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EP0061612A1 - Hochstromleitungssystem für Elektroöfen - Google Patents

Hochstromleitungssystem für Elektroöfen Download PDF

Info

Publication number
EP0061612A1
EP0061612A1 EP82101844A EP82101844A EP0061612A1 EP 0061612 A1 EP0061612 A1 EP 0061612A1 EP 82101844 A EP82101844 A EP 82101844A EP 82101844 A EP82101844 A EP 82101844A EP 0061612 A1 EP0061612 A1 EP 0061612A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
vertical part
support arm
support arms
composite material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP82101844A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0061612B1 (de
Inventor
Joachim Ehle
Alfred Wagner
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.)
Cessione mannesmann AG
Original Assignee
Fried Krupp AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fried Krupp AG filed Critical Fried Krupp AG
Priority to AT82101844T priority Critical patent/ATE14816T1/de
Publication of EP0061612A1 publication Critical patent/EP0061612A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0061612B1 publication Critical patent/EP0061612B1/de
Expired legal-status Critical Current

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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

Definitions

  • the invention relates to a high-current line system for electric furnaces with at least one liquid-cooled, essentially horizontal electrode support arm which is formed from a closed hollow profile and serves as a current conductor.
  • the high-current lines in the region of the electrode support arms are generally arranged above and parallel to them.
  • the support arm made of steel or non-magnetic material is induced by the heat that occurs
  • the invention is therefore based on the object of providing a high-current line system of the type mentioned at the outset which enables the electrode to be moved quickly and safe to grasp and reduce the losses of the electrical wiring system
  • the solution to this problem is given in the characterizing part of claim 1.
  • the electrode is provided, via a screwed-in nipple, with a connecting part for a fastening means of a tensioning device, which is the subject of claims 6 to 10.
  • the connection part is previously screwed onto the prepared new electrode and clamped in a very short time by the expansion cone of the tensioning device, thereby holding the electrode with the tensioning device.
  • the residual electrode to be removed can also be removed simply and quickly.
  • the connector still on the remaining electrode can be used again.
  • the support arm 2 fastened on the electrode guide column 1 has an upright rectangular cross section, the four corners of which are rounded.
  • the closed hollow profile of the support arm 2 is composed of two sheets of copper-steel composite material which extend practically over its entire length so that a longitudinal seam 3 is formed on each side such that only the steel as the load-bearing internal component 4 is welded.
  • the external component 5 of the composite material consists of copper and, since it only has a current-conducting function, does not need to be welded at least over the substantial part of the length of the electrode support arm 2.
  • the composite material enables a particularly favorable combination of mechanical load-bearing and electrical control behavior.
  • the electrode guide column 1 has an insulating plate 5 and a chuck 6, through the two vertical bores 7 of which a hammer head screw 9 covered with an insulating sleeve 8 is inserted from above.
  • a hammer head screw 9 covered with an insulating sleeve 8 is inserted from above.
  • Centrally to the holes 7 are arranged in the lower plate 10 of the electrode support arm 2 slots 11 through which the head of the hammer head screw 9 fits in a known manner and is then rotated in a known manner by 90 0 for attachment.
  • a disc 12 is provided with an elongated hole made of an insulating material.
  • the hammer head screws are covered within the electrode support arm with a sealing housing 13.
  • the support arms 2 are each provided with a vertical part 14 of the same type, which in the lowered state extends into the furnace (not shown).
  • the vertical part 14 is flanged to the support arm 2 so that the transition of the electrical current is ensured. The latter is e.g. then always the case when the vertical part is welded to the support arm 2 as a further embodiment.
  • the part 14 is provided with a clamping device 15 for a clamping nipple 16, which holds the graphite electrode 17 and thereby presses against a lower annular outer surface 28 of the vertical part 14, where the current transfer to the electrode 17 occurs essentially (FIG. 4).
  • the vertical part 14 is water-cooled.
  • the cooling water is introduced into the interior of the support arm 2 via connections 18 on the side facing away from the furnace and reaches the interior of the vertical part 14 via bypass channels 19 and from here through a central channel 20 of the clamping nipple 16 via further channels 21, 22 and 23 back into the support arm 2, where it is passed through channels 24 and exits at the end facing away from the furnace.
  • the composite material of the vertical part 14, as shown in FIG. 4, is covered on the outside with a jacket 25 of refractory material.
  • the vertical part 14 enables the length of the graphite electrode to be shortened, which on the one hand improves the vibration behavior of the system and on the other hand facilitates the removal of the electrode by the clamping device 15.
  • a connecting flange 26 for the flexible high-current cables 27 is fastened in a highly conductive manner (FIG. 3).
  • the two longer support arms have a greater moment of inertia or section modulus than the shorter support arm.
  • the easiest way to achieve this in a known manner is to increase the height of the cross-section of the support arm.
  • Fig. 5 shows an embodiment in which the support arm 2 is composed of four plates welded to the corners of the profile.
  • the support arm with a round cross section according to FIG. 6 only the internal load-bearing component made of ferritic or austenitic steel is welded here.
  • the electrode support arms 2 are arranged such that a support arm 30 is higher than the other two support arms 31, 32.
  • the composite material is only used for the mutually facing walls of the support arms, because only these are mainly supplied with current. This saves expensive material.
  • the lower half of the support arm 30 is made of composite material, while the inner and upper walls of the support arms 31 and 32 are each made of composite material.
  • the composite parts consist of in each case a correspondingly bent part, the steel component of which is welded to the steel material of the respectively adjoining wall parts.
  • FIG 8 shows an exemplary embodiment of the vertical part 14, which is connected to the electrode support arm via a flange 33 and has a cooling jacket which can be filled with water.
  • the cooling jacket is formed by a vertical annular space 36 formed between an outer tube 34 and an inner tube 35.
  • eight tubular inlet channels 37 are arranged so as to extend vertically over the entire length of the annular space 36.
  • the upper end of the inlet channels 37 is connected to the bypass channels 19 which supply the cooling water via the support arm 2.
  • the inlet channels have lateral outlet openings 38 through which the supplied cooling water flows into the annular space 36 and is then discharged again via the channels 23 connected to them above and the channels 24 connected via the support arm.
  • a cylinder 39 is arranged axially, in which a pull rod 41 emerging from it at the bottom and provided with a piston 40 at the upper end is displaceably guided.
  • the cylinder 39 is closed with a screwed flange cover 42, which is connected to a pressure oil supply via a bore 43.
  • the annular space 44 of the cylinder 39 located under the piston 40 is provided with disk springs 44 which are supported at the bottom of the cylinder and at the top of the piston.
  • the pull rod 41 has at its lower end an upwardly tapering expansion cone 45, which extends from an annular one to the circumference evenly distributed segments 46 surrounding expansion cone.
  • the segments 46 are connected to a tube 47 serving as a holder by welding, which is arranged axially with the tension span 41 and is screwed to the cylinder 39 at its upper end via a flange 48.
  • the lower end of the tube 47 is flared and provided with longitudinal slots 49 between the individual segments 46 such that radial resilient movements of the segments 46 are made possible.
  • the electrode 17 is provided at its connection end with a conical threaded bore 50, into which a nipple 51 having a double-conical shape and completely provided with an external thread is screwed.
  • a nipple bell provided with a corresponding internal thread is screwed onto the projecting end of the nipple 51 to fasten the electrode 17 to the vertical part 14 as a connecting part.
  • the nipple bell 52 is a rotationally symmetrical part and has at the other end, which is not provided with an internal thread, a central conical bore 53 which tapers outwards.
  • the nipple bell 52 also has two blind holes 58 on its outside opposite one another which serve as attachment means for a hoist.
  • the replacement of the electrode proceeds as follows: To release the used residual electrode 17, the pull rod 41 is moved downward by pressurizing its end face and the piston 40 and thereby releases the segments 46 that are free by springing the tongue-like parts of the lower end of the tube 47 at least as far inward that the narrowest point of the bore 53 is free.
  • the remaining electrode together with the nipple 51 and the nipple bell 52 can be pulled down.
  • a new electrode also provided with a nipple 51 and a screwed-on nipple bell 52, is inserted into the connection end of the vertical part, so that the upper annular end face of the electrode 17 abuts the lower annular outer surface 28.
  • a length compensator 54 of the tube 47 is used for any adjustment movements of the annular expansion cone in the axial direction.
  • the current essentially flows via the outer tube 34, which can also consist entirely or partially of composite material, and is conducted to a small extent via the inner tube 35.
  • the tensioning device is opposite the live pipes 34 and 35 by annular insulating material 55, which are arranged between the cover 42 and cylinder 39 on the one hand and its mounting flange 56 on the other.
  • the outer tube 34 is surrounded in the lower region, reaching approximately to the support arm 2, by a jacket 57 made of insulating material, which is composed of interchangeable rings which are made of an impact-resistant ceramic material. This insulation reduces cooling water consumption.
  • the electrode support arm 2 has at its end facing away from the furnace a further tubular vertical part 58 which is welded to the underside of the support arm.
  • the vertical part 58 is provided on its outside with a welded-on flange bracket 59 for the connection of the high-current cables 27.
  • This further vertical part brings about a further improvement in the reactance symmetry of the system even with a relatively short design; so that its useful length depends on the respective local and constructional conditions, e.g. Size of the furnace, location of cables and transformer or the control panel can adjust.
  • the material or composite material used for the electrode support arm and for the two vertical parts depends, in addition to the desired carrying behavior, primarily on whether direct or alternating or three-phase current is used. While simple structural steel (carbon steel) is often suitable for direct current, at are AC use in addition to the composite materials, such as those made of aluminum and steel or preferably copper and steel, particularly well suited to non-magnetic chromium-alloyed stainless steels.

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Abstract

Bei diesem System werden die aus einem geschlossenen hohlen flüssigkeitsgekühlten Profil gebildeten Elektrodentragarme (2) eines Electroofens mit einem vertikalen Teil (14) gleicher Bauweise versehen, an dessen unterem Ende die Elektrode (17) vorzugsweise mittels einer Spannvorrichtung (15) auswechselbar befestigt ist. Die Tragarme (2) sind zur besseren Stromübertragung bevorzugt entsprechend ihrer Strombeaufschlagung zum Teil aus einem Zwei-Komponenten-Verbundwerkstoff hergestellt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochstromleitungssystem für Elektroöfen mit mindestens einem aus einem geschlossenen hohlen Profil gebildeten, als Stromleiter dienenden, flüssigkeitsgekühlten, im wesentlichen horizontal verlaufenden Elektrodentragarm.
  • An den bekannten Elektroöfen werden die Hochstromleitungen im Bereich der Elektrodentragarme in der Regel über und parallel zu diesen angeordnet. Der aus Stahl oder nichtmagnetischem Werkstoff bestehende Tragarm ist wegen der auftretenden Wärme durch induzierte
  • Ströme ebenso wie die Kupferrohre meist wassergekühlt. Ein solches System ist anlagentechnisch und im Betrieb aufwendig. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, den Tragarm als Stromleiter zu verwenden, und ihn zu diesem Zweck mit einer ihn umgebenden Hülse aus einem Material guter Leitfähigkeit zu versehen (DE-.OS 15 65 382) . Ein solcher Tragarm ist dann ofenseitig mit den bekannten Elektrodenklemmen versehen, welche die Elektroden halten und bei deren Nachsetzen gelöst werden müssen. Diese Elektrodenklemmen sind eine wesentliche Schwachstelle des Stromleitungssystem, weil es schwierig ist, mit ihnen gleichzeitig einen guten Stromübergang zu erzielen und die Elektrode dabei nicht zu beschädigen. Außerdem bedingt das häufige Nachsetzen der Elektroden unerwünschte längere Betriebsunterbrechungen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hochstromleitungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das es ermöglicht, die Elektrode schnell und sicher zu fassen und die Verluste des elektrischen Leitungssystems zu verringern. Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 wiedergegeben.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen in erster Linie in der wirtschaftlichen Art der Herstellung des neuen Hochstromleitungssystems und seiner platzsparenden Bauweise. Dadurch ist es möglich, den senkrechten Hub des gesamten Systems, bewirkt in der Regel durch die Elektrodenführungssäule, zu vergrößern und dadurch die Elektrodennachsetzintervalle zu verlängern.
  • Das Nachsetzen mittels Elektrodenklemmen ist beim neuen System durch ein Auswechseln abgebrannter Elektroden ersetzt. Dies ermöglicht einen festen Sitz und damit guten Stromübergang an der Verbindungsstelle. Dadurch, daß der querschnittsgleiche vertikale Teil des Elektrodentragarms durch den Ofendeckel hindurch in das Innere des Ofens hineinreicht, ist es möglich, die Elektrode fast vollständig aufzuzehren.
  • Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Elektrode über einen hineingeschraubten Nippel mit einem Anschlußteil für ein Befestigungsmittel einer Spannvorrichtung versehen ist, die Gegenstand der Ansprüche 6 bis 10 ist. Das Anschlußteil wird vorher auf die vorbereitete neue Elektrode aufgeschraubt und durch den Spreizkonus der Spannvorrichtung in kürzester Zeit festgeklemmt und dadurch die Elektrode mit der Spannvorrichtung festgehalten. Das Lösen der zu entfernenden Restelektrode erfolgt ebenso einfach und schnell. Das noch auf der Restelektrode befindliche Anschlußteil kann wieder verwendet werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen wiedergegeben.
  • In der nachfolgend näher erläuterten Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen im einzelnen:
    • Fig. 1 einen Elektroden-Tragarm in Ansicht,
    • Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,
    • Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1,
    • Fig. 4 die Einzelheit IV in Fig. 1 vergrößert im Schnitt,
    • Fig. 5 und 6 je einen Querschnitt durch einen Elektroden-Tragarm in jeweils anderer Ausführungsform,
    • Fig. 7 einen senkrechten Schnitt durch eine Anordnung von drei im Dreieck angeordneten Tragarmen,
    • Fig. 8 einen senkrechten Schnitt durch einen vertikalen Teil eines Elektroden-Tragarms in dessen Mittelebene,
    • Fig. 9 eine an den vertikalen Teil angeschlossene Elektrode im senkrechten Schnitt und
    • Fig. 10 einen an seinem dem Ofen abgewandten Ende mit einem weiteren vertikalen Teil versehenen Elektroden-Tragarm.
  • Wie Fig. 1 und 2 zeigen, weist der auf der Elektrodenführungssäule 1 befestigte Tragarm 2 einen hochkant angeordneten rechteckigen Querschnitt auf, dessen vier Ecken abgerundet sind. Das geschlossene hohle Profil des Tragarms 2 ist aus zwei sich praktisch über seine gesamte Länge erstreckenden Blechen aus Kupfer-Stahl-Verbundwerkstoff so zusammengesetzt, daß an jeder Seite eine Längsnaht 3 so ausgebildet ist, daß nur der Stahl als tragende innenliegende Komponente 4 verschweißt ist. Die außenliegende Komponente 5 des Verbundwerkstoffs besteht aus Kupfer und braucht, da sie lediglich stromleitende Funktion hat, zumindest über den wesentlichen Teil der Länge des Elektroden-Tragarms 2 nicht verschweißt zu werden. Der Verbundwerkstoff ermöglicht eine besonders günstige Kombination von mechanischem Trag- und elektrischem Leit-Verhalten.
  • Aus Fig. 2 ist zu erkennen, wie die Befestigung und Isolierung zwischen dem Tragarm 2 und der Elektrodenführungssäule 1 ausgeführt ist. Die Elektrodenführungssäule 1 weist am oberen Ende eine Isolierplatte 5 und ein Futterstück 6 auf, durch deren zwei senkrechte Bohrungen 7 jeweils eine mit einer Isolierhülse 8 umkleidete Hammerkopfschraube 9 von oben her eingesteckt ist. Zentrisch zu den Bohrungen 7 sind in der unteren Platte 10 des Elektroden-Tragarms 2 Langlöcher 11 angeordnet, durch die der Kopf der Hammerkopfschraube 9 in bekannter Weise hindurchpaßt und anschließend in bekannter Weise zur Befestigung um 900 verdreht wird. Zwischen dem Kopf der Hammerkopfschraube und der Platte 10 wird eine ebenfalls mit einem Langloch versehene Scheibe 12 aus einem Isolierstoff angeordnet. Die Hammerkopfschrauben sind innerhalb des Elektroden-Tragarms mit einem abdichtenden Gehäuse 13 überdeckt.
  • Offenseitig sind die Tragarme 2 jeweils mit einem vertikalen Teil 14 gleicher Bauart versehen, welcher in abgesenktem Zustand in den nicht dargestellten Ofen hineinreicht. Der vertikale Teil 14 ist an den Tragarm 2 so angeflanscht, daß der Übergang des elektrischen Stroms gewährleistet ist. Letzteres ist z.B. dann immer der Fall, wenn der vertikale Teil als weitere Ausführungsform an den Tragarm 2 angeschweißt ist. Der Teil 14 ist mit einer Spannvorrichtung 15 für einen Spannippel 16 versehen, welcher die Graphit-Elektrode 17 festhält und dabei gegen eine untere ringförmige Außenfläche 28 des vertikalen Teils 14 preßt, wo der Stromübergang zur Elektrode 17 im wesentlichen erfolgt (Fig. 4).
  • Wie der Elektroden-Tragarm 2 ist auch der vertikale Teil 14 wassergekühlt. Das Kühlwasser wird über Anschlüsse 18 an der dem Ofen abgewandten Seite in das Innere des Tragarms 2 eingeleitet und gelangt über Umführungskanäle 19 in das Innere des vertikalen Teils 14 und von hier aus durch einen zentralen Kanal 20 des Spannippels 16 über weitere Kanäle 21, 22 und 23 wieder zurück in den Tragarm 2, wo es durch Kanäle 24 geleitet wird und am dem Ofen abgewandten Ende wieder austritt. Der Verbundwerkstoff des vertikalen Teils 14 ist, wie Fig. 4 zeigt, außen mit einem Mantel 25 feuerfesten Materials umkleidet. Der vertikale Teil 14 ermöglicht eine Verkürzung der Länge der Graphit-Elektrode, wodurch einerseits das Schwingungsverhalten des Systems verbessert und andererseits der Ausbau der Elektrode durch die Spannvorrichtung 15 erleichtert wird.
  • An dem dem Ofen abgewandten Ende des Tragarms 2 ist ein Anschlußflansch 26 für die flexiblen Hochstromkabel 27 gut leitend befestigt (Fig. 3).
  • Bei unterschiedlicher Länge der Tragarme 2, wie z.B. normalerweise bei im Dreieck angeordneten Elektroden, weisen die beiden längeren Tragarme ein größeres Trägheits- bzw. Widerstandsmoment als der kürzere Tragarm auf. Dies wird in bekannter Weise am einfachsten durch Vergrößerung der Höhe des Tragarm-Querschnitts erreicht.
  • Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, in welcher der Tragarm 2 aus vier an den Ecken des Profils verschweißten Platten zusammengesetzt ist. Hier ist ebenfalls wie auch bei dem Tragarm mit rundem Querschnitt nach Fig. 6 lediglich die innenliegende tragende, aus ferritischem oder austenitischem Stahl bestehende Komponente verschweißt. Selbstverständlich können auch je nach Zweckmäßigkeit andere Profil-Querschnitte, z.B. eingeschnürte, für den Tragarm 2 und den vertikalen Teil 14 gewählt werden.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 sind die Elektrodentragarme 2 so angeordnet, daß ein Tragarm 30 höher als die beiden anderen Tragarme 31, 32 liegt. Bei diesem Dreiphasen-Hochstromleitungssystem ist der Verbundwerkstoff nur für die einander zugewandten Wände der Tragarme eingesetzt, weil nur diese hauptsächlich mit Strom beaufschlagt werden. Dadurch wird teurer Werkstoff eingespart. So besteht beim Tragarm 30 nur die untere Hälfte aus Verbundwerkstoff, während bei den Tragarmen 31 und 32 jeweils die innere und obere Wand aus Verbundwerkstoff hergestellt ist. Die Verbundwerkstoffteile bestehen aus jeweils einem entsprechend abgekanteten Teil, dessen Stahlkomponente mit dem Stahlwerkstoff der jeweils anschließenden Wandteile verschweißt sind.
  • Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel des vertikalen Teils 14, der über einen Flansch 33 mit dem Elektrodentragarm verbunden ist und einen mit Wasser beschickbaren Kühlmantel aufweist. Der Kühlmantel wird gebildet durch einen zwischen einem Außenrohr 34 und einem Innenrohr 35 ausgebildeten vertikalen Ringraum 36. In dem Ringraum 36 sind auf den Umfang gleichmäßig verteilt acht rohrförmige Zulaufkanäle 37 über die ganze Länge des Ringraums 36 verlaufend senkrecht angeordnet. Die Zulaufkanäle 37 sind mit ihrem oberen Ende mit den das Kühlwasser über den Tragarm 2 zuführenden Umführungskanälen 19 verbunden. An ihrem unteren Ende weisen die Zulaufkanäle seitliche Austrittsöffnungen 38 auf, durch welche das zugeführte Kühlwasser in den Ringraum 36 einströmt und dann über die an diesen oben angeschlossenen Kanäle 23 und die angeschlossenen Kanäle 24 über den Tragarm wieder abgeleitet wird.
  • Im oberen Teil des vertikalen Teils 14 ist achsgleich ein Zylinder 39 angeordnet, in welchem eine unten aus ihm austretende,am oberen Ende mit einem Kolben 40 versehene Zugstange 41 verschiebbar geführt ist. Am oberen Ende ist der Zylinder 39 mit einem verschraubten Flanschdeckel 42 verschlossen, der über eine Bohrung 43 an eine Druckölzufuhr angeschlossen ist. Der unter dem Kolben 40 befindliche Ringraum 44 des Zylinders 39 ist mit sich unten am Zylinder und oben am Kolben abstützenden Tellerfedern 44 versehen. Die Zugstange 41 weist an ihrem unteren Ende einen sich nach oben verjüngenden Spreizkegel 45 auf, der von einem ringförmigen, aus mehreren auf den Umfang gleichmäßig verteilten Segmenten 46 bestehenden Spreizkonus umgeben ist. Die Segmente 46 sind an einem als Halter dienenden Rohr 47 durch Anschweißen verbunden, das achsgleich mit der Zugspanne 41 angeordnet und an seinem oberen Ende über einen Flansch 48 an den Zylinder 39 angeschraubt ist. Das untere Ende des Rohres 47 ist konisch aufgeweitet und zwischen den einzelnen Segmenten 46 derart mit Längsschlitzen 49 versehen, daß radiale federnde Bewegungen der Segmente 46 ermöglicht werden.
  • Wie Fig. 9 zeigt, ist die Elektrode 17 an ihrem Anschlußende mit einer konischen Gewindebohrung 50 versehen, in welcher ein eine doppelkonische Form aufweisender und vollständig mit Außengewinde versehener Nippel 51 hineingeschraubt ist. Auf das vorstehende Ende des Nippels 51 wird zum Befestigen der Elektrode 17 am vertikalen Teil 14 als Anschlußteil eine mit entsprechendem Innengewinde versehene Nippelglocke aufgeschraubt. Die Nippelglocke 52 ist ein rotationssymmetrisches Teil und weist am anderen, nicht mit Innengewinde versehenen Ende eine zentrische konische Bohrung 53 auf, die sich nach außen verjüngt. Die Nippelglocke 52 weist ferner an ihrer Außenseite einander gegenüberliegend zwei als Ansatzmittel für ein Hebezeug dienende Sacklöcher 58 auf.
  • Das Auswechseln der Elektrode läuft wie folgt ab: Zum Lösen der verbrauchten Restelektrode 17 wird die Zugstange 41 durch Druckbeaufschlagung ihrer Stirnfläche und des Kolbens 40 nach unten bewegt und gibt dadurch die Segmente 46 frei, die sich durch Eigenfederung derzungenartigen Teile des unteren Endes des Rohres 47 mindestens soweit nach innen bewegen, daß die engste Stelle der Bohrung 53 frei kommt. Die Restelektrode zusammen mit dem Nippel 51 und der Nippelglocke 52 kann nach unten abgezogen werden. An ihre Stelle wird eine ebenfalls mit Nippel 51 und aufgeschraubter Nippelglocke 52 versehene neue Elektrode in das Anschlußende des vertikalen Teils hineingeführt, so daß die obere ringförmige Stirnfläche der Elektrode 17 an der unteren ringförmigen Außenfläche 28 anliegt. Dabei ist gleichzeitig die Bohrung 53 über den Spreizkegel 45 und die Segmente 46 geschoben worden. Gleichzeitig mit der anschließend durchgeführten Öldruckentlastung wird die Zugstange 41 durch den Druck der Tellerfedern 44 wieder nach oben bewegt und preßt zunächst den Spreizkegel 45 unter Vermittlung der Segmente 46 gegen die konische Bohrung 53 der Nippelglocke 52 und nachfolgend die ringförmige Stirnfläche der Elektrode 17 gegen die Außenfläche 28. Damit ist der Auswechselvorgang beendet. Für etwaige Anpaßbewegungen des ringförmigen Spreizkonus in axialer Richtung dient ein Längenkompensator 54 des Rohres 47.
  • Dadurch, daß an den Außenflächen 28 praktisch keine Verschmutzung auftritt und mit der Spannvorrichtung ein festes Anpressen der Elektrode 17 erreicht wird, ist ein guter Stromübergang gewährleistet. Im vertikalen Teil fließt der Strom im wesentlichen über das Außenrohr 34, das auch ganz oder zum Teil aus Verbundwerkstoff bestehen kann, und zu einem geringen Teil über das Innenrohr 35 geführt wird. Die Spannvorrichtung ist gegenüber den stromführenden Rohren 34 und 35 durch ringförmige Isolierstoffkörper 55, die zwischen Deckel 42 und Zylinder 39 einerseits und seinem Halterungsflansch 56 andererseits angeordnet sind, isoliert. Das Außenrohr 34 ist im unteren Bereich, etwa bis zum Tragarm 2 reichend, von einem Mantel 57 aus Isolierstoff umgeben, der aus auswechselbaren Ringen zusammengesetzt ist, die aus einem schlagfesten Keramikmaterial bestehen. Durch diese Isolierung wird der Kühlwasserverbrauch verringert.
  • Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform des neuen Systems, bei dem der Elektroden-Tragarm 2 an seinem dem Ofen abgewandten Ende einen rohrförmigen weiteren vertikalen Teil 58 aufweist, der an der Unterseite des Tragarms angeschweißt ist. An seinem unteren Ende ist der vertikale Teil 58 an seiner Außenseite mit einer angeschweißten Flanschkonsole 59 für den Anschluß der Hochstromkabel 27 versehen. Dieser weitere vertikale Teil bringt auch bereits bei verhältnismäßig kurzer Ausführung eine weitere Verbesserung der Reaktanzsymmetrie des Systems mit sich; so daß sich seine zweckmäßige Länge nach den jeweiligen örtlichen und konstruktiven Verhältnissen, z.B. Größe des Ofens, Lage von Kabeln und Transformator oder der Bedienungstafel richten kann.
  • Der für den Elektroden-Tragarm und für die beiden vertikalen Teile jeweils verwendete Werkstoff bzw. Verbundwerkstoff hängt neben dem erwünschten Tragverhalten in erster Linie davon ab, ob Gleich-oder Wechsel- bzw. Drehstrom eingesetzt wird. Während bei Gleichstrom vielfach bereits einfacher Baustahl (Kohlenstoffstahl) geeignet ist, sind bei Wechselstromeinsatz neben den Verbundwerkstoffen, z.B. solcher aus Al und Stahl oder vorzugsweise Cu und Stahl, besonders amagnetische chromlegierte rostfreie Stähle gut geeignet.

Claims (21)

1. Hochstromleitungssystem für Elektroöfen mit mindestens einem aus einem geschlossenen hohlen Profil gebildeten, als Stromleiter dienenden, flüssigkeitsgekühlten, im wesentlichen horizontal verlaufenden Elektroden-Tragarm, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektroden-Tragarm (2) bzw. die Elektroden-Tragarme einen sich nach unten erstreckenden vertikalen Teil (14) gleicher Bauart aufweisen, an dessen unterem Ende die Elektrode (17) auswechselbar befestigt ist.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Teil (14) etwa den gleichen Querschnitt wie die Elektrode (17) aufweist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Teil (14) zumindest im unteren Bereich mit einem Mantel (25) aus Isolierstoff überzogen ist.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Teil (14) an seinem unteren Ende Mittel für die Befestigung eines mit einem konischen Gewinde versehenen Anschlußteils zur Aufnahme eines entsprechenden Gewindeteiles der Elektrode (17) aufweist.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeteil der Elektrode (17) ein eine doppelkonische Form aufweisender und vollständig mit Außengewinde versehener Nippel (51) ist.
6. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußteil (Nippelglocke 52) an einem Ende mit konischem Innengewinde versehen ist und am anderen Ende eine mit diesem achsgleiche sich nach außen verjüngende konische Bohrung (53) aufweist, in die als Befestigungsmittel ein Spreizkonus einer in dem vertikalen Teil (14) angeordneten Spannvorrichtung eingreift.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung einen am unteren Ende einer axial verschiebbaren Zugstange (41) angeordneten, den ringförmigen Spreizkonus von innen nach außen beaufschlagenden Spreizkegel (45) aufweist.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange an ihrem oberen Ende mit einem in einem achsgleichen Zylinder (39)bewegbaren Kolben (40) versehen ist, der beidseitig mit Druck beaufschlagbar ist.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (39) von unten (zum Befestigen durch Federkraft und von oben (zum Lösen) durch ein Druckmedium beaufschlagbar ist.
10. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Spreizkonus aus mehreren Segmenten (46) besteht, die an mindestens einem mit einem Längenkompensator (54) versehenen, vorzugsweise rohrförmigen, am Zylinder (39) befestigten Halter (Rohr 47) angeordnet sind.
11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Teil (14) einen Kühlmantel aufweist.
12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kühlmantel mehrere am oberen Ende mit einem Kühlmittelzulauf verbundene, am unteren Ende mit Austrittsöffnungen (38) versehene Zulaufkanäle (37) nach unten geführt sind.
13. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektroden-Tragarm (2) bzw. die Elektroden-Tragarme aus Verbundwerkstoff mit einer im wesentlichen tragenden innenliegenden und einer im wesentlichen stromleitenden außenliegenden Komponente besteht bzw. bestehen.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Elektroden-Tragarme (2) aus plattiertem Blech so zusammengesetzt sind, daß zumindest im wesentlichen nur in Längsrichtung der Tragarme (2) verlaufende Nähte vorgesehen sind.
15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnähte der außenliegenden Komponente nicht geschweißt sind.
16. System nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Tragarme aus Kupfer-Stahl-Verbundwerkstoff bestehen.
17. System nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Elektroden-Tragarme den Verbundwerkstoff im wesentlichen nur in den hauptsächlich mit Strom beaufschlagten Bereichen aufweisen.
18. System nach Anspruch 17 für Elektroöfen mit drei Elektroden, bei denen die Achsen der jeweils einen Rechteckquerschnitt aufweisenden Tragarme im Dreieck und bezogen auf den mittleren Tragarm symmetrisch angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß querschnittsbezogen jeweils die halbe Wand der Tragarme (30, 31, 32) in der Weise an den einander zugewandten Seiten aus Verbundwerkstoff besteht, daß beim mittleren Tragarm (30) die obere bzw. untere Hälfte, bei den beiden äußeren Tragarmen (31, 32) die durch die betreffende Diagonale begrenzte innere Hälfte aus Verbundwerkstoff besteht.
19. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche für Elektroöfen mit im Dreieck angeordneten Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die längeren Tragarme ein größeres Trägheitsmoment als der bzw. die kürzeren Tragarme aufweisen.
20. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektroden-Tragarm (2) an seinem dem Ofen abgewandten Ende einen weiteren sich nach unten erstreckenden vertikalen Teil (58) gleicher Bauart aufweist.
21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere vertikale Teil (58) kürzer als der ofenseitige vertikale Teil (14) ist.
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