-24 | 1982-10-06 | Fried. Krupp Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Hochstromleitungssystem für Elektroöfen |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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DE 32 31 740 A1, O.T. 01.03.84 * |
Also Published As
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---|---|
DE3422950C2 (de) | 1987-09-17 |
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