DE1110340B - Process for the continuous production of consumable metallic electrodes, in particular titanium electrodes, for electric arc furnaces - Google Patents

Process for the continuous production of consumable metallic electrodes, in particular titanium electrodes, for electric arc furnaces

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DE1110340B
DE1110340B DEV9331A DEV0009331A DE1110340B DE 1110340 B DE1110340 B DE 1110340B DE V9331 A DEV9331 A DE V9331A DE V0009331 A DEV0009331 A DE V0009331A DE 1110340 B DE1110340 B DE 1110340B
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DE
Germany
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pressing
depressions
electrodes
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pressed
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Dr Adolf Vidmajer
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Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00Heating by electric discharge
    • H05B7/02Details
    • H05B7/06Electrodes
    • H05B7/07Electrodes designed to melt in use

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von selbstverzehrenden metallischen Elektroden, insbesondere Titanelektroden, für Lichtbogenöfen Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von selbstverzehrenden Elektroden für Lichtbogenöfen, insbesondere auf die Herstellung von Titanelektroden. Titanelektroden wurden bisher dadurch hergestellt, daß einzelne Stäbe gepreßt und diese an ihren Enden miteinander verschweißt wurden. Bei diesem Verfahren ist es jedoch nicht zu vermeiden, daß an der Schweißstelle Unebenheiten entstehen, die sowohl für die Führung der Elektroden und für die Kontaktgabe mit der Stromzuleitung als auch für einen gleichmäßigen Abbrand unerwünscht sind, Außerdem erfordert das Pressen von Titanelektroden nach der bisherigen Art Preßeinrichtungen für sehr hohe Preßdrücke. Für das Verschweißen der Elekroden ist darüber hinaus noch eine besondere Vorrichtung notwendig.Process for the continuous production of consumable metallic Electrodes, particularly titanium electrodes, for electric arc furnaces The invention relates to focus on the manufacture of consumable electrodes for electric arc furnaces, in particular on the production of titanium electrodes. Up to now, titanium electrodes have been manufactured by that individual bars were pressed and these were welded together at their ends. With this method, however, it cannot be avoided that at the weld point Bumps arise, both for guiding the electrodes and for making contact with the power supply as well as for an even burn are undesirable, In addition, prior art pressing of titanium electrodes requires pressing equipment for very high pressures. It is also used for welding the electrodes a special device is necessary.

Die geschilderten Nachteile werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von selbstverzehrenden metallischen Elektroden, insbesondere Titanelekroden, für Lichtbogenöfen dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß nach der Herstellung einer ersten Preßschicht als Teil der stabförmigen Elektrode in fortlaufender Reihe weitere Elektrodenschichten aus dem Elektrodenmaterial in Schwamm- oder Pulverform durch Pressen hergestellt und durch dieses Pressen mit der jeweils vorhergehenden Schicht zu einem wachsenden Elektrodenstab verbunden werden, wobei jeweils die vorhergehende Preßschicht für die nachfolgende den Unterstempel bildet sowie die entstehende Preßschicht beim Pressen an der Oberseite profiliert wird und an der Oberseite eine oder mehrere Vertiefungen erhält. Gleichzeitig mit dem Pressen wird die entstehende Preßschicht in die entsprechenden Vertiefungen an der Oberseite der vorhergehenden Schicht eingedrückt. Hierbei findet eine teilweise Verzahnung des Materials der nachfolgenden Schicht mit der profilierten Oberfläche der jeweils vorhergehenden Schicht statt, so daß ein zusammenhängender Körper durch den Preßvorgang entsteht. Durch wiederholtes Anpressen einzelner Preßschichten kann somit eine Elektrode beliebiger Länge hergestellt werden.The disadvantages outlined are in the process according to the invention for the continuous production of self-consuming metallic electrodes, in particular titanium electrodes, avoided for electric arc furnaces in accordance with the invention after the production of a first pressed layer as part of the rod-shaped electrode further electrode layers from the electrode material in a continuous series Sponge or powder form produced by pressing and with this pressing connected to the previous layer to form a growing electrode rod be, with the previous pressing layer for the following the lower punch forms and the resulting pressed layer is profiled on the top during pressing and receives one or more indentations on the top. At the same time with After pressing, the resulting pressed layer is placed in the corresponding depressions impressed on the top of the previous layer. Here is a partial Interlocking of the material of the subsequent layer with the profiled surface the previous layer instead, so that a coherent body through the pressing process occurs. By repeatedly pressing individual pressed layers thus an electrode of any length can be produced.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dient also jede vorhergehende Preßschicht als Unterstempel für die nachfolgende Preßschicht. Nur zu Beginn des Pressens wird eine erste Preßschicht mit Hilfe eines besonderen Unterstempels hergestellt. Im weiteren Verlauf des Preßvorganges wird der notwendige Gegendruck z. B. durch eine leichte Konizität im unteren Teil der Matrize erzeugt. Außerdem erfährt die gepreßte Elektrode durch diesen Konus noch eine gewisse Querschnittsverminderung, die die Ausbildung-einer glatten Oberfläche der Elektrode unterstützt.In the method according to the invention, each preceding pressing layer thus serves as a lower punch for the subsequent pressing layer. Only at the beginning of the pressing is a first pressing layer produced with the help of a special lower punch. In the further course of the pressing process, the necessary back pressure z. B. generated by a slight conicity in the lower part of the die. In addition, the pressed electrode experiences a certain reduction in cross section due to this cone, which supports the formation of a smooth surface of the electrode.

Die Form der Vertiefungen auf der Oberseite der Preßschicht kann beliebig sein. Als zweckmäßig haben sich zylinderförmige oder prismatische Vertiefungen erwiesen. Der Gesamtquerschnitt der auf der Oberseite der Preßschichten eingepreßten Vertiefungen soll etwa ein Drittel bis zwei Drittel der Gesamtfläche des Matrizenquerschnittes betragen.The shape of the depressions on the top of the pressed layer can be arbitrary be. Cylindrical or prismatic depressions have proven to be useful. The total cross-section of the depressions pressed into the top of the press layers should be about a third to two thirds of the total area of the die cross-section be.

Die Vertiefungen werden zweckmäßigerweise etwa halb so tief gemacht wie die Höhe der einzelnen Preßschichten.The depressions are expediently made about half as deep like the height of the individual press layers.

Als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Elektroden wird zweckmäßigerweise der Werkstoff in einer leicht verpreßbaren, z. B. schwammigen Form benutzt, wie Titan- oder Zirkonschwamm.The starting material for the production of the electrodes is expediently the material in an easily compressible, z. B. spongy shape used, such as Titanium or zirconium sponge.

Es ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aber auch möglich, Elektroden zu pressen, die z. B. Titan- oder Zirkonschwamm mit anderen Legierungskomponenten in gewünschtem Verhältnis enthalten. Als Legierungskomponenten können beispielsweise Chrom, Aluminium, Vanadin und Mangan benutzt werden. Beispiele für geeignete Zusammensetzungen, in Gewichtsprozenten ausgedrückt, sind: 1. 92 11/o Titan, 5 11/o Chrom, 3 1/o Aluminium, 2. 90%Titan, 619/oAlunünium, 4%Vanadin, 3. 92%Titan, 811/oMangan.It is also possible according to the method according to the invention to press electrodes which, for. B. titanium or zirconium sponge with other alloy components in the desired ratio. Chromium, aluminum, vanadium and manganese, for example, can be used as alloy components. Examples of suitable compositions, expressed in percent by weight, are: 1. 92 11 / o titanium, 5 11 / o chromium, 3 1 / o aluminum, 2. 90% titanium, 619 / o aluminum, 4% vanadium, 3. 92% titanium , 811 / o manganese.

Auch in Fällen, in denen in den einzelnen Preßschichten die Legierungskomponenten nur ein Gemenge und keine eigentliche Legierung bilden, wird beim Niederschmelzen der Elektrode eine weitgehend homogene Legierung erzeugt. Gegebenenfalls kann die erhaltene Schmelze noch einmal zu Elektroden verarbeitet und niedergeschmolzen werden. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens lieg darin, daß infolge der Aneinanderfügung einzelner verhältnismäßig kleiner Preßschichten Preßvorrichtungen mit mittleren oder kleinen Drücken ausreichen, um beliebig lange Elektroden zu erzeugen. Ein weiterer Vorteil ist durch die geringen Reibungsverluste gegeben. Durch die Eigenart des Preßverfahrens kann nämlich die Matrizenlänge verhältnismäßig klein sein, so daß beim-Preßvorgang die Reibung des Materials an den Seiten ebenfalls in niedrigen Grenzen bleibt und keine besonderen zusätzlichen Gleitmittel erforderlich sind, die später wieder durch besondere Verfahren ausgetrieben werden müßten, um keine Verunreinigung beim Niederschmelzen reiner Metalle zu verursachen.Even in cases where the alloy components are in the individual pressed layers only a mixture and no actual alloy will form when melting down the electrode a largely homogeneous alloy produced. Possibly the melt obtained can be processed again into electrodes and melted down will. A particular advantage of the method according to the invention is that as a result of the juxtaposition of individual, relatively small pressing layers, pressing devices medium or low pressures are sufficient to produce electrodes of any length. Another advantage is given by the low friction losses. Through the The peculiarity of the pressing process can namely make the die length relatively small so that during the pressing process the friction of the material on the sides as well remains within low limits and no special additional lubricants are required that would later have to be expelled by special procedures in order to not to cause contamination when melting down pure metals.

Zur näheren Erläuterung einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel gegeben. Die Abbildung zeigt in schematischer Weise den nach unten verjüngten Matrizenkörper a. Die konische Verjüngung ist mit b bezeichnet. Der obere Preßstempel c trägt einen Ansatz d, um die Oberseiten e der Preßschichten mit einer zylindrischen Vertiefung f zu versehen. Die Preßschichten g sind durch die konische Verjüngung bereits mit geglätteter Oberfläche versehen und auf das Endmaß gebracht worden. Dagegen sind die Preßschichten h noch im Durchmesser um einen geringen Betrag größer als die Endstärke. Der lose in die Matrize eingeschüttete Werkstoff ist mit i bezeichnet.For a more detailed explanation of an arrangement for carrying out the method according to the invention, an exemplary embodiment is given in the drawing. The figure shows schematically the downwardly tapered die body a. The conical taper is denoted by b. The upper ram c carries a shoulder d to provide the upper sides e of the press layers with a cylindrical recess f . The pressed layers g have already been provided with a smooth surface due to the conical tapering and brought to the final dimension. In contrast, the pressed layers h are still slightly larger in diameter than the final thickness. The material poured loosely into the die is denoted by i.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von selbstverzehrenden metallischen Elektroden, insbesondere Titanelektroden, für Lichtbogenöfen, dadurch gekennzeichnet, daß nach Herstellung einer ersten Preßschicht als Teil der stabförmigen Elektrode in fortlaufender Reihe weitere Elektrodenschichten aus dem Elektrodenmaterial in Schwamm- oder Pulverform durch Pressen hergestellt und durch dieses Pressen mit der jeweils vorhergehenden Schicht zu einem wachsenden Elektrodenstab verbunden werden, wobei jeweils die vorhergehende Preßschicht für die nachfolgende den Unterstempel bildet sowie die entstehende Preßschicht auf der Oberseite eine oder mehrere Vertiefungen erhält und gleichzeitig in die entsprechenden Vertiefungen der vorhergehenden Schicht eingedrückt wird. PATENT CLAIMS: 1. A method for the continuous production of consumable metallic electrodes, in particular titanium electrodes, for electric arc furnaces, characterized in that after the production of a first pressed layer as part of the rod-shaped electrode, further electrode layers are made from the electrode material in sponge or powder form by pressing and in a continuous series are connected by this pressing with the respective previous layer to form a growing electrode rod, the previous pressing layer forming the lower die for the following one and the resulting pressing layer receiving one or more depressions on the top and being simultaneously pressed into the corresponding depressions of the previous layer. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Preßvorgang eine Matrize verwendet wird, die sich zur Ausstoßöffnung hin konisch verjüngt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Gesamtquerschnitt der Vertiefungen eine Fläche von einem Drittel bis zwei Drittel der Gesamtfläche des Matrizenquerschnittes gewählt wird. 4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen zylinderförmig gestaltet werden. 5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen prismatisch gestaltet werden. 6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen etwa halb so tief gemacht werden wie die Höhe der einzelnen Preßschichten. 7. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrodenmaterial Titanschwamm benutzt wird. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrodenmaterial Zirkonschwamm benutzt wird. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrodemnaterial in jeder einzelnen Preßschicht Titan- oder Zirkonschwamm mit anderen Legierungskomponenten im gewünschten Verhältnis zusammengepreßt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 544 677; »Stahl und Eisen«, 1954, S. 210 bis 215. 2. The method according to claim 1, characterized in that a die is used for the pressing process which tapers conically towards the discharge opening. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that an area of one third to two thirds of the total area of the die cross section is selected for the total cross section of the depressions. 4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the depressions are designed cylindrical. 5. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the depressions are designed prismatically. 6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the depressions are made about half as deep as the height of the individual pressed layers. 7. The method according spoke 1, characterized in that titanium sponge is used as the electrode material. 8. The method according to claim 1, characterized in that zirconium sponge is used as the electrode material. 9. The method according to claim 1, characterized in that titanium or zirconium sponge is pressed together with other alloy components in the desired ratio as the electrode material in each individual pressing layer. Documents considered: German Patent No. 544 677; "Steel and Iron", 1954, pp. 210 to 215.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0145159A1 (en) * 1983-10-13 1985-06-19 Westinghouse Electric Corporation Consumable electrodes for arc melting of zirconium or titanium alloys
US4754542A (en) * 1987-01-30 1988-07-05 Westinghouse Electric Corp. Process of fabricating spar-type consumable electrode for vacuum arc melting of zirconium or titan alloys with wedged-on segment

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE544677C (en) * 1925-03-27 1932-02-19 Siemens Planiawerke A G Fuer K Method for operating electric ovens in which the electrode is held near the burning end and supplemented at the other end as required

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