DE1137150B

DE1137150B - Formkoerper aus Kohle oder Graphit als Elektrode oder Verbindungsnippel

Info

Publication number: DE1137150B
Application number: DES70394A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Techn Erich Fitzer; Dr Ottmar Rubisch
Original assignee: Siemens Plania Werke AG
Current assignee: Siemens Plania Werke AG
Priority date: 1960-09-16
Filing date: 1960-09-16
Publication date: 1962-09-27

Description

Formkörper aus Kohle oder Graphit als Elektrode oder Verbindungsnippel Die Erfindung bezieht sich auf einen Formkörper aus Kohle oder Graphit, der eine axiale Bohrung aufweist und .als Hohlelektrode oder als Verbindungsnippel für Hohlelektroden gestaltet ist. Derartige Elektroden werden in der Elektrothermie für hohe Temperaturen angewendet, z. B. für die indirekte Widerstandserhitzung, für die Lichtbogenerhitzung, für Schmelzöfen und für Reduktionsöfen. Bei Zofen mit indirekter Widerstandserhitzung durch Elektroden größeren Durchmessers ist es von Vorteil, Hohlelektroden zu verwenden, um das zu erhitzende Gut im Innern der Elektrode zu reduzieren oder um - bei Verwendung des äußeren Mantels der Elektrode als Strahlungsquelle - die Elektroden-Innenwände zu kühlen und dadurch Überhitzungen der Elektroden im Innern zu vermeiden.
Dies ist besonders wichtig bei Reduktionsöfen, da hier Elektroden von sehr großem Durchmesser benutzt werden und es deshalb notwendig ist, überhitzung im Innern der Elektroden zu vermeiden. Das gilt vor allem, wenn Elektroden aus nicht graphitierter Kohle und sogenannte Halbgraphitelektroden verwendet werden.
Verwendet man Hohlelektroden in Elektroschmelzöfen, insbesondere bei Lichtbogenöfen für die Stahlherstellung, so ergeben die Hohlelektroden eine Stabilisierung des Lichtbogens, wodurch die Einschmelzleistung erhöht und die Ofenausmauerung geschont wird. Außerdem werden die Spannungsschwankungen an den Elektroden vermindert. Die Schmelztechnik in Elektrodenöfen erfordert außerdem die Anwendung kontinuierlich nachrückender Elektroden. Durch Verwendung geeigneter Nippelschraubverbindungen ist es möglich, die einzelnen Elektroden zu einem Elektrodenstrang zusammenzufügen und so eine zeitliche Unterbrechung des Schmelzvorganges zu vermeiden.
Es ist bekannt, auch Hohlelektroden durch Nippelschraubverbindungen zu einem Elektrodenstrang zusammenzufügen unter Verwendung von Vollnippeln, Hohlnippeln oder auch nur teilweise durchbohrten Nippeln. Ein solcher Hohlelektrodenstrang hätte bei der bisherigen Ausführung seiner Elemente jedoch den schwerwiegenden Nachteil eines starken Abbrandes; im Gegensatz zu einem Vollelektrodenstrang bietet sich nämlich nicht nur die äußere Mantelfläche und Elektrodenspitze, sondern auch die Elektrodeninnenwand als abbrennbare Oberfläche dar.
Die Erfindung bezweckt, die obenerwähnten Vorteile der Hohlelektrode (und ihr entsprechend des Hohlnippels) auszunützen und zugleich die Nachteile zu vermeiden, die den bisherigen Ausführungen dieser Elemente eigen sind. Hiervon ausgehend ist der Formkörper mit einer axialen Bohrung versehen und als Hohlelektrode oder als Verbindungsnippel für Hohlelektroden gestaltet - über seine aktive Länge mit einem Graphit-Innenrohr ausgefüttert, und dieses weist seinerseits auf der inneren Oberfläche eine vor Abbrand schützende Schicht auf. Diese Schicht kann beispielsweise aus Siliziumkarbid oder einem Silizid bestehen oder diese Stoffe enthalten. Es können ,auch andere vor Abbrand schützende Deckschichten verwendet werden, z. B. solche bekannter Art.
Neben den Vorteilen, die nach obigem der Formkörper bei der Verwendung ergibt, hat er auch den Vorzug einer einfachen Herstellung. Die Wandstärke des Innenrohres kann nämlich viel geringer sein als die Wandstärke des Grundkörpers. Damit kann auch das Gewicht des Innenrohres niedriger gehalten werden als das des Grundkörpers. Infolgedessen ist das Innenrohr leicht zu handhaben. Das ist vorteilhaft, wenn die Abbrandschutzschicht, wie es in der Regel der Fall ist, eingebrannt wird. Dieser Vorteil läßt sich noch steigern, wenn gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung das Innenrohr aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, z. B. aus mehreren axial aneinandergesetzten Teilrohren oder aus Halbrohren.
Wie aus obigem hervorgeht, weist das Innenrohr die vor Abbrand schützende Schicht auf, sie ist beispielsweise .aufgespritzt, aufgestrichen oder bei der bevorzugten Ausführung eingebrannt.
Ein fester Sitz des Innenrohres im Grundkörper kann dadurch herbeigeführt werden, daß das Innenrohr mit einem Außengewinde in ein Innengewinde des Grundkörpers eingreift. Das Innenrohr und die axiale Bohrung des Grundkörpers können auch konisch gestaltet sein, so daß das Innenrohr durch Keilwirkung in seiner Sollage gehalten wird. Des weiteren kann das Innenrohr - einteilig oder mehrteilig - in seiner Außenweite stufenförmig abgesetzt sein.
An sich genügt es, wenn das Innenrohr auf der inneren Oberfläche eine vor Abbrand schützende Schicht aufweist. Der Schutz läßt sich dadurch wirksamer machen, daß das Innenrohr allseitig mit einer vor Abbrand schützenden Schicht versehen wird. Wird die innere Schutzschicht in diesem Fall zerstört, so gibt die äußere Schutzschicht des Innenrohres immer noch einen Schutz für die Elektrode.
Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Innenrohr mit einem vor Abbrand schützenden Kitt, z. B. einem Silizidkitt mit dem Außenrohr verkittet werden. Kitte der in Betracht kommenden Art sind an anderer Stelle vorgeschlagen worden. Zur Einführung und/oder zur Aufnahme der eingeführten Kittmenge wird gegebenenfalls das Innenrohr außen oder der Grundkörper innen mit einer wendelförmigen Rille versehen oder es werden - bei einer Schraubverbindung zwischen den beiden Teilen -die ohnehin vorhandenen Gewindegänge zur Einführung und/oder Aufnahme der eingeführten Kittmenge mitbenutzt.
Da der Grundkörper durch das auch seinerseits geschützte Innenrohr vor Abbrand geschützt ist, sich so während des Betriebes auch nicht wesentlich verformt, ist es bei Verwendung des erfindungsgemäßen Formkörpers möglich, als Elektrode oder als Verbindungsnippel eines Elektrodenstranges in einem Schmelzofen (insbesondere Lichtbogenofen für die Stahlherstellung) den Formkörper zugleich für die Zu- oder Ableitung eines Kühl- und/oder Reaktionsmittels (Gas, Flüssigkeit) und/oder des Reduktionsgutes mitzubenutzen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Hohlelektrode 1, die innen bei 2 und 3 stufenförmig abgesetzt ist. Entsprechend diesen Stufen ist das eingesetzte Innenrohr in drei Teilrohre 4 aufgegliedert. Die ersten (von rechts aus gezählt) beiden Innenrohrstücke 4 sind an den Enden 5 , flanschartig erweitert, so daß das jeweils folgende Teilrohr mit seinem entsprechend abgesetzten Ende in die Planschartige Erweiterung des vorhergehenden Teilrohres gesteckt werden kann.
Fig. 2 zeigt eine Hohlelektrode 20 (Grundkörper), deren axiale Bohrung konisch gestaltet ist und in die das außen entsprechend konisch verlaufende Innenrohr eingesetzt ist. Es besteht aus den beiden Teilrohren 21 und 22, die durch eine konusförmige Einsteckverbindung miteinander verbunden sind.
Fig. 3 zeigt eine Hohlelektrode 30 mit einem Innengewinde 31, in das das Innenrohr eingeschraubt ist. Es besteht aus zwei stumpf aneinander anschließenden Teilrohren 32 und 33.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Formkörper aus Kohle oder Graphit, der eine axiale Bohrung aufweist und als Hohlelektrode oder als Verbindungsnippel für Hohlelektroden, vorzugsweise für Elektrostahlschmelzöfen, gestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper über seine aktive Länge mit einem Graphit-Innenrohr ausgefüttert ist und dieses seinerseits auf der inneren Oberfläche eine vor Abbrand schützende Schicht aufweist.
2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr allseitig eine vor Abbrand schützende Schicht aufweist.
3. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, z. B. aus mehreren axial aneinandergesetzten Teilrohren oder aus Halbrohren.
4. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bohrung des Formkörpers und entsprechend das Innenrohr außen konisch- gestaltet ist und somit dieses durch Keilwirkung in seiner Sollage gehalten ist.
5. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr - einteilig oder mehrteilig - in seiner Außenweite stufenförmig abgesetzt ist (Fig. 1).
6. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr mit einem Außengewinde in ein Innengewinde des Grundkörpers eingreift.
7. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr mit dem Grundkörper verkittet ist, vorzugsweise durch einen zugleich gegen Abbrand schützenden Kitt, z. B. einen Silizidkitt. B.
Formkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einführung und zumindest zur teilweisen Aufnahme der eingeführten Kittmenge das Innenrohr außen oder der Grundkörper innen mit einer wendelförmigen Rille versehen ist oder-bei einer Schraubverbindung zwischen den beiden Teilen - die ohnehin vorhandenen Gewindegänge zur Einführung und/oder Aufnahme der eingeführten Kittmenge mitbenutzt sind.
9. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er bei Verwendung in einem Schmelzofen einerseits als Elektrode oder als Verbindungsnippel eines Elektrod'enstranges und andererseits zugleich für die Zu- oder Ableitung eines Kühl- und/oder Reaktionsmittels (Gas, Flüssigkeit) dient. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 153 951; französische Patentschriften Nr. 557 621, 708 391, 1142 296; USA.-Patentschrift Nr. 2 482176.