DE102006027648A1

DE102006027648A1 - Wandungselemente für einen wassergekühlten, stromführenden Elektrodentragarm und aus solchen Wandungselementen bestehende Elektrodentragarme

Info

Publication number: DE102006027648A1
Application number: DE102006027648A
Authority: DE
Inventors: Arndt Dung
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2007-12-20
Also published as: JP2009540260A; ATE541435T1; EP2033493B1; US20090207877A1; WO2007144154A1; PL2033493T3; KR101159883B1; KR20090020650A; US8798113B2; EP2033493A1; ES2377019T3

Abstract

Mit der Zielvorgabe, insbesondere kostengünstiger Erstellung der Wandungselemente für wassergekühlte, stromführende Elektrodentragarme, wurden Wandungselemente entwickelt, die aus einem aus elektrisch leitenden Metall bestehenden Flachprofil (22) bestehen, in das auf der die Außenseite des Elektrodentragarms bildenden Seite mindestens ein sich über die Länge des Profils erstreckender Rücksprung (24) eingearbeitet ist, der außen- und stirnseitig mit einer mit dem Flachprofil (22) durch Verschweißung zusammengefaßten, einen geschlossenen Kühlkanal (27) ergebenden Abdeckung mit jeweils mindestens einem Zugang (28) und mindestens einem entsprechenden Abgang für das den Kanal durchströmende Kühlwasser versehen ist. Die Bestandteile der Wandungselemente (21 und 22) sind kostengünstig aus Endlosmaterial herstellbar, aus ihnen lassen sich auch kostengünstig individuellen Vorgaben für aus den Wandungselementen (21) zu erstellende Elektrodentragarme, was ihre Abmessungen und ihre Dimensionierungen betrifft, Rechnung tragend erstellen.

Description

Die Erfindung betrifft Wandungselemente für wassergekühlte, stromführende Elektrodentragarme und aus solchen Wandungselementen erstellte Elektrodentragarme.
Tragarme für die Elektroden von Lichtbogenöfen erfordern der hohen sich beim Schmelzprozeß einstellenden Temperaturen wegen zumindest im ofengefäßnahem Bereich der Wasserkühlung. Vorgeschlagen worden ist in diesem Zusammenhang in zurückliegender Zeit den als Hohlkörper ausgelegten Elektrodentragarm selbst mit Kühlwasser zu beaufschlagen, des weiteren dann auch, dem als Hohlkörper ausgelegten Elektrodentragarm Kühlwasser führende, den Tragarm durchsetzende Rohre zuzuordnen ( EP 0 061 612 B1 , US 3,602,624 , US 3,686,421 ). Aus der unmittelbaren Beaufschlagung des Inneren des als Hohlkörper ausgelegten Elektrodentragarms mit Kühlwasser resultiert, unter Berücksichtigung dessen, daß der Tragarm eine hinreichende Knickfestigkeit aufweisen muß, das Erfordernis einer dem Rechnung tragenden Dimensionierung der Wandungsstärke des Tragarms. Die in aller Regel dann auch vorgesehene Kühlung des Elektrodenspannbügels sowie der Kontaktbacke erfordert hierbei die eigenständige Zuführung von Kühlwasser zum Elektrodenspannbügel und zur Kontaktbacke durch dem Elektrodentragarm zugeordnete Rohre für die Zu- und Ableitung des Kühlwassers zum Elektrodenspannbügel und zur Kontaktbacke. Vorgeschlagen worden ist in jüngerer Zeit dann auch schon für die Kühlwasserführung stranggepreßte, den Elektrodentragarm ausbildende Wandungselemente mit Bohrungen für die Kühlwasserzirkulation zu versehen. ( EP 0 594 272 B2 ). Damit entfallen den Elektrodentragarm durchsetzende bzw. mit dem Tragarm zusammengefaßte gesonderte Rohrleitungssysteme. Als nachteilig erweist sich hierbei allerdings die aufwendige Erstellung der stranggepreßten Wandungselemente Bohrungen eingebracht werden. Kostenträchtig erweist sich bei dieser Lösung dann auch, daß es für die Erstellung von Wandungselementen mit voneinander abweichenden Abmessungen und/oder abweichenden Querschnitten der sie durchsetzenden Kühlwasserkanäle gesonderter Werkzeuge bedarf.
Ausgehend vom aktuellen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein in Elektrodentragarme ausbildenden Wandungselementen integriertes Kühlsystem kostengünstiger zu konzipieren, das dann auch größere Spielräumee hinsichtlich der Querschnitte sowohl der Wandungselemente als auch der Kühlwasserkanäle zuläßt.
Die Aufgabe wird mit Wandungselementen für wassergekühlte, stromführende Elektrodentragarme gelöst, die erfindungsgemäß aus einem aus elektrisch leitendem Metall bestehenden Flachprofil besteht, in das auf der die Außenseite des Elektrodentragarms bildenden Flachseite mindestens ein sich über die Länge der Profils erstreckender Rücksprung eingearbeitet ist, der außen- und stirnseitig mit dem Flachprofil durch Verschweißung zusammengefaßten, einen geschlossenen Kühlkanal ergebenden Abdeckungen mit jeweils mindestens einem Zugang und mindestens einem Abgang für das den Kühlkanal durchströmende Kühlwasser versehen ist.
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wandungselements ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7. Die Unteransprüche 8 bis 11 heben auf aus den erfindungsgemäßen Wandungselementen erstellbare Elektrodentragarme ab.
Für die Fertigung der erfindungsgemäßen Wandungselemente bedarf es keines Spezialwerkzeugs. Das Elektrodentragarme herstellende Unternehmen kann unter Einsatz ihm ohnehin zur Verfügung stehender Standard-Werkzeuge, wie Sägen, Fräsen, Schweißgeräte und Bohrgeräte, die Bestandteile der erfindungsgemäßen Wandungselemente, nämlich das den Rücksprung aufweisende Wandungselement und dessen den Kühlkanal ausbildende Abdeckung, aus kostengünstig beziehbaren Endlos material erstellen und die Bestandteile der Wandungselemente dann auch zusammenfassen, aus denen an Ort und Stelle anschließend der Elektrodentragarm zusammengesetzt wird. Als besonders vorteilhaft erweist sich hierbei dann auch, daß sich zwecks Anpaßparkeit an den speziellen Einsatzfall Wandungselemente voneinander abweichender Breite und Länge, dann auch Wandungselemente mit voneinander abweichenden Kühlkanalquerschnitten ohne weiteres mit den zur Verfügung stehenden Werkzeugen erstellen lassen. Aus erfindungsgemäßen Wandungselementen erstellten Elektrodentragarmen resultiert die dann auch erwünschte Gewichtsreduzierung solcher Elektrodentragarme.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels weitergehend erläutert. Es zeigen:
1a und 1b die schematische Darstellung einer Lichtbogen-Schmelzanlage,
2a das zugeschnittene Ausgangsmaterial für die Seitenwandungen des Elektrodentragarms, in einem Querschnitt,
2b eine der 2a entsprechende Darstellung mit in den Grundkörper des Wandungselements eingefrästen Rücksprüngen,
2c das komplettierte erfindungsgemäße Wandungselement,
3a das zugeschnittene Ausgangsmaterial für das untere und das obere Wandungselement des Elektrodentragarms, in einem Querschnitt,
3b eine der 3a entsprechende Darstellung mit in den Grundkörper eingefrästen Rücksprung,
3c das komplettierte Wandungselement,
4 einen ofengefäßnahen Querschnitt durch einen aus erfindungsgemäßen Wandungselementen erstellten Elektrodentragarm,
5 einen der 4 entsprechenden, ofengefäßferneren Querschnitt durch den Elektrodentragarm.
In der in den 1a und 1b in schematischer Weise dargestellten Elektroschmelzanlage ist mit 11 das Ofengefäß bezeichnet, in dem in der Regel eingesetzter Schrott unter der Einwirkung der in das Ofengefäß abgesenkten Elektroden 12, 12', 12'' eingeschmolzen wird. Die Elektroden 12, 12' 12'' sind am freien Ende der Elektrodentragarme 13, 13', 13'' eingespannt (131), sie werden entsprechend dem fortschreitenden Abbrand während der Einschmelzprozesse abgesenkt und nach fortgeschrittenem Abbrand ausgewechselt. Sowohl für die Entleerung des Ofengefäßes 11 nach abgeschlossenem Schmelzprozeß, in der Regel durch Kippen des Ofengefäßes 11, als auch für das Auswechseln der Elektroden bedarf es sowohl des Senkens und Hebens der Elektroden 12, 12', 12'', dann auch des Herausverschwenkens der Elektroden aus dem unmittelbaren Bereich des Ofengefäßes 11. Hierfür sind die Elektrodentragarme 13, 13', 13'' an einer Tragarmsäule 14 im Sinne des Doppelpfeiles A senk- und hebbar sowie im Sinne des Doppelpfeiles B in der Horizontalen verschwenkbar gelagert. Die Elektrodentragarme und die am freien Ende der Elektrodentragarme 13, 13', 13'' befindlichen Spannbügel 131 für die Elektroden 12, 12', 12'' erfordern im Hinblick auf die im Umfeld des Ofengefäßes 11 während des Schmelzprozesses auftretenden hohen Temperaturen eine intensive Kühlung, in der Regel durch den Tragarmen und den Spannbügeln zugeführtes Kühlwasser.
Aus Endlosmaterial zugeschnittene Bestandteile der erfindungsgemäßen Wandungselemente für Elektrodentragarme sind in den 2a uns 3a dargestellt. Es handelt sich dabei um die die breiteren Seitenwandungen ausbildenden Grundkörper 22 und die eine geringere Breite aufweisenden, die untere und die obere Wandung der Elektrodentragarme ausbildenden Grundkörper 32 sowie die die Wandungselemente komplettierenden Abdeckungen geringerer Stärke 23, 23' bzw. 33. Den 2b bzw. 3b sind die Grundkörper 22 bzw. 32 der Wandungselemente 21 und 31 mit darin eingefrästen Rücksprüngen 24 bzw. 34 zu entnehmen. Die 2c bzw. 3c zeigen die komplettierten Wandungselemente 21 und 31 mit den darin ausgebildeten Kühlwasserkanälen 27, 27' bzw. 37. Die bleibende Zusammenfassung der Abdeckungen 23 mit dem Grundkörper 21 des Wandungselements 21 durch eingesenkte Schweißnähte 26 ist in 2c wiedergegeben. In entsprechender Weise sind die Bestandteile des aus 3c zu entnehmenden Wandungselements 31 bleibend zusammengefaßt (36). Im erforderlichen Umfang weisen die Abdeckungen 23, 23' bzw. 33 Bohrungen 28 bzw. 38 zum Anschluß von Zu-, Ab- und Überleitungen für das die Kühlkanäle 27, 27' bzw. 37 durchströmende Wasser auf.
In dem in 4 wiedergegebenen ofennahen Querschnitt durch einen aus erfindungsgemäßen Wandungselementen erstellten Elektrodentragarm 41 sind mit 42, 42' die die Seitenwandungen des Elektrodentragarms bildenden Wandungselemente bezeichnet und mit 43, 43' die die Unter- und die Oberseite des Elektrodentragarms bildenden Wandungselemente. Die in den Seitenwandungen 42, 42' ausgebildeten Kühlkanäle 44 ..., 44''' werden vom sowohl den Elektrodentragarm als auch den Elektrodenspannbügel beaufschlagenden Kühlwasser durchströmt. Die Zu- und Ableitung des Kühlwassers zum bzw. vom nicht dargestellten Elektrodenspannbügel ist durch die Pfeilfolge C-C' angedeutet. Im speziellen Fall werden die Seitenwandungen 42, 42' einerseits und die die Unterseite und die Oberseite des Elektrodentragarms bildenden Wandungselementen 43, 43' andererseits eigenständig mit Kühlwasser beaufschlagt. Die Kühlwasserbeauschlagungen können aber auch gemeinsam über entsprechende, von in den Kühlkanälen der Seitenwandungen ausgebildeten Verzweigungen zusammengefaßt sein. Mit 46, 46' sind die ofenseitigen Anschlüsse für den Kühlwasserkreislauf im Elektrodenspannbügel bezeichnet, die an den Kühlkanälen 44', 44'' in den Seitenwandungen 42, 42' liegen. Anschlüsse für Verzweigungen von einen mit einem weiteren mehrerer Abschnitte der sich über die Länge der Seitenwandungen erstreckenden in Abschnitte unterteilten Kühlkanäle 44 ..., 44''' sind mit 47, 47' bezeichnet. Bei dem Bereich, dem die Bezugsziffer 46 zugeschrieben ist, handelt es sich um den zusetzbaren Revisionsbereich.
5 ist die Aussteifung des Elektrodentragarms durch in ihn eingefügte Zwischenwände 48 zu entnehmen, die aus Gründen der Gewichtsreduzierung mit Aussparungen 49 versehen sind. Die Auslegung der Wandungsstärken des Elektrodentragarms hängt vom speziellen Einsatzfall ab, dann auch die Auslegung der Kühlkanalquerschnitte.
Die vorrangige Kühlung des Elektrodentragarms über die in den Tragarmwandungen ausgebildeten Kühlkanäle schließt die Kühlung des an den Ofen angrenzenden Bereichs des Elektrodentragarms durch die Zuführung von Kühlwasser in diesen abgeschotteten Bereich nicht aus. Der Kühlwasserkreislauf wird auch hierbei durch einen Zu- und einen Abgang von sich durch die Seitenwandungen des Elektrodentragarms erstreckenden, das Kühlwasser führenden Kanälen sichergestellt.

Claims

Wandungselemente für einen wassergekühlten, stromführenden Elektrodentragarm, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem aus elektrisch leitendem Metall bestehenden Flachprofil besteht, in das auf der die Außenseite des Elektrodentragarms bildenden Flachseite mindestens ein sich über die Länge der Profils erstreckender Rücksprung eingearbeitet ist, der außen- und stirnseitig mit dem Flachprofil durch Verschweißung zusammengefaßten, einen geschlossenen Kühlkanal ergebenden Abdeckungen mit jeweils mindestens einem Zugang und mindestens einem Abgang für das den Kühlkanal durchströmende Kühlwasser versehen ist.
Wandungselemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Aluminium oder ein Aluminiumlegierung besteht.
Wandungselemente nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung eine plane Außenwandung des Elektrodentragarms ergebend, sich in im Randbereich des Rücksprungs ausgebildete Einsenkungen einfügen.
Wandungselemente nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch dem Querschnitt des Elektrodentragarms angepaßte Breiten der den Elektrodentragarm ausbildenden Wandungselemente.
Wandungselemente nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Materialstärke des Wandungselements in der Größenordnung von 20 bis 70 mm.
Wandungselemente nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von sich im Abstand voneinander über die Länge des Wandungselementes erstreckenden Kühlkanälen.
Wandungselemente nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des das freie Ende des Elektrodentragarms bildenden Bereichs des Wandungselements Anschlüsse für die Kühlwasserbeaufschlagung des am Tragarm anzusetzenden Elektrodenspannbügels ausgebildet sind.
Aus Wandungselementen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildeter wassergekühlter, stromführender, kastenförmiger Elektrodentragarm, gekennzeichnet durch im Innern des Elektrodentragarms in Abständen eingefügte, sich an den Wandungselementen abstützende Stabilisierungsstege.
Elektrodentragarm nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch sich im Innern des Elektrodentragarms in Abständen, insbesondere an den vertikalen Wandungselementen abstützende Stabilisierungsstege.
Elektrodentragarm nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch in den Elektrodentragarm im Abstand eingefügte, sich an den Wandungselementen des Elektrodentragarms abstützende, den Tragarm stabilisierende Zwischenwände.
Elektrodentragarm nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände mit einer rahmenbildenden Aussparung versehen sind.
Elektrodentragarm nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die stoßenden, den Elektrodentragarm ausbildenden Wandungselemente im Stoßbereich durch eingesenkte Schweißnähte zusammengefaßt sind.