Kontaktelektroden-Anordnung für Gleichstrom-Lichtbogen oder Widerstands-Schmelzöfen

Abstract

 Bei einem Gleichstrom-Lichtbogen- oder Wider­stands-Schmelzofen wird die Kontaktelektrode als austauschbare Baueinheit (3, 4, 5, 6, l2, l3) außerhalb des Ofens hergestellt und in eine im Ofengefäß (7) vorgesehene Öffnung eingebracht. Der Ringspalt (ll) zwischen der feuerfesten Aus­mauerung (2) des Ofengefäßes (l) und der Kontakt­elektroden-Baueinheit wird ausgestampft.
Zum Auswechseln der Kontaktelektroden-Baueinheit wird diese mit Hilfe von unterhalb des Ofenge­fäßes angeordneten Druckelementen (Teleskopzylin dern) (lO) aus der Ausmauerung (2) gelöst und so weit nach oben angehoben, daß die Kontaktelek­trode von dem Greifer eines Zugmittels aus dem Ofengefäß herausgezogen werden kann. Anschlie­ßend wird eine neue Kontaktelektroden-Baueinheit eingesetzt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-­Lichtbogen- oder Widerstands-Schmelzofen, insbesondere austauschbare Kontaktelektro­den-Anordnung, wobei die Kontaktelektrode aus einer metallischen Tragplatte besteht, ferner einer im Abstand davon angeordneten, mittels Bolzen mit der Tragplatte verbundenen metallischen Basisplatte, einem oder mehreren metallischen Kontaktstäben, die mit ihren Hälsen an der Basisplatte befestigt sind, einer feuerfesten Ausstampfung zwischen Oberkante Kontaktstäbe und Tragplatte und unterhalb der Basisplatte angeordneten Strom- und Kühlmittelleitungen.

[0002] Beim Betrieb eines Wechselstrom-Lichtbogenofens treten Rückwirkungen auf das Stromversorgungs­netz auf in Form von Unsymmetrien und Flickern. Verschiedene Möglichkeiten zur Dämpfung dieser Erscheingungen sind bekannt, u.a. der Betrieb des Lichtbogenofens als Gleichstromofen. Durch die Fortschritte in der Entwicklung von Halbleiterbauelementen wurden in den letzten Jahren die Voraussetzungen geschaffen für den Bau entsprechender Gleichrichter.

[0003] Der Betrieb eines Lichtbogenofens als Gleich­stromofen mit einer kathodisch gepolten Graphit­elektrode und einer anodisch gepolten Kontakt­elektrode im Ofenboden bringt ferner den Vorteil erheblich verringerten Graphitelektrodenver­brauchs mit sich. Als weiterer Vorteil ist der deutlich geringere Geräuschpegel zu nennen.

[0004] Aufbau und Wirkungsweise von Gleichstromlicht­bogenöfen sind aus mannigfachen Veröffentli­chungen bekannt. Das für den praktischen Ofen­betrieb wesentliche Bauteil ist die Kontakt­elektrode im Ofengefäß, die einerseits guten elektrischen Kontakt zum eingesetzten Schrott bzw. im späteren Verlauf des Schmelzvorgangs zum flüssigen Metall sicherstellen muß, andererseits aber hohen thermischen Belastungen ausgesetzt ist.

[0005] Eine derartige Kontaktelektrode ist bekannt aus der DE-PS 3l O6 74l.

[0006] Die Kontaktelektroden im Gleichstrom-Lichtbogen­ofen unterliegen einem im Verhältnis zur Ofen­herdausmauerung voreilenden Verschleiß. Da das Auswechseln einzelner Kontaktstäbe einen relativ großen Arbeitsaufwand bedeutet, ist man in der Praxis dazu übergegangen, in entsprechenden Zeitabständen alle Kontaktstäbe gemeinsam auszuwechseln.

[0007] In der bisher betriebenen Arbeitsweise wurde nach der letzten Schmelze eine geeignete Zugöse in die im Ofen behaltene geringe Restschmelze eingesetzt. Nach ihrer Erkaltung und Verfesti­gung können dann mittels einer geeigneten Vor­richtung die Restschmelze, Kontaktstäbe und Ausmauerung gezogen werden. Nach dem Ziehen werden neue Kontaktstäbe eingesetzt und das Zentrum des Ofenbodens neu gestampft.

[0008] Dieser Arbeitsweise haftet der Mangel an, daß das Einsetzen der Kontaktstäbe, das Stampfen des Zentrums des Ofenbodens sowie der daran anschließende Trocknungsvorgang der Stampfmasse die Wiederinbetriebnahme des Ofens verzögern. Ferner ist das Stampfen des Zentrums des Ofenbodens im Innern des heißen Ofens beschwerlich für das Personal.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, die Kontakt-Elek­trodenanordnung, wie sie nach der DE-PS 3l O6 74l vorgeschlagen wird, in Richtung auf eine einfachere und schnellere Herstellung, Montage und Demontage zu verbessern.

[0010] Diese Aufgabe wird nach der Erfindung in der Weise gelöst, wie es in den Patentansprüchen im einzelnen angegeben ist.

[0011] Die Kontaktelektroden-Anordnung wird demnach als komplettes Bauteil des Schmelzofens konzipiert und hergestellt. Das Einsetzen dieses Bauteils in das mit einer kreisförmigen Öffnung am Boden versehene Ofengefäß erfolgt mit Hilfe eines Krans. Zum Einheben werden an der Oberseite der Kontaktelektroden-Baueinheit Tragmittel (Ösen) eingelassen. Die Baueinheit wird in das Ofengefäß abgesenkt und setzt sich mit ihrer Tragplatte auf die ringförmige Versteifung im Ofengefäß auf. Die Basisplatte, an die die Strom- und Kühlmittelleitungen angeschlossen werden, hängt durch die Ofengefäßöffnung nach unten durch.

[0012] Die erwähnten Tragmittel an der Oberseite der Kontaktelektroden-Baueinheit haben nach dem Absenken und Aufsetzen der Baueinheit auf den Ofengefäßboden ihre Aufgabe erfüllt und schmelzen bei Betrieb des Ofens ein.

[0013] Das Auswechseln der Kontaktelektroden-Bauein­heit, das nach entsprechendem Abbrand der Kon­taktstäbe erforderlich wird, geschieht in der Weise, wie es in den Verfahrensansprüchen ange­geben ist.

[0014] Nachdem der Ofen leergefahren ist, werden die auf den Kragpratzen unterhalb des Ofengefäßes aufgelagerten Druckelemente (Teleskopzylinder) nach oben ausgefahren. Auf diese Weise wird zunächst mit einer großen Druckkraft die Kon­taktelektrode aus dem Ausstampfungsverbund herausgebrochen und anschließend so weit nach oben gedrückt, daß der Greifer eines oberhalb des geöffneten Ofengefäßes befindlichen Zugmittels die Kontaktelektrode umgreifen und nach oben aus dem Ofen herausziehen kann.

[0015] Ist dies geschehen, so wird eine neue Kontakt­elektroden-Baueinheit eingesetzt und der Ring­spalt zwischen der feuerfesten Ausmauerung des Ofengefäßes und der aufgelagerten Kontaktelektro­den-Baueinheit mit Feuerfestmaterial ausge­stampft.

[0016] Alternativ kann das Auswechseln der Kontakt­elektroden-Baueinheit auch so vonstatten gehen, daß man nach der letzten Charge auf dem Herd­boden des Ofens noch eine Restschmelze beläßt und in diese Schmelze geeignete Tragösen ein­ setzt. Diese Ösen bekommen nach Erkalten der Schmelze ihren Halt. Nachdem nun mit Hilfe der Druckelemente (Teleskopzylinder) die Kontakt­elektrode lediglich aus dem Verbund im Ofenge­fäß herausgebrochen worden ist, haben die Trag­ösen ausreichenden Halt in der über der Kontakt­elektrode befindlichen Restschmelze, so daß von einem Zugmittel die aus dem Ofengefäß bereits herausgelöste Kontaktelektrode ohne Schwierig­keiten nach oben herausgezogen werden kann. An­schließend kann in bereits geschilderter Weise das Einsetzen einer neuen Kontaktelektroden-­Baueinheit stattfinden.

[0017] An Hand der schematischen Zeichnungen werden Einzelheiten der Erfindung nachstehend näher erläutert.

[0018] Es zeigen:

Fig. l einen Schnitt durch einen Gleichstrom-­Lichtbogenofen mit Kontaktelektroden-­Anordnung im Betriebszustand und

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Ofen gemäß Fig. l, jedoch vor dem Wechsel der Kontaktelektroden-Anordnung.

[0019] Das in den Figuren dargestellte Ofengefäß eines Gleichstrom-Lichtbogenofens besitzt einen Stahl­mantel l und einen stählernen Gefäßboden 7. Das Ofengefäß ist mit einer feuerfesten Ausmauerung 2 versehen.

[0020] Gemäß Fig. l ist in die kreisringförmige Boden­ausnehmung des Ofengefäßes die Kontaktelektrode als kompakte Baueinheit eingesetzt.

[0021] Die Kontaktelektroden-Baueinheit wird außerhalb des Ofens komplett erstellt. Die Baueinheit be­steht aus einer Tragplatte 3, einer im Abstand darunter angeordneten, mittels Bolzen 5 mit der Tragplatte 3 verbundenen Basisplatte 4. Metallische Kontaktstäbe 6 sind senkrecht stehend mit ihren Hälsen an der Basisplatte 4 befestigt. Der Raum l3 der Kontaktelektrode von der Oberkante der Kontaktstäbe 6 bis hin zur Tragplatte 3 wird in der Weise ausgestampft, daß um die Kontaktelektrode eine Schablone angeordnet wird, die nach der Verfestigung der Ausstampfung wieder entfernt wird.

[0022] Die Kontaktelektroden-Baueinheit erhält an ihrer Oberseite mindestens ein Tragmittel (Tragöse), an das Haken des Zugmittels angeschlagen werden, mit dem die komplette Kontaktelektroden-Bauein­heit von oben in das Ofengefäß abgesenkt wird. Die Kontaktelektrode wird mit ihrer Tragplatte 3 auf dem Rand der kreisringförmigen Bodenausneh­mung abgesetzt und durch geeignete Mittel mit dem Ofengefäß verbunden.

[0023] Ist die Kontaktelektroden-Baueinheit eingesetzt, so wird der Ringspalt ll zwischen der einge­setzten Bauenheit und der feuerfesten Ausmaue­rung 2 des Ofengefäßes l mit Feuerfestmaterial ausgestampft. Die erwähnten, nicht dargestell­ten Tragmittel (Tragösen) schmelzen beim ersten Ofenbetrieb ab.

[0024] Das Auswechseln der verbrauchten Kontaktelek­trode geschieht in der Weise, daß nach dem Leerfahren des Ofens die sich auf den Krag­pratzen 9 der sich unterhalb des Ofengefäßes erstreckenden ringförmigen Versteifung 8 be­findlichen Druckelemente (Teleskopzylinder lO) nach oben ausgefahren werden und die komplette Kontaktelektroden-Baueinheit aus dem Aus­stampfungsverbund mit dem Ofengefäß heraus­gebrochen wird. Sobald das Herausbrechen erfolgt ist, können die Teleskopzylinder lO weiter aus­gefahren werden, so daß die Kontaktelektrode so weit aus dem Herdboden des Ofengefäßes hervor­tritt, daß sie von dem Greifer eines nicht dar­gestellten, oberhalb des geöffneten Ofens be­findlichen Krans umgriffen und herausgezogen werden kann.

[0025] Eine Alternative des Auswechselns der Kontakt­elektroden-Baueinheit sieht vor, daß nach der letzten Ofencharge im Herdboden noch eine Rest­schmelze l7 belassen wird. In diese Restschmelze l7 wird mindestens eine Tragöse l4 eingelassen, an die nach dem Erkalten der Restschmelze l7 ein Zugmittel angeschlagen wird, das die Kontakt­elektroden-Baueinheit aus dem Ofengefäß nach oben herauszieht, nachdem zuvor die Kontakt­elektrode mit Hilfe der unterhalb des Ofenge­fäßes angeordneten Druckelemente lO (Teleskop­zylinder) aus dem Verband mit dem Ofengefäß durch Hochfahren der Teleskopzylinder heraus­gebrochen worden ist.

Liste der Bezugsziffern:

[0026] 

l Ofengefäßmantel

2 Ofengefäß-Ausmauerung

3 Tragplatte

4 Basisplatte

5 Verbindungsbolzen Tragplatte - Basisplatte

6 Kontaktstäbe

7 Ofengefäßboden

8 Ringförmige Aussteifung des Ofengefäßbodens 7

9 Kragpratzen

lO Druckelemente (Teleskopzylinder)

ll Ringspalt zwischen Ofenausmauerung 2 und Kontaktelektroden-Anordnung

l2 Strom- und Kühlmittelleitungen

l3 Ausstampfung der Kontaktelektroden-Anordnung

l4 Tragösen zum Herausziehen der Kontaktelek­troden-Anordnung

l5 Schmelzelektrode

l6 Ofendeckel

l7 Restschmelze

Ansprüche

1. Gleichstrom-Lichtbogen- oder Widerstands-­Schmelzofen, insbesondere austauschbare Kontaktelektroden-Anordnung, wobei die Kontaktelektrode aus einer metallischen Trag­platte besteht, ferner einer im Abstand davon angeordneten, mittels Bolzen mit der Trag­platte verbundenen metallischen Basisplatte, einem oder mehreren metallischen Kontakt­stäben, die mit ihren Hälsen an der Basis­platte befestigt sind, einer feuerfesten Aus­stampfung zwischen Oberkante Kontaktstäbe und Tragplatte und unterhalb der Basisplatte ange­ordneten Strom- und Kühlmittelleitungen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktelektroden-Anordnung als aus­tauschbare Baueinheit (3, 4, 5, 6, l2, l3) außerhalb des Ofens (l) hergestellt, mittels Schablone ausgestampft, getrocknet bzw. ge­sintert ist, der Ofengefäßboden (7) eine Öffnung zur Auflagerung der Kontaktelektroden-­Anordnung aufweist, daß die Ofengefäßbodenöff­nung eine nach unten sich erstreckende ring­förmige Versteifung (8) mit eingebauten Krag­pratzen (9) besitzt, auf die Druckelemente (lO) aufgelagert sind.

2. Gleichstrom-Lichtbogen- oder Widerstands-­Schmelzofen nach Anspruch l,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktelektroden-Baueinheit (3, 4, 5, 6, l2, l3) an ihrer Oberseite mindestens ein Tragmittel besitzt.

3. Gleichstrom-Lichtbogen- oder Widerstands-­Schmelzofen nach Anspruch l,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ringspalt (ll) zwischen der in die Ofengefäßbodenöffnung eingesetzten Kontakt­elektroden-Baueinheit (3, 4, 5, 6, l2, l3) und der feuerfesten Ausmauerung (2) des Ofen­gefäßes (l) ausgestampft ist.

4. Verfahren zum Auswechseln der Kontaktelektro­den-Baueinheit eines Gleichstrom-Lichtbogen- ­oder Widerstands-Schmelzofens nach den An­sprüchen l bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktelektroden-Baueinheit (3, 4, 5, 6, l2, l3) mittels auf den Kragpratzen (9) der ringförmigen Ofengefäßbodenversteifung (8) aufgelagerter Druckelemente (lO) aus der Ausmauerung (2) gelöst und angehoben wird und von einem Greifer eines Zugmittels nach oben herausgezogen wird, und daß die neue Kontakt­elektroden-Baueinheit an einem Tragmittel von oben in das Ofengefäß eingesetzt wird.

5. Verfahren zum Auswechseln der Kontaktelek­troden-Baueinheit eines Gleichstrom-Licht­bogen- oder Widerstands-Schmelzofens nach den Ansprüchen l bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß Tragösen (l4) in die Restschmelze (l7) des Ofens eingesetzt werden, die Kontakt­elektroden-Baueinheit (3, 4, 5, 6, l2, l3) mittels auf den Kragpratzen (9) der ring­förmigen Ofengefäßbodenversteifung (8) auf­gelagerter Druckelemente (lO) aus der Aus­mauerung (2) gelöst und angehoben wird und nach Erkalten der Restschmelze (l7) die Kontaktelektroden-Baueinheit (3, 4, 5, 6, l2, l3) nach oben herausgezogen wird, und daß die neue Kontaktelektroden-Baueinheit an einem Tragmittel von oben in das Ofengefäß einge­setzt wird.

Zeichnung