DE1161652B

DE1161652B - Kontinuierliche, selbstbackende Metallmantelelektrode fuer Lichtbogenoefen

Info

Publication number: DE1161652B
Application number: DES65595A
Authority: DE
Inventors: Luigi Di Stasi
Original assignee: Edison SpA
Current assignee: Edison SpA
Priority date: 1958-11-05
Filing date: 1959-10-27
Publication date: 1964-01-23

Description

Kontinuierliche, selbstbackende Metallmantelelektrode für Lichtbogenöfen Die Erfindung bezieht sich auf eine kontinuierliche, selbstbackende Metallmantelelektrode für Lichtbogenöfen und öfen mit Lichtbogen- und Widerstandsheizung.
Es ist bei selbstbackenden Metallmantelelektroden zwischen solchen für die Durchführung einer Schmelzelektrolyse und solchen für Lichtbogenöfen zu unterscheiden. Bei Mantelelektroden, welche zur Durchführung einer Schmelzelektrolyse verwendet werden, wird der Strom in der Weise zugeleitet, daß man in die Elektrodenmasse von oben Metallstäbe einführt, welche der Stromleitung dienen und einen hinreichend großen Querschnitt zur Durchlassung der erforderlichen hohen Stromstärke aufweisen. Das Metall dieser Stäbe besteht üblicherweise aus dem gleichen Metall wie das durch Schnielzelektrolyse gewonnene, so daß die eingeführten, in der Schmelzzone abschmelzenden Metallstäbe das zu gewinnende Metall nicht verunreinigen. Die stromzuführenden Metallstäbe können auch gleichzeitig die Aufhängevorrichtung der Elektrode sein.
Bei Lichtbogenofenelektroden ist es nicht möglich, den Strom durch dicke, in die Elektrodenmasse eingebackene Metallstäbe zuzuführen, weil die Metallstäbe im Lichtbogen zerstäuben würden und daher das Stabmetall nicht nur verlorengeht, sondern auch Ursache für die Verunreinigung des im Lichtbogenofen hergestellten Produktes ist. Es ist auch nicht möglich, den Querschnitt solcher eingebackener Metallstäbe stark herabzusetzen, weil dann die erforderliche hohe Stromstärke nicht mehr vom Metallstab aufgenommen werden könnte und dieser infolge der entwickelten Jouleschen Wärme schon auf der Zuleitung zum Lichtbogen schmelzen würde.
Aus diesen Gründen hat man bei Lichtbogenofenelektroden den Weg eingeschlagen, den Strom besonderen Stromzuleitungsplatten zuzuführen, welche sich außen am Metallmantel der Elektrode befinden und in der Gegend der Brennzone angreifen. Durch das Anbringen radial nach innen gerichteter, bisweilen durchlöcherter Rippen an der Innenfläche des Metallmantels wird dann dafür gesorgt, daß der Strom bis ins Innere der Elektrodenmasse geleitet wird, damit sich auf dem Weg von den Stromzuleitungsplatten zum Lichtbogen genügend Joulesche Wärme entwickelt, welche man bisher für ein befriedigendes Brennen der Elektrodenmasse für unbedingt erforderlich gehalten hat. Das Brennen erfol 'gt im Temperaturenbereich von 500 bis 550'C. Die genannten Rippen übernehmen außerdem noch die Aufgabe, die gebrannte und ungebrannte Elektrodenzone zusammenzuhalten, wobei diese letztgenannte Aufgabe der Rippen bei manchen Elektrodenformen noch durch ein Bandeisen unterstützt wird, welches innerhalb der Elektrodenmasse verläuft. Bei diesen Elektroden ist es nicht mehr möglich, daß die Stromzuführungen gleichzeitig die Funktion der Elektrodenaufhängung mit übernehmen, weil die Halterung durch die Stromzuleitungsplatten nicht nur unzureichend ist, sondern auch die Notwendigkeit besteht, während des Elektrodenvorschubes den Druck dieser Platten gegen die Elektrode zu verringern. Aus diesem Grunde werden die bekannten Lichtbogenofenelektroden durch Siahlbänder gehaltert, welche oben an den Metallmantel angeschweißt sind.
Entgegen der seit langem bestehenden Auffassung wurde nunmehr überraschenderweise gefunden, daß das Brennen der Elektrode nur in untergeordnetem Maße durch Joulesche Wärme, dagegen zum weitaus überwiegenden Teil durch einfache Wärmeleitung erfolgt. Dies zeigt sich an der ausgeprägt kuppelförmigen Gestalt der Brennzone. Eine solche Gestalt könnte nicht auftreten, wenn das Brennen vorwiegend durch Joulesche Wärme erfolgt. Diese Feststellung führte dazu, daß sich die Funktion der bisher verwendeten Rippen insoweit erübrigte, als sie die Leitung des Stromes in das Innere der Elektrodenmasse betrifft.
Ebenso überraschend ist die weitere Feststellung, daß ein durch die Mittelzone der Elektrodenmasse verlaufenden Profilstück (Band, Rohr oder Draht) die Aufgabe des Zusammenhaltens von ungebrannter und gebrannter Elektrodenzone voll übernehmen kann, so daß auch diese Funktion der bisher verwendeten Rippen nicht mehr benötigt wurde und diese Rippen damit nunmehr überflüssig geworden sind.
Weiterhin wurde noch gefunden, daß ein durch die Mittelzone der Elektrodenmasse verlaufendes Profilstück bei Anwendung der dem Fachmann geläufigen 'Vorkehrungen zur Schaffung einer guten mechanischen Verbindung z-wischen Elektrodenmasse Lind Profilstück, so fest in dem gebrannten Elektrodenteil verankert ist, daß es neben der Verbindung von aebrannter und ungebrannter Elektrodenzone zusätzlich noch die Aufgabe der Elektrodenaufhängung übernehmen kann. Damit werden auch die bisher verwendeten, am Meiallmantel angeschweißten stählernen Haltebänder überflüssig.
Es wird somit eine kontinuierliche, selbstbackende Metallmantelelektrode für Lichtbogenöfen und öfen mit Lichtbogen- und Widerstandsheizung mit außen am Metallmantel in der Gegend der Brennzone der Elektrode angreifenden Stromzuleitungsplatten ge- schaffen, welche sich erfindungsgemäß dadurch kennzeichnet, daß der Metallmantel lediglich eine einfache, hohlzylindrische, rippenlose Gestalt aufweist und daß mindestens ein längs durch die Mittelzone der Elektrodenmasse verlaufendes, in Längsrichtung ausgedehntes Profilstück-, wie Band, Rohr oder Draht, zur Bewerkstelligung der mechanischen Verbindung zwischen gebrannter und ungebrannter Elektrodenzone und gleichzeitig zur Aufhängung der Elektrode eingebettet liegt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode ist das in der Mittelzone der Elektrodenmasse eingebettete, in Längsrichtung aus-edehnte Profilstück ein biegsamer Metallstreifen.
Die Zeichnung gibt in F i g. 1 den Längsschnitt und in F i c,. 2 den Querschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode wieder. Zwei Metallbänder 1 und 2 erstrecken sich in der Mittelzone der Elektrodenmasse von oben durch den ungebrannten bis in den gebrannten Teil der Elektrodenmasse 3 und halten beide Teile zusammen. Oberhalb der Elektrode sind diese Metallbänder an einer geeigneten Halterung aufgehängt. In der Gegend der Brennzone der Elektrode befinden sich die Stromzuführungsplatten 4 und die Ringe 5 zur Festklemmun- der Stromzuführungsplatten.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Elektrode liegen vor allem in dem stark vereinfachten Elektrodenaufbau, welcher durch den Fortfall der bisher für notwendig gehaltenen Rippen bedingt ist. Dadurch ergibt sich eine Einsparung an Material und technischem Aufwand bei der Herstellung der Elektrode. Hinzu kommt noch, daß die Haltebänder, weiche bisher am Metallmantel angeschweißt und somit spannungsführend waren, bei der erfindungsgemäßen Elektrode praktisch außerhalb des Stromkreises liegen. Dadurch wird die Betriebssicherheit beträchtlich erhöht. Zufällige Cberhitzungen durch den Stromdurchgang. welche sich insbesondere bei Elektrodenmassen, die bei niedriger Temperatur gebrannt werden müssen, schädlich auswirken, sind bei der erfindungsgemäßen Elektrode ausgeschaltet, weil die Joulesche Wärme am Brennvorgang praktisch unbeteiligt ist. Auch hierin liegt ein großer Vorteil der erfindungsgernäßen Elektrode. Ferner treten bei Anwendung der erfindungsgemäßen Elektrode nur sehr geringe Mengen an Verunreinigungen im erzeugten Schmelzgut auf. Dies ist insbesondere von Wichtigkeit bei der Herstellung sehr reiner Produkte wie metallisches Silicium.

Claims

Patentansprüche: 1. Kontinuierliche. selbstbackende Metallmantelelektrode für Lichtbogenöfen und öfen mit Lichtbogen- und Widerstandsheizung mit außen am Metallmantel in der Gegend der Brennzone der Elektrode angreifenden Strornzuleitungsplatten, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallmantel lediglich eine einfache, hohlzylindrische rippenlose Gestalt aufweist und daß mindestens ein längs durch die Mittelzone der Elektrodenmasse verlaufendes. in Ungsrichtung ausgedehntes Profilstück, wie Band, Rohr oder Draht, zur Bewerkstelligung der mechanischen Verbindung zwischen gebrannter und ungebrannter Elektrodenzone und gleichzeitig zur Aufhängung der Elektrode eingebettet liegt.
2. Mantelelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß das in der Mittelzone der Elektrodenmasse eingebettete, in Län,-srichtungausgedehnte Profilstück ein biegsamer Metallstreifen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 425 443, 569 877, 765 753, 805 898, 837 429, 879 586, 907 562, 955 799; französische Patentschrift Nr. 647 208; Buch von Rudolf Tau s sig, »Elektrische Schmelzöfen«, Verlag Julius Springer ', Wien, 1933, insbesondere S. 146, Abb. 124 und 125.