DE3721944C3 - Elektrodenstange für Anlagen zum Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden in einem geschlossenen Gefäß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenstange für Anlagen zum Um­ schmelzen selbstverzehrender Elektroden in einem geschlossenen Gefäß für Druck-Elektroschlacke-Umschmelzanlagen, welche über eine Durchführung, die zur Abdichtung gegen den Druckunterschied zwischen Anlageninnendruck und -außendruck dient, in das Anlageninnere geführt wird und Strom von außen zu der im Inneren eines Umschmelz­ gefäßes vorgesehenen selbstverzehrenden Elektrode leitet.

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 Umschmelzvorgang 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-Elektroschlacke-Umschmelzen aufgrund der starken Rauchent­ wicklung innerhalb des Schmelzgefäßes völlig ausgeschlossen. 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-Umschmelzen 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 abzuschmelzenden 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 erhalten. 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 aufgrund der steigenden Qualitätsansprüche immer größere Bedeutung zu.

Vorrichtungen zum kontinuierlichen Verwiegen der Elektroden sind bisher bei offenen Elektroschlacke-Umschmelzanlagen, aber auch bei Vakuumlichtbogenöfen bekanntgeworden.

Bei Druck-Elektroschlacke-Umschmelzanlagen wurden derartige Systeme bisher nicht eingesetzt, da die bei diesen Anlagen verwendeten hohen Drücke zu verhältnismäßig hohen Kräften in den Dichtungen und Durchführungen führen, die bei einer einfachen Anordnung der Verwiegevorrichtung zu einer unzulässigen Verfälschung des Wiegeergebnisses führen würden. Anordnungen, wie sie daher vom Elektroschlacke-Umschmelzen an Luft bzw. von Vakuumlichtbogenöfen bekannt sind, sind für das Verwiegen der Elektroden in Druck-Elektroschlacke-Umschmelzanlagen nicht geeignet.

Angesichts dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, auch in geschlossenen Elektroschlacke-Umschmelzanlagen, bei welchen der Innenraum mit hohen Drücken beaufschlagbar ist, die eingehängten Elektroden einwandfrei zu verwiegen und das Elektrodenrestgewicht laufend anzuzeigen.

Diese Aufgabe wird bei einer Elektrodenstange für Anlagen zum Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden in einem geschlossenen Gefäß durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Es ist als Alternative auch möglich, für das äußere doppelwandige, wassergekühlte Hüllrohr austenitischen Stahl zu verwenden.

In einer besonderen Weiterbildung ist das oben und unten offene Hüllrohr unten durch die als Dichtung ausgeführte Durchführung gasdruckdicht in vertikaler Richtung verschiebbar und das stromleitende Innenrohr trägt am unteren Ende einen Kontaktschuh, gegen welchen ein mit der selbstverzehrenden 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 Hydraulikzylinders zu betätigen und zwischen diesem sowie dem stromleitenden Innenrohr einen Kupferring einzubauen, der über flexible Leiterelemente mit einem Kupferflansch verbunden ist, der zwischen dem äußeren Hüllrohr und der auf diesem aufgebauten Verschlußhaube vorgesehen ist. Der Kupferflansch ist seinerseits an eine von außen herangeführte Hochstromleitung angeschlossen.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist das obere Ende des - bevorzugt aus austenitischem Stahl bestehenden - Hüllrohres einen Flansch als Verbindung zur Verschlußhaube auf, die ebenfalls einen Flansch hat. Zwischen dem Flansch des äußeren Hüllrohres und dem Kupferflansch der zwischen Hüllrohr und Verschlußhaube eingebaut ist, ist eine Isolierung eingebaut.

In einer besonderen Weiterbildung ist der Kupferring am Innenrohr zwischen einem Flansch des Hydraulikzylinders und einem Flansch des Innenrohres eingebaut.

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

Im Rahmen der Erfindung liegt es, daß das äußere Hüllrohr gegen einen über Atmosphärendruck liegenden Innendruck in der Anlage nach innen gedrückt wird.

Die elektronische Verwiegung der verzehrbaren Elektrode erfolgt nach einer besonderen Ausbildung der Erfindung durch eine in der Verschlußhaube aufgehängte Zugdose, welche über ein Auge mit dem Zugstangen-Zylinder der Zugstange verbunden ist, bzw. durch eine oder mehrere in die Verschlußhaube eingebaute Druckmeßdosen, welche in der Haube auf Tragelementen aufgebaut sind und die eine Stützvorrichtung des Zugstangenzylinders aufnehmen.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in ihren beiden Figuren schematisierte Längsschnitte durch erfindungsgemäße Vorrichtungen.

Eine Elektrodenstange 10 für die Zuführung von Gleich- oder Wechselstrom zu einer selbstverzehrenden Elektrode 12 in einem Umschmelzgefäß 13 einer - aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Zeichnung vernachlässigten - geschlossenen und unter beliebigem Druck stehenden Umschmelzanlage, weist gemäß Fig. 1 ein doppelwandiges, wassergekühltes, mit Wasserleiteinrichtungen versehenes, unten und oben offenes äußeres Hüllrohr 15 aus vorzugsweise nicht magnetisierbarem Werkstoff auf. Es dient nicht für die Zuleitung des Stroms zur Elektrode 10, wird jedoch zwangsweise durch eine an einem Durchbruch 14 angebrachte Druckdurchführung 16 gegen unterschiedliche 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 einer Wiegeeinrichtung 20 für die selbstverzehrende Elektrode in Form elektronischer Zugmeßdosen ausgestattet, die ihrerseits ein stromführendes Innenrohr 22 tragen, welches vorzugsweise als doppelwandiges Kupferrohr mit Wasserleiteinrichtungen ausgeführt ist und am unteren Ende einen Kontaktschuh 24 trägt. Gegen den Kontaktschuh 24 wird ein Elektrodenkontaktstück 11 mittels einer Zugstange 26 gepreßt, die durch den nicht gezeigten Kolben eines am oberen Ende des doppelwandigen Innenrohres 22 angeordneten Hydraulikzylinder 28 betätigt wird. Zwischen dem Hydraulikzylinder 28 und einem Flansch des doppelwandigen Innenrohres 22 ist ein Kupferring 30 vorgesehen, der über flexible Leiterelemente 32 mit einem zwischen dem äußeren, nicht leitenden Hüllrohr 15 und der Verschlußhaube 17 eingebauten Kupferflansch 34 verbunden ist. Der Kupferflansch 34 ist nach außen mit einer beweglichen oder flexiblen Hochstromzuleitung 36 verbunden. Zwischen Hüllrohr 15 und Kupferflansch 34 ist eine Isolierung 38 eingebaut.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 erfolgt das Verwiegen der Elektrode 12 durch eine oder mehrere Wiegeeinrichtungen 40 in Form von Druckmeßdose/n, die auf Tragelementen 42 in der Verschlußhaube 17 aufgebaut ist/sind und eine Stützvorrichtung 44 des Hydraulikzylinders 28 aufnehmen.

Claims (11)

1. Elektrodenstange für Anlagen zum Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden in einem geschlossenen Gefäß für Druck-Elektroschlacke-Umschmelzanlagen, welche über eine Durchführung, die zur Abdichtung gegen den Druckunterschied zwischen Anlageninnendruck und -außendruck dient, in das Anlageninnere geführt wird und Strom von außen zu der im Inneren eines Umschmelzgefäßes vorgesehenen selbstverzehrenden Elektrode leitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum eines die Durchführung (16) verschieblich durchsetzenden sowie am oberen Ende mit einer Verschlußhaube (17) druckdicht verschlossenen äußeren, doppelwandigen, wassergekühlten Hüllrohres (15) aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff mit einem zur Anlage gleichen Innendruck versehen ist, und daß im Innenraum ein stromleitendes Innenrohr (22) verläuft, das von einer in der Verschlußhaube (17) vorgesehenen Halteeinrichtung (18, 42) unter Zwischenschaltung einer Wiegeeinrichtung (20, 40) gehalten ist, und gegen dessen unteres Ende sich die an einer Zugstange (26) festliegende selbstverzehrende Elektrode (12) abstützt.

2. Elektrodenstange für Anlagen zum Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden in einem geschlossenen Gefäß für Druck-Elektroschlacke-Umschmelzanlagen, welche über eine Durchführung, die zur Abdichtung gegen den Druckunterschied zwischen Anlageninnendruck und -außendruck dient, in das Anlageninnere geführt wird und Strom von außen zu der im Inneren eines Umschmelzgefäßes vorgesehenen selbstverzehrenden Elektrode leitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum eines die Durchführung (16) verschieblich durchsetzenden sowie am oberen Ende mit einer Verschlußhaube (17) druckdicht verschlossenen äußeren doppelwandigen, wassergekühlten Hüllrohres (15) aus austenitischem Stahl mit einem zur Anlage gleichen Innendruck versehen ist, und daß im Innenraum ein stromleitendes Innenrohr (22) verläuft, das von einer in der Verschlußhaube (17) vorgesehenen Halteeinrichtung (18, 42) unter Zwischenschaltung einer Wiegeeinrichtung (20, 40) gehalten ist, und gegen dessen unteres Ende sich die an einer Zugstange (26) festliegende selbstverzehrende Elektrode (12) abstützt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oben und unten offene Hüllrohr (15) unten durch die als Dichtung ausgeführte Druckdurchführung (16) gasdruckdicht in vertikaler Richtung verschiebbar ist und das stromleitende Innenrohr (22) am unteren Ende einen Kontaktschuh (24) trägt, gegen welchen ein mit der selbstverzehrenden Elektrode (12) verbundenes Elektrodenkontaktstück (11) mittels der Zugstange (26) gezogen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zugstange (26) durch den Kolben eines am oberen Ende des Innenrohres (22) aufgebauten Hydraulikzylinders (28) betätigbar und zwischen dem Hydraulikzylinder (28) und dem strom­ leitenden Innenrohr (22) ein Kupferring (30) einge­ baut 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 Hochstromleitung (36) angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, insbesondere zusammen mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das obe­ re Ende des Hüllrohres (15) einen Flansch als Ver­ bindung zur Verschlußhaube (17) aufweist, die eben­ falls mit einem Flansch versehen ist, und daß zwi­ schen dem Flansch des äußeren Hüllrohres (15) und dem Kupferflansch (34), der zwischen Hüllrohr (15) und Verschlußhaube (17) eingebaut ist, eine Isolierung (38) eingebaut ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kupferring (30) zwi­ schen einem Flansch des Hydraulikzylinders (28) und einem Flansch des Innenrohres (22) eingebaut ist.

7. Elektrodenstange nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Hüllrohr (15) gegen einen über Atmosphärendruck lie­ genden Innendruck in der Anlage nach innen gedrückt ist.

8. Elektrodenstange nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußhaube (17) wassergekühlt ist.

9. Elektrodenstange nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (22) als doppelwandiges wassergekühltes Kupferrohr ausgebil­ det ist.

10. Elektrodenstange nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Ver­ wiegung der verzehrbaren Elektrode (12) durch eine in der Verschlußhaube (17) aufgehängte Zugmeßdose (20) erfolgt, welche über ein Auge mit dem Zugstangen-Zy­ linder (28) der Zugstange (26) verbunden ist.

11. Elektrodenstange nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Ver­ wiegung der verzehrbaren Elektrode (12) durch eine oder mehrere in die Verschlußhaube (17) eingebaute Druckmeßdosen (40) erfolgt, welche in der Verschluß­ haube (17) auf Tragelementen (42) aufgebaut sind und die eine Stützvorrichtung (44) des Zugstangenzylin­ ders (28) aufnehmen.