EP0120312A1 - Nachsetz- und Haltevorrichtung für eine Elektrode eines Lichtbogenofens - Google Patents

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EP0120312A1
EP0120312A1 EP84101964A EP84101964A EP0120312A1 EP 0120312 A1 EP0120312 A1 EP 0120312A1 EP 84101964 A EP84101964 A EP 84101964A EP 84101964 A EP84101964 A EP 84101964A EP 0120312 A1 EP0120312 A1 EP 0120312A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
core
jacket
electrode core
clamping
Prior art date
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Application number
EP84101964A
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English (en)
French (fr)
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EP0120312B1 (de
Inventor
Joachim Dipl.-Ing. Ehle
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Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Fuchs Systemtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuchs Systemtechnik GmbH filed Critical Fuchs Systemtechnik GmbH
Publication of EP0120312A1 publication Critical patent/EP0120312A1/de
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Publication of EP0120312B1 publication Critical patent/EP0120312B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H05B7/109—Feeding arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • 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 a method according to the preamble of claim 1, it also relates to an electrode for arc furnaces according to the preamble of claim 2.
  • a method of this type and an electrode for carrying out this method are known from DE-PS 976 617.
  • the electrode core is provided with an external thread and can be screwed and thus lowered by means of an upper feed device designed as a screwing device through a lower holding device provided with an internal thread. The upper feed device is then screwed back into the starting position on the external thread of the electrode core.
  • Electrodes of this type have not proven themselves in practice because they are too susceptible to failure in the rough operation of a steel mill.
  • the object of the invention is to make available a method for lowering the electrode core of an electrode for arc furnaces within an electrode jacket, which is characterized by a high reliability with a simple structure of the electrode. Furthermore, an electrode of the type mentioned at the outset is to be created which, with a high degree of reliability and a small space requirement, allows the electrode core to be gradually lowered within the electrode jacket. A separate drive for this repetitive lowering movement should be able to be dispensed with.
  • the method according to the invention is characterized by the features of claim 1, the electrode according to the invention by the features of claim 2.
  • Advantageous configurations of the electrode can be found in the remaining claims.
  • the electrode core is gradually lowered and, during the lowering movement, one of the energy storage devices assigned to the upper feed device is charged, with which the upper clamping device of this feed device is then raised again by the lowering dimension.
  • No special drive is therefore required for the feed movement. It is only necessary to pass the electrode core through an upper one and to be held by a lower controllable tensioning device, a spring assembly or axial corrugated tube compensators, on which the upper tensioning device is supported, preferably serving as the energy store.
  • the lowering dimension is expediently set so that it corresponds to the consumption of the electrode core from racking to racking of the furnace.
  • the electrode 1 for sealing arc furnaces shown in FIGS. 1 and 2 contains an electrode jacket 3 fastened to an electrode support arm 2 and one in the latter axially displaceable electrode core 4 made of consumable material, which in the operating state of the electrode with its tip 5 protrudes from the bottom of the electrode jacket 3 and on which further pieces of the electrode core can be nippled by nipples 6.
  • Such electrodes are used in particular in arc furnaces in which scrap and sponge iron are melted into steel or steel raw material.
  • the electrode core only protrudes from the electrode jacket with its tip and is protected over a substantial length against the furnace atmosphere or collapsing shot parts when a crater is burned into the feed material, the service life is significantly increased compared to unprotected electrodes and the risk of electrode breaks is significantly reduced.
  • the electrode jacket 3 is designed as a liquid-cooled jacket and, for this purpose, has an inner metal tube 7 and an outer metal tube 8.
  • the cooling liquid preferably cooling water
  • the outer metal tube 8 a layer 10 of refractory material is applied thereon, the hold of which is improved by pins 11.
  • the electrode core 4 is held by an upper feed device 12 which is supported on the electrode support arm 2 and by a lower controllable clamping device 13 which is arranged within the electrode jacket 3 and carried by the latter.
  • the lower clamping device 13 is preferably located in the lower end region of the electrode jacket 3.
  • the upper feed device 12 is designed as a push mechanism, which contains a controllable tensioning device 14 which surrounds the electrode core and which is located inside a guide sleeve 15 is displaceable coaxially to the electrode axis.
  • This thrust mechanism is assigned an energy store which, in the exemplary embodiment according to FIG. 1, comprises a number of compression springs 16 arranged around the electrode core 4, which are only insignificant due to the weight of the upper controllable tensioning device, but with an additional effect of the weight of the electrode core by a substantial amount be squeezed together.
  • a stop 18 is provided to limit the stroke 17 of the lowering movement.
  • the upper controllable clamping apparatus 14 also includes as the lower controllable clamping device 13, the e-represents g in Fig.
  • the clamping jaws are, as FIG. 2 for the lower clamping device, in which the radially fixed clamping jaws are designated 21 and the radially displaceable clamping jaw is designated 22, distributed around the circumference of the electrode core 4.
  • the two radially fixed clamping jaws which are formed in the lower clamping device 13 as an integrated part of the metal tube 7 of the electrode jacket, are arranged at a mutual angular distance of approximately 90 ° with respect to the radially displaceable clamping jaw 22 (see FIG. 2).
  • the radially displaceable clamping jaws 20 and 22 of the upper and the lower controllable clamping device are designed in the embodiment according to FIGS. 1 and 2 as wedges which, when lowered by a wedge-shaped guide surface 23 or 24 of the upper or lower clamping device 14 or 13 are pressed against the electrode core 4 and in turn press it in the radial direction against the radially fixed clamping jaws 19 and 21 and tighten it.
  • the wedges move upwards, the contact pressure is reduced due to the cone surfaces-23 and 24 radially displaceable clamping jaws 20 and 22 released again, ie the clamping effect canceled.
  • the upward and downward movement of the controllable clamping jaws 20 and 22 for releasing and tightening the electrode core is carried out by actuating devices 25, of which only the actuating device assigned to the upper controllable clamping jaw 20 is shown.
  • the actuating device for the lower clamping jaw 22 is accommodated in the vicinity of the electrode support arm 2 within the electrode jacket 3 and the clamping jaw 22 is connected to this actuating device by an actuating rod 26.
  • the cross-sectional view according to FIG. 2 also shows the form in which the wedge-shaped clamping jaw 22 can be guided axially. For this purpose, two axial projections 27 are provided within the metal tube 7.
  • the electrode current is supplied via the metal tubes 7 and 8 and the lower tensioning device 13, while the upper tensioning device 14 is electrically insulated from the power supply.
  • the power supply can be done in a similar manner as described in DE-PS 976 617.
  • the lowering or repositioning of the electrode core takes place in the following manner in the electrode shown in FIG. 1.
  • the state shown in Fig. 1 is the operational state of the electrode, in which the electrode core 4 through Depressing the controllable clamping jaw 20 and the controllable clamping jaw 22 is clamped and held both by the upper clamping device 14 and by the lower clamping device 13. The weight of the electrode core 4 is taken up by the lower clamping device 13 and thus by the electrode jacket 3.
  • the consumption of the electrode core made of consumable material requires a lowering or subsequent adjustment of the electrode core by 100 to 300 mm per melting cycle.
  • This lowering takes place in the present case in that the lower clamping device 13 is released from the two tightened clamping devices 14 and 13, so that the weight of the electrode core 4 must now be absorbed by the compression springs 16 via the upper clamping device 14.
  • the compression springs 16 are compressed by this load until the downward movement of the upper clamping device 14 is limited by the stop 18.
  • the upper clamping device 14 and with it the electrode core 4 perform a downward movement corresponding to the stroke 17. This stroke should be adapted to the consumption of the electrode core per melting cycle.
  • the height of the stop 18 can be designed to be adjustable, so that different lowering dimensions can be realized as required.
  • the lower clamping device 13 is tightened again by lowering the actuating rod 26, so that the electrode core is held by this clamping device.
  • the upper clamping device 14 is then released by lifting the wedge-shaped clamping jaw 20.
  • the upper clamping device 14 is tightened again, so that the electrode core 4 is held by the lower clamping device 13 and guided through the upper clamping device 14. If necessary, further pieces of the electrode core 4 are nippled from above.
  • FIG. 3 shows a part of a further embodiment of the upper feed device 12 in a sectional view.
  • axial corrugated tube compensators 31 filled with coolant are provided, which are also distributed around the electrode core.
  • each axial corrugated tube compensator 31 is assigned a guide bush 32 which guides a guide flange 33 of a clamping device 34 corresponding to the upper clamping device 14.
  • This clamping device not shown in detail, contains a coolant space 35 which is connected to the coolant space of the axial corrugated tube compensator 31 via a narrow annular gap 36.
  • a paragraph 37 serves as a stop for limiting the stroke in the present case.
  • both an upward movement and a deliberate downward movement of the upper tensioning device 34 can be carried out by a corresponding coolant pressure.
  • the upward force results from the number of axial corrugated pipe expansion joints multiplied by the average cross section of these expansion joints and multiplied by the coolant pressure.
  • the liquid spaces of the axial bellows with the F are lüsstechniks vom of the electrode casing 3 in connection.
  • the cooling liquid is displaced from the axial corrugated tube compensators into the cooling liquid space 35 of the upper clamping device.
  • the narrow annular gap 36 ensures a damped downward movement of the upper clamping device 34 and thus of the electrode core.
  • the lower clamping device is actuated and the upper clamping device is released.
  • the cooling water pressure causes the axial corrugated tube compensators 31 to raise the upper tensioning device again to the position shown in FIG. 3. Since the lifting process is dependent on the cooling water pressure, it is expedient to limit not only the downward movement but also the upward movement by means of a stop not shown in the drawing. Otherwise, this embodiment is suitable in a separate circuit for the coolant to adjust the size of the stroke by changing the liquid pressure.
  • FIG. 4 shows a representation corresponding to FIG. 3 of a further embodiment of the upper feed device of the electrode according to the invention.
  • This embodiment differs from that shown in FIG. 1 essentially in that instead of being guided by a sleeve 15, a plurality of guide pins 41 are provided which are distributed along the circumference of the electrode and are each surrounded by a compression spring 16.
  • FIG. 5 shows an enlarged representation of the design of a circular sector-shaped, radially fixed clamping jaw 21 according to the section V-V of FIG. 2 in the clamping state of the lower clamping device 13.
  • Fig. 6 also shows on an enlarged scale the area of the radially displaceable clamping jaw 22 according to section II of Fig. 2.
  • the conical surface 24 is provided on the side on which the wedge-shaped clamping jaw 22 is pressed with a layer 61 which is selected in the sense of a reduction in the electrical contact resistance.
  • the lower controllable clamping jaw 22 itself is wedge-shaped and produces the released or the clamped state by upward and downward movement.
  • a separate resilient clamping jaw 71 is provided, which can be pressed against the electrode core by a wedge 72 and released from it again.
  • the wedge is supported on the conical surface of an outer metal tube 73, which corresponds to the metal tube 8 of FIG. 1.
  • an eccentric 81 is used to actuate the lower tensioning device, which is connected via an actuating rod 82 to a controllable rotary drive.
  • the actuating rod 82 and thus the eccentric 81 By turning the actuating rod 82 and thus the eccentric 81, the radially displaceable clamping jaw 83 can be pressed against the electrode core or released from it again.
  • the type of clamping of the electrode core shown in FIGS. 6 to 8 for the lower clamping device 13 can of course be used in the same way for the upper clamping device 14.
  • FIG. 9 shows a side view of a further embodiment of an electrode according to the invention.
  • the electrode jacket 3 ' is not protected by a refractory compound.
  • a steel corrugated tube 91 is supplied to the upper feed device 12 'as an energy store arranges that surrounds the electrode core 4.
  • the upper feed device 12 ' is also closed in this embodiment by a hat-shaped cover 92, which encloses the upper section of the electrode core and thus prevents dust or material particles from being deposited on the surface of the electrode core 4, which can lead to faults in the area of the feed devices 12 'or 13' could give cause.
  • With 93 the water supply and return is designated.

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Abstract

Bei einer Elektrode (1) mit innerhalb eines Elektrodenmantels (3) axial verschiebbarem Elektrodenkern (4) aus verzehrbarem Material ist der Kern durch eine untere steuerbare Spannvorrichtung (13) sowie eine sich über einen Energiespeicher (16) auf dem Elektrodentragarm (2) bzw. Elektrodenmantel (3) abstützende obere steuerbare Spannvorrichtung (14) gehalten. Durch Lösen der unteren Spannvorrichtung (13) wird aufgrund des Gewichtes des Elektrodenkerns (4) dieser unter Ladung des Energiespeichers (16) um ein vorgegebenes Maß abgesenkt, danach die untere Spannvorrichtung (13) angezogen und die obere gelöst, die durch den Energiespeicher (16) um das Absenkmaß angehoben wird. Schließlich wird die obere Spannvorrichtung (14) wieder festezogen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1, sie bezieht sich ferner auf eine Elektrode für Lichtbogenöfen gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 2.
  • Ein Verfahren dieser Art sowie eine Elektrode zur Ausführung dieses Verfahrens sind durch die DE-PS 976 617 bekannt geworden. Bei der bekannten Metallmantelelektrode ist der Elektrodenkern mit einem Außengewinde versehen und kann mittels einer als Schraubvorrichtung ausgebildeten oberen Vorschubeinrichtung durch eine mit einem Innengewinde versehene untere Halteeinrichtung geschraubt und damit abgesenkt werden. Die obere Vorschubeinrichtung wird danach auf dem Außengewinde des Elektrodenkerns wieder in die Ausgangslage zurückgeschraubt.
  • Elektroden dieser Art haben sich in der Praxis nicht bewährt, da sie in dem rauhen Betrieb eines Stahlwerks zu störanfällig sind.
  • Auch das durch die US-PS 2 662 104 bekannt gewordene Prinzip zum Absenken eines Elektrodenkerns gewährleistet keine ausreichende Zuverlässigkeit, wenn der Elektrodenkern nicht rechteckig sondern rund ausgebildet ist und die Vorschubeinrichtung nicht in einem geschützten Raum untergebracht werden kann. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist ein Elektrodenkern mit Rechteckquerschnitt zwischen Rollen eingespannt, von denen wenigstens eine zum Absenken des Elektrodenkerns mittels eines Motors gedreht werden kann. Insbesondere entstehen Schwierigkeiten, wenn ein solches Prinzip auf einen üblichen Dreiphasenlichtbogenofen übertragen werden sollte, weil hier zwischen den Elektroden zu wenig Platz besteht, um die Vorschubmechanismen für die drei Elektroden unterzubringen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Absenken des Elektrodenkerns einer Elektrode für Lichtbogenöfen innerhalb eines Elektrodenmantels verfügbar zu machen, das sich bei einem einfachen Aufbau der Elektrode durch eine hohe Zuverlässigkeit auszeichnet. Ferner soll eine Elektrode der eingangs genannten Art geschaffen werden, die'bei hoher Zuverlässigkeit und geringem Platzbedarf ein schrittweises Absenken des Elektrodenkerns innerhalb des Elektrodenmantels erlaubt. Ein gesonderter Antrieb für diese sich wiederholende Senkbewegung soll entfallen können.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet, die erfindungsgemäße Elektrode durch die Merkmale des Anspruchs 2. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Elektrode sind den übrigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Elektrodenkern schrittweise abgesenkt und bei der Absenkbewegung jeweils ein der oberen Vorschubeinrichtung zugeordneter Energiespeicher aufgeladen, mit dem dann die obere Spannvorrichtung dieser Vorschubeinrichtung wieder um das Absenkmaß angehoben wird. Für die Vorschubbewegung ist somit kein besonderer Antrieb erforderlich. Es ist lediglich erforderlich, den Elektrodenkern durch eine obere und durch eine untere steuerbare Spannvorrichtung zu halten, wobei als Energiespeicher vorzugsweise ein Federpaket oder Axialwellrohrkompensatoren dienen, auf denen sich die obere Spannvorrichtung abstützt. Hierdurch erhält man für die Elektrode einen äußerst einfachen und platzsparenden Aufbau. Das Absenkmaß wird zweckmäßigerweise so eingestellt, daß es dem Verbrauch des Elektrodenkerns von Abstich zu Abstich des Ofens entspricht.
  • Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele anhand von 8 Figuren näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Elektrode für Lichtbogenöfen gemäß der Schnittlinie I-I von Fig. 2 in einer schematischen Darstellung,
    • Fig. 2 den Querschnitt II-II von Fig. 1,
    • die Fig. 3 und 4 Teilschnittdarstellungen von zwei Ausführungsformen für die obere Vorschubeinrichtunq,
    • Fig. 5 in einer Teilschnittansicht die Ausbildung einer radial feststehenden Spannbacke der unteren Spannvorrichtung,
    • Fig. 6 bis 8 jeweils in Teilschnittansichten verschiedene Ausbildungen von sektorförmigen, radial verschiebbaren Spannbacken der unteren Spannvorrichtung,
    • Fig. 9 in einer Seitenansicht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrode.
  • Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Elektrode 1 für Dichtbogenöfen enthält einen an einem Elektrodentragarm 2 befestigten Elektrodenmantel 3 sowie einen in diesem axial verschiebbaren Elektrodenkern 4 aus verzehrbarem Material, der im Betriebszustand der Elektrode mit seiner Spitze 5 unten aus dem Elektrodenmantel 3 herausragt und an dem oben weitere Stücke des Elektrodenkerns durch Nippel 6 annippelbar sind. Derartige Elektroden gelangen insbesondere zum Einsatz in Lichtbogenöfen, in denen Schrott und Eisenschwamm zu Stahl oder Stahlvormaterial eingeschmolzen wird. Da der Elektrodenkern nur mit seiner Spitze aus dem Elektrodenmantel herausragt und über eine wesentliche Länge gegenüber der Ofenatmosphäre oder einstürzende Schrotteile beim Einbrennen eines Kraters in das Einsatzmaterial geschützt ist, ist die Lebensdauer gegenüber ungeschützten Elektroden wesentlich erhöht und die Gefahr von Elektrodenbrüchen wesentlich vermindert.
  • Der Elektrodenmantel 3 ist wie üblich als flüssigkeitsgekühlter Mantel ausgebildet und weist zu diesem Zweck ein inneres Metallrohr 7 und ein äußeres Metallrohr 8 auf. Im Zwischenraum 9 zwischen diesen beiden Metallrohren wird die Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Kühlwasser, geführt. Zum Schutz des äußeren Metallrohres 8 ist auf diesem eine Schicht 10 aus Feuerfestmasse aufgebracht, deren Halt durch Stifte 11 verbessert wird.
  • Der Elektrodenkern 4 wird durch eine sich am Elektrodentragarm 2 abstützende obere Vorschubeinrichtung 12 sowie durch eine innerhalb des Elektrodenmantels 3 angeordnete und von diesem getragene untere steuerbare Spannvorrichtung 13 gehalten. Die untere Spannvorrichtung 13 befindet sich vorzugsweise im unteren Endbereich des Elektrodenmantels 3.
  • Die obere Vorschubeinrichtung 12 ist als Schubmechanismus ausgebildet, der eine den Elektrodenkern umfassende steuerbare Spannvorrichtung 14 enthält, welche innerhalb einer Führungshülse 15 koaxial zur Elektrodenachse verschiebbar ist. Diesem Schubmechanismus ist ein Energiespeicher zugeordnet, der bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine Anzahl von um den Elektrodenkern 4 angeordneten Druckfedern 16 umfaßt, die durch das Gewicht der oberen steuerbaren Spannvorrichtung nur unwesentlich, bei zusätzlicher Einwirkung des Gewichts des Elektrodenkerns jedoch um einen wesentlichen Betrag zusammengedrückt werden. Zur Begrenzung des Hubs 17 der Absenkbewegung ist ein Anschlag 18 vorgesehen. Die obere steuerbare Spannvorrichtung 14 enthält ebenso wie die untere steuerbare Spannvorrichtung 13, die in Fig. 2 im Querschnitt darge-stellt ist, zwei kreisringsektorförmige radial feststehende Spannbacken 19 und eine kreisringsektorförmige radial verschiebbare Spannbacke 20. Die Spannbacken sind, wie Fig. 2 für die untere Spannvorrichtung erkennen läßt, bei der die radial feststehenden Spannbacken mit 21 und die radial verschiebbare Spannbacke mit 22 bezeichnet sind, um den Umfang des Elektrodenkerns 4 verteilt angeordnet. Die beiden radial feststehenden Spannbacken, die bei der unteren Spannvorrichtung 13 als integriertes Teil des Metallrohres 7 des Elektrodenmantels ausgebildet sind, sind mit einem gegenseitigen Winkelabstand von etwa 90° gegenüber der radial verschiebbaren Spannbacke 22 angeordnet (siehe Fig. 2).
  • Die radial verschiebbaren Spannbacken 20 und 22 der oberen und der unteren steuerbaren Spannvorrichtung sind bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 als Keile ausgebildet, die beim Absenken durch eine keilförmige Führungsfläche 23 bzw. 24 der oberen bzw. unteren Spannvorrichtung 14 bzw. 13 gegen den Elektrodenkern 4 gedrückt werden und diesen wiederum in radialer Richtung gegen die radial feststehenden Spannbacken 19 bzw. 21 drücken und festspannen. Bei einer Aufwärtsbewegung der Keile wird der Anpressdruck durch die aufgrund der Kegelflächen-23 und 24 radial verschiebbaren Spannbacken 20 und 22 wieder gelöst, d.h. die Spannwirkung aufgehoben. Die Auf- und Abwärtsbewegung der steuerbaren Spannbacken 20 und 22 zum Lösen und Festspannen des Elektrodenkerns erfolgt durch Betätigungseinrichtungen 25, von denen nur die der oberen steuerbaren Spannbacke 20 zugeordnete Betätigungseinrichtung dargestellt ist. Die Betätigungseinrichtung für die untere Spannbacke 22 ist in der Nähe des Elektrodentragarms 2 innerhalb des Elektrodenmantels 3 untergebracht und die Spannbacke 22 durch eine Betätigungsstange 26 mit dieser Betätigungseinrichtung verbunden. Die Querschnittsansicht gemäß Fig. 2 läßt noch erkennen, in welcher Form die keilförmig ausgebildete Spannbacke 22 axial geführt werden kann. Zu diesem Zweck sind innerhalb des Metallrohrs 7 zwei axiale Vorsprünge 27 vorgesehen.
  • Im Hinblick auf den Betätigungsmechanismus für die untere steuerbare Spannvorrichtung 13 ist es zweckmäßig, wenn die Einleitung des Elektrodenstroms in den Elektrodenkern möglichst weit unten erfolgt, um eine Aufheizung des Elektrodenkerns innerhalb des Elektrodenmantels durch den Elektrodenstrom weitgehend zu vermeiden. Deshalb wird im vorliegenden Fall der Elektrodenstrom über die Metallrohre 7 und 8 und die untere Spannvorrichtung 13 zugeführt, während die obere Spannvorrichtung 14 gegenüber der Stromzuführung elektrisch isoliert ist. Die Stromzuführung kann in ähnlicher Weise erfolgen, wie es in der DE-PS 976 617 beschrieben ist.
  • Das Absenken bzw. Nachsetzen des Elektrodenkerns erfolgt bei der in Fig. 1 dargestellten Elektrode in der folgenden Weise.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Zustand ist der betriebsbereite Zustand der Elektrode, bei dem der Elektrodenkern 4 durch Niederdrücken der steuerbaren Spannbacke 20 und der steuerbaren Spannbacke 22 sowohl durch die obere Spannvorrichtung 14 als auch durch die untere Spannvorrichtung 13 eingespannt und festgehalten wird. Das Gewicht des Elektrodenkerns 4 wird hierbei durch die untere Spannvorrichtung 13 und damit durch den Elektrodenmantel 3 aufgenommen.
  • Der Verbrauch des Elektrodenkerns aus verzehrbarem Material erfordert ein Absenken bzw. Nachsetzen des Elektrodenkerns um 100 bis 300 mm pro Schmelzzyklus. Dieses Absenken erfolgt im vorliegenden Fall dadurch, daß von den beiden festgezogenen Spannvorrichtungen 14 und 13 die untere Spannvorrichtung 13 gelöst wird, so daß das Gewicht des Elektrodenkerns 4 nunmehr über die obere Spannvorrichtung 14 von den Druckfedern 16 aufgenommen werden muß. Die Druckfedern 16 werden durch diese Belastung zusammengedrückt, bis die Abwärtsbewegung der oberen Spannvorrichtung 14 durch den Anschlag 18 begrenzt wird. Die obere Spannvorrichtung 14 und mit ihr der Elektrodenkern 4 führen hierbei eine dem Hub 17 entsprechende Abwärtsbewegung aus. Dieser Hub soll dem Verbrauch des Elektrodenkerns pro Schmelzzyklus angepaßt sein. Gegebenenfalls kann die Höhe des Anschlags 18 einstellbar ausgebildet sein, so daß sich je nach Bedarf verschiedene Absenkmaße realisieren lassen.
  • Nach dem Absenken der oberen Spannvorrichtung 14 bis zur Anlage an den Anschlag 18 wird die untere Spannvorrichtung 13 durch Absenken der Betätigungsstange 26 wieder angezogen, so daß der Elektrodenkern durch diese Spannvorrichtung gehalten wird. Sodann wird durch Anheben der keilförmigen Spannbacke 20 die obere Spannvorrichtung 14 gelöst. Damit lastet auf den Druckfedern 16 nur noch das Gewicht der Spannvorrichtung 14 und diese wird durch die Federkraft um das Maß des Hubs 17 in die in Fig. 1 dargestellte Position angehoben. Schließlich wird durch Absenken der steuerbaren Spannbacke 20 mittels der Betätigungseinrichtung 25 die obere Spannvorrichtung 14 wieder angezogen, so daß der Elektrodenkern 4 durch die untere Spannvorrichtung 13 festgehalten und durch die obere Spannvorrichtung 14 geführt wird. Bei Bedarf werden weitere Stücke des Elektrodenkerns 4 von oben angenippelt.
  • Fig. 3 stellt in einer Schnittansicht einen Teil einer weiteren Ausführungsform der oberen Vorschubeinrichtung 12 dar. Hier sind anstelle der Federn 16 mit Kühlflüssigkeit gefüllte Axialwellrohrkompensatoren 31 vorgesehen, die ebenfalls verteilt um den Elektrodenkern angeordnet sind. Anstelle der Führungshülse 15 ist jedem Axialwellrohrkompensator 31 eine Führungsbüchse 32 zugeordnet, die einen Führungsflansch 33 einer der oberen Spannvorrichtung 14 entsprechenden Spannvorrichtung 34 führt. Diese nicht näher dargestellte Spannvorrichtung enthält einen Kühlflüssigkeitsraum 35, der über einen schmalen Ringspalt 36 mit dem Kühlflüssigkeitsraum des-Axialwellrohrkompensators 31 in Verbindung steht. Als Anschlag zur Begrenzung des Hubs dient im vorliegenden Fall ein Absatz 37.
  • Bei dieser bevorzugten Ausführungsform kann durch einen entsprechenden Kühlflüssigkeitsdruck sowohl eine Aufwärtsbewegung als auch eine gezielte Abwärtsbewegung der oberen Spannvorrichtung 34 durchgeführt werden. Die nach oben gerichtete Kraft ergibt sich aus der Anzahl der Axialwellrohrkompensatoren multipliziert mit dem mittleren Querschnitt dieser Kompensatoren und multipliziert mit dem Kühlflüssigkeitsdruck. Bei einer bevorzugten Ausführungsform stehen die Flüssigkeitsräume der Axialwellrohrkompensatoren mit den Flüssigkeitsräumen des Elektrodenmantels 3 in Verbindung.
  • Bei einer Abwärtsbewegung der oberen Spannvorrichtung 34 nach dem Lösen der unteren Spannvorrichtung wird die Kühlflüssigkeit aus den Axialwellrohrkompensatoren in den Kühlflüssigkeitsraum 35 der oberen Spannvorrichtung verdrängt. Der schmale Ringspalt 36 sorgt für eine gedämpfte Abwärtsbewegung.der oberen Spannvorrichtung 34 und somit des Elektrodenkerns.
  • Nachdem der Elektrodenkern um das durch den Anschlag 37 begrenzte Maß abgesenkt ist, wird die untere Spannvorrichtung betätigt und die obere Spannvorrichtung gelöst. Der Kühlwasserdruck bewirkt, daß die Axialwellrohrkompensatoren 31 die obere Spannvorrichtung wieder bis in die in Fig. 3 dargestellte Position anheben. Da der Hubvorgang vom Kühlwasserdruck abhängig ist, ist es zweckmäßig, nicht nur die Abwärtsbewegung sondern auch die Aufwärtsbewegung durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Anschlag zu begrenzen. Im übrigen eignet sich diese Ausführungsform bei separatem Kreislauf für die Kühlflüssigkeit dazu,durch Ändern des Flüssigkeitsdrucks die Größe des Hubs einzustellen.
  • Fig. 4 zeigt eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform der oberen Vorschubeinrichtung der erfindungsgemäßen Elektrode. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten im wesentlichen dadurch, daß anstelle der Führung durch eine Hülse 15 mehrere längs des Umfangs der Elektrode verteilte Führungszapfen 41 vorgesehen sind, die jeweils von einer Druckfeder 16 umgeben sind.
  • Fig. 5 zeigt in vergrößerter Darstellung die Ausbildung einer kreisringsektorförmigen radial feststehenden Spannbacke 21 entsprechend dem Schnitt V-V von Fig. 2 im Spannzustand der unteren Spannvorrichtung 13.
  • Fig. 6 stellt ebenfalls in vergrößertem Maßstab den Bereich der radial verschiebbaren Spannbacke 22 entsnrechend dem Schnitt I-I von Fig. 2 dar. Die konische Fläche 24 ist an der Seite, an der die keilförmige Spannbacke 22 angedrückt wird, mit einer Schicht 61 versehen, die im Sinne einer Herabsetzung des elektrischen Ubergangswiderstandes ausgewählt ist.
  • Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist die untere steuerbare Spannbacke 22 selbst keilförmig ausgebildet und stellt durch Auf- und Abwärtsbewegung den gelösten oder den Spannzustand her. Bei der Ausbildung nach Fig. 7 ist eine gesonderte rückfedernde Spannbacke 71 vorgesehen, die durch einen Keil 72 gegen den Elektrodenkern gedrückt und von diesem wieder gelöst werden kann. Der Keil stützt sich an der Kegelfläche eines äußeren Metallrohres 73 ab, das dem Metallrohr 8 von Fig. 1 entspricht.
  • Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 wird zum Betätigen der unteren Spannvorrichtung ein Exzenter 81 benutzt, der über eine Betätigungsstange 82 mit einem steuerbaren Drehantrieb verbunden ist. Durch Drehen der Betätigungsstange 82 und damit des Exzenters 81 läßt sich die radial verschiebbare Spannbacke 83 gegen den Elektrodenkern drücken oder von diesem wieder lösen. Die in den Fig. 6 bis 8 für die untere Spannvorrichtung 13 dargestellte Art des Festspannens des Elektrodenkerns kann selbstverständlich in gleicher Weise bei der oberen Spannvorrichtung 14 angewandt werden.
  • Fig. 9 stellt in einer Seitenansicht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrode dar. Der Elektrodenmantel 3' ist in diesem Fall nicht durch eine Feuerfestmasse geschützt. Der oberen Vorschubeinrichtung 12' ist als Energiespeicher ein Stahlwellrohr 91 zugeordnet, das den Elektrodenkern 4 umschließt. Neben Stahl sind auch andere Materialien geeignet, die eine ausreichende Elastizität und Hitzebeständigkeit aufweisen. Die obere Vorschubeinrichtung 12' ist außerdem bei dieser Ausführungsform durch eine hutförmige Abdeckung 92 verschlossen, die den oberen Abschnitt des Elektrodenkerns umschließt und damit verhindert, daß sich auf der Oberfläche des Elektrodenkerns 4 Staub oder Materialteilchen ablagern können, die zu Störungen im Bereich der Vorschubeinrichtungen 12' bzw. 13' Anlaß geben könnten. Mit 93 ist der Wasserzu- und-rücklauf bezeichnet.

Claims (15)

1. Verfahren zum Absenken des Elektrodenkerns einer Elektrode für Lichtbogenöfen, die einen an einem Elektrodentragarm befestigten Elektrodenmantel und einen im Elektrodenmantel axial verschiebbaren Elektrodenkern aus verzehrbarem Material enthält, der im Betriebszustand der Elektrode mit seiner Spitze unten aus dem Elektrodenmantel herausragt und durch eine sich am Elektrodenmantel oder am Elektrodentragarm abstützende obere Vorschubeinrichtung, sowie eine innerhalb des Elektrodenmantels angeordnete und von diesem getragene untere Halteeinrichtung gehalten wird, dadurch gekennzeichnet , daß eine als untere Halteeinrichtung ausgebildete untere Spannvorrichtung gelöst, eine den Elektrodenkern einspannende obere Spannvorrichtung'durch das Gewicht des Elektrodenkerns mit diesem um ein begrenztes Maß abgesenkt und hierbei ein Energiespeicher geladen wird, danach durch die untere Spannvorrichtung der Elektrodenkern wieder festgespannt und dann die obere Spannvorrichtung gelöst wird, die vom Gewicht des Elektrodenkerns entlastete obere Spannvorrichtung durch die im Energiespeicher gespeicherte Energie angehoben und der Elektrodenkern durch die obere Spannvorrichtung wieder festgespannt wird.
2. Elektrode (1) für Lichtbogenöfen, mit einem an einem Elektrodenarm (2) befestigten Elektrodenmantel (3) und mit einem im Elektrodenmantel axial verschiebbaren Elektrodenkern (4) aus verzehrbarem Material, der im Betriebszustand der Elektrode mit seiner Spitze (5) unten aus dem Elektrodenmantel herausragt, ferner mit einer sich am Elektrodenmantel oder Elektrodentragarm abstützenden, oberen Vorschubeinrichtung (12, 12'), durch die der Elektrodenkern gehalten und innerhalb des Elektrodenmantels verschoben werden kann, sowie mit einer innerhalb des Elektrodenmantels angeordneten und von diesem getragenen unteren Halteeinrichtung für den Elektrodenkern, dadurch gekennzeichnet , daß die obere Vorschubeinrichtung (12, 12') als Schubantrieb ausgebildet ist, der eine obere steuerbare Spannvorrichtung (14) 'für den Elektrodenkern (4) trägt, und daß die untere Halteeinrichtung als eine untere steuerbare Spannvorrichtung (13) ausgebildet ist.
3. Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung (12, 12') als einfach wirkender Schubantrieb ausgebildet ist, der bei angezogener oberer Spannvorrichtung (14)'und gelöster unterer Spannvorrichtung (13) durch das Gewicht des Elektrodenkerns (4) in eine untere Endposition verschiebbar und bei gelöster oberer Spannvorrichtung (14) durch Federkraft oder durch ein Druckmedium in eine obere Endposition verschiebbar ist.
4. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubantrieb so ausgebildet ist, daß die Verstellbewegung in die untere Endposition gedämpft ist.
5. Elektrode nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubantrieb einen Energiespeicher aufweist, der durch die Verschiebung in die untere Endposition aufladbar ist und die Energie für die Verschiebebewegung in die obere Endposition liefert.
6. Elektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubantrieb als Energiespeicher eine Vielzahl von um den Elektrodenkern (4) angeordneten Federelementen (16) enthält.
7. Elektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubantrieb als Energiespeicher ein den Elektrodenkern (4) umschließendes Stahlwellrohr (91) enthält.
8. Elektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubantrieb als durch ein Druckmittel betätigbarer Schubantrieb ausgebildet und diesem ein Speicher für.das Druckmittel zugeordnet ist, dessen Volumen bei überschreiten eines vorgegebenen Drucks entgegen einer Federkraft ausdehnbar ist.
9. Elektrode nach-Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelspeicher eine Vielzahl von den Elektrodenkern (4) umgebenden, elastischen Einzelbälgen (31) enthält.
10. Elektrode nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Spannvorrichtungen jeweils wenigstens eine ringsektorförmige, durch eine Betätigungseinrichtung (25) radial verschiebbare Spannbacke (20, 22, 71, 83) enthalten.
11. Elektrode nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (25) für die radial verschiebbare Spannbacke (22, 71, 83) der unteren steuerbaren Spannvorrichtung (13) eine innerhalb des Elektrodenmantels (3) nach unten geführte Betä- .tigungsstange (26, 82) enthält, durch die mittels eines an der Spannbacke angreifenden Keil- oder Exzentermechanismus die Spannbacke gegen den Elektrodenkern verschiebbar und anpressbar und von diesem lösbar ist.
12. Elektrode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange (26) am unteren Ende einen Keil (72) trägt, der als Spreizkörper durch Axialverschiebung der Betätigungsstange zwischen die radial verschiebbare Spannbacke (71) und eine im Elektrodenmantel vorgesehene Gegenfläche und wieder zurück verschiebbar ist.
13. Elektrode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange (82) im Bereich der radial verschiebbaren Spannbacke einen zylindrischen Exzenterabschnitt (81) aufweist, der durch eine Drehbewegung der Betätigungsstange zwischen die radial verschiebbare Spannbacke (83) und eine im Elektrodenmantel vorgesehene Gegenfläche einspreizbar ist.
14. Elektrode nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenmantel (3) elektrisch leitend ausgebildet und an die Stromversorgung der Elektrode (1) angeschlossen ist und daß die Stromeinleitung in den Elektrodenkern (4) über die untere steuerbare Spannvorrichtung (13) erfolgt.
15. Elektrode nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Vorschubeinrichtung (12') eine den oberen Teil des Elektrodenkerns (4) umschließende hutförmige Abdeckung (92) aufweist.
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