DE1077346B

DE1077346B - Method for operating electric ovens with permanent electrodes

Info

Publication number: DE1077346B
Application number: DEK36140A
Authority: DE
Inventors: Phil Dr-Ing E H Friedbert R Dr
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1958-11-05
Filing date: 1958-11-05
Publication date: 1960-03-10
Also published as: ES253128A1

Description

Verfahren zum Betrieb elektrischer Öfen mit Dauerelektroden Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb elektrischer Öfen mit Hilfe von mit einem Metallmantel und einer Metallbewehrung versehenen Dauerelektroden, die in dem Ofen, in dem sie verwendet werden, gebrannt werden., und besteht in der Kombination folgender Merkmale: a) die Stromzuführungen sind im ungebrannten Teil der Elektroden mit ihrer Unterkante etwa 1 bis 5 m oberhalb des oberen Endes des gebrannten Teiles der Elektroden angebracht, b) der Strom wird lediglich durch den Metallmantel und die Metallbewehrung zum gebrannten Teil der Elektroden geleitet, c) die Stromdichte in Metallmantel und Metallbewehrung ist auf höchstens 2,5 Ampere pro mm2 bemessen, d) das Verhältnis der Querschnitte von Metallmantel und Metallbewehrung - zum Querschnitt der Gesamtelektrode ist so bemessen, da.ß die spezifische Belastung der Gesamtelektrode den Wert von 4 Ampere pro cm2 nicht überschreitet.Method of operating electric ovens with permanent electrodes The invention refers to a method of operating electric ovens using with a Metal jacket and a metal reinforcement provided permanent electrodes, which in the furnace, in which they are used, and consists of the combination of the following Features: a) the power supply lines are in the unfired part of the electrodes with their Lower edge about 1 to 5 m above the upper end of the fired part of the electrodes attached, b) the current is only through the metal jacket and the metal reinforcement conducted to the burned part of the electrodes, c) the current density in metal jacket and metal reinforcement is dimensioned to a maximum of 2.5 amperes per mm2, d) the ratio the cross-sections of the metal jacket and metal reinforcement - to the cross-section of the entire electrode is dimensioned in such a way that the specific load on the entire electrode equals Does not exceed 4 amps per cm2.

Es ist zwar bekannt, die Stromzuführungen im-ungebrannten Teil der Dauerelektroden anzubringen, und es ist andererseits auch angestrebt worden, den Metallmantel und die Metallbewehrung von Dauerelektroden zur Stromzuführung vom ungebrannten in den gebrannten Teil der Elektrode zu verwenden, doch hat man bisher stets versucht, die Stromzuführung so nahe wie möglich am gebrannten Teil der Elektrode zu halten bzw. die Stromzuführung auf dem Teil der Elektrode aufliegen zu lassen, der bereits gebrannt war. Man wollte damit den Weg von der Elektrodenfassung bis zum unteren Ende der Elektrode sc kurz wie möglich halten und ging, um dies zu erreichen, dann auch zu den sogenannten Tieffassungen über, bei denen die Stromzuführung im geschlossenen Ofen unterhalb des Ofendeckels lag.It is known that the power supply lines in the unfired part of the To attach permanent electrodes, and it has also been sought on the other hand, the Metal jacket and the metal reinforcement of permanent electrodes for power supply from To use unfired in the burnt part of the electrode, but one has so far always tries to keep the power supply as close as possible to the burned part of the electrode to hold or to let the power supply rest on the part of the electrode, that was already burned. They wanted to go from the electrode holder to hold to the bottom of the electrode sc as short as possible and walked to achieve this, then also to the so-called deep sockets, where the power supply is in the closed oven was below the oven lid.

Es ist nun möglich, auf derartige Tieffassungen zu verzichten und die Stromzuführungen weit oberhalb des oberen Endes des gebrannten Teiles von Dauerelektroden anzubringen, wenn man dabei zugleich in dem Metallmantel und der Metallbewehrung eine Stromdichte bis zu höchstens 2,5 Ampere pro mm2 Metallquerschnitt, beispielsweise Eisenquerschnitt, einhält.It is now possible to do without such deep sockets and the power supply lines well above the upper end of the burned part of permanent electrodes to be attached if you are doing this at the same time in the metal jacket and the metal reinforcement a current density up to a maximum of 2.5 amps per mm2 of metal cross-section, for example Iron cross-section, complies.

Durch diese Begrenzung der Strombelastung ist es möglich, den gesamten zugeführten Strom durch den Metallmantel und die Metallbewehrung zum gebrannten Teil der Elektrode zu leiten, wenn man außerdem die Maßnahme einhält, daß der Querschnitt des Metallmantels und der Metallbewehrung so gehalten wird, daß diese Metallteile beim Stromdurchgang im Betrieb nicht heißer als 500° C werden. Geht man mit der Stromdichte über etwa 2,5 Ampere pro mm2 Metallquerschnitt hinaus, beispielsweise auf 4 bis 5 Ampere pro inm2 Metallquerschnitt, so werden der Metallmantel und die Metallbewehrung durch den Stromdurchgang und durch vom Ofenherd aufsteigende Ofenwärme schon so heiß, daß sie an Tragfestigkeit verlieren, so daß es vorkommt, daß die Elektrode infolge ihres eigenen Gewichtes in der Nähe der Brennzone abreißt.By limiting the current load, it is possible to use the entire supplied current through the metal jacket and the metal reinforcement to the fired To conduct part of the electrode, if one also observes the measure that the cross-section of the metal jacket and the metal reinforcement is held so that these metal parts Do not get hotter than 500 ° C when current passes through operation. If you go with the Current density in excess of about 2.5 amps per square millimeter of metal cross-section, for example to 4 to 5 amps per inm2 of metal cross-section, the metal jacket and the Metal reinforcement through the passage of electricity and through the furnace heat rising from the furnace hearth already so hot that they lose their strength, so that it happens that the Electrode tears off near the burn zone due to its own weight.

Wenn man nun den Querschnitt des Metallmantels und der Metal1bewehrun.g so groß machen würde, daß beide auch bei beispielsweise 4 bis 5 Ampere Stromdichte nicht unzulässig heiß werden, so würde bei Verwendung von Eisen der Querschnitt des Mantels und der Bewehrung so groß werden, daß zu viel Eisen in die Schmelze des Elektroofens gelänge, wodurch eine wirtschaftliche Arbeitsweise nicht mehr möglich wäre.If you now consider the cross-section of the metal jacket and the metal reinforcement would make them so large that both even at, for example, 4 to 5 amperes current density do not become excessively hot, the cross-section would be if iron was used of the jacket and the reinforcement become so large that too much iron is in the melt of the electric furnace would succeed, which means that an economical way of working is no longer possible were.

Es muß also der O_nerschnitt des Metallmantels und der Metällbewehrung klein gehalten werden. Er braucht nur so groß zu sein, daß gerade eine Stromdichte bis zu höchstens 2,5 Ampere pro mm2 Metallquerschnitt, beispielsweise Eisenquerschnitt, keine unzulässige Erwärmung hervorruft.So it has to be the outer section of the metal jacket and the metal reinforcement can be kept small. It only needs to be so large that just a current density up to a maximum of 2.5 amperes per mm2 metal cross-section, e.g. iron cross-section, does not cause inadmissible heating.

Für die Gesamtelektrode darf eine spezifische Strombelastung von 3 bis 4 Ampere pro cm2 Elektrodenquerschnitt nicht überschritten werden, damit die Brennzone möglichst nahe dem unteren Ende der Elektrode liegt, d. h., damit der gebrannte Teil der Elektrode kurz ist. Würde man eine höhere Stromdichte, beispielsweise 6 bis 7 Ampere pro cm2 Elektrodenquerschnitt zulassen, dann würde die- Elektrode unter allen Umständen bis in den Bereich der Stromzuführungen brennen.A specific current load of 3 up to 4 amps per cm2 of electrode cross-section are not exceeded so that the Burning zone is as close as possible to the lower end of the electrode, d. h. so that the burned part of the electrode is short. One would get a higher current density, for example Allow 6 to 7 amperes per cm2 of electrode cross-section, then the electrode would under all circumstances burn into the area of the power supply lines.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß .Dauerelektroden sich nur dann einwandfrei betreiben lassen, wenn der gebrannte Teil der Elektrode kurz ist, d. h. etwa den zweifachen Durchmesser der Elektrode an Länge nicht übertrifft. Wenn die Elektrode auf ein längeres Stück gebrannt ist, dann ist dieser lange, gehr nte Stumpf nicht nur im verstärkten Maße mechanischen Querkräften ausgesetzt, sondern- er belastet infolge seines höheren Gewichtes zu sehr den Elektrodenmantel und dessen Eisenbewehrung, an dem der gebrannte Stumpf ganz bzw. zum erheblichen Teil hängt.Experience has shown that permanent electrodes can only work properly operate when the burned part of the electrode is short, d. H. about the twofold The length of the electrode does not exceed the diameter. When the electrode is on a longer piece is fired, then this long, mitered stump is not only in the exposed to increased levels of mechanical transverse forces, but rather it is loaded as a result the electrode casing and its iron reinforcement are too heavy due to its higher weight, on which the fired stump hangs entirely or to a considerable extent.

Gegenüber den bisher verwendeten Tieffassungen besitzt das Verfahren nach der Erfindung den Vorteil, daß man die komplizierte Kühlvorrichtung bei geschlossenen Öfen unterhalb des Ofendeckels vermeiden kann, wobei man nicht mehr so nahe wie möglich mit der Fassung in den Ofen hineinrückt, sondern umgekehrt die Fassung so hoch wie möglich an der Elektrode anbringt.Compared to the deep sockets used so far, the process has according to the invention the advantage that you can use the complicated cooling device when closed Ovens below the oven lid can be avoided, not being as close as possible with the socket into the furnace, but vice versa the socket so as high as possible on the electrode.

Hierbei entsteht außer der geringen Beanspruchung der Stromzuführungen durch die Ofenwärme und durch den weniger komplizierten Bau noch der Vorteil, daß man das Nachstellen der Stromzuführungen nur in sehr großen Abständen durchzuführen braucht, weil, je länger der Weg vom Ofendeckel bis zur Stromzuführung ist, um so größer die Zeitabstände sind, in denen man die Stromzuführung auf der Elektrode nachstellen muß. Die Stromzuführung auf der Elektrode kann also ein erheblich größeres Stück als bisher unverändert mit der Elektrode nach unten wandern, ehe man genötigt ist, sie wieder nach oben zu ziehen, weil sie unten am Ofendeckel angelangt ist.In addition to the low stress on the power supply lines, this also results due to the heat from the furnace and the less complicated construction, the advantage that the readjustment of the power supply can only be carried out at very large intervals needs, because the longer the way from the furnace lid to the power supply, the longer it is longer are the time intervals in which the power supply is applied to the electrode must readjust. The power supply on the electrode can therefore be considerably larger Move downwards with the electrode, unchanged until now, before you have to is to pull it up again because it has reached the bottom of the furnace lid.

Praktischer verfährt man so, daß man im Raum feststehende Stromzuführungen und an den oberen Enden der Elektroden angreifende Halte-, Hebe- und Senkvorrichtungen anwendet.It is more practical to proceed in such a way that one has fixed power supply lines in the room and holding, raising and lowering devices engaging the upper ends of the electrodes applies.

Hierbei entsteht der Vorteil, daß man die Stromzuführungen überhaupt nicht mehr nachzustellen braucht, weil sie nicht mehr mit den Elektroden abwärts wandern und dann wieder hochgezogen werden, sondern gegenüber beispielsweise dem Ofendeckel fest angeordnet sind.This has the advantage that you have the power supply at all no longer needs to readjust because they no longer move the electrodes downwards wander and then be pulled up again, but opposite, for example, the Furnace lids are firmly arranged.

Bei dieser Maßnahme dienen die Stromzuführungen zweckmäßigerweise nur als solche. Das Halten, Heben und Senken der Elektroden wird durch Vorrichtungen bewirkt, die am oberen Ende der Elektroden, beispielsweise am obersten Elektrodenmantelschuß, angreifen.The power supply lines are expediently used for this measure only as such. The holding, raising and lowering of the electrodes is done by devices causes that at the upper end of the electrodes, for example at the uppermost electrode casing section, attack.

Für den Betrieb von Öfen mit erfindungsgemäßen Dauerelektroden ist es weiter ein erheblicher Vorteil, wenn man keinerlei Rücksichten auf den Brennzustand der Elektroden nehmen muß. Naturgemäß muß die Brennzone der Elektrode dabei unterhalb des Ofendeckels bleiben.For the operation of ovens with permanent electrodes according to the invention It is also a considerable advantage if you do not have any regard for the burning condition who has to take electrodes. Naturally, the focal zone of the electrode must be below of the oven lid.

Es war zu erwarten, daß in den Elektroden eine Stromverdichtung nach außen eintreten würde, so daß der Querschnitt des Eisenmantels und der Eisenbewehrung nicht ausreichen würde, den Strom ohne unzulässige Erwärmung der Eisenteile von der Stromzuführung zum gebrannten Teil der Elektrode zu leiten.It was to be expected that a current compression in the electrodes after would enter outside, so that the cross-section of the iron jacket and the iron reinforcement would not be enough to run the current without undue heating of the iron parts of the power supply to the burned part of the electrode.

Um so überraschender war es, daß trotz des Skineffektes ohne Erhöhung der Blechstärke des Elektrodenmantels eine solche Stromdurchleitung möglich ist, auch wenn der Querschnitt des Metallmantels und der Metallbewehrung nur so groß ist, daß eine Belastung von höchstens 2,5 Ampere pro mm2 Metallquerschnitt eingehalten werden kann.It was all the more surprising that, despite the skin effect, there was no increase the thickness of the sheet metal of the electrode jacket, such a current transmission is possible, even if the cross-section of the metal jacket and the metal reinforcement is only so large is that a maximum load of 2.5 amperes per mm2 metal cross-section is observed can be.

Folgendes Beispiel soll die neue Arbeitsweise erläutern: Beispiel In einem geschlossenen elektrischen Ofen zur Herstellung von Phosphor werden, an den Ecken Beines gleichseitigen Dreiecks drei Dauerelektroden von je 1350 mm Durchmesser angeordnet, wobei der Ab- stand der Achsen der Elektroden voneinander etwa 3000 mm beträgt.The following example the new operation is intended to illustrate: Example In a closed electric furnace for the production of phosphorus, equilateral at the corners of the leg triangle arranged three permanent electrodes of each 1350 mm diameter, the waste was about 3000 is the axes of the electrodes from one another mm.

Das. Ofeninnere wird durch eine Ofenhaube und durch drei um die Elektroden gelegte Stopfbuchsen gegen die Außenatmosphäre abgedichtet.That. The inside of the furnace is covered by a furnace hood and by three around the electrodes placed stuffing boxes sealed against the outside atmosphere.

Die Elektroden besitzen einen Eisenmantel von 2 mm Blechstärke und im Innern eine Eisenbewehrung. die beide so gewählt werden, daß sie zusammen einen Eisenquerschnitt von etwa 220 cm2 ergeben.The electrodes have an iron jacket with a sheet metal thickness of 2 mm and iron reinforcement inside. both of which are chosen to be one Iron cross-section of about 220 cm2.

Die Elektroden ragen von der Oberfläche der Ofenhaube aus im Mittel 3500 mm in das Ofeninnere hinein. Die Brennzone, in der die im Innern der Elektroden befindliche Elektrodenmasse gebrannt wird, liegt mit ihrem oberen Ende etwa 500 mm unterhalb der Oberfläche des Ofendeckels.The electrodes protrude from the surface of the furnace hood in the middle 3500 mm into the furnace interior. The burn zone in which the inside of the electrodes the electrode mass located is fired, its upper end is about 500 mm below the surface of the furnace lid.

Die den Strom zuführende Fassung der Elektroden. die beispielsweise aus einem Kranz von zehn unter Druck angepreßten Kontaktplatten von je 120 cm Länge besteht, wird nun so angeordnet, daß sie sich oberhalb der Ofenhaube befindet, und. zwar mit ihrer Unterkante etwa 1,0 bis 5,0 m oberhalb des oberen Endes des gebrannten Teiles., das ist etwa 0,5 bis 4,5 m oberhalb: der oberen Fläche der Ofenhaube.The electrode holder that supplies the current. the example from a ring of ten contact plates, each 120 cm in length, pressed on under pressure exists, is now arranged so that it is above the furnace hood, and. with its lower edge about 1.0 to 5.0 m above the upper end of the fired Part., That is about 0.5 to 4.5 m above: the upper surface of the furnace hood.

Man betreibt nun den Ofen mit der für die Phosphorherstellung bekannten Mischung aus Rohphosphat. Kohlerohstoff und Kieselsäurerohstoff und leitet ihm einen. elektrischen Strom von etwa 55 000 Ampere pro Elektrode zu. Die Spannung wechselt mit der jeweils gewünschten Ofenleistung und beträgt einige hundert Volt. Die Elektroden werden dabei nicht unzulässig heiß. Der Ofen kann in üblicher Weise betrieben werden.The furnace is now operated with the one known for producing phosphorus Mixture of rock phosphate. Coal raw material and silica raw material and guides him one. electric current of about 55,000 amperes per electrode. The tension changes with the required furnace output and is a few hundred volts. The electrodes do not get excessively hot. The furnace can be operated in the usual way.

Hierbei ist zu bemerken, daß der Stromdurchgang keineswegs allein eine Erwärmung zu erzeugen braucht, sondern daß die höchste Temperatur in der Nähe der Brennzone auftritt, in einem Bereich also, in dem die aufsteigende Ofenwärme auch wirksam ist.It should be noted here that the passage of current is by no means alone a warming needs to be generated, but that the highest temperature in the vicinity the firing zone occurs, i.e. in an area in which the rising furnace heat is also effective.

Durch das neue Verfahren wird der Vorteil erreicht, daß man auf die Tieffassungen und ihre komplizierten Kühlvorrichtungen verzichten kann, daß die stromzuführenden Fassungen der Elektroden nur in größeren Zeitabständen als bisher bzw. überhaupt nicht an den Elektroden nachgestellt zu werden brauchen, daß weiter die zum Versetzen der Elektrode dienende Einrichtung einfacher gestaltet werden kann und daß man die Elektrode ausschließlich nach betrieblichen Erfordernissen, ohne Rücksicht auf ihren Brennzustand, betreibt.The new method has the advantage that one can access the Deep sockets and their complicated cooling devices can do without that current-carrying sockets of the electrodes only at greater time intervals than before or do not need to be readjusted at all on the electrodes that further the device used to move the electrode can be made simpler and that the electrode can only be used according to operational requirements, regardless of their burning condition.

Bei Anwendung des Verfahrens soll der gebrannte Stumpf der Elektrode eine Länge von etwa dem zweifachen Durchmesser der Eelektrode und damit ein Gewicht von beispielsweise etwa 6 t nicht überschreiten.When using the method, the burnt stump of the electrode should not exceed a length of about twice the diameter of the electrode and thus a weight of, for example, about 6 t.

In einem bestimmten Bereich der Elektrode, nämlich da, wo der Eisenmantel seine tragende Funktion an die festgewordene Elektrode abgibt, sind Elektrode, Eisenmantel und die Eisenbewehrung bei Einhaltung dieses Gewichtes gerade noch in der Lage, mit Sicherheit den gebrannten Elektrodenstumpf zu tragen.In a certain area of the electrode, namely where the iron jacket transfers its load-bearing function to the solidified electrode are the electrode, the iron jacket and the iron reinforcement is just able to maintain this weight to safely carry the fired electrode stump.

Die Strombelastung des Metallmantelquerschnittes muß also deshalb unterhalb der oben angegebenen Grenze gehalten werden, damit das Eisen. des Mantels im kritischen Bereich kurz oberhalb der Brennzone nicht heißer wird, als zur Verfestigung der Elektrodenmasse nötig ist. Es ist nicht so, daß der normale Elektrodenmantel beim Durchgang von 2;5 Ampere pro mm2 schon wesentlich erhitzt wird. Erst in der Nähe von 500° C würde eine über 2,5 Ampere pro mm2 hinausgehende Stromdichte die Festigkeit des Eisens gefährden.The current load of the metal jacket cross-section must therefore be kept below the above limit to keep the iron. of the coat does not get hotter in the critical area just above the combustion zone than when solidifying the electrode mass is necessary. It is not that the normal electrode sheath at the passage of 2; 5 amperes per mm2 is already significantly heated. Only in the vicinity at 500 ° C, a current density exceeding 2.5 amperes per mm2 would reduce the strength endanger the iron.

Die Gesamtbelastung der Elektrode darf 3 bis 4 Ampere pro cm2 nicht überschreiten, da sonst der Brennvorgang ein zu langes und auch zu schweres Stück der Elektrode erfassen würde, wodurch die Stabilität der Dauerelektrode nach den Erfahrungen nicht mehr gewährleistet wäre.The total load on the electrode must not be 3 to 4 amperes per cm2 exceed, otherwise the burning process will be too long and too heavy a piece of the electrode, thereby increasing the stability of the permanent electrode after the Experience would no longer be guaranteed.

Claims

PATENT CLAIM: Process for operating electric ovens with the aid of permanent electrodes provided with a metal jacket and metal reinforcement, which are fired in the furnace in which they are used, indicated by the combination of the following features: a) the power supply lines are in the unfired Part of the electrodes with their lower edge about 1 to 5 m above the upper end of the burnt part of the electrodes, b) the current is only through the metal jacket and the metal reinforcement passed to the fired part of the electrodes, c) the current density in the metal jacket and metal reinforcement is not more than 2.5 amps measured per mm2 :, d) the ratio of the cross-sections of metal jacket and metal reinforcement to the cross-section of the total electrode is dimensioned so that the specific load of the total electrode. Does not exceed a value of 4 amps per cm2.