DE4010353A1

DE4010353A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines metallurgischen ofens mit selbstbackender elektrode

Info

Publication number: DE4010353A1
Application number: DE4010353A
Authority: DE
Inventors: Heinz Stark; Heribert Koenig
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1991-10-02
Also published as: NO911017D0; JP3315706B2; AU7261091A; JPH0794274A; BR9101237A; NO177370C; AU646021B2; NO911017L; DE4010353C2; ZA911495B; NO177370B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines metallurgischen Ofens mit selbstbackender Elektrode gemäß Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7.

In metallurgischen Prozessen mit elektrothermischer Beheizung des Schmelzofens finden selbstbackende Elektroden, sogenannte Söderbergelektroden Verwendung. Diese Elektroden sind während ihres Betriebes über Vorrichtungen dem Abbrand entsprechend nachzuführen. Dabei soll gewährleistet sein, daß die Elektroden permanent im geeigneten Arbeitsabstand zur Schmelze bleiben. Elektroden dieser Art werden überwiegend durch Anstücken neuer Mantelteile und Einfüllen neuer Elektrodenmasse ergänzt.

Aus der deutschen Patentschrift 3 24 741 ist ein Verfahren zur Herstellung von selbstbackenden Elektroden mit Metallmantel bekannt, bei dem in kontinuierlicher Folge die Elektrode durch Anstücken neuer Mantelteile und Einstampfen neuer Elektrodenmasse ergänzt wird. Die Kräfte zum Halten und Nachsetzen der Elektrode greifen hierbei am Metallmantel an. Nachteilig ist, daß durch diese Art des Haltens und Nachsetzens Deformationen an der Elektrode hervorgerufen werden können. Hinzu tritt, daß bei einer solchen Halteart der Elektroden die Haltebacken großflächig und geometrisch exakt an die Elektrode gepreßt werden mit dem Erfordernis einer speziellen Nachsetzvorrichtung für den entsprechenden Elektrodendurchmesser.

Des weiteren ist eine selbstbackende Elektrode mit Metallmantel aus der deutschen Auslegeschrift 11 61 652 bekannt. Hierbei weist der Metallmantel eine zylindrische Gestalt auf, in dem mindestens ein längs durch die Mittelzone der Elektrodenmasse verlaufendes, in Längsrichtung ausgedehntes Profilstück eingebettet ist. Nachteilig hierbei ist, daß das Profilstück keine genügend großen Verbindungskräfte zwischen gebackener und ungebackener Elektrodenmasse aufbringt. Des weiteren ist aus dieser Auslegeschrift keine Anweisung zum Halten und Nachführen der Elektrode entnehmbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen und eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe in metallurgischen Öfen ein einfaches und sicheres Nachführen bzw. Absenken der Elektrode und deren Verwendbarkeit für verschiedene Elektrodengrößen gegeben ist, wobei die Vorrichtung gleichzeitig kleinbauend sein soll und eine leichte Handhabung ermöglichen soll.

Bei einem Verfahren zum Betreiben eines metallurgischen Ofens mit selbstbackender Elektrode gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 7.

In zweckmäßiger Ausgestaltung des Verfahrens wird das Zugelement kraftschlüssig verriegelnd gehalten, beispielsweise durch Federkraft. Dies wird vorrichtungsmäßig durch eine verriegelbare Klemmvorrichtung mit mindestens einem gegen ein Federpaket in horizontaler Richtung wirkenden hydraulischen Stempel verwirklicht. Dabei wird die verriegelnd gehaltene Elektrode gesteuert abgesenkt indem die Verriegelung kurzzeitig aufgehoben wird. Das gesteuerte Absenken der Elektrode kann vorrichtungsmäßig dadurch erreicht werden, daß die verriegelbare Klemmvorrichtung durch hydraulische Stempel in vertikaler Richtung verfahrbar ist. Ist diese verriegelbare Klemmvorrichtung in vertikaler Richtung in der Endlage angekommen, so übernimmt eine zusätzliche Klemmvorrichtung das kurzzeitige Halten der Elektrode am Zugelement, währenddem die vertikal verfahrbare verriegelbare Klemmvorrichtung wieder in die Anfangslage zurückfährt. Die zusätzliche Klemmvorrichtung kann entweder stationär oder mit der ersten Klemmvorrichtung verfahrbar angeordnet werden.

Ein sicheres Nachführen wird dadurch erreicht, daß die vertikal geführte Elektrode auch in horizontaler Richtung zentriert wird. Hierzu besteht in vorteilhafter Ausgestaltung die Horizontalzentriereinrichtung aus einem senkrecht zur Mittelachse der Elektrode angeordneten Ring, an dem mindestens drei Führungselemente angeordnet sind. Der Freiheitsgrad der Elektrode in horizontaler Richtung kann noch weiter eingeengt werden durch eine weitere Zentrierung, die in der Nähe der Klemmvorrichtung angeordnet ist und auf das Zugelement unmittelbar wirkt.

Zur Formgebung der Elektrode ist mindestens im ungebackenen Bereich eine rohrförmige Formgebungseinrichtung vorgesehen. Diese rohrförmige Formgebungseinrichtung besteht aus einem geschlossenen Hohlräume aufweisenden Mantel, der mit Anschlüssen für fluide Energieträger ausgestattet ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Elektrode mindestens in diesem formgebenden Bereich vorzuwärmen.

Die rohrförmige Formgebungseinrichtung kann für verlorene Formen mit der Zentriereinrichtung verbunden werden. Bei einer Formgebungseinrichtung zum extrudieren von gebackener Elektrodenmasse wird die Zentrierung erreicht durch mit dem Zugelement verbundenen Zentrierungsbleche, die an der Innenwand der rohrförmigen Formgebungseinrichtung gleitbar ausgebildet sind.

Zur Versteifung der Elektrode sind koaxial am Profilstück flügelförmige Armierungselemente befestigt. Bei der Verwendung eines mit der Elektrode mitgeführten Metallmantels als Formgebungseinrichtung ist höchstens ein Teil der flügelförmigen Armierungselemente mit dem Metallmantel verbunden. Für den Fall des Abbrennens des Metallmantels im gebackenen Bereich der Elektrode bewirken die am Zugelement befestigten Armierungselemente zum einen das formschlüssige Zusammenhalten der gebackenen Elektrodenzone und zum anderen das Überleiten der gesamten Haltekräfte auf das zentrale Zugelement.

Das zentrale Zugelement stützt sich über eine Elektrodenregulierung auf einer Bühne der Stahlwerkshalle ab.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt der Elektrode und der Führungseinrichtung,

Fig. 2 eine Ansicht A-A,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Führungeinrichtung und

Fig. 4 eine Draufsicht der Führungseinrichtung.

Die Fig. 1 zeigt die selbstbackende Elektrode 10 mit dem gebackenen Bereich 17 und dem ungebackenen Bereich 18. Durch die Mittenachse I durchgehend ragt auf der dem (nicht dargestellten) Ofen 70 befindlichen Ende das Zugelement 11 heraus. Dieses Zugelement 11 ist ein aus Profilstückschüssen 16 bestehendes Rohr. An dem Zugelement 11 sind flügelförmige Armierungsbleche 12 sowie Zentrierbleche 13 befestigt.

Das Zugelement 11 ist durch die vertikale Führungseinrichtung 30 gehalten. In der Fig. 1 weist die Führungseinrichtung 30 in Reihe angeordnete Klemmvorrichtungen 31 und 36 auf. Dabei ruht die untere Klemmvorrichtung unmittelbar auf einer Traverse 62, während die obere Klemmvorrichtung 36 durch vertikal wirkende hydraulische Stempel 34 koaxial zur Mittenachse I unabhängig von der Bewegung der Traverse (62) verfahrbar ist. Die Klemmvorrichtungen 31, 36 weisen Federpakete 32 und hydraulische Stempel 33 auf.

Die Traverse 62 ist ein Bauteil einer Elektrodenregulierung 60, die auf einer Montagebühne 50 angeordnete Regulierzylinder 61 aufweist und über Zuganker 63 mit der Traverse 62 in Verbindung steht.

Die Zuganker 63 stehen darüber hinaus mit der Formgebungseinrichtung 20 in Verbindung.

Im linken Teil der Fig. 1 wird die Formgebungseinrichtung 20 durch ein dünnwandiges Rohr 24 gebildet, das die Elektrode 10 koaxial zur Mittelachse I umhüllt und gegen die von außen Stromzuführungselemente 41 gleitend greifen. Das dünnwandige Rohr 24 wird aus Mantelschußstücken 21 durch Schweißen zusammengesetzt.

Auf der rechten Seite der Fig. 1 besteht die Formgebungseinrichtung 20 aus einem mit Hohlräumen versehenen Mantel 22, zu dessen Hohlräumen Anschlüsse 23 führen. An der Innenwandung des Mantels 22 gleitet die Elektrode 10, zentriert durch die Zentrierbleche 13. An der Außenseite des Mantels 22 sind die Stromzuführungselemente 41 angeordnet.

Für die horizontale Führung der Elektrode sind Horizontal-Zentriereinrichtungen 40 vorgesehen, und zwar im Bereich der Stromzuführung 41, die Horizontal-Zentriereinrichtung 42 und im Bereich der Klemmvorrichtung die Horizontal-Zentriereinrichtung 43.

Die Fig. 2 zeigt die Ansicht A-A mit der Elektrode 10, dem Zugelement 11, an das die Zentrierbleche 13 und flügelförmige Armierungsbleche 12 sowie Y-förmige Armierungsbleche 14 angebracht sind.

Auf der linken Seite der Fig. 2 ist die Formgebungseinrichtung 20 dargestellt für die Elektrode mit verlorener Form. Die Elektrode wird dabei umhüllt von dem dünnwandigen Rohr 24.

Auf der rechten Seite der Fig. 2 ist die Formgebungseinrichtung 20 dargestellt für eine Extruderelektrode. Die Elektrode 10 wird dabei umhüllt von dem mit Hohlräumen versehen Mantel 22.

Die Fig. 3, ebenso wie die Fig. 4 zeigen die obere Klemmvorrichtung 36, die auf einer Traverse 64 angeordnet ist. Auf der rechten Seite befindet sich ein feststehender Block 37, der mit einem feststehenden Klemmteil 35 schwenkbar verbunden ist. Der Klemmteil 35 berührt das Zugelement 11 halbschalenförmig. Auf der dem feststehenden Klemmteil gegenüberliegenden Seite des Zugelementes 11 sind Federpakete 32 sowie hydraulische Stempel 33 angeordnet, die senkrecht zur Mittenachse I wirken. Die Traverse 64 ist mit koaxial zur Mittelachse I wirkenden hydraulischen Stempeln 34 verbunden.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines metallurgischen Ofens mit selbstbackender Elektrode, wobei die Elektrode an einem innerhalb durch die Mittelzone in Längsrichtung ausgedehnten Zugelement, welches an dem von der Schmelze abgewandten Ende aus der Elektrode herausragt, gehalten wird und während eines metallurgischen Prozesses kontinuierlich gebacken wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes an dem der Schmelze abgewandten Ende der Elektrode weitere Elektrodenmasse nachgefüllt und geformt wird, daß das Zugelement formschlüssig in die Elektrodenmasse eingebettet wird und daß das Zugelement durch den Backprozeß kraftübertragend mit dem der Schmelze zugewandten Elektrodenende verbunden wird, daß das Zugelement am aus der Elektrode herausragenden Ende selbstverriegelnd gehalten wird, daß zum vertikalen Bewegen der Elektrode die Selbstverriegelung überwunden wird und daß die Elektrode im gebackenen Bereich von außen horizontal zentriert wird.

2. Verfahren zum Betreiben eines metallurgischen Ofens mit selbstbackender Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement kraftschlüssig verriegelnd gehalten wird, zum Beispiel durch Federkraft.

3. Verfahren zum Betreiben eines metallurgischen Ofens mit selbstbackender Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement formschlüssig verriegelnd gehalten wird.

4. Verfahren zum Betreiben eines metallurgischen Ofens mit selbstbackender Elektrode nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die verriegelnd gehaltene Elektrode gesteuert abgesenkt wird
und daß die Verriegelungen kurzzeitig zum Umsetzen aufgehoben werden und gleichzeitig das Zugelement zusätzlich gehalten wird.

5. Metallurgischer Ofen mit einer selbstbackenden Elektrode und mit einem innerhalb der Elektrode längs durch die Mittelzone verlaufenden, in Längsrichtung der Elektrode ausgedehnten Zugelement, welches an dem der Schmelze abgewandten Ende aus der Elektrode herausragt und mit einer Vorrichtung zum Bewegen der Elektrode nach Anspruch 1 verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Zugelement (11) mit einer selbstverriegelbaren Führungseinrichtung (30) verbindbar und mindestens über die ganze Länge der Elektrode (10) vom Zugelement (11) wegweisend mit Armierungsblechen (12) versehen ist,
daß die Elektrode (10) durch eine im gebackenen Bereich (17) von außen angreifende Horizontalzentriereinrichtung (40) zentrierbar ist und
daß mindestens im ungebackenen Bereich (18) der Elektrode (10) eine rohrförmige, die Elektrode umfassende Formgebungseinrichtung (20) vorgesehen ist.

6. Metallurgischer Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Formgebungseinrichtung (20) ein metallisches, dünnwandiges Rohr (24) ist, welches koaxial die gesamte Elektrode (10) umhüllt.

7. Metallurgischer Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement (11) ein Profilstück ist, z. B. ein Rohr.

8. Metallurgischer Ofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilstück (11) aus ansetzbaren Profilstückschüssen (16) besteht.

9. Metallurgischer Ofen nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial am Profilstück (11) flügelförmige Armierungselemente (12) befestigt sind.

10. Metallurgischer Ofen nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial am Profilstück (11) Y-förmige Armierungselemente (14) befestigt sind.

11. Metallurgischer Ofen nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß je Profilstückschüsse (16) mindestens drei Zentrierbleche (13) vorgesehen sind, die mit der rohrförmigen Formgebungseinrichtung (20) in Verbindung stehen.

12. Metallurgischer Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Rohr (20) aus mindestens einmal längsgeschlitzten Mantelschußstücken (21) besteht, die durch Schweißung zusammenfügbar sind.

13. Metallurgischer Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Rohr (20) aus einem spiralförmig aneinandersetzbarem Metallband besteht.

14. Metallurgischer Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Formgebungseinrichtung (20) aus einem, geschlossene Hohlräume aufweisenden Mantel (22) besteht.

15. Metallurgischer Ofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossenen Hohlräume des Mantels (22) Anschlüsse (23) für fluide Energieträger aufweisen.

16. Metallurgischer Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte- und Absenkeinrichtung (30) eine verriegelbare Klemmvorrichtung (31) ist, die einen gegen mindestens ein Federpaket (32) in horizontaler Richtung wirkenden hydraulischen Stempel (33) enthält.

17. Metallurgischer Ofen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte- und Absenkeinrichtung (30) zwei in Absenkrichtung in Reihe angeordnete Klemmvorrichtungen (31, 36) aufweist.

18. Metallurgischer Ofen nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der verriegelbaren Klemmvorrichtungen (31, 36) durch hydraulische Stempel (34) in vertikaler Richtung verfahrbar ist.

19. Metallurgischer Ofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontal-Zentriereinrichtung (40) im Bereich der Stromzuführung und/oder der Klemmvorrichtung angeordnet ist und jeweils einen aus mindestens drei Segmenten bestehenden, senkrecht zur Mittelachse (I) angeordneten Ring (42, 43) aufweist.

20. Metallurgischer Ofen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (42) auf der dem Ofen abgewandten Seite der Stromzuführungselemente (41) diese umfassend angeordnet ist.