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Verfahren zur Herstellung von Elektroden für elektrische Öfen.
Elektroden für elektrische Öfen werden gewöhnlich aus kohlenstoffhaltigen Materialien hergestellt, wie Kohle, Graphit usw. Der Rohstoff wird fein gemahlen und mit einem geeigneten Bindemittel, wie Teer oder Pech, gemischt. Die Mischung wird dann geformt und in einem Ofen gebacken, bis die flüchtigen Bestandteile abgetrieben sind und Dichte und Leitungsvermögen der Elektrode das verlangte Mass erreicht haben.
Im Patente Nr. 82558 ist ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden angegeben, nach welchem die rohe Elektrodenmasse um einen oder mehrere Eisenkerne gestampft und dann durch Warme gebacken wird, die im eisernen Kern beim Durchleiten eines elektrischen Stromes entwickelt wird, und auch durch die Wärme des elektrischen Ofens, in welchem die Elektrode benutzt wird. Die vorliegende Erfindung ist eine Abänderung des Verfahrens gemäss Patent Nr. 82558..
Elektroden werden gemäss der vorliegenden Erfindung durch Einpressen oder Stampfen der rohen Elektrodenmasse in einen metallenen Mantel hergestellt. Der Mantel dient als Form und schützt die Elektrode gegen Oxydation während des Backens. Bei der Verwendung eines Mantels, vorzugsweise eines eisernen Mantels, erreicht man den grossen Vorteil, dass eine höhere Stromdichte im Mantel benutzt werden kann als beim Metallkern. Es ergibt sich nämlich, dass ein Mantel bis 4 Amp. auf i mm2 tragen kann, ohne besonders heiss zu werden, während eine eiserne Stange oder ein Kern nur r bis 2 Amp. auf i mm2 tragen kann. Dies wird durch die wohlbekannte Tatsache erklärt, dass ein elektrischer Strom in einer eisernen Stange sehr unregelmässig verteilt wird.
In der Mitte der Stange wird die Stromdichte klein sein, während sie nahe an der Oberfläche gross ist.
Die rohe Elektrode, die gemäss dem vorliegenden Verfahren hergestellt ist, kann bei einer verhältnismässig niedrigen Temperatur gebacken werden, z. B. bei 600 bis 800 C, vor dem Anbringen in dem elektrischen Ofen, in welchem sie benutzt werden soll. Das ganze Backen kann jedoch auch im elektrischen Ofen ausgeführt werden und, wenn gewünscht, kann die Elektrode kontinuierlich dadurch hergestellt werden, dass neue Mantelstücke oben auf dem alten Mantel befestigt werden und Elektrodenmasse wie vorher eingestampft wird.
In der Zeichnung ist beispielsweise eine Einrichtung zur Herstellung der Elektrode schematisch dargestellt.
Fig. i zeigt einen Schnitt durch einen gewöhnlichen elektrischen Ofen, in welchem die Elektrode angebracht ist, und Fig. 2 ist eine schaubildliche Darstellung des Mantels.
Um eine Elektrode herzustellen, kann man folgenderweise verfahren : Rohe Elektrodenmasse, bestehend. aus gepulvertem kohlenstoffhaltigen Material mit einem Bindemittel, wie Teer oder Pech, gemischt, wird in den Metallmantel 5 eingepresst und die so geformte Elektrode 6 wird in die Klemme 7 eingebracht. Diese hängt an den Ketten 8 und ist mit dem Leitungskabel 9 verbunden. Ein leitendes Material, wie Koks, wird auf den Boden des Ofens gelegt und dient als ein passender Widerstand zwischen der oberen Elektrode und der Bodenelektrode 10 während des ersten Erhitzens des Ofens und der Elektrode. Ein elektrischer Strom wird durch das Kabel 9 und die Klemme 7 dem Mantel zugeführt.
Durch die'in dem Koks erzeugte Wärme wird der untere Teil der Elektrode gebacken, wird leitend und trägt bald selbst einen Teil des Stromes. Wenn der Ofen die gewünschte
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Temperatur erreicht hat, wird die Beschickung allmählich zugegeben. Wenn die Temperatur im Ofen steigt, wird ein grösserer Teil der Elektrode gebacken und leitend gemacht. In der Weise wird das Backen weitergehen, bis zu einem bestimmten Abstand vom Schmelzkrater des Ofens, je nach Temperatur und örtlichen Verhältnissen.
Um einen guten mechanischen und elektrischen Kontakt zwischen Mantel und Elektrodenmasse zu erhalten, ist es vorteilhaft, den Mantel mit Innenrippen 11 oder anderen dem gleichen Zwecke dienenden Mitteln zu versehen, an denen in passenden Zwischenräumen Winkelstücke 12 angebracht sein können. Bei einer solchen Anordnung erhält man eine ausgezeichnete Kontaktfläche zwischen Mantel und Elektrodenmasse. Der Kontakt ist auch bis zu einem gewissen Grade elastisch, was von Bedeutung ist wegen der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten des Mantels und der Elektrodenmasse.
Unter dem Einfluss der Hitze wird die Ausdehnung des Mantels grösser sein als diejenige der Elektrodenmasse und würde, wenn keine besonderen Massnahmen getroffen werden, einen Zug auf die Elektrodenmasse ausüben, der zu einem Bruch führen kann. Man kann diese Wirkung ohne Anwendung eines elastischen Kontaktes beseitigen, wenn man die Elektrode bei einer verhältnismässig niedrigen Temperatur, wie 600 bis 8000 C, backt, bevor sie in den Ofen eingebracht wird. Die Elektrodenmasse erhält dadurch genügend Festigkeit, um bei der hohen Temperatur des elektrischen Ofens der Ausdehnung des Mantels zu widerstehen. Dasselbe Ergebnis wird erreicht, wenn man gleich die rohe Elektrode in den Ofen einbringt, in welchem sie benutzt werden soll, und den Mantel kühlt, bis die Elektrodenmasse ausreichend gebacken worden ist.
Im letzten Falle werden der untere Teil der Elektrode und der diesen Teil umgebende Mantel sehr heiss, aber da dieser Teil der Elektrode schon fest ist, wird die Ausdehnung des Mantels keine merkbare Wirkung ausüben.
In manchen Fällen ist es vorteilhaft, die Klemme 7 mit Wasser zu kühlen, das durch das Kühlrohr 13 läuft.
Der Mantel wird aus Metallblech, besonders Eisenblech, hergestellt und kann mit kleinen Löchern versehen werden, durch welche die beim Backen entwickelten Gase entweichen können. Es ist gefunden worden, dass für eine Elektrode mit 600 mm Durchmesser, die einen elektrischen Strom von 15000 Amp. trägt, ein Mantel aus I bis rg MM dickem Eisenblech gute Ergebnisse liefert.
Die Elektrode kann folgendermassen in ununterbrochenem Arbeitsgang hergestellt werden : Wenn eine Elektrode hergestellt und gebacken, d. h. wie oben beschrieben genügend abgebrannt ist, wird ein neues. Stück Mantel oben auf die Elektrode aufgesetzt und durch Schweissen oder Nieten am alten Mantel befestigt. Dann wird Elektrodenmasse in diesen neuen Mantel eingestampft, die Klemme ? wird nach oben verschoben und wieder befestigt. Auf diese Weise kann man die Elektroden in beliebigen Längen herstellen.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Verfahren zur Herstellung von Elektroden für elektrische Öfen, wobei die rohe Elektrodenmasse einen Metallteil enthält, der als Leiter des elektrischen Stromes dient, dadurch gekennzeichnet, dass rohe Elektrodenmasse in einen Metallmantel eingestampft wird, der als Schutz gegen Oxydation dient und auch die elektrische Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit der Elektrode erhöht.