DE8435031U1

DE8435031U1 - Lichtbogenofen

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Publication number: DE8435031U1
Application number: DE19848435031
Authority: DE
Original assignee: Fuchs Systemtechnik GmbH
Current assignee: Primetals Technologies Germany GmbH
Priority date: 1984-11-29
Filing date: 1984-11-29
Publication date: 1989-01-12

Description

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Lichtbogenofen

Beschreibung!

Die Neuerung betrifft einen Lichtbogenofen gemäß dem Gattungsbegriff d<=>s o-fepispruchs 1 * 5

Bei Lichtbogenofen dieser Art erfolgt die Stromzufuhr zu der Kontaktbacke der Elektrode über Stromkabel und auf dem Tragarm der betreffenden Elektrode befestigte Hochstromrohre bzw. massive stromschienen.

Aufgabe der Neuerung ist es, bei einem Lichtbogenofen der im Oberbegriff des anspruchs 1 genannten Art die für die Stromführung erforderliche Konstruktion zu vereinfachen. Es soll bei einem durch ein Kastenprofil oder Rohrprofil aus Stahl, d.h. aus einem ferromagnetischem Material gebildeten Elektrodentragarm möglich sein, die an diesem befestigten Hochstromrohre bzw. Stromschienen entbehrlich zu machen und trotzdem die magnetischen Verluste gering zu halten. Gleichzeitig sollen Fehlstrompfade vermieden und der Elektrodenstrom über einen definierten Weg der Kontaktbacke der Elektrode zugeführt werden. Bei einem Lichtbogei— ofen mit drei etwa parallel zueinander angeordneten Elektrodentragarmen soll ferner die Symmetrie der drei Phasen im wesentlichen gewahrt bleiben, d.h. der Scheinwiderstand der Stromzuführung für die drei Elektroden einander angepaSt sein.

Die Neuerunq ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung sind den übrigen Ansprüchen zu entnehmen.

Bei dem neuerungsgemäßen Lichtbogenofen ist der Elektrodentragarm wenigstens auf einem Teil seiner Länge an der Außenseite mit einer elektrisch gut leitenden Schicht, wie Kupfer oder Aluminium versehen. Der Bereich, in dem die

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vorzugsweise aufplattierte elektrisch gut leitende Schicht vorhanden ist, dient als Hochstromleiter für den Eiektrodenstrom. Da die elektrisch gut leitende Schicht elektrisch mit dem Kasten- oder Rohrprofil aus Stahl verbunden ist und innerhalb des Tragarms eine Betätigungseinrichtung und eine Betätigungsstange für die Elektrodeneinspannvorrichtung vorhanden sind, ist es zur Vermeidung von Fehlstrompfaden erforderlich, den Elektrodenspannbügel gegenüber dem Elektrodentragarm elektrisch zu isolieren. Ferner soll zu diesem Zweck auch die Betätigungsstange am elektrodenseitigen Ende gegenüber dem Elektrodentragarxn isoliert sein. Bei einem Lichtbogenofen mit drei etwa parallel zueinander angeordneten Elektrodentragarmen ist es zweckmäßig, über einen Teil der Länge des Tragarmes den Strom über ein Stromrohr zu führen und erst von einem mittleren Bereich an über den Elektrodentragarro zur Kontaktbacke weiterzuführen, um die Reaktanz des mittleren Tragarms zu vergrößern und an die Reaktanz der beiden äußeren Tragarme anzugleichen, d.h. die Reaktanzasymmetrie weitgehend zu beseitigen.

Die Neuerung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von 4 Figuren näher erläutert. Es zeigen

die Fig. 1 und 2 in einer Seitenansicht, teilweise im

Schnitt und in einer Draufsicht, die für das Verständnis der Neuerung wesentlichen Teile eines Lichtbogenofens mit drei etwa parallel zueinander angeordneten Elektrodentragarmen; Fig. 3 die Ausbildung eines Elektrodentragarms im

Längsschnitt;

Fig. 4 die Elektrodeneinspannvorrichtung in einer Draufsicht.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Lichtbogenofen 1 mit drei

etwa parallel zueinander angeordneten Elektrodentragarmen 2, 3, 4, von denen in der Schnittdarstellung nach Fig. 1 nur die Elektrodentraganne 3 und 4 dargestellt sind. Die Elektrodentragarme sind durch Hubsäulen 5 in bekannter Weise anhebbar und absenkbar und mittels eines Portals 6, in dem die Hubsäulen 5 geführt sind, um eine Achse 7 zur Seite schwenkbar. Jeder Elektrodentragarm ist mit einer Elektrodeneinspannvorrichtung 8 versehen, die eine sich am Elektrodentragarm abstützende Kontaktbacke 9 enthält und durch die eine Elektrode 10 am Elektrodentragarm eingespannt ist und mit Strom versorgt wird. Die Elektroden 10 sind als sogenannte Kombielektroden mit einem metallischen Oberteil und einem aufschraubbaren, dem Abbrand unterliegenden Unterteil ausgebildet.

Die beiden äußeren Tragarme 2 und 4 sind auf ihrer gesamten Länge, der mittlere Tragarm 3 nur auf einem Teil seiner Länge vom elektrodenseitigen Ende aus mit einer elektrisch gut leitenden Schicht 11 bzw. 12 aus Kupfer oder Aluminium versehen, die in den Fig. 1 und 2 jeweils nur am Ende der betreffenden Schicht schraffiert dargestellt ist. Auf dem mittleren Elektrodentragarm 3 ist mittels Stützarmen 13 ein Hochstromrohr 14 befestigt, welches in dem mit der gut leitenden Schicht 12 versehenen Bereich des Eiektrodentragarms 3 mit diesem elektrisch verbunden ist. Am der jeweiligen Elektrode abgewandten Ende der Tragarme 2 und 4 und des Hochstromrohres 14 sind Anschlußklemmen 15 für Hochstromkabel 16 vorgesehen, die mit einem nicht dargestellten Transformator verbunden sind und den Strom für die Elektroden 10 zuführen. Die Elektrodentragarme 2 bis 4 sind jeweils gegenüber der zugehörigen Hubsäule 5 elektrisch isoliert. Die Isolation ist in Fig. 1 durch eine Isolierplatte 17 angedeutet.

Die Tragarme weisen ein kastenförmiges Profil auf und enthalten neben Kühlkanälen für eine Kühlflüssigkeit, wie

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Wasser, eine Einrichtung zum Betätigen der Elektrodeneinspannvorrichtung. Einzelheiten des Aufbaus des Elektrodenarmes 4 und der Einspanneinrichtung 8 werden nunmehr anhand der Fig. 3 und 4 erläutert.
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Der Elektrodentragarm 4 ist durch ein Rastenprofil aus einem beispielsweise 20mm starkem Stahlblech 18 gebildet, 6as an der Außenseite des Elektrodentragarms mit einer elektrisch gut leitenden Schicht 11 versehen ist. Bei dem dargestellten Träger 4 ist die Schicht 11 auf der gesamten Länge rund um den Tragarm aufgebracht, beim Elektrodentragarm 3 auf den in Fig. 2 dargestellten Bereich am elektrodenseitigen Ende begrenzt. Bei einer praktischen Ausführungsform war auf eine Stahlschicht 18 einer Stärke von 2 0 mm eine Kupferschicht 11 einer Stärke von 4 mm R aufplattiert. Im Bereich der mechanischen Verbindung mit i^! der dem Elektrodentragarm zugeordneten Hubsäule, ist die Kupferplattierung ausgespart.

Das Kastenprofil des Elektrodentragarms ist bei der Darstellung nach Fig. 3 auf der linken Seite durch eine An- j schlußplatte 20 und auf der rechten Seite durch Kontakt- i platten 21 jeweils aus elektrisch gut leitendem Material j vorzugsweise Kupfer, abgeschlossen. Die beiden Kontaktplatten 21 begrenzen einen sich über die gesamte Breite des Tragarms erstreckenden Aufnahmeraum 22 für ein Haltestück 2 3 eines Spannbügels 2 4 der Elektrodeneinspannvor- ^; richtung 8. Das Haltestück 2 3 verbindet, wie Fig. 4 zeigt, j die Enden des Elektrodenspannbügels; 24, durch den die S Elektrode 10 einspannbar ist. Das Festspannen der Elektro- f de erfolgt dadurch, daß der Spannbügel 2 4 mittels des | Haltestückes 23 in der Darstellung nach Fig. 3 nach links ' gezogen und die Elektrode gegen ein Kontaktstück 25 aus elektrisch gut leitendem Material vorzugsweise Kupfer gedrückt wird, das an den Kontaktplatten 21 befestigt ist.

Durch eine Verschiebung des Elektrodenspannbügels 24 nach rechts wird die Einspannvorrichtung gelöst und die Elektrode 10 freigegeben. Die Verschiebebewegung des Elektrodenspannbügels 24 erfolgt durch eine zentral im Elektrodentragarm angeordnete Betätigungsstange 26 mit Hilfe einer Betätigungseinrichtung aus einem Federpaket 27 und sinem Hydraulikzylinder 28, die zusammen mit der Betätigungsstange innerhalb eines zentralen Rohres 29 des Elektrodereragarms angeordnet sind. Durch das Federpaket 27 wird die Betätigungsstange 26 nach links gezogen, d.h. die Elektrodeneinspannvorrichtung in der Spannposition gehalten, durch den Hydraulikzylinder 28 wird die Betätigungsstange entgegen der Federkraft des Federpaketes 27 nach rechts gedrückt und damit die Elektrodeneinspannvorrichtung in die Freigabeposition gebracht. Innerhalb des zentralen Rohres 29 befinden sich Führungen 30 und 31 für die axial verschiebbare Betätigungsstange 26. In dem Raum zwischen dem zentralen Rohr 29 und dem Stahlblech 18 befinden sich Kanäle 32 für eine Kühlflüssigkeit zum Kühlen des Elektrodentragarms.

Der Elektrodenspannbügel 24 ist gegenüber dem Elektrodentragarm elektrisch isoliert. Zu diesem Zweck sind, wie Fig. 4 zeigt, in die Oberseite und in die Unterseite des Haltestückes 23 jeweils zwei isolierende Gleitsteine 33 bzw. 34, vorzugsweise aus Keraraikmaterial eingesetzt, die über die betreffende Oberfläche des Halteseückes vorstehen und an der oberen bzw. unteren Seite des Aufnahmeraumes 22 anliegen. Die Gleitsteine 33 und 34 sind in Axialrichtung des Elektrodentragarms versetzt, um das durch das Gewicht der Elektrode auf den Spannbügel ausgeübte Moment aufnehmen zu können. Neben dieser Isolation ist auch eine elektrische Isolation zwischen dem Haltestück 2 3 und der Betätigungsstange 26 vorgesehen, die mit 35 bezeichnet ist, sowie eine Isolation zwischen dem Elektrodenspannbügel 2 4 und einer an der Elektrode 10 anliegenden Spannbacke 36,

die mit 37 bezeichnet ist. Der Elektrodenspannbügel 24 ist also auch gegenüber der Elektrode 10 elektrisch isoliert. Schließlich ist auch noch eine elektrische Isolation 38 zwischen der elektrodenseitigen Führung 31 der Betätigungsstange 26 und dieser vorgesehen. Hierdurch wird verhindert, daß sich innerhalb des Elektrodentragarms und insbesondere im elektrodenseitigen Endbereich dieses Tragarms Fehlerströme über den Elektrodenspannbügel und die Betätigungsstange 26 ausbilden können, die zu örtlichen liberhitzungen und Beschädigungen führen können. Der über die AnschluSplatte 20 eingeführte Strom wird somit gezwungen, einen definierten Weg über die Außenwand des Kastenprofils zu den Kontaktplatten 21 und von hier über das Kontaktstück 25 in die Elektrode 10 zu nehmen.

Im ^ralle des mittleren Elektrodentragarms 3 erfolgt die Stromzuleitung zum Ausgleich der unterschiedlichen Reaktanzen zwisch in den verschiedenen Tragarmen zunächst über das Stromrohr 14 und erst von einem mittleren Bereich an analog dem anhand des Elektrodentragarms 4 beschriebenen Weg. Die Stelle der Stromeinleitung von dem Hochstromrohr 14 in den Elektrodentragarm bestimmt sich durch die Forderung, die Reaktanz des mittleren Elektrodentragarms der der beiden äußeren Elektrodentragarme anzugleichen, d.h. die Reajctanzasymmetrie zu beseitigen. Im Hinblick auf eine Beseitigung der Reaktanzasymraetrie ist die Achse des Hochstromrohres 14 so weit gegenüber dem mittleren Tragarm nach oben versetzt, daß sie bei in einer Ebene liegenden Tragarmen 2, 3 und 4 mit den Achsen der äußeren Tragarme ein gleichseitiges Dreieck bildet. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist unterstellt, daß der Lichtbogenofen mit einem Dreiphasen-Wechselstrom betrieben wird.

Die elektrisch gut leitende Schicht 19 braucht sich nicht über den gesamten Umfang der Tragarme zu erstrecken. Gute

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Ergebnisse sind auch erzielt worden mit einer Ausführungsform bei der die beiden äußeren Tragarme nur eine plattierte Kupferschient auf der Oberseite, der Unterseite und den beiden zugewandten Innenseiten aufwiesen. Selbstverständlich sind auch örtliche Aussparungen der Plattierung zulässig, wenn sichergestellt ist, daß ein ausreichender Querschnitt für den Stromtransport zur Verfügung steht.

Claims

Schutzansprücne

Lichtbogenofen (1) mit wenigstens eineiu Elektrodentragarm (2,3,4), der mit einer Elektrodeneinspannvorrichtung (8) versehen ist, die eine sich am Elektrodentragarm abstützende Kontaktbacke '.9) enthält, welche mit einem Hochstromleiter verbunden ist, ferner einen Elektrodenspannbügel (2 4), der durch eine innerhalb des Elektrodentragarms (2,3,4) angeordnete, mittels einer Betätigungseinrichtung (27,28) längsverschiebbare Betätigungsstange (26) zwischen exaer Spannposition, in der der Elektrodenspannbügel (24) die Elektrode

(10) gegen die Kontaktbacke (9) drückt und einer Freigabeposition, in der der Elektrodenspannbügel (24) die Elektrode

(10) freigibt, verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektrodentragarm (2,3,4) wenigstens auf einem Teil seiner Länge an der Außenseite mit einer elektrisch gut leitenden Schicht (11,12) aus Kupfer oder dergleichen versehen ist und in diesem Bereich den Hochstromleiter für die Stromzufuhr zur Kontaktbacke bildet und der Elektrodenspannbügel (24) gegenüber dem Elektrodentragarm (2,3,4) elektrisch isoliert ist.

Lichtbogenofen mit drei etwa parallel zueinander angeordneten Elektrodentragarmen (2,3,4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden äußeren Elektrodentragarme (2 und 4) auf einem größeren

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Teil ihrer Länge als der mittlere Elektrodentragarm in dem zur Elektrode (10) benachbarten Bereich den Hochstromleiter bilden.

3. Lichtbogenofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß «äer mittlere Elektrodentragarm (3) in dem von der Elektrode (10) abgewandten Bereich ein Hochstromrohr (14) oder eine Stromschiene trägt, das bzw. die in diesem Bereich des Elektrodentragarmes (3) den Hochstromleiter bildet.

4. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektrodentragarm (2,3,4) in dem den Hochstromleiter bildenden Bereich eine Plattierung aus elektrisch gut leitendem Material, wie Kupfer, aufweist.

5. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß sich die elektrisch gut leitende Schicht (11,12) in dem den Hochstromleiter bildenden Bereich des Elektrodentragarms (2,3,4) über dessen gesamten umfang erstreckt.

6. Lichtbogenofen nach Anspruch 5, dadurch g e k e &eegr; &eegr; zeichnet, daß im Verbindungsbereich zwischen dem Elektrodentragarm (2,4) und der zugeordneten Hubsäule die elektrisch gut leitende Schicht (11) auf dem Elektrodentragarra (2,4) ausgespart ist.

⁷· Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektrodenspannbügel (24) an der Innenseite eine isoliert aufgesetzte Spannbacke (36) trägt.

8. Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenspann-

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bügel (24) an einem mit der Betätigungsstange (26) verbundenen Haltestück (23) befestigt ist, das im elektrodenseitigen Endabschnitt des Elektrodentragarms (2,3,4) verschiebbar und gegenüber diesem elektrisch isoliert gelagert ist.

Lichtbogenofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Haltestück (23) auf der Oberseite und auf der Unterseite vorstehende, isolierende Gleitsteine (33, 34) aufweist, die an Gleitflächen des Tragarms anliegen.

10* Lichtbogenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß der elektrodenseitige Endabschnitt der Betätigungsstange (26) elektrisch isoliert in einer Gleitführung (31) gelagert ist.

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