EP0219650B1 - Kontaktelektroden-Anordnung für Gleichstrom-Lichtbogen oder Widerstands-Schmelzöfen - Google Patents

Kontaktelektroden-Anordnung für Gleichstrom-Lichtbogen oder Widerstands-Schmelzöfen Download PDF

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EP0219650B1
EP0219650B1 EP86111685A EP86111685A EP0219650B1 EP 0219650 B1 EP0219650 B1 EP 0219650B1 EP 86111685 A EP86111685 A EP 86111685A EP 86111685 A EP86111685 A EP 86111685A EP 0219650 B1 EP0219650 B1 EP 0219650B1
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furnace
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current arc
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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
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02Details
    • H05B3/03Electrodes
    • 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
    • H05B7/06Electrodes

Definitions

  • the invention relates to a direct current arc or resistance melting furnace, in particular an exchangeable contact electrode arrangement, the contact electrode consisting of a metallic support plate, furthermore a metal base plate arranged at a distance therefrom and connected to the support plate by means of bolts, one or more metallic contact rods, which are attached with their necks to the base plate, a refractory stamping out between the upper edge of the contact rods and the support plate and power and coolant lines arranged below the base plate.
  • an arc furnace as a direct current furnace with a cathodically polarized graphite electrode and an anodically polarized contact electrode in the furnace bottom also has the advantage of significantly reduced graphite electrode consumption. Another advantage is the significantly lower noise level.
  • the structure and mode of operation of direct current arc furnaces are known from numerous publications.
  • the component that is essential for practical furnace operation is the contact electrode in the furnace vessel, which on the one hand must ensure good electrical contact with the scrap used or in the later course of the melting process with the liquid metal, but on the other hand is exposed to high thermal loads.
  • Such a contact electrode is known from DE-PS 3l O6 74l.
  • the contact electrodes in the DC arc furnace are subject to premature wear in relation to the furnace hearth lining. Since the replacement of individual contact rods means a relatively large amount of work, in practice it has been decided to replace all the contact rods together at appropriate intervals.
  • This mode of operation has the defect that the insertion of the contact rods, the tamping of the center of the furnace floor and the subsequent drying process of the ramming mass delay the restart of the furnace. Furthermore, tamping the center of the furnace floor inside the hot furnace is difficult for the personnel.
  • the object of the invention is to improve the contact electrode arrangement, as proposed according to DE-PS 3l O6 74l, in the direction of simpler and faster production, assembly and disassembly.
  • the contact electrode arrangement is therefore designed and manufactured as a complete component of the melting furnace.
  • This component is inserted into the furnace vessel with a circular opening on the bottom by means of a crane.
  • suspension elements eyelets
  • the assembly is lowered into the furnace vessel and sits on the ring-shaped stiffening in the furnace vessel with its support plate.
  • the base plate to which the power and coolant lines are connected hangs down through the furnace opening.
  • the suspension means mentioned on the top of the contact electrode assembly have fulfilled their task after the assembly has been lowered and placed on the bottom of the furnace vessel and melt during operation of the furnace.
  • the pressure elements telescopic cylinder
  • the contact electrode is first broken out of the pounding compound with a large compressive force and then pushed upwards so far that the gripper of a traction means located above the open furnace vessel can grip around the contact electrode and pull it up out of the furnace.
  • the replacement of the contact electrode assembly can also be carried out in such a way that, after the last batch, a residual melt is left on the hearth of the furnace and suitable eyelets are inserted into this melt puts. These eyelets get their hold after the melt has cooled. Now that the contact electrode has only been broken out of the composite in the furnace vessel with the help of the pressure elements (telescopic cylinder), the support eyelets have sufficient hold in the residual melt located above the contact electrode, so that the contact electrode, which has already been released from the furnace vessel, can be lifted up without difficulty by a traction device can be pulled out. Subsequently, the insertion of a new contact electrode assembly can take place in the manner already described.
  • the furnace vessel of a direct current arc furnace shown in the figures has a steel jacket 1 and a steel vessel bottom 7.
  • the furnace vessel is provided with a refractory lining 2.
  • the contact electrode is inserted as a compact structural unit in the annular bottom recess of the furnace vessel.
  • the contact electrode assembly is completely created outside the furnace.
  • the structural unit consists of a support plate 3, a base plate 4 arranged at a distance below it and connected to the support plate 3 by means of bolts 5.
  • Metallic contact bars 6 are attached to the base plate 4 with their necks standing vertically.
  • the space l3 of the contact electrode from the upper edge of the contact rods 6 to the support plate 3 is stamped out in such a way that a template is arranged around the contact electrode, which is removed again after the stamping out has solidified.
  • the upper side of the contact electrode assembly has at least one suspension element (lifting eye), on which the hook of the traction mechanism is attached, with which the entire contact electrode assembly is lowered into the furnace vessel from above.
  • the contact electrode is placed with its support plate 3 on the edge of the annular bottom recess and connected to the furnace vessel by suitable means.
  • the annular gap 11 between the construction used and the refractory lining 2 of the furnace vessel 1 is stamped out with refractory material.
  • the suspension means (lifting eyes), not shown, melt during the first furnace operation.
  • the exchange of the used contact electrode takes place in such a way that after the furnace has been emptied, the pressure elements (telescopic cylinder 10) located on the cantilever claws 9 of the annular stiffening 8 extending below the furnace vessel are extended and the complete contact electrode assembly is removed from the stamping compound is broken out with the furnace vessel. As soon as the break-out has taken place, the telescopic cylinders 10 can be extended further so that the contact electrode emerges from the hearth of the furnace vessel to such an extent that it can be gripped and pulled out by the gripper of a crane (not shown) located above the open furnace.
  • An alternative of replacing the contact electrode assembly provides that a residual melt 17 is left in the hearth floor after the last batch of the furnace. At least one support eyelet l4 is let into this residual melt l7, to which, after the residual melt l7 has cooled, a traction means is struck, which pulls the contact electrode assembly upward out of the furnace vessel after the contact electrode has previously been arranged with the aid of the pressure elements 10 (below the furnace vessel). Telescopic cylinder) has been broken out of the association with the furnace vessel by raising the telescopic cylinder.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Lichtbogen-oder Widerstands-Schmelzofen, insbesondere austauschbare Kontaktelektroden-Anordnung, wobei die Kontaktelektrode aus einer metallischen Tragplatte besteht, ferner einer im Abstand davon angeordneten, mittels Bolzen mit der Tragplatte verbundenen metallischen Basisplatte, einem oder mehreren metallischen Kontaktstäben, die mit ihren Hälsen an der Basisplatte befestigt sind, einer feuerfesten Ausstampfung zwischen Oberkante Kontaktstäbe und Tragplatte und unterhalb der Basisplatte angeordneten Strom- und Kühlmittelleitungen.
  • Beim Betrieb eines Wechselstrom-Lichtbogenofens treten Rückwirkungen auf das Stromversorgungsnetz auf in Form von Unsymmetrien und Flickern. Verschiedene Möglichkeiten zur Dämpfung dieser Erscheingungen sind bekannt, u.a. der Betrieb des Lichtbogenofens als Gleichstromofen. Durch die Fortschritte in der Entwicklung von Halbleiterbauelementen wurden in den letzten Jahren die Voraussetzungen geschaffen für den Bau entsprechender Gleichrichter.
  • Der Betrieb eines Lichtbogenofens als Gleichstromofen mit einer kathodisch gepolten Graphitelektrode und einer anodisch gepolten Kontaktelektrode im Ofenboden bringt ferner den Vorteil erheblich verringerten Graphitelektrodenverbrauchs mit sich. Als weiterer Vorteil ist der deutlich geringere Geräuschpegel zu nennen.
  • Aufbau und Wirkungsweise von Gleichstromlichtbogenöfen sind aus mannigfachen Veröffentlichungen bekannt. Das für den praktischen Ofenbetrieb wesentliche Bauteil ist die Kontaktelektrode im Ofengefäß, die einerseits guten elektrischen Kontakt zum eingesetzten Schrott bzw. im späteren Verlauf des Schmelzvorgangs zum flüssigen Metall sicherstellen muß, andererseits aber hohen thermischen Belastungen ausgesetzt ist.
  • Eine derartige Kontaktelektrode ist bekannt aus der DE-PS 3l O6 74l.
  • Die Kontaktelektroden im Gleichstrom-Lichtbogenofen unterliegen einem im Verhältnis zur Ofenherdausmauerung voreilenden Verschleiß. Da das Auswechseln einzelner Kontaktstäbe einen relativ großen Arbeitsaufwand bedeutet, ist man in der Praxis dazu übergegangen, in entsprechenden Zeitabständen alle Kontaktstäbe gemeinsam auszuwechseln.
  • In der bisher betriebenen Arbeitsweise wurde nach der letzten Schmelze eine geeignete Zugöse in die im Ofen behaltene geringe Restschmelze eingesetzt. Nach ihrer Erkaltung und Verfestigung können dann mittels einer geeigneten Vorrichtung die Restschmelze, Kontaktstäbe und Ausmauerung gezogen werden. Nach dem Ziehen werden neue Kontaktstäbe eingesetzt und das Zentrum des Ofenbodens neu gestampft.
  • Dieser Arbeitsweise haftet der Mangel an, daß das Einsetzen der Kontaktstäbe, das Stampfen des Zentrums des Ofenbodens sowie der daran anschließende Trocknungsvorgang der Stampfmasse die Wiederinbetriebnahme des Ofens verzögern. Ferner ist das Stampfen des Zentrums des Ofenbodens im Innern des heißen Ofens beschwerlich für das Personal.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Kontakt-Elektrodenanordnung, wie sie nach der DE-PS 3l O6 74l vorgeschlagen wird, in Richtung auf eine einfachere und schnellere Herstellung, Montage und Demontage zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung in der Weise gelöst, wie es in den Patentansprüchen im einzelnen angegeben ist.
  • Die Kontaktelektroden-Anordnung wird demnach als komplettes Bauteil des Schmelzofens konzipiert und hergestellt. Das Einsetzen dieses Bauteils in das mit einer kreisförmigen Öffnung am Boden versehene Ofengefäß erfolgt mit Hilfe eines Krans. Zum Einheben werden an der Oberseite der Kontaktelektroden-Baueinheit Tragmittel (Ösen) eingelassen. Die Baueinheit wird in das Ofengefäß abgesenkt und setzt sich mit ihrer Tragplatte auf die ringförmige Versteifung im Ofengefäß auf. Die Basisplatte, an die die Strom- und Kühlmittelleitungen angeschlossen werden, hängt durch die Ofengefäßöffnung nach unten durch.
  • Die erwähnten Tragmittel an der Oberseite der Kontaktelektroden-Baueinheit haben nach dem Absenken und Aufsetzen der Baueinheit auf den Ofengefäßboden ihre Aufgabe erfüllt und schmelzen bei Betrieb des Ofens ein.
  • Das Auswechseln der Kontaktelektroden-Baueinheit, das nach entsprechendem Abbrand der Kontaktstäbe erforderlich wird, geschieht in der Weise, wie es in den Verfahrensansprüchen angegeben ist.
  • Nachdem der Ofen leergefahren ist, werden die auf den Kragpratzen unterhalb des Ofengefäßes aufgelagerten Druckelemente (Teleskopzylinder) nach oben ausgefahren. Auf diese Weise wird zunächst mit einer großen Druckkraft die Kontaktelektrode aus dem Ausstampfungsverbund herausgebrochen und anschließend so weit nach oben gedrückt, daß der Greifer eines oberhalb des geöffneten Ofengefäßes befindlichen Zugmittels die Kontaktelektrode umgreifen und nach oben aus dem Ofen herausziehen kann.
  • Ist dies geschehen, so wird eine neue Kontaktelektroden-Baueinheit eingesetzt und der Ringspalt zwischen der feuerfesten Ausmauerung des Ofengefäßes und der aufgelagerten Kontaktelektroden-Baueinheit mit Feuerfestmaterial ausgestampft.
  • Alternativ kann das Auswechseln der Kontaktelektroden-Baueinheit auch so vonstatten gehen, daß man nach der letzten Charge auf dem Herdboden des Ofens noch eine Restschmelze beläßt und in diese Schmelze geeignete Tragösen ein setzt. Diese Ösen bekommen nach Erkalten der Schmelze ihren Halt. Nachdem nun mit Hilfe der Druckelemente (Teleskopzylinder) die Kontaktelektrode lediglich aus dem Verbund im Ofengefäß herausgebrochen worden ist, haben die Tragösen ausreichenden Halt in der über der Kontaktelektrode befindlichen Restschmelze, so daß von einem Zugmittel die aus dem Ofengefäß bereits herausgelöste Kontaktelektrode ohne Schwierigkeiten nach oben herausgezogen werden kann. Anschließend kann in bereits geschilderter Weise das Einsetzen einer neuen Kontaktelektroden-Baueinheit stattfinden.
  • An Hand der schematischen Zeichnungen werden Einzelheiten der Erfindung nachstehend näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • Fig. l
    einen Schnitt durch einen Gleichstrom-Lichtbogenofen mit Kontaktelektroden-Anordnung im Betriebszustand und
    Fig. 2
    einen Schnitt durch einen Ofen gemäß Fig. l, jedoch vor dem Wechsel der Kontaktelektroden-Anordnung.
  • Das in den Figuren dargestellte Ofengefäß eines Gleichstrom-Lichtbogenofens besitzt einen Stahlmantel l und einen stählernen Gefäßboden 7. Das Ofengefäß ist mit einer feuerfesten Ausmauerung 2 versehen.
  • Gemäß Fig. l ist in die kreisringförmige Bodenausnehmung des Ofengefäßes die Kontaktelektrode als kompakte Baueinheit eingesetzt.
  • Die Kontaktelektroden-Baueinheit wird außerhalb des Ofens komplett erstellt. Die Baueinheit besteht aus einer Tragplatte 3, einer im Abstand darunter angeordneten, mittels Bolzen 5 mit der Tragplatte 3 verbundenen Basisplatte 4. Metallische Kontaktstäbe 6 sind senkrecht stehend mit ihren Hälsen an der Basisplatte 4 befestigt. Der Raum l3 der Kontaktelektrode von der Oberkante der Kontaktstäbe 6 bis hin zur Tragplatte 3 wird in der Weise ausgestampft, daß um die Kontaktelektrode eine Schablone angeordnet wird, die nach der Verfestigung der Ausstampfung wieder entfernt wird.
  • Die Kontaktelektroden-Baueinheit erhält an ihrer Oberseite mindestens ein Tragmittel (Tragöse), an das Haken des Zugmittels angeschlagen werden, mit dem die komplette Kontaktelektroden-Baueinheit von oben in das Ofengefäß abgesenkt wird. Die Kontaktelektrode wird mit ihrer Tragplatte 3 auf dem Rand der kreisringförmigen Bodenausnehmung abgesetzt und durch geeignete Mittel mit dem Ofengefäß verbunden.
  • Ist die Kontaktelektroden-Baueinheit eingesetzt, so wird der Ringspalt ll zwischen der eingesetzten Bauenheit und der feuerfesten Ausmauerung 2 des Ofengefäßes l mit Feuerfestmaterial ausgestampft. Die erwähnten, nicht dargestellten Tragmittel (Tragösen) schmelzen beim ersten Ofenbetrieb ab.
  • Das Auswechseln der verbrauchten Kontaktelektrode geschieht in der Weise, daß nach dem Leerfahren des Ofens die sich auf den Kragpratzen 9 der sich unterhalb des Ofengefäßes erstreckenden ringförmigen Versteifung 8 befindlichen Druckelemente (Teleskopzylinder lO) nach oben ausgefahren werden und die komplette Kontaktelektroden-Baueinheit aus dem Ausstampfungsverbund mit dem Ofengefäß herausgebrochen wird. Sobald das Herausbrechen erfolgt ist, können die Teleskopzylinder lO weiter ausgefahren werden, so daß die Kontaktelektrode so weit aus dem Herdboden des Ofengefäßes hervortritt, daß sie von dem Greifer eines nicht dargestellten, oberhalb des geöffneten Ofens befindlichen Krans umgriffen und herausgezogen werden kann.
  • Eine Alternative des Auswechselns der Kontaktelektroden-Baueinheit sieht vor, daß nach der letzten Ofencharge im Herdboden noch eine Restschmelze l7 belassen wird. In diese Restschmelze l7 wird mindestens eine Tragöse l4 eingelassen, an die nach dem Erkalten der Restschmelze l7 ein Zugmittel angeschlagen wird, das die Kontaktelektroden-Baueinheit aus dem Ofengefäß nach oben herauszieht, nachdem zuvor die Kontaktelektrode mit Hilfe der unterhalb des Ofengefäßes angeordneten Druckelemente lO (Teleskopzylinder) aus dem Verband mit dem Ofengefäß durch Hochfahren der Teleskopzylinder herausgebrochen worden ist.
  • Liste der Bezugsziffern:
  • 1
    Ofengefäßmantel
    2
    Ofengefäß-Ausmauerung
    3
    Tragplatte
    4
    Basisplatte
    5
    Verbindungsbolzen Tragplatte - Basisplatte
    6
    Kontaktstäbe
    7
    Ofengefäßboden
    8
    Ringförmige Aussteifung des Ofengefäßbodens 7
    9
    Kragpratzen
    10
    Druckelemente (Teleskopzylinder)
    11
    Ringspalt zwischen Ofenausmauerung 2 und Kontaktelektroden-Anordnung
    12
    Strom- und Kühlmittelleitungen
    13
    Ausstampfung der Kontaktelektroden-Anordnung
    14
    Tragösen zum Herausziehen der Kontaktelektroden-Anordnung
    15
    Schmelzelektrode
    16
    Ofendeckel
    17
    Restschmelze

Claims (4)

  1. Gleichstrom-Lichtbogen- oder Widerstands-Schmelzofen mit einer austauschbaren Kontaktelektroden-Anordnung, die aus einer auf dem Rand der Bodenöffnung im Ofengefäßboden (7) aufliegenden metallischen Tragplatte (3) besteht, ferner einer im Abstand davon angeordneten, mittels Bolzen (5) mit der Tragplatte (3) verbundenen metallischen Basisplatte (4), mehreren metallischen Kontaktstäben (6), die mit ihren Hälsen an der Basisplatte (4) befestigt sind, einer feuerfesten Ausstampfung (11) zwischen Oberkante Kontaktstäbe (6) und Tragplatte (3) und unterhalb der Basisplatte (4) angeordneten Stromund Kühlmittelleitungen (12),
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kontaktelektroden-Anordnung als austauschbare Baueinheit (3,4,5,6,12,13) ausgebildet ist und daß der Ofengefäßboden (7) eine sich vom Rand der Bodenöffnung nach unten sich erstreckende ringförmige Versteifung (8) mit angebauten Konsolen (9) besitzt, auf die Druckelemente (10) aufgelagert sind.
  2. Gleichstrom-Lichtbogen- oder Widerstands-Schmelzofen nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kontaktelektroden-Baueinheit (3,4.5,6,12,13) an ihrer Oberseite mindestens ein Tragmittel besitzt.
  3. Gleichstrom-Lichtbogen- oder Widerstands-Schmelzofen nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Ringspalt (11) zwischen der in die Ofengefäßbodenöffnung eingesetzten Kontaktelektroden-Baueinheit (3,4,5,6,12,13) und der feuerfesten Ausmauerung (2) des Ofengefäßes (1) ausgestampft ist.
  4. Verfahren zum Auswechseln der Kontaktelektroden-Baueinheit des Gleichstrom-Lichtbogen oder Widerstands - Schmelzofens nach den Ansprüchen 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kontaktelektroden-Baueinheit (3,4,5,6,12,13) mittels auf Konsolen (9) der ringförmigen Qfengefäßbodenversteifung (8) aufgelagerter Druckelemente (10) aus der Ausmauerung (2) gelöst und angehoben wird, von einem Greifer eines Zugmittels umgriffen bzw. an in die Restschmelze (17) des Ofens eingesetzten Tragösen (14) nach oben herausgezogen wird, und daß die neue Kontaktelektroden-Baueinheit an einem Tragmittel von oben in das Ofengefäß eingesetzt wird.
EP86111685A 1985-10-05 1986-08-22 Kontaktelektroden-Anordnung für Gleichstrom-Lichtbogen oder Widerstands-Schmelzöfen Expired - Lifetime EP0219650B1 (de)

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EP0219650A1 EP0219650A1 (de) 1987-04-29
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