DE3704102C1 - Sealing arrangement at the passage opening for an electrode - Google Patents

Abstract

According to the provisions of the invention, a sealing arrangement which permits processing operations to be carried out in an electrically heated metallurgical vessel while providing a seal with respect to the external atmosphere is to be mounted on the opening for the passage of the electrode through the cover. This is made possible by virtue of the fact that the electrode is surrounded at the opening by a chamber of adjustable height. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtungsanordnung an der Durchführ­ ungsöffnung einer Elektrode durch den Deckel eines elektrisch beheizbaren metallurgischen Gefäßes, in welchem Bearbeitungsprozesse unter Abschluß zur Außenatmosphäre durchgeführt werden.The invention relates to a sealing arrangement on the bushing Opening an electrode through the lid of an electrically heated metallurgical vessel in which machining processes are completed Outdoor atmosphere can be carried out.

Bei derartigen Bearbeitungsverfahren wird z. B. im metallurgischen Gefäß durch Einleiten eines inerten Gases eine inerte Atmosphäre erzeugt oder das Innere des metallurgischen Gefäßes wird unter Vakuumwirkung gesetzt. Wenn gleichzeitig die Schmelze beheizt werden soll, wie das häufig der Fall ist, muß für eine geeignete Abdichtung an den Durchführungsöffnungen der Elektroden durch den Gefäßdeckel gesorgt werden.In such processing methods such. B. in the metallurgical vessel creates an inert atmosphere by introducing an inert gas or that The interior of the metallurgical vessel is placed under vacuum. If at the same time the melt is to be heated, as is often the case, for a suitable seal at the lead-through openings Electrodes are taken care of by the vessel lid.

Bei der Ausgestaltung einer derartigen Abdichtung ergeben sich dadurch Schwierigkeiten, daß beim Heizvorgang die Elektroden in gewissem Umfang bewegt werden müssen, nämlich um den Lichtbogen zu zünden und um den Abbrand der Elektroden auszugleichen. Wenn hierbei die Elektroden in der eigentlichen Abdichtung bewegt werden, entsteht unvermeidlicherweise Verschleiß, der die Abdichtungswirkung beeinträchtigt und zum häufigen Auswechseln der Dichtelemente zwingt. Ferner ist darauf zu achten, daß die Dichtung nicht mehr als unvermeidlich der Strahlungshitze der Metallschmelze ausgesetzt werden soll. Hinzu kommt, daß nach dem Beheizen zur Durchführung von im Vakuum stattfindenden metallurgischen Behand­ lungsprozessen die Elektroden aus dem Gefäß herausgehoben und die Elektrodenöffnungen durch Kappen oder Platten verschlossen werden. Beim Herausheben der Elektroden müssen diese mit ihren heißen unteren Enden durch die Abdichtungsanordnung hindurch bewegt werden, wodurch diese beschädigt werden kann. This results in the design of such a seal Difficulties that the electrodes to some extent during the heating process must be moved, namely to ignite the arc and around the Compensate for burn-off of the electrodes. If the electrodes in the actual sealing are inevitably created Wear, which affects the sealing effect and increases frequently Replacement of the sealing elements forces. It is also important to ensure that the Seal no more than inevitable the radiant heat of the Metal melt should be exposed. Add to that that after heating to carry out metallurgical treatment taking place in a vacuum the electrodes are lifted out of the vessel and the Electrode openings are closed by caps or plates. At the Lift out the electrodes with their hot lower ends can be moved through the sealing arrangement, whereby this can be damaged.  

Es ist bereits eine Abdichtungsanordnung bekannt (DE-OS 31 16 050), bei der die Elektrode von mehreren flüssigkeitsgekühlten Stopfbüchsen umgeben ist, die teleskopartig ineinander verschiebbar sind. Dabei ist die unterste Stopfbüchse am Ofendeckel, die oberste Stopfbüchse an der Elektrode befestigt. Beim Nachsetzen der Elektrode gleiten die Stopfbüchsen ineinander. Nachteilig an dieser bekannten Anordnung ist, daß beim Elektrodenwechsel entweder die Befestigung der untersten Stopfbüchse am Ofendeckel gelöst oder daß das heiße Elektrodenende durch die am Ofendeckel verbleibenden Stopfbüchsen hindurchbewegt werden muß. Die Wasserkühlung, die bei jeder Stopfbüchse unabhängig von der benachbarten Stopfbüchse wirksam sein muß, erfordert einen erheblichen baulichen Aufwand.A sealing arrangement is already known (DE-OS 31 16 050) in which the electrode is surrounded by several liquid-cooled glands, which are telescopically slidable. The bottom is Stuffing box on the furnace cover, the top stuffing box on the electrode attached. The glands slide when the electrode is added into each other. A disadvantage of this known arrangement is that the Electrode change either the attachment of the lowest gland on Oven lid loosened or that the hot electrode end through the on the oven lid remaining stuffing boxes must be moved through. The water cooling, that with each stuffing box independent of the neighboring stuffing box must be effective requires considerable construction.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Abdichtungsanordnung für die vorstehend genannten Einsatzzwecke zu schaffen, welche den im Betrieb auftretenden Anforderungen bei möglichst einfacher Bauweise gerecht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Maßnahmen vor. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Abdichtungsanordnung für den genannten Zweck die gewünschte Dichtwirkung erzeugen muß, ohne daß die beim Beheizvorgang erforder­ liche Elektrodenbewegung behindert und ohne daß durch die Elektro­ denbewegung die Dichtungswirkung beeinträchtigt wird. Ferner hat sie erkannt und auch die sachgerechte Lösung dafür vorgeschlagen, daß das heiße Elektrodenende beim Herausheben der Elektroden aus dem Ofen nicht durch die Dichtung hindurch bewegt werden muß.The invention is therefore based on the object of a novel Sealing arrangement for the above-mentioned purposes  create, which meet the requirements occurring in operation the simplest possible design. To solve this task the invention proposes in the characterizing part of claim 1 measures mentioned. The invention is based on the knowledge that that a sealing arrangement for the purpose mentioned the desired Must produce a sealing effect without the heating process Liche electrode movement hindered and without the electrical movement the sealing effect is impaired. Furthermore, it has recognized and also suggested the appropriate solution for that hot electrode end when lifting the electrodes out of the oven does not have to be moved through the seal.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Beispiels näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated below with reference to one in the drawing presented example explained in more detail. It shows

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abdichtungsanordnung in Abdichtstellung am Deckel des metallurgischen Gefäßes und Fig. 1 shows an embodiment of the sealing arrangement according to the invention in the sealing position on the lid of the metallurgical vessel and

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 beim Herausheben der Elektroden. Fig. 2 shows the arrangement of Fig. 1 when lifting the electrodes.

In den Figuren ist mit 1 eine Elektrode bezeichnet, die zum Beheizen oder Warmhalten eines metallurgischen Gefäßes dient. Von dem metal­ lurgischen Gefäß ist lediglich der Deckel 5 angedeutet und die Deckelöffnung 5 a durch die die Elektrode in das Gefäß reicht.In the figures, 1 denotes an electrode which is used to heat or keep a metallurgical vessel warm. Of the metal lurgischer vessel only the lid 5 is indicated and the lid opening 5 a through which the electrode extends into the vessel.

Wenn in dem Gefäßinnenraum, z. B. durch Einleiten von inertem Gas, wie Argon oder Stickstoff, die Schmelze in einer neutralen Atmosphäre behandelt werden soll, muß die Elektrode 1 gegenüber dem Deckel 5 abgedichtet werden. Gleichzeitig muß die Elektrode zum Zünden des Lichtbogens und Nachführen bei Abbrand beweglich bleiben. If in the interior of the vessel, e.g. B. by introducing inert gas, such as argon or nitrogen, the melt to be treated in a neutral atmosphere, the electrode 1 must be sealed against the lid 5 . At the same time, the electrode for igniting the arc and tracking when it burns must remain movable.

Die Erfindung verwendet zur beweglichen Abdichtung der Elektrode einen Kompensator 2, der die Elektrode oberhalb des Gefäßdeckels 5 im Abstand umgibt. Der Kompensator 2 ist als gewelltes Rohr oder nach Art eines Faltenbalges aus Metall gefertigt, derart, daß er in Längsrichtung nachgiebig ist. Am unteren freien Ende des Kompensators befindet sich ein Ring 3, der bei der in Fig. 1 dargestellten Arbeitsstellung auf einen eine Gegenfläche 4 bildenden Ring am Gefäßdeckel aufliegt. Die aneinanderliegenden Oberflächen der Ringe 3 und 4 sind so bearbeitet, daß sich ein gasdichter Abschluß bildet. Hierfür sorgt auch das Gewicht des Ringes 3.For the movable sealing of the electrode, the invention uses a compensator 2 which surrounds the electrode above the vessel cover 5 at a distance. The compensator 2 is made as a corrugated tube or in the manner of a bellows made of metal, such that it is flexible in the longitudinal direction. At the lower free end of the compensator there is a ring 3 which , in the working position shown in FIG. 1, rests on a ring forming a counter surface 4 on the vessel lid. The adjacent surfaces of the rings 3 and 4 are machined so that a gas-tight seal is formed. The weight of the ring 3 also ensures this.

Am oberen Ende ist der Kompensator 2 an einem Dichtungselement 6 befestigt. Das Dichtungselement 6 besteht aus einem die Elektrode ringförmig umgebenden Körper, an dessen Innenseite eine Blähdichtung 6 a angeordnet ist. Die Dichtung 6 a sorgt bei Betätigung für einen gasdichten Abschluß am Umfang der Elektrode. Die Blähdichtung 6 a, die hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden kann, sorgt auch bei Unregelmäßigkeiten an der Elektrodenoberfläche für dichten Abschluß. Das Dichtungselement 6 ist außerdem mit einer mechanischen Klemmvor­ richtung 6 b ausgestattet, die dazu dient, die Verbindung zwischen Elektrode und Abdichtungsanordnung, allerdings ohne Dichtwirkung, herzustellen, wenn dies, wie später noch beschrieben, erforderlich ist.At the upper end, the compensator 2 is attached to a sealing element 6 . The sealing element 6 consists of a body surrounding the electrode in a ring, on the inside of which an inflatable seal 6 a is arranged. The seal 6 a ensures a gas-tight seal on the circumference of the electrode when actuated. The inflation seal 6 a , which can be actuated hydraulically or pneumatically, ensures a tight seal even in the event of irregularities on the electrode surface. The sealing element 6 is also equipped with a mechanical Klemmvor device 6 b , which serves to make the connection between the electrode and the sealing arrangement, but without a sealing effect, if this is necessary, as described later.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der Oberseite des Dichtungselements 6 eine Platte 8 befestigt, die eine für den Durch­ gang der Elektrode 1 ausreichend große Öffnung aufweist. Die Platte 8 steht nach außen über das Dichtungselement 6 über und ist dort mit Öffnungen oder Bohrungen versehen. Die Bohrungen können um 180 Grad zueinander oder um 120 Grad zueinander versetzt angeordnet sein. Durch jede Bohrung geht eine Stange 9 hindurch, die unterhalb der Platte 8 eine Verdickung oder einen Hammerkopf aufweist. Die Stangen 8 können lose in den betreffenden Öffnungen geführt oder auch an der Platte 8 befestigt sein.In the illustrated embodiment, a plate 8 is attached to the top of the sealing element 6 , which has a sufficiently large opening for the passage of the electrode 1 . The plate 8 projects beyond the sealing element 6 and is provided with openings or bores there. The bores can be arranged offset from one another by 180 degrees or offset from one another by 120 degrees. A rod 9 passes through each bore and has a thickening or a hammer head below the plate 8 . The rods 8 can be loosely guided in the openings in question or also attached to the plate 8 .

Weiter oben befindet sich eine entsprechende Platte 7 als Gegenstück, die wiederum Bohrungen für die Stangen 9 aufweist. Die Platte 7 ist mit einer Halterung 10 verbunden, die entweder eine lösbare Befesti­ gung an der Elektrode 1 oder am Elektrodentragarm bildet. Die Stangen 9 weisen an ihrem oberen, oberhalb der Platte 7 befindlichen Ende einstellbare Stellringe 11 auf.Further up there is a corresponding plate 7 as a counterpart, which in turn has bores for the rods 9 . The plate 7 is connected to a holder 10 which forms either a detachable fastening supply to the electrode 1 or on the electrode support arm. The rods 9 have adjustable adjusting rings 11 at their upper end located above the plate 7 .

Die Wirkungsweise der Erfindung ergibt sich aus den Abbildungen. Bei der Arbeitsstellung nach Fig. 1 bildet der Kompensator 2 einen dichten Abschluß des Behälterinneren nach außen, wenn die Blähdich­ tung 6 a an die Elektrode angelegt worden ist. Die Klemmvorrichtung 6 b wird bei jeder Heizbehandlung an entsprechend dem Elektrodenverschleiß unterschiedlicher Stelle auf der Elektrode 1 fixiert. Gleichzeitig aber kann sich die Elektrode, z. B. zum Zünden oder Nachstellen, in einem begrenzten Umfang bewegen, ohne daß die Dichtwirkung aufgehoben wird. Die Länge des Bewegungsweges richtet sich nach der Nachgiebigkeit bzw. Länge des Kompensators 2, braucht aber nur für die Länge des in einem Heizzyklus auftretenden Elektrodenabbrand berücksichtigt zu werden. Bewegt sich die Elektrode nach unten und nimmt dabei das Dichtungselement 6 mit, wobei sich der Kompensator 2 zusammenschiebt, wird die Vorrichtung bei dieser Bewegung in der oberen Halterung wegen der durch die Stange 9 gebildeten Schleppverbindung nicht gehindert. The mode of operation of the invention results from the figures. In the working position of FIG. 1, the compensator 2 forms a tight seal of the container interior to the outside when the Blähdich tung 6 a to the electrode has been applied. The clamping device 6 b is fixed at each heating treatment at different locations on the electrode 1 according to the electrode wear. At the same time, however, the electrode, e.g. B. to ignite or readjust, move to a limited extent without the sealing effect is canceled. The length of the movement path depends on the flexibility or length of the compensator 2 , but need only be taken into account for the length of the electrode erosion occurring in a heating cycle. If the electrode moves downward and takes the sealing element 6 with it, whereby the compensator 2 is pushed together, the device is not prevented during this movement in the upper holder because of the drag connection formed by the rod 9 .

Soll die Elektrode aus dem metallurgischen Gefäß herausgehoben werden, wird die Blähdichtung 6 a entlastet. Wenn dabei die Klemmvor­ richtung 6 b ebenfalls geöffnet ist, hängt das Dichtungselement 6 beim Anheben an den Stangen 9, die mit den oberen Stellringen auf der Platte 7 aufliegen. Die Dichtung bewegt sich also mit der Elektrode nach oben, ohne daß das heiße Elektrodenende durch die eigentliche Dichtung hindurch bewegt werden muß.If the electrode is to be lifted out of the metallurgical vessel, the inflation seal 6 a is relieved. If the Klemmvor direction 6 b is also open, the sealing element 6 hangs when raised on the rods 9 , which rest on the plate 7 with the upper adjusting rings. The seal moves with the electrode upwards without the hot electrode end having to be moved through the actual seal.

Selbstverständlich sind, je nach den Bedingungen des Einsatzes, Abwandlungen denkbar. So sind in der Fig. 2 die Elemente 3 und 4 als aufeinanderzulegende Ringe mit ebenen Flächen dargestellt. Um einen gasdichten Abschluß zu erzielen, ist eine sorgfältige Bearbeitung der aneinanderliegenden Flächen erforderlich. Um Undichtigkeiten zu vermeiden, die durch Verunreinigungen im Hüttenbetrieb leicht vorkommen können, ist es möglich, den unteren Ring 4 durch eine Sandtasse zu ersetzen, in den der untere Rand des Kompensator 2 eintaucht. Es ist auch denkbar, die Ringe 3 und 4 mit Innen- und Außenkonus zu gestalten, so daß sie in Arbeitsstellung nicht aufeinanderliegen, sondern ineinandergreifen.Of course, depending on the conditions of use, modifications are conceivable. Thus, the elements are shown in FIG. 2, 3 and 4 as aufeinanderzulegende rings with flat surfaces. In order to achieve a gas-tight seal, careful processing of the adjoining surfaces is required. In order to avoid leaks, which can easily occur due to contamination in the smelter, it is possible to replace the lower ring 4 with a sand cup into which the lower edge of the compensator 2 is immersed. It is also conceivable to design the rings 3 and 4 with an inner and an outer cone, so that they do not lie on one another in the working position, but rather mesh with one another.

Der Kompensator kann als Teleskop ausgebildet sein. Wenn man die in der Zeichnung angedeutete Ausführungsform wählt, werden, um eine ausreichende Nachgiebigkeit zu erzielen, wesentlich stärkere Ein- und Ausbuchtungen als dargestellt erforderlich sein.The compensator can be designed as a telescope. If you put that in the embodiment indicated in the drawing chooses to be a to achieve sufficient compliance, much stronger input and Bulges may be required as shown.

Claims (5)

1. Abdichtungsanordnung an der Durchführungsöffnung einer Elektrode durch den Deckel eines elektrisch beheizbaren metallurgischen Gefäßes, in welchem Bearbeitungsprozesse unter Abschluß zur Außenatmosphäre durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer mit ihrem einen Ende (3) gasdicht an die Durchführungsöffnung (5 a) ansetzbaren Kammer (2 a) besteht, die die Elektrode (1) umgibt, daß in dem von der Durchführungs­ öffnung (5 a) entfernten Bereich eine zwischen Kammer (2a) und Elektrode (1) wirksame, lösbare Dichtung (6) angeordnet ist und daß die Höhe der Kammer (2 a) zwischen der Dichtung (6) und dem Ende (3) veränderbar ist. 1. Sealing arrangement on the lead-through opening of an electrode through the lid of an electrically heatable metallurgical vessel, in which machining processes are carried out in completion to the outside atmosphere, characterized in that they can be attached gas-tight with one end ( 3 ) to the lead-through opening ( 5 a) Chamber ( 2 a) , which surrounds the electrode ( 1 ), that in the area removed from the lead-through opening ( 5 a) is an effective, releasable seal ( 6 ) between chamber ( 2 a) and electrode ( 1 ) and that the height of the chamber ( 2 a) between the seal ( 6 ) and the end ( 3 ) is variable. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in Längsrichtung nachgiebigen rohrförmigen Kompensator (2), der die Elektrode (1) mit Abstand umgibt und mit seinem unteren freien Ende (3) auf eine Gegenfläche (4) am Gefäßdeckel (5) aufsetzbar ist und der an seinem oberen Ende mit einem abdichtend an die Elektrode (1) anlegbaren und von der Elektrode lösbaren, die Elektrode allseitig umfassenden Dichtungselement (6) verbunden ist, welches seinerseits über eine in Elektrodenlängsrichtung bewegliche Schleppverbindung (7, 8, 9) an der Elektrode (1) oder am Elektrodentragarm (10) befestigt ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized by a longitudinally flexible tubular compensator ( 2 ) which surrounds the electrode ( 1 ) at a distance and with its lower free end ( 3 ) can be placed on a counter surface ( 4 ) on the vessel lid ( 5 ) and, the electrode on all sides comprising sealing element (6) is connected sealingly can be applied with the electrode (1) at its upper end and releasable from the electrode, which in turn via a movable into electrode longitudinally towing connection (7, 8, 9) on the Electrode ( 1 ) or attached to the electrode support arm ( 10 ). 3. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensator (2) nach Art eines Faltenbalges gestaltet ist und aus Metall besteht.3. Arrangement according to claim 1 and / or 2, characterized in that the compensator ( 2 ) is designed in the manner of a bellows and consists of metal. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (6) eine pneumatisch schließbare Blähdichtung (6 a) aufweist.In that the sealing element (6) 4. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that a pneumatically closable inflatable seal (6 a). 5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (6) mit einer an die Elektrode (1) anlegbaren Klemmvorrichtung (6 b) versehen ist.5. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that the sealing element ( 6 ) with a to the electrode ( 1 ) attachable clamping device ( 6 b) is provided.