EP0042609B1

EP0042609B1 - Verfahren zum Nachlassen der Elektroden eines Elektro-Lichtbogenofens

Info

Publication number: EP0042609B1
Application number: EP81104756A
Authority: EP
Inventors: Lothar Dipl.-Ing. Harmsen; Friedhelm Vennmann; Jürgen Dipl.-Ing. Zieschang
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1980-06-20
Filing date: 1981-06-20
Publication date: 1983-06-22
Also published as: US4399545A; BR8103910A; ES503226A0; DE3023052A1; DE3023052C2; ES8204268A1; EP0042609A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachlassen der von vertikal verlagerbaren Elektrodenarmen lösbar umklammerten Elektroden eines Elektr6-Lichtbogenofens.
Die Elektroden eines Elektro-Lichtbogenofens unterliegen bekanntlich einem Abbrand mit der Folge, daß die Länge der Elektroden im Verlauf einer Schmelze ständig abnimmt. Es ist daher nach Erschöpfung des in Abhängigkeit von der Abbrandgeschwindigkeit regulierbaren Nachführhubs der die Elektroden lösbar umklammernden Elektrodenarme erforderlich, die Umklammerung aufzuheben, anschließend die Elektroden relativ zu den Elektrodenarmen nachzulassen und 'dann die Elektrodenarme wieder an den Elektroden zu verspannen, um weiterhin ein reguliertes Nachführen der Elektroden während des nachfolgenden Schmelzvorgangs sicherzustellen.
Das Nachlassen der Elektroden kann in bekannter Weise zum Beispiel vor dem Chargieren des ersten mit Schrott gefüllten Korbes durchgeführt werden.in diesem Fall werden zunächst die Elektrodenarme bei über dem Ofengefäß eingeschränkt bleidendem Ofendeckel in die unterste Position gebracht. Danach nimmt ein Kran den Elektroden-Tragenippel auf, so daß die Umklammerung dieser Elektrode gelöst werden kann. Im Anschluß daran wird die Elektrode durch den Kran um einen vorbestimmten Betrag abgesenkt, der die korrekte Entfernung der Elektrodenspitze vom Boden des Ofengefäßes wieder herstellt. Daraufhin kann der betreffende Elektrodenarm wieder an die Elektrode verspannt werden. Der Kran ist nunmehr zum Nachlassen der anderen Elektroden nutzbar.
Der Vorteil dieser Methode ist die genaue Nachlaßmöglichkeit der Elektroden. Nachteilig ist jedoch der hohe Zeitverlust, da während des Nachlassens der Elektroden das Ofengefäß nicht zugänglich und damit kein Chargieren möglich ist.
In der Praxis hat man zwecks Reduzierung der Verlustzeit beim Nachlassen der Elektroden daher die Elektroden mittels eines Krans nachgelassen, sobald sich die Elektroden durch den Schrott gearbeitet und die Elektrodenarme die unterste Position erreicht haben. Dieses Verfahren wird insbesondere dort angewendet, wo nur ein einziger Kran für einen Lichtbogenofen zur Verfügung steht. In diesem Fall wird nach dem Aufnehmen einer Elektrode durch den Kran die Umklammerung der Elektrode aufgehoben und anschließend der Elektrodenarm um einen Betrag aufwärts bewegt, der zwangsläufig vom Schmelzer geschätzt werden muß. Ist die folglich vom Schmelzer bestimmte Höhe erreicht, wird der Elektrodenarm wieder an der Elektrode verspannt und es werden anschließend die anderen Elektroden nachgelassen.
Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es allein auf die Schätzfähigkeit des Schmelzers ankommt, wie genau das Nachlassen jeder einzelnen Elektrode durchgeführt und ihre Höhe mit der Höhe der anderen Elektroden in Übereinstimmung gebracht wird. So kommt es beispielsweise einerseits bei einer zu kurzen Nachlassung wegen des dann zu großen Abstandes zwischen der Elektrodenspitze und dem zu schmelzenden Material zu einem instabilen Lichtbogen, was zwangsläufig die Schmelzzeit verlängert und den Energieaufwand vermehrt. Auf der anderen Seite kann wiederum die Herdausmauerung leicht beschädigt werden, wenn eine Elektrode um eine zu großen Betrag nachgelassen worden ist.
Schließlich hat man zur Reduzierung der Nachlaßzeit das Nachlassen der Elektroden dann vorgenommen, wenn der erste Schrottkorb chargiert worden ist und an allen Elektroden der Lichtbogen ansteht. Es werden dann der Lichtbogenofen abgeschaltet und die Umklammerungen der Elektroden gemeinsam oder nacheinander gelöst. Je nach Art der Umklammerung rutschen oder fallen die Elektroden nach unten, bis die Elektrodenspitzen auf den Schrott auftreffen. Im Anschluß daran werden die Elektrodenarme um einen Betrag hochgefahren, der wiederum für jede Elektrode vom Schmelzer nur geschätzt werden kann. Ist die gewählte Höhe erreicht, werden die Elektrodenarme wieder an den Elektroden verspannt und der Lichtbogenofen eingeschaltet.
Das Nachlassen der Elektroden unter Abstützung am Schrott ist zwar mit dem geringsten Verlust an Produktionszeit verbunden, hat jedoch den Nachteil einer sehr ungenauen Einstellung der Elektroden zur Schmelze. Außerdem können die Elektroden verhältnismäßig schnell beschädigt werden, wenn die Elektrodenspitzen auf schrägliegende, scharfkantige Schrotteile auftreffen.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Nachlassen der Elektroden eines Elektro-Lichtbogenofens zu schaffen, durch welches bei Vermeidung der Gefahr einer Elektrodenbeschädigung ein exaktes Nachlassen der Elektroden ohne Verlust von Produktionszeit gewährleistet wird.
Die Lösung dieser Aufgabe wird in den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmalen gesehen.
Kern des Erfindungsgedankens ist die Möglichkeit, Arbeitsvorgänge zeitlich parallel nebeneinander ablaufen zu lassen, die bislang nur nacheinander durchgeführt werden konnten. Das Nachlassen der Elektroden wird nunmehr bei dem in Endstellung ausgeschwenkten Ofendeckel, das heißt also neben dem Ofengefäß, vorgenommen.
Das Ausschwenken des Öfendeckels ist ein ohnehin notwendiger Vorgang, um ein Chargieren zu ermöglichen. Folglich wird vorzugsweise während des Chargierens des ersten Schrottkorbes zeitlich parallel das Nachlassen der Elektroden neben dem Ofengefäß durchgeführt. Im Hinblick auf die hohen Minutenkosten eines Elektro-Lichtbogenofens wird somit durch die zeitlich parallel ablaufenden Arbeitsvorgänge Produktionszeit gewonnen, was sich mithin in einem höheren wirtschaftlichen Ausbringen bemerkbar macht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Nachlassen der Elektroden jetzt absolut exakt durchgeführt werden kann. Hierzu dienen neben dem Ofengefäß entsprechend der Anzahl der Elektroden angeordnete Anschläge, das heißt Stützplatten, welche feinfühlig, das heißt genau in der Höhe justiert werden können. Eine genaue Höhenjustierung gewährleistet aber wiederum ein exaktes Nachlassen der in der Regel unterschiedlich stark abgebrannten Elektroden. Dabei ist es möglich, daß die Anschläge, das heißt Stützplatten, nur auf eine einzige Nachlaßhöhe fixiert sind. Die abgebrannten Elektroden werden dann mit Hilfe der Elektrodenarme abgesenkt bis die Elektrodenspitzen die Anschläge berühren. Dieses Absenken kann absolut weich durchgeführt werden, so daß keine Beschädigungen der Elektroden zu erwarten sind. Stehen die Elektroden dann auf den Anschlägen, das heißt Stützplatten, werden die Elektrodenarme von den Elektroden gelöst, um das vorgesehene Maß genauestens hochgefahren und wieder an den Elektroden verspannt.
Dieses Verfahren kann insbesondere dort angewendet werden, wo die Ofenkonstruktion es zuläßt, daß bei ausgeschwenktem Ofendeckel die Elektrodenarme abwärts gefahren werden können. Außerdem werden die Investitionskosten gesenkt.
Besteht keine Möglichkeit, die Elektrodenarme bei ausgeschwenktem Ofendeckel zu verlagern, so sieht die Erfindung vor, daß die Anschläge höhenverstellbar sind. In diesem Fall also können die Anschläge in Form von Stützplatten hochgefahren und weich an den Elektrodenspitzen zur Berührung gebracht werden. Nachdem die Umklammerung aufgehoben ist, werden die Anschläge bis auf die vorgesehene Nachlaßhöhe gemeinsam mit den auf ihnen stehenden Elektroden abgesenkt. Ist die vorgesehene Nachlaßhöhe erreicht, werden die Elektrodenarme wieder an den Elektroden festgelegt.
In bezug auf ein Verfahren zum Nachlassen der von vertikal verlagerbaren Elektrodenarmen lösbar umklammerten Elektroden eines Elektro-Lichtbogenofens, welcher einen ausschwenkbaren Ofendeckel aufweist, der von den Elektroden senkrecht durchgesetzt ist, kennzeichnet sich die Lösung des gegenständlichen Teiles der Aufgabe durch in der ausgeschwenkten Stellung des Ofendeckels unterhalb der Elektroden angeordnete, ebenfalls in der Höhe veränderbare und in der vorgewählten Höhenlage arretierbare Anschläge in Form von Stützplatten.
Diese neben dem Ofengefäß angeordneten Anschläge in Form von Stützplatten, haben den besonderen Vorteil, daß sie weitgehend unabhängig vom Warmbereich des Lichtbogenofens sind. Sie können daher vergleichsweise einfach ausgebildet werden. Sind die Anschläge örtlich höhenfixiert, zum Beispiel in Form eines Stütztisches, was bei Ofenkonstruktionen vorteilhaft ist, bei denen die Elektrodenarme bei ausgeschwenktem Ofendeckel abwärts gefahren werden können, wird der Investitionsaufwand gering, da keine bewegten Teile vorgesehen werden müssen.
Ist es nicht möglich, die Elektrodenarme bei ausgeschwenktem Ofendeckel abwärts zu senken, so werden die Anschläge in Form von einzelnen Stützplatten in der Höhe verstellbar und in der vorgewählten Höhe arretierbar ausgebildet. Die Mittel zum Verstellen der Anschläge sind dabei feinfühlig steuerbar, so daß die Anschläge nicht hart an den Elektrodenspitzen-mit der Gefahr von Beschädigungen auftreffen können. Auch ist es in diesem Zusammenhang denkbar, daß nach dem Kontakt der Elektrodenspitzen mit den Anschlägen, sei es nun bei örtlich höhenfixierten Anschlägen, dem Stütztisch oder bei in der Höhe verstellbaren Anschlägen, den Stützplatten die Folgevorgänge, wie Lösen der Umklammerung, Relativverlagerung der Elektrodenarme und Wiederverspannen, automatisch ausgelöst werden.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Schematisch im Schnitt zeigen :

Figur 1 einen Elektro-Lichtbogenofen, bestehend aus Ofengefäß mit ausgeschwenktem Ofendeckel und in der Länge unterschiedlich abgebrannten Elektroden,
Figur 2 den ausgeschwenkten Ofendeckel mit einer Hubvorrichtung, bei der eine der drei Elektroden am Kragennippel erfaßt, in oberer Stellung dargestellt ist,
Figur 3 wie Fig. 2, jedoch ist die Elektrode über die Hubvorrichtung in der gewünschten Länge nachgelassen, dargestellt,
Figur 4 den ausgeschwenkten Ofendeckel mit drei unterschiedlich abgebrannten Elektroden, die von einzelnen Stützplatten von unten unterstützt, dargestellt sind,
Figur 5 wie Fig. 4, jedoch sind die drei Elektroden um die vorgesehene Länge nachgelassen, indem die Stützplatten mit den aufstehenden Elektrodenspitzen auf die vorgewählte gleiche Höhe abwärts gefahren, dargestellt sind,
Figur 6 den ausgeschwenkten Ofendeckel mit unterschiedlich abgebrannten Elektroden und darunter befindlichem Stütztisch,
Figur 7 wie Fig. 6, wobei die Elektrodenarme die angeklammerten Elektroden soweit abwärts gefahren haben, bis die Elektrodenspitzen auf dem Stütztisch aufstehen,
Figur 8 wie Fig. 7, wobei die Elektroden mit den Spitzen auf dem Stütztisch aufstehen, die Elektrodenklammern gelöst sind und auf gleiches Höhenmaß hochgefahren, dargestellt sind,
Figur 9 wie Fig. 8, die Elektrodenarme fahren mit den wieder angeklammerten Elektroden um ein vorgewähltes Maß hoch, damit der Ofendeckel samt Elektroden-Trageeinrichtung bereit zum einschwenken auf das Ofengefäß, dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt das Ofengefäß 1 und den abgeschwenkten Ofendeckel 3 eines Elektro-Lichtbogenofens 2 im Schnitt, in der Absicht, das Verfahren übersichtlich zu erläutern, sind die in Fig. 1 und den folgenden Zeichnungen dargestellten Einrichtungen und Vorrichtungen nur schematisch dargestellt. Das Ofengefäß 1 ist durch einen Ofendeckel 3 verschließbar, welcher durch in der Zeichnung nicht näher veranschaulichte Mittel höhenverstellbar, sowie um eine nicht näher bezeichnete, vertikale Achse in der Horizontalen schwenkbar ist. Der Ofendeckel 3 wird von drei um 120° zueinander versetzt angeordneten Elektroden 4 vertikal durchsetzt. Diese Elektroden 4 werden von einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Elektroden-Hub- und -tragevorrichtung über Tragarme bewegt und mittels Elektrodenklammern 5 lösbar umklammert. Die die Elektrodenklammern 5 tragenden Elektroden-Tragearme sind bei ausgeschwenktem Ofendeckel 3 vertikal verlagerbar. Zur Erhaltung der zeichnerischen Übersichtlichkeit sind darüber hinaus auch die elektrischen Zuführungen zu den Elektroden 4 über die Elektrodenklammern, die zumeist aus Fassungsring und Kontaktback',n bestehen, in den Zeichnungen nicht nähe. dargestellt. Fig. 1 zeigt die Elektroden 4 nach einer Reihe von Einschmelzvorgängen und es ist ersichtlich, daß bedingt durch unterschiedlichen Abbrand die Elektrodenspitzen 6, 6' und 6° unterschiedlich abgebrannt sind. Beim Nachlaßvorgang werden die Elektroden, die nach dem vorhergehenden Abbrand unterschiedliche Längen aufweisen, nachgelassen, so daß ihre Spitzen dann auf einer Höhe nachgelassen werden, die mit der Linie 7 angezeigt ist. In Fig. 2 und 3 wird das Nachlassen der Elektroden 4 mittels einer Hubvorrichtung 8 bei vollausgeschwenktem Ofendeckel schematisch dargestellt. Die Elektroden 4 werden mit den an ihrem oberen Ende befindlichen Tragenippeln 9 über Aufhängehaken mit der in Elektrodenposition bei ausgeschwenktem Deckel zugeordneten Hubvorrichtung 8 verbunden. Nach dem Lösen der Elektrodenklammern 5 werden die freien Längen der Elektroden 4 auf eine vorwählbare Länge unterhalb der Elektrodenklammern 5 abgesenkt. Die Elektrodenspitzen 6, 6' und 6" werden auf die gleiche Höhe, die der Linie 7 entspricht, abgelassen. Nach dem Wiederanklemmen der Elektrodenklammern 5 wird die Verbindung zur Hubvorrichtung 8 gelöst. Beim Einsatz dieser Hubvorrichtung ist die Beobachtung und Abstimmung der Höhe der Elektrodenspitzen 6, 6' und 6" etwa in der Höhe der Linie 7 zwar dem Schmelzer überlassen. Der Vorteil ist aber der, daß die Nachlaßlänge der den ausgeschwenkten Ofendeckel durchsetzenden Elektroden frei vom Ofengefäß und ohne thermische Beeinträchtigung des Schmelzers von diesem festgelegt werden kann.
Bei dem in Fig. 4 und 5 schematisch dargestellten Verfahren zum Nachlassen der Elektroden ist eine Nachlaßvorrichtung 10 mit drei voneinander unabhängigen Stützplatten 11 und zugehörigen Hubelementen 12 mit Steuerelementen exakt in der Verlängerung der Elektrodenachsen des in der Endstellung ausgeschwenkten Ofendeckels 3 vorgesehen.
Nachdem der Ofendeckel 3 für das Chargieren in seine Endstellung ausgeschwenkt ist, werden über einzelne Hubelemente 12 die in der Höhe verstellbaren Stützplatten 11 von unten feinfühlig bis zum Kontakt mit den Elektrodenspitzen 6 an diese herangefahren. Sobald die Stützplatten 11 bei ihrer Aufwärtsbewegung die Elektroden berühren und diese tragen, werden die Elektrodenklammern 5 gelöst. Nunmehr werden die Stützplatten 11 mit den Elektroden bei geöffneten Elektrodenklammern 5 bis auf eine festgelegte Stellung, das heißt bis auf die Nachlaßstellung 13 abwärts gefahren, wobei die Stützplatten 11 mit den aufstehenden Elektroden 4 gemeinsam abgesenkt werden. Bei Erreichung der Nachlaßstellung 13 gemäß Fig. 5 werden die Elektrodenklammern 5 wieder angeklemmt. Nach dem Abklemmen der drei Elektrodenklammern werden die Elektrodenarme mit den Elektrodenklammern 5 und den angeklemmten Elektroden in die obere Ausgangsstellung zurückgefahren ; die Stützplatten 11 werden in die untere Ausgangsstellung zurückgefahren, so daß der Ofendeckel nach Abschluß des Chargievorganges über das Ofengefäß wieder eingeschwenkt werden kann. Da die Elektrodenklammern sich in oberster Position befinden und die Stützplatten 11 mit den Elektroden in die festgelegte Nachlaßstellung 13 gefahren werden, ist die eingestellte Elektrodenlänge A - das heißt der Abstand von den Elektrodenspitzen 6 bis Unterkante Elektrodenklammer 5 bei ausreichend langen Elektroden für jede Schmelze konstant. Die Aufwärtsbewegung der Stützplatten 11 wird gestoppt, sobald ein geringer Druck auf das Nachlaßsystem ansteht, und es ist eine Beschädigung der. Elektroden ausgeschlossen.
Einige Ofenkonstruktionen lassen es zu, daß bei ausgeschwenktem Ofendeckel die Elektrodenarme abwärts gefahren werden können. Bei diesen Ofenkonstruktionen ist es nicht erforderlich, daß Stützplatten in ihrer Höhe verfahrbar sind. Nachdem der Ofendeckel 3 in seine Endlage ausgeschwenkt worden ist, werden die Elektrodenarme mit den die Elektroden halternden Klammern 5 soweit heruntergefahren, bis die Elektrodenspitzen 6, 6' und 6" den Stütztisch 14 berühren. Dieses ist in Fig. 6 und 7 schematisch veranschaulicht. Sobald die Elektrodenspitzen 6 mit dem Stütztisch 14 Kontakt bekommen, wird die Abwärtsbewegung der einzelnen Elektrodenarme mit den angeklemmten Elektroden. 4 gestoppt und die Elektrodenklammern 5 lösen sich. Nachdem alle drei Elektroden auf dem Stütztisch 14 aufstehen und die klammern 5 gelöst sind, werden die Elektrodenarme mit den Elektrodenklammern 5 auf eine festgelegte Höhe, die Nachlaßhöhe 15, hochgefahren. Dieses ist in Fig. 8 dargestellt. Anschließend werden die Klammern 5 geschlossen und die Elektrodenarme mit den die Elektroden klammernden Elektrodenklammern werden wieder in die oberste Position gemäß Fig. 9 gefahren. Nunmehr kann nach Abschluß des Chargiervorganges der Ofendeckel 6 wieder eingeschwenkt werden.
Die beiden zuletzt beschriebenen Verfahren unterscheiden sich also prinzipiell dadurch, daß gemäß Fig. 4 und 5 die in unterschiedlicher Abbrandhöhe befindlichen Elektrodenspitzen von einzelnen Stützplatten von unten vorsichtig angefahren werden. Im anderen Falle sind die Elektrodenarme bedingt durch eine besondere Ofenkonstruktion geeignet, die Elektroden soweit in die unterste Stellung zu fahren, bis die Elektrodenspitzen durch vorsichtiges Abwärtsfahren auf dem Stütztisch aufsitzen. Es ist natürlich mit eingeschlossen, daß statt dieses für alle Elektroden gemeinsamen Stütztisches auch für jede Elektrode ein in der Höhe fest fixierter Stützteller vorgesehen sein kann.
Auf die zeichnerische Detaildarstellung der Vorrichtungen wird bewußt verzichtet, da beispielsweise sowohl Hydraulikzylinder oder auch motorisch höhenbewegte Stützsäulen zur vorgesehenen, feinfühligen Verlagerung der Stützplatten eingesetzt werden können. Die Vorrichtungen müssen nur die beiden Bedingungen der umschaltbaren Geschwindigkeitsregelung erfüllen. Der Aufwärtshub muß feinfühlig vorgesehen sein mit einem Überlastschalter, der bei Kontakt mit den Elektrodenspitzen den Aufwärtshub stopt. Der automatische Abwärtshub muß auf eine untere Nachlaßstellung 13 begrenzt sein. Für den Fall der nicht mehr voll ausreichenden Elektrodenlänge wird der Abwärtshub von Hand gesteuert.

Claims

1. Verfahren zum Nachlassen der von vertikal verlagerbaren Elektrodenhaltern getragenen, den Deckel eines Elektro-Lichtbogenofens senkrecht durchsetzenden Graphit-Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofendeckel (3) mit den Elektroden zunächst vollständig vom Ofengefäß (1) seitlich weggeschwenkt und anschließend außerhalb des Ofengefäßes die freien Längen.der Elektroden (4) unterhalb der Elektrodenklammern (5) auf das einen stabilen Lichtbogen gewährleistende Maß eingestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch .gekennzeichnet, daß die freien Längen der Elektroden (4) unterhalb der Elektrodenklammern (5) mittels einer Hubvorrichtung eingestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- . kennzeichnet, daß die Elektroden (4) an ihren oberen Enden mit einer Hubvorrichtung (8) verbunden werden und daß nach dem Lösen der Elektrodenklammern (5) die freien Längen durch Absenken der Elektroden (4) eingestellt werden, worauf die Elektrodenklammern (5) wieder angeklemmt und die Elektroden von der Hubvorrichtung (8) gelöst werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Elektroden (4) in der Höhe verstellbare Stützplatten (11) bis zum Kontakt herangefahren und nach dem Lösen der Elektrodenklammern (5) die freien Längen der sich auf den Stützplatten (11) abstützenden Elektroden (4) durch Absenken der Stützplatten (11) auf das gewünschte Maß eingestellt werden, worauf die Elektrodenklammern (5) wieder an die Elektroden (4) geklemmt und die Stützplatten (11) durch weiteres Absenken außer Kontakt mit den Elektroden gebracht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Elektrodenklammern (5) an die Elektrodenarme geklammerten Elektroden (4) mittels üblicher ' Elektrodenhalter zunächst bis auf den in der Höhe fixierten Stütztisch (14) abgesenkt und danach die Elektrodenklammern (5) gelöst werden und das dann die freien Längen durch eine Aufwärtsbewegung der Elektrodenhalter relativ zu den Elektroden (4) eingestellt und anschließend die Elektrodenklammern (5) wieder an den Elektroden verspannt werden.