EP1901586A1 - Elektrodentragarm - Google Patents

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Publication number
EP1901586A1
EP1901586A1 EP06019488A EP06019488A EP1901586A1 EP 1901586 A1 EP1901586 A1 EP 1901586A1 EP 06019488 A EP06019488 A EP 06019488A EP 06019488 A EP06019488 A EP 06019488A EP 1901586 A1 EP1901586 A1 EP 1901586A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
support arm
electrode support
profile
steel plates
plates
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06019488A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sven Beermann
Udo Hildebrandt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Homa Gesellschaft F Hochstrom- Magnetschalter V Vollenbroich & Co KG GmbH
Original Assignee
Homa Gesellschaft F Hochstrom- Magnetschalter V Vollenbroich & Co KG 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 Homa Gesellschaft F Hochstrom- Magnetschalter V Vollenbroich & Co KG GmbH filed Critical Homa Gesellschaft F Hochstrom- Magnetschalter V Vollenbroich & Co KG GmbH
Priority to EP06019488A priority Critical patent/EP1901586A1/de
Priority to US11/857,066 priority patent/US20080069174A1/en
Publication of EP1901586A1 publication Critical patent/EP1901586A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • H05B7/101—Mountings, supports or terminals at head of electrode, i.e. at the end remote from the arc

Definitions

  • the present invention relates to an electrode arm for electric arc furnaces with an electrode holder provided at its front end, which has a profile which comprises steel plates which are plated on the outside of the profile with highly electrically conductive plates.
  • Electrode support arms for electric arc furnaces for steel production are used to hold electrodes which are regularly round in cross section and made of graphite. These electrodes are held on an electrode holder formed by the electrode support arm. This is regularly formed by a clamp which grips the electrode circumferentially and thus holds.
  • a Elektrodentragarm is regularly vertically movable in the longitudinal direction of the electrodes to control the penetration depth of the electrode in the electric arc furnace and thus to influence the formation of the arc. Special attention is paid to the gentlest possible use of the electrodes. However, it can happen that, for the melting of scrap, the electrodes impinge on the scrap heap located in the arc furnace at a relatively high speed. An electrode arm is accordingly exposed to high mechanical stresses and must have sufficient rigidity and strength, but should be as light as possible to allow a rapid change in the penetration depth.
  • Electrode support arms are regularly in Passing through the longitudinal direction of the support arm extending cooling channels. With a corresponding cooling channel, coolant, regularly water, is communicated from the rear electrode support arm to the front end.
  • the cooling liquid usually cools the tragarm feature contact surfaces for the electrode, which are usually formed by a contour of the electrode correspondingly formed contact jaw.
  • a relative to the support arm displaceable clamping bracket is cooled, which presses against the electrode on the opposite side of the contact jaw and fixes it to the electrode support arm. Because of the relative mobility of the tension bow this is usually supplied via flexible lines with coolant, which either depart from the support arm and communicate with the flow channels formed there or communicate with the source of the cooling liquid, bypassing the flow channels in the electrode support arm.
  • the electrode support arm here is hollow and has at the front end a flange plate which forms the contact jaw.
  • Such a Elektrodentragarm does not meet the mechanical requirements to be put, since the copper does not have the necessary strength in any case at the tolerated weight of a support arm of about 4 to 10 tons.
  • the relatively low melting point there is a risk that copper at the front end of the electrode support arm softens and / or melts when used in the electrode arc furnace.
  • the electrode support arm is formed entirely of aluminum. Because of the low current load, the support arm formed as a hollow profile is itself uncooled. For the clamping bracket of the electrode holder tubes are provided, which are connected from the outside to the clamping bracket and guided in the course within the hollow profile.
  • This support arm has a hollow profile, which is formed by extruded aluminum.
  • the cooling channels are formed within the aluminum material.
  • the enclosed by the hollow profile cavity is not filled with water and thus reduced in weight.
  • the cooling of the profile forming the Elektrodentragarm takes place solely on the recessed in the aluminum cooling channels.
  • an electrode support arm made of aluminum can sometimes not withstand the mechanical stresses and deforms.
  • the support arm is formed of a plurality of welded together flat steel plates, which are plated on its outside with copper.
  • the intimate bonding between the steel and the copper by plating is required to prevent corrosion otherwise due to the high currents, the presence of cooling water in the hollow section, and the thermal stresses of heating and cooling materials of differential thermal expansion in the support arm at the phase boundary between the steel and the copper plate is to be feared.
  • the plating is very complex and expensive.
  • accurate work is required on the welds of the plated steel sheets, which are regularly in the corners of the profile. For welding, first of all, the copper-clad steel sheet must be cut off at an angle.
  • EP-A-0 184 140 The invention is based on the problem of specifying a better meet the requirements of the electrode support arm whose hollow profile has sufficient strength and voltage spikes essentially avoids.
  • the present invention provides an electrode support arm having the features of claim 1.
  • the electrode support arm according to the invention differs from the generic state of the art in that the plated steel plates are provided spaced apart from one another in the circumferential direction of the profile and that the profile is an electrically conductive outer wall formed by the plates clad on the steel plates, electrically conducting plates having.
  • the relatively solid, plated steel plates are provided only in sections in the circumferential direction of the profile. These steel plates plated with well-conducting plates serve the structural integrity of the electrode arm and are interconnected, for example by struts extending within the profile or the like.
  • the plated steel plates thus form the support frame of the support arm.
  • connecting segments are provided which are connected to the plates plated on the steel plates of good electrically conductive material, preferably welded or soldered.
  • These connecting segments only form together with the plates plated on the steel plates a substantially circumferentially closed outer wall of the profile, which assumes the electrical conduction of the current conducted to the electrode.
  • the outer wall is thereafter alternately circumferentially formed by wall segments formed by the conductive plates plated on the steel plates and partly by connecting segments provided between individual steel plates and electrically well connected to the plates of good electrical conductivity plated on the steel plates.
  • the profile according to the invention can be in a conventional manner a hollow profile, which is flowed through a total of a cooling liquid and can be divided by drawn into the profile bulkhead in cooling channels for feeding and discharging the cooling liquid.
  • the connecting segments preferably have cooling channels on their inner side. These cooling channels are assigned to the connecting segments, i. H. do not need the entire inner area of the cavity.
  • the cooling channels may for example be soldered or welded to the inside of the connecting segments or be recessed inside in the connecting segments.
  • the steel plates own cooling means may be assigned, for example in the form of provided on the inside of the steel plates cooling channels, the tubes is attached to the inner surface of the steel plates or the outer wall is formed by the inner wall of the steel plates.
  • the steel plates associated cooling channels do not occupy the entire interior of the profile designed as a hollow profile.
  • a cooling device is assigned and that the plated steel plates are dimensioned in the direction of travel direction so that a sufficient cooling the plated steel plates by heat conduction into the cooled connection segments.
  • the cooling devices associated with the connection segments provide effective heat removal there.
  • the steel plates are dimensioned in the direction of the traveling extension so that a sufficient cooling of the externally arranged plated steel plates takes place by heat conduction, especially in the plane of plated on the steel plates plates of electrically good conductive material.
  • connecting segments which form the outer wall of the profile
  • such components are understood, which are formed from a highly electrically conductive material and connected to the plated steel plates, preferably frontally abut the plates plated on the steel plates of electrically good conductive material and with these plates form a wall substantially free of edges on the outside.
  • the connecting segments and welds connecting the plated steel plates may be visible on the outer wall of the profile.
  • the connecting segments and the plated plates are formed from the same material, preferably provided with the same wall thickness.
  • materials for forming the plated-on plates and the connecting segments in particular aluminum and copper come into question.
  • the connecting segments have different sections, namely two usually straight sections and a radii section provided therebetween.
  • the first-mentioned sections are connected to the adjacent steel plates of the associated connecting segment and continue the plates plated on these steel plates from a material that is highly electrically conductive.
  • the aforementioned, preferably rectilinear portions of the connecting segments are not necessarily provided offset at an angle of 90 ° to each other. Adjacent steel plates can also be in another Angle offset 90 ° to each other, for example, to form a polygonal profile.
  • the radius of the radii portion should be relatively large, for example, have a ratio of inner radius of curvature to wall thickness of the connecting segment of 1.25 and more. The ratio should preferably be above 2.25 and more preferably above 2.45.
  • the stiffening is done by connecting the steel plates together.
  • the steel plates can be connected to face plates, which extend within the profile and form flow channels for the coolant in the profile.
  • the face plates then take on two functions, namely on the one hand the stiffening of the steel plates against each other and on the other the function of a bulkhead for the formation of flow channels for cooling the support arm.
  • a particularly effective cooling in a relatively rigid design of the electrode support arm and low weight of the same results according to a preferred embodiment in which in the circumferential direction to successive steel plates are connected by spaced from the associated connecting segments Strebssegmente, between them and the inner surface of the outer wall a Train flow channel.
  • the flow channel is then formed on the inside of the profile by the longwall segment and on the outside by the inner surface of the connecting segment.
  • the coolant is thereby passed only in the remaining space between the connecting segment and the associated longwall segment.
  • the longwall segments can have any desired geometric configuration and can be adapted to the shape of the connecting segments, in particular with regard to a relatively narrow flow cross section of the cooling channels.
  • the connecting element assigned to this longwall segment is preferably curved outwards relative to the corresponding longwall segment.
  • a profile can be produced as a hollow profile, the outer surface of which is formed in part by the plated straight steel plates and partly by the curved connecting segments and in which further steel plates extend as long segments that connect adjacent plated steel plates together. It then results in a polygonal, formed by the interconnected steel plates support structure of the support arm, whose electrically conductive outer wall partially rests directly as plated plates on the steel plates and extends partially spaced from the longwall segments and is cooled here in any case by coolant, which by the Support arm is passed between the longwall segment and the associated connection segment.
  • a profile which is designed as a hollow rectangular profile and comprises four connecting segments which extend between orthogonally oriented plated steel sheets and form as generously curved metal sheets the corners of the rectangular profile.
  • the stiffening this profile profile segments form an octagon together with the plated plates of electrically good conductive material having steel plates.
  • one or more supports can be provided between the longwall segments and the associated connecting segment, by which means the connecting segment is less susceptible to deformation due to external impacts or the like.
  • the hollow profile is designated by reference numeral 1.
  • the profile 1 has four identically formed plated steel plates 2 comprising a steel plate 3 and a copper plate 4 plated thereon. Between these plated steel plates 2 are each connecting segments 5, which are formed of copper and each comprise two straight sections 6 and arranged between these sections 6 curved portion 7, which in this case forms a 90 ° corner.
  • the connecting segments 5 are each welded to the front side with the copper plates 4.
  • the strength of the connecting segments 5 essentially corresponds to the thickness of the copper plates 4.
  • the connecting segments 5 to the welded steel seams connecting the plated steel plates 2 are identified by reference number 8.
  • the steel plates 3 in the circumferential direction of adjacent plated plates 2 are connected to each other via longwall segments 9, which in the present case are formed by flat steel plates in the material of the steel plates 3.
  • These longwall segments 9 are welded to the front side with the steel plates 3 and form with these the stable polygonal support structure of the hollow profile 1.
  • the longwall segments 9 form the inner wall of a cooling channel 10 for each individual connecting segment 5.
  • these cooling channels 10 is in each case a support 11 which extend between the corresponding longwall segments 9 and the associated connecting segment 5 and the respective connecting segment 5 less susceptible to Make deformation by external shocks.
  • the predominant part of the interior of the hollow profile 1, ie the area enclosed by the steel plates 3 and 3 Strebsegmenten space 12 is not filled with water, but only with air.
  • 12 supply or control or sensor lines can be located within this space, for example to a drive which is provided at the front end of the electrode support arm and clamps the tensioning bow.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektrodenarm für Lichtbogenöfen mit einer an seinem vorderen Ende vorgesehenen Elektrodenaufnahme, der ein Profil (1) aufweist, welches Stahlplatten (3) umfasst, die an der Profilaußenseite mit elektrisch gut leitenden Platten (4) plattiert sind. Ein elektrisch gut leitender Elektrodentragarm, der im Bezug auf das Eigengewicht reduziert ist und zu verminderten Herstellungskosten erstellt werden kann, wird dadurch geschaffen, dass die plattierten Stahlplatten (2) in Umfangsrichtung des Profils (1) beabstandet zueinander vorgesehen und miteinander verbunden sind und unter Einbeziehung der elektrisch gut leitenden Platten (4) eine elektrisch leitende Außenwand ausgebildet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektrodenarm für Lichtbogenöfen mit einer an seinem vorderen Ende vorgesehenen Elektrodenaufnahme, der ein Profil aufweist, welches Stahlplatten umfasst, die an der Profilaußenseite mit elektrisch gut leitenden Platten plattiert sind.
  • Elektrodentragarme für Lichtbogenöfen für die Stahlerzeugung dienen der Halterung von Elektroden, die regelmäßig einen runden Querschnitt haben und aus Graphit gebildet sind. Diese Elektroden werden an einer von dem Elektrodentragarm ausgebildeten Elektrodenaufnahme gehalten. Diese wird regelmäßig durch eine Klemme gebildet, welche die Elektrode umfänglich fasst und damit hält.
  • Ein Elektrodentragarm ist regelmäßig in Längsrichtung der Elektroden höhenbeweglich, um die Eindringtiefe der Elektrode in den Lichtbogenofen zu steuern und damit die Ausbildung des Lichtbogens zu beeinflussen. Hierbei wird besonders auf einen möglichst schonenden Einsatz der Elektroden geachtet. Es kann aber durchaus vorkommen, dass zum Aufschmelzen von Schrott die Elektroden mit einer relativ hohen Geschwindigkeit auf den in dem Lichtbogenofen befindlichen Schrotthaufen auftreffen. Ein Elektrodenarm ist dementsprechend hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt und muss eine hinreichende Steifigkeit und Festigkeit haben, soll aber möglichst leicht sein, um eine rasche Änderung der Eindringtiefe zu ermöglichen.
  • Darüber hinaus kommen in Lichtbogenöfen sehr hohe Ströme bei sehr hohen Spannungen zum Einsatz. Dies bringt das Problem mit sich, dass zwischen dem Strom führenden Elektrodenarm und der Umgebung ein elektrischer Überschlag mit Lichtbogen auftreten kann. Darüber hinaus wird der Elektrodentragarm wegen der auch mit der Stromführung einhergehenden thermischen Belastung gekühlt. Zusätzlich zu der Erwärmung des Tragarmes wegen des fließenden Stromes muss darüber hinaus Sorge getragen werden, dass der Elektrodentragarm nicht aufgrund der thermischen Bedingungen in dem Lichtbogenofen unzulässig erwärmt wird. Dementsprechend sind Elektrodentragarme regelmäßig von sich in Längsrichtung des Tragarmes erstreckenden Kühlkanälen durchsetzt. Mit einem entsprechenden Kühlkanal wird Kühlflüssigkeit, regelmäßig Wasser, von dem hinteren Elektrodentragarmes zum vorderen Ende kommuniziert. Dort kühlt die Kühlflüssigkeit üblicherweise die tragarmseitigen Anlageflächen für die Elektrode, die üblicherweise durch eine der Kontur der Elektrode entsprechend ausgebildete Kontaktbacke gebildet sind. Zusätzlich wird ein relativ zu dem Tragarm verschieblicher Spannbügel gekühlt, der an der der Kontaktbacke gegenüberliegenden Seite gegen die Elektrode drückt und diese an dem Elektrodentragarm fixiert. Wegen der Relativbeweglichkeit des Spannbügels wird dieser üblicherweise über flexible Leitungen mit Kühlflüssigkeit versorgt, die entweder von dem Tragarm abgehen und mit den dort ausgebildeten Strömungskanälen kommunizieren oder unter Umgehung der Strömungskanäle in dem Elektrodentragarm mit der Quelle für die Kühlflüssigkeit kommunizieren.
  • Wegen der hohen Ströme besteht darüber hinaus das Problem, dass aufgrund der Profilierung des Hohlprofiles Spannungsspitzen vermieden werden sollen und der Elektrodentragarm einen möglichst geringen elektrischen Widerstand für den durch den Tragarm hindurch zu leitenden Strom aufweisen soll.
  • Die vielschichtigen mechanischen, thermischen und elektrischen Anforderungen an den Tragarm haben zu unterschiedlichen Lösungsvorschlägen geführt, die im Stand der Technik nachgewiesen sind.
  • So ist mit der US-A-2,494,775 vorgeschlagen worden, den Tragarm insgesamt aus Kupfer herzustellen und Strom führend auszugestalten. Der Elektrodentragarm ist hierbei hohl ausgeführt und hat am vorderen Ende eine Flanschplatte, welche die Kontaktbacke bildet. Ein solcher Elektrodentragarm genügt nicht den zu stellenden mechanischen Anforderungen, da das Kupfer jedenfalls bei dem zu tolerierenden Gewicht eines Tragarmes von etwa 4 bis 10 Tonnen nicht die notwendige Festigkeit aufweist. Wegen des relativ geringen Schmelzpunktes besteht darüber hinaus die Gefahr, dass Kupfer am vorderen Ende des Elektrodentragarms beim Einsatz in dem Elektrodenlichtbogenofen erweicht und/anschmilzt.
  • Bei einem alternativen Lösungsvorschlag gemäß FR-A-1 336 823 ist der Elektrodentragarm insgesamt aus Aluminium gebildet. Wegen der geringen Strombelastung ist der als Hohlprofil ausgebildete Tragarm selbst ungekühlt. Für den Spannbügel der Elektrodenaufnahme sind Rohre vorgesehen, die von außen an den Spannbügel angeschlossen und im weiteren Verlauf innerhalb des Hohlprofils geführt sind.
  • Einen demgegenüber gewichtsmäßig reduzierten Tragarm schlägt die EP 0 594 272 vor. Dieser Tragarm hat ein Hohlprofil, welches durch stranggepresstes Aluminium gebildet ist. Die Kühlkanäle werden dabei innerhalb des Aluminiummaterials ausgebildet. Der von dem Hohlprofil umschlossene Hohlraum ist nicht mit Wasser gefüllt und somit im Gewicht reduziert. Die Kühlung des den Elektrodentragarm bildenden Profils erfolgt allein über die in dem Aluminium ausgesparten Kühlkanäle.
  • Diese Lösung ist dabei im Hinblick auf die mit der Herstellung verbundenen Kosten nachteilig. Zum anderen kann ein aus Aluminium gebildeter Elektrodentragarm mitunter den mechanischen Belastungen nicht standhalten und verformt sich.
  • Diesem Mangel hilft ein anderes Konstruktionsprinzip ab, welches aus der EP-A-0 184 140 bekannt ist und bei dem der Tragarm aus mehreren miteinander verschweißten ebenen Stahlplatten gebildet ist, welche an ihrer Außenseite mit Kupfer plattiert sind. Die innige Verbindung zwischen dem Stahl und dem Kupfer durch Plattieren ist erforderlich zur Vermeidung von Korrosion, die ansonsten aufgrund der hohen Ströme, der Anwesenheit von Kühlwasser in dem Hohlprofil und den thermischen Beanspruchungen durch Erwärmen und Abkühlen von Materialien unterschiedlicher Wärmeausdehnung in dem Tragarm an der Phasengrenze zwischen der Stahl- und der Kupferplatte zu befürchten ist. Das Plattieren ist aber sehr aufwändig und kostenintensiv. Des Weiteren ist genaues Arbeiten an den Schweißstellen der plattierten Stahlbleche erforderlich, die sich regelmäßig in den Ecken des Profils befinden. So muss zum Schweißen zunächst das mit Kupfer plattierte Stahlblech schräg abgeschnitten werden. Danach wird eine Verschweißung der Stahlplatten vorgenommen. Die hierbei entstehende Außenseite der Schweißnaht muss geglättet werden. Danach wird ein Kupferzwischenstück die Stahlschweißnaht teilweise überdeckend im Bereich der Ecke des Hohlprofiles angebracht. Zur Fortsetzung der Kupferplattierung der Stahlplatte wird zwischen dem Kupferzwischenstück und der Plattierung eine Kupferschweißnaht eingebracht. Darüber hinaus muss eine hinreichend dicke Kupferschweißnaht an der Stoßstelle der bei rechteckigem Hohlprofil in einem Winkel von 90° aneinander stoßenden plattierten Stahlplatten ausgebildet werden. Bei unzureichender Ausführung dieser Schweißnähte kann es an den Ecken der Hohlprofile erhebliche Spannungsspitzen geben.
  • Die Ausbildung von mit Kupfer plattierten Stahlplatten zur Bildung des Hohlprofils stellt danach eine kostspielige und aus Sicht der Qualitätssicherung anspruchsvolle Alternative zu den vorerwähnten Konstruktionsprinzipien dar.
  • Ausgehend von dem Stand der Technik nach EP-A-0 184 140 liegt der Erfindung das Problem zugrunde, einen den Anforderungen besser gerecht werdenden Elektrodentragarm anzugeben, dessen Hohlprofil eine hinreichende Festigkeit aufweist und Spannungsspitzen im Wesentlichen vermeidet.
  • Zur Lösung dieses Problems wird mit der vorliegenden Erfindung ein Elektrodentragarm mit den Merkmalen von Anspruch 1 angegeben. Der erfindungsgemäße Elektrodentragarm unterscheidet sich dadurch von dem gattungsbildenden Stand der Technik, dass die plattierten Stahlplatten in Umfangsrichtung des Profils beabstandet zueinander vorgesehen und miteinander verbunden sind und dass das Profil eine unter Einbeziehung der auf die Stahlplatten plattierten, elektrisch gut leitenden Platten gebildete, elektrisch leitende Außenwand aufweist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag sind die relativ festen, plattierten Stahlplatten lediglich in Umfangsrichtung des Profils abschnittsweise vorgesehen. Diese mit gut leitenden Platten plattierten Stahlplatten dienen der strukturellen Integrität des Elektrodenarms und sind miteinander verbunden, beispielsweise durch sich innerhalb des Profils erstreckende Streben oder dergleichen. Die plattierten Stahlplatten bilden somit das Traggerüst des Tragarmes aus. Zwischen in Umfangsrichtung benachbarten plattierten Stahlplatten sind Verbindungssegmente vorgesehen, die mit den auf die Stahlplatten plattierten Platten aus gut elektrisch leitendem Material verbunden, vorzugsweise verschweißt oder verlötet sind. Diese Verbindungssegmente bilden erst zusammen mit den auf die Stahlplatten plattierten Platten eine im Wesentlichen im Umfangsrichtung geschlossene Außenwand des Profils, welche die elektrische Leitung des zu der Elektrode geführten Stroms übemimmt. Die Außenwand besteht danach in Umfangsrichtung alternierend aus Wandungssegmenten, die durch die auf die Stahlplatten aufplattierten leitenden Platten gebildet sind, und teilweise aus Verbindungssegmenten, die zwischen einzelnen Stahlplatten vorgesehen und mit den elektrisch gut leitenden, auf die Stahlplatten aufplattierten Platten elektrisch gut leitend verbunden sind.
  • Das erfindungsgemäße Profil kann in an sich bekannter Weise ein Hohlprofil sein, welches insgesamt mit einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird und durch in das Profil eingezogene Schotts in Kühlkanäle zum Zu- und Ableiten der Kühlflüssigkeit unterteilt sein kann.
  • Es sind verschiedene Kühleinrichtungen denkbar, die den Verbindungssegmenten und/oder den Stahlplatten zugeordnet sind. Zur weiteren Gewichtsreduzierung weisen die Verbindungssegmente an ihrer Innenseite bevorzugt Kühlkanäle auf. Diese Kühlkanäle sind den Verbindungssegmenten zugeordnet, d. h. benötigen nicht den gesamten inneren Bereich des Hohlraumes. Die Kühlkanäle können beispielsweise auf die Innenseite der Verbindungssegmente aufgelötet oder geschweißt sein oder innenseitig in den Verbindungssegmenten ausgespart sein. Eine solche Ausgestaltung bietet sich beispielsweise dann an, wenn das elektrisch gut leitende Material Aluminium ist und die Verbindungssegmente bzw. die die Verbindungssegmente bildenden Halbzeuge durch Strangpressen hergestellt werden. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung können den Stahlplatten eigene Kühleinrichtungen zugeordnet sein, beispielsweise in Form von an der Innenseite der Stahlplatten vorgesehenen Kühlkanälen, deren Rohre an der Innenfläche der Stahlplatten befestigt ist oder deren äußere Wandung durch die Innenwand der Stahlplatten gebildet wird. Auch diese, den Stahlplatten zugeordneten Kühlkanäle nehmen nicht den gesamten Innenraum des als Hohlprofil ausgebildeten Profils ein.
  • Im Hinblick auf eine weitere Gewichtsreduzierung und effektive Kühlung wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass lediglich den Verbindungssegmenten eine Kühleinrichtung zugeordnet ist und dass die plattierten Stahlplatten in Wanderstreckungsrichtung so dimensioniert sind, dass eine hinreichende Kühlung der plattierten Stahlplatten durch Wärmeleitung in die gekühlten Verbindungssegmente erfolgt. Diese Weiterbildung lässt sich von der Überlegung leiten, dass die Verbindungssegmente aus einem elektrisch gut leitenden Material, aber auch aus einem thermisch gut leitenden Material gebildet sind. Die den Verbindungssegmenten zugeordneten Kühleinrichtungen sorgen dort für eine effektive Wärmeabfuhr. Auf eine Kühleinrichtung für die plattierten Stahlplatten wird bei dieser bevorzugten Ausgestaltung verzichtet. Stattdessen werden die Stahlplatten in Richtung der Wanderstreckung so dimensioniert, dass durch Wärmeleitung speziell in der Ebene der auf die Stahlplatten plattierten Platten aus elektrisch gut leitendem Material eine hinreichende Kühlung der außen angeordneten plattierten Stahlplatten erfolgt.
  • Als Verbindungssegmente, die die Außenwand des Profils bilden, werden solche Bauteile verstanden, die aus einem elektrisch gut leitenden Material gebildet und mit den plattierten Stahlplatten verbunden sind, vorzugsweise stirnseitig an die auf die Stahlplatten aufplattierten Platten aus elektrisch gut leitendem Material anstoßen und mit diesen Platten eine außenseitig im Wesentlichen absatzfreie Wand bilden. Allerdings können die Verbindungssegmente und die plattierten Stahlplatten verbindende Schweißnähte an der Außenwand des Profils sichtbar sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind die Verbindungssegmente und die aufplattierten Platten aus dem selben Material gebildet, vorzugsweise mit der selben Wandstärke vorgesehen. Als Materialien zur Ausbildung der aufplattierten Platten und der Verbindungssegmente kommen insbesondere Aluminium und Kupfer in Frage.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung haben die Verbindungssegmente verschiedene Abschnitte, und zwar zwei üblicherweise gerade verlaufende Abschnitte und einen dazwischen vorgesehenen Radienabschnitt. Die erstgenannten Abschnitte sind mit den benachbarten Stahlplatten des zugeordneten Verbindungssegmentes verbunden und setzen die auf diese Stahlplatten aufplattierten Platten aus einem gut elektrisch leitenden Material fort. Die vorerwähnten, vorzugsweise geradlinigen Abschnitte der Verbindungssegmente sind nicht notwendigerweise mit einem Winkel von 90° versetzt zueinander vorgesehen. Benachbarte Stahlplatten können auch in einem anderen Winkel als 90° versetzt zueinander angeordnet sein, um beispielsweise ein vieleckiges Profil auszubilden. Zur Vermeidung von Spannungsspitzen sollte der Radius des Radienabschnitts verhältnismäßig groß sein, beispielsweise ein Verhältnis von innerem Krümmungsradius zu Wandstärke des Verbindungssegmentes von 1,25 und mehr aufweisen. Das Verhältnis sollte vorzugsweise über 2,25 und besonders bevorzugt bei über 2,45 liegen.
  • Zur Vermeidung von Störstellen, welche zu Spannungsspitzen innerhalb des Profiles führen können, wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Stahlplatten ein in Umfangsrichtung einstückig ausgebildetes Verbindungselement vorgesehen ist. Soweit im Rahmen der Beschreibung der Erfindung und der bevorzugten Ausgestaltungen derselben auf die besondere Gestaltung des Profils hingewiesen wird, geschieht dies grundsätzlich in Bezug auf die Umfangsrichtung. Selbstverständlich können in axialer Richtung des Profils, d. h. in Längsrichtung des Elektrodentragarmes verschiedene Profilstücke hintereinander vorgesehen und miteinander verbunden sein. Die die einzelnen Profilstücke bildenden Segmente können sich dabei in axialer Richtung auch überlappen.
  • Zur Versteifung des Profils sind verschiedene Ausgestaltungen denkbar. Die Versteifung erfolgt durch Verbinden der Stahlplatten miteinander. So können die Stahlplatten gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung mit Strebblechen verbunden sein, die sich innerhalb des Profiles erstrecken und in dem Profil Strömungskanäle für das Kühlmittel ausbilden. Die Strebbleche übernehmen danach zwei Funktionen, nämlich zum einen die Versteifung der Stahlplatten gegeneinander und zum anderen die Funktion eines Schotts zur Ausbildung von Strömungskanälen zum Kühlen des Tragarmes.
  • Eine besonders effektive Kühlung bei relativ steifer Ausgestaltung des Elektrodentragarmes und geringem Gewicht desselben ergibt sich nach einer bevorzugten Ausgestaltung, bei welcher in Umfangsrichtung auf einander folgende Stahlplatten durch mit Abstand zu den zugeordneten Verbindungssegmenten vorgesehene Strebssegmente verbunden sind, die zwischen sich und der Innenfläche der Außenwand einen Strömungskanal ausbilden. Der Strömungskanal wird danach auf der Innenseite des Profils durch das Strebsegment und an der Außenseite durch die Innenfläche des Verbindungssegmentes gebildet. Das Kühlmittel wird dabei lediglich in den verbleibenden Freiraum zwischen dem Verbindungssegment und dem zugeordneten Strebsegment hindurch geleitet. Die Strebsegmente können jede beliebige geometrische Ausgestaltung haben und insbesondere im Hinblick auf einen relativ schmalen Strömungsquerschnitt der Kühlkanäle der Form der Verbindungssegmente angepasst sein.
  • Aufgrund von festigkeitsmäßigen Anforderungen und im Hinblick auf eine kostengünstige Herstellung ist es indes zu bevorzugen, benachbarte Stirnseiten in Umfangsrichtung aufeinander folgender Stahlplatten geradlinig zu verbinden, beispielsweise durch ebene Strebsegmente, die stofflichidentisch zu den mit der die Plattierung aufweisenden Stahlplatte ausgebildet und mit dieser verschweißt sind.
  • Das diesem Strebsegment zugeordnete Verbindungselement ist gegenüber dem entsprechenden Strebsegment vorzugsweise nach außen gekrümmt. Damit lässt sich ein Profil als Hohlprofil herstellen, dessen Außenfläche teilweise durch die plattierten geraden Stahlplatten und teilweise durch die gekrümmten Verbindungssegmente gebildet ist und in dem sich weitere Stahlplatten als Strebsegmente erstrecken, die benachbarte plattierte Stahlplatten miteinander verbinden. Es ergibt sich danach eine mehreckige, durch die miteinander verbundenen Stahlplatten gebildete Stützstruktur des Tragarmes, dessen elektrisch leitende Außenwand teilweise direkt als plattierte Platten auf den Stahlplatten aufliegt und sich teilweise mit Abstand zu den Strebsegmenten erstreckt und jedenfalls hier durch Kühlmittel gekühlt ist, welches durch den Tragarm zwischen dem Strebsegment und dem zugeordneten Verbindungssegment hindurchgeleitet wird.
  • Als besonders zweckmäßig wird ein Profil angesehen, welches als hohles Rechtecksprofil ausgebildet ist und vier Verbindungssegmente umfasst, die sich zwischen orthogonal zueinander ausgerichteten plattierten Stahlblechen erstrecken und als großzügig gekrümmte Bleche die Ecken des Rechteckprofils bilden. Die dieses Profil versteifenden Strebsegmente bilden zusammen mit den die plattierten Platten aus elektrisch gut leitendem Material aufweisenden Stahlplatten ein Achteck aus.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung können zwischen den Strebsegmenten und dem zugeordneten Verbindungssegment ein oder mehrere Stützen vorgesehen sein, durch welche das Verbindungssegment weniger anfällig gegen Verformung durch äußere Stöße oder dergleichen ist.
  • Weitere Einzelzeiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung, die eine Querschnittsansicht durch ein Ausführungsbeispiel eines Profils für einen Elektrodentragarm zeigt.
  • In der Zeichnung ist das Hohlprofil mit Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Das Profil 1 hat vier identisch ausgebildete plattierte Stahlplatten 2, die eine Stahlplatte 3 und eine darauf aufplattierte Kupferplatte 4 umfassen. Zwischen diesen plattierten Stahlplatten 2 befinden sich jeweils Verbindungssegmente 5, die aus Kupfer gebildet sind und jeweils zwei gerade Abschnitte 6 und einen zwischen diesen Abschnitten 6 angeordneten gekrümmten Abschnitt 7 umfassen, der vorliegend eine 90°-Ecke bildet. Die Verbindungssegmente 5 sind jeweils stirnseitig mit den Kupferplatten 4 verschweißt. Die Stärke der Verbindungssegmente 5 entspricht im Wesentlichen der Stärke der Kupferplatten 4. Die Verbindungssegmente 5 mit den plattierten Stahlplatten 2 verbindende Schweißnähte sind mit Bezugzeichen 8 gekennzeichnet.
  • Die Stahlplatten 3 in Umfangsrichtung benachbarter plattierter Platten 2 sind über Strebsegmente 9 miteinander verbunden, die vorliegend durch ebene Stahlplatten in dem Material der Stahlplatten 3 gebildet sind. Diese Strebsegmente 9 sind stirnseitig mit den Stahlplatten 3 verschweißt und bilden mit diesen die stabile polygonale Stützstruktur des Hohlprofils 1 aus. Darüber hinaus bilden die Strebsegmente 9 die innere Wandung eines Kühlkanals 10 zu jedem einzelnen Verbindungssegment 5. In diesen Kühlkanälen 10 befindet sich jeweils eine Stütze 11, die sich zwischen den entsprechenden Strebsegmenten 9 und dem zugeordneten Verbindungssegment 5 erstrecken und das jeweilige Verbindungssegment 5 weniger anfällig gegen Verformung durch äußere Stöße machen.
  • Der überwiegende Teil des Innenraums des Hohlprofils 1, d. h. der von den Stahlplatten 3 und den Strebsegmenten 9 umschlossene Raum 12 ist nicht mit Wasser, sondern lediglich mit Luft gefüllt. Selbstverständlich können sich innerhalb dieses Raumes 12 Versorgungs- oder Steuer- bzw. Sensorleitungen befinden, beispielsweise zu einem Antrieb, der eines am vorderen Ende des Elektrodentragarms vorgesehen ist und den Spannbügels spannt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Profil
    2
    plattierte Stahlplatte
    3
    Stahlplatte
    4
    Kupferplatte
    5
    Verbindungssegment
    6
    gerader Abschnitt des Verbindungssegmentes
    7
    gekrümmter Abschnitt des Verbindungssegmentes
    8
    Schweißnaht
    9
    Strebsegment
    10
    Kühlkanal
    11
    Stütze
    12
    Hohlraum

Claims (16)

  1. Elektrodentragarm für Lichtbogenöfen mit einer an seinem vorderen Ende vorgesehenen Elektrodenaufnahme, der ein Profil (1) aufweist, welches Stahlplatten (2) umfasst, die an der Profilaußenseite mit elektrisch gut leitenden Platten (4) plattiert sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die plattierten Stahlplatten (2) in Umfangsrichtung des Profils (1) beabstandet zueinander vorgesehen und miteinander verbunden sind und dass das Profil (1) eine unter Einbeziehung der auf die Stahlplatten (2) plattierten Platten (4) gebildete, elektrisch leitende Außenwand aufweist.
  2. Elektrodentragarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand mit den elektrisch gut leitenden Platten (4) der Stahlplatte (2) verbundene Verbindungssegmente (5) aus elektrisch gut leitendem Material aufweist.
  3. Elektrodentragarm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass den Verbindungssegmenten (5) und/oder den plattierten Stahlplatten (2) eine Kühleinrichtung zugeordnet ist.
  4. Elektrodentragarm nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungssegmente (5) an ihrer Innenseite einen Kühlkanal (10) aufweisen.
  5. Elektrodentragarm nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich den Verbindungssegmenten (5) eine Kühleinrichtung (10) zugeordnet ist und dass die plattierten Stahlplatten (2) in Wanderstreckungsrichtung so dimensioniert sind, dass eine hinreichende Kühlung der plattierten Stahlplatten (2) durch Wärmeleitung in die gekühlten Verbindungssegmente (5) erfolgt.
  6. Elektrodentragarm nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungssegmente (5) stirnseitig an die aufplattierten Platten (4) aus elektrisch gut leitendem Material anstoßen.
  7. Elektrodentragarm nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungssegmente (5) und die aufplattierten Platten (4) aus dem selben Material und mit der selben Wandstärke vorgesehen sind.
  8. Elektrodentragarm nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungssegmente (5) die aufplattierten Platten (4) fortsetzende Abschnitte (6) und wenigstens einen dazwischen angeordneten Radienabschnitt (7) umfassen.
  9. Elektrodentragarm nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radienabschnitt (7) einen Krümmungsradius entsprechend wenigstens 1,25 Wandstärken des Verbindungssegmentes, vorzugsweise entsprechend wenigstens 2,25, besonders bevorzugt entsprechend wenigstens 2,65 Wandstärken des Verbindungssegmentes (5) hat.
  10. Elektrodentragarm nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgende plattierte Stahlplatten (2) ein in Umfangsrichtung einstückig ausgebildetes Verbindungssegment (5) vorgesehen ist.
  11. Elektrodentragarm nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlplatten (2) durch mit diesen verschweißte, sich innerhalb des Profils (1) erstreckende und in dem Profil (1) Strömungskanäle ausbildende Strebbleche (9) verbunden sind.
  12. Elektrodentragarm nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung aufeinander folgende Stahlplatten (3) durch mit Abstand zu den zugeordneten Verbindungssegmenten (5) vorgesehene Strebsegmente (9) verbunden sind, die zwischen sich und der Innenfläche der Außenwand einen Strömungskanal (10) ausbilden.
  13. Elektrodentragarm nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Stirnseiten in Umfangsrichtung aufeinander folgender Stahlplatten (3) durch ein gerades Strebsegment (9) verbunden sind.
  14. Elektrodentragarm nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungssegment (5) gegenüber dem zugeordneten Strebsegment (9) nach außen gekrümmt ist.
  15. Elektrodentragarm nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (1) als hohles Rechtecksprofil ausgebildet ist und vier Verbindungssegmente (5) umfasst, welche sich jeweils zwischen orthogonal zueinander ausgerichteten benachbarten plattierten Stahlblechen (2) erstrecken und als großzügig gekrümmte Bleche die Ecken des Rechteckprofils (1) bilden.
  16. Elektrodentragarm nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem Verbindungssegment (5) und dem Strebsegment (9) wenigstens eine Stütze (11) erstreckt.
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