DE2852937A1

DE2852937A1 - Elektroschmelzanlage mit mindestens zwei abwechselnd in eine schmelzstellung einschwenkbaren elektrodentragarmen

Info

Publication number: DE2852937A1
Application number: DE19782852937
Authority: DE
Inventors: Helmut Groef; Uwe Dr Ing Reimpell; Anton Wamser
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1978-12-07
Filing date: 1978-12-07
Publication date: 1980-06-19
Also published as: JPS6344808B2; DE2852937C2; US4251678A; JPS5585878A

Description

13. November 1978 78532

LEYBOLD-HERAEUS GmbH
Bonner Straße 504

5000 Köln - 51

" Elektroschmelzanlage mit mindestens zwei abwechselnd in eine Schmelzstellung einschwenkbaren Elektrodentragarmen "

Die Erfindung betrifft eine Elektroschmelzanlage, insbesondere zum ETektroschlackeuinschnielzen, mit mindestens einer senkrechten Säule, einer Kokille und mindestens zwei abwechselnd in die ■Schmalzsteilung oberhalb der Kokille einschwenkbaren Elektrodentragarmen, von denen jeder an einem unabhängig voneinander senkrecht an Führungen verfahrbaren Elektrodenfahrwerk angeordnet ist.

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Es sind Säulen für Elektroschlacke-Umschmelzanlagen bekannt, die als Profilträger, runde oder eckige Hohlkörper oder Gittermasten ausgebildet sind. An diesen Säulen sind Elektroden- und/oder Kokillentragarme angeordnet. Sofern ein waagrechtes Schwenken der Elektrodentragarme zur Positionierung der Elektroden oberhalb der Umschmelzstellen bzw. Kokillen erfolgen muß, werden entweder die Säulen mit den Elektrodentragarmen als Ganzes gedreht (DE-AS 21 11 047), oder an den Elektrodenfahrwerken sind Lager angebracht, um welche die Elektrodentragarme geschwenkt werden können (DE-AS 21 34 223). Es sind auch Bauformen bekannt, bei denen koaxial zur Säule mehrere senkrechte Führungssäulen angeordnet sind, die zusammen mit den Elektrodentragarmen und Elektrodenfahrwerken um die Säule schwenkbar sind (DE-PS 20 50 418).

Sämtliche bekannten Bauarten haben den Nachteil, daß für jeden Elektrodentragarm eine eigene Säule mit senkrechten Führungen vorhanden sein muß. Damit das Elektrodenfahrwerk des Elektrodentragarms nicht zu aufwendig wird, müssen die Säulen entsprechend knapp dimensioniert werden. Hierdurch treten beim senkrechten Verfahren, aber auch beim horizontalen Schwenken des Elektrodentragarmes, Verformungen der Säule bzw. der Führungssäule auf, die zu Verschiebungen der Elektroden gegenüber der Schmelzstelle bzw. Kokille führen. Derartige Verschiebungen führen zu einer exzentrischen Stellung der Elektrode in der Kokille und dadurch zu ungleich-

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mäßigem Abschmelzen sowie zu unerwünschten seitlichen Stromübergängen in Folge einer Verringerung des Abstandes der Elektrode von der Kokillenwand.

Bei den bekannten Bauformen werden zusätzlich Gleitkokillen bzw. Kokillenfahrwerke auf den gleichen Führungen, die für ein Elektrodenfahrwerk vorgesehen sind, im unteren Bereich der Säule bewegt (DE-AS 21 34 223). Voraussetzung hierfür ist eine entsprechende Stabilität der Säule, damit von der Bewegung des Elektrodentragarmes her keine Erschütterungen auf die Gleitkokille und damit die Schmelze übertragen werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß der KristallisationsVorgang, durch den die Schmelze in den festen Block oder Strang übergeführt wird, möglichst gleichförmig und ungestört verlaufen muß, damit.eine gleichförmige Kornstruktur entsteht. Aufgrund dieser Forderung müssen die Säulen sehr stark dimensioniert werden, was wiederum zu einer Vergrößerung des Elektrodenfahrwerks führt, oder es müssen zusätzliche Säulen für die Gleitkokille vorgesehen werden. Wird in dem zuletzt genannten Fall eine GleitkokiTle vorgesehen, der abwechselnd durch zwei Elektrodentragarme Abschmelzelektroden zugeführt werden, so werden insgesamt drei Säulen mit den entsprechenden Führungen benötigt. Da die Tragarme für die Elektroden und die Glei tk.oki lie beim Umschmel zvorgang zusammenwirken, ist eine genaue Ausrichtung der senkrechten Führungen des Elektrodenfahrwerks und des Koki11enfahrwerks im Hinblick

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auf eine absolute Parallelität der drei Säulen erforderlich. Zu diesem Zweck.werden üblicherweise oben zwischen den Säulen Verbindungsbühnen angebracht, und gegebenenfalls erfolgt eine zusätzliche Befestigung der Verbindungsbühne am vorhandenen Gebäude, um die Stabilität der gesamten Anlage zu verbessern. Einerseits handelt es sich hierbei um sehr umfangreiche Maßnahmen, andererseits bringen diese wiederum die Gefahr mit sich, daß zum Beispiel Erschütterungen der Gebäude durch Kranbrücken etc. auf die Schmelzanlage übertragen werden und dadurch den Umschmelzvorgang beeinträchtigen. Außerdem ist die Aufstellung und Montage derartiger Anlagen aufwendig, und die Ausrichtung der Führungen zueinander muß " am Montageort durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektroschmelzanlage der eingangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß die Betriebssicherheit bei erheblich verringertem Bau- und Montageaufwand erhöht wird.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen Elektroschmelzanlage erfindungsgemäß dadurch, daß die Säule mit Führungen für mindestens zwei Elektrodenfahrwerke ausgestattet ist und daß die Elektrodenfahrwerke einen C-förmigen Schlitten besitzen, der die Säule auf einem Teilumfang umgreift, derart, daß die Elektrodenfahrwerke unbehindert aneinander vorbeiführbar sind.

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Die erfindungsgemäße Lösung gestattet es, mit nur einer einzigen Säule auszukommen, an der sämtliche Elektrodenfahrwerke senkrecht beweglich geführt sind. Eine derartige Säule ermöglicht es, schon bei ihrer Bearbeitung die genau parallele Ausrichtung aller Führungen zueinander vorzunehmen. Es werden zusätzliche Verbindungsbühnen und Anschlüsse an a°ußenl iegende Tragwerke und Gebäude vermieden, da die von den Elektrodentragarmen ausgeübten Kräfte innerhalb der gleichen Säule auf kürzestem Wege aufgefangen werden. Dadurch wird eine besonders kompakte Anlagenkonstruktion erreicht, die zu einer erhöhten Bedienungsfreundlichkeit und Übersichtlichkeit führt sowie zusätzlich die Herste!1 kosten verringert. Ohne besondere Maßnahmen ist der Vorteil einer Stabilität bei erheblicher Verminderung von Erschütterungseinflüssen auf den Schmelzprozeß gegeben. Die erfindungsgemäße Lösung, d.h. im Prinzip das Zusammenfassen aller Führungen auf der Außenfläche der Säule ermöglicht die Einhaltung enger Toleranzen bei gleichzeitiger Bearbeitung aller Führungen und bei praktisch beliebig großer Dimensionierung der Säule.

Durch die Ausbildung des Elektr'odenfahrwerks in Verbindung mit einem C-förmig ausgebildeten Schlitten ist es möglich, daß sich die ETektrodentragarme völlig unabhängig voneinander an der Säule bewegen lassen, d.h. sie können ohne gegenseitige Behinderung in senkrechter Richtung aneinander vorbei geführt werden.

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Der Erfindungsgegenstand kann, wenn er mit einer Gleitkokille versehen ist, noch dadurch vorteilhaft weiter ausgestaltet werden, daß die Gleitkokille an einem Koki1lenfahrwerk angeordnet ist_s welches auf mindestens einem Teil der Führungen der Säule für die Elektrodenfahrwerke verfahrbarist. Da sich die Wege des Kokillenfahrwerks und der Elektrodenfahrwerke nicht überschneiden, kann das Koki1lenfahrwerk bzw. der zu diesem gehörende Schlitten die Säule auch vollständig umgreifen.

In besonders zweckmäßiger Weise werden die Führungen als prismatische Schienen auf der Oberfläche der Säule gebildet, wobei es ganz besonders vorteilhaft ist, Säule und Führungen einstückig auszubilden. Wenn hierbei beispielsweise die Führungen als dreikantige, prismatische Schienen ausgebildet sind, können auf den Schienen Laufräder abrollen, die Teil der Fahrwerke sind und in diesen mittels Achsen oder Wellen gelagert sind, die in rechtem Winkel zueinander stehen. Wahlweise können aber auch profilierte Laufräder verwendet werden, die eine V-förmige Umfangsnut aufweisen, wobei der öffnungswinkel des "V" zweckmäßig 90 Grad beträgt. Hierbei steht die Winkelhalbierende der Nut senkrecht zur Rollenachse. Eine geringfügig ballige Ausbildung der Laufflächen und die Verwendung von pendelnden und/oder axial verschiebbaren Wälzlagern für die Laufräder ermöglicht es, Toleranzen und Verformungen der Säule auszugleichen, die von geringfügigen

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Verspannungen herrühren können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den übrigen Unteransprüchen beschrieben. Zusätzliche Vorteile sind der Detailbeschreibung zu entnehmen. .

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes und deren Einzelheiten sind anhand der Figuren 1 bis 8 näher beschrieben.

Es zeigen: Figur 1 Figur 2 Figur 3 Figuren 4 bis Figur 8

eine Seitenansicht einer Elektroschlacke-Umschmelzanlage, .

eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Figur 1,

eine Draufsicht auf den unteren Teil von Figur 1, ausgehend von der Linie III — III

unterschiedliche Ausbildungen und Anordnungen von Führungen und Laufrädern,

einen Querschnitt durch eine Säule mit Rohrprofil, Führungen in Form von auf die Rohroberflache aufgesetzten Winkelprofilen in Verbindung mit drei Elektrodenfahrwerken (Anspruch 5).

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In den Figuren 1 bis 3 ist eine Säule 10 mit einem Außenmantel 11, einer Betonfüllung 12 und vier Führungen 13, 14, 15 und 16 dargestellt. Der Außenmantel 11 hat hierbei im Querschnitt ein rechteckiges Kastenprofil, wobei die Führungen 13 bis 16 in der Nähe der Kanten und parallel zu diesen angeordnet sind. Auf den Führungen 13 und 14 ist ein Elektrodenfahrwerk 17 und auf den Führungen 15 und 16 ein Elektrodenfahrwerk 18 vertikal verfahrbar angeordnet. Wesentlicher Teil der Elektrodenfahrwerke ist je ein C-förmiger Schlitten, der die Säule mit seiner seitlichen öffnung auf einem Teilumfang umgreift. Die Elektrodenfahrwerke 17 und 18 werden mit Hilfe von Laufrädern 19 geführt und weisen senkrechte Schwenkachsen 20 und 21 auf, an denen Elektrodentragarme 22, 23 horizontal schwenkbar gelagert sind. In die Enden der Elektrodentragarme sind Abschmelzelektroden 24 und 25 eingehängt. Die Elektrodenfahrwerke 17 und 18 werden mit Hilfe von Elektromotoren 26 und 27, Kugelspindeln 28 und Spindelmutter 29, die in den Elektrodenfahrwerken 20 und 21 gelagert sind, vertikal verstellt.

Auf den Führungen 13 bis 16 läuft außerdem ein Kokillenfahrwerk 30 mittels Laufrädern 31, an dem ein Kokillentragarm 32 befestigt ist, der zur Halterung einer Gleitkokille dient. Durch einen Elektromotor 34, eine Kugelspindel 35 und eine Spindelmutter 36, die im Koki1lenfahrwerk 30 angeordnet ist, wird dieses in senkrechter Richtung verfahren. Die senkrechte Verstellung wird in Abhängigkeit von der Ab-

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schmelzgeschwidnigkeit der Elektroden 24 und 25 bzw. von der Wachstumsgeschwindigkeit eines Blocks 37 geregelt, der auf einem Blockwagen 38 ruht.

Das Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 läßt die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung fur die Herstellung und den Betrieb der Anlage, d.h. für den Unischmelzvorgang erkennen. Die Elektrodentragarme 22 und sind unabhängig voneinander bewegbar und können gemeinsam oberhalb des Kokillentragarms 32 angeordnet werden.

Durch horizontales Schwenken der Elektrodentragarme 22 und 23 können die Abschmelzelektroden 24 und 25 der Gleitkokille 33 einzeln nacheinander zugeführt werden. Da sich alle zusammenwirkenden Aggregate, nämlich Elektrodentragarme 22/23 und der Kokillentragarm 32 auf dem gleichen Außenmantel 11 der Säule 10, d.h. in starrem Zusammenhang bewegen, ist ein Optimum an Präzision gewährleistet. Auf den Führungspaaren 13/14 bzw. 15/16 für die Elektrodentragarme 22 bzw. 23 können auch zwei voneinander unabhängige Kokillenfahrwerke bzw. Kokillentragarme angeordnet werden, wodurch eine besonders wirtschaftliche Nutzung der Elektroschlacke-Umschmelzanlage möglich ist.

In den Figuren 4 bis 7 sind Beispiele für die Möglichkeiten der Ausb-ildung der Führungen und der Lauf räder dargestellt» In Figur 4 besitzt-die Führung 15a den Querschnitt eines gleichschenkligen, rechtwinkligen. Dreiecks, dessen Winkel-^ halbierende und Symmetrieachse senkrecht zum Außenmantel 11a

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der betreffenden Säule ausgerichtet ist. Auf den im rechten Winkel zueinander stehenden Außenflächen der Führung 15a rollen Laufräder 19a in Form von ZyIinderrollen ab, deren Achsen im gleichen Winkel zueinander stehen, wie die Lauf- bzw. Außenflächen der Führung 15a.

In Figur 5 ist der Außenmantel 11b aus mehreren Teilen zusammengesetzt. Die Führung 15b besteht in diesem Falle aus einer Stahlschiene mit quadratischem Querschnitt, die in der Weise in Stahlplatten eingesetzt ist, welche den Außenmantel 11b bilden, daß eine Diagonale des Querschnitts senkrecht zum Außenmantel verläuft, während die andere Diagonale parallel dazu verläuft. Auf der Führung 15b sind Laufräder 19b angeordnet, die mit balligen Laufflächen 39 versehen sind. In diesem Falle sind jeweils vier Laufräder 19b in einer Ebene des Elektrodenfahrwerks gelagert.

In Figur 6 besteht die Führung 15c aus einer Schiene mit rechteckigem Querschnitt, die auf den Außenmantel lic der betreffenden Säule beispielsweise durch Schweißen aufgesetzt ist. In diesem Fall stehen die Laufflächen der Führung 15c senkrecht zueinander, und es werden je Führungsstelle drei Laufräder 19c benötigt, wobei jeweils zwei der Laufradachsen parallel zueinander verlaufen und eine Laufradachse hierzu senkrecht ausgerichtet ist. Insgesamt werden also zwölf Laufräder 19c für ein Elektrodenfahrwerk benötigt.

In Figur 7 wird die Führung 15d durch eine Verlängerung von paarweise und parallel zueinander angeordneten Seiten-

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platten des Außenmantels lld gebildet. In Verbindung mit einer derart ausgebildeten Führung 15d werden Laufräder 31a verwendet, die aus einem im wesentlichen zylindrischen Teil und zwei Spurkränzen 40 bestehen. Derartige Führungen bzw. Laufräder eignen sich besonders gut auch für die Führung eines hier nicht dargestellten Koki1lenfahrwerks.

In Figur 8 ist eine Säule 110 dargestellt, deren Außenmantel durch ein Rohr gebildet wird, welches gleichfalls mit einer Betonfüllung 112 versehen ist. Die Betonfüllung weist Armierungen 112a und Verbindungsanker 112b auf, die mit dem Außenmantel 111 verbunden sind. Diese Maßnahme dient zur Stabilisierung der Säule. Auf der Rohroberfläche sind Führungen 113, 114 und 115 aufgesetzt und durch Schweißnähte befestigt. Jede diese Führungen besteht aus einem U-förmigen Profil 116, wobei jeweils zwei dieser Profile entlang von Schmalseiten, die unter einem Winkel von 45 Grad abgeschrägt sind_s miteinander verbunden sind. Jedes Profil besitzt eine rechteckige Ausnehmung₉ die nach außen gerichtet ist_} und in die Laufräder 119 eingreifen₉ deren Drehachsen senkrecht zur Grundfläche der Ausnehmung verlaufen, so daß die Laufflächen der Laufräder 119 gegen die Seitenkanten der Ausnehmungen zur Anlage kommen. Die Laufräder 19 sind in drei Elektrodenfahrwerken 117 gelagert, welche die Führungen 113 bis 115 umgreifen, die Teil der Säule 110 sind. An den Elektrodenfahrwerken 117 sind unter Verwendung von Schwenkachsen 120 analog den Figuren 1 und 2 nicht gezeigte Elektrodentragarme befestigt. In den Elektrodenfahrwerken 117 sind Spindelmuttern 129 gelagert, in denen Kugelspindeln 128 geführt sind. Mittels der

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Kugelspindeln 128 und der Spindelmutter 129 ist es möglich, über nicht gezeigte Antriebsmotoren die Elektrodenfahrwerke 117 in der Höhe zu verstellen. Eine analoge Ausführung ist auch für ein nicht näher gezeigtes Koki1lenfahrwerk möglich.

Die' verschiedenen Ausführungsbeispiele zeigen, welche Variationsbreite die erfindungsgemäSe Lösung ermöglicht Wurde bisher die Zahl der zusammenwirkenden Elektrodentragarme und Kokillentragarme durch die Zahl der benötigten Säulen und durch deren Anordnung begrenzt, so zeigt insbesondere Figur 8, daß die enge räumliche Zusammenfassung einer Vielzahl von unabhängig voneinander bewegbaren Fahrwerken an ein und derselben Säule möglich ist.

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Claims

13. November 1978 78532 ANSPRÜCHE:

1. Elektroschmelzanlage, insbesondere zum Eiektroschlackeumschmelzen_}mit mindestens einer senkrechten Säule, einer Kokille und mindestens zwei abwechselnd in die Schmelzstellung oberhalb der Kokille einschwenkbaren Elektrodentragarmen, von denen jeder an einem unabhängig voneinander senkrecht an Führungen verfahrbaren Elektrodenfahrwerk angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (10, 110) mit Führungen (13, 14, 15, 16; 113, 114, 115) für mindestens zwei Elektrodenfahrwerke (17₃ 18, 117) ausgestattet ist und daß die Elektrodenfahrwerke einen C-förmigen Schlitten besitzen, -der die Säule auf einem Teilumfang umgreift, derart, daß die Elektrodenfahrwerke unbehindert aneinander vorbeiführbar s i η d .

2. Elektroschmelzanl age nach Anspruch 1 Grit einer Gleitkokille-, dadufgh gekennzeichnet, daß die Gleitkokille (33) an einem Kokillenfahrwerk (30) angeordnet ist, welches mindestens auf einem Teil der Führungen (13, 14, 15, 16; 113, 114, 115) der Säule (10, 110) für die Elektrodenfahrwerke (17, 18, 117) verfahrbar ist.

3. Elektroschmelzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (13, 14, 15, 16; 113, 114, 115)

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als prismatische Schienen auf der Oberfläche der Säule (10, 110) gebildet sind.

4. Elektroschmelzanlage nach Anspruch 1 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (10) im Querschnitt ein rechteckiges Kastenprofil aufweist, daß die Führungen (13, 14, 15, 16) in der Nähe der Kanten und parallel zu diesen angeordnet sind und daß die C-förmigen Schlitten jeweils zwei unmittelbar benachbarte Führungen (13, 14 bzw. 15, 16) umgreifen.

5. Elektroschmelzanlage nach Anspruch 1 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (110) im Querschnitt ein Rohrprofil aufweist und daß die Führungen (113, 114, 115) in Form von Winkel profilen auf die Rohroberfläche aufgesetzt sind und Ausnehmungen aufweisen, in welche je zwei im Winkel zueinander stehende Rollen (119) eingreifen.

6. Elektroschmelzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (10, 110) mit einer Betonfüllung (12, 112) versehen ist, welche mit dem Außenmantel (11, 111) durch Verbindungsanker (112b) verbunden ist.

7. Elektroschmelzanlage nach Anspruch 6, dadurchgekennzeichnets, daß die Betonfüllung (12, 112) Armierungen (112a) aufweist.

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