Die Erfindung betrifft einen geschlossenen Umschmelzofen mit einer senkrechten Ofenachse (A-A), einer entlang dieser Achse verschiebbaren Elektrodenhaltestange für eine Abschmelzelektrode, mit einem Ofengestell mit einem Antrieb für die Elektrodenhaltestange, mit mehreren Ofenunterteilen, die je eine Kokille mit einer Kokillen¬ achse (K-K) enthalten und durch seitliche Relativbewegung gegenüber einem Ofenoberteil wahlweise einzeln in Flucht¬ stellung mit der Ofenachse bringbar sind, wobei die Elektrodenhaltestange durch eine obere Begrenzungswand des Ofenoberteils abgedichtet hindurchgeführt ist, das mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer schützenden Atmosphäre verbunden und in Schmelzposition konzentrisch zur Ofenachse ausgerichtet und gasdicht mit dem Ofenunterteil verbindbar ist.

In derartigen Öfen lassen sich Gasatmosphären erzeugen, deren Zusammensetzung von derjenigen der Umgebungsluft verschieden ist. So ist es möglich, in derartigen Um¬ schmelzofen mittels eines Inertgases eine Schutzgasatmo- sphäre zu erzeugen, die dem Atmosphärendruck entsprechen, wohl aber unter einem größeren oder einem kleineren Druck gehalten werden kann. Es ist weiterhin auch möglich, in dem geschlossenen Umschmelzofen eine Gasatmosphäre zu erzeugen, die in eine gezielte Wechselwirkung mit einer im Ofen befindlichen Schmelze treten kann. Schließlich ist es möglich, in derartigen Umschmelzofen ein Vakuum aufrechtzuerhalten, um zusätzlich das Ausdampfen solcher Verunreinigungen zu begünstigen, die bei der Schmelztem¬ peratur relativ leicht flüchtig sind.

Als Einrichtung zum Erzeugen einer schützenden Atmosphäre kann mithin eine Gasquelle und/oder eine Vakuumpumpein¬ richtung dienen.

Durch die US-PS 3 190 949 ist ein geschlossener Um¬ schmelzofen der eingangs beschriebenen Gattung bekannt, der als Vakuumofen ausgebildet ist und bei dem mehrere Ofenunterteile mit Kokillen nach Art eines Revolvers um eine zentrale Achse drehbar angeordnet und einzeln mit einem Ofenoberteil in eine axiale Fluchtstellung bringbar sind. Das Ofenoberteil ist in einem Ofengestell gehalten und alternativ auch gegenüber den Ofenunterteilen in waagrechter Richtung verschiebbar, es ist einreihig und als schlanker Hohlzylinder ausgebildet und am oberen Ende durch eine waagrechte Stirnwand verschlossen, durch die

die Elektrodenhaltestange abgedichtet hindurchgeführt ist.

Bei derartigen Öfen hat die Abschmelzelektrode notwendi¬ gerweise eine beträchtlich größere Länge als die Kokille, in die sie umgeschmolzen wird. Die Abschmelzelektrode ragt mithin bei dem für solche Öfen typischen Beschik- kungsvorgang um ein beträchtliches Maß über die Oberkante des Ofenunterteils bzw. der Kokille hinaus. Um eine Kupplung von Ofenoberteil und Ofenunterteil herbeizu¬ führen, ist es infolgedessen erforderlich, entweder (wie beim Stand der Technik) eine ausreichend große Absenkbe¬ wegung aller Ofenunterteile auszuführen, oder aber, das Ofenoberteil um ein entsprechendes Maß anzuheben, um das obere Ende der Abschmelzelektrode mit den Haltestück (Stub) überhaupt im Ofenoberteil unterbringen zu können. Beide Maßnahmen erzwingen eine beträchtliche Bauhöhe der gesamten Ofenanlage, da nämlich das Ofenoberteil räumlich fixiert der Elektrodenhaltestange und dem Elektroden¬ antrieb zugeordnet sein muß, die gleichfalls baulich mit dem Ofengestell vereint sind. Beim Stande der Technik ist infolgedessen die die Ofenunterteile aufnehmende Grube etwa doppelt so tief wie die axiale Länge der Kokillen bzw. der Ofenunterteile.

Dabei ist noch zu berücksichtigen, daß ein entsprechender Hub des Ofenoberteils deswegen Schwierigkeiten verur¬ sachen würde, weil das Ofenoberteil in der Regel mit der Vakuumpumpeinrichtung verbunden ist. Die Lösbarkeit

und/oder flexible Ausbildung der Vakuum-Saugleitungen, die einen entsprechenden Querschnitt haben müssen, gestaltet sich jedoch außerordentlich kompliziert bzw. aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen geschlossenen Umschmelzofen der eingangs beschriebenen Gattung dahingehend zu verbessern, daß die Bauhöhe der Anlage und der Konstruktions ufwand für die Durchführung eines Chargenwechsels verringert werden können.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem ein¬ gangs beschriebenen geschlossenen Umschmelzofen erfindungsgemäß dadurch, daß das Ofenteil entlang einer waagrechten Trennfuge in zwei Teilabschnitte unterteilt ist, von denen der obere, die besagte Begrenzungswand (mit der hindurchgeführten Elektrodenhaltestange) auf¬ weisende Teilabschnitt im Verhältnis zur Gesamthöhe des Ofenoberteils kurz ausgebildet und der Elektrodenhalte¬ stange ständig zugeordnet ist, und von denen der untere Teilabschnitt durch eine Transporteinrichtung aus dem Bereich der jeweiligen Ofenachse (A-A) herausbewegbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Unterteilung des Ofenoberteils ist es möglich - wie noch anhand eines Ausführungsbei¬ spiels erläutert werden wird - für einen Chargenwechsel lediglich den oberen Teilabschnitt des Ofenoberteils geringfügig, d.h. um wenige mm anzuheben (oder das

Ofenunterteil entsprechend abzusenken) und alsdann das Ofenunterteil zusammen mit dem unteren Teilabschnitt des Ofenoberteils seitlich aus dem Bereich der Ofenachse A-A, d.h. aus dem Bereich der Achse der Elektrodenhaltestange, herauszuschwenken und im gleichen Atemzuge den Ofen neu zu chargieren.

Die gesamte Ofenkonstruktion hat dadurch eine wesentlich geringere Bauhöhe, und sie besteht auch aus einer ge¬ ringeren Zahl von leichteren Einzelteilen. Es entsteht eine symmetrische Aufnahme und Einleitung der Gewichts- kräfte der Abschmelzelektrode in die Fundamente, so daß die gefürchtete einseitige Belastung des Ofengestells unterbleibt. Die Folge sind weiterhin eine verbesserte Koaxialität durch Wegfall der üblichen Hubsäule und durch die symmetrische Ausführung des Ofengestells. Kurze Leitungswege für den Schmelzstrom und die Saugleitungen (bei Vakuumöfen) werden ermöglicht.

Bei Verwendung von Vakuumpumpen kann die Pumpkapazität der sogenannten Booster-Pumpen halbiert werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegen¬ standes ist dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teilabschnitt des Ofenoberteils einen Mantel mit einem am unteren Ende befindlichen Dichtflansch besitzt, der mit einem oberen Dichtflansch des Ofenunterteils gasdicht verbindbar ist. Insbesondere ist.es von Vorteil, wenn dabei der Mantel an seinem oberen Ende mit einer

Ventilkammer und einem Absperrventil versehen ist.

Diese Ventilkaramer liegt dabei zwischen dem unteren und dem oberen Teilabschnitt des Ofenoberteils. Nach Beendi¬ gung eines Umschmelzprozesses ist es beispielsweise möglich, zunächst das Absperrventil zu schließen und danach die Trennung zwischen dem oberen Teilabschnitt des Ofenoberteils von den unmittelbar darunter befindlichen Ofenteilen vorzunehmen und diese seitlich aus dem Bereich der Ofenachse A-A herauszubewegen. Das Ofenunterteil ist hierbei noch fest und gasdicht mit dem unteren Teilab¬ schnitt des Ofenoberteils und mit dem (geschlossenen) Absperrventil verbunden, so daß die zunächst noch heiße Schmelze und der gleichfalls noch heiße Rest der Abschmelzelektrode bis auf weiteres hermetisch gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist und so bis auf Temperaturwerte abgekühlt werden kann, bei denen das Ofenunterteil bedenkenlos geflutet werden kann.

Durch eine entsprechende Verspannung der in Schmelz- Position befindlichen Ofenteile kann dadurch ein sicherer Stromübergang zwischen den an der Verbindung beteiligten Flanschen a^ch ohne Federkontakte gewährleistet werden. Eine Beeinflussung etwa vorhandener Gewichtsmeßein¬ richtungen für die Kontrolle und/oder Regelung des Umschmelzprozesses wird durch die erfindungsgemäße Ofenkonstruktion gleichfalls vermieden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungs- gegenstandes ist dadurch gekennzeichnet, daß der zylin¬ drische Mantel des oberen Teilabschnitts des Ofen-

oberteils einen Anschlußstutzen für die Verbindung mit der Einrichtung zum Erzeugen einer schützenden Atmosphäre aufweist. Da der besagte obere Teilabschnitt ständig im Ofengestell verbleibt und dabei keinen oder allenfalls einen Hub von untergeordneter Länge ausführen muß, ist eine zuverlässige Verbindung mit den Vakuumpumpen mög¬ lich, wenn es sich um einen Vakuumofen handelt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsge¬ genstandes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen. Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer vollständigen Umschmelzanlage mit einem Um¬ schmelzofen nach der Erfindung,

Figur 2 eine Draufsicht auf den mittleren und unteren Teil der Umschmelzanlage nach Figur 1, und

Figur 3 einen Teilausschnitt aus der Mitte von Figur 1 mit einer zusätzlichen Einrichtung in vergrö¬ ßertem Maßstab.

In Figur 1 ist ein geschlossener Umschmelzofen 1 darge¬ stellt, der auf einem Hallenboden 2 aufgestellt ist, in dem sich eine Grube 3 befindet. In dieser Grube 3 befin¬ det sich ein Fahrgestell 4, das im vorliegenden Fall als Drehgestell ausgebildet ist und eine kreisscheibenförmige

Plattform 5 besitzt, auf der zwei zylindrische Ofenun¬ terteile 6 und 7 angeordnet sind. Die Ofenunterteile bestehen aus je einem zylindrischen Kühlmantel 8, in den koaxial eine gleichfalls zylindrische Kokille 9 einge¬ setzt ist. Der zylindrische Spalt zwischen Kühlmantel 8 und Kokille 9 wird von Kühlwasser durchströmt und ist durch ein hier nicht näher bezeichnetes gleichfalls konzentrisches Wasserleitblech unterteilt. Die Kokille 9 besitzt an ihrem oberen Rand einen Kokillenflansch 10, der zum Aufsetzen des nachfolgend näher beschriebenen Ofenoberteils 11 dient.

Zwischen den beiden Ofenunterteilen 6 und 7 befindet sich noch eine Trennwand 12 aus Beton, durch die der in etwa zylindrische Raum in der Grube 3 diametral unterteilt wird (Figur 2) .

Das Ofenoberteil 11 besteht aus einem relativ kürzeren oberen Teilabschnitt 13, durch den mittels eines Dicht¬ elements 14 eine Elektrodenhaltestange 15 gasdicht hindurchgeführt ist. Der obere Teilabschnitt 13 ist gleichfalls als zylindrischer Mantel ausgeführt, in dessen oberer Begrenzungswand 16 sich das Dichtelement 14 befindet. Am unteren Rand besitzt der obere Teilabschnitt 13 einen Dichtflansch 17, der gasdicht auf einen weiteren Dichtflansch 18 am oberen Ende des unteren Teilabschnitts 19 des Ofenoberteils 11 aufsetzbar ist (Figur 3). Am oberen Ende des unteren Teilabschnitts 19 befindet sich eine Ventilkammer 20, der Einzelheiten anhand von Figur 3 noch näher erläutert werden.

Der untere Teilabschnitt 19 besitzt weiterhin an seinem unteren Ende einen Dichtflansch 21, der gasdicht auf den Kokillenflansch 10 aufsetzbar ist.

Zwischen dem oberen Teilabschnitt 13 und dem unteren Teilabschnitt 19 wird eine Trennfuge 22 gebildet, auf die es im Rahmen der Erfindung ganz besonders ankommt. Durch diese Trennfuge wird nämlich das Ofenoberteil 10 in die besagten Teilabschnitte unterteilt, von denen der obere im Verhältnis zur Gesamthöhe des Ofenoberteils relativ kurz und der untere Teilabschnitt relativ lang ausgebil¬ det ist. Die notwendige Mindestlänge geht aus Figur 1 hervor: Auf der linken Seite der Trennwand 12 ist ein Ofenunterteil 6 dargestellt, das nach oben hin offen ist und in das zu Chargierzwecken eine Abschmelzelektrode 23 mit einem Haltestück 24 (einem sogenannten "Stub") eingesetzt ist. Der untere Teilabschnitt 19 sollte infolgedessen im wesentlichen eine Höhe H besitzen, die dem oberhalb des Kokillenflansches 10 liegenden Teilab¬ schnitt der Abschmelzelektrode 23 zuzüglich des Halte¬ stücks 24 entspricht.

Figur 1 zeigt weiterhin links oben an einem Kranhaken 25 aufgehängt einen weiteren unteren Teilabschnitt 19a mit einer Ventilkammer 20a. Dieses Ofenoberteil 11a kann durch Absenken mit seinem unteren Dichtflansch 21a auf dem Kokillenflansch 10 abgesetzt werden, worauf die gesamte Anordnung in waagrechter Richtung in eine Position verfahren wird, wie sie rechts der Trennwand 12 dargestellt ist. In dieser Stellung befindet sich alsdann die Kokillenachse K in Fluchtstelluny "mit der Ofenachse A-A.

Alsdann kann der obere Teilabschnitt 13 mit seinem unteren Dichtflansch 17 auf dem oberen Dichtflansch 18 der Ventilkammer 20 aufgesetzt werden. Für die Herbei¬ führung dieser Axialbewegung des oberen Teilabschnitts 13 dient ein Kranz von Hubzylindern 26 mit je einer Kolben¬ stange 27. Die Hubzylinder 26 sind auf einer Zwischen¬ plattform 28 befestigt, die zu einem Ofengestell 29 gehört, das nachfolgend noch näher erläutert werden wird.

Der am oberen Teilabschnitt 13 angeordnete Saugstutzen 30 führt zu einer Vakuumpumpeinrichtung 31, die an sich bekannt und in einer Pumpenkammer 32 untergebracht ist.

Das Ofengestell 29 besitzt eine obere Plattform 33, auf der ein als Getriebemotor ausgebildeter Antrieb 34 für das Heben und Senken der Elektrodenhaltestange 15 ange¬ ordnet ist. Dies geschieht durch eine Hubspindel 35 und eine Spindelmutter 36, die ihrerseits auf einer Traverse 37 angeordnet ist. Zur Verhinderung eines Verdrehens von Spindelmutter 36 und Traverse 37 sind die Enden der Traverse an senkrechten Führungsschienen 38 und 39 geführt, die innerhalb des Ofengestells in nicht näher bezeichneter Weise gehalten sind. Es ist auch möglich, die Plattform 33 auf Gewichtsmeßzellen zu lagern, um die GewichtsVeränderungen der Abschmelzelektrode während des Umschmelzprozesses laufend überwachen zu können. Zu der Umschmelzanlage gehört weiterhin eine Stromquelle 40 für die Anlieferung des SchmelzStroms. Der Pluspol 41 ist über eine Leitung 42 in nicht näher gezeigter Weise mit dem oberen Teilabschnitt 13 des Ofenoberteils 11 verbun¬ den, während der Minuspol 43 über zwei Schleppkabel 44

und 45 mit der Traverse 37 und damit mit der Elektroden¬ haltestange 15 verbunden ist. Es versteht sich, daß die Elektrodenhaltestange 15 gegenüber dem Ofenoberteil bzw. dem oberen Teilabschnitt 13 elektrisch isoliert ist.

Um die einzelnen Ofenunterteile 6 bzw. 7 aus dem Bereich der Ofenachse A-A herausbewegen zu können, ist eine hier nicht näher bezeichnete Transporteinrichtung vorgesehen, die beispielsweise als Drehantrieb für die Plattform 5 ausgeführt sein kann.

Figur 2 ist im wesentlichen das Karussell-Prinzip der Umschmelzanlage nach Figur 1 zu entnehmen.

Figur 3 zeigt einen Teilausschnitt aus der Mitte von Figur 1 in vergrößertem Maßstab, und zwar das obere Ende des unteren Teilabschnitts 19 des Ofenoberteils 11 mit der Ventilkammer 20 und das untere Ende des oberen Teilabschnitts 13. Gleichfalls gezeigt ist das untere Ende der Elektrodenhaltestange 15, an der das Halte¬ stück 24 der Abschmelzelektrode 23 befestigt wird, die in Figur 3 nur gestrichelt angedeutet sind. In der Ventil¬ kammer 20 ist ein Absperrventil 46 in Form einer Ventil¬ platte angeordnet, die an einer U-förmig gebogenen Schwinge 47 verschiebbar gelagert ist. Die Schwinge 47 ist am linken Ende der Ventilkammer 20 schwenkbar gela¬ gert und am rechten Ende heb- und senkbar. Dadurch ist es möglich, das Absperrventil 46 berührungsfrei über seinen Ventilsitz 48 zu führen und danach auf diesen Ventilsitz abzusenken. Die einzelnen Antriebselemente zur Ausführung

dieser zusammengesetzten Bewegung sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.

An der rechten Seite des unteren Teilabschnitts 19 befindet sich ein radialer Stutzen 49, an dessen zur Ofenachse A-A paralleler Stirnseite 50 gasdicht ein Sichtfenster 51 angeordnet ist. Dieses Sichtfenster ist dadurch auswechselbar und gestattet die Beobachtung der relativen Lage von Abschmelzelektrode 23 bzw. Haltestück 24 zur Elektrodenhaltestange 15, damit auf diese Weise eine koaxiale Ankoppelung der Elektrode an die Halte¬ stange möglich ist. Die optische Achse des Sichtfensters ist mit 0-0 bezeichnet.

Um bei einer gegebenenfalls nach dem Schließen des Ofens vorhandenen Exzentrizität der Elektrodenachse eine Zentrierung herbeiführen zu können, sind im oberen Bereich des unteren Teilabschnitts 19 auf dessen Umfang verteilt drei Zentriereinrichtungen 52 angeordnet, von denen nur einer gezeigt ist. Diese bestehen aus einem Druckmittelzylinder 53, der von einem Führungsrohr 54 umgeben ist, das teleskopartig in einen Außenrohr 55 geführt ist. Damit ist es möglich, das untere Ende der Elektrode vor der Startphase endgültig zu zentrieren und dadurch das Durchmesser-Verhältnis von Elektrode zu Kokille zu vergrößern, ganz einfach deswegen, weil der Sicherheitsabstand gegen Kurzschlüsse verkleinert werden kann.

Die Zentriereinrichtung kann in ganz besonders vorteil¬ hafter Weise auch dazu verwendet werden, den "Stub" mit

de nicht abgeschmolzenen, scheibenförmigen Rest der Abschmelzelektrode nach dem Schließen des Absperrventils über dem Schmelzsee bzw. Block zu halten.

Folgende weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegen- Standes sind möglich:

Der an sich schon geringe Hub-Senkweg im Bereich der Trennfuge 22 zwischen dem oberen und dem unteren Teilab¬ schnitt des Ofenoberteils kann dadurch vollständig entfallen, daß man in der Trennfuge 22 ein aufblasbares Dichtungselement vorsieht.

Einzelne Teilabschnitte des Ofenoberteils 11 können mit teleskopartig eineinander schiebbaren Wandelementen versehen sein, um die Länge des Ofenoberteils an unter¬ schiedliche Elektrodenlängen anpassen zu können.

Weiterhin können zwei Sichtfenster 51 auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Ofenoberteils angeordnet sein.

Während die Stromquelle 40 als Gleichspannungsquelle beschrieben wurde, ist es natürlich auch möglich, die Umschmelzanlage mit Wechselspannung zu betreiben, bei¬ spielsweise mit Netzfrequenz oder einer deutlich nied¬ rigeren Wechselfrequenz.

Auch die Anordnung der Ventilkammer 20 ist nicht auf die Lage am oberen Ende des unteren Teilabschnitts be¬ schränkt; vielmehr ist es auch denkbar, die

Ventilkammer 20 zwischen den Kokillenflansch 10 und dem unteren Dichtflansch 21 des unteren Teilabschnitts 19 anzuordnen, da ja das Metall der Abschmelzelektrode 23 nach vollendetem Umschmelzen sich vollständig innerhalb der Kokille 9 befindet. Wenn allerdings den Ventilkam¬ mer 20, wie in den Figuren 1 und 3 dargestellt, am oberen Ende des unteren Teilabschnitts 19 angeordnet ist, dann ist das Absperrventil 46 einer deutlich geringeren Strahlungsbelastung ausgesetzt, d.h. es kann im Normal¬ fall auf eine besondere Zwangskühlung des Ventiltellers verzichtet werden.

Auch muß die Lage der Trennfuge 22 nicht exakt waagrecht sein; vielmehr sind Winkelabweichungen ohne weiteres denkbar; der wäagrechten Ausrichtung der Trennfuge ist jedoch der Vorzug zu geben.

Im Zusammenhang mit dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde der Chargiervorgang anhand einer Querverlagerung der Ofenunterteile erläutert. Es ist jedoch alternativ möglich, die Ofenunterteile festehend anzuordnen und das Ofenoberteil mit dem Ofengestell quer zu verlagern.