DE3901297A1 - Elektroschlacke-umschmelzanlage mit einer kokille und einer haube - Google Patents
Elektroschlacke-umschmelzanlage mit einer kokille und einer haubeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Elektroschlacke-Umschmelzan
lage mit einer Kokille für den Aufbau eines Blocks aus dem
umgeschmolzenen Material mindestens einer Abschmelzelek
trode, mit einem Gestell mit mindestens einer senkrecht
angetriebenen Elektrodenstange für den Vorschub jeweils
einer Abschmelzelektrode und mit einer über der Kokille
angeordneten Haube mit mindestens einer zur jeweiligen
Elektrodenachse konzentrischen Öffnung.
Eine derartige Umschmelzanlage ist durch die DE-AS 20 31 708
bekannt. Bei ihr dient die Haube zur Verminderung der
Strahlungsverluste, und sie ist zu diesem Zweck mit einer
mineralischen Wärmedämmung ausgekleidet. Bei der bekannten
Lösung ist auch nicht die Elektrodenstange, sondern die
Elektrode selbst durch die Haube hindurchgeführt. Da
derartige Abschmelzelektroden aufgrund ihres Herstellpro
zesses in der Regel eine unregelmäßig geformte Oberfläche
aufweisen, muß die Öffnung in der Haube entsprechend groß
dimensioniert sein. Da die Haube zwecks Vermeidung eines
Kurzschlusses mittels isolierender Distanzstücke auf den
oberen Kokillenrand aufgesetzt ist, bildet sich eine
Kaminwirkung aus, d. h. Umgebungsluft wird durch die unten
liegenden Spalte angesaugt und tritt durch den Ringspalt
zwischen Haube und Elektrode wieder aus. Diese Gaszirku
lation führt zu erheblichen Problemen, auf die nachfolgend
noch näher eingegangen wird.
Bei dem Umschmelzprozeß stellt die auf hoher Temperatur
befindliche schmelzflüssige Schlacke gewissermaßen den
Heizwiderstand für den Schmelzstrom dar. Dabei wird das
Metall der in die flüssige Schlacke eintauchenden Ab
schmelzelektrode in Tropfenform durch die Schlacke gelei
tet, und sammelt sich unterhalb dieser in einem Schmelz
see, der sich an seiner unteren Phasengrenze zu einem
Block oder Ingot verfestigt. Die für den Erstarrungsprozeß
notwendige Wärmeabfuhr erfolgt durch die im allgemeinen
von einem Kühlmittel (Wasser) durchströmte
Kokilleneinheit. Wesentliches Element für den
metallurgischen Reinigungsprozeß ist dabei die Schlacke,
die je nach den zu beseitigenden Verunreinigungen und
eingesetzten Metallen eine unterschiedliche
Zusammensetzung haben kann. Schlackenzusammensetzung sind
in einer großen Zahl bekannt.
Bei dem beschriebenen Umschmelzprozeß entstehen Gase, die
nicht an die Umgebung austreten dürfen, sondern abgesaugt
werden müssen. In einer Reihe von Fällen ist es auch
vorteilhaft, ein sauerstoffhaltiges Gas über die Schlacke
zu leiten, um einen Teil des sich in der flüssigen
Schlacke ansammelnden Schwefels zu verbrennen. Dabei muß
andererseits aber vermieden werden, daß Feuchtigkeit aus
der Umgebungsluft zum Schlackenbad vordringt und dort zu
Wasserstoff reduziert wird. Der Wasserstoff würde nämlich
vom im Aufbau begriffenen Block absorbiert.
Um den Einfluß der Luftfeuchtigkeit auszuschalten, hat man
die bekannten Hauben auch bereits mit einer Trockenluft
zuführung versehen, die die gestellten Anforderungen
jedoch nur unvollkommen erfüllt. Hierbei werden nämlich
große Mengen an Trockenluft benötigt, so daß hohe Investi
tionskosten für die Anlagen zur Trockenlufterzeugung
erforderlich sind. Da hierbei auch große Abluftmengen
entstehen, sind weitere hohe Investitionenskosten für die
notwendigen Abgasreinigungsanlagen erforderlich.
Man hat zwar in den Anfängen der Elektroschlacke-
Umschmelzverfahren bereits Versuche in Vakuum-Lichtbogen
öfen durchgeführt, die von Haus aus hermetisch ver
schließbar sind. Die vakuumdichte Bauweise dieser Öfen ist
jedoch außerordentlich aufwendig, und außerdem behindern
die glockenförmigen Oberteile dieser Öfen die Prozeßfüh
rung. So müssen für das Chargieren derartiger Öfen kom
plizierte Hubvorrichtungen für die Ofenoberteile vorgese
hen werden, die die gesamten Investitionskosten für
derartige Umschmelzanlagen erheblich in die Höhe treiben.
Das Elektroschlacke-Umschmelzverfahren hat sich daher in
industriellem Maßstab in Vakuum-Lichtbogenöfen nicht
durchgesetzt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Elektroschlacke-Umschmelzanlage der eingangs beschriebenen
Gattung anzugeben, bei der keine Abgase unkontrolliert an
die Umgebung austreten, der bei einer gewollten Gaszufuhr
(beispielsweise von Trockenluft) keine großen Gasmengen
benötigt werden, und die dennoch die Prozeßführung nicht
behindert.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs
beschriebenen Elektroschlacke-Umschmelzanlage erfindungs
gemäß dadurch, daß die Haube
- a) in bezug auf ihre senkrechte Achse in seitlich bewegliche Sektoren unterteilt ist, von denen jeder Sektor mit seiner Unterkante an einer ersten Ab dichtstelle weitgehend gasdicht mit dem oberen Teil der Kokille verbunden und mit seiner Oberkante an einer zweiten Abdichtstelle gleichfalls weitgehend gasdicht gegenüber der Elektrodenstange abgedichtet ist, und
- b) einen Innenraum von solchem Querschnitt und solcher Höhe aufweist, daß sich das obere Ende der mindestens einen Abschmelzelektrode in ihrer am weitesten angehobenen Stellung unterhalb der zweiten Abdicht stelle der Haube befindet.
Durch die Unterteilung der Haube in Sektoren, die seitlich
beweglich, beispielsweise ausschwenkbar oder ausfahrbar
sind, wird die notwendige Zugänglichkeit zur Anlage während
der Vorbereitungsphase ermöglicht, insbesondere zum
Einsetzen und/oder Nachchargieren von einzelnen Elektroden
sowie von Schlacke. Diese Zugänglichkeit wird gegenüber
Vakuum-Lichtbogenöfen ohne aufwendige Hubmechanismen für
das Anheben und seitliche Ausschwenken des Ofenoberteils
erreicht. Hierbei ist auch zu beachten, daß bei Vakuum-
Lichtbogenöfen die Ofenstange, die vakuumdicht durch das
Ofen-Oberteil hindurchgeführt ist, seitlich mit ausge
schwenkt werden muß, so daß notwendigerweise auch der
gesamte Antrieb, die Stromzuführung etc. entsprechende
Freiheitsgrade aufweisen müssen. Diese Vertikal- und
Querbeweglichkeit der Ofen-Oberteile bei Vakuum-Lichtbo
genöfen führt zusätzlich zu sehr aufwendigen Konstrukti
onen des Ofengestells. Durch die erfindungsgemäße Unter
teilung der Haube in Sektoren werden der gesamte Bauauf
wand und das Volumen der Elektroschlacke-Umschmelzanlage
ganz erheblich verringert.
Durch die Abdichtung sämtlicher Sektoren sowohl gegenüber
der Oberkante der Kokille (erste Abdichtstelle) als auch
gegenüber der Elektrodenstange (zweite Abdichtstelle) wird
erreicht, daß die Haube in ihrer Gesamtheit ausreichend
gasdicht ist, so daß nur geringe Gasmengen zugeführt (z.B.
Trockenluft oder Inertgas) und abgeführt werden müssen.
Infolgedessen können auch die Anlagen für die Luftaufbe
reitung bzw. Trockenlufterzeugung sowie für die Abgasrei
nigung sehr viel kleiner dimensioniert werden. Bei
Schmelzen unter Inertgas wird der Bedarf an teurem
Inertgas drastisch reduziert, wodurch die Zahl der im
ESU-Prozeß wirtschaftlich umschmelzbaren Legierungen
erhöht wird. Auch wird durch den totalen Ausschluß der
Luftfeuchtigkeit erreicht, daß der fertige Block keinen
Wasserstoff enthält, der die metallurgischen Qualitäten
eines solchen Blocks drastisch verschlechtern würde oder
lange Glühzeiten verursachen würde.
Mit der erfindungsgemäßen Haube ist es auch möglich, dem
Raum oberhalb der Schlacke und damit der Schlacke selbst
dosiert reaktive Gase wie beispielsweise Sauerstoff
zuzuführen, um den in der Schlacke befindlichen Schwefel
zu oxidieren.
Die Maßnahme, dem Innenraum der Haube einen solchen
Querschnitt und eine solche Höhe zu geben, daß sich das
obere Ende der mindestens einen Abschmelzelektrode in
ihrer am weitesten angehobenen Stellung unterhalb der
zweiten Abdichtstelle der Haube befindet, ermöglicht einen
ausreichenden Freiheitsgrad für die Auf- und Abwärtsbewe
gung der Elektrode während des Umschmelzprozesses. Auch
durch diese Maßnahme unterscheidet sich der Erfindungsge
genstand von der bekannten, mit einer keramischen Aus
kleidung versehenen Haube, bei der die Abschmelzelektrode
unter Belassung eines Ringspaltes durch die Haube hin
durchgeführt ist. Die Abdichtung der Haube gegenüber der
Elektrodenstange ist jedenfalls unproblematisch.
Die Zahl der Sektoren richtet sich dabei vorzugsweise nach
der Zahl der Elektrodenstangen bzw. der gleichzeitig
eingesetzten Abschmelzelektroden.
Bei einer Elektroschlacke-Umschmelzanlage mit nur einer
Elektrodenstange ist es daher besonders vorteilhaft, wenn
die Haube aus zwei halbschalenförmigen Sektoren besteht,
die senkrechte Teilungsfugen aufweisen und um eine senk
rechte Gelenkachse schwenkbar aufgehängt sind und an ihren
Oberkanten und Unterkanten im Bereich der ersten und
zweiten Abdichtstellen halbkreisförmige Dichtflächen und
an ihren Teilungsfugen zur Bildung dritter und vierter
Abdichtstellen lineare Dichtleisten besitzen.
Um diese Abdichtstellen bzw. Dichtleisten gegen die
Wärmestrahlung der Schlacke zu schützen, sind sie
bevorzugt so angeordnet, daß sie nicht in Sichtverbindung
mit der Schlacke stehen.
In den einzelnen Sektoren können dabei bevorzugt Zulei
tungen für Trockenluft und/oder Reaktivgase, Chargier
einrichtungen für Schlacke und/oder Legierungselemente
angeordnet werden.
Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Elektroden
stange von einer stationären radial verlaufenden ring
scheibenförmigen Stirnwand umgeben ist, die einerseits
gegenüber der Elektrodenstange und andererseits gegenüber
den Sektoren der Haube abgedichtet ist und dadurch den
oberen Abschluß der Haube bildet.
Bevorzugt wird diese Stirnwand mit einer Beobachtungsein
richtung für den Schmelzprozeß sowie für Chargierungsvor
gänge versehen, und weiterhin kann auf der Stirnwand ein
Absaugkanal angeordnet sein, der mit einer Gasreinigungs
anlage sowie einer Saugpumpe verbunden ist.
Im Rahmen einer besonders vorteilhaften weiteren Ausge
staltung der Erfindung wird die Haube auch zur Stromzufuhr
zur Kokille benutzt, so daß auf besondere Stromschienen
verzichtet werden kann, die die Zugänglichkeit der Um
schmelzanlage behindern, obwohl sie nur quasi-koaxial,
d.h. paarweise auf diametral gegenüberliegenden Seiten der
Elektrode bzw. Elektrodenstange angeordnet sind.
Die Verwendung der Haube zur Stromzufuhr zur Kokille
erfolgt in besonders vorteilhafter Weise dadurch, daß die
Haube an ihrer Oberseite mit einem ersten Stromanschluß
und an ihrer Unterkante mit mindestens einer zweiten
Strom-Kontakteinrichtung versehen ist, durch die der
Schmelzstrom zu einer Gegenkontakteinrichtung an der
Kokille übertragbar ist.
Auf diese Weise wird ein zur Elektrode bzw. Elektroden
stange absolut koaxialer Strompfad erzeugt.
Bei einer Ausbildung der Haube aus zwei halbschalenförmi
gen Sektoren und einer oberen Stirnwand wird in besonders
vorteilhafter Weise die Anordnung so getroffen, daß der
erste Stromanschluß an der Stirnwand angeordnet ist und
daß zwischen Stirnwand und Oberkante der Sektoren Strom
kontakteinrichtungen angeordnet sind. Auf diese Weise wird
durch die Schließbewegung der halbschalenförmigen Sektoren
die Kontaktierung gleichzeitig im oberen und im unteren
Bereich der Haube erreicht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegen
standes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen. Die
Beschreibung zusätzlicher Vorteile ergibt sich aus der
nachfolgenden Detailbeschreibung.
Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
werden nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 8 näher
erläutert.
Es sei noch betont, daß sich die erfindungsgemäße Haube
sowohl für Umschmelzanlagen mit einer sogenannten Stand
kokille als auch für solche mit einer Gleitkokille eignet.
In dem zuerst genannten Fall wird ein Block in der Stand
kokille stationär aufgebaut; in dem zuletzt genannten Fall
wird der Block nach Maßgabe seiner Erstarrungsgeschwin
digkeit nach unten aus der (wesentlich kürzeren) Kokille
abgezogen.
Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
werden nachfolgend anhand der Fig. 1-8 näher erläu
tert. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer
vollständigen Elektroschlacke-Umschmelzanlage
mit zwei zur Elektrodenachse diametral angeord
neten Stromschienen,
Fig. 2 eine Draufsicht von oben auf die beiden
geöffneten halbschalenförmigen Sektoren der
Umschmelzanlage nach Fig. 1 in vergrößertem
Maßstab,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Sektor der Haube mit
einer eingesetzten Chargiereinrichtung,
Fig. 4 einen teilweisen Vertikalschnitt durch die
Umschmelz-Anlage nach Fig. 1 im Bereich der
Stirnwand der Haube, in vergrößertem Maßstab,
Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch die Umschmelzanlage
nach Fig. 1 im Bereich der Verbindungsstelle
von Haube, Kokille und Kokillenaufsatz in
vergrößertem Maßstab,
Fig. 6 einen teilweisen Vertikalschnitt durch eine
vollständige Elektroschlacke-Umschmelzanlage
analog zu Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied,
daß unter Verzicht auf die Stromschienen die
Haube unmittelbarer Teil des Strompfades gewor
den ist,
Fig. 7 einen teilweisen Vertikalschnitt in vergrößertem
Maßstab durch den oberen Teil der Haube im
Bereich der Stirnwand und der einzelnen Strom
zuführungen bei der Umschmelzanlage nach Fig. 6
und
Fig. 8 einen teilweisen Vertikalschnitt durch die
Umschmelzanlage
im Bereich von Haube, Kokille und Kokillenauf
satz bei der Umschmelzanlage nach Fig. 6 in
vergrößertem Maßstab.
In Fig. 1 ist eine Elektroschlacke-Umschmelzanlage 1
dargestellt, die auf einem Hallenboden 2 aufgestellt ist.
Durch ein Loch 3 im Hallenboden ragt eine Kokille 4 in
eine Grube, von der nur der Grubenboden 5 dargestellt ist.
Bei der Kokille 4 handelt es sich um eine herkömmliche,
wassergekühlte Standkokille. Über dem Hallenboden 2
befindet sich ein Ofengestell 6 mit mehreren vertikalen
Säulen 7 und 8, von denen in Fig. 1 nur zwei sichtbar
sind. Die Säule 7 besitzt eine verkürzte Länge und ruht
unter Zwischenschaltung einer Plattform 9 und eines
Drehlagers 10 auf einer Standsäule 11, die fest mit dem
Hallenboden 2 verbunden ist.
Das Drehlager 10 definiert eine senkrechte Drehachse für
das Ofengestell 6, dessen von der Drehachse abgekehrten
und zu ihr parallelen Säulen 8 am unteren Ende einen
Fahrantrieb 12 aufweisen, zu dem je eine Rolle 13 gehört,
die auf einer im Hallenboden 2 befindlichen
kreisbögenförmigen Schiene 14 abrollt.
Zusätzlich zur unteren Plattform 9 besitzt das Ofengestell
eine obere Plattform 15, so daß das Ofengestell in der
Seitenansicht das Aussehen eines "A" hat. Die obere
Plattform 15 ist als Rahmen ausgebildet, in dem eine
Meßplattform 16 gelagert ist, die sich auf mehreren
Gewichtsmeßdosen 17 abstützt. An der Meßplattform 16 sind
über eine Stütze 18 auch die Kabel 19 für die Stromzufüh
rung zu einer Elektrodenstange 20 aufgehängt, desgleichen
über Stützen 21 eine Gleitdichtung 22, durch die die
Elektrodenstange 20 gasdicht hindurchgeführt ist. Bezüg
lich weiterer Einzelheiten wird auf Fig. 4 verwiesen.
Diese Anordnung wurde aus dem Grunde getroffen, um unter
schiedliche Kabelgewichtsanteile und Reibungskräfte, die
bei der Längsverschiebung der Elektrodenstange 20 gegen
über der Gleitdichtung 22 auftreten, dahingehend zu
kompensieren, daß diese nicht auf die Gewichtsmeßdosen 17
einwirken. An der Meßplattform 16 ist nämlich auch die
vertikal verschiebbare Elektrodenstange 20 aufgehängt, und
darüber ist ein Antriebsaggregat 23 für die Verschiebung
der Elektrodenstange angeordnet. Da die an der Gleitdich
tung 22 auftretenden Reibungskräfte als Reaktionskräfte
notwendigerweise auch an der Elektrodenstange 20 auftre
ten, heben sich ihre Wirkungen an der Meßplattform 16
wieder auf. Als Widerlager für die Gewichtsmeßdosen 17
dienen Ausleger 24, die an den Säulen 7 bzw. 8 befestigt
sind und durch Schrägstreben 25 abgefangen werden. Die
zwischen dem Antriebsaggregat 23 und der Elektrodenstange
20 vorhandenen Übertragungsglieder sind Stand der Technik
und werden daher nicht näher erläutert. Die Gewichtsmes
sung der Elektrode dient in bekannter Weise zur Steuerung
der Schmelzparameter, insbesondere zur Steuerung des
Elektrodenvorschubs.
An der Elektrodenstange 20 ist koaxial eine Abschmelz
elektrode 26 befestigt, die in der dargestellten Stellung
noch ihre ursprüngliche Länge besitzt. Sie ragt mit einem
wesentlichen Teil ihrer Länge in die Kokille 4 hinein und
endet mit ihrer unteren Stirnseite knapp über dem Kokil
lenboden 27, der wiederum auf einer Bodenplatte 28 auf
sitzt.
Beiderseits bzw. diametral entgegengesetzt zur gemeinsamen
Achse A von Kokille 4, Abschmelzelektrode 26 und Elektro
denstange 20 sind zwei achsparallele Stromschienen 29
angeordnet, die zur Kokille 4 quasi-koaxiale Strompfade
definieren. Diese Stromschienen 29 sind durch den Hallen
boden 2 hindurchgeführt und enden knapp oberhalb der
Bodenoberfläche 2 a. Koaxial und fluchtend hierzu sind in
der unteren Plattform 9 zwei Stromschienen 30 vertikal
verschiebbar gelagert, die durch Hubantriebe 31 gesteuert
werden. Die oberen Stromschienen 30 sind in Fig. 1
angehoben dargestellt, so daß die Verbindung zu den unteren
Stromschienen 29 unterbrochen ist. Durch Absenken der
oberen Stromschienen 30 kann der Abstand D beseitigt
werden, d.h. die Stromschienen 29 und 30 bilden durchge
hende, quasi-koaxiale Strompfade, die zur Rückleitung des
Schmelzstromes dienen. Die positiven Wirkungen einer
koaxialen bzw. quasi-koaxialen Stromführung sind bekannt,
so daß hier nicht näher darauf eingegangen zu werden
braucht. Zu den oberen Stromschienen 30 führen Anschluß
leitungen 32 mit flexiblen Kabelabschnitten 32 a. Die
Unterbrechungsmöglichkeit zwischen den Stromschienen 29
und 30 dient dazu, das Ofengestell 6 um die Achse des
Drehlagers 10 herum verfahren zu konnen.
Der Gegenstand der eigentlichen Erfindung wird wie folgt
beschrieben:
Oberhalb der Kokille 4 befindet sich eine Haube 33, die gemäß Fig. 2 aus zwei halbschalenförmigen Sektoren 34 und 35 besteht, die spiegelsymmetrisch zueinander an einer gemeinsamen senkrechten Gelenkachse 36 befestigt sind. Diese Gelenkachse erstreckt sich in Fig. 1 zwischen der unteren Plattform 9 und einem Ausleger 37, der an der Säule 8 befestigt ist. Mit der Gelenkachse 36 sind die halbschalenförmigen Sektoren 34 bzw. 35 über Gelenklaschen 38 verbunden. In geschlossenem Zustand der Sektoren 34 und 35 fällt die Achse der Haube 33 mit der Achse "A" zusam men, wodurch auch die Exzentrizität der Gelenkachse 36 vorgegeben ist.
Oberhalb der Kokille 4 befindet sich eine Haube 33, die gemäß Fig. 2 aus zwei halbschalenförmigen Sektoren 34 und 35 besteht, die spiegelsymmetrisch zueinander an einer gemeinsamen senkrechten Gelenkachse 36 befestigt sind. Diese Gelenkachse erstreckt sich in Fig. 1 zwischen der unteren Plattform 9 und einem Ausleger 37, der an der Säule 8 befestigt ist. Mit der Gelenkachse 36 sind die halbschalenförmigen Sektoren 34 bzw. 35 über Gelenklaschen 38 verbunden. In geschlossenem Zustand der Sektoren 34 und 35 fällt die Achse der Haube 33 mit der Achse "A" zusam men, wodurch auch die Exzentrizität der Gelenkachse 36 vorgegeben ist.
Die Sektoren 34 und 35 sind doppelwandig ausgeführt und
wassergekühlt und besitzen je eine Oberkante 39, die in
Fig. 4 dargestellt ist und je eine Unterkante 40, die in
Fig. 5 dargestellt ist. Die Unterkante bildet eine erste
Abdichtstelle 41, während die Oberkante eine zweite
Abdichtstelle 42 bildet. Die Anordnung ist dabei so
getroffen, daß die Haube 33 in bezug auf ihre senkrechte
Achse "A" in die besagten seitlich beweglichen Sektoren 34
und 35 unterteilt ist, von denen jeder mit seiner Unter
kante 40 an der ersten Abdichtstelle 41 weitgehend
gasdicht mit dem oberen Teil der Kokille 4 verbunden ist
und mit seiner Oberkante 39 an der zweiten Abdichtstelle
42 gleichfalls weitgehend gasdicht gegenüber der Elektro
denstange 20 abgedichtet ist, und zwar mittelbar.
Wie wiederum aus Fig. 1 hervorgeht, besitzt die Haube 33
einen Innenraum 43 von solchem Querschnitt und solcher
Höhe, daß sich das obere Ende der Abschmelzelektrode 26 in
ihrer am weitesten angehobenen Stellung unterhalb der
zweiten Abdichtstelle 42 der Haube 33 befindet. Diese
Konstruktionsvorschrift führt zu einer entsprechenden
Bauhöhe der Haube 33, die die erforderliche Manövrierfä
higkeit der Elektrode 26 zuläßt.
Wie sich wiederum aus Fig. 2 ergibt, schließen die zwei
halbschalenförmigen Sektoren 34 und 35 achsparalelle
senkrechte Teilungsfugen 44 und 45 zwischen sich ein, die
dritte und vierte Abdichtstellen 46 und 47 bilden. Die
Sektoren bilden ferner an ihren Ober- und Unterkanten im
Bereich der ersten und zweiten Abdichtstellen 41 bzw. 42
halbkreisförmige Dichtflächen, die in zur Achse "A"
radialen Ebenen verlaufen, und sie besitzen an ihren
Teilungsfugen lineare Dichtleisten 48 und 49, die aus
einem elastomeren Werkstoff bestehen und durch ihre
vertiefte Unterbringung gegen eine Sichtverbindung mit der
weißglühenden Schlacke geschützt sind. An der ersten und
zweiten Abdichtstelle 41 bzw. 42 sind weitere elastomere
Dichtungen 50 und 51 angeordnet. Weiterhin besitzten die
Sektoren 34 und 35 auf ihrer der Gelenkachse 36 abge
kehrten Seite Spannverschlüsse 52, mit denen die Sektoren
nahezu gasdicht zu einer Zylinderschale miteinander
verspannt werden können.
Wie aus Fig. 2 weiterhin hervorgeht, ist der eine Sektor
34 mit zwei Chargiertrichtern 53 versehen, die über eine
Chargierschleuse 54 und einen Rohrstutzen 55 in das Innere
der Haube 33 münden. In den anderen Sektor 35 mündet eine
Gasleitung 56 für die Einleitung eines Spül-, Schutz
und/oder Reaktivgases. In Fig. 2 sind auch Kühlmittel
leitungen 57 und 58 gezeigt, die zu den Sektoren 34 und 35
führen.
Der obere Abschluß der Haube 33 ist wie folgt ausgebildet:
Gemäß Fig. 4 ist die Elektrodenstange 20 konzentrisch von
einer ringscheibenförmigen Stirnwand 59 umgeben, die
gleichfalls doppelwandig ausgebildet und von Kühlwasser
durchströmt ist. Diese Stirnwand ist einerseits gegenüber
der Elektrodenstange 20 und andererseits gegenüber den
Sektoren 34 und 35 abgedichtet. Zu diesem Zweck ist die
Elektrodenstange 20 verschiebbar durch die bereits be
schriebene Gleitdichtung 22 hindurchgeführt, die über ein
elastisches Zwischenglied 60 gasdicht mit der Stirnwand 59
verbunden ist. Das elastische Zwischenglied besteht
beispielhaft aus einem gasdicht imprägnierten Segeltuch
abschnitt oder einem Abschnitt eines elastomeren
Schlauches. Beide haben elektrisch isolierende Eigen
schaften. Die Stirnwand 59 ist mittels Zuglaschen 61 an
der unteren Plattform 9 aufgehängt, und auch die Gleit
dichtung 22 ist über Horizontallenker 62 mit der unteren
Plattform 9 verbunden (Fig. 4). Weiterhin besitzt die
Stirnwand 59 mindestens eine Beobachtungseinrichtung 63,
die aus einem Sichtfenster 64 und einem Umlenkspiegel 65
besteht, so daß eine Art umgekehrtes Periskop gebildet
wird, mit dem der Schmelzprozeß beobachtet werden kann.
Auf der Stirnwand 59 ist weiterhin ein ringförmiger
Absaugkanal 66 angeordnet, der über Löcher mit einem die
Elektrodenstange 20 konzentrisch umgebenden Rohrstutzen 67
kommuniziert. Durch den Absaugkanal 66 und einen Saug
stutzen 68 werden die Abgase abgesaugt und einer nicht
gezeigten Gasaufbereitungsanlage zugeführt. Der Rohr
stutzen 67 trägt an seinem oberen Ende auch das elastische
Zwischenglied 60. Auf die angegebene Weise wird die Haube
33 mit einer definierten Gasatmosphäre versorgt und die
mit Verunreinigungen und/oder Reaktionsprodukten
versehenen Abgase können auf einfache Weise entsorgt
werden.
Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist auf die Kokille 4 ein
ringförmiger Aufsatz 69 aufgeschraubt, der von einem
Kühlkanal 70 umgeben ist. Oberhalb dieses Kühlkanals ist
die elastomere Ringdichtung 50 an dem Kokillenaufsatz 69
befestigt. Die Innenflächen der Kokille 4 und des Kokil
lenaufsatzes 69 liegen im vorliegenden Falle in einer
gemeinsamen Zylinderfläche. Die Kokille 4 besitzt an ihrem
oberen Ende auf der Außenseite einen hohlzylindrischen
Sammelkanal 71 für das Kühlmedium (Wasser). Durch eine
Stopfbuchsverschraubung 72 werden unterschiedliche Län
genausdehnungen zwischen Innenrohr 4 a und Außenrohr 4 b der
doppelwandigen Kokillenanordnung 4 ermöglicht.
Fig. 6 zeigt eine Variante der Umschmelzanlage nach Fig.
1, und zwar wurden im vorliegenden Falle die Stromschienen
29 und 30 weggelassen, wodurch die Zugänglichkeit des
Schmelzplatzes wesentlich verbessert wird. Im vorliegenden
Fall dient die Haube 33 zur absolut koaxialen Rückführung
des Schmelzstromes von der Kokille 4 zur Anschlußleitung
73. Zu diesem Zweck ist die Haube 33 an ihrer Oberseite
mit einem ersten Stromanschluß 74 und an ihrer Unterkante
40 mit einer zweiten Strom-Kontakteinrichtung 75 versehen,
durch die der Schmelzstrom zu einer Gegenkontakteinrich
tung 76 an der Kokille 4 bzw. am Kokillenaufsatz 69
übertragbar ist (Fig. 8).
Gemäß Fig. 7 ist der erste Stromanschluß 74 an der
Stirnwand 59 angeordnet, genauer gesagt, sind zwischen der
Stirnwand 59 und der Oberkante 39 der Sektoren 34 bzw. 35
kreisringförmige Strom-Kontakteinrichtungen 77 und 78
angeordnet. Die Strom-Kontakteinrichtungen 75 und 77
werden durch streifenförmige Teile an den Enden der
Sektoren gebildet, die dadurch entstanden sind, daß man
die Ränder der Sektoren mit schmalen Schlitzen versieht,
so daß die betreffenden Enden federelastische Eigenschaften
für das Zusammenwirken mit den Gegen-Kontakteinrichtungen
76 und 78 besitzen. Kühlmittelkanäle 79 dienen zur Abfuhr
der in den Kontaktbereichen zusätzlich erzeugten Strom
wärme.
Die Zufuhr des Schmelzstromes zur Elektrodenstange 20
erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 bis
8 auf folgende Weise: Die Gleitdichtung 22 ist im vorlie
genden Fall in einem Gehäuse 80 angeordnet, das in ana
loger Weise wie in Fig. 1 über Stützen 21 an der Meß
plattform 16 aufgehängt ist. Im vorliegenden Fall ist das
Gehäuse 80 mit einer Anschlußleitung 81 für den Schmelz
strom versehen und besitzt einen Hohlraum 82, in dem ein
Kranz von einzelnen Gleitkontakten 83 untergebracht ist.
Diese Gleitkontakte werden über Federn an die Elektroden
stange 20 angepreßt. Auch hier ist das Gehäuse 80 über ein
elastisches Zwischenglied 60 mit der Stirnwand 59 verbun
den, wobei in diesem Falle das elastische Zwischenglied 60
aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff bestehen muß,
um Kurzschlüsse zu vermeiden. Auch aus den Fig. 7 und 8
geht hervor, daß die ersten und zweiten Abdichtstellen 41
und 42 durch Lippen- bzw. Ringdichtungen zwischen dem
Kokillenaufsatz 69 und der Haube 33 einerseits und zwi
schen der Stirnwand 59 und der Haube 33 andererseits
gebildet werden.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen können dem
Ofengestell 6 mehrere Kokillen 4 zugeordnet sein, deren
Achsen A auf einer Kreisbahn liegen. Da in diesem Fall
jeweils nur in einer einzigen Kokille ein Umschmelzprozeß
durchgeführt werden kann, genügt es, für die gesamte
Umschmelzanlage nur eine Haube zu verwenden, die mit dem
Ofengestell von Kokille zu Kokille transportiert werden
kann. In einem solchen Falle kann es unter Umständen
vorteilhaft sein, die Haube um geringes Maß in der Höhe
verstellbar auszuführen, so daß die Unterkante 40 der Haube
bzw. der Sektoren über die einzelnen Schmelzstellen auch
dann hinweggeführt werden kann, wenn die Sektoren nicht
oder nicht vollständig ausgefahren bzw. ausgeschwenkt
sind.
Es ist auch nicht erforderlich, die Sektoren der Haube an
einer Gelenkachse zu befestigen, obwohl dies die einfach
ste und zuverlässigste Befestigungsart ist. Es ist ohne
weiteres möglich und bei der Unterteilung der Haube in
mehr als zwei Sektoren auch vorteilhaft, die Sektoren
translatorisch zu verschieben. Um auch hierbei den not
wendigen Öffnungsweg der Sektoren zu beschränken, kann
neben einer Schwenk- oder translatorischen Horizontalbe
wegung eine getrennte oder gekoppelte vertikale Bewegung
der Haube vorgesehen werden.
Claims (14)
1. Elektroschlacke-Umschmelzanlage mit einer Kokille für
den Aufbau eines Blockes aus dem umgeschmolzenen
Material mindestens einer Abschmelzelektrode, mit
einem Gestell mit mindestens einer senkrechten
angetriebenen Elektrodenstange für den Vorschub
jeweils einer Abschmelzelektrode und mit einer über
der Kokille angeordneten Haube mit mindestens einer
zur jeweiligen Elektrodenachse konzentrischen Öff
nung, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (33)
- a) in bezug auf ihre senkrechte Achse "A" in seitlich bewegliche Sektoren (34, 35) unterteilt ist, von denen jeder mit seiner Unterkante (40) an einer ersten Abdichtstelle (41) weitgehend gasdicht mit dem oberen Teil der Kokille (4) verbunden und mit seiner Oberkante (39) an einer zweiten Abdichtstelle (42) gleichfalls weitge hend gasdicht gegenüber der Elektrodenstange abgedichtet ist und
- b) einen Innenraum (43) von solchem Querschnitt und solcher Höhe aufweist, daß sich das obere Ende der mindestens einen Abschmelzelektrode (26) in ihrer am weistesten angehobenen Stellung unter halb der zweiten Abdichtstelle (42) der Haube (33) befindet.
2. Elektroschlacke-Umschmelzanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (33) aus zwei
halbschalenförmigen Sektoren (34, 35) besteht, die
senkrechte Teilungsfugen (44, 45) aufweisen und um
eine senkrechte Gelenkachse (36) schwenkbar aufge
hängt sind und an ihren Oberkanten (39) und Unter
kanten (40) im Bereich der ersten (41) und zweiten
Abdichtstellen (42) in radialen Ebenen liegende,
halbkreisförmige Dichtflächen und an ihren Teilungs
fugen zur Bildung dritter (46) und vierter Abdicht
stellen (47) achsparalelle lineare Dichtleisten (48,
49) besitzen.
3. Elektroschlacke-Umschmelzanlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sektoren (34, 35) auf
ihrer der Gelenkachse abgekehrten Seite Spannver
schlüsse (52) aufweisen.
4. Elektroschlacke-Umschmelzanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (33) zur
Durchleitung eines Kühlmediums ausgebildet ist.
5. Elektroschlacke-Umschmelzanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenstange (20)
von einer ringscheibenförmigen Stirnwand (59) umgeben
ist, die einerseits gegenüber der Elektrodenstange
(20) und andererseits gegenüber den Sektoren (34, 35)
abgedichtet ist und den oberen Abschluß der Haube
(33) bildet.
6. Elektroschlacke-Umschmelzanlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenstange (20)
verschiebbar durch eine Gleitdichtung (22)
hindurchgeführt ist, die über ein elastisches Zwi
schenglied (60) gasdicht mit der Stirnwand (59)
verbunden ist.
7. Elektroschlacke-Umschmelzanlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Stirnwand (59)
mindestens eine Beobachtungseinrichtung (63)
angeordnet ist.
8. Elektroschlacke-Umschmelzanlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß auf der Stirnwand (59)
ein Absaugkanal (66) angeordnet ist.
9. Elektroschlacke-Umschmelzanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille (4) einen
ringförmigen Aufsatz (69) besitzt, der von einem
Kühlkanal (70) umgeben ist und oberhalb dieses
Kühlkanals eine Ringdichtung (50) trägt.
10. Elektroschlacke-Umschmelzanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (33) an ihrer
Oberseite mit einem ersten Stromanschluß (74) und an
ihrer Unterkante (40) mit mindestens einer zweiten
Strom-Kontakteinrichtung (75) versehen ist, durch die
der Schmelzstrom zu einer Gegenkontakteinrichtung
(76) an der Kokille (4) übertragbar ist.
11. Elektroschlacke-Umschmelzanlage nach den Ansprüchen 5
und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strom
anschluß (74) an der Stirnwand (59) angeordnet ist
und das zwischen Stirnwand (59) und Oberkante (39)
der Sektoren (34, 35) Strom-Kontakteinrichtungen (77,
78) angeordnet sind.
12. Elektroschlacke-Umschmelzanlage nach den Ansprüchen 9
und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkon
takteinrichtung (76) an dem Kokillenaufsatz (69)
angeordnet ist.
13. Elektroschlacke-Umschmelzanlage nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (33) im Bereich
der Strom-Kontakteinrichtungen (75/76 und 77/78) mit
Kühleinrichtungen (79) versehen ist.
14. Elektroschlacke-Umschmelzanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (33) mit
mindestens einer Chargiereinrichtung (53, 54, 55)
versehen ist.
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