DE19529710A1

DE19529710A1 - Device for a remelting furnace with weight dependent control - is suited to lower a melt block of any weight into a melting chamber with high sensitivity and continually monitored measurement errors

Info

Publication number: DE19529710A1
Application number: DE1995129710
Authority: DE
Inventors: Iwaylo Dimitrov Dipl Ing Popov
Original assignee: Inteco Internationale Techinsche Beratung GmbH
Current assignee: Inteco Internationale Techinsche Beratung GmbH
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2015-08-12
Also published as: DE19529710C2

Abstract

Device for a remelting furnace with weight dependent control of the melting rate of the electrodes to be remelted has a hollow electrode rod, sealed on the outside, which passes through the furnace wall and can be moved lengthways, whose lower end is open to a furnace, and a console shaped as an electrode rod hanger which can be moved by a drive in the feed direction. There is a compensating vessel (3) fixed to the upper end (2) of the electrode rod (1), and attached to the console (5). A tubular pipe holder (11) surrounded in a gas-tight manner by a variable size seal extends upwards from the vessel (3) and on its part surrounds a draw bar (12). The holder (11) is supported by at least one weight bearer (22) on the compensating vessel (3), and on the other hand runs on the inside of the vessel where it is linked in a gastight manner to the vessel base.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Umschmelzofen mit gewichtsabhängiger Steuerung der Schmelzrate der umzuschmelzenden Elektrode mit einer in die Ofenwandung durchgeführten, längsbeweglich angeordneten, außen abgedichteten und hohlen Elektrodenstange mit zu einer Schmelzkammer offenem Ende sowie mit einer als Elektrodenstangenaufhängung ausgebildeten und über ein Antriebselement in Vorschußrichtung bewegbaren Konsole.The invention relates to a device for a Remelting furnace with weight-dependent control of the Melting rate of the electrode to be remelted with one in the Furnace wall, longitudinally movable, outside sealed and hollow electrode rod with too a melting chamber open end and with an as Electrode rod suspension trained and over a Drive element movable bracket in the advance direction.

Ein Wägungs-Meßwert kann zur Strom- bzw. Leistungsprogrammierung, zur Druckprogrammierung od. dgl. Maßnahmen verwendet werden. Die Schmelzratenregelung über die kontinuierliche Gewichtsmessung der umzuschmelzenden Elektrode wird häufig vorgezogen, da die übrigen als Regelgrößen verwendbaren Werte bei Umschmelzöfen in Bezug auf die zu regelnde Schmelzrate unzuverlässige Angaben liefern. Erfahrungsgemäß führt die Erfassung der Gewichtsabnahme der Charge pro Zeiteinheit - d. h. die Bildung des Differenzquotienten - für Steuer- und Regelzwecke zu einer hohen Gleichförmigkeit des Umschmelzvorganges.A weighing measurement value can be used for current or Performance programming, for printing programming or the like Measures are used. The melt rate control over the continuous weight measurement of the remelted Electrode is often preferred since the others are considered Control values usable values in relation to remelting furnaces unreliable information on the melting rate to be regulated deliver. Experience has shown that the registration of Batch weight loss per unit of time - d. H. the Formation of the difference quotient - for tax and Control purposes for a high uniformity of the Remelting process.

Durch die EP-PS 0 298 218 ist es bekannt, bei einem Umschmelzofen mit gewichtsabhängiger Steuerung des Abschmelzblocks die Halterung für den Abschmelzblock in einem besonderen Druckzylinder mit flaschenförmiger Konfiguration anzuordnen, der mit sich abwärts erstreckendem Halsteil dichtend durch eine Öffnung in der Deckplatte der Schmelzkammer hindurchgeführt ist; der Druckzylinder hängt an einer Traverse, die über Spindeln und Gewindehülsen vertikal bewegbar ist. An der oberen Stirnfläche des Druckzylinders ist ein Faltenbalg vorgesehen, dessen Oberkante mit dem Halterohr einer Halterung verbunden ist, wobei die Haltestange für den Abschmelzblock koaxial durch das Halterohr nach oben hindurchgeführt sowie an einem Tragrahmen für das Halterohr aufgehängt ist, der sich an der Traverse über einen Geber abstützt. Zwischen der Traverse und dem Tragrahmen ist ein Hilfszylinder angeordnet, der über eine Druckleitung mit dem Druckzylinder verbunden ist und über den die auf das Halterohr sowie die Haltestange einwirkenden Druckkräfte kompensiert werden.From EP-PS 0 298 218 it is known in one Remelting furnace with weight-dependent control of the Melting block the holder for the melting block in a special pressure cylinder with a bottle-shaped To arrange configuration with downward extending neck part sealingly through an opening in the Cover plate of the melting chamber is passed; of the Printing cylinder hangs on a crossbar that spindles and threaded sleeves can be moved vertically. On the top The end face of the pressure cylinder is a bellows provided, the upper edge of which with the holding tube Bracket is connected, the support rod for the Melting block coaxially upwards through the holding tube passed through and on a support frame for the holding tube is suspended on the traverse via an encoder supports. There is a between the crossbeam and the support frame Auxiliary cylinder arranged with a pressure line the printing cylinder is connected and through which the on the Holding tube and the pressure rod acting on the holding rod be compensated.

Da sich zum einen der Rahmen über den Geber an der Traverse abstützt, die ihrerseits durch die Spindeln und die Gewindehülsen auf der Grundkonstruktion der Anlage aufgehängt ist, und da zum andern der Druckzylinder fest durch Streben an der Traverse hängt, besteht die Gefahr, daß durch ungleichmäßigen Verschleiß der Gewindehülsen und/oder Spindeln die Traverse schräg zu den Spindeln - also zum Geber - hängt. Dadurch ist es möglich, daß in den Geber nicht nur das Gewicht der Elektrode und der dazugehörigen Aufhängungselemente sondern auch - durch die schräge Stellung der Traverse - Querkräfte eingeleitet werden. Diese Querkräfte beeinflussen stark die Genauigkeit der Verwiegung.Because, on the one hand, the frame over the encoder on the crossbar which in turn is supported by the spindles and the Threaded sleeves on the basic construction of the system is suspended, and the other hand, the pressure cylinder is fixed hanging on the crossbar, there is a risk that due to uneven wear of the threaded sleeves and / or spindles the traverse diagonally to the spindles - So to the donor - depends. This makes it possible that in the Not only the weight of the electrode and the encoder associated suspension elements but also - by the oblique position of the crossbar - transverse forces initiated will. These shear forces strongly affect accuracy the weighing.

Als weiterer Nachteil der beschriebenen Vorrichtung ist anzusehen, daß durch die Auf- und Abwärtsbewegung des oberen Endes des Halterohres im oberen Teil des Druckzylinders, dieser in Höhe und Durchmesser zu groß dimensioniert sein muß. Durch diese Bewegung ist auch die notwendige Stromzuführungskabellänge im Inneren des Druckzylinders so festzulegen, daß die Bewegung überhaupt möglich wird.Another disadvantage of the device described is to see that by the up and down movement of the upper end of the holding tube in the upper part of the Printing cylinder, this too large in height and diameter must be dimensioned. Through this movement, too necessary power supply cable length inside the Print cylinder so that the movement at all becomes possible.

Mit der US-PS 3 272 905 wird vorgeschlagen, den Geschwindigkeitsgeber an den Übergangsstellen von der Vorschubeinrichtung zum Elektrodenhalter anzubringen. Auf diese Weise werden die Reibungskräfte einer gegebenenfalls vorhandenen Gleitdichtung nicht vom Gewichtgeber mitgemessen, der Geber befindet sich jedoch im Inneren des Ofens im Wärmeeinfluß und wird vom Umschmelzstrom durchflossen, der einige zehntausend Ampere betragen kann. Außerdem ist ein solcher Geber bei hohen Elektrodengewichten und dem Hebelarm, den die Elektrode bildet, den harten Betriebsbedingungen beim Einsatz schwer gewachsen, was zwangsläufig wiederum die Meßgenauigkeit erheblich vermindert. Eine intensive Wasserkühlung des Gebers ist zudem unerläßlich.U.S. Patent 3,272,905 proposes that Speed sensor at the transition points from the Attach the feed device to the electrode holder. On this way the frictional forces become one if necessary existing sliding seal not from the weight sender measured, but the encoder is inside the Furnace under the influence of heat and is from the melt stream flowed through, which can be several tens of thousands of amperes. Such an encoder is also at high Electrode weights and the lever arm that the electrode forms, the harsh operating conditions in use difficult grown, which inevitably in turn increases the measuring accuracy significantly reduced. Intensive water cooling of the Donor is also essential.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit gewichtsabhängiger Steuerung für einen Umschmelzofen zu schaffen, die geeignet ist, einen Abschmelzblock bzw. eine Elektrode mit beliebig kleinem oder großem Gewicht feinfühlig und mit konstantem, rechnerisch ermittelbarem Meßfehler in die - sich unter vom Atmosphärendruck unterscheidenden Gasdruck befindende - Umschmelzkammer abzusenken.The present invention is based on the object a device with weight-dependent control for one Remelting furnace that is suitable to create a Abmelzblock or an electrode with any small or great weight sensitive and with constant, arithmetically ascertainable measurement error in the - under gas pressure different from atmospheric pressure - Lower the remelting chamber.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Patentanspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an.The teaching of the independent leads to the solution of this task Claim; the subclaims give favorable Training courses.

Erfindungsgemäß soll das sich während des Schmelzvorganges ändernde Gewicht der Abschmelzelektrode in möglichst engen Grenzen registrierbar sein, wobei keine verschleißabhängigen Meßfehler den Meßvorgang negativ beeinflussen können und das gesamte Meßsystem kräftemäßig ein in sich geschlossenes System darstellt, wobei die äußeren Baukomponenten der Anlage mit keinen anderen Kräften - wie z. B. Druckausgleichskräfte von Ausgleichszylindern - beansprucht werden.According to the invention, this should be done during the melting process changing weight of the consumable electrode in the narrowest possible Limits can be registered, but none wear-dependent measurement errors the measurement process negative can influence and the entire measuring system vigorously is a self-contained system, with the external components of the system with no other Forces - such as B. pressure compensation forces of Compensating cylinders - are claimed.

Im Rahmen der Erfindung liegt ein am oberen Ende der hohlen Elektrodenstange befestigtes und mit der Konsole fest verbundenes Ausgleichsgefäß, durch dessen oberen Gefäßboden eine rohrförmige Stromrohrhalterung durchgeführt und von einem Balg gasdicht umfaßt ist, die ihrerseits eine Zugstange umfängt. Die rohrförmige Stromrohrhalterung ist mit einem oberen und einem unteren Flansch so versehen, daß der obere Flansch über mindestens einen Gewichtsaufnehmer auf dem oberen Gefäßboden des Ausgleichsgefäßes abgestützt und der untere Flansch gasdicht im Inneren des Ausgleichsgefäßes mit mindestens einem Balg verbunden ist, der seinerseits innenseitig mit dem unteren Gefäßboden gasdicht verbunden und dessen wirkender Querschnitt gleich dem wirkenden Querschnitt des die rohrförmigen Stromrohrhalterung umfassenden Balges ist. Sein Innenraum ist über eine oder mehrere Bohrungen im unteren Ausgleichsgefäßboden mit der Atmosphäre pneumatisch verbunden.In the context of the invention lies at the top of the hollow Electrode rod attached and fixed to the console connected expansion tank, through the upper tank bottom performed a tubular power tube holder and by a bellows is gas-tight, which in turn a Drawbar embraces. The tubular flow tube bracket is provided with an upper and a lower flange so that the upper flange via at least one weight sensor supported on the upper bottom of the expansion tank and the lower flange gas-tight inside the Expansion tank is connected to at least one bellows, which in turn has the inside of the bottom of the vessel connected gastight and its effective cross section the same the effective cross section of the tubular Bellows is included. His interior is through one or more holes in the bottom Expansion tank bottom with the atmosphere pneumatic connected.

Um die Stromzuführung zu der Abschmelzelektrode zu gewährleisten, kann das Ausgleichsgefäß zweiteilig ausgeführt sein, so daß zwischen den beiden Gefäßteilen ein Stromzuführungsring gasdicht mitverschraubt wird. Innenseitig wird der Stromzuführungsring über weiche Stromlitzen mit dem Stromzuführungsrohr verbunden, an der Außenseite ist er über Stromrohre und einen Gleitkontakt mit dem äußeren Gleitstromrohr verbunden. To the power supply to the consumable electrode guarantee, the expansion tank can be in two parts be carried out so that between the two parts of the vessel Power supply ring is screwed gas-tight. The inside of the power supply ring is soft Current wires connected to the power supply tube on the On the outside it is over power tubes and a sliding contact connected to the outer flow tube.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred embodiment and based on the Drawing; this shows in

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Anlage; Fig. 1 a longitudinal section of a plant;

Fig. 2: einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1. FIG. 2: an enlarged section from FIG. 1.

An eine hohle Elektrodenstange 1 ist - im Bereich von de ren oberen Ende 2 - ein abgedichtetes Ausgleichsgefäß 3 angeflanscht und seinerseits über Streben 4 fest mit einer Konsole 5 verbunden. Letztere stellt einen Teil eines Elektrodenwagens 6 dar, der an einer Säule 7 über ein Antriebselement 8 vertikal bewegbar aufgehängt ist.On a hollow electrode rod 1 - in the region of de ren upper end 2 - a sealed expansion tank 3 is flanged and in turn connected via struts 4 to a console 5 . The latter represents part of an electrode carriage 6 which is suspended on a column 7 so as to be vertically movable via a drive element 8 .

In einem oberen Boden 9 des Ausgleichsgefäßes 3 ist eine Öffnung 10 vorgesehen. Eine diese durchsetzende rohrförmige Elektroden- oder Stromrohrhalterung 11 umfängt eine Zugstange 12, deren unteres Ende 13 eine Elektrodenklemme 14 anbietet. An dem in der Stromrohrhalterung 11 durch eine Dichtung i5 abgedichteten oberen Ende der Zugstange 12 ist ein Betätigungszylinder 16 mit Befestigungsflansch 17 zu erkennen. Die Stromrohrhalterung 11 umfaßt ihrerseits - außerhalb des Ausgleichsgefäßes 3 - einen oberen Flansch 18 sowie einen unteren Flansch 19 im Inneren des Ausgleichsgefäßes 3.An opening 10 is provided in an upper base 9 of the expansion tank 3 . A tubular electrode or current tube holder 11 passing through this includes a pull rod 12 , the lower end 13 of which offers an electrode clamp 14 . An actuating cylinder 16 with a fastening flange 17 can be seen on the upper end of the pull rod 12, which is sealed in the flow tube holder 11 by a seal i5. The flow tube holder 11 in turn comprises - outside the expansion tank 3 - an upper flange 18 and a lower flange 19 in the interior of the expansion tank 3 .

Zwischen dem oberen Ausgleichsgefäßboden 9 und dem oberen Flansch 18 der Stromrohrhalterung 11 ist ein Faltenbalg 20 angeordnet, der das aus dem Ausgleichsgefäß 3 durch die Öffnung 10 ragende Ende der Stromrohrhalterung 11 gasdicht umfaßt. Der obere Flansch 18 der Stromrohrhalterung 11 ist mittels Kalotten 21 auf Wägezellen 22 abgestützt, die ihrerseits auf jenem oberen Ausgleichsgefäßboden 9 befestigt sind. Der untere Flansch 19 der Stromrohrhalte rung 11 ist im Inneren des Ausgleichsgefäßes 3 mit einem Stromrohr 23 verbunden, das in die - hohle - Elektrodenstange 1 eingesteckt ist und die Zugstange 12 umfaßt. Zudem sind zwischen dem unteren Flansch 19 der Stromrohrhalterung 11 sowie einem unteren Ausgleichsgefäßboden 25 im Inneren des Ausgleichsgefäßes 3 Faltenbalge 24 gasdicht festgelegt, und ihre Innenräume 26 durch Bohrungen 27 mit der Atmosphäre pneumatisch verbunden.Between the upper expansion tank base 9 and the upper flange 18 of the flow tube holder 11 , a bellows 20 is arranged, which comprises the end of the flow tube holder 11 protruding from the expansion vessel 3 through the opening 10 in a gas-tight manner. The upper flange 18 of the flow tube holder 11 is supported by means of calottes 21 on load cells 22 , which in turn are fastened on that upper expansion tank bottom 9 . The lower flange 19 of the Stromrohrhalter tion 11 is connected in the interior of the expansion tank 3 with a flow tube 23 which is inserted into the - hollow - electrode rod 1 and includes the pull rod 12 . In addition, 3 bellows 24 are fixed gas-tight between the lower flange 19 of the flow tube holder 11 and a lower expansion tank bottom 25 in the interior of the expansion tank 3 , and their interiors 26 are pneumatically connected to the atmosphere by bores 27 .

Die Elektrodenstange 1 ist vertikal in einer Durchführung 28 einer Haube 29 eines als Schmelzkammer dienenden Druckgefäßes 30 der Anlage vertikal beweglich abgedichtet und trägt eine Elektrode 32. Zu dieser erfolgt die Stromzuführung von einer bei 33 angedeuteten Stromquelle über Strombänder 31 und das Stromrohr 23. Der Elektrode 32 folgt im Stromfluß ein Schlackenbad 34, ein erstarrender Block 35 und eine Bodenplatte 36. Von dieser führt eine Leitung 37 zurück zur Stromquelle 33. Die Strombänder 31 sind im Inneren des Ausgleichsgefäßes 3 an einem Stromring 38 verschraubt, der außenseitig über Rohre 39 und einem Gleitkontakt 40 mit einem Gleitstromrohr 41 galvanisch verbunden ist. Dieses ist seinerseits durch eine Leitung 42 an die Stromquelle 33 angeschlossen.The electrode rod 1 is sealed vertically movably in a feedthrough 28 of a hood 29 of a pressure vessel 30 of the system serving as a melting chamber and carries an electrode 32 . For this, the current is supplied from a current source indicated at 33 via current strips 31 and the current tube 23 . Electrode 32 is followed by a slag bath 34 , a solidifying block 35 and a base plate 36 in the current flow. A line 37 leads from this back to the current source 33 . The current strips 31 are screwed to a current ring 38 in the interior of the compensating vessel 3 , which is galvanically connected on the outside via pipes 39 and a sliding contact 40 to a sliding current pipe 41 . This in turn is connected to the current source 33 by a line 42 .

Die Elektrode 32 ist mit einem Zapfen 43 versehen, dank dessen sie - von der Elektrodenklemme 14 geklemmt - über den Betätigungszylinder 16 und die Zugstange 12 gegen Vorschubrichtung x gehoben und an die Stirnfläche des Stromrohres 23 herangezogen werden kann. Hierdurch werden einerseits der einwandfreie elektrische Kontakt zwischen Elektrode 32 und Stromrohr 23 sowie anderseits der geschlossene Kräftefluß im Elektrodenstangensystem gewährleistet. Die wirksame Fläche des oberen Faltenbalges 20 ist gleich der Summe der wirksamen Flächen der unteren Faltenbalge 24, so daß sich die in den Faltenbalgen 24, 30 durch den inneren Gasdruck im Druckgefäß 30 der Anlage vorkommenden Kräfte gegenseitig kompensieren; die Faltenbalge 24, 30 wirken somit als Kompensatoren.The electrode 32 is provided with a pin 43 , thanks to which it - clamped by the electrode clamp 14 - can be raised via the actuating cylinder 16 and the pull rod 12 against the feed direction x and can be used on the end face of the flow tube 23 . This ensures, on the one hand, the perfect electrical contact between the electrode 32 and the current tube 23 and, on the other hand, the closed flow of forces in the electrode rod system. The effective area of the upper bellows 20 is equal to the sum of the effective areas of the lower bellows 24 , so that the forces occurring in the bellows 24 , 30 by the internal gas pressure in the pressure vessel 30 of the system compensate each other; the bellows 24 , 30 thus act as compensators.

Der zu erwartende Meßfehler des Systems bildet sich aus den verschiedenen Federkonstanten der Kompensatoren 20, 24 und der Federkonstante der Wägezellen 22. Da aber diese Pa rameter schon im voraus ebenso bekannt sind wie der aus verfahrenstechnischen Gründen notwendige Gasdruck vor jeder Schmelze, ist dieser Fehler leicht zu berechnen und durch die Steuerung der Anlage rechnerisch auszugleichen.The expected measurement error of the system is formed from the different spring constants of the compensators 20 , 24 and the spring constant of the load cells 22 . However, since these parameters are known in advance as well as the gas pressure before each melt, which is necessary for procedural reasons, this error can be easily calculated and compensated for by the control of the system.

Claims

1.Device for a remelting furnace with weight-dependent control of the melting rate of the electrode to be remelted, with a longitudinally arranged, externally sealed and hollow electrode rod which is guided into the furnace wall and has a hollow end open to a melting chamber and with a bracket designed as an electrode rod suspension and movable in the feed direction via a drive element , characterized by a compensating vessel ( 3 ) attached to the upper end ( 2 ) of the electrode rod ( 1 ) and firmly connected to the bracket ( 5 ) from the electrode remote from a tubular current tube holder ( 11 ) surrounded by a size-adjustable sealing element ( 20 ) and in turn a pull rod ( 12 ) surrounds, the flow tube holder ( 11 ) being supported by at least one weight sensor ( 22 ) on the expansion tank ( 3 ) and on the other hand running inside the expansion tank ( 3 ), where it is gas-tight with the tank Floor is connected.

2. Device according to claim 1, characterized in that the flow tube holder ( 11 ) through an upper vessel bottom ( 9 ) of the expansion vessel ( 3 ) and is enclosed by a bellows ( 20 ) as a sealing element gas-tight.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the flow tube holder ( 11 ) with an upper flange ( 18 ) and a lower flange ( 19 ) is provided, the upper flange on the / the weight sensor ( 22 ) on the supports the upper vessel bottom ( 9 ) of the expansion vessel ( 3 ).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the lower flange ( 18 ) of the flow tube holder ( 11 ) is provided gas-tight in the interior of the expansion tank ( 3 ) with at least one bellows ( 24 ), which in turn is on the inside with the lower Vessel bottom ( 25 ) is connected, the interior ( 26 ) of this bellows ( 24 ) being pneumatically connected to the atmosphere via one or more bores ( 27 ) in a lower vessel bottom ( 25 ).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the effective cross section of the / the bellows / s ( 24 ) on the lower vessel bottom ( 25 ) is equal to the effective cross section of the tubular bellows holder ( 11 ) comprising other bellows ( 20 ) is.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the expansion vessel ( 3 ) is made in two parts and a current supply ring ( 38 ) is screwed gas-tight between the vessel parts.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the current supply ring (38) is connected via at least one flow pipe (41) and a sliding contact (40) having a Gleitstromrohr (41).