CH596526A5

CH596526A5 - Bottom electrode for plasma arc melting furnace

Info

Publication number: CH596526A5
Application number: CH934176A
Authority: CH
Inventors: Nikolai Semenovich Shelepov; Valery Alexeevich Kildjushev; Evgeny Mitrofanovich Kitaev; Vissarion Makarovich Dubodin; Vladimir Alexeevich Kochetkov
Original assignee: Nikolai Semenovich Shelepov; Valery Alexeevich Kildjushev; Evgeny Mitrofanovich Kitaev; Vissarion Makarovich Dubodin; Vladimir Alexeevich Kochetkov
Priority date: 1976-07-21
Filing date: 1976-07-21
Publication date: 1978-03-15

Description


  
 



   Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Elektrometallurgie, und genauer auf Plasma-Lichtbogenöfen und betrifft die Ausführung deren Bodenelektroden.



   Die Erfindung kann am zweckmässigsten in Öfen für das Schmelzen von Stählen und Legierungen mit hohem Schmelz punkt verwendet werden.



   Es ist gegenwärtig eine Bodenelektrode bekannt, die eine wassergekühlte Kupferbüchse darstellt, deren Boden sich mit dem Einsatz oder der Schmelze im Kontaktverfahren befinden soll (siehe  Plasmaschmelzen  von Farnassow   GA.,     Metallurgie , 1968).



   Betriebserfahrungen mit solchen Bodenelektroden zeigten, dass zu Beginn des Schmelzens zwischen dem Einsatz und der Bodenelektrode Mikrolichtbögen entstehen können und in dem Boden der Elektrode sich lokale Ausschmelzstellen bilden, was zum Eindringen des Wassers aus dem wassergekühlten Hohlraum der Bodenelektrode in das flüssige Metall des Ofenbades und also zu einer Ofenexplosion führen kann. Die lokalen Ausschmelzstellen in der Elektrode können auch bei einer grossen Überhitzung des Metalls im Ofen und beim Vorhandensein von örtlichen Fehlern im Boden der Bodenelektrode entstehen. Zur Sicherung einer höheren Zuverlässigkeit wird der Elektrodenboden mit einer Stahlplatte versehen, die mit dem Boden dicht verbunden ist.



  Diese Massnahme verzögert zwar die Bildung von Ausschmelzstellen, schliesst sie aber nicht aus.



   Die Kontrolle über lokale Ausschmelzstellen im Boden der Elektrode kann man nach dem Temperaturgefälle des Kühlwassers durchführen, das dem Elektrodenhohlraum zugeführt und daraus abgeführt wird. Da aber das Temperaturgefälle des Kühlwassers unbedeutend ist, ist so eine Kontrolle über lokale Ausschmelzstellen nicht sicher genug.



   Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, eine Bodenelektrode in so einer Ausführung zu schaffen, die es gestatten würde den Notzustand der Bodenelektrode bei der Bildung von lokalen Ausschmelzstellen in ihrem Boden   festzu.   



  stellen.



   Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Bodenelektrode für Schmelzöfen, die eine Kupferbüchse darstellt, deren Boden mit seiner Aussenstirnfläche sich im Kontaktprozess mit dem Einsatz oder mit der Schmelze befinden soll und deren innerer Hohlraum für die Zuführung des Kühlwassers bestimmt ist, erfindungsgemäss mit einem Mittel zum Aufdecken von lokalen Ausschmelzstellen im Boden versehen ist, das aus einem System von radialen Kanälen besteht, die über dem gesamten Querschnitt der Elektrode gleichmässig angeordnet sind und mindestens in einer querliegenden Ebene des Bodens zwischen seiner Aussenstirnfläche und dem inneren Elektrodenhohlraum verlaufen, wobei diese Kanäle mit einem Gas unter einem Druck gefüllt sind, der den statischen Druck im Schmelzofen übersteigt, und mit einem Geber zur Kontrolle über diesen Druck verbunden sind.



   Derartige Ausführung der Bodenelektrode gestattet es, den Notzustand der Bodenelektrode bei der Bildung von Ausschmelzstellen in ihrem Boden bis zu den gasgefüllten Kanälen festzustellen und folglich einer eventuellen Explosion im Ofen vorzubeugen.



   Zur besseren Erläuterung der Erfindung wird nachstehend ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezugnahme auf beigelegte Zeichnungen angeführt. Es zeigen:
Fig. 1 die erfindungsgemässe Bodenelektrode für   Schmelz     öfen mit teilweisem Längsschnitt;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.



   Die Bodenelektrode für Schmelzöfen stellt die Kupferbüchse 1   (Fig.    1) dar, deren Boden 2 eine Aussenstirnfläche 3 aufweist, die sich im Kontaktprozess mit dem Einsatz 4 oder der Schmelze befinden soll. Der Oberteil des Bodens 2 besteht zwecks Erhöhung seiner Sicherheit aus einer Stahl platte 5. In den inneren Hohlraum 6 der Elektrode ist ein
Rohr 7 eingesetzt, das mit einem Stutzen 8 zur Zufuhr des
Kühlwassers und mit einem Stutzen 9 zu seiner Abfuhr verbunden ist. Die Bodenelektrode ist mit einem Mittel zum Auf decken von lokalen Durchschmelzen des Bodens 2 versehen, das aus einem System von radialen Kanälen 10 und 11 be steht, die über dem gesamten Querschnitt der Elektrode gleichmässig verteilt sind.

  Die Kanäle 10 und 11 liegen in zwei quer verlaufenden Ebenen des Bodens 2 zwischen sei ner Aussenstirnfläche 3   (Fig.    1) und dem inneren Hohlraum
6, wobei die Kanäle 11 zur Erhöhung der Sicherheit des Mittels zum Aufdecken von lokalen Ausschmelzen in der quer verlaufenden Ebene in bezug auf die Kanäle 10 versetzt sind, wie es Fig. 2 zeigt. Die Kanäle 10 und 11 sind mit einem Gas unter einem Druck gefüllt, der den statischen Druck im Schmelzofen übersteigt, in dessen Herd 12 (Fig. 1) die Bodenelektrode eingemauert ist. Das System der Kanäle
10 ist mit einem Geber 15 zur Druckkontrolle über einen
Kanal 13 und einen Stutzen 14 verbunden und durch ein Ven til 16 überdeckt und das System der Kanäle 11 ist ebenfalls mit einem Geber 19 zur Druckkontrolle über einen Kanal 17 und einen Stutzen 18 verbunden und durch ein Ventil 20 überdeckt.



   Die Gasfüllung der Kanäle 10 und 11 unter einem Druck, der den statischen Druck im Schmelzofen übersteigt, erfolgt vor dem Einschalten des Ofens, wonach die Ventile 16 und 20 geschlossen werden und das Gas steht in den Kanälen 10 und 11 während des ganzen Betriebes des Ofens unter einem konstanten statischen Druck, der von den Gebern 15 und 19 kontrolliert wird.



   Beim Ofenbetrieb strömt das Kühlwasser mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit über den Stutzen 8 in den Hohlraum 6 der Elektrode und wird über den Stutzen 9 abgeführt, indem es die Wärme vom Boden 2 wirksam ableitet
Bei der Bildung von Mikrolichtbögen zwischen dem Einsatz 4 und dem Boden 2, bei grosser Uberhitzung des Metalls im Ofen oder bei örtlichen Fehlern im Boden 2 der Bodenelektrode entstehen lokale Ausschmelzstellen im Boden 2. Beim lokalen Ausschmelzen des Bodens 2 der Bodenelektrode bis zum System von radialen Kanälen 11 hinein, die über dem gesamten Querschnitt der Elektrode gleichmässig angeordnet sind, wird die Dichte des Systems von Kanälen 11 verletzt, der Druck darin sinkt stark und der Geber 19 zur Druckkontrolle gibt ein Warnsignal über den Notzustand der Bodenelektrode.

  Beim Vorhandensein eines Systems von radialen Kanälen 11 wird der Ofen abgeschaltet und das Metall aus dem Ofen abgestochen. Beim Vorhandensein des zweiten Systems von radialen Kanälen 10 wird die Leistung des Ofens herabgesetzt und der Schmelzvorgang wird zu Ende geführt. Im Falle des Ausschmelzens des Bodens 2 bis zum zweiten System von radialen Kanälen 10 hinein wird auch ein Warnsignal gegeben und das Metall wird aus dem Ofen unverzüglich abgestochen.

 

   Auf solche Weise wird dem lokalen Ausschmelzen des Bodens 2 bis zu seinem wassergefüllten Hohlraum 6 hinein, das zum Eindringen des Wassers aus dem Hohlraum 6 in den Ofen führen kann, und somit der Explosion des Ofens vorgebeugt.



   PATENTANSPRUCH



   Bodenelektrode für Schmelzöfen, die eine Kupferbüchse darstellt, deren Boden eine Aussenstirnfläche aufweist, die sich im Kontaktprozess mit dem Einsatz oder der Schmelze befinden soll, und deren Innenhohlraum zur Zufuhr   dann    des Kühlwassers bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Mittel zum Aufdecken von lokalen Ausschmelz 

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Elektrometallurgie, und genauer auf Plasma-Lichtbogenöfen und betrifft die Ausführung deren Bodenelektroden.

Die Erfindung kann am zweckmässigsten in Öfen für das Schmelzen von Stählen und Legierungen mit hohem Schmelz punkt verwendet werden.

Es ist gegenwärtig eine Bodenelektrode bekannt, die eine wassergekühlte Kupferbüchse darstellt, deren Boden sich mit dem Einsatz oder der Schmelze im Kontaktverfahren befinden soll (siehe Plasmaschmelzen von Farnassow GA., Metallurgie , 1968).

Betriebserfahrungen mit solchen Bodenelektroden zeigten, dass zu Beginn des Schmelzens zwischen dem Einsatz und der Bodenelektrode Mikrolichtbögen entstehen können und in dem Boden der Elektrode sich lokale Ausschmelzstellen bilden, was zum Eindringen des Wassers aus dem wassergekühlten Hohlraum der Bodenelektrode in das flüssige Metall des Ofenbades und also zu einer Ofenexplosion führen kann. Die lokalen Ausschmelzstellen in der Elektrode können auch bei einer grossen Überhitzung des Metalls im Ofen und beim Vorhandensein von örtlichen Fehlern im Boden der Bodenelektrode entstehen. Zur Sicherung einer höheren Zuverlässigkeit wird der Elektrodenboden mit einer Stahlplatte versehen, die mit dem Boden dicht verbunden ist.

Diese Massnahme verzögert zwar die Bildung von Ausschmelzstellen, schliesst sie aber nicht aus.

Die Kontrolle über lokale Ausschmelzstellen im Boden der Elektrode kann man nach dem Temperaturgefälle des Kühlwassers durchführen, das dem Elektrodenhohlraum zugeführt und daraus abgeführt wird. Da aber das Temperaturgefälle des Kühlwassers unbedeutend ist, ist so eine Kontrolle über lokale Ausschmelzstellen nicht sicher genug.

Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, eine Bodenelektrode in so einer Ausführung zu schaffen, die es gestatten würde den Notzustand der Bodenelektrode bei der Bildung von lokalen Ausschmelzstellen in ihrem Boden festzu.

stellen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Bodenelektrode für Schmelzöfen, die eine Kupferbüchse darstellt, deren Boden mit seiner Aussenstirnfläche sich im Kontaktprozess mit dem Einsatz oder mit der Schmelze befinden soll und deren innerer Hohlraum für die Zuführung des Kühlwassers bestimmt ist, erfindungsgemäss mit einem Mittel zum Aufdecken von lokalen Ausschmelzstellen im Boden versehen ist, das aus einem System von radialen Kanälen besteht, die über dem gesamten Querschnitt der Elektrode gleichmässig angeordnet sind und mindestens in einer querliegenden Ebene des Bodens zwischen seiner Aussenstirnfläche und dem inneren Elektrodenhohlraum verlaufen, wobei diese Kanäle mit einem Gas unter einem Druck gefüllt sind, der den statischen Druck im Schmelzofen übersteigt, und mit einem Geber zur Kontrolle über diesen Druck verbunden sind.

Derartige Ausführung der Bodenelektrode gestattet es, den Notzustand der Bodenelektrode bei der Bildung von Ausschmelzstellen in ihrem Boden bis zu den gasgefüllten Kanälen festzustellen und folglich einer eventuellen Explosion im Ofen vorzubeugen.

Zur besseren Erläuterung der Erfindung wird nachstehend ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezugnahme auf beigelegte Zeichnungen angeführt. Es zeigen: Fig. 1 die erfindungsgemässe Bodenelektrode für Schmelz öfen mit teilweisem Längsschnitt; Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.

Die Bodenelektrode für Schmelzöfen stellt die Kupferbüchse 1 (Fig. 1) dar, deren Boden 2 eine Aussenstirnfläche 3 aufweist, die sich im Kontaktprozess mit dem Einsatz 4 oder der Schmelze befinden soll. Der Oberteil des Bodens 2 besteht zwecks Erhöhung seiner Sicherheit aus einer Stahl platte 5. In den inneren Hohlraum 6 der Elektrode ist ein Rohr 7 eingesetzt, das mit einem Stutzen 8 zur Zufuhr des Kühlwassers und mit einem Stutzen 9 zu seiner Abfuhr verbunden ist. Die Bodenelektrode ist mit einem Mittel zum Auf decken von lokalen Durchschmelzen des Bodens 2 versehen, das aus einem System von radialen Kanälen 10 und 11 be steht, die über dem gesamten Querschnitt der Elektrode gleichmässig verteilt sind.

Die Kanäle 10 und 11 liegen in zwei quer verlaufenden Ebenen des Bodens 2 zwischen sei ner Aussenstirnfläche 3 (Fig. 1) und dem inneren Hohlraum 6, wobei die Kanäle 11 zur Erhöhung der Sicherheit des Mittels zum Aufdecken von lokalen Ausschmelzen in der quer verlaufenden Ebene in bezug auf die Kanäle 10 versetzt sind, wie es Fig. 2 zeigt. Die Kanäle 10 und 11 sind mit einem Gas unter einem Druck gefüllt, der den statischen Druck im Schmelzofen übersteigt, in dessen Herd 12 (Fig. 1) die Bodenelektrode eingemauert ist. Das System der Kanäle 10 ist mit einem Geber 15 zur Druckkontrolle über einen Kanal 13 und einen Stutzen 14 verbunden und durch ein Ven til 16 überdeckt und das System der Kanäle 11 ist ebenfalls mit einem Geber 19 zur Druckkontrolle über einen Kanal 17 und einen Stutzen 18 verbunden und durch ein Ventil 20 überdeckt.

Die Gasfüllung der Kanäle 10 und 11 unter einem Druck, der den statischen Druck im Schmelzofen übersteigt, erfolgt vor dem Einschalten des Ofens, wonach die Ventile 16 und 20 geschlossen werden und das Gas steht in den Kanälen 10 und 11 während des ganzen Betriebes des Ofens unter einem konstanten statischen Druck, der von den Gebern 15 und 19 kontrolliert wird.

Beim Ofenbetrieb strömt das Kühlwasser mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit über den Stutzen 8 in den Hohlraum 6 der Elektrode und wird über den Stutzen 9 abgeführt, indem es die Wärme vom Boden 2 wirksam ableitet Bei der Bildung von Mikrolichtbögen zwischen dem Einsatz 4 und dem Boden 2, bei grosser Uberhitzung des Metalls im Ofen oder bei örtlichen Fehlern im Boden 2 der Bodenelektrode entstehen lokale Ausschmelzstellen im Boden 2. Beim lokalen Ausschmelzen des Bodens 2 der Bodenelektrode bis zum System von radialen Kanälen 11 hinein, die über dem gesamten Querschnitt der Elektrode gleichmässig angeordnet sind, wird die Dichte des Systems von Kanälen 11 verletzt, der Druck darin sinkt stark und der Geber 19 zur Druckkontrolle gibt ein Warnsignal über den Notzustand der Bodenelektrode.

Beim Vorhandensein eines Systems von radialen Kanälen 11 wird der Ofen abgeschaltet und das Metall aus dem Ofen abgestochen. Beim Vorhandensein des zweiten Systems von radialen Kanälen 10 wird die Leistung des Ofens herabgesetzt und der Schmelzvorgang wird zu Ende geführt. Im Falle des Ausschmelzens des Bodens 2 bis zum zweiten System von radialen Kanälen 10 hinein wird auch ein Warnsignal gegeben und das Metall wird aus dem Ofen unverzüglich abgestochen.

Auf solche Weise wird dem lokalen Ausschmelzen des Bodens 2 bis zu seinem wassergefüllten Hohlraum 6 hinein, das zum Eindringen des Wassers aus dem Hohlraum 6 in den Ofen führen kann, und somit der Explosion des Ofens vorgebeugt.

PATENTANSPRUCH

Bodenelektrode für Schmelzöfen, die eine Kupferbüchse darstellt, deren Boden eine Aussenstirnfläche aufweist, die sich im Kontaktprozess mit dem Einsatz oder der Schmelze befinden soll, und deren Innenhohlraum zur Zufuhr dann des Kühlwassers bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Mittel zum Aufdecken von lokalen Ausschmelz

stellen im Boden (2) versehen ist, das aus einem System von radialen Kanälen (10 und 11) besteht, die über dem gesamten Querschnitt der Elektrode gleichmässig angeordnet sind und in mindestens einer quer verlaufenden Ebene des Bodens (2) zwischen seiner Aussenstirnfläche (3) und dem Innenhohlraum (6) der Elektrode liegen, wobei diese Kanäle (10, 11) mit einem Gas unter einem Druck, der den statischen Druck im Schmelzofen übersteigt, gefüllt und mit Gebern (15 und 19) zur Kontrolle über diesen Druck verbunden sind.