DE3721944A1 - Elektrodenstange fuer anlagen zum umschmelzen selbstverzehrender elektroden in einem geschlossenen gefaess - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenstange für Anlagen zum Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden in einem geschlossenen Gefäß, insbesondere für Druck-Elektro­ schlacke-Umschmelzanlagen.

Beim Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden in einem geschlossenen Gefäß, wie dies beispielsweise beim Vakuumlichtbogen-Umschmelzen, aber auch beim Druck- Elektroschlacke-Umschmelzen der Fall ist, kann der Um­ schmelzvorgang nicht direkt beobachtet werden. Während beim Vakuumlichtbogen-Verfahren noch eine Beobachtung des Schmelzbades entweder direkt über Schaugläser oder indirekt über Spiegel und Fernsehkameras möglich ist, ist eine derartige Beobachtung beim Druck-Elektro­ schlacke-Umschmelzen aufgrund der starken Rauchentwick­ lung innerhalb des Schmelzgefäßes völlig ausgeschlos­ sen. Damit ist es aber nur schwer möglich, Anhaltspunkte über den Ablauf des Umschmelzvorganges und über die Gleichmäßigkeit des Nachschubes der Elektrode in die Schmelzzone zu gewinnen.

Obwohl bei offenen Anlagen zum Elektroschlacke-Umschmel­ zen eine Beobachtung des Schmelzbades und der Vorgang des Eintauchens der Elektrode in das Schlackenbad leicht möglich ist, werden bei derartigen Anlagen in neuerer Zeit in immer größerem Umfang Vorrichtungen eingebaut, welche es ermöglichen, das Restgewicht der abzuschmel­ zenden Elektrode kontinuierlich zu bestimmen. Bei laufender Beobachtung des Restgewichtes der Elektrode wird es möglich, eine objektive Information über die Gleichmäßigkeit des Abschmelzvorganges hinsichtlich der Einhaltung einer gleichmäßigen Abschmelzrate zu erhal­ ten. Die Einhaltung einer gleichmäßigen Abschmelzrate der verzehrbaren Elektroden bei den Umschmelzverfahren ist deshalb von großer Bedeutung, da die Abschmelzrate der Elektrode bei gegebenem Kokillenquerschnitt die Form und Tiefe des flüssigen Sumpfes im Metallbad bestimmt, welcher seinerseits den entscheidenden Einfluß auf die Erstarrungsstruktur des umgeschmolzenen Blockes ausübt. Der Kontrolle der Abschmelzrate der selbstverzehrenden Elektrode kommt daher bei den Umschmelzverfahren auf­ grund der steigenden Qualitätsansprüche immer größere Bedeutung zu.

Vorrichtungen zum kontinuierlichen Verwiegen der Elektroden sind bisher bei offenen Elektroschlacke-Um­ schmelzanlagen, aber auch bei Vakuumlichtbogenöfen be­ kannt geworden.

Bei Druck- Elektroschlacke-Umschmelzanlagen wurden der­ artige Systeme bisher nicht eingesetzt, da die bei diesen Anlagen verwendeten hohen Drücke zu verhältnis­ mäßig hohen Kräften in den Dichtungen und Durchführungen führen, die bei einer einfachen Anordnung der Verwiege­ vorrichtung zu einer unzulässigen Verfälschung des Wiegeergebnisses führen würden. Anordnungen, wie sie da­ her vom Elektroschlacke-Umschmelzen an Luft bzw. von Vakuumlichtbogenöfen bekannt sind, sind für das Verwie­ gen der Elektroden in Druck-Elektroschlacke-Umschmelzan­ lagen nicht geeignet.

Angesichts dieses Standes der Technik hat sich der Er­ finder das Ziel gesetzt, auch in geschlossenen Elektro­ schlacke-Umschmelzanlagen, bei welchen der Innenraum mit hohen Drücken beaufschlagbar ist, die eingehängten Elek­ troden einwandfrei zu verwiegen und das Elektroden­ restgewicht laufend anzuzeigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß innerhalb eines durch ein äußeres doppelwandiges wassergekühltes Hüll­ rohr aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff begrenzten Hohlraumes - der mit einem Innendruck versehen ist, der jenem der Anlage gleicht - eine Wiegeeinrichtung fest­ liegt, die anderseits ein stromleitendes Innenrohr trägt, gegen dessen unteres Ende sich die an einer Zug­ stange od.dgl. festliegende selbstverzehrende Elektrode abstützt. Zudem ist das oben und unten offene Hüllrohr durch eine als Dichtung ausgeführte Durchführung gas­ druckdicht in vertikaler Richtung verschiebbar sowie das obere Ende des Hüllrohres mit einer Verschlußhaube druckdicht verschlossen, wobei die Verschlußhaube eine Einrichtung zum Tragen oder Halten elektronischer Wiege­ zellen für das stromleitende Innenrohr enthält, welches am unteren Ende einen entsprechend geformten Kontakt­ schuh trägt, gegen welchen ein mit der selbstverzehren­ den Elektrode verbundenes Elektrodenkontaktstück mittels der Zugstange gezogen ist.

Als günstig hat es sich auch erwiesen, die Zugstange durch den Kolben eines am oberen Ende des Innenrohres aufgebauten Hydraulikzylinder zu betätigen und zwischen diesem sowie dem stromleitenden Innenrohr einen Kupfer­ ring einzubauen, der über flexible Leiterelemente mit einem zwischen dem äußeren Hüllrohr und der auf diesem aufgebauten Verschlußhaube vorgesehenen Kupferflansch verbunden ist; dieser ist seinerseits an eine von außen herangeführte Hochstromzuleitung angeschlossen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das obere Ende des - bevorzugt aus austenitischem Stahl be­ stehenden - Hüllrohres einen Flansch als Verbindung zur Verschlußhaube auf, und der Kupferring ist zwischen einem Flansch des Hydraulikzylinders und einem Flansch des Innenrohres eingebaut. Der Flansch des äußeren Hüll­ rohres ist erfindungsgemäß gegen den Kupferflansch iso­ liert, der zwischen einem Flansch des Hüllrohres und einem Flansch der Verschlußhaube eingebaut ist.

Die Verschlußhaube ist vorteilhafterweise wassergekühlt ausgebildet, und auch das Innenrohr ist ein doppelwan­ diges wassergekühltes Kupferrohr.

Im Rahmen der Erfindung liegt es, daß das äußere Hüll­ rohr gegen einen über Atmosphärendruck liegenden Innen­ druck in der Anlage nach innen gedrückt wird.

Erfindungsgemäß erfolgt die elektronische Verwiegung der verzehrbaren Elektrode durch eine in der Verschlußhaube aufgehängte Zugdose, welche über ein Auge mit dem Zug­ stangen-Zylinder der Zugstange verbunden ist, bzw. durch eine oder mehrere in die Verschlußhaube eingebaute Druckmeßdosen, welche in der Haube auf Tragelementen aufgebaut sind.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbei­ spiele. Die Zeichnung zeigt in ihren beiden Figuren schematisierte Längsschnitte durch erfindungsgemäße Vor­ richtungen.

Eine Elektrodenstange 10 für die Zuführung von Gleich- oder Wechselstrom zu einer selbstverzehrenden Elektrode 12 in einem Umschmelzgefäß 13 einer - aus Gründen er Üebersichtlichkeit in der Zeichnung vernachlässigten - geschlossenen und unter beliebigem Druck stehenden Um­ schmelzanlage, weist gemäß Fig. 1 ein doppelwandiges, wassergekühltes, mit geeigneten Wasserleiteinrichtungen versehenes, unten und oben offenes äußeres Hüllrohr 15 aus vorzugsweise nichtmagnetisierbarem Werkstoff auf. Es dient nicht für die Zuleitung des Stroms zur Elektrode 10, wird jedoch zwangsweise durch eine an einem Durch­ bruch 14 angebrachte Druckdurchführung 16 gegen unter­ schiedliche Gasdrücke in den Schmelzinnenraum gedrückt und ist für die Aufnahme der aus dem Unterschied zwischen Innen- und Außendruck resultierenden Kräfte ausgelegt. Das obere Ende des Hüllrohres 15 ist durch eine Verschlußhaube 17 verschlossen, welche ebenfalls in der Lage ist, die aus dem Unterschied zwischen Innen- und Außendruck resultierenden Kräfte aufzunehmen, und die gegebenenfalls durch Wasser gekühlt werden kann.

Die Verschlußhaube 17 ist mit einer Anschlußvorrichtung 18 zum Tragen oder Halten elektronischer Zugmeßdosen 20 ausgestattet, die ihrerseits ein stromführendes Innen­ rohr 22 tragen, welches vorzugsweise als doppelwandiges Kupferrohr mit Wasserleiteinrichtungen ausgeführt ist und am unteren Ende einen entsprechend geformten Kon­ taktschuh 24 trägt. Gegen letzteren wird ein Elektroden­ kontaktstück 11 mittels einer Zugstange 26 gepreßt, die durch den nicht erkennbaren Kolben eines am oberen Ende des doppelwandigen Innenrohres 22 angeordneten Hydrau­ likzylinder 28 betätigt wird. Zwischen dem Hydraulik­ zylinder 28 und einem Flansch des doppelwandigen Innen­ rohres 22 ist ein Kupferring 30 vorgesehen, der über flexible Leiterelemente 32 mit einem zwischen dem äußeren, nicht leitenden Hüllrohr 15 und der Verschluß­ haube 16 eingebauten Kupferflansch 34 verbunden ist. Dieser ist nach außen mit einer beweglichen oder flexib­ len Hochstromzuleitung 36 verbunden. Mit 38 ist eine zwischen Hüllrohr 14 und Kupferflansch 34 eingebaute Isolierung bezeichnet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 erfolgt das Verwie­ gen der Elektrode 10 durch eine oder mehrere Druckmeß­ dosen 40, die auf entsprechenden Trageinrichtungen 42 in der Verschlußhaube 17 aufgebaut ist/sind und einen Support 44 des Hydraulikzylinders 28 aufnehmen.

Claims (12)

1. Eektrodenstange für Anlagen zum Umschmelzen selbst­ verzehrender Elektroden in einem geschlossenen Ge­ fäß, insbesondere für Druck-Elektroschlacke-Um­ schmelzanlagen, welche über eine Durchführung, die zur Abdichtung gegen den Druckunterschied zwischen Anlageninnendruck und -außendruck dient, in das An­ lageninnere geführt wird und Strom von außen zu der im Inneren eines Umschmelzgefäßes vorgesehenen selbstverzehrenden Elektrode leitet, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines durch ein äußeres doppelwandiges wassergekühltes Hüllrohr (15) aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff begrenzten Hohlraumes, der mit einem zur Anlage gleichen Innendruck versehen ist, eine Wiegeeinrichtung (20, 40) festliegt, die ander­ seits ein stromleitendes Innenrohr (22) trägt, gegen dessen unteres Ende sich die an einer Zugstange (26) od.dgl. festliegende selbstverzehrende Elektrode (12) abstützt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oben und unten offene Hüllrohr (15) durch eine als Dichtung ausgeführte Durchführung (16) gas­ druckdicht in vertikaler Richtung verschiebbar sowie das obere Ende des Hüllrohres (15) mit einer Ver­ schlußhaube (17) druckdicht verschlossen ist, daß die Verschlußhaube (17) eine Einrichtung (18, 42) zum Tragen oder Halten elektronischer Wiegezellen (20, 40) für das stromleitende Innenrohr (22) ent­ hält, welches am unteren Ende einen entsprechend ge­ formten Kontaktschuh (24) trägt, gegen welchen ein mit der selbstverzehrenden Elektrode (12) verbun­ denes Elektrodenkontaktstück (11) mittels der Zug­ stange (26) gezogen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zugstange (26) durch den Kolben eines am oberen Ende des Innenrohres (22) aufgebau­ ten Hydraulikzylinder (28) betätigbar und zwischen diesem sowie dem stromleitenden Innenrohr (22) ein Kupferring (30) eingebaut ist, der über flexible Leiterelemente (32) mit einem zwischen dem äußeren Hüllrohr (15) und der auf diesem aufgebauten Verschlußhaube (17) angeordneten Kupferflansch (34) verbunden ist, der seinerseits an eine von außen herangeführte Hochstromzuleitung (36) angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Hüllrohres (15) einen Flansch zum Anschluß der Verschlußhaube (17) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferring (30) zwischen einem Flansch des Hydraulikzylinders (28) und einem Flansch des Innen­ rohres (22) eingebaut ist.

6. Elektrodenstange nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch des äußeren Hüllrohres (15) gegen den Kupferflansch (34) isoliert ist, der zwischen einem Flansch des Hüllrohres (15) und einem Flansch der Verschlußhaube (17) eingebaut ist.

7. Elektrodenstange nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein äußeres Hüllrohr (15) aus austenitischem Stahl.

8. Elektrodenstange nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Hüllrohr (15) gegen einen über Atmosphärendruck liegenden Innendruck in der Anlage nach innen ge­ drückt ist.

9. Elektrodenstange nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschluß­ haube (17) wassergekühlt ausgebildet ist.

10. Elektrodenstange nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (22) als doppelwandiges wassergekühltes Kupferrohr ausgebil­ det ist.

11. Elektrodenstange nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro­ nische Verwiegung der verzehrbaren Elektrode (12) durch eine in der Verschlußhaube (17) aufgehängte Zugdose (20) erfolgt, welche über ein Auge mit dem Zugstangen-Zylinder (28) der Zugstange (26) verbun­ den ist.

12. Elektrodenstange nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro­ nische Verwiegung der verzehrbaren Elektrode (12) durch eine oder mehrere in die Verschlußhaube (17) eingebaute Druckmeßdosen (46) erfolgt, welche in der Haube auf Tragelementen (42) aufgebaut sind.