EP0061612B1 - High-current conductor system for electric furnaces - Google Patents

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EP0061612B1
EP0061612B1 EP82101844A EP82101844A EP0061612B1 EP 0061612 B1 EP0061612 B1 EP 0061612B1 EP 82101844 A EP82101844 A EP 82101844A EP 82101844 A EP82101844 A EP 82101844A EP 0061612 B1 EP0061612 B1 EP 0061612B1
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EP
European Patent Office
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electrode
arms
vertical part
carrier arm
carrier
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EP82101844A
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German (de)
French (fr)
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EP0061612A1 (en
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Joachim Ehle
Alfred Wagner
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Cessione mannesmann AG
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Fried Krupp AG
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00Heating by electric discharge
    • H05B7/02Details
    • H05B7/10Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding electrodes
    • H05B7/101Mountings, supports or terminals at head of electrode, i.e. at the end remote from the arc

Definitions

  • the current essentially flows via the outer tube 34, which can also consist entirely or partially of composite material, and is conducted to a small extent via the inner tube 35.
  • the tensioning device is insulated from the current-carrying tubes 34 and 35 by annular insulating material bodies 55, which are arranged between the cover 42 and cylinder 39 on the one hand and its mounting flange 56 on the other hand.
  • the outer tube 34 is surrounded in the lower region, reaching approximately to the support arm 2, by a jacket 57 made of insulating material, which is composed of interchangeable rings which consist of an impact-resistant ceramic material. This insulation reduces cooling water consumption.

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  • Furnace Details (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
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  • Selective Calling Equipment (AREA)

Abstract

In this system, the electrode supporting arms (2) formed of a closed, hollow, liquid cooled profile for an electric furnace are provided with a vertical member (14) having the same type profile structure at whose lower end the electrode (17) is exchangeably fastened, preferably by means of a clamping device (15). For better current transfer, the supporting arms (2) are in part made of a two-component compound material, preferably to correspond to their current charges.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochstromleitungssystem für Elektroöfen der Art nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a high-current line system for electric furnaces of the type according to the preamble of claim 1.

An den bekannten Elektroöfen werden die Hochstromelitungen im Bereich der Elektroden- tragarme in der Regel über und parallel zu diesen angeordnet. Der aus Stahl oder nichtmagnetischem Werkstoff bestehende Tragarm ist wegen der auftretenden Wärme durch induzierte Ströme ebenso wie die Kupferrohre meist wassergekühlt. Ein solches System ist anlagentechnisch und im Betrieb aufwendig. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, den Tragarm als Stromleiter zu verwenden, und ihn zu diesem Zweck mit einer ihn umgebenden Hülse aus einem Material guter Leitfähigkeit zu versehen (DE-A-15 65 382). Ein solcher Tragarm ist dann ofenseitig mit den bekannten Elektrodenklemen versehen, welche die Elektroden halten und bei deren Nachsetzen gelöst werden müssen. Mit einer solchen Elektrodenklemme wird auch eine aus der DE-A 29 18 757 vorbekannte Elektrode gehalten, die bereits aus einem wassergekühlten oberen zylindrischen Teil besteht, an den der untere GraphitTeil etwa gleichen Durchmessers achsgleich angeschraubt ist. Diese Elektrodenklemmen sind eine wesentliche Schwachstelle des Stromleitungssystem, weil es schwierig ist, mit ihnen gleichzeitig einen guten Stromübergang zu erzielen und die Elektrode dabei nicht zu beschädigen. Außerdem bedingt das häufige Nachsetzen der Elektroden unerwünschte längere Betriebsunterbrechungen.In the known electric furnaces, the high-current lines in the region of the electrode support arms are generally arranged above and parallel to them. The support arm, which is made of steel or non-magnetic material, is mostly water-cooled due to the heat generated by induced currents, just like the copper pipes. Such a system is complex in terms of plant technology and in operation. It has therefore already been proposed to use the support arm as a current conductor and to provide it with a sleeve made of a material of good conductivity for this purpose (DE-A-15 65 382). Such a support arm is then provided on the oven side with the known electrode clamps, which hold the electrodes and must be released when they are added. Such an electrode clamp also holds an electrode known from DE-A 29 18 757, which already consists of a water-cooled upper cylindrical part, to which the lower graphite part of approximately the same diameter is screwed with the same axis. These electrode clamps are an essential weak point of the power line system because it is difficult to achieve a good current transfer with them at the same time and not damage the electrode. In addition, the frequent repositioning of the electrodes causes undesirable longer interruptions in operation.

Aus FR-A-21 76 546 ist ein dem Gegenstand der DE-A-2918757 entsprechendes Hochstromleitungssystem vorbekannt, bei dem eine aus einer Druckfeder und einem Stößel bestehende im Innern zentral angeordnete Vorrichtung vorgesehen ist, welche die Elektrode bzw. den Elektrodennippel beaufschlagt, um die Gewindegänge des konischen Gewindes zur Verbesserung des Stromübergangs aneinanderzupressen. Die Wirkung einer solchen Maßnahme ist jedoch gering, da der elektrische Strom im metallischen vertikalen Teil nur im äußeren Mantelbereich verläuft und der Stromübergang auf die Graphit-Elektrode deshalb im wesentlichen ebenfalls nur in diesem äußren Umfangsbereich erfolgt.From FR-A-21 76 546 a high-current line system corresponding to the subject matter of DE-A-2918757 is known, in which a device is provided which consists of a compression spring and a plunger and is arranged centrally in the interior and acts on the electrode or the electrode nipple press the threads of the conical thread together to improve the current transfer. The effect of such a measure is, however, small, since the electrical current in the metallic vertical part runs only in the outer jacket region and the current transfer to the graphite electrode therefore essentially also only takes place in this outer peripheral region.

Ferner ist aus der älteren EP-A-53 200, die ebenfalls ein vergleichbares Hochstromleitungssystem betrifft, bereits eine im vertikalen Teil angeordnete Spannvorrichtung als für die Staaten AT, DE, GB und IT gemäß Art. 54 (3) (4) EPÜ bekannt anzusehen, die die Elektrode gegen eine untere ringförmige Außenfläche des vertikalen Teils preßt. Die bekannte Spannvorrichtung wirkt jedoch nur mit einem besonders gestalteten, mit Ausnehmungen oder Vorsprüngen als zugeordnetes Ansatzmittel versehenen oberen Teilstück der Graphit-Elektrode zusammen, an das dann die weiteren standardisierten Teilstücke der Graphit-Elektrode angenippelt werden müssen. Das obere Teilstück muß in aufwendiger Weise besonders angefertigt werden. Außerdem ist auch bei diesem bekannten Hochstromleitungssystem der vertikale Teil mit dem Elektrodentragarm über eine der bekannten Elektrodenklemmen verbunden.Furthermore, from the older EP-A-53 200, which likewise relates to a comparable high-current line system, a tensioning device arranged in the vertical part can already be regarded as known for the states AT, DE, GB and IT in accordance with Art. 54 (3) (4) EPC which presses the electrode against a lower annular outer surface of the vertical part. However, the known clamping device only interacts with a specially designed upper section of the graphite electrode, which is provided with recesses or projections as an associated attachment means, to which the further standardized sections of the graphite electrode must then be nippled. The upper section must be specially made in a complex manner. In addition, in this known high-current line system, the vertical part is connected to the electrode support arm via one of the known electrode terminals.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hochstromleitungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das es ermöglicht, die Elektrode schnell und sicher zu fassen und die Verluste des elektrischen Leitungssystems zu verringern. Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 wiedergegeben.The invention is therefore based on the object of providing a high-current line system of the type mentioned at the outset, which makes it possible to grasp the electrode quickly and safely and to reduce the losses in the electrical line system. The solution to this problem is given in the characterizing part of claim 1.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen in erster linie in der wirtschaftlichen Art der Herstellung des neuen Hochstromleitungssystems und seiner platzsparenden Bauweise. Dadurch ist es möglich, den senkrechten Hub des gesamten Systems, bewirkt in der Regel durch die Elektrodenführungssäule, zu vergrößern und dadurch die Elektrodennachsetzintervalle zu verlängern.The advantages achieved with the invention lie primarily in the economical way of producing the new high-current line system and its space-saving design. This makes it possible to increase the vertical stroke of the entire system, as a rule caused by the electrode guide column, and thereby to extend the electrode replacement intervals.

Das Nachsetzen mittels Elektrodenklemmen ist beim neuen System durch ein Auswechseln abgebrannter Elektroden ersetzt. Dies ermöglicht einen festen Sitz und damit guten Stromübergang an der Verbindungsstelle.With the new system, repositioning by means of electrode clamps is replaced by replacing spent electrodes. This enables a firm fit and thus good current transfer at the connection point.

Von besonderem Vorteil ist est, wenn die Elektrode über einen hineigeschraubten Nippel mit einem Anschlußteii für ein Befestigungsmittel einer Spannvorrichtung versehen ist, die Gegenstand der Ansprüche 2 bis 6 ist. Das Anschlußteil wird vorher auf die vorbereitete neue Elektrode aufgeschraubt und durch den Spreizkonus der Spannvorrichtung in kürzester Zeit festgeklemmt und dadurch die Elektrode mit der Spannvorrichtung festgehalten. Das Lösen der zu entfernenden Restelektrode erfolgt ebenso einfach und schnell Das noch auf der Restelektrode befindliche Anschlußteil kann wieder verwendet werden.It is particularly advantageous if the electrode is provided, via a screwed-in nipple, with a connecting part for a fastening means of a tensioning device, which is the subject of claims 2 to 6. The connection part is previously screwed onto the prepared new electrode and clamped in a very short time by the expansion cone of the clamping device, thereby holding the electrode with the clamping device. The residual electrode to be removed can be removed just as easily and quickly. The connecting part still on the residual electrode can be used again.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen abhängigen An- 'sprüchen wiedergegeben.Further advantageous embodiments of the invention are set forth in the claims remaining dependent claims'.

In der nachfolgend näher erläuterten Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen im einzelnen :

  • Figur 1 einen Elektroden-Tragarm in Ansicht,
  • Figur 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 in Fig.1,
  • Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1,
  • Figur 4 die einzelheit IV in Fig. 1 vergrößert im Schnitt,
  • Figuren 5 und 6 je einen Querschnitt durch einen Elektroden-Tragarm in jeweils anderer Ausführungsform,
  • Figur 7 einen senkrechten Schnitt durch eine Anordnung von drei im Dreieck angeordneten Tragarmen,
  • Figur 8 einen senkrechten Schnitt durch einen vertikalen Teil eines Elektroden-Tragarms in dessen Mittelebene,
  • Figur 9 eine an den vertikalen Teil angeschlossene Elektrode im senkrechten Schnitt und
  • Figur 10 einen an seinem dem Ofen abgewandten Ende mit einem weiteren vertikalen Teil versehenen Elektroden-Tragarm.
Several exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawing explained in more detail below. The individual shows:
  • FIG. 1 shows an electrode support arm in view,
  • FIG. 2 shows a section along the line 11-11 in FIG. 1,
  • 3 shows a section along the line III-III in FIG. 1,
  • FIG. 4 the detail IV in FIG. 1 enlarged on average,
  • FIGS. 5 and 6 each show a cross section through an electrode support arm in a different embodiment,
  • FIG. 7 shows a vertical section through an arrangement of three support arms arranged in a triangle,
  • FIG. 8 shows a vertical section through a vertical part of an electrode support arm in its central plane,
  • Figure 9 is an electrode connected to the vertical part in vertical section and
  • 10 shows an electrode support arm provided at its end facing away from the furnace with a further vertical part.

Wie Figuren 1 und 2 zeigen, weist der auf der Elektrodenführungssäule 1 befestigte Tragarm 2 einen hochkant angeordneten rechteckigen Querschnitt auf, dessen vier Ecken abgerundet sind. Das geschlossene hohle Profil des Tragarms 2 ist aus zwei sich praktisch über seine gesamte Länge erstreckenden Blechen aus Kupfer-Stahl-Verbundwerkstoff so zusammengesetzt, daß an jeder Seite eine Längsnaht 3 so ausgebildet ist, daß nur der Stahl als tragende innenliegende Komponente 4 verschweißt ist. Die außenliegende Komponente 5 des Verbundwerkstoffs besteht aus Kupfer und braucht, da sie lediglich stromleitende Funktion hat, zumindest über den wesentlichen Teil der Länge des Elektroden-Tragarms 2 nicht verschweißt zu werden. Der Verbundwerkstoff ermöglicht eine besonders günstige Kombination von mechanischem Trag- und elektrischem Leit-Verhalten.As FIGS. 1 and 2 show, the support arm 2 fastened on the electrode guide column 1 has an upright rectangular cross section, the four corners of which are rounded. The closed hollow profile of the support arm 2 is composed of two sheets of copper-steel composite material which extend practically over its entire length so that a longitudinal seam 3 is formed on each side such that only the steel as the load-bearing internal component 4 is welded. The external component 5 of the composite material consists of copper and, since it only has a current-conducting function, does not need to be welded at least over the substantial part of the length of the electrode support arm 2. The composite material enables a particularly favorable combination of mechanical load-bearing and electrical control behavior.

Aus Figur 2 ist zu erkennen, wie die Befestigung und Isolierung zwischen dem Tragarm 2 und der Elektrodenführungssäule 1 ausgeführt ist. Die Elektrodenführungssäule 1 weist am oberen Ende eine lsolierplatte 5 und ein Futterstück 6 auf, durch deren zwei senkrechte Bohrungen 7 jeweils eine mit einer Isolierhülse 8 umkleidete Hammerkopschraube 9 von oben her eingesteckt ist. Zentrisch zu den Bohrungen 7 sind in der unteren Platte 10 des Elektroden-Tragarms 2 Langlöcher 11 angeordnet, durch die der Kopf der Hammerkopfschraube 9 in bekannter Weise hindurchaßt und anschließend in bekannter Weise zur Befestigung um 90° verdreht wird. Zwischen dem Kopf der Hammerkopfschraube und der Platte 10 wird eine ebenfalls mit einem Langloch versehene Scheibe 12 aus einem Isolierstoff angeordnet. Die Hammerkopfschrauben sind innerhalb des Elektroden-Tragarms mit einem abdichtenden Gehäuse 13 überdeckt.From Figure 2 it can be seen how the attachment and insulation between the support arm 2 and the electrode guide column 1 is carried out. At the upper end, the electrode guide column 1 has an insulating plate 5 and a lining piece 6, through the two vertical bores 7 of which a hammer-head screw 9 covered with an insulating sleeve 8 is inserted from above. Centrally to the holes 7 in the lower plate 10 of the electrode support arm 2 slots 11 are arranged through which the head of the hammer head screw 9 passes in a known manner and is then rotated in a known manner by 90 ° for attachment. Between the head of the hammer head screw and the plate 10 is also a disc 12 is provided with an elongated hole made of an insulating material. The hammer head screws are covered within the electrode support arm with a sealing housing 13.

Offenseitig sind die Tragarme 2 jeweils mit einem vertikalen Teil 4 gleicher Bauart versehen, welcher in abgesenktem Zustand in den nicht dargestellten Ofen hineinreicht. Der vertikale Teil 14 ist an den Tragarm 2 so angeflanscht, daß der Übergang des elektrischen Stroms gewährleistet ist. Letzteres ist z. B. dann immer der Fall, wenn der vertikale Teil als weitere Ausführungsform an den Tragarm 2 angeschweißt ist. Der Teil 14 ist mit einer Spannvorrichtung 15 für einen Spannippel 16 versehen, welcher die Graphit-Elektrode 17 festhält und dabei gegen eine untere ringförmige Außenfläche 28 des vertikalen Teils 14 preßt, wo der Stromübergang zur Elektrode 17 im wesentlichen erfolgt (Figur 4).On the open side, the support arms 2 are each provided with a vertical part 4 of the same type, which in the lowered state extends into the furnace (not shown). The vertical part 14 is flanged to the support arm 2 so that the transition of the electrical current is ensured. The latter is e.g. B. always the case when the vertical part is welded to the support arm 2 as a further embodiment. The part 14 is provided with a clamping device 15 for a clamping nipple 16, which holds the graphite electrode 17 and thereby presses against a lower annular outer surface 28 of the vertical part 14, where the current transfer to the electrode 17 essentially takes place (FIG. 4).

Wie der Elektroden-Tragarm 2 ist auch der vertikale Teil 14 wassergekühlt. Das Kühlwasser wird über Anschlüsse 18 an der dem Ofen abgewandten Seite in das Innere des Tragarms 2 eingeleitet und gelangt über Umführungskanäle 19 in das Innere des vertikalen Teils 14 und von hier aus durch einen zentralen Kanal 20 des Spannippels 16 über weitere Kanäle 21, 22 und 23 wieder zurück in den Tragarm 2, wo es durch Kanäle 24 geleitet wird und am dem Ofen abgewandten Ende wieder austritt. Der Verbundwerkstoff des vertikalen Teils 14 ist, wie Figur 4 zeigt, außen mit einem Mantel 25 feuerfesten Materials umkleidet. Der vertikale Teil 14 ermöglicht eine Verkürzung der Länge der Graphit-Elektrode, wodurch einerseits das Schwingungsverhalten des Systems verbessert und andererseits der Ausbau der Elektrode durch die Spannvorrichtung 15 erleichtert wird.Like the electrode support arm 2, the vertical part 14 is water-cooled. The cooling water is introduced into the interior of the support arm 2 via connections 18 on the side facing away from the furnace and reaches the interior of the vertical part 14 via bypass channels 19 and from here through a central channel 20 of the clamping nipple 16 via further channels 21, 22 and 23 back into the support arm 2, where it is passed through channels 24 and emerges again at the end facing away from the furnace. As shown in FIG. 4, the composite material of the vertical part 14 is covered on the outside with a jacket 25 of refractory material. The vertical part 14 enables the length of the graphite electrode to be shortened, which on the one hand improves the vibration behavior of the system and on the other hand facilitates the removal of the electrode by the clamping device 15.

An dem dem Ofen abgewandten Ende des Tragarms 2 ist ein Anbschlußflansch 26 für die flexiblen Hochstromkabel 27 gut leitend befestigt (Figur 3).At the end of the support arm 2 facing away from the furnace, a connection flange 26 for the flexible high-current cables 27 is fastened in a highly conductive manner (FIG. 3).

Bei unterschiedlicher Länge der Tragarme 2, wie z. B. normalerweise bei im Dreieck angeordneten Elektroden, weisen die beiden längeren Tragarme ein größeres Tragheits- bzw. Widerstandsmoment als der kürzere Tragarm auf. Dies wird in bekannter Weise am einfachsten durch Vergrößerung der Höhe des Tragarm-Querschnitts erreicht.With different lengths of the support arms 2, such as. B. normally with electrodes arranged in a triangle, the two longer support arms have a greater moment of inertia or section modulus than the shorter support arm. The easiest way to achieve this in a known manner is to increase the height of the cross section of the support arm.

Figur 5 zeigt eine Ausführungsform, in welcher der Tragarm 2 aus vier an den Ecken des Profils verschweißten Platten zusammengesetzt ist. Hier ist ebenfalls wie auch bei dem Tragarm mit rundem Querschnitt nach Figur 6 lediglich die innenliegende tragende, aus ferritischem oder austenitischem Stahl bestehende Komponente verschweißt. Selbstverständlich können auch je nach Zweckmäßigkeit andere Profii-Querschnitte, z. B. eingeschnürte, für den Tragarm 2 und den vertikalen Teil 14 gewählt werden.Figure 5 shows an embodiment in which the support arm 2 is composed of four plates welded to the corners of the profile. As in the case of the support arm with a round cross section according to FIG. 6, only the internal load-bearing component made of ferritic or austenitic steel is welded here. Of course, other Profii cross-sections, z. B. constricted, can be selected for the support arm 2 and the vertical part 14.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 7 sind die Elektrodentragarme 2 so angeordnet, daß ein Tragarm 30 höher als die beiden anderen Tragarme 31, 32 liegt. Bei diesem Dreiphasen-Hochstromleitungssystem ist der Verbundwerkstoff nur für die einander zugewandten Wände der Tragarme eingesetzt, weil nur diese hauptsächlich mit Strom beaufschlagt werden. Dadurch wird teurer Werkstoff eingespart. So besteht beim Tragarm 30 nur die untere Hälfte aus Verbundwerkstoff, während bei den Tragarmen 31 und 32 jeweils die innere und obere Wand aus Verbundwerkstoff hergestellt ist. Die Verbundwerkstoffteile bestehen aus jeweils einem entsprechend abgekanteten Teil, dessen Stahlkomponente mit dem Stahlwerkstoff der jeweils anschließenden Wandteile verschweißt sind.In the embodiment of Figure 7, the electrode support arms 2 are arranged so that a support arm 30 is higher than the other two support arms 31, 32. In this three-phase high-current line system, the composite material is only used for the mutually facing walls of the support arms, because only these are mainly supplied with current. This saves expensive material. Thus, only the lower half of the support arm 30 is made of composite material, while the inner and upper walls of the support arms 31 and 32 are each made of composite material. The composite material parts each consist of a correspondingly folded part, the steel components of which are welded to the steel material of the respectively adjoining wall parts.

Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel des vertikalen Teils 14, der über einen Flansch 33 mit dem Elektrodentragarm verbunden ist und einen mit Wasser beschickbaren Kühlmantel aufweist. Der Kühlmantel wird gebildet durch einen zwischen einem Außenrohr 34 und einem Innenrohr 35 ausgebildeten vertikalen Ringraum 36. In dem Ringraum 36 sind auf den Umfang gleichmäßig verteilt acht rohrförmige Zulaufkanäle 37 über die ganze Länge des Ringraums 36 verlaufend senkrecht angeordnet. Die Zulaufkanäle 37 sind mit ihrem oberen Ende mit den das Kühlwasser über den Tragarm 2 zuführenden Umführungskanälen 19 verbunden. An ihrem unteren Ende weisen die Zulaufkanäle seitliche Austrittsöffnungen 38 auf, durch welche das zugeführte Kühlwasser in den Ringraum 36 einströmt und dann über die an diesen oben angeschlossenen Kanäle 23 und die angeschlossenen Kanäle 24 über den Tragarm wieder abgeleitet wird.FIG. 8 shows an embodiment of the vertical part 14, which is connected to the electrode support arm via a flange 33 and has a cooling jacket which can be filled with water. The cooling jacket is formed by a vertical annular space 36 formed between an outer tube 34 and an inner tube 35. In the annular space 36, eight tubular inlet channels 37 are evenly distributed over the circumference Entire length of the annular space 36 arranged vertically. The upper end of the inlet channels 37 is connected to the bypass channels 19 which supply the cooling water via the support arm 2. At its lower end, the inlet channels have lateral outlet openings 38 through which the supplied cooling water flows into the annular space 36 and is then discharged again via the channels 23 connected to them above and the channels 24 connected via the support arm.

Im oberen Teil des vertikalen Teils 14 ist achsgleich ein Zylinder 39 angeordnet, in welchem eine unten aus ihm austretende, am oberen Ende mit einem Kolben 40 versehene Zugstange 41 verschiebbar geführt ist. Am oberen Ende ist der Zylinder 39 mit einem verschraubten Flanschdeckel 42 verschlossen, der über eine Bohrung 43 an eine Druckölzufuhrangeschlossen ist. Der unter dem Kolben 40 befindliche Ringraum 44 des Zylinders 39 ist mit sich unten am Zylinder und oben am Kolben abstützenden Tellerfedern 44 versehen. Die Zugstange 41 weist an ihrem unteren Ende einen sich nach oben verjüngenden Spreizkegei 45 auf, der von einem ringförmigen, aus mehreren auf den Umfang gleichmäßig verteilten Segmenten 46 bestehenden Spreizkonus umgeben ist. Die Segmente 46 sind an einem als Halter dienenden Rohr 47 durch Anschweißen verbunden, das achsgleich mit der Zugstange 41 angeordnet und an seinem oberen Ende über einen Flansch 48 arr den Zylinder 39 angeschraubt ist. Das untere Ende des Rohres 47 ist konisch aufgeweitet und zwischen den einzelnen Segmenten 46 derart mit Längsschlitzen 49 versehen, daß radiale federnde Bewegungen der Segmente 46 ermöglicht werden.In the upper part of the vertical part 14, a cylinder 39 is arranged axially, in which a pull rod 41 emerging from it at the bottom and provided with a piston 40 at the upper end is displaceably guided. At the upper end, the cylinder 39 is closed with a screwed flange cover 42 which is connected to a pressure oil supply via a bore 43. The annular space 44 of the cylinder 39 located under the piston 40 is provided with disk springs 44 which are supported at the bottom of the cylinder and at the top of the piston. The pull rod 41 has at its lower end an upwardly tapering expansion cone 45 which is surrounded by an annular expansion cone consisting of a plurality of segments 46 evenly distributed over the circumference. The segments 46 are connected to a tube 47 serving as a holder by welding, which is arranged coaxially with the pull rod 41 and the cylinder 39 is screwed at its upper end via a flange 48 arr. The lower end of the tube 47 is flared and provided with longitudinal slots 49 between the individual segments 46 such that radial resilient movements of the segments 46 are made possible.

Wie Figur 9 zeigt, ist die Elektrode 17 an ihrem Anschlußende mit einer konischen Gewindebohrung 50 versehen, in welcher ein eine doppelkonische Form aufweisender und vollständig mit Außengewinde versehener Nippel 51 hineingeschraubt ist. Auf das vorstehende Ende des Nippels 51 wird zum Befestigen der Elektrode 17 am vertikalen Teil 14 als Anschlußteil eine mit entsprechendem Innengewinde versehene Nippelglocke aufgeschraubt. Die Nippelglocke 52 ist ein rotationssymmetrisches Teil und weist am anderen, nicht mit Innengewinde versehenen Ende eine zentrische konische Bohrung 53 auf, die sich nach außen verjüngt. Die Nippelglocke 52 weist ferner an ihrer Außenseite einander gegenüberliegend zwei als Ansatzmittel für ein Hebezeug dienende Sacklöcher 58 auf.As FIG. 9 shows, the electrode 17 is provided at its connection end with a conical threaded bore 50, into which a nipple 51 having a double-conical shape and completely provided with an external thread is screwed. A nipple bell provided with a corresponding internal thread is screwed onto the projecting end of the nipple 51 to fasten the electrode 17 to the vertical part 14 as a connecting part. The nipple bell 52 is a rotationally symmetrical part and has at the other end, which is not provided with an internal thread, a central conical bore 53 which tapers outwards. The nipple bell 52 also has two blind holes 58 on its outside opposite one another which serve as attachment means for a hoist.

Das Auswechseln der Elektrode läuft wie folgt ab : Zum Lösen der verbrauchten Restelektrode 17 wird die Zugstange 41 durch Druckbeaufschlagung ihrer Stirnfläche und des Kolbens 40 nach unten bewegt und gibt dadurch die Segmente 46 frei, die sich durch Eigenfederung der zungenartigen Teile des unteren Endes des Rohres 47 mindestens soweit nach innen bewegen, daß die engste Stelle der Bohrung 53 frei kommt. Die Restelektrode zusammen mit dem Nippel 51 und der Nippelglocke 52 kann nach unten abgezogen werden. An' ihre Stelle wird eine ebenfalls mit Nippel 51 und augfeschraubter Nippelglocke 52 versehene neue Elektrode in das Anschlußende des vertikalen Teils hineingeführt, so daß die obere ringförmige Stirnfläche der Elektrode 17 an der unteren ringförmigen Außenfläche 28 anliegt. Dabei ist gleichzeitig die Bohrung 53 über den spreizkegel 45 und die Segmente 46 geschoben worden. Gleichzeitig mit der anschließend durchgeführten Öldruckentlastung wird die Zugstange 41 durch den Druck derTellerfedern 44 wieder nach oben bewegt und preßt zunächst den Spreizkegel 45 unter Vermittlung der Segmente 46 gegen die konische Bohrung 53 der Nippelglocke 52 und nachfolgend die ringförmige Stirnfläche der Elektrode 17 gegen die Außenfläche 28. Damit ist der Auswechselvorgang beendet. Für etwaige Anpaßbewegungen des ringförmigen Spreizkonus in axialer Richtung dient ein Längenkompensator 54 des Rohres 47.The replacement of the electrode proceeds as follows: To release the used residual electrode 17, the pull rod 41 is moved downward by pressurizing its end face and the piston 40 and thereby releases the segments 46, which are self-springing the tongue-like parts of the lower end of the tube 47 move at least as far inward that the narrowest point of the bore 53 is free. The remaining electrode together with the nipple 51 and the nipple bell 52 can be pulled down. An 'its place a likewise with nipple 51 and nipple augfeschraubter bell is guided 52 provided new electrode in the terminal end of the vertical portion, so that the upper annular end surface of the electrode 17 abuts the lower annular outer face 28th At the same time, the bore 53 has been pushed over the expansion cone 45 and the segments 46. Simultaneously with the subsequent oil pressure relief, the pull rod 41 is moved upwards again by the pressure of the plate springs 44 and first presses the expansion cone 45 by means of the segments 46 against the conical bore 53 of the nipple bell 52 and subsequently the annular end face of the electrode 17 against the outer surface 28 The replacement process is now complete. A length compensator 54 of the tube 47 is used for any adjustment movements of the annular expansion cone in the axial direction.

Dadurch, daß an den Außenflächen 28 praktisch keine Verschmutzung auftritt und mit der Spannvorrichtung ein festes Anpressen der Elektrode 17 erreicht wird, ist ein guter Stromübergang gewährleistet. Im vertikalen Teil fließt der Strom im wesentlichen über das Außenrohr 34, das auch ganz oder zum Teil aus Verbundwerkstoff bestehen kann, und zu einem geringen Teil über das Innenrohr 35 geführt wird. Die Spannvorrichtung ist gegenüber den stromführenden Rohren 34 und 35 durch ringförmige Isolierstoffkörper 55, die zwischen Deckel 42 und Zylinder 39 einerseits und seinem Halterungsflansch 56 andererseits angeordnet sind, isoliert. Das Außenrohr 34 ist im unteren Bereich, etwa bis zum Tragarm 2 reichend, von einem Mantel 57 aus Isolierstoff umgeben, der aus auswechselbaren Ringen zusammengesetzt ist, die aus einem schlagfesten Keramikmaterial bestehen. Durch diese Isolierung wird der Kühlwasserverbrauch verringert.Due to the fact that practically no contamination occurs on the outer surfaces 28 and that the clamping device firmly presses the electrode 17, a good current transfer is ensured. In the vertical part, the current essentially flows via the outer tube 34, which can also consist entirely or partially of composite material, and is conducted to a small extent via the inner tube 35. The tensioning device is insulated from the current-carrying tubes 34 and 35 by annular insulating material bodies 55, which are arranged between the cover 42 and cylinder 39 on the one hand and its mounting flange 56 on the other hand. The outer tube 34 is surrounded in the lower region, reaching approximately to the support arm 2, by a jacket 57 made of insulating material, which is composed of interchangeable rings which consist of an impact-resistant ceramic material. This insulation reduces cooling water consumption.

Figur 10 zeigt eine Ausführungsform des neuen Systems, bei dem der Elektroden-Tragarm 2 an seinem dem Ofen abgewandten Ende einen rohrförmigen weiteren vertikalen Teil 58 aufweist, der an der Unterseite des Tragarms angeschweißt ist. An seinem unteren Ende ist der vertikale Teil 58 an seiner Außenseite mit einer angeschweißten Flanschkonsole 59 für den Anschluß der Hochstromkabel 27 versehen. Dieser weitere vertikale Teil bringt auch bereits bei verhältnismäßig kurzer Ausführung eine weitere Verbesserung der Reaktanzsymmetrie des Systems mit sich ; so daß sich seine zweckmäßige Länge nach den jeweiligen örtlichen und konstruktiven Verhältnissen, z. B. Größe des Ofens, Lage von Kabeln und Transformator oder der Bedienungstafel richten kann.FIG. 10 shows an embodiment of the new system in which the electrode support arm 2 has at its end facing away from the furnace a further vertical tubular part 58 which is welded to the underside of the support arm. At its lower end, the vertical part 58 is provided on its outside with a welded-on flange bracket 59 for the connection of the high-current cables 27. This further vertical part brings about a further improvement in the reactance symmetry of the system even with a relatively short design; so that its useful length according to the respective local and constructive conditions, for. B. size of the furnace, location of cables and transformer or the control panel.

Der für den Elektroden-Tragarm und für die beiden vertikalen Teile jeweils verwendete Werkstoff bzw. Verbundwerkstoff hängt neben dem erwünschten Tragverhalten in erster Linie davon ab, ob Gleichoder Wechsel- bzw. Drehstrom eingesetzt wird. Während bei Gleichstrom vielfach bereits einfacher Baustahl (Kohlenstoffstahl) geeignet ist, sind bei Wechselstromeinsatz neben den Verbundwerkstoffen, z. B. solcher aus AI und Stahl oder vorzugsweise Cu und Stahl, besonders amagnetische chromlegierte rostfreie Stähle gut geeignet.The material or composite used for the electrode support arm and for the two vertical parts depends, in addition to the desired support behavior, primarily on whether direct or alternating or three-phase current is used. While simple structural steel (carbon steel) is often suitable for direct current, with alternating current use are also the composite materials, e.g. B. made of Al and steel or preferably Cu and steel, particularly non-magnetic chromium-alloyed stainless steels well suited.

Claims (16)

1. Heavy-current conduction system for electric furnaces, having at least one liquid-cooled, substantially horizontally extending electrode-carrier arm (2 ; 30, 31, 32) formed from a closed hollow profiled section, serving as current conductor and supported on a guide column (1) arranged outside the furnace vessel, where the electrode-carrier arm or arms comprises or comprise a downwardly extending vertical part (14) of the same style of construction on the lower end of which the electrode (17), which has approximately the same cross-section as the vertical part (14), is exchangeably secured, and the vertical part (14) comprises at its lower end means for the securing of a connection part, provided with a conical threading, for the reception of a corresponding threaded part of the electrode (17), characterised in that the connection part (16, 52), which holds the electrode fast, is connectable with a clamp device (15) arranged in the vertical part (14) firmly connected with the electrode-carrier part (2: 30, 31, 32), which clamp device presses the electrode (17) against a lower annular outer face (28) of the vertical part,
2. System according to Claim 1, characterised in that the connection part (52) is provided at one end with conical internal threading for the reception of an electrode nipple (51) and at the other end comprises an outwardly narrowing conical bore (53) coaxia! therewith, in which bore an expander cone of the clamping device (15) engages as securing means.
3. System according to Claim 2, characterised in that the clamping device (15) comprises an expander cone (45) arranged on the lower end of an axially displaceable draw rod (41) and acting from the interior outwards upon the annular expander cone.
4. System according to Claim 3, characterised in that the draw rod is provided at its upper end with a piston (40) movable in a coaxial cylinder (39), which piston can be loaded with pressure on both sides.
5. System according to Claim 4, characterised in that the piston (39) can be loaded from beneath (for securing) by springforce and from above (for release) by a pressure medium.
6. System according to Claim 4 or 5, characterised in that the annular expander cone consists of a plurality of segments (46) which are arranged on at least one preferably tubular holder (tube 47) secured to the cylinder (39) and provided with a length compensator (54).
7. System according to one of the preceding Claims, in which the vertical part (14) comprises a cooling jacket, characterised in that in the cooling jacket several inflow passages (37) connected at the upper end with a cooling medium supply and provided with outlet openings (38) at the lower end are conducted downwards.
8. System according to one of the preceding Claims, characterised in that the electrode-carrier arm (2) or arms consists or consist of composite material with a substantially carrying internally situated component and a substantially current- conducting externally situated component.
9. System according to Claim 8, characterised in that the electrode-carrier arm or arms (2) is or are assembled from plated sheet metal in such a way that seams extending at least substantially only in the longitudinal direction of the carrier arms (2) are provided.
10. System according to Claim 9, characterised in that the longitudinal seams of the externally situated component are not welded.
11. System according to one of Claims 8 to 10, characterised in that the carrier arm or arms consists or consist of composite copper-steel material.
12. System according to one of Claims 8 to 11, characterised in that the electrode carrier arm or arms comprises or comprise the composite material substantially only in the regions mainly charged with current.
13. System according to Claim 12 for electric furnaces having three electrodes, where the axes of the carrier arms, each of which has a rectangular cross-section, are arranged in a triangle and symmetrically in relation to the middle carrier arm, characterised in that in relation to cross-section, in each case the half wall of the carrier arms (30, 31, 32) consists, on the sides facing one another, of composite material in a manner in which in the case of the middle carrier arm (30) the upper and/or lower half as the case may be, in the case of the outer carrier arms (31, 32) the inner half, defined by the relevant diagonal, consists of composite material.
14. System according to one of the preceding Claims for electric furnaces with electrodes arranged in a triangle, characterised in that the longer carrier arm or arms has or have a greater inertia moment than the shorter arm or arms.
15. System according to one of the preceding Claims, characterised in that the electrode-carrier arm (2) has at its end remote from the furnace a further, downwardly extending vertical part (58) of the same style of construction.
16. System according to Claim 15, characterised in that the further vertical part (58) is shorter than the vertical part (14) on the furnace side.
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