Verfahren zum Betrieb von elektrischen Öfen und Dauerelektrode zur Durchführung des Verfahrens. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von elektrischen Öfen mit aus einem rohen und einem gebackenen Teil bestehenden Dauerelektroden.
Die Stromzufuhr bietet bei solchen Elek troden in der Praxis verschiedene Schwierig keiten, da der ungebackene Teil der Elek trode nichtleitend ist. Die Elektroden sind gewöhnlich von einem Metallmantel umgeben, durch den die Stromzufuhr mittels Kontakte durchgeführt wird, die von aussen durch den Mantel in den gebackenen Teil der Elektrode eingesteckt sind. Diese Kontakte müssen ent fernt werden, wenn sie sich wegen Verbrauch der Elektrode dem Schmelzbade zu sehr nähern und sie müssen dann wieder oben in die Elektrode eingesteckt werden. Dies be wirkt in vielen Fällen Schwierigkeiten, z. B.
bei der Schmelzflusselektrolvse von Alumi nium, wo ein guter Verschluss der Zelle er schwert wird und ein grosser Spannungsver lust eintreten kann wegen schlechter Leit- fähigkeit der Elektrodenmasse, in welche die neuen Kontakte eingesteckt sind. Besonders bei grossen Elektroden ist es schwierig mit tels Kontakte, die von der Seite eingeführt werden, den Strom gleichmässig über den ganzen Querschnitt zu verteilen. Sogar ein geringer Spannungsverlust spielt bei solchen Prozessen eine grosse ökonomische Rolle.
Gemäss dem Verfahren nach der vorlie genden Erfindung wird der elektrische Strom der Elektrode mittels Kontakte zugeführt, welche die Elektrode vertikal durchlaufen und von welchen mindestens einer bis in den gebackenen Teil der Elektrode hineinragt. Wichtig ist es dabei, dass die Kontakte in folge der vertikalen Anordnung nicht durch den Elektrodenmantel oder die äussere Um hüllung der Elektrode gehen. Die Kontakte können in den nicht gebackenen Teil ein gesteckt werden und kommen dann allmäh lich in den gebackenen Teil der Elektrode, wo die Leitfähigkeit befriedigend ist.
Die Xontakte können aus irgend einem gut lei tenden Material bestehen, vorzugsweise aus iNletall, und können eine beliebige Form haben; meistens sind sie als Stäbe oder Rohre ausgebildet. Man richtet sich zweckmässig so ein, dass eine für die Stromzufuhr genügende Anzahl Kontakte in den gebackenen Teil der Elektrode hineinragen, während andere Kon takte sich weiter oben befinden. Je nachdem die Elektrode verbraucht wird und sich die ersten Kontakte dem Schmelzbad nähern, können diese losgemacht, herausgezogen und von neuem in die nicht gebackene Elektro- denmasse eingesteckt werden.
Die Strom zufuhr wird dann von andern Kontakten übernommen, die sich höher oben in der Elek trode befinden. i1lan muss natürlich dafür sorgen, dass der Abstand vom untern Kon takt biss zum Elektrodenende nie so gross wird, dass ein erheblicher Spannungsverlust eintreten kann. Anstatt die Kontakte ganz herauszuziehen, kann man sie nur ein kurzes Stück zurückziehen, vorzugsweise so weit, dass sie nur von roher Elektrodenmasse um geben sind, wodurch durch das nochmalige Einbacken eine gute mechanische und elek trische Verbindung mit der Masse gesichert wird. In der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel eines elektrischen Ofens mit Dauer elektrode zur Durchführung des erfindungs gemässen Verfahrens dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch den elektrischen Ofen mit zugehöriger Elek trode und Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch die Elektrode.
1, 2 und 3 sind Kontakte, welche in ver schiedenen Höhen an der Elektrode ange bracht sind. Um den Vorgang besser zu ver stehen, ist in der Zeichnung die ungefähre Grenze zwischen dem fertiggebackenen Teil der Elektrode und dem halbgebackenen Teil durch die gestrichelte Linie 4 angegeben.
Die Linie 5 stellt die ungefähre Grenze zwischen halbgebackenem und rohem Teil der Elek trode dar. Die Kontakte 3, 3' sind zuerst eingeführt, und ihre untern Enden .reichen in den gebackenen Teil; sie dienen zur Strom- zufuhr, und an ihnen ist die Elektrode durch nicht dargestellte Vorrichtungen aufgehängt. Die untern Enden der Kontakte 2, 2' befin den sich im halbgebackenen Teil, und die untern Enden der zuletzt eingeführten Kon takte 1, 1' sitzen noch im rohen Teil der Elektrode.
Wenn die Elektrode weiter ver braucht wird, müssen die Kontakte 3 her- ausgezogen werden, wobei sie durch Drehen um ihre Längsachse mittels eines Werkzeuges leicht von. der Masse gelöst werden können. Sie werden dann in höherer Stellung als die Kontakte 1, 1' angebracht. Die Stromzufuhr und Aufhängung der Elektrode wird dann von den Kontakten 2, 2' übernommen.
Man muss natürlich die Anzahl und Grösse der Kontakte so abmessen, dass zu jeder Zeit dem gebackenen Teil der Elektrode genügend Strom ziig,-#führt werden kann und dass die selben Kontakte dass Elektrodengewicht, das häufig 10 bis 15 Tonnen beträgt, zu tragen vermögen.
Bei Anwendung der oben beschriebenen Anordnung bleibt die äussere Elektroden- fläehe immer schön glatt; ohne Vorsprünge oder Löcher und lässt sich gegen den Ofen gut abdichten. Es ist belanglos ob die Elek trode mit einem Mantel aus Metall oder an derem Material, wie z. B. Kohle oder Gra phit, versehen ist, oder ob gar kein Mantel vorhanden ist.
Für die Aluminiumdarstellung kann man durch das beschriebene Verfahren besondere Vorteile erreichen, wenn man die in die Elek trode eingesteckten Kontakte als Rohre aus führt und sie gleichzeitig zum Beschicken des Ofens benutzt.
In Aluminiumöfen treten immer beim Betrieb periodische Schwierigkeiten auf, die durch den sogenannten Anodeneffekt ver ursacht werden. Der Grund hierzu liegt in Variationen der Aluminiumkonzentration des Bades, Temperaturänderungen, wechselnde Stromdichte, etc. Praktisch macht sich der Anodeneffekt durch kräftiges Ansteigen der Spannung am betreffenden Ofen bemerkbar, wodurch Überhitzen des Bades, erhöhter Ver brauch an Kryolith und Elektroden, Strom- variationen in einer Serie von Öfen und an dere Schwierigkeiten verursacht werden.
Durch Beschickung des Ofens durch längs gehende Rohre, die entweder gleichzeitig als Kontakte arbeiten oder die unabhängig sind, können diese Unannehmlichkeiten fast voll kommen vermieden werden, indem eine kon tinuierliche, gleichmässige Beschickung den Anodeneffekt so zu sagen vollkommen ver hindert. Man kann in dieser Weise die Be schickung an den geeignetsten Stellen dem Bad zuführen wo die Schmelze genügend warm ist um eine rasche Auflösung zu sichern.
Statt durch Rohre zu beschicken, kann man natürlich auch Öffnungen benutzen, die durch Herausziehen eines Kontaktes gebil det sind. Diese Öffnungen oder Rohre können natürlich auch zur Abführung der Ofengase verwendet werden.
Process for operating electric ovens and permanent electrodes for carrying out the process. The present invention relates to a method for operating electric ovens with permanent electrodes consisting of a raw and a baked part.
In practice, the power supply offers various difficulties with such electrodes, since the unbaked part of the electrode is non-conductive. The electrodes are usually surrounded by a metal jacket through which the power is supplied by means of contacts which are inserted from the outside through the jacket into the baked part of the electrode. These contacts must be removed if they come too close to the melt pool due to the electrode being consumed and they must then be reinserted into the top of the electrode. This be causes difficulties in many cases, e.g. B.
in the case of the fused-salt electrolvs made of aluminum, where it is difficult to seal the cell properly and a large voltage loss can occur due to the poor conductivity of the electrode mass into which the new contacts are inserted. With large electrodes in particular, it is difficult to use contacts that are inserted from the side to distribute the current evenly over the entire cross section. Even a small loss of voltage plays a major economic role in such processes.
According to the method according to the present invention, the electrical current is fed to the electrode by means of contacts which run vertically through the electrode and of which at least one protrudes into the baked part of the electrode. It is important that, as a result of the vertical arrangement, the contacts do not go through the electrode jacket or the outer covering of the electrode. The contacts can be inserted into the non-baked part and then gradually come into the baked part of the electrode, where the conductivity is satisfactory.
The contacts can be made of any highly conductive material, preferably of metal, and can have any shape; mostly they are designed as rods or tubes. It is expedient to set up a number of contacts sufficient for the power supply to protrude into the baked part of the electrode, while other contacts are located further up. Depending on the electrode being used up and the first contacts approaching the weld pool, these can be loosened, pulled out and reinserted into the unbaked electrode mass.
The power supply is then taken over by other contacts that are higher up in the electrode. Of course, i1lan must ensure that the distance from the lower contact bite to the end of the electrode is never so great that a considerable voltage loss can occur. Instead of pulling the contacts all the way out, they can only be pulled back a short distance, preferably so far that they are only surrounded by raw electrode material, whereby a good mechanical and electrical connection with the mass is ensured by the repeated baking. In the drawing, an execution example of an electric furnace with permanent electrode for performing the fiction, according to method is shown.
Fig. 1 shows a vertical section through the electric furnace with associated elec trode and Fig. 2 shows a horizontal section through the electrode.
1, 2 and 3 are contacts which are attached to the electrode at different heights. In order to better understand the process, the approximate boundary between the fully baked part of the electrode and the half-baked part is indicated by the dashed line 4 in the drawing.
Line 5 represents the approximate boundary between the half-baked and raw part of the electrode. The contacts 3, 3 'are inserted first, and their lower ends reach into the baked part; they are used to supply electricity and the electrode is suspended from them by devices not shown. The lower ends of the contacts 2, 2 'are located in the half-baked part, and the lower ends of the last introduced contacts 1, 1' are still in the raw part of the electrode.
If the electrode is consumed further, the contacts 3 must be pulled out, whereby they can be easily removed by rotating them around their longitudinal axis using a tool. the mass can be solved. They are then attached in a higher position than the contacts 1, 1 '. The power supply and suspension of the electrode is then taken over by the contacts 2, 2 '.
Of course, the number and size of the contacts have to be measured in such a way that the baked part of the electrode can carry enough current at all times and that the same contacts can carry the electrode weight, which is often 10 to 15 tons.
When using the arrangement described above, the outer electrode surface always remains nice and smooth; without protrusions or holes and can be sealed well against the oven. It is irrelevant whether the elec trode with a jacket made of metal or other material such. B. charcoal or graphite is provided, or whether there is no coat.
For the representation of aluminum you can achieve particular advantages by the method described if you lead the plugged into the electrode contacts as tubes and they are used at the same time to charge the furnace.
In aluminum furnaces, periodic difficulties always occur during operation, which are caused by the so-called anode effect. The reason for this lies in variations in the aluminum concentration of the bath, temperature changes, changing current density, etc. In practice, the anode effect is noticeable by a strong increase in the voltage at the furnace in question, which causes overheating of the bath, increased consumption of cryolite and electrodes, current variations in a series of ovens and other difficulties.
By feeding the furnace through longitudinal tubes that either work simultaneously as contacts or that are independent, these inconveniences can be almost completely avoided by a continuous, even charging that completely prevents the anode effect, so to speak. In this way, the loading can be fed to the bath at the most suitable points where the melt is warm enough to ensure rapid dissolution.
Instead of loading through pipes, you can of course also use openings that are gebil det by pulling out a contact. These openings or tubes can of course also be used to discharge the furnace gases.