EP0594272A1 - Elektrodentragarm für Lichtbogenofen - Google Patents

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EP0594272A1
EP0594272A1 EP93250271A EP93250271A EP0594272A1 EP 0594272 A1 EP0594272 A1 EP 0594272A1 EP 93250271 A EP93250271 A EP 93250271A EP 93250271 A EP93250271 A EP 93250271A EP 0594272 A1 EP0594272 A1 EP 0594272A1
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EP
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support arm
electrode
electrode support
wall
channels
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Lutz Becker
Andreas Schüring
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SMS Siemag AG
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    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • H05B7/02—Details
    • H05B7/10—Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding electrodes
    • H05B7/101—Mountings, supports or terminals at head of electrode, i.e. at the end remote from the arc
    • H—ELECTRICITY
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Definitions

  • the invention relates to an electrode support arm for arc furnaces, which is designed as a hollow profile with a wall formed at least partially from current-carrying material of high conductivity.
  • Electrodes for arc furnaces for steel production are usually attached to support arms by means of electrode clamps, which in turn are held on vertically movable support columns.
  • the power supply takes place either in power pipes guided above the support arm or above the support arms themselves.
  • the current is conducted with copper or aluminum plated on the outside.
  • the support arm can also consist entirely of a material that conducts the current well.
  • a support arm which is made of aluminum and carries current, is known. Because of the low current load, the support arm, which is designed as a hollow profile, is itself uncooled. The cooling water supply required for the electrode clamp is splinted over pipes that are led through the interior of the hollow profile.
  • the cooling of the electrode holder is complex.
  • the cooling potential of the cooling medium is not sufficiently exploited in the cooled support arm design.
  • the invention therefore has set itself the goal of avoiding the disadvantages mentioned and of creating a structurally simple, low-weight and at the same time structurally rigid support arm with which low-maintenance, high electrical outputs can be transmitted.
  • its wall consists of profiles in which channels arranged parallel to one another are introduced. At the head and foot ends of the channels, two ends are connected to one another, so that an arbitrarily configurable cooling water circulation system is created.
  • the thickness of the wall is chosen so that the support arm designed as a hollow profile is sufficiently rigid and at the same time the entire wall is cooled without risk.
  • the hollow profile can have a circular, oval or box-like shape.
  • the box-like shape is preferred, the wall consists of two L-profiles of the same size or of four flat profiles welded together at the corners.
  • the support arm according to the invention is significantly lighter than previously known support arms of comparable sizes. On the one hand, this is due to the use of the wall provided with channels, so that the arm's own weight is lower with comparatively stiffness. On the other hand, however, less water is used overall, since significantly less water is directed through the channels through the support arm designed as a closed coolant circuit.
  • the support arm according to the invention has an outer simple shape, in which no components protrude outwards and are therefore exposed to possible damage.
  • the simple shape allows easy attachment of the electrode support device in the front part of the support arm. This ensures an easy change.
  • the middle support arm is bent in its middle section when three electrodes are used and is guided above the other electrode arms.
  • Electrodes (21-23) protrude through the cover (12) into the furnace vessel (11) and are attached to an electrode arm (24) or to individual electrode arms (25-27) of an electrode carrier device (20).
  • the middle electrode support arm When using three electrode support arms (25-27), the middle electrode support arm has a kink (28) which is intimately connected to horizontal electrode support parts (29).
  • the length of the middle electrode support arm (25) is labeled “L”. This length "L” has a kink length "l” in the central area, this part of the electrode support arm being arranged at a kink angle ( ⁇ ) to the horizontal electrode support part (29).
  • FIG. 2 shows hollow profiles (30) of the electrode support arm with components (31). These components (31) are extruded and have channels (36) in the longitudinal direction, the number and dimensions of which are designed such that adequate cooling can be achieved without reducing the strength of the support arm.
  • the hollow profile is advantageously assembled from at least two extruded components by welding. These components can be designed as an oval profile (34) ⁇ Figure 2.3 ⁇ or as an L-profile (33) ⁇ Figure 2.2 ⁇ . However, as shown in FIG. 2.1, they can also be assembled from identical flat profiles (32) which are welded together at 4 seams.
  • flanges or lids are attached, through which parallel channels are connected to one another, and thus enable a defined coolant flow.
  • FIG. 3 shows individual current threads of the coolant of a coolant control system (40).
  • the individual channels (36) form the coolant thread (46), which flows through most of the support arm.
  • the electrode holder (27) has the coolant threads (47 and 48) that are supplied by the coolant threads (49). Due to the large number of channels, a wide variety of coolant channels can be displayed.
  • the possibility of cooling a spray ring (41) is shown in the lower part of the picture, from which the water can flow freely, which is fed to it via the coolant thread (42).

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektrodentragarm für Lichtbogenöfen, der mit einer zumindest teilweise aus stromführenden Material hoher Leitfähigkeit gebildeten Wandung als Hohlprofil ausgestattet ist. Um einen baulich einfachen, gewichtsarmen und dabei konstruktiv steifen Tragarm zu schaffen, mit dem Wartungsarm hohe elektrische Leistungen übertragbar sind, wird vorgeschlagen, daß die Wandung (35) des Hohlprofils (30) ein Kühlmittelleitsystem(40) aufweist, wobei in die Wandung (35) parallel zueinander und konzentrisch zur Tragarmmittenachse angeordnete Kanäle (36) in einer Anzahl und Abmessung eingebracht sind,die eine ausreichende Kühlung ohne Minderung der Festigkeit des Tragarmes ermöglichen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Elektrodentragarm für Lichtbogenöfen, der mit einer zumindest teilweise aus stromführendem Material hoher Leitfähigkeit gebildeten Wandung als Hohlprofil ausgestaltet ist.
  • Elektroden für Lichtbogenöfen für die Stahlherstellung sind üblicherweise mittels Elektrodenklemmen an Tragarmen befestigt, die ihrerseits an vertikal beweglichen Tragsäulen gehalten sind. Die Stromzuführung geschieht dabei entweder in oberhalb des Tragarmes geführten Stromrohren oder über den Tragarmen selber. Dabei wird der Strom bei aus Stahl bestehenden Tragarmen mit außenseitig aufplattiertem Kupfer oder Aluminium geführt. Der Tragarm kann aber auch komplett aus einem den Strom gut führendem Material bestehen.
  • So ist aus der Schrift FR-PS 1 336 823 ein in seiner Gesamtheit stromführend aus Aluminium hergestellter Tragarm bekannt. Wegen der geringen Strombelastung ist der als Hohlprofil ausgebildete Tragarm selbst ungekühlt. Die für die Elektrodenklemme erforderliche Kühlwasserzuführung geschient über Rohre, die durch den Innenraum des Hohlprofiles geführt werden.
  • Aus der EP 0 340 725 ist ein aus Leichtmetall gefertigter Tragarm bekannt, durch dessen Hohlraum Kühlflüssigkeit stromt. Für die Kohlwasserversorgung des Spannbügels sind Rohrleitungen vorgesehen, die über Schläuche an den Spannbügel angeschlossen sind.
  • Bei beiden genannten Elektrodenarmen ist die Kühlung der Elektrodenhalterung aufwendig ausgeführt. Darüber hinaus wird bei der gekühlten Tragarmausführung das Kühlpotential des Kühlmediums nicht ausreichend ausgenutzt.
  • Die Erfindung hat sich daher das Ziel gesetzt, die genannten Nachteile zu vermeiden und einen baulich einfachen, gewichtsarmen und dabei konstruktiv steifen Tragarm zu schaffen, mit dem wartungsarm hohe elektrische Leistungen übertragbar sind.
  • Die Erfindung erreicht diese Ziele mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Bei dem erfindungsgemäß ausgestalteten Tragarm besteht dessen Wandung aus Profilen, in denen parallel zueinander angeordnete Kanäle eingebracht sind. An den Kopf- bzw. Fußenden der Kanäle sind jeweils zwei Enden miteinander verbunden, so daß ein beliebig gestaltbares Kühlwasserkreislaufsystem entsteht.
  • Die Dicke der Wandung ist so gewählt, daß der als Hohlprofil ausgebildete Tragarm ausreichend steif ist und gleichzeitig die gesamte Wandung gefährungsfrei gekühlt wird.
  • Das Hohlprofil kann dabei eine kreisförmige, eine ovale oder eine kastenförmige Gestalt haben. Bevorzugt wird die kastenförmige Gestalt, wobei die Wandung aus zwei gleich großen L-Profilen oder aus vier an den Ecken miteinander verschweißten Flachprofilen besteht.
  • Vorzugsweise kommen als Wandung Flachprofile aus Aluminium zum Einsatz, die im Strangpreßverfahren hergestellt wurden. Diese Profile weisen nicht nur eine hohe Maßhaltigkeit auf, sie besitzen auch eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit gerade bei der Kühlkanalaußenwand, so daß zur Erzielung der gewünschten Kühlmittelströmungsgeschwindigkeit keinerlei Nacharbeit erforderlich ist.
  • Der erfindungsgemäße Tragarm ist deutlich leichter als bisher bekanntgewordene Tragarme vergleichbarer Größen. Dies rührt zum einen her durch den Einsatz der mit Kanälen versehenen Wandung, so daß bei vergleichsweiser Steife das Eigengewicht des Armes geringer ist. Zum anderen kommt aber insgesamt weniger Wasser zum Einsatz, da deutlich weniger Wassermenge gezielt durch die Kanäle durch den als geschlossenen Kühlmittelkreislauf gestalteten Tragarm geführt wird.
  • Der erfindungsgemäße Tragarm hat eine äußere schlichte Form, bei der keinerlei Bauelemente nach außen ragen und somit möglichen Beschädigungen ausgesetzt sind.
  • Die schlichte Form erlaubt ein einfaches Anbringen der Elektrodentragvorrichtung im vorderen Teil des Tragarmes. Dadurch wird ein einfacher Wechsel gewahrleistet.
  • Zur Minderung der Induktionsverluste wird beim Einsatz von drei Elektroden der mittlere Tragarm in seinem Mittenabschnitt abgeknickt und oberhalb der übrigen Elektrodenarme geführt.
  • Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargelegt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    Ofenanlage
    Fig. 2
    Schnitt durch einen Elektrodentragarm
    Fig. 3
    Schema der Kühlmittelführung
    In der Figur 1 ist ein Lichtbogenofen (10) dargestellt, mit einem Ofengefäß (11), das mit einem Deckel (12) geschlossen ist. Im Ofengefäß (11) befindet sich Schmelze (13) und Schlacke (14).
  • Durch den Deckel (12) ragen Elektroden (21-23) in das Ofengefäß (11) hinein, die an einem Elektrodenarm (24) oder an einzelnen Elektrodenarmen (25-27) einer Elektrodentragvorrichtung (20) befestigt sind.
  • Bei der Verwendung von drei Elektrodentragarmen (25-27) besitzt der mittlere Elektrodentragarm eine Abknickung (28), die mit Horizontalelektrodentragteilen (29) innig verbunden ist. Die Länge des mittleren Elektrodentragarmes (25) ist mit "L" bezeichnet. Diese Länge "L" weist im mittleren Bereich eine Abknicklänge "l" auf, wobei dieser Teil des Elektrodentragarmes in einem Abknickwinkel (α) zum Horizontalelektrodentragteil (29) angeordnet ist.
  • Die Figur 2 zeigt Hohlprofile (30) des Elektrodentragarms mit Bauelementen (31). Diese Bauelemente (31) sind stranggepreßt und weisen in Längsrichtung Kanäle (36) auf, die in Anzahl und Abmessung so ausgelegt sind, daß eine ausreichende Kühlung ohne Minderung der Festigkeit des Tragarmes erreichbar ist.
  • In vorteilhafter Weise wird das Hohlprofil aus mind. zwei stranggepreßten Bauelementen durch Schweißen zusammengefügt. Diese Bauelemente können dabei als Ovalprofil (34) 〈Figur 2.3〉 oder als L-Profil (33) 〈Figur 2.2〉 ausgestaltet sein. Sie können aber auch, wie in der Figur 2.1 dargestellt, aus baugleichen Flachprofilen (32) zusammengefügt werden, die an 4 Nahtstellen zusammengeschweißt werden.
  • In der Wandung (35) sind Bohrung (36) während des Stranggießprozesses eingebracht worden, die ein Verhältnis von d:D = 1:1,5 - 2,5 aufweisen, wobei die einzelnen Bohrungen einen Abstand (a) zueinander von a = 1-1,5 D besitzen.
  • An den Kopfenden der Hohlprofile sind Flansche oder Deckel angebracht, durch die parallel angeordnete Kanäle miteinander verbunden sind, und so einen definierten Kühlmitteldurchfluß ermöglichen.
  • In der Figur 3 sind einzelne Stromfäden des Kühlmittels einer Kühlmittelleitsysteme (40) dargestellt. Die einzelnen Kanäle (36) bilden dabei den Kühlmittelfaden (46), der den größten Teil des Tragarmes durchströmt. Die Elektrodenhalterung (27) weist dabei die Kühlmittelfäden (47 und 48) auf, die von den Kühlmittelfäden (49) versorgt werden. Durch die Vielzahl der Kanäle lassen sich unterschiedlichste Kühlmittelführungen darstellen. In der Figur 3 ist im unteren Teil des Bildes noch die Möglichkeit der Kühlung eines Spritzrings (41) dargestellt, aus dem das Wasser frei abfließen kann, das über den Kühlmittelfaden (42) ihm zugeführt wird.
    • Positionsliste
    • 10
    Lichtbogenofen
    11
    Ofengefäß
    12
    Deckel
    13
    Schmelze
    14
    Schlacke
    20
    Elektrodentragvorrichtung
    21
    Elektrode
    22
    mittlere Elektrode
    23
    Elektrode
    24
    Elektrodentragarm zu 21
    25
    mittlerer Elektrodentragarm zu 22
    26
    äußerer Elektrodentragarm zu 23
    27
    Elektrodenhalterung
    28
    Abknickung
    29
    horizontaler Elektrodentragteil
    30
    Hohlprofil
    31
    Bauelement
    32
    Flachprofil
    33
    L-Profil
    34
    Ovalprofil
    35
    Wandung
    36
    Kanal
    40
    Kühlmittelleitsystem
    41
    Spritzring
    42
    Zuführung zu 41
    45
    Ableitung
    46
    Kühlmittel in Kanal 36
    47
    Kühlmittel in äußerer Elektrodenhalterung
    48
    Kühlmittel in innerer Elektrodenhalterung
    49
    Zuführung zu 47, 48
    a
    Abstand zwischen zwei Kanälen
    d
    Durchmesser Kanal
    D
    Dicke Profil
    α
    Abknickwinkel
    l
    Abknicklänge
    L
    Länge Elektrodenarm

Claims (7)

  1. Elektrodentragarm für Lichtbogenöfen, der mit einer zumindest teilweise aus stromführenden Material hoher Leitfähigkeit gebildeten Wandung als Hohlprofil ausgestaltet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wandung (35) des Hohlprofils (30) ein Kühlmittelleitsystem (40) aufweist, wobei in die Wandung (35) parallel zueinander und konzentrisch zur Tragarmmittenachse angeordnete Kanäle (36) in einer Anzahl und Abmessung eingebracht sind, die eine ausreichende Kühlung ohne Minderung der Festigkeit des Tragarmes ermöglichen.
  2. Elektrodentragarm nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kanäle (36) einen Durchmesser (d) besitzen, der sich zur Dicke (D) der Wandung (35) verhält wie d:D = 1:1,5-2,5, und daß die Kanäle (36) die zueinander mit einem Abstand a = 1-1,5 D beabstandet und kopf- - sowie fußendig im wesentlichen einen geschlossenen Kühlmittelkreislauf bildend paarweise strömungsmäßig miteinander verbunden sind.
  3. Elektrodentragarm nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Hohlprofil (30) kastenförmig ausgestaltet ist mit einer aus mindestens zwei Bauelementen (31) zusammengeführten Wandung (35).
  4. Elektrodentragarm nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bauelemente (31) aus baugleichen stranggepreßten Aluminiumprofilen (32-34) bestehen, welche durch Schweißen innig miteinander verbunden werden.
  5. Elektrodentragarm nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bauelemente (31) die Form eines L aufweisen.
  6. Elektrodentragarm nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ausgewählte Kanäle (36) zur Kühlung der Elektrodenhalterung (27) strömungsmäßig mit Zuführungen (49) und Abführungen (45) des Kühlmittelleitsystems (40) verbunden sind.
  7. Elektrodentragarm nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei Verwendung von drei Elektroden (21-23) der Elektrodentragarm (25) der mittleren Elektrode (22) in seinem Mittenabschnitt eine Abknickung (28) besitzt, die bei einer Länge (l) zur Elektrodenarmlänge (L) im Verhältnis l:L = 1:3-4 unter einem Winkel (α) zwischen 50-70° zur Horizontalen vom Ofengefäß (11) wegweist.
EP93250271A 1992-10-20 1993-10-06 Elektrodentragarm für Lichtbogenofen Expired - Lifetime EP0594272B2 (de)

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DE4236158 1992-10-20
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EP0594272A1 true EP0594272A1 (de) 1994-04-27
EP0594272B1 EP0594272B1 (de) 1997-09-03
EP0594272B2 EP0594272B2 (de) 2005-06-22

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