EP1825716B1 - Sicherungseinrichtung zur detektion von elektrodenbrüchen - Google Patents

Sicherungseinrichtung zur detektion von elektrodenbrüchen Download PDF

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EP1825716B1
EP1825716B1 EP05850287A EP05850287A EP1825716B1 EP 1825716 B1 EP1825716 B1 EP 1825716B1 EP 05850287 A EP05850287 A EP 05850287A EP 05850287 A EP05850287 A EP 05850287A EP 1825716 B1 EP1825716 B1 EP 1825716B1
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EP
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electrode
safety device
protection plate
radiation protection
duct
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Manfred Schubert
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SMS Demag AG
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    • 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
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    • H05B7/10—Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding electrodes
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    • H05B7/101—Mountings, supports or terminals at head of electrode, i.e. at the end remote from the arc
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    • 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
    • H05B7/12—Arrangements for cooling, sealing or protecting electrodes

Definitions

  • the invention relates to a safety device for detecting an electrode fracture in an electric arc furnace, wherein an electrode is attached to a Elektrodentragarm.
  • a warning signal for detecting the electrode breakage is generated by the fact that, in the case of a line which is filled with a medium which is subjected to a constant pressure, a pressure drop occurs in the event of an electrode break.
  • Electric arc furnaces are used as melter units for the production of steel in particular.
  • the electric arc furnace is filled from above with swung lid with scrap and other feedstocks and can melt the batch with the arc of the electrodes that protrude through the lid into the oven.
  • the electrodes are attached to Elektrodentragarmen and are adjusted according to the burn-up.
  • the electrode support arms as supports for the electrodes are usually current leaders and thus ensure the flow of current into the electrodes.
  • the DE 28 13 739 A1 For example, assume that a circuit monitors the current through the electrode and that a warning signal is generated indicating the electrode break when the interruption of current flow is exceeded for a predetermined period of time.
  • a water-cooled electrode known in which a pneumatic fracture safety is provided. Inert gas is brought to this connection surface via corresponding lines, which are arranged axially in the electrode inner body and which pass through a transition region in the front-side connecting surface between metal sleeve and wearing part. In this case, a constant pressure is applied, and a decrease in the pressure serves as a signal of the abort of the consumable part of the electrode.
  • This system has the disadvantage that no conventional electrodes can be used, but the electrode must be provided with lines running in its interior.
  • the object of the invention is to propose a safety device for detecting an electrode breakage, with which the disadvantages of the prior art are overcome.
  • an effective securing device is to be achieved, which can be used in conventional electrodes.
  • the core of the invention is that a line filled with a medium, which undergoes a pressure drop in the event of an electrode breakage, is not integrated in the electrode itself but is arranged below the electrode on the electrode support arm as a separate device in the sense of a separate protective component. This has the advantage that even existing facilities can be retrofitted with this system.
  • the electrode support arm preferably has a radiation protection plate, into which the pressurized line, which is closed at one end, is integrated.
  • This line is preferably pressurized with air.
  • a hole is burned in the radiation protection plate and thus in the pressurized line. The pressure collapses, providing a signal to shut down the melting energy.
  • the electrode is surrounded by a ring line, wherein the ring, which is not formed continuously, receives the pressurized medium and acts according to the radiation protection plate as a protective component. It is advisable to connect the ring to the radiation protection plate and in this way to guide the detection or conduction system close to the electrode body.
  • the radiation plate can be connected to the spray ring for cooling the electrode body.
  • the safety device By the safety device according to the invention greater damage to the electrode support arm can be reliably prevented and production interruptions are avoided.
  • the damaged radiation protection plate or damaged ring can be easily repaired or replaced at the next scheduled maintenance shift.
  • Fig. 1 shows a safety device 1 for detecting an electrode break, which is composed of a radiation protection plate 2 and a spray ring 14.
  • the radiation protection plate 2 is fastened to the electrode support arm 4, which has an electrode 6 (see FIG. Fig. 4 ).
  • the electrode 6 is locked via a correspondingly shaped contact shoe (not shown) and supplied with power.
  • the electrode support arm 4 protrudes beyond the electric arc furnace not shown here.
  • a line 7a of a first pattern is integrated in the radiation protection plate 2 or in the radiation protection plate. For this line 7a only one input 8 and no output is provided. About the entrance 8, the pipe 7a subjected to air and set a constant pressure. The pipe 7a itself runs along the edges 9 of the radiation protection plate 2, to then run into the center 10 of the plate 2 to end there.
  • a second line history pattern is in Fig. 2 shown.
  • the detection line 7b is integrated in the radiation protection plate 2 and is supplied via the feed line 11 shown here.
  • the line 7b continues in a spiral manner in the radiation protection plate 2. In this way, a high degree of overlap of the line 7b is achieved in relation to the plate surface, so that in case of failure, a line region is hit by the arc with high probability.
  • the line 7b itself ends again in the central region 10 of the radiation protection plate 2.
  • a spray ring 14 is arranged at the radiation protection plate 2.
  • Fig. 3 shows that the air-exposed pipe 7c of the radiation protection plate 2 extends into the pipe of a ring 3 arranged thereon.
  • the line runs meandering through the radiation protection plate 2 and ends in the two ring ends 12, 13, which are not connected to each other.
  • the line is under pressure.
  • Fig. 4 shows a line variant in which a radiation protection plate 2 is provided with a ring 3 and with a height offset arranged spray ring 14.
  • the ring 3 is arranged above the spray ring 14.
  • the operation of the safety device is as follows. If an electrode breaks, the arc occurs between the broken end of the electrode and the electrode support arm. The arc burns a hole in the line in the radiation protection plate and / or in the ring. The result is a pressure drop, which is detected as a signal for the accident, the melt stream can be switched off.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung zur Detektion eines Elektrodenbruchs in einem Elektrolichtbogenofen, wobei eine Elektrode an einem Elektrodentragarm befestigt ist. Ein Warnsignal zur Detektion des Elektrodenbruchs wird dadurch generiert, dass bei einer Leitung, die mit einem Medium gefüllt ist, das mit einem konstanten Druck beaufschlagt ist, bei einem Elektrodenbruch ein Druckabfall entsteht.
  • Elektrolichtbogenöfen finden Einsatz als Einschmelzaggregate zur Herstellung insbesondere von Stahl. Hierzu wird der Elektrolichtbogenofen von oben bei ausgeschwenktem Deckel mit Schrott und anderen Einsatzmaterialien befüllt und lässt die Charge mit den Lichtbogen der Elektroden, die durch den Deckel in den Ofen ragen, aufschmelzen. Die Elektroden sind an Elektrodentragarmen befestigt und werden dem Abbrand entsprechend nachgestellt. Die Elektrodentragarme als Halterungen für die Elektroden sind üblicherweise Strom führend und gewährleisten so den Stromfluss in die Elektroden.
  • An diesen Elektrolichtbogenöfen, insbesondere den Lichtbogenschmelzöfen, lässt es sich nicht vermeiden, dass hin und wieder während des Betriebs die Strom führenden Graphitelektroden abbrechen und als Folge davon ein Lichtbogen hoher Leistung zwischen dem Elektrodentragarm und dem im Ofen steckenden Reststück der Elektrode gezündet wird. Hierdurch können am Elektrodentragarm Schäden verursacht werden, die Ursache auch für längere Produktionsunterbrechungen sein können.
  • Es sind verschiedene Bruchsicherungs-Methoden bei Elektroden bekannt. Nach der DE 31 14 145 A1 werden die Belastungen auf die Elektrode selbst durch einen Schwingungstilger vermindert. Andere Methoden arbeiten mit der Detektion von Systemveränderungen, die als Warnsignal verwendet werden.
  • Die DE 28 13 739 A1 geht beispielsweise davon aus, dass eine Schaltung den Strom durch die Elektrode überwacht und dass ein Warnsignal erzeugt wird, welches den Elektrodenbruch anzeigt, wenn die Unterbrechung des Stromflusses für eine vorbestimmte Zeitdauer überschritten wird.
  • Ferner ist durch die gattungsgemäße GB 2 037 549 A eine wassergekühlte Elektrode bekannt, bei welcher eine pneumatische Bruchssicherung vorgesehen ist. Über entsprechende Leitungen, die axial im Elektrodeninnenkörper angeordnet sind und die einen Übergangsbereich in der stirnseitigen Verbindungsfläche zwischen Metallhülse und Verschleißteil durchlaufen, wird Inertgas bis zu dieser Verbindungsfläche gebracht. Dabei wird ein konstanter Druck aufgebracht, und ein Absinken des Druckes dient als Signal des Abbrechens des Verschleißteils der Elektrode. Dieses System weist den Nachteil auf, dass keine herkömmlichen Elektroden verwendet werden können, sondern die Elektrode mit in ihrem Innern verlaufenden Leitungen versehen sein muss.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungseinrichtung zur Detektion eines Elektrodenbruchs vorzuschlagen, mit der die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Insbesondere soll eine wirksame Sicherungseinrichtung erreicht werden, die bei herkömmlichen Elektroden Verwendung finden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Kern der Erfindung ist, dass eine mit einem Medium gefüllte Leitung, die bei einem Elektrodenbruch einen Druckabfall erfährt, nicht in die Elektrode selbst integriert ist, sondern unterhalb der Elektrode an dem Elektrodentragarm als separate Einrichtung im Sinne eines separaten Schutzbauteils angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass auch bestehende Einrichtungen mit diesem System nachgerüstet werden können.
  • Der Elektrodentragarm weist als Schutzbauteil vorzugsweise eine Strahlungsschutzplatte auf, in die die druckbeaufschlagte Leitung, die an einem Ende verschlossen ist, integriert ist. Diese Leitung wird vorzugsweise mit Luft beaufschlagt. Bei einem Elektrodenbruch, in dessen Folge sich ein Lichtbogen zum Elektrodenarm hin ausbildet, wird ein Loch in die Strahlungsschutzplatte und damit in die druckbeaufschlagte Leitung gebrannt. Der Druck bricht zusammen, und auf diese Weise steht ein Signal für das Abschalten der Schmelzenergie zur Verfügung.
  • Nach einer Weiterentwicklung der Erfindung wird die Elektrode von einer Ringleitung umgeben, wobei der Ring, der nicht durchgehend ausgebildet ist, das druckbeaufschlagte Medium aufnimmt und entsprechend der Strahlungsschutzplatte als Schutzbauteil wirkt. Es empfiehlt sich, den Ring mit der Strahlungsschutzplatte zu verbinden und auf diese Weise das Detektions- bzw. Leitungssystem nahe an den Elektrodenkörper zu führen.
  • Des Weiteren kann die Strahlungsplatte mit dem Sprühring zum Kühlen des Elektrodenkörpers verbunden werden.
  • Durch die Sicherungseinrichtung nach der Erfindung können größere Schäden am Elektrodentragarm sicher verhindert und Produktionsunterbrechungen vermieden werden. Die beschädigte Strahlungsschutzplatte bzw. der beschädigte Ring können einfach bei der nächsten turnusmäßigen Wartungsschicht repariert oder gewechselt werden.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert werden. Dabei sind neben den oben aufgeführten Kombinationen von Merkmalen auch Merkmale alleine oder in anderen Kombinationen erfindungswesentlich.
    Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Elektrodentragarm mit einer Klammeranordnung für eine Elektrode sowie die erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung mit einer Strahlungsschutzplatte mit einem ersten Leitungsverlaufmuster;
    Fig. 2
    einen Schnitt durch die Sicherungseinrichtung mit einer Strahlungsschutzplatte mit einem zweiten Leitungsverlaufsmuster;
    Fig. 3
    einen Schnitt durch die Sicherungseinrichtung sowie einem daran angeordneten Schutzring;
    Fig. 4
    eine Seitenansicht auf die Sicherungseinrichtung mit einem Sprühring;
    Fig. 5
    die Ansicht x der Fig. 4.
  • Fig. 1 zeigt eine Sicherungseinrichtung 1 zur Detektion eines Elektrodenbruchs, die sich aus einer Strahlungsschutzplatte 2 und einem Sprühring 14 zusammensetzt. Die Strahlungsschutzplatte 2 ist am Elektrodentragarm 4 befestigt, der über eine Klammeranordnung 5 eine Elektrode 6 (vgl. Fig. 4) aufnimmt. Die Elektrode 6 wird über einen entsprechend geformten Kontaktschuh (nicht gezeigt) arretiert und mit Strom versorgt. Der Elektrodentragarm 4 ragt über den hier nicht gezeigten Elektrolichtbogenofen.
  • In die Strahlungsschutzplatte 2 oder in das Strahlungsschutzblech ist eine Leitung 7a eines ersten Musters integriert. Für diese Leitung 7a ist nur ein Eingang 8 und kein Ausgang vorgesehen. Über den Eingang 8 wird die Rohrleitung 7a mit Luft beaufschlagt und ein konstanter Druck eingestellt. Die Rohrleitung 7a selbst verläuft entlang der Ränder 9 der Strahlungsschutzplatte 2, um dann in die Mitte 10 der Platte 2 einzulaufen, um dort zu enden.
  • Ein zweites Leitungsverlaufsmuster ist in Fig. 2 dargestellt. Bei dieser Variante ist die Detektions-Leitung 7b in der Strahlungsschutzplatte 2 integriert und wird über die hier gezeigte Zulaufleitung 11 versorgt. Die Leitung 7b setzt sich spiralartig in der Strahlungsschutzplatte 2 fort. Auf diese Weise wird ein hohes Überdeckungsmaß der Leitung 7b im Verhältnis zur Plattenfläche erreicht, so dass im Störfall ein Leitungsbereich mit hoher Wahrscheinlichkeit vom Lichtbogen getroffen wird. Die Leitung 7b selbst endet wieder im Mittenbereich 10 der Strahlungsschutzplatte 2. An der Strahlungsschutzplatte 2 ist ein Sprühring 14 angeordnet.
  • Die Ausführungsform nach Fig. 3 zeigt, dass sich die mit Luft beaufschlagte Rohrleitung 7c der Strahlungsschutzplatte 2 in die Rohrleitung eines daran angeordneten Ringes 3 hinein erstreckt. Die Leitung verläuft mäandrierend durch die Strahlungsschutzplatte 2 und endet in den beiden Ringenden 12, 13, die nicht miteinander verbunden sind. Die Leitung steht insgesamt unter Druck.
  • Fig. 4 zeigt eine Leitungsvariante, bei der eine Strahlungsschutzplatte 2 mit einem Ring 3 und mit einem höhenversetzt angeordneten Sprühring 14 versehen ist. Der Ring 3 ist oberhalb des Sprührings 14 angeordnet.
  • Die Wirkungsweise der Sicherungseinrichtung ist wie folgt. Sofern eine Elektrode bricht, entsteht der Lichtbogen zwischen dem abgebrochenen Ende der Elektrode und dem Elektrodentragarm. Der Lichtbogen brennt ein Loch in die Leitung in der Strahlungsschutzplatte und/oder im Ring. Es entsteht ein Druckabfall, der als Signal für den Störfall detektiert wird, wobei der Schmelzstrom abgeschaltet werden kann.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Sicherungseinrichtung
    2
    Strahlungsschutzplatte
    3
    Ring (Ringleitung)
    4
    Elektrodentragarm
    5
    Klammeranordnung
    6
    Elektrode
    7a
    Leitung
    7b
    Leitung
    7c
    Leitung
    8
    Leitungseingang
    9
    Randbereich der Strahlungsschutzplatte
    10
    Mittenbereich der Strahlungsschutzplatte
    11
    Zulaufleitung
    12
    Ringende
    13
    Ringende
    14
    Sprühring

Claims (7)

  1. Sicherungseinrichtung (1) zur Detektion eines Elektrodenbruchs in einem Elektrolichtbogenofen, wobei eine Elektrode (6) an einem Elektrodentragarm (4) befestigt ist, wobei in einer Leitung, die mit einem Medium, das mit einem konstanten Druck beaufschlagt ist, gefüllt ist, bei einem Elektrodenbruch ein Druckabfall entsteht, der als Warnsignal detektiert wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Leitung (7a-d, 3) in einem Schutzbauteil integriert ist, das unterhalb des Elektrodentragarms (4) an diesem angeordnet ist, wobei bei einem Elektrodenbruch durch den entstehenden Lichtbogen die Leitung (7a-d, 3) beschädigt wird und der Druckabfall entsteht.
  2. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schutzbauteil eine Strahlungsschutzplatte (2) umfasst, die unterhalb einer Klammeranordnung (5) zur Befestigung der Elektrode (6) arm Elektrodentragarm (4) neben der Elektrode (6) angeordnet ist und in die die Leitung (7a-d) integriert ist.
  3. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Leitung (7c, 7b) mäandrierend oder spiralartig in die Strahlungsschutzplatte (2) integriert ist.
  4. Sicherungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schutzbauteil einen Ring (3) umfasst, in den die Leitung integriert ist und der die Elektrode (6) beabstandet umgreift.
  5. Sicherungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an der Strahlungsschutzplatte (2) ein Sprühring (14) zum Kühlen der Elektrode (6) angeordnet ist.
  6. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Sprühring (14) zum Schutzbauteil-Ring (3) höhenversetzt angeordnet ist.
  7. Sicherungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Medium Luft ist.
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KR (1) KR101204715B1 (de)
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AT (1) ATE399451T1 (de)
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DE (2) DE102004060826A1 (de)
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