NO814093L - Elektrode for lysbueovn - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en elektrode for lysbuesmelteovner, spesielt for fremstilling av elektrostål, bestående av et metallisk, væskeavkjølt øvre. skaft og en erstatningsbar nedre aktiv del av forbrukbart materiale, spesielt grafitt, idet en festeinnretning er anordnet som er elektrisk isolert overfor skaftets strømførende byggekomponenter og som løsbart forbinder skaftet og den aktive del med hverandre og holder den aktive dels kontaktflater i trykkanlegg mot kontaktflatene for skaftets strømførende byggekomponenter.

Elektroder for lysbuesmelteovner er utsatt for sterke varmepåkjenninger og mekaniske påkjenninger. De sterke varmepåkjenninger skriver seg fra de høye arbeidstemperaturer for slike lysbuesmelteovner, spesielt ved fremstilling av elektrostål. Store mekaniske påkjenninger oppstår ved innkjøringen av elektrodene på grunn av berøring med skrap og skrapdeler som rutsjer ned i smeiten (såkalte skrapforskyvninger). Dessuten settes elektrodene på elektromagnetisk vis i sving-ninger som kan anta betydelige frekvenser og amplityder. Derved oppstår sterke akselererende krefter som virker på elektrodene som bøye- eller torsjonspåkjenninger. Dertil kommer den samlede røffe og støvbelastede drift ved fremstilling av stål. På grunn av disse betingelser byr for-bindelsen mellom skaftet og den aktive del for slike elektroder på betydelige vanskeligheter. Det kommer likevel an på mellom skaftet og den aktive del under monteringen -å tilveiebringe en enkel og lett løsbar forbindelse som gir små elektriske tap.

Inntil nylig er først og fremst skrueforbindelser blitt anvendt mellom skaftet og den aktive del (se f.eks. vest-

tysk utlegningsskrift 2739483 blant den omfattende teknikkens stand). Ved denne forbindelsestype er skaftet ved sin nedre ende forsynt med en muffe eller lignende innretning som på

sin side er forsynt med en innvendig gjenge. Ved den øvre ende av den aktive del er et blindhull likeledes med en innvendig gjenge utformet. I disse to innvendige gjenger blir en skruenippel skrudd inn som fortrinnsvis består av det samme materiale som den aktive del, dvs. først og fremst av grafitt.

Spesielle gjenger er blitt utviklet for slike skrueforbindelser. Disse gjenger er. ikke bare tilpasset til den aktive dels hhv. skruenippelens materiale, men skal også vidtgående kunne tåle de beskrevne arbeidsbetingelser. Gjengen må for dette formål være mest mulig selvhemmende.

Den må dessuten danne gode elektriske kontaktflater da en ikke ubetydelig del av strømmengden passerer via skrue-nippelen, i det minste på visse strekninger. I tillegg er tabeller blitt laget som angir med hvilket dreiemoment skrueniplene i de enkelte tilfeller må trekkes til for å bringe kontaktflatene mellom skaftet og den aktive del i det ønskede trykkanlegg som sørger for en tilstrekkelig elektrisk kontakt mellom disse kontaktflater.

Skrueløsningen har riktignok vist seg brukbar i praksis. Imidlertid tar utskiftningen av de aktive deler lang tid og krever høy arbeidsinnsats for en rekke anvendelser. I denne sammenheng ville det være ønskelig med konstruksjoner som under opprettholdelse av en tilstrekkelig varmefasthet og mekanisk fasthet gir en hurtigere løsning av en forbrukt aktiv del fra det tilhørende skaft hhv. en hurtigere og enklere anbringelse av en uforbrukt aktiv del på skaftet.

I tillegg fremtvinger den tiltagende økende pris for de aktive deler som følge av økende råmateriale- og energi-omkostninger en fullstendig utnyttelse av materialet i de aktive deler.

Det er allerede kjent en elektrode som er angitt i patentkrav l's overbegrep (fra vest-tysk publisert patentsøknad 2811877), som gjør det prinsipielt mulig på enkel måte å løsne en forbrukt aktiv del fra det øvre skaft og å tilkoble en uforbrukt aktiv del til skaftet. Denne kjente konstruksjon er særpreget ved at strømovergangen mellom metallskaftet og den aktive del og den løsbare forbindelse mellom skaftet og den aktive del er funksjonsmessig adskilt fra hverandre. Riktignok forutsetter festeinnretningen for den kjente elektrode at den øvre ende av den aktive del har en spesiell utformning. Den øvre ende av den aktive del er nemlig forsynt med et spesielt utformet tilkoplingsstykke som består av en rund plate på hvis underside en aksial krage som svarer til platens diameter, og for hvis overside et forstykke med mindre diameter er anordnet som oppviser en radialt frem-springende rand. I en sentral boring i tilkoplingsstykket er en trekkskrue anordnet for fastspenning av tilkoplingsstykket til den aktive del. For dette formål er det øvre delstykke av den aktive del utformet slik at det omslutter trekkskruens hode og griper inn i kragen som er kjegleformig utformet på berøringsstedet. Derved hindres at den øvre ende av den aktive del og trekkskruen brytes løs fra hverandre under innvirkning av tverrkrefter. Festeinnretningen omfatter på siden av skaftet et bur i form av en hul-sylinder som ved den nedre ende av dens omkrets er forsynt med flere utsparinger som klemlegemer er ført inn i. Disse kan beveges radialt og har form av kuler eller ruller. Buret står i forbindelse med en hydraulisk sylinder med et stempel ved hjelp av hvilket buret og sammen med dette klemlegemene kan beveges i aksial retning i forhold til sylinderen.

Klemlegemene samarbeider da med en skrå styrekant, slik at når klemlegemene løftes ved hjelp av den hydrauliske sylinder, blir disse på grunn av styre-kantene beveget radialt innad, hvorved.de kommer til anlegg under en rand på et forstykke av tilkoplingsstykket. Derved oppnås en formfast låsing av den aktive del til skaftet.

Festeinnretningen for den beskrevne kjente elektrode er meget komplisert. Denne fører i første .rekke til den nød-vendighet at den aktive del må være forsynt med et spesielt utformet tilkoplingsstykke.som ved hjelp av en trekkskrue må fastspennes til den aktive dels øvre ende. Denne konstruksjon er nødvendig av den grunn at ved den valgte anordning blir materialet i den aktive del utsatt for strekk. Strekkfastheten for vanlige materialer, spesielt grafitt, for aktive deler er imidlertid vesentlig lavere enn de samme materialers trykkfasthet. Den anordning som er valgt for den kjente løsning, med tilkoplingsstykke og trekkskrue for den aktive del gjør disse elektroder tydelig vesentlig, dyrere.

Det er en ytterligere ulempe ved systemet at de metalliske bærende deler må være anordnet uavkjølt som festeelementer i elektrodens varme aktive del.

Ifølge en ytterligere kjent elektrode som er utformet

i det vesentlige på samme måte, anvendes en tangmekanisme istedenfor den beskrevne kulemekanisme (US patentskrift 3311693, Fig. 2). Også ved denne konstruksjon må den aktive dels øvre ende være forsynt med et spesielt utformet tilkoplingsstykke, slik at de samme ulemper gjelder for denne anordning som for den først beskrevne elektrodekon-struksjon.

I forhold hertil tas det ved oppfinnelsen sikte på å videreutvikle en elektrode av den ovenfor angitte type slik at det under opprettholdelse av muligheten for en hurtig og enkel løsning hhv. tilkopling hva gjelder skaftet og den aktive del, fås en enkel utformning spesielt av den aktive dels område på tilkoplingssiden. I denne forbindelse ligger den erkjennelse til grunn for denne oppgave at de fysikalske egenskaper for den aktive dels materiale skal utnyttes slik at det ikke er nødvendig med kompliserte konstruksjoner for den aktive del på tilkoplingssiden.

Denne oppgave i forbindelse med en elektrode av den ovenfor beskrevne type.løses ifølge oppfinnelsen ved at festeinnretningen er utformet som klemanordning som virker direkte på den aktive dels øvre ende slik at klemkraften i det vesentlige utsetter den aktive dels materiale for trykk.

Oppfinnelsen er basert på den kjensgjerning at trykkfastheten for de materialer som vanligvis anvendes for aktive deler, er betraktelig høyere enn bøyefastheten og strekkfastheten. For grafitt er f.eks. trykkfastheten ca. 3 til 3,5 ganger større enn strekkfastheten hhv. bøyefast-heten. På grunn av at klemanordningen ifølge oppfinnelsen kommer i inngrep med den øvre ende av den aktive del slik at klemkraften i det vesentlige utsetter den aktive dels materiale for trykk, utnyttes ved oppfinnelsen den høye trykkfasthet for vanlige materialer for de aktive deler.

Av denne grunn kan en tilstrekkelig klemkraft overføres på den aktive del uten at det i motsetning til teknikkens stand er nødvendig med den aktive dels øvre ende å forbinde et eget tilkoplingsstykke som klemanordningens klemkraft over-føres på. Som følge av utnyttelsen av den høye trykkfasthet for de vanlige materialer for den aktive del kan til tross for den direkte påføring av klemkraften på den aktive del klemkraften velges tilstrekkelig høy til at den vil motstå de høye mekaniske påkjenninger som de vanlige elektroder er utsatt for, og på pålitelig måte holde den aktive del i skaftet.

Da klemanordningen ifølge løsningen ifølge oppfinnelsen virker direkte på det øvre avsnitt av den aktive del, ka'n dette ha en forholdsvis enkel og derfor rimelig fremstill-bar form. Allerede ved fremstillingen av de aktive deler kan derfor det øvre avsnitt av de aktive deler gis denne form ved én enkelt arbeidsprosess. For visse utførelsesformer av klemanordningen kan til og med den formningsprosess som idag er vanlig for elektroder som fullstendig består av grafitt, beholdes. Den spesielle montering av tilkoplings-stykkene ved hjelp av trekkskruer eller lignende innretninger som er nødvendig for de kjente elektroder, faller bort. Derved blir elektroden ifølge oppfinnelsen langt rimeligere å fremstille enn de kjente konstruksjoner.

Klemanordningen ifølge oppfinnelsen gjør det dessuten mulig i motsetning til de kjente konstruksjoner som benytter seg av skruenipler, å oppnå en enkel og hurtig løsning av en forbrukt aktiv del fra skaftet. Det samme gjelder for anbringelsen av en uforbrukt aktiv del på skaftet. Derved er det mulig med elektroden ifølge oppfinnelsen å arbeide rasjonelt og med besparelse av betydelig tid for montering av stillaser.

Da det for elektroden ifølge oppfinnelsen ikke er nød-vendig med spesialkonstruksjon av de aktive delers til-koplingsavsnitt, er det mulig likeledes uten.videre å for-bruke tilkoplingsavsnittet for de aktive deler ifølge oppfinnelsen. Derved fås en vesentlig materialbesparelse hhv. en høy materialutnyttelse sammenlignet med de kjente løsninger.

Konstruksjonen ifølge oppfinnelsen gjør det dessuten mulig også for høyytelseselektroder å anvende et rimeligere materiale for de aktive deler enn det materiale som tidligere er blitt anvendt for slike høyytelseselektroder. For høyytelseselektroder anvendes f.eks. grafitt med de føl-gende fysikalske egenskaper:

Det dreier seg her om efterkomprimerte elektroder. Disse elektroder kan f.eks. med en diameter av ca. 500 mm belastes med ca. 50000-55000A.

Når løsningen ifølge oppfinnelsen anvendes, er det mulig å belaste elektroder med en diameter av ca. 400 mm med ca. 50000-55000 A når en grafitt med de følgende fysikalske egenskaper anvendes:

Det dreier seg her om ukcmprinerté grafittelektroder.

Da det for elektroden ifølge oppfinnelsen i motsetning til de kjente elektroder ikke er nødvendig å forsyne den øvre ende av den aktive del med et spesielt tilkoplingsstykke, kan strømmen ledes direkte inn i den aktive del via skaftets strømførende byggekomponenter. For dette formål er det bare nødvendig å bringe kontaktflatene for skaftets strømførende byggekomponenter til anlegg mot den aktive dels øyre frontflate. For de kjente konstruksjoner var det derimot i flere tilfeller nødvendig på de aktive delers til-koplingsstykker å utforme spesielle kontaktflater (se f.eks. US patentskrift 3311693) som ytterligere fordyret disse anordninger. Den foreliggende løsning tillater derfor på en betraktelig forenklet måte funksjonelt å skille strømføringen mellom skaftets strømførende byggekomponenter og den aktive del og klemanordningen for mekanisk å forbinde elektrodens to byggekomponenter. Derved fås spesielt enkle og material-riktige utformningsrnuligheter både for den elektriske forbindelse og for den mekaniske forbindelse mellom skaft og aktiv del.

Gunstige utførelsesformer av den foreliggende løsning fremgår av de øvrige patentkrav.

Ifølge disse fås på grunn av adskillelsen mellom den mekaniske og den elektriske forbindelse mellom skaftet på den ene side og den aktive del på den annen side og klemanordningens direkte angrep på den aktive dels materiale som følge av trykkpåkjenningen på dette som er bevirket av klemkraften, et spesielt stort utvalg av konstruksjonsmessige muligheter.

Det er således mulig å betjene klemanordningen ikke bare mekanisk, pneumatisk eller hydraulisk. Det er tvertimot også mulig å fremskaffe klemkraften i det minste i det vesentlige ved hjelp av den aktive dels egenvekt.

Dessuten kan klemanordningen oppvise et eget kjølesystem eller være tilsluttet til skaftets kjøleinnretning.

Klemanordningen kan dessuten stå i inngrep med den aktive del innen dens øvre område innenfra og/eller utenfra. For å oppnå dette må bare den forholdsregel overholdes at klemkraften utsetter den aktive dels materiale i det vesentlige for en trykkpåkjenning.

Da klemanordningen ifølge oppfinnelsen virker direkte inn på den aktive del, er det bare nødvendig alt efter typen av klemforbindelse å avpasse den aktive del ved utformning av gjennomføringssteder, åpninger, utsparinger eller furer. Den angjeldende form for den aktive dels tilkoplingsområde kan tilveiebringes allerede ved fremstillingen av den aktive del som sådan. Ved en spesielt fordelaktig løsning kan den aktive del anvendes i uforandret form hhv. endog uten efter-bearbeidelse efter den grunnleggende fremstillingsprosess.

En konkret utførelsesform av den foreliggende løsning er særpreget ved at klemanordningen oppviser minst to klembakker som ved hjelp av en relativ bevegelse kan beveges radialt i forhold til minst én skråflate og felles aksialt, og at det i den aktive del er anordnet et blindhull med en efterskåret klemflate som klembakkenes klemflater kan bringes til anlegg mot (Fig. 1 og 2) .<.

Denne klemanordning særpreger seg såvel ved en høy mekanisk som en høy termisk belastbarhet ved enkel konstruksjon. Den arbeider hele tiden pålitelig med enkle midler.

En spesielt enkel utførelsesform av den krevede konstruksjon fås ved at skråf later er utformet umiddelbart mellom to klembakker som kan beveges i forhold til hverandre

(Fig. 1 og 2). Det er da gunstig at klembakkene er ført formlåsende mot skråflaten, f.eks. ved hjelp av en svale-haleføring.

Klemanordningen kan imidlertid også med fordel være utformet som en klemhylse. Derved foreligger to muligheter. Ifølge den ene mulighet blir klemkraften påført på den aktive del via klemhylsens ytterflate. Ifølge den annen mulighet skjer dette via klemhylsens innerflate.

Også for utformningen av klemhylsen er med fordel flere varianter disponible. Klemhylsen kan enten være utformet som én del og være forsynt med en langsgående sliss eller den kan være satt sammen av en rekke segmenter.

En ytterligere konkret utførelsesform av den foreliggende elektrode består i at klemanordningen griper fatt i den aktive del på dens mantelflate, at metalldelens strøm-førende byggerkomponent er anordnet i klemanordningens klemhylse og at klemhylsen er omgitt av et rør på hvis innerside kileflater er anordnet som samarbeider med kileflater på klemhylsen (Fig. 3). Denne utførelsesform oppviser først og fremst den fordel at røret som omgir klemhylsen ikke bare tjener for å styre klemhylsen, men dessuten virksomt be-skytter den samlede anordning mot termisk og mekanisk angrep da dette ytre rør uten videre kan utformes i overensstemmelse hermed, idet røret gis en tilstrekkelig veggtykkelse og yttersiden forsynes med et tilsvarende belegg. Derved fås dessuten den mulighet å kunne tilføre kjølemidlet til skaftets enkelte byggekomponenter via dette rør for å av-kjøle røret og disse byggekomponenter. Derved fås en spesielt kompakt konstruksjon for denne utførelsesform av den foreliggende elektrode.

Den krevede konstruksjon oppviser endelig også betydelige fordeler hva gjelder utformningen av den aktive del. Da klemhylsen griper direkte fatt i den aktive dels mantelflate, er det ikke nødvendig at den aktive del har en spesiell utformning for at den skal kunne tilkoples til klemanordningen. Det kan bare for å øke sikkerheten være nødvendig å forsyne den aktive dels mantelflate med en omkretsnot som klemanordningen griper inn i, for derved å øke den overførbare kraft. Det er spesielt fordelaktig at den aktive del på dens tilkoplingsside oppviser en plan frontflate. Derved er det mulig allerede å forsyne den aktive dels tilkoplingsside med et blindhull med innvendig gjenge for en skruenippel. På denne måte kan det øvre avsnitt for en aktiv del som er utformet på denne måte, uten videre til-føres for forbruk idet dette avsnitt tilkoples til den nedre ende av en aktiv del som skal innføres, under anvendelse av en skruenippel.

Ifølge en ytterligere utførelsesform av den foreliggende elektrode er denne særpreget ved at klemanordningen er anordnet inne i skaftets strømførende byggekomponent og at klemhylsen griper fatt i den aktive del på en klemtapp som er utformet på denne (Fig. 5, 6, 7 og 9, 10). Denne utførel-sesform er særpreget ved at skaftets diameter kan holdes forholdsvis liten, slik at skaftets utvendige diameter i det vesentlige kan tilsvare den aktive dels utvendige diameter, og dette er av stor praktisk betydning.

Den beskrevne utførelsesform byr på en rekke muligheter for betjening av klemanordningen. Ifølge en første variant omfatter trykkanordningen en trykkhylse som med sin kjegleformige innvendige flate ligger an mot klemhylsens tilsvarende utformede kjegleformige ytterflater. En annen ut-førelsesform består i at trykkanordningen omfatter en sopplignende utformet trekkstøter som med sin kjegleformige ytterflate ligger an mot en tilsvarende, kjegleformig utformet innerflate i klemhylsen.

Klemanordningens tilkoplingsdeler på den ene side som ligger direkte an mot hverandre, bg den aktive dels tilkoplingsdeler på den annen side kan være utformet både sylindrisk og kjegleformig. Ved en kjegleformig utformning fås foruten den kraftlåsende forbindelse også en delvis formlåsende fest-ing av byggekomponentene til hverandre.

Dersom spesielt høye krefter må overføres mellom skaftet og den aktive del, er det å anbefale foruten den kraftlåsende forbindelse å anvende midler som for å øke sikkerheten til-veiebringer en formlåsing mellom delene som skal forbindes med hverandre. Dette er mulig ved at klemhylsens virksomme . ytte.r- hhv. innerflater oppviser ytterligere fremspring som griper inn i tilsvarende utsparinger på den aktive del. Det er i denne forbindelse spesielt fordelaktig dersom fremspringene for å danne en inngrepskopling når den aktive del skyves på klemhylsen, er opplagret slik at de gir radialt efter, og dette kan oppnås ved hjelp av tilknytning av fjærer til de bevegbare fremspring.

Som allerede understreket kan klemanordningen også

styres hydraulisk eller pneumatisk.

Ifølge en første utførelsesform er klemhylsens trykkanordning for dette formål forsynt med kiler som hydraulisk hhv. pneumatisk kan beveges aksialt. Disse kiler kombinerer kraft- og formlåsing. Ifølge en annen variant oppviser klemhylsens trykkanordning støtere som hydraulisk hhv. pneumatisk kan beveges radialt og som virker tilsvarende mot klemhylsen for å tilveiebringe klemkraften.

Ifølge en utførelsesform av den foreliggende elektrode hvor klemanordningen omgir skaftets strømførende byggekomponent, er det spesielt fordelaktig at den strømførende byggekomponent er utformet som en massiv stav som ved sin nedre ende går over i en kontaktplate. Derved kan den strømførende bygge koinp0nent fremstilles på en spesielt materialbesparende måte. Den massive stavs ytterside kan da være omgitt av et billigere materiale som eventuelt er forsynt med et kjøle-system, for å beskytte den strømførende massive stav mot be^lastninger av såvel termisk som mekanisk art. Kontaktplaten oppviser mellom skaftets strømførende bygge komponent og den aktive del en stor kontaktflate slik at det fås en godt- virkende strømoverføring på denne kontaktflate. For dette formål anbefales det at kontaktplatens utvendige diameter tilnærmet svarer til den aktive dels utvendige diameter.

Ved den allerede beskrevne andre prinsipielle konstruk-sjonsvariant hvor skaftets strømførende bygge komponent er utformet som et rør og klemanordningen er anordnet inne i dette rør, er det fordelaktig at rørets utvendige diameter tilnærmet svarer til den aktive dels utvendige diameter.

Utformningen av røret kan i ethvert henseende optimaliseres under hensyntagen til de mekaniske og elektriske krav som stilles til den samlede anordning.

Det er endelig tenkbart at klemanordningen kan være utformet slik at den bare kan beveges aksialt og at kleman-anordningens tilkoplingsdel for dette formål forbindes form-låséndemed den aktive dels tilkoplingsdel. En konkret ut-førelsesform består i at den aktive dels øvre ende er forsynt med en tverrnot som forløper loddrett i forhold til aksen, er åpen mot frontflaten og forsynt med en efterskjær-ing, og hvor en tilsvarende utformet tilkoplingsdel av klemanordningen er skjøvet inn loddrett i forhold til aksen. Klemanordningens tilkoplingsdel må da bare beveges aksialt for at tilkoplingsdelens frontkontaktflater skal komme i trykkontakt med kontaktflatene for skaftets strømførende byggekomponenter for å tilveiebringe den nødvendige elektriske kontakt mellom de tobyggekomponenter. Denne geometriske utførelse av klemsonene skal være slik utformet at den aktive dels mekaniske påkjenning likeledes hoved-sakelig forekommer som en trykkpåkjehning.

Ytterligere enkeltheter og fordeler ved oppfinnelsen fremgår av beskrivelsen av de utførelseseksempler som er vist på tegningene. Av disse viser Fig. 1 skjematisk et aksialsnitt gjennom et første ut-førelseseksempel på elektroden ifølge oppfinnelsen, hvor til-koplingsforløpet mellom den aktive del og skaftet er antydet,

Fig. 2 anordningen ifølge Fig. 1 i arbeidsstilling,

Fig. 3 et ytterligere utførelseseksempel av den foreliggende elektrode hvor de vesentlige byggedeler er skjematisk vist, Fig. 4 en anordning som konstruksjonsmessig ligner på konstruksjonen ifølge Fig. 3, men hvor skaftets strømfør-ende byggekomponent er annerledes utformet, Fig. 5 et ytterligere utførelseseksempel på den fore-, liggende elektrode vist skjematisk i form av et aksialsnitt gjennom de vesentlige byggekbmponentér.y - Fig. 6 et aksialsnitt gjennom en ytterligere konstruk-sjonsvariant av den foreliggende elektrode, hvor skaftets utformning er nærmere vist, Fig. 7 et forstørret aksialsnitt gjennom klemanordningen for anordningen ifølge Fig. 6, Fig. 8 en ytterligere utførelsesform av. den foreliggende elektrode vist skjematisk i form av et aksialsnitt gjennom de vesentlige byggekomponenter, Fig. 9 en første utførelsesform av en hydraulisk hhv. pneumatisk betjenbar klemanordning vist.i aksialsnitt, Fig. 10 en annen utførelsesform av en pneumatisk hhv. hydraulisk betjenbar klemanordning likeledes i aksialsnitt, Fig. 11 en ytterligere utførelsesform av den foreliggende elektrode vist skjematisk i form av et aksialsnitt gjennom de vesentlige byggekomponenter og Fig. 12 et snitt gjennom anordningen ifølge Fig. 11 tatt langs snittlinjen XII-XII.

Da den prinsipielle oppbygning av kjente elektroder som består av et metallisk, væskeavkjølt øvre skaft og en erstatningsbar nedre aktiv del av forbrukbart materiale er kjent, er de vedføyede figurer og derved også beskrivelsen av disse begrenset til de byggekomponenter som er vesentlige for den foreliggende oppfinnelse. Bare på Fig. 6 er for fullstendighetens skyld skaftet for en kjent elektrode nærmere vist.

Fig. 1 og 2 viser et første utførelseseksempel på elektroden ifølge oppfinnelsen. På disse er det metalliske, væskeavkjølte øvre skaft samlet betegnet med 1 og den erstat-ningsbare nedre aktive del av forbrukbart materiale samlet betegnet med 2. Av skaftet 1 er bare den strømledende byggekomponent i form av et rør 11 vist i hvilket kjølemiddel-kanaler 12 er antydet. Røret 11 har en elektrisk isolasjon 13 på dets innvendige flate. Alle øvrige byggekomponenter for skaftet 1, som utvendig isolasjon etc.,, er ikke vist.

Klemanordningen er samlet betegnet med 30.. Den omfatter to klembakker 31 og 32. Disse kan forskyves i forhold til hverandre langs deres, -utformede skråf later 31a, 3 2a. Da skråflåtene 31a og 32a danner en spiss vinkel i forhold til den samlede anordnings akse, fås en radial reduksjon av anordningen når klembakkene 31 og 32 beveger seg bort fra hverandre langs skråflåtene 31a og 32a, mens en radial økning av anordningen fås når klembakkene 31 og 32 beveger seg mot hverandre. For å kunne føre klembakkene formlåsende i forhold til hverandre på den beskrevne måte er de formlåsende forbundet med hverandre via en svalehaleføring.

Den aktive del 2 oppviser en blindboring 21 som har en efterskåren flate 22. I denne blindboring 21 kan de to klembakker 31 og 32 innføres. For dette formål blir klembakkene 31 og 32 ført fra hverandre, som antydet ved de to stillinger på Fig. 1, slik at deres radiale utstrekning reduseres. Efter at klembakkene 31 og 32 er blitt innført i den aktive dels 2 blindhull 21, blir klembakkene, som vist på Fig. 2, ført sammen, hvorved deres radiale utstrekning blir øket og deres klemflater 31b og 32b kommer til anlegg mot den efterskårne klemflate 22 til den aktive dels 2 blindhull 21. I den beskrevne klemstilling blir derefter de to klembakker 31 og 32 samlet beveget aksialt oppad, hvorved den aktive ,dels 2 frontflate 23 kommer til anlegg mot strømtilførselsrørets 11 frontflate 14. Derved fås også den elektriske forbindelse mellom skaftet 1 og den aktive del 2.

Fig. 3 viser et ytterligere utførelseseksempel på elektroden ifølge oppfinnelsen. Klemanordningen som samlet er betegnet med 40, omgir skaftet 1. Klemanordningen 40 omfatter en klemhylse 41. Denne omgir skaftets 1 strømtil-førselsrør 11 konsentrisk. Den oppviser ved sin nedre ende klembakker 42. med klemflater 42a. Klemhylsens 41 klembakker 42 kan utgjøres av adskilte elementer eller være tilveiebragt ved hjelp av tilsvarende langsgående slisser i klemhylsen 41. Det gjelder bare at klembakkene 42 kan beveges radialt.

KlemhyIsene41 er konsentrisk omgitt av et rør 43 pa hvis innerside kileflater 43a er anordnet innenfor området for klembakkene 42, idet disse kileflater samarbeider med klembakkenes 42 kileflater 4 2b på en måte som vil bli nærmere beskrevet. Ved den aktive dels 2 øvre ende er en omkretsnot 24 tatt ut i mantelflaten, og som vist kan klembakkene 42 med deres klemflater 42a gripe inn i denne. For å gjøre dette mulig er klemhylsene 41 og det ytre rør 43 aksialt bevegbare i forhold til hverandre. Når klemhylsen 41 og røret 4 3 beveges bort fra hverandre, kommer klemflåtene 4 2b og 43a ut av inngrep, hvorved klembakkene 42 kan bevege seg radialt utad. I denne stilling for klembakkene 42 kan den aktive dels 2 øvre ende skyves inn mellom disse. Når klemhylsen 41 og røret 43 skyves sammen, kommer klemflatene 42b og 42a i inngrep, hvorved klembakkene 42 kan beveges radialt innad inntil deres klemflater 42b kommer til anlegg mot den øvre veggflate av den aktive dels 2 omkretsnot 24. Derefter beveges klemhylsen'41 og røret 43 sammen oppad, hvorved den aktive dels 2 frontkontaktplate 23 kommer i elektrisk ledende berøring med strømtilførselsrørets 11 kontaktflate 14.Utførelsesformen ifølge Fig. 4 er forskjellig fra utførelsesformen vist på Fig. 3 først og fremst ved at skaftets 1 strømførende byggekomponent er utformet på en annen måte enn for de tidligere konstruksjoner. Den er nemlig utformet som en massiv stav 15 som v.ed sin nedre ende går over i en kontaktplate 16. Kontaktplatens 16 utvendige diameter tilsvarer da tilnærmet den aktive dels 2 utvendige diameter. Derved fås ikke bare en meget materialbesparende utformning av skaftets strømførende byggekomponent, men også en stor kontaktflate mellom kontaktplaten 16 og den aktive dels 2 angjeldende frontflate 23. For å beskytte helvegg- - staven 15 mot termiske og mekaniske påvirkninger kan denne være omgitt av et eventuelt avkjølt beskyttelsesrør 17 av et billigere materiale enn materialet for den strømførende byggekomponent 15,16.

På Fig. 3 er det antydet at den aktive del 2 kan bestå av flere avsnitt av hvilke hele tiden to og to naboavsnitt er forbundet med hverandre ved hjelp av en skruenippel 25.

Den aktive dels 2 øverste avsnitt som er. å betrakte som et tilpasningsstykke og som er forsynt med omkretsnoten 24, oppviser på sin øvre frontside en blindboring 26 som er forsynt med en innvendig gjenge og som er egnet til å motta en skruenippel 25. På denne måte kan dette avsnitt av den aktive del dersom dette ikke lenger skulle være egnet som tilpasningsstykke, tilkoples til den aktive del 2 som et avsnitt som skal forbrukes, og derefter forbrukes, hvorved intet materiale går tap.

Fig. 5-8 viser anordninger hvor klemanordningen er anordnet i skaftets 1 strømledende rør 11.

Ifølge Fig. 5 består klemanordningen 50 som ligger inne

1 strømtilførselsrøret 11, av en klemhylse. 51 og en trykkhylse 5 2 som konsentrisk omgir denne. Denne trykkhylse 52 har en kjegleformig innvendig flate 53 som ligger anmot klemhylsens 51 tilsvarende kjegleformige ytre flate. Når klemhylsen 51 og trykkhylsen 52 beveges i forhold til hverandre, kan klemhylsens bakker beveges radialt utad hhv. innad. For å kunne samarbeide med denne klemanordning er den aktive del ved sin øvre ende forsynt med en klemtapp 27 som henimot den frie ende har kjegleformig tiltagende størrelse og som når klemhylsens bakker føres fra hverandre, blir skjøvet inn mellom disse, hvorpå klemhylsens 51 bakker bringes til klemmende anlegg mot klemtappen 27 når det foretas en tilsvarende relativ bevegelse mellom klemhylsen 51 og trykkhylsen 52.Derpå blir klemhylsen 51 og trykkhylsen 52 sammen beveget aksialt oppad for å bringe den aktive dels 2 kontaktflate 2 3 i elektrisk ledende forbindelse med strøm-tilf ørselsrørets 11 kontaktflate 14.

Fig. 6 angår en anordning hvor klemanordningen 60 i

det vesentlige svarer til klemanordningen ifølge Fig. 5. Imidlertid er på Fig. 6 skaftets 1 utformning og styringen av klemanordningen 60 nærmere vist. Klemanordningen 60 omfatter en klemhylse 61 som er forbundet med et betjeningselement 62. Klemhylsen 61 og betjeningselementet 62 er konsentrisk omgitt av et trykkrør 63 på hvis innvendige flate en kjegleformig klemflate 64 er formet innenfor klemhylsens 61 område. Når det foretas en tilsvarende relativ bevegelse mellom klemhylsen 61 og den kjegleformige klemflate

64, blir klemhylsens 61 bakker beveget radialt.. I det foreliggende tilfelle er trykkhylsen 63 med deri kjeglef ormige klemflate 64 stillingsmessig fast anordnet, idet trykkhylsen 63 er innpasset i strømtilførselsrøret 11 med en mellominn-koplet elektrisk isolasjon.

Klemhylsen 61 beveges aksialt ved hjelp av bétjenings-elemente.t 62. På den ende av bet jeningselementet 62 som er motsatt i forhold til klemhylsen 61, er en mekanisk-hydraulisk betjeningsinnretning 100 anordnet. Denne består av en sylinder 101 i hvilken et stempel 102 er opplagret slik at det kan forskyves. Dette stempel 102 er forbundet med trekkstangen 62. Mellom stemplet 102 og et stillingsmessig fast anordnet anslag for sylinderen 101 er en fjær 103 forspent slik at denne stadig tilstreber å trekke betjeningselementet 6 2 og sammen med dette den aktive del 2 via klemhylsen 61 oppad. For å kunne løsne den aktive del 2 fra klemanordningen 16 er det bare nødvendig å utsette stemplets 102 overside for et hydraulisk eller pneumatisk medium som via ledningen 104 tilføres fra en ikke vist kilde, hvorved betjeningselementet 62 blir beveget nedad slik at klemhylsens 61 bakker kan bevege seg radialt utad. Derved kommer den aktive dels 2 klemtapp 27 fri av klemhylsen 61. I denne stilling for anordningen kan klemtappen 27 for en uforbrukt aktiv del 2 skyves inn i klemhylsen 61. Derefter blir anordningen igjen beveget oppad for å oppnå fastklemming av den nye aktive del 2. Den aktive dels 2 kontaktflate 23 kommer da til elektrisk ledende anlegg mot strømtilførselsrørets 11 kontaktflate 14.

Det fremgår videre av Fig. 6 at det avsnitt av skaftet

1 som trenger inn i ovnen, på utsiden er beskyttet med .et skikt 18. Dette skikt 18 består av et egnet materiale som er istand til å motstå de herskende termiske og mekaniske påkjenninger.

Elektroden holdes på plass i en gjennomføring i ovnens lokk ved hjelp av en holderanordning som griper fatt i skaftet 1 og som er betegnet med 200. Denne holderanordning 200 kan være utformet på en hvilken som helst ønsket måte og er derfor ikke nærmere beskrevet.

Fig. 7 viser klemanordningen 60 ifølge Fig. 6 i detalj.

Det fremgår av Fig. 7 at trykkhylsen 63 som sådan kan være laget av et elektrisk isolerende materiale slik at trykkhylsen 6 3 kan ligge direkte an mot strømtilførselsrøret 11. Den kjegleformige klemflate 6.4 er utformet som en egen byggekomponent og er på egnet måte forbundet med trykkhylsen 63.

Ifølge den utførelsesform som er vist på Fig. 8 befinner klemanordningen 70 seg likeledes i skaftets 1 strømtilførsels-rør 11, men griper i motsetning til den ovenfor beskrevne konstruksjon inn i et tilsvarende utformet blindhull.21 med en efterskåret klemflate 22 i den aktive del 2. Klemanordningen 70 har for dette formål på sin ende et sopplignende utformet betjeningselement 71 som kan beveges aksialt. Klemhylsen 72 befinner seg ved den nedre ende av et stillingsmessig fast anordnet rør 73 som ved hjelp av en mellominn-koplet isolasjon eller på grunn av at den er laget av et isolerende materiale 'er elektrisk skilt fra skaftets 1 strømtilførselsrør 11. Når betjeningselementet 71 beveges oppad, blir klemhylsens klembakker beveget radialt utad,

mens når betjeningselementet 71 beveges nedad, blir klemhylsens 72 klembakker beveget radialt innad. I den radialt innad bevegede stilling for klemhylsens 72 klembakker kan klemanordningen 70 føres inn i den aktive dels 2 blindhull 21. Derefter blir betjeningselementet 71 ført oppad slik at klemhylsens 72 klembakker beveger seg utad, hvorved klemhylsens 72 klemflater 74 griper bak den efterskårne klemflate 22 for den aktive dels 2 blindhull 21. Derefter føres betjeningselementet 71 oppad over en slik strekning at den aktive dels 2 kontaktflate 23 kommer til anlegg mot kontaktflaten 14 for skaftets 1 strømtilførselsrør 11 for på denne måte å tilveiebringe den elektriske forbindelse mellom skaftets 1 strømførende byggekomponent og den aktive • del 2.

Ifølge det utførelseseksempel som er vist på Fig. 9 omfatter dette en hydraulisk betjent klemanordning 80. Denne omfatter et ringrom 81 som via en tilførseisledning 82

står i forbindelse med en ikke vist hydraulikkilde. Ring-rommets 81 innvendige begrensning er tilveiebragt av en

klemhylse 83 som beståx av adskilte klembakker, idet før-ingene for klemhylsens 83 klembalcker er væsketett utformet. En kile 84 som kan beveges aksialt når den utsettes for hydraulikkvæske, samarbeider med hver av klemhylsens 8:3 klembakker. Dersom kilen 84 blir utsatt for hydraulikk-væsken ovenfra, beveger den seg nedad, og omvendt. Derved blir klemhylsens 83 tilhørende klembakker beveget radialt innad hhv. radialt utad.

Det fremgår av Fig. 10 at en hydraulisk arbeidende klemanordning 90 kan være ytterligere utformet på en annen måte. Denne klemanordning 90 omfatter to ringrom 91 som via en tilførselsledning 92 står i forbindelse med en ikke vist hydraulikkilde. I disse ringrom 91 er radialt forløpende sylinderavsnitt anordnet i regelmessig avstand i hvilke stemplene til støtere 93 er ført inn. Klemhylsens 94 klembakker kan betjenes via disse støtere 93 som kan beveges radialt på denne måte, for å bringe klembakkene til klemmende anlegg mot den aktive dels 2 klemtapp 27.

På Fig. 11 og 12 er vist et utførelseseksempel hvor klemanordningen 300 utelukkende kan beveges aksialt. Denne klemanordning omfatter et betjeningselement 301 på hvis nedre ende en klemplate 302 er anordnet. På den aktive dels 2 øvre ende er en tverrnot 28 anordnet som forløper loddrett i forhold til aksen og som er åpen mot den aktive dels 2 frontflate og har en efterskåret klemflate 29. Klemanordningen 300 kan formlåsende skyves inn i denne tverrnot 29 loddrett i forhold til klemplatens 302 akse, og for dette formål blir betjeningselementet 301 og dermed klem-platen 302 tilsvarende senket. Efter at den aktive del 2

er blitt koplet til klemanordningen 300 blir betjeningselementet 301 ført oppad inntil den aktive dels 2 kontaktflate 23 kommer i elektrisk ledende anlegg mot strømtil-førselsrørets 11 kontaktflate 14.

For de beskrevne klemanordninger er hovedformålet rettet på at den aktive dels materiale i det vesentlige skal utsettes for trykkpåkjenning som følge av den klemkraft som av den angjeldende klemanordning utøves direkte mot den aktive del. Selvfølgelig blir den aktive del på vanlig måte utsatt for trekkraft på grunn av dens egenvekt.

Anordningens strømførende byggekomponenter består av et egnet elektrisk ledende materiale, som f.eks. kobber hhv.

en tilsvarende metallegering. Såvel de strømførende byggekomponenter som de andre byggekomponenter for skaftet blir tilsvarende avkjølt og sikret mot termiske og mekaniske over-belastninger ved belegning. De anvendte glideføringer mellom de enkelte byggekomponenter kan være påført skikt av eller belagt med grafitt eller lignende høytemperaturfaste smøre-materialer for å sikre gode glideforhold selv ved høye temperaturer og sterke mekaniske påkjenninger. De beskrevne skikt består med fordel av høytemperaturfaste, keramiske materialer. De aktive deler består først og fremst av grafitt.

Claims (30)

1. Elektrode for lysbuesmelteovner, spesielt for fremstilling av elektrostål, bestående av et metallisk, væskeav-kjølt øvre skaft og en erstatningsbar nedre aktiv del av et forbrukbart materiale, spesielt grafitt, hvor en festeinnretning som er elektrisk isolert fra skaftets strømførende byggekomponenter, er anordnet som løsbart forbinder skaftet og den aktive del med hverandre og holder den aktive dels kontaktflater i trykkanlegg mot kontaktflatene for skaftets strømførende byggekomponenter, karakterisert vedat festeinnretningen er utformet som en klemanordning (30;40;50;60;70;80j300) som virker direkte på den aktive dels (2) øvre ende slik at klemkraften i det vesentlige utsetter den aktive dels (2) materiale for trykkpåkjenning.

2. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert vedat klemanordningen kan betjenes mekanisk.

3. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert vedat klemanordningen kan betjenes pneumatisk eller hydraulisk.

4. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert vedat klemkraften skyldes den aktive dels egenvekt.

5. Elektrode ifølge krav 1-4, karakterisert vedat klemanordningen har et eget kjølesystem eller er tilkoplet til skaftets kjøleinn-retning.

6. Elektrode ifølge krav 1-5, karakterisert, ve 'd at klemanordningen innenfra og/eller utenfra griper fatt i den aktive del innenfor dens øvre område.

7. Elektrode ifølge krav 1-6, karakterisert vedat den aktive del er av-passet til klemanordningen ved utformning av tilpasnings-deler, åpninger, utsparinger og furer.

8. Elektrode ifølge krav 1-7, karakterisert vedat klemanordningen (30) oppviser minst to klembakker (31,32) som ved hjelp av en relativ bevegelse i forhold til minst én skråflate (31a hhv. 32a) kan beveges radialt og felles aksialt, og at det i den aktive del (2) er anordnet et blindhull (21) med en efterskåret klemflate (22) som klerabaTikenes (31,32) klemflater (31b,32b) kan bringes til anlegg mot (Fig. 1 og 2) .

9. Elektrode ifølge krav 8, karakterisert vedat skråflåtene (31a;32a) er utformet direkte mellom to klembakkér (31,32) som kan beveges i forhold til hverandre (Fig. 1 og 2).

10. Elektrode ifølge krav 8 eller 9,karakterisert vedat klembakkené er ført formlåsende på skråflaten, f.eks. ved hjelp av en svalehale-føring.

11. Elektrode ifølge krav 1-10, karakterisert vedat klemanordningen omfatter en klemhylse hvis virksomme utvendige flate som står i forbindelse med den aktive del, kan utvides ved hjelp av en trykkanordning.

12. Elektrode ifølge krav 11, karakterisert vedat klemanordningen omfatter en klemhylse hvis virksomme innvendige flate som står i forbindelse med den aktive del, kan innsnevres ved hjelp av en trykkanordning.

13. Elektrode ifølge krav 11 eller 12, karakterisert vedat klemhylsen er utformet i ett stykke og oppviser minst en langsgående slisse.

14. Elektrode ifølge krav 11 eller 12,karakterisert vedat klemhylsen er sammen-satt av en rekke segmenter.

15. Elektrode ifølge krav 1-14, karakterisert vedat klemanordningen (4 0) griper fatt i den aktive del (2) på dennes mantelflate, at skaftets (1) strømførende byggekomponent (11) er anordnet i klemanordningens (40) klemhylse (42), og at klemhylsen (42) er omgitt av et rør (43) på hvis innerside kileflater (43a) er anordnet som samarbeider med kileflater (42a) på klemhylsen (42) (Fig. 3) .

16. Elektrode ifølge krav 1-15, karakterisert vedat klemanordningen (50;60;

70;90) er anordnet i skaftets (1) strømtilførende byggekomponent (11) og at klemhylsen (51;61;83;94) griper fatt i den aktive del (2) på en klemtapp (27) som er utformet på denne (Fig. 5,6,7, 9 og 10).

17. Elektrode ifølge krav 16, karakterisert vedat trykkanordningen omfatter en trykkhylse (52;63) som med sin kjegleformige innerflate (53;64) ligger an mot klemhylsens (51;61) tilsvarende utformede kjegleformige ytterflate (Fig. 5, 6 og 7).

18. Elektrode ifølge krav 1-17, karakterisert vedat trykkanordningen omfatter et sopplignende utformet betjeningselement (71) som med sin kjegleformige ytterflate ligger an mot en tilsvarende kjegleformig utformet innerflate av klemhylsen (72) (Fig. 8).

19. Elektrode ifølge krav 1-18, karakterisert vedat klemhylsens virksomme ytterflate hhv. innerflate er sylindrisk utformet slik at det fås en formlåsende forbindelse med den aktive del.

20. Elektrode ifølge krav 1-19,karakterisert vedat klemhylsens virksomme innerflate hhv. ytterflate er kjegleformig utformet slik at det fås en form- og kraftlåsende forbindelse.

21. Elektrode ifølge krav 1-20,karakterisert vedat klemhylsens virksomme ytterflate hhv. innerflate oppviser fremspring for å tilveiebringe en formlåsende forbindelse i tillegg til den kraftlåsende forbindelse.

22. Elektrode ifølge krav 21, karakterisert vedat fremspringene for til-veiebringelse av en innføringskopling når den aktive del skyves på klemhylsen, er opplagret slik at de radialt gir efter.

23. Elektrode ifølge krav 22, karakterisert vedat forspringene står under innvirkning av en fjærkraft.

24. Elektrode ifølge krav 16, karakterisert vedat klemhylsens (83) trykkanordning oppviser hydraulisk hhv. pneumatisk aksialt béveg-bare kiler (84) (Fig. 9).

25. Elektrode ifølge krav 16, karakterisert vedat klemhylsens (94) trykkanordning omfatter hydraulisk hhv. pneumatisk radialt béveg-bare støtere (93) (Fig. 10).

26. Elektrode ifølge krav 1-25,karakterisert vedat klemanordningen (300) er utformet slik at den bare kan beveges aksialt (Fig. 11 og 12) .

27. Elektrode ifølge krav 26, .karakterisert vedat klemanordningens (300) tilkoplingsdel (302)- er formlåsende forbundet med den aktive dels (2) tilkoplingsdel (28) (Fig. 11 og; 12) .

28. Elektrode ifølge krav 1-27, hvor. klemanordningen omgir skaftets strømførende byggekomponent,karakterisert vedat den strømførende bygge-del er utformet som en helstav (15) som ved sin nedre ende går over i en kontaktplate (16) (Fig. 4).

29. Elektrode ifølge krav 28, karakterisert vedat kontaktplatens (16) utvendige diameter tilnærmet svarer til den aktive dels (2) utvendige diameter (Fig. 4).

30. Elektrode ifølge krav 1-29, hvor skaftets strømførende byggekomponent er utformet som et rør og hvor klemanordningen er anordnet i dette rør, karakterisert vedat rørets (11) utvendige diameter tilnærmet svarer til den aktive dels (2) utvendige diameter.