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Anordnung bei selbstbackenden Elektroden
Die Anmelderin hat während der letzten Jahre eine Reihe von Ausführungsformen für selbstbackende Söderberg-Elektroden ausgearbeitet, denen der elektrische Strom mittels metallischer Kontakte zugeführt wird, die in die Elektrodenmasse unabhängig vom Elektrodenmantel eingeführt werden, der als permanenter Führungsmantel ausgeführt ist, gleichzeitig eine Form für die Elektrode bildet und sie gegen Deformation und Verbrennung schützt.
Die Anordnung ist in verschiedener Weise durchgeführt, je nachdem die Kontakte seitlich oder von oben eingeführt werden. Bei Einführung der Kontakte von oben verursacht der Mantel keine Schwierigkeiten, doch die Kontakte werden recht lang und teuer. Die Anmelderin hat deshalb auch Ausführungsformen in Verbindung mit Kontakten ausgearbeitet, die an den Aussenseiten der Elektrode eingeführt werden (vgl. Österr. Patentschriften Nr. 154123) und 154124). Alle diese Ausführungen haben in grossem Ausmass praktische Anwendung gefunden und im Vergleich zum früheren Stande der Technik bedeutende Vorteile aufgewiesen. Da ein Aluminiumofen in der Regel nicht mehr als 200-300 kg Aluminium täglich liefert, weist eine moderne Aluminiumfabrik 100-300 Öfen auf. Die Installationskosten spielen deshalb für die Betriebsökonomie eine ausserordentlich grosse Rolle.
Eingehende Untersuchungen der Vorgänge, die sich während des Betriebes in einer selbstbackenden Söderberg-Elektrode abspielen, haben gezeigt, dass weitere Vereinfachungen der Installation möglich sind, die den Gegenstand dieser Anmeldung bilden.
Die Erfindung geht davon aus, dass der Übergang von der weichen Elektrodenmasse zu einer hart gebackenen Elektrode an eine bestimmte Zone der Elektrode, die sogenannte Backzone, gebunden ist. Diese kann leicht festgestellt werden, indem Eisenstangen von oben her in die weiche Masse eingeführt werden. Unterhalb dieser Zone ist die Elektrode festgebacken, so dass sie eingeführten Kontakten kräftigen Widerstand leistet. Beim Einführen eines kalten Kontaktes in die Masse werden an seiner Oberfläche sogleich grosse Mengen von Teerdampf kondensiert. Das Kondensat vereinigt sich mit der benachbarten Masse, die allmählich in engster Berührung mit dem Kontakt verkokt wird, wodurch eine sehr wirksame Bindung zustande kommt. Der Übergang in die feste Form findet bei etwa 400 0 C statt.
Die Elektrode hat in dieser Zone einen so niedrigen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen (etwa 85% derselben sind schon weggetrieben), dass man den Kontakt nicht genügend festbacken kann, auch wenn man durch Anwendung fester Schläge die Kontakte in diesen Teil der Elektrode einführt.
In der Praxis begnügt man sich deshalb, die Kontakte so weit in den ungebackenen Teil der Elektrode einzuführen, dass sie überall in weicher Elektrodenmasse stecken und jedenfalls nicht weiter als bis zur Backzone hinabreichen. Die Form der Backzone ist in Fig. 1 durch zwei gestrichelte Kurven angedeutet. Die untere Kurve entspricht annähernd 400 C.
Versuche haben ergeben, dass es möglich ist, den permanenten Mantel, der den oberen Teil der Elektrode umgibt, in solcher Höhe oberhalb der Backzone der Elektrode enden zu lassen, dass die Kontakte unterhalb der Unterkante des Mantels eingeführt werden können, ohne dass ihre unteren (inneren) Enden in den gebackenen Teil der Elektrode eindringen brauchen. Die Elektrode muss jedoch in diesem Falle durch eine Aluminiumplatte 7 geschützt werden, die zweckmässig an der Innenseite des permanenten Mantels montiert wird, die Elektrode in ihrer Bewegung nach unten begleitet, an der Unterkante abschmilzt und in bekannter Weise in das Schmelzbad übergeht. Der Teil der Elektrode, der am Aluminiummantel zwischen der Unterkante des permanenten Mantels und der Brennzone anliegt, ist jedoch schon teilweise gebacken und sein Gehalt an flüchtigen Bestandteilen deshalb niedrig.
Seine Viskosität ist deshalb bedeutend erhöht und der hydrostatische Druck der Masse gegen die Aluminiumplatte 7 ist nicht mehr gross.
Fig. 1 zeigt auch eine zweite obere Temperaturkurve, die etwa 300 C entspricht. Bei dieser Temperatur sind gewöhnlich schon viele der flüchtigen Bestandteile der Masse abgetrieben und die Viskosität deselben erhöht. Die Masse wird jedoch an der Oberfläche des Kontaktes
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während des fortgesetzten Backens befriedigend verkokt. Es ist daher in der Praxis vor allem die oberhalb der gezeichneten Temperaturkurve liegende Masse, die einen merklichen Druck gegen die Elektrodenplatte ausübt. Dieser Druck kann leicht dadurch aufgefangen werden, dass man die Aluminiumplatte genügend stark macht, oder ihr irgendeinen besonderen Schutz verleiht, indem z. B. den Kontakten die in der Österr.
Patentschrift Nr. 154123 ersichtliche Form gegeben wird. Die Kontakte sind hier mit einem breiteren Teil oder mit Vorsprüngen versehen, die, wenn die Kontakte so weit in die Masse eingeführt sind, dass sie mit diesem Teil an der Platte anliegen, eine starre Verbindung zwischen der Elektrode und ihrem Schutzmantel ergeben, sobald die Kontakte im gebackenen Teil der Elektrode verankert sind. Man kann die Platte jedoch auch mittels z. B. aus T-Eisen bestehenden Führungen verstärken, die Verlängerungen des permanenten Mantels zwischen den Kontaktreihen bilden und über den weichen Teil der Elektrode reichen. Solche Versteifungen, die vorteilhaft die Form von Zungen haben, bilden einen guten Schutz der Elektrode und ihrer Aluminiumplatten.
Die Anordnung gemäss der Erfindung ist in der Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform dargestellt. Fig. 1 zeigt einen lotrechten Schnitt, Fig. 2 eine Längsansicht, Fig. 3 eine Einzelheit des waagrechten Schnittes.
1 ist die Elektrode, 2 der hartgebackene Teil derselben, 2'die Backzone, 3 ein Kontakt, 4 der permanente Mantel, 5 der obere Teil der rohen Elektrodenmasse. Die Kontakte tragen Vorsprünge 6, die an der Aluminiumplatte 7 anliegen und sind an Kupferschienen 8 aufgehängt, die gleichzeitig den elektrischen Strom von der Hauptschiene 9 zuführen. An einem Rohr 10 od. dgl. sind Deckel 11 und 12 derart schwenkbar gelagert, dass sie nach oben bzw. nach unten geklappt werden können.
Die Reserveaufhängung, die dann benützt wird, wenn der normale Aufhängerahmen (die Stromschiene) in die obere Stellung geführt werden muss, greift bei 13 an.
Das Gas wird aus dem Ofen, der vorzugsweise vollkommen geschlossen ausgeführt wird, in bekannter Weise z. B. an beiden Ofenenden abgesaugt.
Die Versteifung der Elektrode kann aus Zungen 14 bestehen, wie sie im linken Teil der Fig. 2 dargestellt sind. Sie kann auch von einem Kanal 15 gebildet sein, der zum Einführen des Schmelzgutes benutzt wird. Zu diesem Zweck wird dem Kanal 15, der in Fig. 3 im Schnitt dargestellt ist, eine Beschickungs-und Dosiereinrichtung zugeordnet.
Der permanente Mantel kann auch durch in seinem Inneren angeordnete Versteifungsstreben verstärkt sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung bei selbstbackenden Elektroden mit in deren oberem Teil angeordnetem permanenten metallischen Führungsmantel, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel in solchem Abstand von der Backzone (2) der Elektrode (1) endet, dass unterhalb seiner Unterkante Kontakte (3) in die Elektrode eingeführt werden können, die in den hartgebackenen Teil (2) der Elektrode nicht hineinreichen und von roher, während des weiteren Absinkens in den Ofen festbackender Elektrodenmasse umgeben sind, und dass die Elektrode unterhalb des Mantels durch Aluminiumbleche (7) oder ein ähnliches für die Schmelze unschädliches Material geschützt ist, das mit der Elektrode verbraucht wird und so stark bemessen ist,
dass es dem unterhalb des Mantels wirkenden hydrostatischen Druck der Elektrodenmasse widersteht.