DE10114133C1

DE10114133C1 - Elektroschlacke-Umschmelzanlage mit einer Kokille, einer Haube und einer Gewichtsmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE10114133C1
Application number: DE2001114133
Authority: DE
Inventors: Karl Herchenroether; Arno Niebling; Georg Mauroschat; Ulrich Biebricher
Original assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Current assignee: ALD Vacuum Technologies GmbH
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2002-10-10
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: DE10156966A1; DE10156966C2

Abstract

Bei einer Elektroschlacke-Umschmelzanlage mit einer Kokille für den Aufbau eines Blockes aus dem umgeschmolzenen Material einer Abschmelzelektrode mit einer lotrecht gelagerten, motorisch angetriebenen Elektrodenstange (11) für den Vorschub der Abschmelzelektrode und mit einer oberhalb der Kokille angeordneten Haube (21) ist die Elektrodenstange (11) in einem Gelenklager (37) gehalten und geführt, das über Gewichtselemente (38, ...) an einem ortsfesten Auflager (36) abgestützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektroschlacke-Umschmelzanlage mit einer ortsfesten Kokille für den Aufbau eines Blockes aus umgeschmolzenem Material mit einem Gestell mit einer senkrechten, motorisch ange triebenen, an einer Gewichtsmeßeinrichtung abgestützten Elektroden stange für den Vorschub der Abschmelzelektrode und mit einer ober halb der Kokille angeordneten, die Abschmelzelektrode umschließen den Haube mit mindestens einer zur Elektrodenstange konzentrischen am oberen Ende der Haube vorgesehenen Öffnung für den Durchtritt der Elektrodenstange.

Bekannt ist ein Umschmelzofen (DE-42 04 757 A1) mit einem Tiegel und einem darauf aufgesetzten, nach außen hin abgedichteten, durch eine Hubeinrichtung vom Tiegel abhebbaren Kessel, welcher eine Durch führung aufweist, durch die mittels einer Dichtung und einem Federbalg abgedichtet eine elektrisch abschmelzbare Elektrodenstange bis in den Tiegel führt, wobei eine von einer über Wiegezellen ortsfest abgestützten Wiegeplattform gehaltene untere Plattform die Dichtung der Durchführung trägt, an die der Federbalg mit seinem oberen Ende befestigt ist, während sein unteres Ende auf dem Kessel aufsitzt, wobei zur Regelung der Abschmelzleistung die Elektrodenstange mittels eines Elektrodenabtriebs höhenverfahrbar ausgebildet und die Elektrodenstange mit ihrem Elektrodenantrieb von der Wiegeplattform gehalten ist. Die Hubeinrichtung ist auf der Wiegeplattform abgestützt und zum Anheben der unteren Plattform ausgebildet, wobei der Kessel durch eine beim Aufsitzen des Kessels auf dem Tiegel Spiel aufweisende Mitnehmerverbindung mit der unteren Plattform Verbin dung hat.

Weiterhin ist eine Elektroschlacke-Umschmelzanlage bekannt (DE 39 01 297 A1) mit einer Kokille für den Aufbau eines Blocks und einer über der Kokille angeordneten Haube, wobei die Haube in bezug auf ihre senkrechte Achse in seitlich bewegliche Schalen unterteilt ist, von denen jede mit ihrer Unterkante weitgehend gasdicht mit dem oberen Teil der Kokille verbunden und mit ihrer Oberkante an einer zweiten Abdichtstelle gasdicht gegenüber der Elektrodenstange abgedichtet ist, wobei die Haube einen Innenraum von solchem Querschnitt und solcher Höhe aufweist, dass sich das obere Ende der Abschmelzelek trode in ihrer am weitesten angehobenen Stellung unterhalb der zwei ten Abdichtstelle der Haube befindet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umschmelzanlage mit einem geschlossenen Schmelzenraum zu schaffen, bei der eine besonders genaue gewichtsabhängige Steuerung der Abschmelzelektrode möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch zwischen einem ortsfesten Auflager und einem die Elektrodenstange tragenden Gelenklager eingespannte Meßdosen, wobei der von der Haube umschlossene Ringraum über eine Rohrleitung mit der Druckdose einer zusätzlichen Gewichtsmeßeinrichtung verbunden ist, dessen gegeneinander verschiebbare Stirnwände auf ein weiteres Meßelement einwirken, wobei die Signale aller Meßelemente in einer Parallelschaltung mit einem das Aggregat ansteuernden Meßverstärker zusammenwirken.

Weitere Merkmale und Einzelheiten sind in den Patentansprüchen näher beschrieben und gekennzeichnet.

Die Erfindung lässt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in den anhängenden Zeichnungen näher dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1 Eine Elektroschlacke-Umschmelzanlage in einer schematischen Darstellung, wobei Teile der Gewichtsmeßeinrichtung der besseren Übersichtlichkeit wegen ausgespart sind,

Fig. 2 die Gewichtsmeßeinrichtung in vergrößerter Darstellung und

Fig. 3 den Stromlaufplan für die Zusammenschaltung der Meßelemente gemäß Fig. 2.

Die Zeichnung gemäß Fig. 1 zeigt eine Elektroschlacke-Umschmelz anlage, die auf einem Hallenboden 2 aufgestellt ist, wobei durch eine Öffnung 3 im Hallenboden 2 einen Kokille 4 in eine Grube ragt, von der nur der Grubenboden 5 dargestellt ist. Bei der Kokille 4 handelt es sich um eine herkömmliche, wassergekühlte Standkokille. Über dem Hallen boden 2 befindet sich ein Ofengestell 6 mit mehreren vertikalen Säulen 7, 8, von denen jedoch nur zwei dargestellt sind. Die Säulen 7, 8 tragen ein Auflager 9, das mit einer zentralen Öffnung 10 versehen ist, durch die eine Elektrodenstange 11 hindurchgeführt ist, deren unteres Ende mit der Abschmelzelektrode 12 fest verbunden ist, die ihrerseits bis in das flüssige Schlackenbad 13 oberhalb des flüssigen Metall sumpfes 14 des erstarrten Umschmelzblockes 15 ragt.

Das obere Ende der Elektrodenstange 11 steht mit dem Antriebsaggre gat 16 in Wirkverbindung. Eine Meßplattform 17, die sich über mehrere Gewichtsmeßelemente 18, 18', . . . auf der Plattform 9 abstützt, ist mit einem Gelenklager 27 verbunden und dient der Halterung und Führung der Elektrodenstange 11.

Oberhalb der Kokille 4 ist ein Rohrstutzen 19 angebracht, der sich über einen Flansch 20 an seinem unteren Ende druckdicht auf der Kokille 4 abstützt und auf dem andererseits eine zweischalige Haube 21, 21' auf liegt, deren beide Halbschalen 21, 21' von Haken 22, 22' gehalten sind, die in den Pfeilrichtungen A bzw. B verfahrbar sind, wobei die Zeich nung die Halbschalen 21, 21' in beiden Positionen zeigt. Beide spiegel symmetrisch zusammengeschobenen Halbschalen 21, 21' sind mittels einer elastomeren Ringdichtung 23 gegenüber dem Rohrstutzen 19 abgedichtet.

Am oberen Ende der von den beiden Halbschalen 21, 21' gebildeten Haube ist eine Gleitdichtung 24 vorgesehen, durch die die Elektroden stange 11 hindurchgeführt ist. Außerdem ist eine nicht näher darge stellte Stromversorgung über die Kabel 25 für die Elektrodenstange 11 vorhanden. An den Rohrstutzen 19 ist eine Rohrleitung 26 angeschlos sen, über die der Raum 32, 34 oberhalb des Schlackenbads 13 mit einem Schutzgas (z. B. Argon) gefüllt werden kann, so dass die Umgebungsluft nicht an die Schmelze 14 gelangen und das Umschmelzen unter defi niertem und regelbarem Druck erfolgen kann. Dargestellt sind außer dem eine Leitung 28 für den Gasabzug, aus dem mit Schutzgas füll baren Raum 32 und ein Meßgerät 31 zur Anzeige des Gasdrucks in diesem Raum 32. Parallel zur Elektrodenstange 11 sind Strom schienen 29, 30 vorgesehen, die zur Rückleitung des Schmelzstromes dienen.

Oberhalb der Kokille 4 befindet sich ein Rohrstutzen 19, der mit einem Flansch 20 versehen ist, der so bemessen und konfiguriert ist, dass sich auf ihm einerseits Kokillen 4 mit unterschiedlichen Durchmessern D druckdicht anlegen können und andererseits Abschmelzelektroden 12 mit verschiedenen Außenabmessungen E und Konfigurationen anpass bar sind. Die weiteren Außenabmessungen des Rohrstutzen 19 sind außerdem der zweischaligen Haube 21, 21' angepasst, so dass mittels eines geeigneten Rohrstutzens 19 und eines plattenförmigen Auflagers 36 sichergestellt werden kann, dass der Ringraum 32 zwischen einer Abschmelzelektrode 12 und der Innenwand der Kokille 4 bzw. der Innenwand des Rohrstutzen 19 bzw. der Ringraum 39 stets so klein wie möglich gehalten werden kann, ohne dass größere Veränderungen der Umschmelzanlage erforderlich werden. Das Pendellager bzw. Lager mit Kreuzgelenk bzw. Kardangelenk 27, (das in Fig. 2 mit 37 bezeichnet ist), erlaubt im übrigen eine sehr genaue Führung der lotrecht hängenden Abschmelzelektrode 12 in der Kokille 4 bzw. in der Haube 21, 21' und dem Rohrstutzen 19.

Fig. 2 zeigt, dass gemäß der Erfindung neben den das Gelenk lager 27 bzw. 37 abstützenden Gewichtsmeßelementen 18, 18', . . . bzw. 38, 38', . . . noch ein zusätzliches Gewichtsmeßelement 44 vorgesehen ist, das einerseits auf einem ortsfesten Lager 48 aufliegt und andererseits von der beweglich gehal tenen Stirnplatte 42 beaufschlagt ist, die über einen Faltenbalg oder Metallbalg 51 mit der ortsfesten Stirnplatte 43 verbunden ist, wobei die beiden Stirnplatten 42, 43 zusammen mit dem Balgen 51 einen Raum einschließen, der über eine Rohrleitung 40 mit dem Ringraum 39 ver bunden ist. Wird für den Umschmelzbetrieb der Ringraum 39 evakuiert oder auf eine vom Umgebungsdruck abweichende Höhe gebracht, so überträgt sich dieses Druckniveau gleichzeitig auch auf die Gewichts meßeinrichtung 41 mit dem Vorteil, dass der über die Gewichtsmeß einrichtung 35 ermittelte Wert korrigiert werden kann, wodurch Gewichtsverfälschungen als Folge einer Volumenveränderung bzw. Querschnittsveränderung der Elektrodenstange ausgleichbar sind.

Fig. 3 zeigt einen Stromlaufplan für die Zusammenschaltung von drei Gewichtsmeßelementen 18, 18', . . . bzw. 38, 38', 38", die vom Gelenklager 27 bzw. 37 unmittelbar beaufschlagt sind mit dem zusätzlichen Gewichtsmeßelement 41 und einem Meßverstärker 45, welcher der Ansteuerung des Antriebsaggregats 16 und/oder auch der Steuerung des Schmelzstroms dient.

Bezugszeichenliste Auflistung der Einzelteile

2

Hallenboden

3

Öffnung

4

Kokille

5

Grubenboden

6

Ofengestell

7

Vertikale Säule

8

Vertikale Säule

9

Auflager

10

Zentrale Öffnung

11

Elektrodenstange

12

Abschmelzelektrode

13

Schlackenbad

14

Metallsumpf

15

Umschmelzblock

16

Antriebsaggregat

17

Meßplattform

18

Gewichtsmeßelement

19

Rohrstutzen

20

Flansch

21

zweischalige Haube

22

Haken

23

Ringdichtung

24

Gleitdichtung

25

Stromleiter

26

Rohrleitung

27

Gelenklager

28

Abzugsleitung

29

Stromschiene

30

Stromschiene

31

Druckmeßgerät

32

Ringraum

34

Schmelzraum

35

Gewichtsmeßeinrichtung

36

Auflager

37

Gelenklager

38

Gewichtsmeßelement

39

Ringraum

40

Rohrleitung

41

Gewichtsmeßeinrichtung

42

Stirnwand

43

Stirnwand

44

Gewichtsmeßelement

45

Meßverstärker

46

Gewichtsmeßeinrichtung

47

Druckdose

48

Auflager

49

Gleitdichtung

50

Metallbalg

51

Metallbalg

Claims

1. Elektroschlacke-Umschmelzanlage mit einer ortsfesten Kokille für den Aufbau eines Blockes aus umgeschmolzenem Material, mit einer senkrechten, motorisch angetriebenen, an einer Gewichtsmeßeinrichtung (35) abgestützten Elektrodenstange (11) für den Vorschub der Abschmelzelektrode (12), mit einer oberhalb der Kokille vorgesehenen, die Abschmelzelektrode (12) umschließenden Haube (21, 21'), mit mindestens einer zur Elektrodenachse konzentrischen, am oberen Ende der Haube vorgesehenen Öffnung (49) für den gasdichten Durchtritt der Elektrodenstange (11), mit einem Antriebsaggregat (16) für die Hubbewegung der Elektrodenstange (11) und mit zwischen einem ortsfesten Auflager (9, 36) und einem die Elektrodenstange (11) tragenden Gelenklager (27, 37) eingespannten Meßdosen (18, 18', . . ., 38, 38', . . .), wobei der von der Haube (21, 21') umschlossene Ringraum (39) über eine Rohrleitung (40) mit der Druckdose (47) einer zusätzlichen Gewichtsmeßeinrichtung (41) verbunden ist, dessen gegeneinander verschiebbaren Stirnwände (42, 43) auf ein weiteres Meßelement (44) einwirken, wobei die Signale aller Meßelemente (18, . . ., 38, . . ., 44) in einer Parallelschaltung mit einem das Aggregat (16) ansteuernden Meßverstärker (45) zusammenwirken.

2. Elektrodenschlacke-Umschmelzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Stirnwand (43) der vom Druck des Ringraums (39) beaufschlagten Druckdose (47) der zusätzlichen Gewichtsmeßeinrichtung (41) ortsfest angeordnet ist, während die andere Stirnwand (42) gegenüber einem orts festen Auflager (48) bewegbar ist, wobei zwischen der beweg baren Stirnwand (42) und dem Auflager (48) ein Gewichtsmeß element (44) eingespannt ist.

3. Elektroschlacke-Umschmelzanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gleitdichtung (24 bzw. 49) und dem Deckel oder Auflager (36) des Ringraums (39) ein Metallbalg (50) eingespannt ist, der bei einer Druckdifferenz zwischen dem Ringraum (39) und dem um gebenden Raum eine Hubbewegung vollzieht und dabei die Gewichtsmeßelemente (18, 18', . . . bzw. 44) beaufschlagt.

4. Elektroschlacke-Umschmelzanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Gewichts meßeinrichtung (41) einen Metallbalg (51) aufweist, der die bei den Stirnwände (42, 43) druckdicht miteinander verbindet, wobei die wirksame Querschnittsfläche des Metallbalgs (51) derjenigen entspricht, die der die Elektrodenstange (11) umgreifende Metallbalg (50) aufweist.