EP3075208A1 - Vorrichtung und verfahren zum nachsetzen einer elektrode für einen metallurgischen ofen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum nachsetzen einer elektrode für einen metallurgischen ofen

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EP3075208A1
EP3075208A1 EP14805873.8A EP14805873A EP3075208A1 EP 3075208 A1 EP3075208 A1 EP 3075208A1 EP 14805873 A EP14805873 A EP 14805873A EP 3075208 A1 EP3075208 A1 EP 3075208A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
clamping ring
clamping
rings
cylinder
Prior art date
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Granted
Application number
EP14805873.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3075208B1 (de
Inventor
Detlef Strieder
Stefanie FROHN
Roland König
Ralf NÖRTHEMANN
Patrick Henke
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.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP3075208A1 publication Critical patent/EP3075208A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3075208B1 publication Critical patent/EP3075208B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • H05B7/102—Mountings, supports or terminals at head of electrode, i.e. at the end remote from the arc specially adapted for consumable electrodes

Definitions

  • the invention relates to a device for repositioning an electrode of a metallurgical furnace, and to a corresponding method for such repositioning.
  • EP 1 484 566 A1 shows a device for repositioning an electrode of a metallurgical furnace according to the preamble of claim 1.
  • a lower clamping ring is integrated into an electrode support arm, wherein an upper clamping ring is connected to the lower clamping ring via hydraulic cylinders.
  • actuating the hydraulic cylinder a distance of the clamping rings can be adjusted to each other, in conjunction with a repositioning of the electrode.
  • the power supply to the electrode is ensured both via the lower clamping ring and via the upper clamping ring.
  • the power supply is switched alternately between the two clamping rings, if the other clamping ring for a displacement of the device with respect to the electrode temporarily not clamped or opened with the electrode.
  • This switching back and forth of the power supply between the electrodes is expensive control technology.
  • the clamping rings which usually also contain contact jaws made of copper for power transmission to the electrode, are susceptible to wear for applying sufficient clamping forces.
  • the invention has for its object to provide an apparatus and a method for repositioning an electrode of a metallurgical furnace, with an improved power supply to the electrode with simplified and robust means while ensuring increased reliability is ensured.
  • the invention is based on the essential finding that the power supply to the electrode is permanently effected only via one of the two clamping rings, which has a contact jaw designed for this purpose.
  • the other of the two clamping rings is permanently de-energized and designed for applying sufficient holding or clamping forces to the electrode.
  • the current transfer to the electrode takes place permanently only via the clamping ring which, as explained, is equipped for this purpose with at least one contact jaw.
  • a switching back and forth of the power transmission between the two clamping rings is not carried out in the present invention.
  • the pressure jaw can be moved by at least one clamping ring cylinder in the opposite direction, ie against the bias of the spring device.
  • the clamping ring cylinder is hydraulically actuated.
  • self-locking is to be understood in the sense of the present invention in that the pressure jaw is pressed by the bias of the spring means against the electrode when the clamping ring cylinder is not actuated.
  • a sufficiently high holding force is applied to the electrode by the pressure jaw, which is matched to the weight of the electrode and accordingly prevents slippage of the electrode or a relative displacement of the electrode with respect to the clamping ring.
  • z In case of failure of the clamping ring cylinder, z.
  • the pressure jaw clamps the electrode as a result of the pretensioning by the spring device as explained. If the electrode is to be set, then the clamping ring cylinder is moved against the bias of the spring device, so that at least a relative displacement of the electrode with respect to the clamping ring and its pressure jaw is possible. Optionally, it is also possible to move the clamping ring cylinder so far against the bias of the spring device that the pressure jaw is released from the electrode and lifts, which also allows a repositioning of the electrode.
  • the clamping ring with the pressure jaw alone has the purpose of applying sufficiently large holding forces in the radial direction to the electrode.
  • this clamping ring does not fulfill the function of a power transmission, and therefore is not formed of copper or similar metals. This has an advantageous effect on increased Reliability of the device 1 off, in conjunction with a reduced susceptibility to wear.
  • the permanently de-energized clamping ring is formed self-locking, with the just explained operation.
  • both clamping rings are self-locking. This increases the safety of the device in case of failure of the hydraulic system.
  • the device according to the invention can be used for different types of furnaces, in which case e.g. be connected to a support arm or attached to a furnace platform crossmember. It is advantageous if the clamping ring, which has the contact jaw and is used for power transmission to the electrode, is integrated in the support arm or in the traverse.
  • the lower second clamping ring has the contact jaw for power transmission to the electrode and is advantageously integrated in the support arm or in the traverse.
  • Electrodes used in electric arc furnaces may be composed of adjacent electrode parts.
  • the connection point between the electrode parts thereby represents a sensitive length of the electrode.
  • an advantageous development of the invention is that the control device for controlling the lifting cylinder and the two clamping rings program or control technology is set up such that the compensation stroke for Lifting cylinder for moving the first clamping ring relative to the second clamping ring can be adjusted variably and automatically, so that a renewed distortion of the first or second clamping ring around the electrode after reaching the Ausreteshubs exclusively adjacent to the sensitive length of the electrode, but in no case within this longitudinal section.
  • FIG. 1 shows a simplified side view of a device according to the invention
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view of the device along the line A-A of
  • Figure 1 is a longitudinal sectional view of the device along the line A-A of
  • FIG. 1 according to an alternative embodiment
  • Figure 3 is a simplified side view of an inventive
  • FIG. 4 shows a simplified illustration of a partial region of an electrode for an electric arc furnace, in interaction with a clamping ring of the restorer device according to the invention
  • FIG. 5 shows a simplified side view of a clamping ring of the device according to the invention
  • Figure 6, 7 are side views of a portion of an electrode for use with the invention during or after an assembly process for
  • Figure 8, 9 are side views of a portion of an electrode for use with the invention according to a further embodiment during or after the assembly process for connecting two to each other electrode parts.
  • a Nachsetzvoroplasty invention 1 is shown in a simplified side view, with which an electrode 2 for a (not shown) electric arc furnace adjusted relative to the furnace or can be added in the furnace into it.
  • the device 1 comprises an upper first clamping ring 4 and a lower second clamping ring 6.
  • the clamping rings 4, 6 are interconnected by lifting cylinder 8 and can by actuating this lifting cylinder 8 in their distance from each other to be adjusted, namely a compensation stroke a.
  • the lifting cylinders 8 are designed as hydraulic cylinders and correspondingly connected to a (not shown) hydraulic system.
  • the compensation stroke a is shown in FIG. 1 with a maximum size. Accordingly, the compensation stroke a or a distance between the two clamping rings 4, 6 may also be set smaller than shown in FIG. Details regarding a change in the distance between the two clamping rings 4, 6 are explained below in detail.
  • the lower second clamping ring 6 is connected to a support arm 9, and preferably integrated into the support arm 9.
  • the support arm 9 can be positioned deeper in accordance with the consumption of the electrode in the vertical direction (in Fig. 1 down), usually hydraulically.
  • the support arm 9 is a per se known component and is therefore not explained in detail.
  • the lower second clamping ring 6 serves to transmit power to the electrode 2.
  • the second clamping ring 6 has at least one contact jaw 10, which is in contact with the electrode 2.
  • the upper first clamping ring 4 is permanently de-energized and serves to hold or clamp the electrode 2.
  • the first clamping ring 4 is provided with at least one pressure jaw 14, as evidenced by the sectional view of FIG. 2.
  • the pressure jaw 14 is by a spring means 16, preferably in the form of a spring assembly, radially in the direction of the electrode. 2 biased, so that thereby a sufficient holding or Klennnnkraft is applied to the electrode 2.
  • the holding force for the electrode 2 is thus generated by the spring assembly 16.
  • the first clamping ring 4 has at least one clamping ring cylinder 18, which is preferably designed as a hydraulic cylinder.
  • the clamping ring cylinder 18 in this case has the function to move the pressure jaw 14 against the bias of the spring assembly 16 or to open, thereby the clamping force applied to the electrode 2, suitable for a displacement of the electrode 2 relative to the first clamping ring 4 to reduce or cancel.
  • An actuation of the clamping ring cylinder 18 can in this case take place in such a way that either a displacement of the electrode 2 relative to the pressure jaw 14 is possible, or that the pressure jaw 14 lifts completely from the electrode 2 and is not further in contact with the electrode 2.
  • the first clamping ring 4 has a total of three clamping ring cylinders 18.
  • the clamping ring z. B. four clamping ring cylinders 18 are provided, as shown for example in Fig. 2a. Deviating from this, the number of clamping ring cylinders 18 can also be less than three or more than four.
  • FIGS. 2 and 2 a are greatly simplified and are to be understood in particular without a scale.
  • the lower second clamping ring 6 may also be equipped with a pressure jaw for holding the electrode, in conjunction with at least one clamping ring cylinder, which cooperates as explained with the pressure jaw.
  • a pressure jaw for holding the electrode
  • at least one clamping ring cylinder which cooperates as explained with the pressure jaw.
  • the pressure jaw and the clamping ring cylinder for the lower second clamping ring 6 are not shown.
  • the device 1 comprises a control device 20, by means of which the two clamping rings 4, 6 and the lifting cylinder 8 can be controlled.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the device 1.
  • the same features are provided with the same reference numerals.
  • the lower second clamping ring 6 is integrated in a traverse 22, which is attached via hydraulically actuated regulating cylinder 24 hanging on a furnace platform 26. Accordingly, the second clamping ring 6 and thus the entire apparatus 1 can be moved in the vertical direction by actuation of the regulating cylinders 24, toward or away from a furnace lid (not shown).
  • the pressure jaws 14 of the first and second clamping rings 4, 6 are indicated greatly simplified in the illustration of FIG. 3.
  • the clamping ring cylinder 18 and the contact jaw 10, which is provided for the lower second clamping ring 6, are not shown in FIG. 3 for the sake of simplicity.
  • the electrode string may be of a stanchion type in which the regulating cylinders 24 are supported downwardly on a suitable stand or the like.
  • burning off of the electrode 2 is compensated for by being readjusted in the direction of the furnace lid.
  • This can in the embodiment of FIG. 1 by a vertical lowering of the support arm 9, and in the embodiment of FIG. 3 by an extension of the regulating cylinder 24, wherein the electrode 2 at least by the upper first clamping ring 4, and optionally also by the second lower clamping ring 6, if this is provided with pressure jaws 14, is held.
  • Such adjustment of the electrode 2 by a vertical movement of the support arm 9 or by operating the regulating cylinder 24 is known and therefore not further explained.
  • the invention works with respect to a repositioning of the electrode 2 as follows:
  • the hydraulic cylinders 8 are actuated and extended, so that the upper first clamping ring 4 is spaced from the lower second clamping ring 6, namely so far until, for example, the maximum compensation stroke a (see Fig. 1) is reached.
  • the clamping ring cylinder 18 of the first clamping ring 4 are relieved again, whereby the pressure jaws 14 of the first clamping ring 4 are closed and clamp the electrode 2.
  • the clamping ring cylinders 18 of the lower second clamping ring 6 are actuated, so that a relative movement of the electrode 2 with respect to the lower second clamping ring 6 is possible.
  • the electrode 2 may be composed of various electrode parts, which are connected to each other at their respective end face. When connecting such electrode parts can be problematic that forms an axial offset at a junction between adjacent electrode parts.
  • Fig. 4 is shown schematically greatly simplified an electrode 2 with an axial offset at a junction between adjacent electrode parts. If one of the clamping rings 4, 6 radially clamps the electrode 2 for holding or clamping in the region of the connection point between the electrode parts with a force F, this connection point is subjected to disadvantageous shearing loads. This can lead, especially with long or heavy electrodes, to an immediate or delayed release of damage, or even lead to a rupture of the electrode. A possible electrode break leads to a malfunction and disadvantageous business interruption with corresponding costs.
  • the device 1 can have at least one sensor device 28 on the first clamping ring 4 and / or on the second clamping ring 6.
  • a sensor device 28 has the purpose of detecting a marking provided on the electrode 2 for a sensitive longitudinal section of the electrode 2, so that the clamping rings or their pressure jaws 14 do not clamp the electrode 2 in this sensitive longitudinal section.
  • a sensor device 28 may be provided, which is shown greatly simplified in detail in the side view of Fig. 5.
  • three sensor devices 28 may be attached by suitable holders.
  • Fig. 5 is a developed view, wherein the three Sensor devices 28 are mounted at a uniform distance from each other on the annular first clamping ring 4.
  • the sensor devices 28 are attached to the first clamping ring 4 so that they lie together in a virtual horizontal plane E.
  • this plane E is transverse or perpendicular to the longitudinal axis of the electrode 2. It is also possible for more or less than three sensor devices 28 to be attached to the first clamping ring 4, the latter preferably at a uniform distance from each other.
  • the sensor devices 28 can also be arranged in the region of an inner peripheral surface of the clamping ring 4.
  • a sensor device 28 on the upper first clamping ring 4 is greatly simplified and shown symbolically only in the form of a rectangle.
  • the sensor device 28 is connected to the control device 20, with which also the hydraulic components of the device 1 can be controlled.
  • the purpose of the sensor device 28 is to detect markings which are provided on the electrode 2. In the illustrations of FIGS. 6 to 9, these markings 30 are shown simplified and explained below.
  • the electrode 2 consists in its longitudinal direction of a plurality of electrode parts, which are interconnected at their respective end faces.
  • two such electrode parts 2a, 2b are shown before they are connected to each other by means of a screw 32.
  • the electrode parts 2a, 2b are each provided with a marking 30, which extends transversely to the longitudinal side of the electrode 2 and may consist of a luminescent ink ribbon or the like, for example.
  • Fig. 7 are the Electrode parts 2a, 2b shown in their assembled state.
  • the two markings 30 define or mark in the longitudinal direction of the electrode 2 a sensitive length section 21 whose axial length is defined by the screwed connection point between the two electrode parts 2a, 2b.
  • FIGS. 8 and 9 show in the same way as FIGS. 6 and 7 two adjacent electrode parts 2 a, 2 b before and after connection at their opposite end faces.
  • the markings 30 on the electrode parts 2a, 2b are each formed by an annular groove 30r, which runs transversely to the longitudinal axis of the electrode 2.
  • the position of such an annular groove 30r can be detected, for example, by a sensor device in the form of a light sensor which emits radiation in the direction of the electrode 2.
  • at least one light sensor, which emits radiation in the direction of the electrode 2 is attached to at least the upper first clamping ring 4.
  • the light sensor can align the radiation with an edge region of the electrode 2, so that the radiation passes through the annular groove 30r when the annular groove 30r is located at the level of the light sensor. For this case, it is then detected that the upper clamping ring 4 is within the range of the sensitive length portion 21 of the electrode 2. Otherwise, that is, when the annular groove 30r is not positioned adjacent to the light sensor, the radiation is interrupted by the wall of the electrode 2, which means that the light sensor and thus also the first clamping ring 4 are located at a non-critical portion of the electrode 2 ,
  • the design of the marker 30 in the form of said annular groove 30r has the advantage of low cost manufacturability and insensitivity to contamination.
  • the embodiment in the form of a luminescent ink ribbon (see also Fig. 6, Fig. 7) also combined with the configuration in the form of the annular groove (see Fig .. 8, Fig. 9) can be.
  • the marker 30 may also have magnetic properties that can be detected by a correspondingly adapted sensor device 28.
  • the second clamping ring 6 may also be provided with a sensor device 28 which is signal-technically connected to the control device 20 and with a mark 30 on the electrode 2 and so that a sensitive length section 21 of the electrode 2 can be detected. 1 and 3, this is simplified symbolized by a rectangle with the reference symbol "28" above the second clamping ring 6. This ensures that the second clamping ring 6 according to this embodiment does not clamp the electrode 2 in a region of its sensitive longitudinal section 21
  • the attachment of at least one sensor device 28 to the second clamping ring 6 can be carried out in the same way as on the first clamping ring 4, so that reference is made to avoid repetition of the above explanation.
  • the control device 20 is shown symbolically in the drawing by a rectangle and to that extent only greatly simplified.
  • the individual data connections between the control device 20 and the respective sensor devices 28 or hydraulic units 8, 18, 24, which can be read or controlled by the control device 20, are indicated in the drawing by dashed lines 21.
  • These data connections 21 can be realized, for example, by cable routes or by radio links.
  • clamping or holding the electrode 2 at its connection points or in a respective sensitive longitudinal section 21 through the clamping rings 4, 6 is to be avoided. The following explains how this is realized when repositioning the electrode 2.
  • the distance of the first clamping ring 4 to the second clamping ring 6 is increased by an extension of the lifting cylinder 8.
  • it is now checked before re-clamping the electrode 2 by means of the pressure jaw 14 of the first clamping ring 4 by evaluating the signals of the sensor devices 28, if the first clamping ring 4 is optionally positioned in the region of a sensitive length portion 21 of the electrode 2.
  • a renewed clamping or holding the electrode 2 by the first clamping ring 4 is initiated exclusively for the case that the first clamping ring 4 is not positioned in the region of a sensitive length portion 21 of the electrode 2 after extending the lifting cylinder 8.
  • the lifting cylinders 8 are - if possible - either further extended, or vice versa something retracted. In any case, the lifting cylinder 8 are actuated or extended so far that the first clamping ring 4 is not in the range of the sensitive length portion 21 of the electrode 2. Only then is the electrode 2 again clamped by a hiring of the pressure jaw 14.
  • the sensitive length portion 21 of the electrode 2 is detected by means of the markings 30, 30r provided thereon by the at least one sensor device 28 in order to prevent the electrode 2 from being clamped in this area by a clamping ring.
  • the sensitive longitudinal section 21 of the electrode or the frontal sections of the respective electrode parts are also referred to as an nippling area, which is thus effectively protected against being clamped by a clamping ring and any resulting possible damage.
  • the invention is suitable for various forms of electrodes used in electric arc furnaces or in electric reduction furnaces.
  • Exemplary electrode types are pre-baked electrodes (eg, graphite or carbon electrodes) or self-baking (Söderberg) electrodes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zum Nachsetzen einer Elektrode (2) eines metallurgischen Ofens. Hierbei umfasst die Vorrichtung (1) einen oberen ersten Klemmring (4) und einen unteren zweiten Klemmring (6), wobei die Klemmringe (4, 6) durch Hubzylinder (8) miteinander verbunden sind und durch ein Betätigen der Hubzylinder (8) in ihrem Abstand zueinander um einen Ausgleichshub (a) verstellt werden können. Die Klemmringe (4, 6) können zum Halten der Elektrode (2) um diese herum verspannt werden und sind für ein Verschieben der Elektrode (2) bezüglich der Klemmringe (4, 6) von dieser lösbar. Zumindest einer der beiden Klemmringe (4, 6) ist permanent stromlos, wobei der jeweils andere der beiden Klemmringe (6, 4) zumindest eine Kontaktbacke (10) aufweist, mittels der ein konstanter Stromübergang auf die Elektrode (2) gewährleistet ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Nachsetzen einer Elektrode für einen metallurgischen Ofen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachsetzen einer Elektrode eines metallurgischen Ofens, und ein entsprechendes Verfahren für ein solches Nachsetzen.
Bei Lichtbogenöfen unterliegen die Elektroden an ihrer Elektrodenspitze einem ständigem Verbrauch und müssen deshalb während des Betriebs des Lichtbogenofens nachgesetzt werden. Hierzu sind aus dem Stand der Technik Nachsetzvorrichtungen bekannt, z. B. aus DE 43 42 51 1 A1 oder EP 1 969 902 B1 . Diese Nachsetzvorrichtungen weisen zumindest einen Klemmring auf, der um die Elektrode zum Halten verspannt werden kann. Der Klemmring ist durch Hydraulikzylinder relativ zum Ofendeckel verfahrbar. Die Elektrode kann in den Ofen hinein nachgesetzt werden, wenn sie von dem Klemmring gehalten wird und dieser mittels der Hydraulikzylinder in Richtung des Ofendeckels verfahren wird.
Traditionell werden bei Elektrolichtbogenöfen Tragarme zum Halten, Führen, und Versetzen der Elektroden verwendet. In diesem Zusammenhang wird auf EP 1 484 566 A1 verwiesen, die eine Vorrichtung zum Nachsetzen einer Elektrode eines metallurgischen Ofens nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 zeigt. Hierbei ist ein unterer Klemmring in einen Elektrodentragarm integriert, wobei ein oberer Klemmring mit dem unteren Klemmring über Hydraulikzylinder verbunden ist. Durch ein Betätigen der Hydraulikzylinder kann ein Abstand der Klemmringe zueinander verstellt werden, in Verbindung mit einem Nachsetzen der Elektrode. Die Stromzufuhr an die Elektrode wird sowohl über den unteren Klemmring als auch über den oberen Klemmring gewährleistet. Hierbei wird die Stromzufuhr wechselweise zwischen den beiden Klemmringen geschaltet, wenn der jeweils andere Klemmring für ein Versetzen der Vorrichtung bezüglich der Elektrode zeitweilig nicht mit der Elektrode verspannt bzw. geöffnet ist. Dieses Hin- und Herschalten der Stromzufuhr zwischen den Elektroden ist steuerungstechnisch aufwendig. Hinzu tritt der Nachteil, dass die Klemmringe, die für die Stromübertragung an die Elektrode zumeist auch Kontaktbacken aus Kupfer enthalten, zum Aufbringen von ausreichenden Klemmkräften verschleißanfällig sind.
Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Nachsetzen einer Elektrode eines metallurgischen Ofens zu schaffen, wobei eine verbesserte Stromzufuhr an die Elektrode mit vereinfachten und robusten Mitteln bei gleichzeitig erhöhter Betriebssicherheit sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 , und durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass die Stromzufuhr an die Elektrode permanent nur über einen der beiden Klemmringe erfolgt, der zu diesem Zweck eine dafür ausgelegte Kontaktbacke aufweist. Der jeweils andere der beiden Klemmringe ist dagegen permanent stromlos ausgeführt und dabei zum Aufbringen von ausreichenden Halte- bzw. Klemmkräften auf die Elektrode ausgelegt. Somit erfolgt der Stromübergang auf die Elektrode permanent nur über den Klemmring, der wie erläutert zu diesem Zweck mit zumindest einer Kontaktbacke ausgerüstet ist. Ein Hin- und Herschalten der Stromübertragung zwischen den beiden Klemmringen erfolgt bei der vorliegenden Erfindung nicht. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist zumindest einer der beiden Klemmringe mit zumindest einer Druckbacke, die durch zumindest eine Federeinrichtung permanent in Richtung der Elektrode vorgespannt ist, ausgestattet und damit selbstsichernd ausgebildet. Die Druckbacke kann durch zumindest einen Klemmringzylinder in die Gegenrichtung, d.h. gegen die Vorspannung der Federeinrichtung bewegt werden. Zweckmäßigerweise wird der Klemmringzylinder hydraulisch betätigt. Die soeben genannte Selbstsicherung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung dahingehend zu verstehen, dass die Druckbacke durch die Vorspannung der Federeinrichtung gegen die Elektrode gedrückt wird, wenn der Klemmringzylinder nicht betätigt wird. Hierdurch wird durch die Druckbacke eine ausreichend hohe Haltekraft auf die Elektrode aufgebracht, die auf das Eigengewicht der Elektrode abgestimmt ist und entsprechend ein Verrutschen der Elektrode bzw. eine Relativverschiebung der Elektrode bezüglich des Klemmrings verhindert. Bei einem Ausfall des Klemmring- Zylinders, z. B. bei einem Defekt in dem Hydrauliksystem, ist im Sinne einer Selbstsicherung jedenfalls gewährleistet, dass die Druckbacke in Folge der Vorspannung durch die Federeinrichtung wie erläutert die Elektrode festklemmt. Falls die Elektrode nachgesetzt werden soll, so wird der Klemmringzylinder gegen die Vorspannung der Federeinrichtung bewegt, so dass zumindest eine Relativ- Verschiebung der Elektrode bezüglich des Klemmrings und seiner Druckbacke möglich ist. Optional ist hierbei auch möglich, den Klemmringzylinder so weit gegen die Vorspannung der Federeinrichtung zu bewegen, dass die Druckbacke von der Elektrode gelöst wird und abhebt, was ebenfalls ein Nachsetzen der Elektrode ermöglicht.
Bei der soeben genannten Weiterbildung der Erfindung hat der Klemmring mit der Druckbacke allein den Zweck, ausreichend große Haltekräfte in radialer Richtung auf die Elektrode aufzubringen. Jedoch erfüllt dieser Klemmring nicht die Funktion einer Stromübertragung, und ist deshalb auch nicht aus Kupfer oder vergleichbaren Metallen ausgebildet. Dies wirkt sich vorteilhaft auf eine erhöhte Betriebssicherheit der Vorrichtung 1 aus, in Verbindung mit einer verminderten Verschleissanfälligkeit.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der permanent stromlose Klemmring selbstsichernd ausgebildet ist, mit der soeben erläuterten Funktionsweise.
Optional kann vorgesehen sein, dass beide Klemmringe selbstsichernd ausgebildet sind. Die erhöht die Sicherheit der Vorrichtung bei einem möglichen Ausfall des Hydrauliksystems.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für verschiedene Ofentypen zum Einsatz kommen, und hierbei z.B. mit einem Tragarm oder mit einer an einer Ofenbühne angebrachten Traverse verbunden sein. Hierbei ist es von Vorteil, wenn der Klemmring, der die Kontaktbacke aufweist und für die Stromübertragung an die Elektrode dient, in den Tragarm oder in die Traverse integriert ist.
Für die Platzverhältnisse oberhalb des Ofens ist es von Vorteil, wenn der obere erste Klemmring permanent stromlos ist, wobei der untere zweite Klemmring die Kontaktbacke für eine Stromübertragung auf die Elektrode aufweist und zweckmäßigerweise in den Tragarm bzw. in die Traverse integriert ist.
Durch eine Integration der erfindungsgemäßen Nachsetzvorrichtung, bei der die beiden Klemmringe durch Hubzylinder miteinander verbunden und relativ zueinander in ihrem Abstand verstellbar sind, in einen bekannten Elektrodentragarm wird somit eine kompakte und platzsparende Elektrodentragarmlösung gefunden, die die Möglichkeit einer automatisierten Elektrodennachsetzung bietet. Hierbei kann die Nachsetzvorrichtung unmittelbar oberhalb der Elektrodenfassung bzw. Halterung am Tragarm platziert sein. Hierdurch kann die Position, an der die Elektrode geklemmt und somit gehalten wird, ohne einen manuellen Eingriff verändert werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, herkömmliche Elektrodentragarme mit limitiertem Aufwand mit der erfindungsgemäßen Nachsetzvorrichtung nachzurüsten.
Elektroden, die bei Lichtbogenöfen verwendet werden, können aus aneinander angrenzenden Elektrodenteilen zusammengesetzt sein. Die Verbindungsstelle zwischen den Elektrodenteilen stellt dabei einen sensiblen Längenabschnitt der Elektrode dar. In dieser Hinsicht besteht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass die Steuereinrichtung zum Ansteuern der Hubzylinder und der beiden Klemmringe programm- bzw. steuerungstechnisch derart eingerichtet ist, dass der Ausgleichshub für die Hubzylinder zum Verfahren des ersten Klemmrings relativ zum zweiten Klemmring variabel und automatisiert eingestellt werden kann, so dass ein erneutes Verspannen des ersten oder zweiten Klemmrings um die Elektrode nach Erreichen des Ausgleichshubs ausschließlich angrenzend an den sensiblen Längenabschnitt der Elektrode erfolgt, jedoch in keinem Fall innerhalb dieses Längenabschnitts.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematisch vereinfachten Zeichnungen im Detail beschrieben.
Es zeigen: Figur 1 eine vereinfachte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 2 eine Längsschnittansicht der Vorrichtung entlang der Linie A-A von
Figur 1 , Figur 2a eine Längsschnittansicht der Vorrichtung entlang der Linie A-A von
Figur 1 nach einer alternativen Ausführungsform,
Figur 3 eine vereinfachte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform,
Figur 4 eine vereinfachte Darstellung eines Teilbereichs einer Elektrode für einen Lichtbogenofen, in Wechselwirkung mit einem Klemmring der erfindungsgemäßen Nachsetzvorrichtung,
Figur 5 eine vereinfachte Seitenansicht eines Klemmrings der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 6, 7 Seitenansichten eines Teilbereichs einer Elektrode zur Verwendung mit der Erfindung während bzw. nach einem Montagevorgang zum
Verbinden von zwei Elektrodenteilen, und
Figur 8, 9 Seitenansichten eines Teilbereichs einer Elektrode zur Verwendung mit der Erfindung nach einer weiteren Ausführungsform während bzw. nach dem Montagevorgang zum Verbinden von zwei aneinander Elektrodenteilen.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Nachsetzvorrichtung 1 vereinfacht in einer Seitenansicht dargestellt, mit der eine Elektrode 2 für einen (nicht gezeigten) Lichtbogenofen relativ zum Ofen verstellt bzw. in den Ofen hinein nachgesetzt werden kann. Die Vorrichtung 1 umfasst einen oberen ersten Klemmring 4 und einen unteren zweiten Klemmring 6. Die Klemmringe 4, 6 sind durch Hubzylinder 8 miteinander verbunden und können durch eine Betätigung dieser Hubzylinder 8 in ihrem Abstand zueinander verstellt werden, nämlich um einen Ausgleichshub a. Die Hubzylinder 8 sind als Hydraulikzylinder ausgebildet und entsprechend an ein (nicht gezeigtes) Hydrauliksystem angeschlossen.
Der Ausgleichshub a ist in der Fig. 1 mit einer maximalen Größe dargestellt. Entsprechend kann der Ausgleichshub a bzw. ein Abstand zwischen den beiden Klemmringen 4, 6 auch kleiner als in Fig. 1 gezeigt eingestellt sein. Einzelheiten bezüglich einer Veränderung des Abstands zwischen den beiden Klemmringen 4, 6 sind nachstehend noch im Detail erläutert.
Der untere zweiter Klemmring 6 ist mit einem Tragarm 9 verbunden, und vorzugsweise in den Tragarm 9 integriert. Der Tragarm 9 kann entsprechend des Verbrauchs der Elektrode in vertikaler Richtung tiefer positioniert werden (in Fig. 1 nach unten), in der Regel hydraulisch. Der Tragarm 9 stellt ein an sich bekanntes Bauteil dar und ist deshalb nicht weiter im Detail erläutert.
Der untere zweite Klemmring 6 dient dazu, Strom auf die Elektrode 2 zu übertragen. Hierzu weist der zweite Klemmring 6 zumindest eine Kontaktbacke 10 auf, die in Kontakt mit der Elektrode 2 ist. Die Stromzufuhr an den zweiten Klemmring 6 und somit an die Elektrode 2 erfolgt über eine Stromzufuhrleitung 12, die an den zweiten Klemmring 6 angeschlossen ist.
Der obere erste Klemmring 4 ist permanent stromlos ausgebildet und dient zum Halten bzw. Klemmen der Elektrode 2. Hierzu ist der erste Klemmring 4 mit zumindest einer Druckbacke 14 ausgestattet, ausweislich der Schnittansicht gemäß Fig. 2. Die Druckbacke 14 wird von einer Federeinrichtung 16, vorzugsweise in Form eines Federpaketes, radial in Richtung der Elektrode 2 vorgespannt, so dass dadurch eine ausreichende Halte- bzw. Klennnnkraft auf die Elektrode 2 aufgebracht wird. Die Haltekraft für die Elektrode 2 wird somit durch das Federpaket 16 generiert. Zusätzlich weist der erste Klemmring 4 zumindest einen Klemmringzylinder 18 auf, der vorzugsweise als Hydraulikzylinder ausgeführt ist. Der Klemmringzylinder 18 hat hierbei die Funktion, die Druckbacke 14 gegen die Vorspannung des Federpaketes 16 zu bewegen bzw. zu öffnen, um dadurch die Klemmkraft, die an der Elektrode 2 anliegt, für ein Verschieben der Elektrode 2 relativ zum ersten Klemmring 4 geeignet zu vermindern oder aufzuheben.
Eine Betätigung des Klemmringzylinders 18 kann hierbei in der Weise erfolgen, dass entweder ein Verschieben der Elektrode 2 relativ zur Druckbacke 14 möglich ist, oder dass die Druckbacke 14 vollständig von der Elektrode 2 abhebt und dabei nicht weiter in Kontakt mit der Elektrode 2 ist.
Gemäß der Darstellung von Fig. 2 weist der erste Klemmring 4 insgesamt drei Klemmringzylinder 18 auf. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass für den Klemmring z. B. vier Klemmringzylinder 18 vorgesehen sind, wie beispielsweise in Fig. 2a dargestellt. Abweichend hiervon kann die Anzahl von Klemmringzylindern 18 auch kleiner als drei oder mehr als vier betragen.
Es darf darauf hingewiesen werden, dass die Schnittdarstellungen gemäß Fig. 2 und 2a stark vereinfacht und insbesondere ohne Maßstab zu verstehen sind.
Der untere zweite Klemmring 6 kann ebenfalls mit einer Druckbacke zum Halten der Elektrode ausgerüstet sein kann, in Verbindung mit zumindest einem Klemmringzylinder, der wie erläutert mit der Druckbacke zusammenwirkt. Zum Zwecke der Vereinfachung sind in der Darstellung von Fig. 1 die Druckbacke und der Klemmringzylinder für den unteren zweiten Klemmring 6 nicht gezeigt.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Steuereinrichtung 20, mittels der die beiden Klemmringe 4, 6 als auch die Hubzylinder 8 angesteuert werden können.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 . Im Vergleich zu Fig. 1 sind hierbei gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Ausführungsform von Fig. 3 ist der untere zweite Klemmring 6 in eine Traverse 22 integriert, die über hydraulisch betätigte Regulierzylinder 24 hängend an einer Ofenbühne 26 angebracht ist. Entsprechend kann der zweite Klemmring 6 und damit die gesamte Vorrichtung 1 durch eine Betätigung der Regulierzylinder 24 in vertikaler Richtung bewegt werden, in Richtung zu einem (nicht gezeigten) Ofendeckel oder weg davon.
Die Druckbacken 14 des ersten und zweiten Klemmrings 4, 6 sind in der Darstellung von Fig. 3 stark vereinfacht angedeutet. Die Klemmringzylinder 18 als auch die Kontaktbacke 10, die für den unteren zweiten Klemmring 6 vorgesehen ist, sind in der Fig. 3 zum Zwecke der Vereinfachung nicht gezeigt.
Bezüglich der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform versteht sich, dass alternativ der Elektrodenstrang auch in stehender Bauart ausgeführt sein kann, bei der die Regulierzylinder 24 nach unten an einem geeigneten Gerüst oder dergleichen abgestützt sind.
Beim Betrieb eines Lichtbogenofens wird ein Abbrennen der Elektrode 2 dadurch kompensiert, dass sie in Richtung des Ofendeckels nachgestellt wird. Dies kann bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 durch ein vertikales Absenken des Tragarms 9, und bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 durch ein Ausfahren der Regulierzylinder 24 erfolgen, wobei die Elektrode 2 dabei zumindest durch den oberen ersten Klemmring 4, und optional auch von dem zweiten unteren Klemmring 6, sofern dieser mit Druckbacken 14 versehen ist, gehalten wird. Ein solches Nachstellen der Elektrode 2 durch eine vertikale Bewegung des Tragarms 9 bzw. durch ein Betätigen der Regulierzylinder 24 ist an sich bekannt und deshalb nicht weiter erläutert.
Die Erfindung funktioniert im Hinblick auf ein Nachsetzen der Elektrode 2 wie folgt:
Zu Beginn eines Nachsetzvorgangs wird angenommen, dass die beiden Klemmringe 4, 6 einen nur geringen Abstand zueinander aufweisen, wobei der Ausgleichshub a im Wesentlichen null beträgt. Die Klemmringzylinder 18 sind jeweils vollständig entlastet, wodurch die Druckbacken 14 mit der vollen Vorspannung der jeweiligen Federpakete 16 gegen die Elektrode 2 gedrückt werden, um diese zu halten. Nun werden die Klemmringzylinder 18 des oberen ersten Klemmrings 4 betätigt, so dass die Druckbacken 14 des oberen ersten Klemmrings 4 entweder mit nur verminderter Klemmkraft gegen die Elektrode 2 drücken oder von der Elektrode 2 abheben. Anschließend werden die Hydraulikzylinder 8 betätigt und ausgefahren, so dass der obere erste Klemmring 4 vom unteren zweiten Klemmring 6 beabstandet wird, nämlich so weit, bis z.B. der maximale Ausgleichshub a (vgl. Fig. 1 ) erreicht ist. Hiernach werden die Klemmringzylinder 18 des ersten Klemmrings 4 wieder entlastet, wodurch die Druckbacken 14 des ersten Klemmrings 4 geschlossen werden und die Elektrode 2 festklemmen. Nun werden die Klemmringzylinder 18 des unteren zweiten Klemmrings 6 betätigt, so dass eine Relativbewegung der Elektrode 2 bezüglich des unteren zweiten Klemmrings 6 möglich ist. Sodann werden die Hubzylinder 8 wieder entlastet, wodurch der obere erste Klemmring 4 zusammen mit der Elektrode 2 nach unten, in Richtung des unteren zweiten Klemmrings 6 und somit in Richtung des Ofens, verfahren wird. Sobald der Ausgleichshub a im Wesentlichen ausgeglichen ist und der obere erste Klemmring 4 wieder angrenzend an den unteren zweiten Klemmring 6 positioniert ist, werden die Klemmringzylinder 18 des unteren zweiten Klemmrings 6 entlastet und dadurch dessen Druckbacken 10 wieder geschlossen. Hiernach sind sowohl der obere erste Klemmring 4 als auch der untere zweite Klemmring 6 geschlossen und dadurch der Nachsetzvorgang beendet.
Es darf darauf hingewiesen werden, dass während des vorstehend erläuterten Nachsetzvorgangs der Elektrode 2 eine permanente Stromzufuhr an die Elektrode 2 über die Kontaktbacke 10 des zweiten Klemmrings 6 erfolgt.
Die vorstehend erläuterte Ausgestaltung zumindest des oberen ersten Klemmrings 4 mit Druckbacke 14 und Klemmringzylindern 18 ist im Sinne einer Selbstsicherung zu verstehen, die nachstehend auch als „Failsafe-Design" bezeichnet ist. Dies bedeutet, dass bei einem Ausfall oder Defekt des Hydrauliksystems garantiert ist, dass die Elektrode 2 durch die Druckbacke(n) 14 in Folge der Vorspannung des Federpaketes 16 automatisch gehalten wird und nicht rutscht. Wie bereits erläutert, kann auch der untere zweite Klemmring 6 nach diesem„Failsafe-Design" ausgebildet sein.
Die Elektrode 2 kann aus verschiedenen Elektrodenteilen zusammengesetzt sein, die an ihrer jeweiligen Stirnseite miteinander verbunden sind. Bei einem Verbinden von solchen Elektrodenteilen kann problematisch sein, dass sich an einer Verbindungsstelle zwischen aneinander angrenzenden Elektrodenteilen ein axialer Versatz bildet. In Fig. 4 ist schematisch stark vereinfacht eine Elektrode 2 mit einem axialen Versatz an einer Verbindungsstelle zwischen aneinander angrenzenden Elektrodenteilen dargestellt. Falls einer der Klemmringe 4, 6 die Elektrode 2 zum Halten bzw. Festklemmen im Bereich der Verbindungsstelle zwischen den Elektrodenteilen mit einer Kraft F radial verspannt, wird diese Verbindungsstelle nachteiligen Scherbelastungen unterworfen. Dies kann insbesondere bei langen oder schweren Elektroden zu einer unmittelbaren oder aber zeitversetzten Schädigung führen, oder gar einen Bruch der Elektrode herbeiführen. Ein möglicher Elektrodenbruch führt zu einer Betriebsstörung und nachteiliger Betriebsunterbrechung mit entsprechenden Kosten.
Zur Vermeidung des soeben genannten Nachteils einer unzulässigen Scherbelastung der Elektrode 2 kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 an dem ersten Klemmring 4 und/oder an dem zweiten Klemmring 6 zumindest eine Sensoreinrichtung 28 aufweisen. Eine solche Sensoreinrichtung 28 hat den Zweck, eine an der Elektrode 2 vorgesehene Markierung für einen sensiblen Längenabschnitt der Elektrode 2 zu detektieren, so dass die Klemmringe bzw. deren Druckbacken 14 die Elektrode 2 nicht in diesem sensiblen Längenabschnitt klemmen. Bei Durchführung eines Nachsetzvorgangs werden dabei die Hubzylinder 8 durch die Steuereinrichtung 20 in Abhängigkeit von Signalen der Sensoreinrichtung 28 entsprechend angesteuert bzw. geregelt. Details bezüglich der Sensoreinrichtung 28 und der Markierungen an der Elektrode 2 sind nachstehend wie folgt erläutert:
Zumindest an dem ersten oberen Klemmring 4 kann eine Sensoreinrichtung 28 vorgesehen sein, was in der Seitenansicht von Fig. 5 im Detail stark vereinfacht dargestellt ist. An einem oberen Rand des ersten Klemmrings 4 können drei Sensoreinrichtungen 28 durch geeignete Halterungen angebracht sein. Bei der Fig. 5 handelt es sich um eine abgewickelte Darstellung, wobei die drei Sensoreinrichtungen 28 in gleichmäßigem Abstand zueinander an dem ringförmigen erste Klemmring 4 angebracht sind. Die Sensoreinrichtungen 28 sind an dem ersten Klemmring 4 derart angebracht, dass sie gemeinsam in einer virtuellen horizontalen Ebene E liegen. In Zusammenschau mit der Darstellung von Fig. 1 bzw. Fig. 3 wird darauf hingewiesen, dass diese Ebene E quer bzw. senkrecht zur Längsachse der Elektrode 2 ist. Es können auch mehr oder weniger als drei Sensoreinrichtungen 28 an dem ersten Klemmring 4 angebracht sein, letzterenfalls vorzugsweise in gleichmäßigem Abstand zueinander.
Alternativ zur Darstellung gemäß Fig. 5 können die Sensoreinrichtungen 28 auch im Bereich einer Innenumfangsfläche des Klemmrings 4 angeordnet sein.
In den Fig. 1 und 3 ist eine Sensoreinrichtung 28 an dem oberen ersten Klemmring 4 jeweils stark vereinfacht und symbolisch nur in Form eines Rechtecks dargestellt. Die Sensoreinrichtung 28 ist mit der Steuereinrichtung 20 verbunden, mit der auch die hydraulischen Komponenten der Vorrichtung 1 angesteuert werden können. Die Sensoreinrichtung 28 hat den Zweck, dass damit Markierungen detektiert werden, die an der Elektrode 2 vorgesehen sind. In den Darstellungen der Fig. 6 bis 9 sind diese Markierungen 30 vereinfacht dargestellt und nachstehend erläutert.
Die Elektrode 2 besteht in ihrer Längsrichtung aus einer Mehrzahl von Elektrodenteilen, die an ihren jeweiligen Stirnseiten miteinander verbunden sind. In der Fig. 6 sind zwei solcher Elektrodenteile 2a, 2b dargestellt, bevor sie mittels einer Verschraubung 32 miteinander verbunden werden. Angrenzend zu ihren Stirnseiten sind die Elektrodenteile 2a, 2b jeweils mit einer Markierung 30 versehen, die quer zur Längsseite der Elektrode 2 verläuft und z.B. aus einem lumineszierenden Farbband oder dergleichen bestehen kann. In Fig. 7 sind die Elektrodenteile 2a, 2b in ihrem zusammengefügten Zustand gezeigt. Die beiden Markierungen 30 definieren bzw. kennzeichnen in Längsrichtung der Elektrode 2 einen sensiblen Längenabschnitt 21, dessen axiale Länge durch die geschraubte Verbindungsstelle zwischen den beiden Elektrodenteilen 2a, 2b definiert ist.
In den Fig. 8 und 9 ist eine alternative Ausgestaltung der Markierungen 30 an der Elektrode 2 vereinfacht gezeigt. Die Fig. 8 und Fig. 9 zeigen in gleicher Weise wie die Fig. 6 und Fig. 7 zwei aneinander grenzende Elektrodenteile 2a, 2b vor und nach einem Verbinden an ihren gegenüberliegenden Stirnseiten. Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 8 und 9 sind die Markierungen 30 an den Elektrodenteilen 2a, 2b jeweils durch eine Ringnut 30r ausgebildet, die quer zur Längsachse der Elektrode 2 verläuft. Die Position einer solchen Ringnut 30r kann zum Beispiel durch eine Sensoreinrichtung in Form eines Lichtsensors detektiert werden, der Strahlung in Richtung der Elektrode 2 aussendet. Anders ausgedrückt, ist hierbei zumindest an dem oberen ersten Klemmring 4 zumindest ein Lichtsensor angebracht, der Strahlung in Richtung der Elektrode 2 aussendet. Hierbei kann der Lichtsensor die Strahlung auf einen Randbereich der Elektrode 2 ausrichten, so dass die Strahlung durch die Ringnut 30r hindurchtritt, wenn die Ringnut 30r sich in Höhe des Lichtsensors befindet. Für diesen Fall wird dann detektiert, dass der obere Klemmring 4 sich innerhalb des Bereichs des sensiblen Längenabschnitts 21 der Elektrode 2 befindet. Andernfalls, d. h. wenn die Ringnut 30r nicht angrenzend an den Lichtsensor positioniert ist, wird die Strahlung durch die Wandung der Elektrode 2 unterbrochen, was gleichbedeutend damit ist, dass sich der Lichtsensor und damit auch der erste Klemmring 4 an einem unkritischen Abschnitt der Elektrode 2 befinden. Die Ausgestaltung der Markierung 30 in Form der genannten Ringnut 30r hat den Vorteil einer preiswerten Herstellbarkeit und einer Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung. Für die Markierungen 30 an der Elektrode 2 versteht sich, dass die Ausgestaltung in Form eines lumineszierenden Farbbandes (vgl. Fig. 6, Fig. 7) auch mit der Ausgestaltung in Form der Ringnut (vgl. Fig. 8, Fig. 9) kombiniert werden kann. Ergänzend und/oder alternativ kann die Markierung 30 auch magnetische Eigenschaften aufweisen, die von einer entsprechend angepassten Sensoreinrichtung 28 detektiert werden können.
Für den Fall, dass der untere zweite Klemmring 6 auch mit einer Druckbacke 14 ausgestattet ist, kann der zweite Klemmring 6 ebenfalls mit einer Sensoreinrichtung 28 versehen sein, die mit der Steuereinrichtung 20 signaltechnisch verbunden ist und mit der eine Markierung 30 an der Elektrode 2 und damit ein sensibler Längenabschnitt 21 der Elektrode 2 detektiert werden kann. In den Fig. 1 und 3 ist dies vereinfacht durch ein Rechteck mit dem Bezugszeichen„28" oberhalb des zweiten Klemmrings 6 symbolisiert. Hierdurch ist sichergestellt, dass der zweite Klemmring 6 nach dieser Ausführungsform die Elektrode 2 nicht in einem Bereich ihres sensiblen Längenabschnitts 21 klemmt. Die Anbringung von zumindest einer Sensoreinrichtung 28 an dem zweiten Klemmring 6 kann in gleicher Weise erfolgen wie an dem ersten Klemmring 4, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Erläuterung verwiesen wird.
Die Steuereinrichtung 20 ist in der Zeichnung symbolisch durch ein Rechteck und insoweit nur stark vereinfacht dargestellt. Die einzelnen Datenverbindungen zwischen der Steuereinrichtung 20 und den jeweiligen Sensoreinrichtungen 28 bzw. hydraulischen Aggregaten 8, 18, 24, die von der Steuereinrichtung 20 ausgelesen bzw. angesteuert werden können, sind in der Zeichnung mit gestrichelten Linien 21 angedeutet. Diese Datenverbindungen 21 können beispielsweise durch Kabelstrecken oder durch Funkstrecken realisiert sein. Um einer Schädigung der Elektrode 2 vorzubeugen, versteht sich, dass ein Klemmen bzw. Halten der Elektrode 2 an ihren Verbindungsstellen bzw. in einem jeweiligen sensiblen Längenabschnitt 21 durch die Klemmringe 4, 6 zu vermeiden ist. Nachstehend ist erläutert, wie dies beim Nachsetzen der Elektrode 2 realisiert wird.
Nachdem der erste Klemmring 4 von der Elektrode 2 gelöst worden ist bzw. die Klemmkraft der Druckbacke 14 des ersten Klemmrings 4 bezüglich der Elektrode 2 vermindert worden ist, wird der Abstand des ersten Klemmrings 4 zum zweiten Klemmring 6 durch ein Ausfahren der Hubzylinder 8 vergrößert. Hierbei wird nun vor einem erneuten Klemmen der Elektrode 2 mittels der Druckbacke 14 des ersten Klemmrings 4 durch eine Auswertung der Signale der Sensoreinrichtungen 28 überprüft, ob der erste Klemmring 4 ggf. im Bereich eines sensiblen Längenabschnitts 21 der Elektrode 2 positioniert ist. Ein erneutes Klemmen bzw. Halten der Elektrode 2 durch den ersten Klemmring 4 wird ausschließlich für den Fall eingeleitet, dass der erste Klemmring 4 nach einem Ausfahren der Hubzylinder 8 nicht in dem Bereich eines sensiblen Längenabschnitts 21 der Elektrode 2 positioniert ist.
Falls nach einem Ausfahren der Hubzylinder 8 durch eine Auswertung der Signale der Sensoreinrichtungen 28 detektiert wird, dass der erste Klemmring 4 sich im Bereich eines sensiblen Längenabschnitts 21 der Elektrode 2 befinden sollte, so werden die Hubzylinder 8 - falls möglich - entweder noch weiter ausgefahren, oder umgekehrt wieder etwas eingefahren. Jedenfalls werden die Hubzylinder 8 so weit betätigt bzw. ausgefahren, dass der erste Klemmring 4 sich nicht im Bereich des sensiblen Längenabschnitts 21 der Elektrode 2 befindet. Erst hiernach wird die Elektrode 2 durch ein Anstellen der Druckbacke 14 erneut festgeklemmt.
Die vorstehend erläuterte Funktionsweise für ein Betätigen des ersten Klemmrings 4, um ein Klemmen der Elektrode 2 in einem sensiblen Längenabschnitts 21 zu vermeiden, gilt in gleicher Weise auch für ein Betätigen des zweiten Klemmrings 6, sofern dieser mit einer Druckbacke zum Halten der Elektrode 2 ausgerüstet ist.
Wie vorstehend erläutert, wird der sensible Längenabschnitt 21 der Elektrode 2 mit Hilfe der daran vorgesehenen Markierungen 30, 30r durch die zumindest eine Sensoreinrichtung 28 detektiert, um ein Klemmen der Elektrode 2 in diesem Bereich durch einen Klemmring zu verhindern. Der sensible Längenabschnitt 21 der Elektrode bzw. die stirnseitigen Abschnitte der jeweiligen Elektrodenteile werden auch als Annippelbereich bezeichnet, der somit vor einem Klemmen durch einen Klemmring und einer daraus resultierenden möglichen Schädigung wirkungsvoll geschützt ist.
Die Erfindung eignet sich für verschiedene Formen von Elektroden, die bei Lichtbogenöfen bzw. Elektroreduktionsöfen zum Einsatz kommen. Beispielhafte Elektrodentypen sind vorgebackene ("pre-baked") Elektroden (z. B. Graphit- oder Kohleelektroden) oder selbstbackende (Söderberg-) Elektroden.
Mit der Erfindung ist außerdem ein sogenanntes "backslippen" möglich, bei dem die Elektrode 2 Stück für Stück aus dem Lichtbogenofen herausgezogen wird. Auch hierbei ist durch die Ansteuerung der Hubzylinder 8 mittels der Steuereinrichtung 20 in Abhängigkeit der Signale der Sensoreinrichtungen 28 sichergestellt, dass die Elektrode 2 von den Klemmringen 4, 6 nicht im Bereich ihrer sensiblen Längenabschnitte 21 geklemmt wird.
Bezugszeichenliste:
1 Vorrichtung
2 Elektrode
21 sensibler Längenabschnitt
4 oberer erster Klemmring
6 unterer zweiter Klemmring
8 Hubzylinder
9 Tragarm
10 Kontaktbacke
12 Stromzufuhreinrichtung
14 Druckbacke
16 Federeinrichtung / Federpaket
18 Klemmringzylinder
20 Steuereinrichtung
21 Datenverbindungen
22 Traverse
24 Regulierzylinder
26 Ofenbühne
28 Sensoreinrichtung
30 Markierung (der Elektrode)
30r Ringnut
32 Verschraubung
a Ausgleichshub

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (1 ) zum Nachsetzen einer Elektrode (2) eines metallurgischen Ofens, umfassend
einen oberen ersten Klemmring (4) und einen unteren zweiten Klemmring (6), wobei die Klemmringe (4, 6) durch Hubzylinder (8) miteinander verbunden und durch ein Betätigen der Hubzylinder (8) in ihrem Abstand zueinander um einen Ausgleichshub (a) verstellbar sind, wobei die Klemmringe (4, 6) zum Halten der Elektrode (2) um diese herum verspannbar und für eine Relativbewegung der Elektrode (2) bezüglich der Klemmringe (4, 6) von dieser lösbar sind, und
eine Steuereinrichtung (20) zum Ansteuern der Hubzylinder (8) und der Klemmringe (4, 6),
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest einer der beiden Klemmringe (4, 6) permanent stromlos ist, wobei der jeweils andere der beiden Klemmringe (6, 4) zumindest eine Kontaktbacke (10) aufweist, mittels der ein konstanter Stromübergang auf die Elektrode (2) gewährleistet ist.
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Klemmringe (4, 6) eine Druckbacke (14), die durch zumindest eine Federeinrichtung (16) permanent gegen die Elektrode (2) vorgespannt ist, aufweist und damit selbstsichernd ausgebildet ist, wobei die Druckbacke (14) durch zumindest einen Klemmringzylinder (18) gegen die Vorspannung der Federeinrichtung (16) bewegbar ist, vorzugsweise, dass die Druckbacke (14) durch die Betätigung des Klemmringzylinders (18) von der Elektrode (2) lösbar ist. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (16) als Federpaket ausgebildet ist.
Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Klemmringzylinder (18), vorzugsweise vier Klemmringzylinder (18) vorgesehen sind, mit denen die Druckbacke (14) gegen die Vorspannung der Federeinrichtung (16) bewegbar ist.
Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der permanent stromlose Klemmring (4, 6) selbstsichernd ausgebildet ist und somit die Druckbacke (14) und den Klemmringzylinder (18) aufweist.
Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring (4, 6), der die Kontaktbacke (10) aufweist, mit einem Tragarm (9) oder mit einer Traverse (22) verbunden ist, wobei der Tragarm (9) bzw. die Traverse (22) vertikal bezüglich des Ofens verfahrbar ist, vorzugsweise, dass dieser Klemmring (4, 6) in den Tragarm (9) oder in die Traverse (22) integriert ist.
Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der obere erste Klemmring (4) permanent stromlos ist, wobei der untere zweite Klemmring (6) die Kontaktbacke (10) aufweist.
Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20) programmtechnisch derart eingerichtet ist, dass der Ausgleichshub (a) für die Hubzylinder (8) zum Verfahren der Klemmringe (4, 6) relativ zueinander variabel und automatisiert einstellbar ist, so dass ein erneutes Verspannen des ersten oder zweiten Klemmrings (4, 6) um die Elektrode (2) nach Erreichen des Ausgleichshubs (a) ausschließlich angrenzend an einen sensiblen Längenabschnitt (21) der Elektrode (2) und nicht innerhalb dieses Längenabschnitts (21) erfolgt. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste Klemmring (4) oder der zweite Klemmring (6) zumindest eine Sensoreinrichtung (28) aufweist, mit der an der Elektrode (2) vorgesehene Markierungen (30) für einen sensiblen Längenabschnitt (21) der Elektrode (2) detektierbar sind, wobei die Hubzylinder (8) durch die Steuereinrichtung (20) zum Ausführen des Ausgleichshubs (a) in Abhängigkeit von Signalen der Sensoreinrichtung (20) regelbar sind. 10. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubzylinder (8) zum Verfahren des ersten oder zweiten Klemmrings (4, 6) um den Ausgleichshub (a) durch die Ansteuerung mittels der Steuereinrichtung (20) nur unter der Bedingung betätigbar sind, dass die Hubzylinder (8) über eine vorbestimmte Hubreserve verfügen, die größer als eine axiale Länge des sensiblen Längenabschnitts (21) der Elektrode (2) ist. 1 . Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (28) dazu geeignet ist, eine Markierung (30) an der Elektrode (2) zu detektieren, die optisch und/oder magnetisch ausgebildet ist und/oder die Form einer Ringnut (30r) aufweist.
12. Verfahren zum Nachsetzen einer Elektrode (2) eines metallurgischen Ofens, unter Verwendung einer Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass Strom an die Elektrode (2) nur über einen der beiden Klemmringe (4, 6) zugeführt wird und der andere der beiden Klemmringe (6, 4) permanent stromlos ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Klemmringe (4, 6) eine Druckbacke (14) aufweist, die mittels zumindest einer Federeinrichtung (16) zum Halten der Elektrode (2) permanent gegen die Elektrode (2) vorgespannt wird, wobei die Druckbacke (14) durch zumindest einen Klemmringzylinder (18) gegen die Vorspannung der Federeinrichtung (16) bewegt wird, um eine Relativbewegung der Elektrode (2) bezüglich des Klemmrings (4, 6) zu ermöglichen, vorzugsweise, dass die Druckbacke (14) in Folge der Betätigung des Klemmringzylinders
(18) von der Elektrode abhebt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein sensibler Längenabschnitt (21) der Elektrode (2) mit Markierungen (30) versehen ist, die von einer zumindest an dem ersten oder zweiten Klemmring
(4, 6) angebrachten Sensoreinrichtung (28) detektiert werden, wobei die Hubzylinder (8) zum Verfahren der Klemmringe (4, 6) relativ zueinander in Abhängigkeit der Signale der Sensoreinrichtung (28) geregelt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubzylinder (8) zum Verfahren des ersten Klemmrings (4) relativ zum zweiten Klemmring (6) in Abhängigkeit des sensiblen Längenabschnitts (21) der Elektrode (2) derart geregelt werden, dass ein erneutes Verspannen des ersten oder zweiten Klemmrings (4, 6) um die Elektrode (2) nach Erreichen des Ausgleichshubs (a) ausschließlich angrenzend an den sensiblen Längenabschnitt (21) der Elektrode (2) und nicht innerhalb dieses Längenabschnitts (21) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubzylinder (8) zum Verfahren des ersten Klemmrings (4) relativ zum zweiten Klemmring (6) nur unter der Bedingung betätigt werden, dass sie über eine vorbestimmte Hubreserve (a) verfügen, die größer als eine axiale Länge des sensiblen Längenabschnitts (21) der Elektrode (2) ist.
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