Elektrodentragarm für einen elektrischen Lichtbogenofen

Abstract

 Ein Elektrodentragarm für einen elektrischen Lichtbogenofen besteht aus einem Armteil (10) und einer Elektrodenspann­einrichtung und ist stromführend aus einem Material hoher Leitfähigkeit ausgebildet. Zwischen dem Armteil und der Elektrodenspanneinrichtung ist eine Flanschverbindung aus Flanschplatten (11, 12) vorgesehen, die beiderseits einen Kühlflüssigkeitshohlraum (20, 29) begrenzen und selbst Durchgangsöffnungen (21) für die Kühlflüssigkeit von einem zum anderen Kühlflüssigkeitshohlraum enthalten. Dies ermög­licht eine wirksame Kühlung der Flanschplatten und damit die direkte Stromführung über die Flanschverbindung bei Ausfüh­rung des Tragarms aus Leichtmetall.

Beschreibung

[0001] Die Elektroden von Lichtbogenöfen für die Stahlerzeugung werden von Tragarmen gehalten, die am Ende eine Elektroden­spanneinrichtung aufweisen und ihrerseits an Tragsäulen gehalten sind, die eine Höhenverstellung ermöglichen. Für die Kühlung der Elektrodenfassung und des Arms selbst sind Kühlwasser-Leiteinrichtungen vorgesehen. Für die Stromzu­führungen zu den Elektroden weisen die in der Praxis meist verwendeten Tragarme gesondert an den Tragarmen vorgesehene Hochstromleitungen auf. Da diese einen beträchtlichen herstellungs- und wartungstechnischen Aufwand mit sich bringen, hat man auch vorgeschlagen, den gesamten Tragarm aus Kupfer herzustellen und stromführend zu gestalten (US-A 2,494,775). Der Tragarm ist hohl ausgeführt und am vorderen Ende durch eine Flanschplatte abgeschlossen, die zur Flanschverbindung mit der Elektrodenspanneinrichtung dient. Auch ein Teil der Stromführung zur Spanneinrichtung wird ber die Flanschverbindung geleitet. Die Kühlflüssigkeit wird der Spanneinrichtung von dem innerhalb des Tragarms vorgesehenen Kühlflüssigkeitshohlraum über außenliegende Rohre an der Flanschverbindung vorbei zugeführt. Es ist nicht bekannt geworden, daß ein solcher Elektrodentragarm sich in der Praxis bewährt hätte; zumindest für größere Öfen scheint das ungünstige Verhältnis von Festigkeit und Gewicht von Kupfer als Tragarmmaterial recht ungünstig.

[0002] Diesem Mangel hilft eine andere bekannte Konstruktion ab EP-A 0184140), bei der der aus Stahl bestehende Tragarm außenseitig mit Kupfer oder Aluminium plattiert ist. Dies ist sehr aufwendig. Am Ende wird der Arm einschließlich seines Kühlflüssigkeitshohlraums von einer Flanschplatte begrenzt, die zur Flanschverbindung mit einer Kontaktbacke der Spanneinrichtung dient, wobei auch die Stromführung über diese Flanschverbindung stattfinden soll. In der Praxis wird diese Konstruktion jedoch mit einer die Flanschverbindung umgehenden, gesonderten Stromverbindung von der Kupferplattierung des Tragarms zu der Kontaktbacke ausgeführt, woraus zu schließen ist, daß die Stromführung über die Flanschverbindung selbst bei der Verwendung von Kupfer problematisch ist; ein absolut gleichmäßiger, großflächiger Übergangskontakt in der Flanschverbindung kann nämlich nicht garantiert werden, so daß örtlich Überhitzungen auftreten können, die rasch zur Zerstörung führen.

[0003] Bei wieder einem anderen bekannten Elektrodentragarm (FR-A 1336823) ist deshalb der in seiner Gesamtheit stromführend aus Aluminium hergestellte Tragarm nicht über eine Flansch­verbindung mit der Elektrodenspanneinrichtung verbunden, sondern die den Tragarm am Ende begrenzende Stirnplatte ist mit den die Spanneinrichtung bildenden Profilteilen ver­schweißt. Dadurch wird der problematische Berührungsstrom­übergang im Bereich einer Flanschverbindung vermieden. Nachteilig ist jedoch, daß die Spanneinrichtung nicht vom Tragarm gelöst werden kann. Dies mag in dem bekannten Fall deshalb akzeptabel sein, weil die Leistung und damit auch die Wärmeentwicklung und die Wartungsbedürftigkeit gering sind.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektroden­tragarm gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der weniger aufwendig als ein mit Kupfer oder Alumium plat­tierter Stahlarm ist und eine lösbare, stromführende Flanschverbindung zwischen dem Armteil und der Elektroden­spanneinrichtung gestattet.

[0005] Die erfindungsgemäße Lösung besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

[0006] Die Ausführung des Arms aus Leichtmetall gestattet es, trotz hinreichender Stabilität auf einen Stahlkern zu verzichten. Die Probleme, die im stromführenden Flanschbereich durch die Oxidationsneigung des Leichtmetalls insbesondere bei höherer Temperatur und seiner Abbranntanfälligkeit bei unzurei­chendem Berührungskontakt herrühren, werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Flanschverbindung durch die unmittelbare Nachbarschaft mit dem Kühlmittelhohlraum und mittels der kühlwasserführenden Durchgangsöffnungen beson­ders intensiv gekühlt ist. Örtliche Überhitzungen können deshalb nicht in gefährlichem Maße auftreten. Außerdem bewirken die Kühlwasserdurchgangsöffnungen zusätzlich eine Bauvereinfachung, weil außen liegende Verbindungsrohre vermieden werden.

[0007] Zweckmäßigerweise wird nicht nur auf der Seite des Armteils, sondern auch auf der Seite der Elektrodenspanneinrichtung die Flanschverbindung von einer Flanschplatte gebildet, die aus Leichtmetall besteht und an der Bildung des Kühlflüs­sigkeitshohlraums des entsprechenden Teils der Elektroden­spanneinrichtung beteiligt ist. Dadurch ergeben sich nämlich auf beiden Seiten der Flanschverbindung symmetrische Ver­hältnisse und es wird die Gefahr vermindert, daß die an der Flanschverbindung beteiligten Komponenten sich unter wech­selndem Temperatureinfluß verziehen und diejenigen Flächen­anteile der Flanschflächen, die effektiv stromführend Kontakt zueinander aufweisen, sich verändern könnten.

[0008] Für die von der Elektrodenspanneinrichtung gebildete Elek­trodenklemme müssen Betätigungsorgane vorgesehen werden, die im allgemeinen aus einer Zugstange, einem Federpaket und einer hydraulischen Entlastungseinrichtung bestehen. Erfin­dungsgemäß werden diese zwischen der Flanschverbindung und der Elektrodenklemme in einem weiteren, zur Elektroden­spanneinrichtung gehörigen Armabschnitt untergebracht. Dies hat den Vorteil, daß durch Wechsel der Elektroden­spanneinrichtung auch die Betätigungsorgane ausgetauscht werden können.

[0009] Für den Kühlwasserkreislauf des Arms können mehrere Durch­gangsöffnungen in der Flanschverbindung entsprechend dem Kühlungsbedarf der Flanschverbindung vorgesehen sein. Der Kühleffekt wird weiter dadurch gesteigert, daß in der Flanschverbindung auch Durchgangsöffnungen für die Kühlwassserversorgung des Spannbügels vorgesehen sind, die im übrigen aus Rohr- oder Schlauchleitungen bestehen kann, die teilweise außerhalb des Arms verlegt sind oder nach einer zweckmäßigen Ausführungsalternative der Erfindung durch eine Spannbügelzugstange verläuft, die zu den Betäti­gungsorganen der Elektrodenklemme gehört.

[0010] Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausfüh­rungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Anlage,

Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt durch den vorderen Teil des Tragarms und

Fig. 3 eine Draufsicht auf den vorderen Teil des Tragarms.

[0011] In Fig. 1 erkennt man die bekannte Anordnung eines Elektro­ofens 1, von dessen drei Elektroden eine Elektrode 2 darge­stellt ist. Für jede Elektrode ist eine Halteanordnung vorhanden, die aus einer vertikal verstellbaren Tragsäule 3, einem darauf befestigten Tragarm 4 und einer Zuleitungsan­ordnung 5 für Strom und Kühlwasser besteht. Der Tragarm 4 umfaßt einen hinteren Armteil 10 und die Elektrodenspann­einrichtung 6, die aus einem armfesten Teil 7 und einem Spannbügel 8 besteht. Im Zusammenhang der Erfindung ist die Elektrodenspanneinrichtung von dem dahinter liegenden Armteil 10 mittels der Flanschverbindung 9 trennbar.

[0012] Gemäß der Erfindung besteht der Tragarm 4, zumindest dessen Teil 10 und vorzugsweise auch dessen Teil 7 aus Aluminium und ist er als solcher stromführend ausgebildet.

[0013] Der Armteil 10 ist als innen verrippter Hohlkörper ausge­führt, der mit Kühlwasser gefüllt ist und zwecks Zirkulation zwei Kühlwasserwege bildet. Er endet vorne in einer Flanschplatte 11, mit der die entsprechende Flanschplatte 12 der Elektrodenfassung 6 zur Bildung der Flanschverbindung 9 verschraubt ist. Die Kontaktfläche dieser Flanschplatten ist als Stromübergangsfläche ausgebildet. Die Flanschplatten 11, 12 sind Teil des Armteils 10 bzw. des armfesten Teils 7 und bestehen daher wie diese aus Aluminium oder Aluminiumlegie­rung.

[0014] Der armfeste Teil der Elektrodenspanneinrichtung besteht aus dem langgestreckten, den Armteil 10 fortsetzenden Armab­schnitt 13 und einem sich gabelnden Teil 14, der Kontakt­backen 15 aufweist, die zum Halten der Elektrode und zur Bildung eines widerstandsarmen Stromübergangs an dieser anliegen. Der Spannbügel der Elektrodenfassung ist ringför­mig geschlossen mit einer Druckbacke 16 ausgeführt und wird zur Erzeugung der Haltespannung von einer Zugstange 17 unter Wirkung eines Federplattenpakets 18 nach hinten gezogen. Mittels der hydraulischen Kolbenzylinderanordnung 19 kann das Federpaket zusammengedrückt und der Spannbügel für den Elektrodenwechsel nach vorne geschoben werden. Der armfeste Teil 7 und der Spannbügel 8 der Elektrodenfassung 6 sind in bekannter Weise hohl ausgeführt zur Aufnahme von Kühlwasser.

[0015] Während die tragenden Teile des armfesten Teils 7 aus Aluminium bestehen und stromführend sind, kann der Spannbü­gel 8 in herkömmlicher Weise, beispielsweise aus legiertem Stahl, hergestellt sein.

[0016] Die Kühlwasserhohlräume 20 des armfesten Teils 7 der Elek­trodenspanneinrichtung stehen über Kühlwasserdurchgangsöff­nungen, von denen eine bei 21 in Fig. 2 veranschaulicht ist, mit den Kühlwasserhohlräumen 29 des Armteils 10 in Verbin­dung, so daß sich für die Kühlwasserzirkulation ein ge­schlossener Weg durch diese Teile ergibt. Die Anordnung der Kühlwasserdurchgangsöffnungen 21 in den Flanschplatten 11, 12 vereinfacht das Auswechseln der Elektrodenspann­einrichtung und kühlt die Flanschplatten. Hingegen verlaufen die zur Kolbenzylindereinrichtung 19 gehörenden Hydrau­likleitungen 22 außerhalb der Flanschverbindung.

[0017] Für die Kühlwasserversorgung des Spannbügels 8 sind inner­halb des Armteils 10 Rohrleitungen und in den Flanschplatten 11, 12 aneinander anschließende Durchgangsöffnungen vorgesehen, die zu außen liegenden Rohrverbindungen 23 führen, die bekannterweise über Schläuche 24 an den Spann­bügel angeschlossen sind. Diese außen liegenden Rohrverbin­dungen können vermieden werden, indem die Zugstange 17 zur Kühlwasserführung ausgebildet ist. Zu diesem Zweck kann - wie in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet ist - eine Übergangskammer 25 vorgesehen sein, die in einen Zu- und Abführungsteil geteilt und in nicht gezeigter Weise an Kühlwasserzu- und -abführungsrohre angeschlossen ist. Die Wände der Kammer 25 sind an die Oberfläche der Zugstange 17 angedichtet. Die Zugstange 17 enthält zwei Längskanäle, die sich als Zu- bzw. Abführungsöffnung in die Kammer 25 öffnen und die am vorderen Ende der Zugstange 17 an die Kühlwas­serhohlräume 26 des Spannbügels 8 angeschlossen sind, so daß sich der durch strichpunktierte Pfeile in Fig. 2 angedeutete Strömungsverlauf ergeben kann.

[0018] In der dargestellten Ausführung ist vorgesehen, daß die Kontaktbacken 15 einstückig mit der Elektrodenfassung verbunden sind, d. h. mit ihr fest verschweißt sind oder Teile der elektrodenseitigen Wände der Gabeln 14 sind. Da diese Wände durch eingelassene Kühlwasserkanäle und dank der hohen Wärmeleitfähigkeit von Aluminium auch an der Außen­fläche gut gekühlt sind, kann sich hierdurch eine wesent­liche Vereinfachung gegenüber herkömmlichen, lösbaren Kontaktbacken ergeben. Aber auch wenn im Zusammenhang der Erfindung die Kontaktbacken als gesonderte, lösbare Teile ausgebildet sind, tritt eine Vereinfachung dadurch ein, daß eine Isolation zwischen ihnen und den Gabelteilen 14 nicht erforderlich ist.

Ansprüche

1. Elektrodentragarm für einen elektrischen Lichtbogenofen (1), der einen Armteil (10) und eine Elektrodenspann­einrichtung (6) umfaßt und stromführend aus einem Material hoher Leitfähigkeit ausgebildet ist, wobei zwischen dem Armteil (10) und der Elektrodenspannein­richtung (6) eine stromführende Flanschverbindung (9) vorgesehen ist und der Armteil (10) einen Kühlflüssig­keitshohlraum (29) bildet, der und eine Kühl­flüssigkeitsverbindung zu einem Kühlflüssigkeitshohlraum (20) in einem an die Flanschverbindung grenzenden Teil (7) der Elektrodenspanneinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Armteil (10) aus Leichtmetall besteht, daß die Flanschplatte (11) des Armteils dessen Kühlflüssigkeitshohlraum (29) begrenzt und daß der die Kühlflüssigkeitsverbindung zwischen den Kühlflüssig­keitshohlräumen (20, 29) des Armteils (10) und des an die Flanschverbindung (9) grenzenden Teils (7) der Elektrodenspanneinrichtung von Kühlwasserdurchgangsöff­nungen (21) in der Flanschverbindung (9) gebildet ist.

2. Elektrodentragarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß auch der an die Flanschverbindung (9) grenzende Teil (7) der Elektrodenspanneinrichtung aus Leichtmetall besteht.

3. Elektrodentragarm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenspanneinrichtung eine Elektrodenklemme (8, 14, 15, 16) und einen zwischen der Flanschverbindung (9) und der Elektrodenklemme angeord­neten, Armabschnitt (13) umfaßt, der Betätigungsorgane (17, 18, 19) für die Elektrodenklemme enthält.

4. Elektrodentragarm nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­net, daß die Elektrodenklemme eine mit dem Armabschnitt (13) verbundene Kontaktbacke (15) und einen mit den Betätigungsorganen (17, 18, 19) verbundenen Spannbügel (8) umfaßt und daß der Spannbügel und die Betätigungs­organe gegenüber dem Armabschnitt elektrisch isoliert sind.

5. Elektrodentragarm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschverbindung (9) Durchgangsöffnungen (28) für den Spannbügel-Kühlkreis­lauf enthält.

6. Elektrodentragarm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­net, daß die Kühlwasserführung zu bzw. von dem Spannbü­gel (8) durch eine Spannbügelzugstange (17) innerhalb des Armabschnitts (13) verläuft.

Zeichnung