Elektrodentragarm für Lichtbogenofen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Elektrodentragarm für Lichtbogenöfen zum Anbringen einer Elektrodentragvorrichtung in seinem vorderen Teil, der mit einer zumindest teilweise aus stromführendem Material hoher Leitfähigkeit gebildeten Wandung als Hohlprofil ausgestaltet ist.

[0002] Elektroden für Lichtbogenöfen für die Stahlherstellung sind üblicherweise mittels Elektrodenklemmen an Tragarmen befestigt, die ihrerseits an vertikal beweglichen Tragsäulen gehalten sind. Die Stromzuführung geschieht dabei entweder in oberhalb des Tragarmes geführten Stromrohren oder über den Tragarmen selber. Dabei wird der Strom bei aus Stahl bestehenden Tragarmen mit außenseitig aufplattiertem Kupfer oder Aluminium geführt. Der Tragarm kann aber auch komplett aus einem den Strom gut führendem Material bestehen.

[0003] So ist aus der Schrift FR-PS 1 336 823 ein in seiner Gesamtheit stromführend aus Aluminium hergestellter Tragarm bekannt. Wegen der geringen Strombelastung ist der als Hohlprofil ausgebildete Tragarm selbst ungekühlt. Die für die Elektrodenklemme erforderliche Kühlwasserzuführung geschient über Rohre, die durch den Innenraum des Hohlprofiles geführt werden.

[0004] Aus der EP 0 340 725 ist ein aus Leichtmetall gefertigter Tragarm bekannt, durch dessen Hohlraum Kühlflüssigkeit stromt. Für die Kühlwasserversorgung des Spannbügels sind Rohrleitungen vorgesehen, die über Schläuche an den Spannbügel angeschlossen sind.

[0005] Bei beiden genannten Elektrodenarmen ist die Kühlung der Elektrodenhalterung aufwendig ausgeführt. Darüber hinaus wird bei der gekühlten Tragarmausführung das Kühlpotential des Kühlmediums nicht ausreichend ausgenutzt.

[0006] Die Erfindung hat sich daher das Ziel gesetzt, die genannten Nachteile zu vermeiden und einen baulich einfachen, gewichtsarmen und dabei konstruktiv steifen Tragarm zu schaffen, mit dem wartungsarm hohe elektrische Leistungen übertragbar sind.

[0007] Die Erfindung erreicht diese Ziele mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

[0008] Bei dem erfindungsgemäß ausgestalteten Tragarm besteht dessen Wandung aus Profilen, in denen parallel zueinander angeordnete Kanäle eingebracht sind. An den Kopf- bzw. Fußenden der Kanäle sind jeweils zwei Enden miteinander verbunden, so daß ein beliebig gestaltbares Kühlwasserkreislaufsystem entsteht.

[0009] Die Dicke der Wandung ist so gewählt, daß der als Hohlprofil ausgebildete Tragarm ausreichend steif ist und gleichzeitig die gesamte Wandung gefährdungsfrei gekühlt wird.

[0010] Das Hohlprofil kann dabei eine kreisförmige, eine ovale oder eine kastenförmige Gestalt haben. Bevorzugt wird die kastenförmige Gestalt, wobei die Wandung aus zwei gleich großen L-Profilen oder aus vier an den Ecken miteinander verschweißten Flachprofilen besteht.

[0011] Vorzugsweise kommen als Wandung Flachprofile aus Aluminium zum Einsatz, die im Strangpreßverfahren hergestellt wurden. Diese Profile weisen nicht nur eine hohe Maßhaltigkeit auf, sie besitzen auch eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit gerade bei der Kühlkanalaußenwand, so daß zur Erzielung der gewünschten Kühlmittelströmungsgeschwindigkeit keinerlei Nacharbeit erforderlich ist.

[0012] Der erfindungsgemäße Tragarm ist deutlich leichter als bisher bekanntgewordene Tragarme vergleichbarer Größen. Dies rührt zum einen her durch den Einsatz der mit Kanälen versehenen Wandung, so daß bei vergleichsweiser Steife das Eigengewicht des Armes geringer ist. Zum anderen kommt aber insgesamt weniger Wasser zum Einsatz, da deutlich weniger Wassermenge gezielt durch die Kanäle durch den als geschlossenen Kühlmittelkreislauf gestalteten Tragarm geführt wird.

[0013] Der erfindungsgemäße Tragarm hat eine äußere schlichte Form, bei der keinerlei Bauelemente nach außen ragen und somit möglichen Beschädigungen ausgesetzt sind.

[0014] Die schlichte Form erlaubt ein einfaches Anbringen der Elektrodentragvorrichtung im vorderen Teil des Tragarmes. Dadurch wird ein einfacher Wechsel gewahrleistet.

[0015] Zur Minderung der Induktionsverluste wird beim Einsatz von drei Elektroden der mittlere Tragarm in seinem Mittenabschnitt abgeknickt und oberhalb der übrigen Elektrodenarme geführt.

[0016] Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargelegt. Es zeigen:

Fig. 1

Ofenanlage

Fig. 2

Schnitt durch einen Elektrodentragarm

Fig. 3

Schema der Kühlmittelführung

[0017] In der Figur 1 ist ein Lichtbogenofen (10) dargestellt, mit einem Ofengefäß (11), das mit einem Deckel (12) geschlossen ist. Im Ofengefäß (11) befindet sich Schmelze (13) und Schlacke (14).

[0018] Durch den Deckel (12) ragen Elektroden (21-23) in das Ofengefäß (11) hinein, die an einem Elektrodenarm (24) oder an einzelnen Elektrodenarmen (25-27) einer Elektrodentragvorrichtung (20) befestigt sind.

[0019] Bei der Verwendung von drei Elektrodentragarmen (25-27) besitzt der mittlere Elektrodentragarm eine Abknickung (28), die mit Horizontalelektrodentragteilen (29) innig verbunden ist. Die Länge des mittleren Elektrodentragarmes (25) ist mit "L" bezeichnet. Diese Länge "L" weist im mittleren Bereich eine Abknicklänge "l" auf, wobei dieser Teil des Elektrodentragarmes in einem Abknickwinkel (α) zum Horizontalelektrodentragteil (29) angeordnet ist.

[0020] Die Figur 2 zeigt Hohlprofile (30) des Elektrodentragarms mit Bauelementen (31). Diese Bauelemente (31) sind stranggepreßt und weisen in Längsrichtung Kanäle (36) auf, die in Anzahl und Abmessung so ausgelegt sind, daß eine ausreichende Kühlung ohne Minderung der Festigkeit des Tragarmes erreichbar ist.

[0021] In vorteilhafter Weise wird das Hohlprofil aus mind, zwei stranggepreßten Bauelementen durch Schweißen zusammengefügt. Diese Bauelemente können dabei als Ovalprofil (34) <Figur 2.3> oder als L-Profil (33) <Figur 2.2> ausgestaltet sein. Sie können aber auch, wie in der Figur 2.1 dargestellt, aus baugleichen Flachprofilen (32) zusammengefügt werden, die an 4 Nahtstellen zusammengeschweißt werden.

[0022] In der Wandung (35) sind Bohrungen (36) während des Stranggießprozesses eingebracht worden, die ein Verhältnis von d:D = 1:1,5 - 2,5 aufweisen, wobei die einzelnen Bohrungen einen Abstand a zueinander von a = 1-1,5 D besitzen, wobei d Durchmesser des Kanals und D die Dicke des Profils bedeutet.

[0023] An den Kopfenden der Hohlprofile sind Flansche oder Deckel angebracht, durch die parallel angeordnete Kanäle miteinander verbunden sind, und so einen definierten Kühlmitteldurchfluß ermöglichen.

[0024] In der Figur 3 sind einzelne Stromfäden des Kühlmittels einer Kühlmittelleitsysteme (40) dargestellt. Die einzelnen Kanäle (36) bilden dabei den Kühlmittelfaden (46), der den größten Teil des Tragarmes durchströmt. Die Elektrodenhalterung (27) weist dabei die Kühlmittelfäden (47 und 48) auf, die von den Kühlmittelfäden (49) versorgt werden. Durch die Vielzahl der Kanäle lassen sich unterschiedlichste Kühlmittelführungen darstellen. In der Figur 3 ist im unteren Teil des Bildes noch die Möglichkeit der Kühlung eines Spritzrings (41) dargestellt, aus dem das Wasser frei abfließen kann, das über den Kühlmittelfaden (42) ihm zugeführt wird.

Positionsliste

[0025] 

10

Lichtbogenofen

11

Ofengefäß

12

Deckel

13

Schmelze

14

Schlacke

20

Elektrodentragvorrichtung

21

Elektrode

22

mittlere Elektrode

23

Elektrode

24

Elektrodentragarm zu 21

25

mittlerer Elektrodentragarm zu 22

26

äußerer Elektrodentragarm zu 23

27

Elektrodenhalterung

28

Abknickung

29

horizontaler Elektrodentragteil

30

Hohlprofil

31

Bauelement

32

Flachprofil

33

L-Profil

34

Ovalprofil

35

Wandung

36

Kanal

40

Kühlmittelleitsystem

41

Spritzring

42

Zuführung zu 41

45

Ableitung

46

Kühlmittel in Kanal 36

47

Kühlmittel in äußerer Elektrodenhalterung

48

Kühlmittel in innerer Elektrodenhalterung

49

Zuführung zu 47, 48

a

Abstand zwischen zwei Kanälen

d

Durchmesser Kanal

D

Dicke Profil

α

Abknickwinkel

I

Abknicklänge

L

Länge Elektrodenarm

Ansprüche

1. Elektrodentragarm für Lichtbogenöfen, zum Anbringen einer Elektrodentragvorrichtung in seinem vorderen Teil, der mit einer zumindest teilweise aus stromführenden Material hoher Leitfähigkeit gebildeten Wandung als Hohlprofil ausgestaltet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die stranggepresste Wandung (35) des Hohlprofils (30) ein aus in Längsrichtung verlaufenden Kanälen bestehendes Kühlmittelleitsystem (40) aufweist, wobei die in der Wandung (35) parallel zueinander und parallel zur Tragarmmittenachse angeordneten Kanäle (36) in einer Anzahl und Abmessung eingebracht sind, die eine ausreichende Kühlung des Tragarmes ohne Minderung der Festigkeit des Tragarmes ermöglichen.

2. Elektrodentragarm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kanäle (36) einen Durchmesser d besitzen, der sich zur Dicke D der Wandung (35) verhält wie d:D= 1:1,5-2,5, und dass die Kanäle (36) zueinander mit einem Abstand a=1-1,5 D beabstandet und kopf- - sowie fußendig im wesentlichen einen geschlossenen Kühlmittelkreislauf bildend paarweise strömungsmäßig miteinander verbunden sind.

3. Elektrodentragarm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Hohlprofil (30) kastenförmig ausgestaltet ist mit einer aus mindestens zwei Bauelementen (31) zusammengeführten Wandung (35).

4. Elektrodentragarm nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente (31) aus baugleichen stranggepressten Aluminiumprofilen (32-34) bestehen, welche durch Schweißen innig miteinander verbunden sind.

5. Elektrodentragarm nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bauelemente (31) die Form eines L aufweisen.

6. Elektrodentragarm nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass ausgewählte Kanäle (36) zur Kühlung der Elektrodenhalterung (27) strömungsmäßig mit Zuführungen (49) und Abführungen (45) des Kühlmittelleitsystems (40) verbunden sind.

7. Elektrodentragarm nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,
dass bei Verwendung von drei Elektroden (21-23) der Elektrodentragarm (25) der mittleren Elektrode (22) in seinem Mittenabschnitt eine Abknickung (28) besitzt, die bei einer Länge l zur Elektrodentragarmlänge L im Verhältnis l:L = 1:3-4 unter einem Winkel α zwischen 50-70° zur Horizontalen vom Ofengefäß (11) wegweist.

Claims

1. An electrode supporting arm for arc furnaces for attaching an electrode supporting device in its front part, which arm is designed with walls formed at least partially of current-conducting material of high conductivity as a hollow profile,
characterised in that
the extruded walls (35) of the hollow profile (30) have a coolant guidance system (40) consisting of channels extending in the longitudinal direction, whereby the channels (36) arranged parallel to one another and parallel to the centre line of the supporting arm being introduced into the walls (35) in such a number and with such dimensions that sufficient cooling of the supporting arm is permitted without a reduction in the strength of the supporting arm.

2. An electrode supporting arm according to Claim 1,
characterised in that
the channels (36) have a diameter d which is in a ratio with the thickness D of the walls (35) of d:D = 1:1.5-2.5, and that the channels (36) are spaced apart from one another by a distance a = 1-1.5 D and are connected together flow-wise in pairs at the top and bottom ends essentially forming a closed coolant circuit.

3. An electrode supporting arm according to Claim 1,
characterised in that
the hollow profile (30) is box shaped with walls (35) composed of at least two structural members (31).

4. An electrode supporting arm according to Claim 3,
characterised in that
the structural members (31) consist of extruded aluminium profiles (32-34) of identical construction which are connected intimately together by welding.

5. An electrode supporting arm according to Claim 4,
characterised in that
the structural members (31) have the shape of an L.

6. An electrode supporting arm according to Claim 1,
characterised in that
selected channels (36) are connected flow-wise with supply means (49) and removal means (45) of the coolant guidance system (40) for cooling the electrode holding means (27).

7. An electrode supporting arm according to Claim 1,
characterised in that
when using three electrodes (2123) the electrode supporting arm (25) of the middle electrode (22) has a bent section (28) in its central section, which bent section, in the case of a length 1 relative to the electrode supporting arm length L in a ratio of 1:L = 1:3-4, points away from the furnace vessel (11) at an angle a of between 50-70' to the horizontal.

Revendications

1. Bras de support d ' électrode pour four à arc électrique, pour installer un dispositif de support d'électrode dans sa partie avant, qui est réalisé comme profilé creux avec une paroi formée au moins en partie d'une matière conductrice du courant de conductibilité élevée,
caractérisé en ce que la paroi (35) extrudée du profilé creux (30) présente un système de guidage d'un fluide de refroidissement (40), se composant des canaux s' étendant dans la direction longitudinale les canaux (36) agencés parallèlement les uns aux autres et parallèlement à l'axe central du bras du support étant prévus dans la paroi (35) en un nombre et une dimension qui permettent un refroidissement du bras de support suffisant sans diminuer la résistance mécanique du bras de support.

2. Bras de support d'électrode selon la revendication 1,
caractérisé en ce que les canaux (36) présentent un diamètre d qui, par rapport à l'épaisseur D de la paroi (35), est dans le rapport de d:D = 1:1,5-2,5, et en ce que les canaux (36) sont écartés l'un de l'autre d'une distance a = 1-1,5 D et sont reliés l'un ä l'autre par paire, pour l'écoulement, aussi bien à l'extrémité de tête qu'à l'extrémité de pied, en formant généralement un circuit de fluide de refroidissement fermé.

3. Bras de support d'électrode selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le profilé creux (30) est réalisé sous forme de caisson ayant une paroi (35) réunie ä partir d'au moins deux éléments constructifs (31).

4. Bras de support d'électrode selon la revendication 3,
caractérisé en ce que les éléments constructifs (31) sont constitués de profilés en aluminium (32-34) de construction identique extrudés, lesquels sont reliés intimement l'un ä 30 l'autre par soudage.

5. Bras de support d'électrode selon la revendication 4,
caractérisé en ce que les éléments constructifs (31) présentent la forme d'un L.

6. Bras de support d'électrode selon la revendication 1,
caractérisé en ce que des canaux choisis (36) pour le refroidissement du support d'électrode (27) sont reliés, pour l'écoulement, à des amenées (49) et évacuations (45) du système de guidage du fluide de refroidissement (40).

7. Bras de support d'électrode selon la revendication 1,
caractérisé en ce que, dans le cas de l'utilisation de trois électrodes (21-23), le bras de support d'électrode (25) de l'électrode médiane (22) possède, dans son troncon central, un coude (28) qui, pour une longueur 1 par rapport ä la longueur du bras de support d'électrode L dans le rapport I:L = 1:3-4, s'éloigne du récipient de four (11) sous un angle a entre 50-700 par rapport à l'horizontale.

Zeichnung