EP0036473A2 - Öffnungseinrichtung für Elektrodenhalter an elektrischen Schmelzöfen - Google Patents

Öffnungseinrichtung für Elektrodenhalter an elektrischen Schmelzöfen Download PDF

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EP0036473A2 EP81100456A EP81100456A EP0036473A2 EP 0036473 A2 EP0036473 A2 EP 0036473A2 EP 81100456 A EP81100456 A EP 81100456A EP 81100456 A EP81100456 A EP 81100456A EP 0036473 A2 EP0036473 A2 EP 0036473A2
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • H05B7/02—Details
    • H05B7/10—Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding electrodes
    • H05B7/103—Mountings, supports or terminals with jaws

Definitions

  • the invention relates to an opening device for electrode holders which can be adjusted via levers or rods, with clamping jaws pressed against the electrode by spring force, and hydraulic or pneumatic means available for canceling the contact pressure.
  • Electrical melting furnaces are supplied with electrical energy via high-current cables and copper power tubes, which are attached to water-cooled electrode arms that can be moved in a vertical plane and are connected to fixed contact jaws of the water-cooled electrode holders for the electrodes arranged on one end of the electrode arms.
  • a clamping jaw is arranged opposite the latter, which presses the electrode firmly and at the same time holds it.
  • the contact pressure is generated by a preloaded spring and transferred to the electrode holder via levers and rods.
  • the spring force acting on the clamping jaw is released and the clear width of the electrode holder is increased beyond the diameter of the graphite electrode.
  • the contact pressure is canceled by means of a pneumatic or hydraulic cylinder, the piston of which compresses the spring when acted upon by pressure medium and the clamping device of the electrode holder now moves in the "open" direction.
  • the pressure medium is switched off and the spring force again causes the electrode to be securely pressed and held in the electrode holder.
  • the clamping and Opening device arranged outside the movable electrode arm (DE-PS 847 319). It has also been proposed to arrange the tension spring within the electrode arm (DE-PS 946 303).
  • the hydraulically operated pressure cylinder for canceling the contact pressure has the advantage over the pneumatically operated that its dimensions are smaller.
  • the hydraulic or pneumatic cylinder is supplied with pressure medium via flexible pressure hoses that are connected to the corresponding supply unit on the furnace platform.
  • Disadvantages of the described devices are their unprotected arrangement in the hot atmosphere prevailing over the furnace and the effect of the magnetic fields of the energy supply for the furnace, and in particular the mechanically highly stressed flexible supply hoses for the pressure medium, which are corresponding to the travel of the electrode arm, which are considerable Susceptibility to failure and risk of accident.
  • the solution to the problem is that all of the components which generate and transmit the opening force for canceling the contact pressure are arranged within the electrode arm.
  • the interior of the electrode arm is particularly suitable for receiving the complete opening device, since its outer jacket is double-walled and a cooling medium flows through it, and as a result the temperature inside is almost constant.
  • the complete hydraulic unit for generating the fluid pressure for the operation of the hydraulic cylinder consisting of a reservoir, electric motor, pump, control devices and connecting hoses, is also arranged within the electrode arm.
  • a pneumatic cylinder is used to open the electrode holder instead of a hydraulic cylinder, the complete pneumatic unit for generating the required pressure, consisting of an electric motor, compressor, pressure vessel, control devices and connecting hoses, is arranged inside the electrode arm.
  • the hydraulic or pneumatic unit can be installed and removed as a compact unit.
  • the electrode arm which can be moved in a vertical plane above the electric melting furnace is designated by 1.
  • a fixed contact jaw 2 for connecting the power supply line 3 and transmitting the current to the graphite electrode 4 is arranged on the end face thereof. This is held in the displaceable electrode holder 5 and pressed firmly by the clamping jaw 6 arranged therein against the contact surface on the contact jaw 2 facing the electrode.
  • the electrode holder 5 is mounted within the electrode arm 1 and provided with a fork head 7 for receiving the push rod 8.
  • a prestressed spring 9 is arranged, which generates the contact pressure for the graphite electrode.
  • the piston which is displaceable by the opening path, is pressed together by the piston of the hydraulic cylinder 10.
  • the pressure medium for the operation of the hydraulic cylinder 10 is provided by the hydraulic unit 11. It is constructed in a compact design and comprises the reservoir 11a, the electric motor 11b, the pump 11c as well as control devices and connection connections 11d.
  • the hydraulic unit 11 is as one unit stored in vibration-damped manner on elastic members 12 within the electrode arm 1. Complete electrical insulation of all connecting elements is also provided.
  • the chamber for the hydraulic unit is shielded against the magnetic fields of the energy supply for the electrode except for the cross-section of the tube 13, which serves for the air supply for the motor 11b and receives the power supply cable, and is lined on all sides with an electrically non-conductive mass.
  • the assembly opening is closed with a water-cooled cover 16.
  • the electrode arm 1 shown in FIG. 2 is equipped with a pneumatically operated opening device for the electrode holder 5.
  • the structure is similar to the hydraulic device.
  • the spring 9 is actuated by the piston of the pneumatic cylinder 14.
  • the unit 15 serves to generate the necessary air pressure and consists of the electric motor 15a, the compressor 15b, the pressure container 15c, control devices and connecting hoses 15d.
  • the storage is also vibration-damped and electrically insulated in a shielded chamber with an air supply 13.

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Abstract

Zum Austausch der Elektroden an elektrischen Schmelzöfen ist der Elektrodenhalter mit einer Spann- und Öffnungseinrichtung ausgerüstet. Die Bauelemente der Öffnungseinrichtung sind bisher teilweise außerhalb des verfahrbaren Elektrodenarmes angeordnet und damit der über dem Ofen herrschenden heißen Atmosphäre und der Energiezuführung ausgesetzt.
Diese Nachteile werden durch die neue Anordnung der gesamten Öffnungseinrichtung innerhalb des Elektrodenarmes vermieden.
Das den Flüssigkeitsdruck erzeugende Hydraulik/ Pneumatik-Aggregat ist als eine Kompakteinheit ein- und ausbaubar und in einer mit einer antimagnetischen und elektrisch nichtleitenden Masse ausgekleideten Kammer des Elektrodenarmes schwingungsgedämpft und isoliert gelagert.
Für die Energiezuführung ist nur ein flexibles Stromversorgungskabel erforderlich.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine öffnungseinrichtung für über Hebel oder Gestänge verstellbare Elektrodenhalter mit durch Federkraft an die Elektrode gepreßte Klemmbacken und für die Aufhebung der Anpreßkraft vorhandene hydraulische oder pneumatische Mittel.
  • Die Versorgung von elektrischen Schmelzöfen mit elektrischer Energie erfolgt über Hochstromkabel und Stromrohre aus Kupfer, die auf in senkrechter Ebene verfahrbaren wassergekühlten Elektrodenarmen befestigt und an feststehende Kontaktbacken der an einer Stirnseite der Elektrodenarme angeordneten wassergekühlten Elektrodenhalter für die Elektroden angeschlossen sind. Zur Erzielung eines geringen Kontaktwiderstandes zwischen der Graphitelektrode und der dieser zugewandten Kontaktfläche der Kontaktbacke ist dieser gegenüberliegend eine Klemmbacke im Elektrodenhalter angeordnet, die die Elektrode fest anpreßt und gleichzeitig hält. Die Anpreßkraft wird von einer vorgespannten Feder erzeugt und über Hebel und Gestänge auf den Elektrodenhalter übertragen.
  • Zum Einsetzen der Graphitelektrode in den Elektrodenhalter und bei erforderlichen Verstellungen wird die auf die Klemmbacke wirkende Federkraft aufgehoben und die lichte Weite des Elektrodenhalters über den Durchmesser der Graphitelektrode hinaus erhöht. Die Aufhebung der Anpreßkraft erfolgt mittels eines Pneumatik- oder oder Hydraulikzylinders, dessen Kolben bei Beaufschlagung mit Druckmedium die Feder zusammendrückt und die Spanneinrichtung des Elektrodenhalters nunmehr in Richtung "öffnen" verschiebt. Nach dem Einsetzen oder Verstellen der Elektrode wird das Druckmedium abgeschaltet und die Federkraft bewirkt wieder die sichere Anpressung und Halterung der Elektrode im Elektrodenhalter. Bei bekannten Elektroöfen ist die Spann- und öffnungseinrichtung außerhalb des verfahrbaren Elektrodenarmes angeordnet (DE-PS 847 319). Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Spannfeder innerhalb des Elektrodenarmes anzuordnen (DE-PS 946 303). Der hydraulisch betätigte Druckzylinder für die Aufhebung der Anpreßkraft weist gegenüber dem pneumatisch betätigten den Vorteil auf, daß seine Abmessungen kleiner sind. Die Versorgung des Hydraulik- bzw. Pneumatikzylinders mit Druckmedium erfolgt über flexible Druckschläuche, die auf der Ofenbühne an das entsprechende Versorgungsaggregat angeschlossen sind.
  • Nachteilig bei den beschriebenen Einrichtungen sind ihre ungeschützte Anordnung in der über dem Ofen herrschenden heißen Atmosphäre und die Einwirkung der magnetischen Felder der Energiezuführung für den Ofen sowie insbesondere die mechanisch hoch beanspruchten, dem Verfahrweg des Elektrodenarmes entsprechend langen flexiblen Versorgungsschläuche für das Druckmedium, die eine erhebliche Störanfälligkeit und Unfallgefahr bedeuten. Besonders bei Verwendung von Hydrauliköl als Druckflüssigkeit besteht beim Austritt von öl an schadhaften Stellen erhöhte Brandgefahr.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine öffnungsvorrichtung der genannten Art derart zu gestalten, daß bei kompakter Bauweise die einzelnen Bauteile geschützt angeordnet und außer flexiblen Kabeln für die Stromzuführung keine flexiblen Versorgungsschläuche für ein Druckmedium erforderlich sind.
  • Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß alle die öffnungskraft zur Aufhebung der Anpreßkraft erzeugenden und übertragenden Bauelementen innerhalb des Elektrodenarmes angeordnet sind.
  • Der Innenraum des Elektrodenarmes ist für die Aufnahme der vollständigen Öffnungseinrichtung besonders geeignet, da dessen Außenmantel doppelwandig ist und von einem Kühlmedium durchströmt wird und dadurch die Temperatur innen nahezu konstant ist. Bei Verwendung eines Hydraulikzylinders zum öffnen des Elektrodenhalters ist auch das komplette Hydraulikaggregat zur Erzeugung des Flüssigkeitsdruckes für den Betrieb des Hydraulikzylinders, bestehend aus Vorratsbehälter, Elektromotor, Pumpe, Steuereinrichtungen und Verbindungsschläuchen innerhalb des Elektrodenarmes angeordnet. Wird anstelle eines Hydraulikzylinders ein Pneumatikzylinder zum öffnen des Elektrodenhalters eingesetzt, ist das komplette Pneumatikaggregat zur Erzeugung des erforderlichen Druckes, bestehend aus Elektromotor, Kompressor, Druckbehälter, Steuereinrichtungen und Verbindungsschläuchen innerhalb des Elektrodenarmes angeordnet. Das Hydraulik- bzw. Pneumatik-Aggregat ist als eine Kompakteinheit ein- und ausbaubar.
  • Daraus ergibt sich der Vorteil, daß die langen Versorgungsschläuche für das Druckmedium entfallen und nur Stromversorgungskabel erforderlich sind. Die Luftzuführung für den Motor bzw. den Kompressor erfolgt durch ein entsprechend bemessenes Zuführungsrohr, welches auch das Anschlußkabel aufnimmt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Spann- und öffnungseinrichtung gegen Umwelteinflüsse, wie Beschädigung und Hitzeeinwirkung, vollständig geschützt ist. Zur Vermeidung von unerwünschten Schwingungen in dem beweglich gelagerten Elektrodenarm ist vorgesehen, daß das Hydraulik- bzw. Pneumatikaggregat in einer mit einer antimagnetischen und elektrisch nichtleitenden nen Kammer wird der störende Einfluß der Magnetfelder der Energiezuführung weitgehend vermieden.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1 einen Schnitt durch den Elektrodenarm mit darin eingebauter Spann- und hydraulisch betätigter öffnungseinrichtung und
    • Fig. 2 einen Schnitt durch den Elektrodenarm mit pneumatisch betätigter öffnungseinrichtung.
  • In Fig. 1 ist der über dem elektrischen Schmelzofen in senkrechter Ebene verfahrbare Elektrodenarm mit 1 bezeichnet. An dessen Stirnseite ist eine feststehende Kontaktbacke 2 für den Anschluß der Energiezuleitung 3 und Übertragung des Stromes auf die Graphitelektrode 4 angeordnet. Diese wird in dem verschiebbaren Elektrodenhalter 5 gehalten und von der darin angeordneten Klemmbacke 6 fest gegen die der Elektrode zugewandten Kontaktfläche an der Kontaktbacke 2 gepreßt. Der Elektrodenhalter 5 ist innerhalb des Elektrodenarmes 1 gelagert und mit einem Gabelkopf 7 für die Aufnahme der Schubstange 8 versehen. An dessen Ende ist eine vorgespannte Feder 9 angeordnet, die die Anpreßkraft für die Graphitelektrode erzeugt. Zum Einsetzen oder Verstellen der Elektrode 4 wird der verschiebbare um den öffnungsweg von dem Kolben des Hydraulikzylinders 10 zusammengepreßt. Das Druckmedium für den Betrieb des Hydraulikzylinders 10 wird von dem Hydraulikaggregat 11 bereitgestellt. Es ist in kompakter Bauweise aufgebaut und umfaßt den Vorratsbehälter 11a, den Elektromotor 11b, die Pumpe 11c sowie Steuereinrichtungen und Verbindungsanschlüsse 11d. Das Hydraulikaggregat 11 ist als eine Baueinheit innerhalb des Elektrodenarmes 1 schwingungsgedämpft auf elastischen Gliedern 12 gelagert. Außerdem ist eine vollständige elektrische Isolierung aller Verbindungselemente vorgesehen. Die Kammer für das Hydraulikaggregat ist zur Abschirmung gegen die Magnetfelder der Energiezuführung für die Elektrode bis auf den Querschnitt des Rohres 13, welches der Luftzuführung für den Motor 11b dient und das Stromzuführungskabel aufnimmt, allseitig geschlossen und mit einer elektrisch nichtleitenden Masse ausgekleidet. Die Montageöffnung ist mit einem wassergekühlten Deckel 16 verschlossen.
  • Der in Fig. 2 dargestellte Elektrodenarm 1 ist mit einer pneumatisch betätigten öffnungseinrichtung für den Elektrodenhalter 5 ausgerüstet. Der Aufbau ist ähnlich der hydraulischen Einrichtung. Beim öffnungsvorgang wird die Feder 9 von dem Kolben des Pneumatikzylinders 14 betätigt. Das Aggregat 15 dient der Erzeugung des notwendigen Luftdruckes und besteht aus dem Elektromotor.15a, dem Kompressor 15b, dem Druckbehälter 15c, Steuereinrichtungen und Verbindungsschläuchen 15d. Die Lagerung erfolgt ebenfalls schwingungsgedämpft und elektrisch isoliert in einer abgeschirmten Kammer mit einer Luftzuführung 13.

Claims (4)

1. öffnungseinrichtung für über Hebel oder Gestänge verstellbare Elektrodenhalter mit durch Federkraft an die Elektrode gepreßte Klemmbacken und für die Aufhebung der Anpreßkraft vorhandene hydraulische oder pneumatische Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß alle die öffnungskraft zur Aufhebung der Anpreßkraft erzeugenden und übertragenden Bauelemente innerhalb des Elektrodenarmes (1) angeordnet sind.
2. öffnungseinrichtung nach Anspruch 1 mit einem Hydraulikzylinder zum öffnen des Elektrodenhalters, dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb des Elektrodenarmes (1) angeordnete komplette Hydraulikaggregat (11) zur Erzeugung des Flüssigkeitsdruckes für den Betrieb des Hydraulikzylinders (10), bestehend aus Vorratsbehälter (11a), Elektromotor (11b), Pumpe (11c), Steuereinrichtungen und Verbindungsschläuche (11d) als eine Kompakteinheit ein- und ausbaubar ist.
3. öffnungseinrichtung nach Anspruch 1 mit einem Pneumatikzylinder zum öffnen des Elektrodenhalters, dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb des Elektrodenarmes (1) angeordnete komplette Pneumatikaggregat (15) zur Erzeugung des erforderlichen Druckes, bestehend aus Elektromotor (15a), Kompressor (15b), Druckbehälter (15c), Steuereinrichtungen und Verbindungsschläuchen (15d) als eine Kompakteinheit ein- und ausbaubar ist.
4. öffnungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulik- bzw. Pneumatikaggregat (11, 15) in einer mit einer antimagnetischen und elektrisch nichtleitenden Masse ausgekleideten Kammer des Elektrodenarmes (1) auf elastischen Gliedern (12) schwingungsgedämpft und isoliert gelagert ist.
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