-
Elektrodenmantel für selbstbackende Elektroden Die Erfindung betrifft
Mäntel für selbstbackende Elektroden. Der Mantel umgibt die Elektrode und wird mit
derselben durch die Elektrodenfa@ssung in den Schmelzofen eingetaucht.
-
Das Backen (die Verkokung) der selbstbackenden Elektroden erfolgt
während des Betriebes bei einer Temperatur von etwa 400 bis 450° C. Vor dem. Backen
hat die heiße und mehr oder weniger flüssige Elektrodenmasse nur unbedeutendes elektrisches
Leitvermögen. Das Backen macht die Masse fest und hart mit guter mechanischer Festigkeit
und verleiht gleichzeitig der Elektrode ein praktisch verwendbares elektrisches
Leitvermögen.
-
Die Temperatur in :den Elektroden nimmt während des Betriebes in axialer
Richtung von der Spitze (im Schmelzofen) bis zum Kopf ab. Wäthrend des Betriebes
bestehen die Elektroden demzufolge aus einem unteren fertiggebackenen Teil, der
fest und hart ist, und einem oberen mehr oder weniger flüssigen Teil. Das Grenzgebiet
zwischen dem gebackenen und dem urigebackenen Teil wird die Backzone genannt.
-
In verschiedenen Lichtbogenöfen liegt die Backzone der Elektroden
auf gleicher Höhe wie die Unterkante der wassergekühlten stromführenden Elektroden
fassurig, d. h. gerade an der Stelle, wo die Elektrode der größten mechanischen
Beanspruchung ausgesetvt ist. Diese Lage der Backzone ist daher sehr ungünstig und
führt oft zu Elektrodenbrüchen gerade unterhalb der Elektrodenfassung - entweder
auf Grund mechanischer Beanspruchung (wie z. B. Vibration oder Einsturz im Ofen)
oder weil der Elektrodenmantel, wegen zu großer Stromdichte im Mantel um den u.ngebackenen
Teil der Elektrode herum, oberhalb der Backzone schmilzt.
-
Es ist früher vorgeschlagen worden, selbstbackende Elektroden durch
den Einbau eines festen vorgebrannten Rohrstückes mit direkter Stromzuführung zu
diesem Rohrteil zu verstärken. Dies ist jedoch eine komplizierte und kostspielige
Lösung des Problems.
-
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine einfachere und billigere Beseitigung
dieser Nachteile, und zwar durch das Heben der Backzone der Elektrode. Dies wird
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kontaktfläche zwischen dem Mantel und
der Elektrodenfassung verkleinernde Vertiefungen in der Manteloberfläche angebracht
werden.
-
In einer Elektrode mit einem nach der Erfindung mit Vertiefungen versehenen
Mantel wird daher die Backzone im Verhältnis zur Unterkante der Elektrodenfassung
höher liegen als in einer Elektrode mit dem gebräuchlichen zylindrischen Mantel.
Die Elektrode erhält dadurch größere mechanische Festigkeit und größeres elektrisches
Leitvermögen in dem kritischen Gebiet an der Unterkante der Elektrodenfassurig.
Diese Mantelausbildung trägt somit dazu bei, die Gefahr der Elektrodenbrüche herabzusetzen,
und sie erhöht :die Belastungsgrenze der Elektroden. Das Heben der Backzone im Verhältnis
zur Unterkante der Elektrodenfassung ermöglicht gleichzeitig eine Vereinfachung
oder völlige Auslassung des Systems von Blechrippen, die im allgemeinen an der Inneniseite
des Mantels aufgeschweißt sind. Ein vereinfachtes Rippensystem verleiht der Elektrode
an deren: Spitze eine günstigere Oberfläche und verringert den Elektrodenverbrauch
pro Produktionseinheit. Weiterhin bedeutet ein vereinfachtes Rippensystem -einen
niedrigeren Preis pro Elektrodenmantel. .
-
Die Vertiefungen, können auf die verschiedenste Art ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind kontinuierliche, in Längsrichtung
des Mantels verlaufende Vertiefungen und demzufolge entsprechende Vorsprünge vorgesehen.
Bei dieser Ausführung bilden die Vertiefungen mit der Elektrodenfassung Kanäle,
durch die die heißen Gase aus dem Ofen emporsteigen können. Dies trägt weiter daizu
bei, den Wärmeverlust der Elektrodenmasse herabzusetzen. Dieselbe oder :eine ähnliche
Wirkung erzielt man durch eine gewindeförmige Anordnung der Vertiefungen bzw. der
entsprechenden Vorsprünge oder durch eine Ausführung, bei der längslaufende oder
gewindeförmige Vertiefungen bzw. Vorsprünge in ihrer Längsrichtung in gleichmäßigen
Abständen unterbrochen sind.
-
Gemäß einer weiteren Ausführung bestehen die Vertiefungen ganz oder
teilweise aus eingepreßten warzenförmigen Vertiefungen, die ganz besonders geeignet
sind, die normalerweise an der Innenseite des
Mantels aufgeschweißten
Blechrippen . zu ersetzen. Derartige warzenförinige Vertiefungen können mit längslaufenden
oder gewindeförmigen Vertiefungen bzw. Vorsprüngen kombiniert wenden.
-
Die Erfindung wird in Verbindung mit der Zeichnung, die einige Ausführungsbeispiele
der Erfindung veranschaulicht, näher beschrieben.
-
F--.1 zeigt einen schematischen, axialen Schnitt durch ein Teilstück
einer Elektrode mit einem Mantel üblicher Ausführung, die in einer wassergekühlten
Fassung angebracht ist; Fig. 2 ist ein dazugehöriger horizontaler Schnitt; Fig.
3 zeigt entsprechend der Fig. 1 eine Elektrode mit axial am Umfang des Mantels verlaufenden
Vertiefungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 4 ist ein dazugehörender
horizontaler Schnitt; Fig.5 zeigt einen unterbrochenen Aufriß eines Elektrodenmantels
mit gewindeförmig verlaufenden Vertiefungen; Fig. 6 ist ein Aufriß ähnlich wie Fig.
5 und zeigt einen Mektrodenmantel mit unterbrochenen, axial verlaufenden Rücksprüngen
bzw. Vorsprüngen; Fig. 7 ist ein Aufriß ähnlich wie Fig. 5 und 6 und zeigt einen
Elektrodenman.tel., der mit eingepreßten warzenförmigen Vertiefungen versehen ist,
wobei die linke Hälfte der Figur einen sonst glatten und die rechte Hälfte derselben
einen Mantel mit axial verlaufenden Vorsprüngen veranschaulichen; Fig.8 zeigt in
etwas größerem Maßstab einen Schnitt durch eine der warzenförinigen Vertiefungen.
In Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 einen bekannten, glatten zylindrischen Elektrodenmantel
mit Elektrodenmasse 2. 3 ist eine Fassung, die mit einem ringförmigen Hohlraum 4
für die Kühlwasserzirkulation versehen ist.
-
5 bezeichnet den, die Elektrode umgebenden Teil eines Ofengewölbes
und 6 ist ein Dichtungsring.
-
Um die Elektrodenmasse an Ort und Stelle zu halten, und um das elektrische
Leitvermögen in dem ,noch ungebackenen Teil zu erhöhen, werden @derartige Elektrodenmäntel
mit einem inwendigen System. von Blechrippen 7 versehen, wie beispielsweise in der
Fig. 2 veranschaulicht.
-
In einer derartigen Elektrode wird sich die Backzone 8 im allgemeinen
auf gleicher Höhe wie die Unterkante der Fassurig 3 befinden.
-
In der Fig. 3 bezeichnen 3, 4, 5 und 6 die gleichen Teile wie in Fig.
1. 11 ist ein Elektrodenmantel mit längslaufenden Vertiefungen 13 und dazwischenliegenden
Vorsprüngen 12. Wie am deutlichsten: aus der Fig. 4 hervorgeht, bilden sich durch
diese Vertiefungen und die anliegende Wand der Fassung 3 längslaufende Kanäle 14,
durch ,die die heißen Gase aus dem Ofen emporsteigen können. Teils aus diesem Grunde
und teils weil die Berührungsfläche zwischen der Innenwand der Fassung 3 und dem
Elektrodenmantel 11 auf die Außenseite der Vorsprünge 12 beschränkt wird, hebt sich
die Backzone 15 etwas über die Unterkante,der Fassung 3.
-
Bei der Ausführung gemäß Fig. 5 ist der Mantel mit Vorsprüngen 17
versehen, die angenähert dasselbe Profil haben wie die Vorsprünge 12, aber sie sind
b windeförmig angeordnet. Zwischen den Vorsprüngen bilden sich hier kontinuierliche
gewindeförmig verlaufende Kanäle 18, durch die die heißen Gase aus dem Ofen emporsteigen
können.
-
Fig. 6 zeigt einen Mantel mit Vorsprüngen 19, die den Vorsprüngen
12 entsprechen, aber in der Längstr ichtung unterbrochen sind. Auch bei dieser Ausführung
werden sich zwischen .den Vorsprüngen 19 zusammenhängemde Kanäle bilden, durch die
die heißen Gase emporsteigen können.
-
Endlich zeigt die Fig.7 eine Ausführungsform, wobei der Mantel mit
eingepreßten warzenförmigen. Vertiefungen 20 versehen ist. Die linke Hälfte der
Fig. 7 zeigt einen glatten Mantel, wo die Vertiefungen 20 an Stelle der Vertiefungen
13 oder 18 treten, während die rechte Hälfte der Figur eine Kombination von Vertiefungen
20 und längslaufenden Vorsprüngen 12 zeigt. Vertiefungen entsprechend der Vertiefungen
20 können auch mit gewindeförmigen Vorsprüngen 17 oder unterbrochenen längslaufenden
Vorsprüngen, 19 kombiniert werden.
-
Bei sämtlichen Ausführungen gemäß den Fig. 5, 6 und 7 kann das inwendige
Rippensystem ganz entbehrt werden. Die Form der Vorsprünge bzw. Vertiefungen 17,
19 und 20 wird nämlich bewirken, daß die Elektrodenmasse auch ohne solche Rippen
genügend gestützt wird.
-
Sollten in besonderen Fällen überdies noch Innenrippen erwünscht sein,
so können diese bedeutend schmaler als bisher ausgebildet sein. Sie brauchen sich
lediglich ein kurzes Stück vom Mantel radial in -die Elektrodenmasse zu erstrecken,
wie dies in Fig. 4 mit den Rippen 16 gezeigt ist.