DE1565375A1

DE1565375A1 - Mit einer Schmelze in Beruhrung stehende Elektrode

Info

Publication number: DE1565375A1
Application number: DE19661565375
Authority: DE
Inventors: Wegmueller Dipl-Ing Rolf; Tobler Dipl-Ing Willy
Original assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1966-04-26
Filing date: 1966-06-02
Publication date: 1970-03-19
Also published as: DE6605816U; GB1162045A; CH452730A

Description

Aktiengesellschaft Brown, Boveri * Cie., Baden /AG Nit einer Schneise in Berührung stehende Elektrode,

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einer Schmelse in Berührung stehende Elektrode für einen Ofen, insbesondere eine in der Ausmauerung eines Lichtbogenofens angeordnete Bodenelektrode·

In neuerer Zeit hat in metallurgischen !lichtbogen-Qf enanlagen die Bedeutung eines Gleichstro·-Lichtbogen« zugenommen» Hierbei ist es iweckmässig, den Lichtbogen zwischen einer oder mehreren oberhalb des Schmelsgutes angeordneten Elektrode bew. Elektroden und den Schmelsgut selbst ausaubiXden und für die Rückleitung des Gleichströme mindestens eine im Boden des Ofens angeordnete und mit der Schmelie in Berührung stehende Elektrode au Yerwenden*

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Ein Gleichstromlichtbogen weist aber gegenüber einem Wechselst romlicht bogen mehrere Vorteile auf, nämlich:

- eine grOssere Stabilität und Regelmftesigkeit dee Lichtbogens,

- geringere, an sich unerwünschte Zufuhr von Graphit in die Schmelze, bei Verwendung einer Graphitelektrode als Anode und der Schmelze als Kathode,

- geringere Erhitzung der Graphitelektroden,

- geringerer Graphitverbrauch für die Elektroden.

Bs ist nun zur Erzeugung eines Gleichstroalichtbogen» ohne Verwendung eines Gleichrichters oder von Uefonnergruppen vorgeschlagen worden, ausgehend von einer Wechselspannung die Gleichrichtung durch den Lichtbogen selbst zu erzielen, indem die Eigenschaften, die sich aus der physikalischen oder chemischen Ungleichheit der verwendeten Elektroden ergeben, nutzbar geaacht werden· Damit hat die Ausbildung des Stroeüberganges von der Schmelze auf einen zur Speisewechselstromquelle führenden Leiter-, insbesondere deren Nulleiter, erneut an Bedeutung gewonnen.

Es ist bekannt, als solche Bodenelektrode!! Ilektrodenkfl*peJr aus Graphit oder aus einen Metall, in«besonder· £is«$_t

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der Ofen zum Schmelzen von Eisen oder Stahl dient, zu verwenden.

Kohlenstoffelektroden nenCf.en zwar den thermischen Anforderungen vollauf, weinen aber den ''nchteil auf, dass·· die Schmelze durch den Kontakt mit den Elektroden aufgekohlt wird. öies ist aber im allgemeiner, bei der Stahlerzeugung vollständig unerwünscht, da diese möglichst kohlenstoffarm sein soll.

Metallelektroden, insbesondere Eisenelektroden, haben den Nachteil, dass sie einen zu niedrigen Schmelzpunkt aufweisen, so dass sie im Betrieb zum grössten Teil schmelzflüssig sind, oder dass sie sich, auch wenn sie an sich einen ausreichend hohen Schmelzpunkt aufweisen, mit der Schmelse legieren und so deren Zusammensetzung verändern. Es ist deshalb unumgänglich, Metallelektroden zu kühlen. Eine bisher verwendete Wasserkühlung des Elektrodenkörpers mittels im Innern des Körpers angeordneter Kühlmittelkanäle weist aber den Nachteil auf> dass einerseits bei Ausfall des Kühlmittels die Elektrode schmilzt und andererseits bei der unvermeidlichen Abnützung des Eiektrodenkorpers Kühlmittelkanäle freigelegt werden können, so dass das Kühlmittel in die Schmelze tritt und die Gefahr.einer Explosion hervorruft.

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Zweck cor Erfindung ist, eine Elektrode zu schaffen, «reiche die genannten Nachteile nicht aufweist. SrfindungSgeaäss ist die Elektrode dadurch gekennteiehnet, dass des Elektrodenkörper zwei strom- und wärmeleitend verbundene, hintereinander angeordnete Teile aufweist, wobei der der Schneise zugekehrte erste Teil des Elektrodenkörpers aus einem dem Metall der Schmelze mindestens Ähnlichen Netall und der zweite,ton der Schmelze abgekehrte,der Fortleitung und Abstrahlung der Wfirme dienende Teil aus einest guten Strom- und Wärmeleiter besteht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Figuren beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig» 1 la Schnitt ein erstes AttefUhrungsbeisDiel einer in der Ausmauerung eines Lichtbogenofens angeordneten Bodenelektrode,

Flg. 2 einen Schnitt durch den Xontaktbolzen einer weiteren Bodenelektrode,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Trägers für den Bolzen von Fig. 2, alt Stromschienen,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Stromschienen lange der Linie IV-IV von Flg_# 3,

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Fir.· 5 eine Draufsicht auf die vollständige Bodenelektrode geniilss den Fig. 2 bis 4,

Fig· 6 einen Schnitt durch «inen Teil einea Lichtbogenofen« mit einer Elektrode geraäss den Fig. 2 bis 5·

Gemüse Fig, 1 ist in der Ausmauerung oder Ausatampfung 1 des Bodenteils eines Lichtbogenofens, die auf ihrer Aussenseite durch den Ofenkessel 2 gehalten wird , eine zapfenförmige Elektrode 3 angeordnet. Die Elektrode 3 besteht aus swei teilen 4 und 5, von welchen der eine Teil 4 mit seiner Stirnfläche etwa in der gleichen Ebene wie die Innenseite der Ausraauerung 1 liegt und der andere Teil 5 sich über den Ofenkessel 2 hinaus in den Aussenraum erstreckt. Die beiden Teile 4 und 5 bestehen aus verschiedenen Metallen; sie stossen in der Uebergangszone 6 aneinander·

Der mit der Schneise in Berührung stehende und von der Ausmauerung 1 umgebeiyfe Teil 4 der Elektrode 3 besteht aus einem Metall, das mindestens ähnlich demjenigen der Schmelze ist oder mindestens keine in der Schmelze unerwünschten Bestandteile enthält. Dient der Ofen sun Schneisen τοη Eisen oder Stahl, so ist demnach der Teil 4 der Elektrode ebenfalls aus Eisen oder Stahl gefertigt»·* Der sich in den Aussenraum

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erstreckende Teil 5 der Elektrode 3 besteht aus einem die Wärme und den Strom gut leitenden Metall, vorzugsweise also aus Kupfer. Der Teil 5 dient der Abstrahlung der Wärme. Er kann mit zusätzlichen Kühlflächen versehen werden.

In der Figur ist eine tellerförmig ausgebildete Kühlfläche 7 dargestellt , welche die Wärme abstrahlt un durch natürliche Konvektion der Umgebungsluft überträgt. Um keine Wärmestauungen durch Querschnittsverengungen in Richtung der abnehmenden Temperatur im Elektrodenkörper hervorzurufen, ist die zapfenförmige Elektrode 3 konisch ausgebildet. Aus dem gleichen Grunde und zur Erhöhung der abstrahlenden Oberfläche weist die Kühlfläche 7 eine Vertiefung 8 auf.

Infolge der Konizität der in der Ausmauerung 1 eingebetteten Elektrode 3 ist es möglich, diese in einfacher und vorteilhafter Weise an Ofenkessel 2 zu befestigen. Die Kühlfläche 7 weist beispielsweise drei Bohrungen 9 oder auch Schlitze auf, von welchen eine in der Figur ersichtlich ist. Durch diese Bohrungen sind von unten her Gewindebolzen 10 geführt, die in «ι Qfenkessel angeschweisste Muttern 31 geschraubt sind· Zwischen der Kühlfläche 7 und des Kopf jedes Gewindebolzene 10 ist «ine Druckfeder Vl angeordnet. Dadurch wird die Kühlfläche 7 und «it ihr die Elektrode 3 nach oben, d.h. in dip

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konische Ausmauerung hineingedruckt· Um eine Erhitzung und damit ein Lahmwerden der Feder 12 zu vermeiden , stiitst sich diese an der Kühlfläche 7 auf eine Keramiks.cheibe 13 ab. Zusätzlich kann auch zwischen der Feder 12 und dem Gewindebolzen 10 ein Keramikrohr angebracht v/erden. Die federnde Befestigung der Elektrode 3 am Ofenkessel 2 ermöglicht die selbsttätige Kompensation von axialen Wärmebewegungen der Elektrode 3, die bei der Erhitzung der Elektrode durch die Schmelze und bei der nach dem Ausglessen der Schmelze erfolgenden Abkühlung auftreten.

Sofern die Elektrode 3 und der Ofenkessel 2 gemeinsam geerdet werden können, ist, wie in der Figur dargestellt, keine Isolation zwischen diesen beiden Teilen notwendig. Andernfalls muss der Ausschnitt im Ofenkessel 2 für die Elektrode grosser gewählt werden, damit sich die Elektrode 3 und der Ofenkessel 2 nicht berühren können. Zudem ist es vorteilhaft, in die Bohrungen 9 der Kühlfläche 7 Kerar. ikhülsen einzusetzen. Der Stromanschluss erfolgt zweckmässigerweise durch Verbinden einer oder mehrerer nicht dargestellter Stromschienen mit der Kühlfläche* 7.

Der Uebergang von dem nit der Schmelze in Berührung stehenden Teil 4 der Elektrode, der z.B. aus Elsen oder Stahl besteht,

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nit den anderen Tell 5 aue Kupfer zur Wärmeabstrahlung toll keinen oder nur einen sehr geringen zusätzlichen Wärme- und elektrischen widerstand aufweisen. Es 1st deshalb vorteilhaft, die Elektrode 3 in eine» Guss antufertigen. Indem der aus Elsen bestehende Tell H auf das vom vorgangigen dessen des Teils 5 her noch flüssige Kupfer aufgegossen wird, wobei sich die beiden Metalle In der Uebergangszone 6 vermischen. Auch die umgekehrte Reihenfolge beim Giessen 1st möglich.

Es 1st zweckmässig, eine Verzunderung des aus Kupfer bestehenden Teils der Elektrode sowie der Kühlfläche 7 dadurch zu verhindern, dass die Kupferoberflächen entsprechend vorbehandelt werden, beispielsweise durch eindiffundierte« Aluminium, Schooplsieren, galvanische Behandlungen usw.

Durch die beschriebene zweiteilige Elektrode wird erreicht, dass einerseits die Schmelze durch das Elektrodenaetall nicht verunreinigt wird und andererseits die durch den mit der Schmelze in Berührung stehende Teil der Elektrode anfallende Wärmeenergie rasch fortgeleitet und verteilt wird, ohne dass eine sich im Ofen oder In der Ausmauerung befindliche Bwangekühlung nötig wäre. Die Elektrode 1st so auegebildet, dftee der Uebergang 6 vom Teil 4 (Bisen) nun Teil 5 (Kupfer) alt Sicherheit nicht mehr Schmilzt»

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Dies wird dadurch erreicht, dass der Querschnitt des mit der Schmelze in Berührung stehenden Teils 4 der Elektrode so bemessen wird, dass der vorliegende Strom diesen Teil durch ohmsehe Verluste nicht oder verglichen mit der durch die Schmelze anfallenden Wärme nur sehr wenig zusätzlich aufheizt. Die abstrahlende Fläche des zweiten Teils 5 der Elektrode muss grosser sein als diejenige des Teils 4· Da Kupfer einen sehr kleinen Wärmewiderstand besitzt, ist der Temperaturabfall im Teil 5 sehr gering. Der vergleichsweise grosse Wärmewiderstand des aus Eisen oder Stahl bestehenden Teils 4 ergibt dagegen einen sehr grossen Temperaturabfall· Auf diese Weise kann die Temperatur in der Uebergangszone 6 vom Eisen zum Kupfer niedrig gehalten werden.

Es kann gezeigt werden, dass eine ganz aus Stahl gefertigte Elektrode bei einer Temperatur der Schmelze von 1800⁰C unter der Annahme, dass die Ausmauerung 2 des Ofens bis su einer Ebene 14 abgenutzt 1st, in einem weiter nach der Aussenseite hin liegenden, in der Figur mit 15 bezeichneten Punkt etwa 1460⁰C betragen würde, also sicher flüssig wäre. Die ebenfalls aus Stahl bestehende Elektroden-Kühlfläche 8 würde hierbei -eine Temperatur Ύοη etwa 540⁰C aufweisen.

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Wird die Elektrode aber erfindungsgemüss zweiteilig ausgebildet, so herrscht im erwähnten Punkt 15 unter sonst gleichen Voraussetzungen eine Temperatur von nur 1200 C₁ bei welcher die Elektrode im genannten Punkt sicher noch fest ist. Die Uebergangszone 6 vom Eisen zum Kupfer nimmt hierbei eine Temperatur von etwa 670⁰C an, ist also sicher im festen Zustanc Die ElektrodenkühlflSche 8 strahlt hierbei mit einer Temperatur von etwa 650°C_t

Dieser Vergleich zeigt, dass eine Stahlelektrode ohne Zwangskühlung aus Sicherheitsgründen nicht in Betracht gezogen werden kann, da sie zu tief in die Ausmauerung hinein flüssig wird und ein Durchbruch zur Aussenseite durchaus möglich 1st* Eine Zwangskühlung mit einem flüssigen Medium müsste sich aber ins Innere der Elektrode erstrecken und möglichst nahe der mit der Schmelze in Berührung stehenden Elektroder^oberflache erstrecken, was bei zunehmender Abnützung der Ausmauerung die Kühlkanäle zur Seite der Schmelze hin öffnen würde. Diese Nachteile sind mit der beschriebenen Elektrode vollständig vermieden.

Das Wärmegefälle in dem mit der Schneise in Berührung stehenden Elektrodenteil 4 kann dadurch noch erheblich gesteigert werden, dass ausserhalb des Ofenkanals (und nicht innerhalb der Ausmauerung) eine Zwangskühlung durch ein gasförmiges oder ' 0 0 9 812/0852 _BAD original

flüssiges Medium vorgesehen wird. Beispielsweise können die Kühlfläche 6 und/oder die mit ihr verbundenen Stromschienen mit Kühlluft beblesen werden. Durch diese Massnahme verschiebt sich der Erstarrungspunkt des mit der Schmelze in Berührung stehenden Elektrodenteils 4 noch näher zur Schmelze hin.

Die beschriebene Elektrode gestattet euch, auf einfache Weise ihre Abnützung und damit die Abnützung der Ausmauerung zu Überwachen, und »war durch entsprechende Temperaturmessung. Es wird hierzu «weckmässigerweise die Temperatur der Kühlfläche 7 am Ort der Vertiefung 8 gemessen, beispielsweise mit einem optischen Pyrometer, einem Thermoelement oder dergl. Beträgt entsprechend dem vorbeschriebenen Zahlenbeispiel im Neuzustand der Elektrode die Temperatur der Fische 8 etwa 510⁰C, so steigt sie im abgenützten Zustand <?er Elektrode und der Ausmauerung (Abnützung bis zur Ebene 14) auf etwa 6SO⁰C* Diese Temperaturdifferenz kann ohne weiteres festgestellt werden.

Eine weitere ioisführungsform der Elektrode ist in den Fig. 2 bis 6 dargestellt· Sie besteht darin, dass der der Schmefce zugekehrte Teil auf den anderen teil aufgesetzt ist.

Ein in Fig_f 2 dargestellter Bolzen 21 der Elektrode weist einen zylindrischen Teil 22 auf, an welchen sich ein sich kegelstumpf förmig erweiternder Teil 23 anschliesst. Der

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Tail 23 1st ait finer abanfalle kegeletumpfförmigen Ausnehmung 24 versehen· Die Stirnfläche 26 des zylindrischen Teile 22 steht alt de« zu beheizenden Schmelzgut in Berührung. Die kegelstumpfförmige Ausnehmung 24 dient als Auflagefläche mit einem in Fig. 3 dargestellten Träger 30, dessen oberer Teil 31 als entsprechender Kegelstumpf ausgebildet ist, also den gleichen Winkel einschliesst. An den kegelstumpfförmigen Teil 31 schliesst sich ein zylindrischer Teil 32 an, der mit mehreren senkrechten Lamellen 33 versehen ist. Diese Lamellen 33 sind beispielsweise durch Einfrasen von Schlitzen in den als rechteckiger Block ausgebildeten untersten Teil des Trägers 30 hergestellt.

i Die »wischen den Lamellen 33 befindlichen Schlitze dienen der Aufnahme von band- oder stabfOrmigen Stromschienen 34, von welchen mehrere zwecks Herstellung der Stirnverbindung zwischen dem' Schmelzgut und der den Lichtbogen speisenden Wechselstromquelle parallel nebeneinander angeordnet sind· Die Stromschienen 34 sind mit den Lamellen 33 beispielsweise durch mehrere Schraubbolzen 35 fest verbunden oder auch durch Briden mit den Lamellen zusammengepresst«

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Der bolzen 21 besteht aus einem ähnlichen Metall wie dasjenige des Schmelzgutes· Falls der Lichtbogenofen wie Üblich fUr das Schmelzen von Eisen oder Stahl bestimmt ist, wird der Bollen 21 mit Vorteil aus Weicheisen hergestellt. Der Träger 30 und die Stromschienen 34 sind tür Erzielung einer grossen elektrischen und wärmeleitfähigkeit aus Kupfer gefertigt.

Der Bolzen 21 der Elektrode ist mit seiner kegelstumpfförmigen Innenfläche 24 auf den entsprechenden kegelstumpfförmigen Trägerteil 31 aufgesetzt· Dadurch können die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Weicheisen« des Bolzens 21 und des Kupfers des Trägers 30 aufgenommen werden» ohne dass mechanische Spannungen auftreten· Um eine Oxydation der Innenfläche 24 zu vermeiden, ist diese Innenfläche 24 mit einer Kupferschicht 25 versehen, die beispielsweise auf elektrolytischem Weg aufgebracht wird. Durch die Kupferschicht 25 wird ein geringer elektrischer Uebergangswiderstand, eine gute Leitfähigkeit erreicht und ein Verachweissen punktförmiger Kontaktstellen vermieden«

In Pig· 6 ist der linb*u eines KontaktStückes, das gemlss den Fig* 2 bis S ausgebildet ist, dargceteilt. Die den Bollen 21 und den Träger 30 aufweisende elektrode ist in

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den Boden eines Lichtbogenofens eingesetzt. Der Boden und die Wände des ausschnittweise dargestellten Lichtbogenofens bestehen aus einen Susseren Blechaantel 40 und einer inneren feuerfesten Auskleidung 41. Die Elektrode ist so eingesetzt, dans die Stirnfläche des Bolzens 21 mindestens angenähert in einer Ebene mit der Innenfläche der Auskleidung 41 liegt. Der Träger 30 ist mit der aus mehreren Schienen bestehenden Stromzuführung 34 verbunden, die der äusseren Ofenwand entlang angeordnet ist und beispielsweise zur Nulleiterklemme eines Dreiphasen-Spefeetransformators führt, dessen in Sternschaltung angeordnete Sekundärwicklungen mit je einer Elektrode verbunden sind« Der an die Elektrode 21, 30 anschliessende Stroaschlenenteil liegt in einem Kanal 44, durch welchen Kühlluft in Richtung des Pfeiles 45 geblasen wird.

Der Träger 30 für den Bolzen 21 ist in nicht dargestellter Weise an Blechmantel 40 aw Ofenwand befestigt. Der Bolzen ist auf dem Träger bloss aufgesetzt und bewirkt den Strom- und Wärmeübergang durch sein Eigengewicht· Da der Träger zweckmässigerweise aus weichen Kupfer besteht, werden etwaige Unregelaäesigkeiten 4er gegenseitigen Auflageflächen des Bolzens 21 und des Trägers 30 ohne ^weiteres durcb den Druck des Bolzens 21 ausgeglichen·

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"*■ Zum Einbau der Elektrode ir die Ofenwand ist im Blechmantel eine Oeffnung für den Träger 30 vorgesehen, zu deren Abdeckung ein Schutzblech 42 angeordnet ist. Dieses liegt über eine Asbestzwischenlage 43 auf dem Blechmantel 40 auf. Nach dem Aufsetzen des Bolzens 21 auf den Träger 30 wird die feuerfest« Auskleidung 41 um den Bolzen 21 herum eingebracht· Um zu verhindern, dass pulver- oder staubförmige Bestandteile der Auskleidung 41 im Laufe der Zeit zwischen den Bolzen 21 und den Träger 30 geraten, was infolge der bei der abwechselnden Erwärmung und Abkühlung der Elektrode entstehenden Bewegung des Bolzens 21 gegenüber dem Träger ohne weiteres möglich wäre, ist ein Abdeckrohr 46 vorgesehen, welches das Auskleidungsmaterial vom Träger 30 und vom unteren Teil des Bolzens 21 fernhält. Zudem ist die untere Stirnfläche 36 des Bolzens 21 angeschrägt (Fig. 2 und 6), wodurch gegebenenfalls eingedrungene Fremdstoffe bei der Wärmebewegung des Bolzens 21 nach aussen gedrängt werden und nicht auf die Auflagefläche zwischen dem Bolzen und dem Träger 30 eindringen können_β

In Betriebszustand des Lichtbogenofens erwärmt sich die Elektrode und zwar einerseits aufgrund des Stromdurchganges durch die Elektrode und andererseits aufgrund der von 'er Schmelze, mit welchem die Elektrode in Berührung steht,

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zugeführten Wärme« Die mit der Schmelze in Berührung stehende Stirnfläche 26 des Bolzens 21 der Elektrode {Fig. 2) befindet sich demnach ebenfalls im geschmolzenen Zustand. Um eine Verunreinigung der Schmelze durch das Metall der Elektrode zu vermeiden, besteht der Bolzen 21 der Elektrode, wie bereits erwähnt, aus einem dem Metall der Schmelze ähnlichen Metall.

Die durch die Wärmeleitung hervorgerufene Erwärmung der Elektrode ist proportional dem Querschnitt des Kontaktstückes, also insbesondere proportional dem Querschnitt des zylindrischen Teils 22 des Bolzens 21, während die durch den Stromdurchgang hervorgerufen· Erwärmung diesem Querschnitt umgekehrt proportional ist« Unter Berücksichtigung der von der Dicke der Ofenwand abhängenden Länge der Elektrode lässt sich diese demnach in an sich bekannter Weise so dimensionieren, dass dl· Erwärmung minimal wird·

Infolge der grossflächigen Auebildung des unteren Teils des Bolzens 21 als Kegelstumpf, der kegeistumpfförmigen Auflagefläche 24 dee Bolzens 21 auf dem Träger 30 und der Ausbildung der Stromzuführung als mehrere voneinander durch einen Luftspalt getrennte Schienen 34 wird durch Wärmeleitung und durch Konvektion ein Wäraetmneport von derheissesten Stelle des Bolzene 21, nfimlich der Stirnfläch· 26, zur Kühlluft bewirkt. 009812/0852 _{BAD O}rig*NAL

Dadurch wird erreicht, dass sich im zylindrischen Teil des Bolzens 21 an die sich im Schmelzzustnnd befindliche Stirnfläche 26 eine in Fig. 2 angedeutete Zone 27 anschliesst, in welcher sich das Metall des Bolzens 21 in einem weichen, teigartigen Zustand befindet. Unterhalb dieser Zone ist das Metall fest und seine Temperatur nimmt zum Anschluss der Stromschienen 34 hin standig ab, so dass es möglich ist, an der Strom- und Wärmeflussübergangsstelle vom bolzen zum Träger 30, also an der Auflagefläche 24 mit dem kegelstumpf förmigen Teil 31, eine Temperatur zu erzielen, die höchstens bei 70O⁰C liegt. Dies wird durch entsprechende Wahl des Durchmessers und der Länge des zylindrischen Teils 22 des Bolzens 21 erreicht, wobei die Stärke des durch die Elektrode fliessenden Stromes, die Dicke der Ofenauskleidung und die Grosse der durch Wärmeleitung abzuführenden Wärmemenge massgebend aind.

Im Zeitpunkt dts Ausgitssens der.Schneist aus dem Ofen, in welchem sich die Elektrode auf ihrer höchsten Temperatur und in erwähnten Zustand befindet, kannmn die Kühlung der Elektrode kurzzeitig verstärkt werden. Diese zusätzliche Kühlung bewirkt, dass sich auch die Stirnfläche 26 des Bolsens 21 der Elektrode verfestigt und eine weichen, teigartigen Zustand annimmt. Beim Kippen des Ofens wird demnach

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durch die Schnelle vom Bolzen 21 der Elektrode kein Material mitgerissen, so dass durch die kurzzeitige Temperaturerniedrigung das vorgängig aufgeschmolzene Metall der Elektrode selbsttätig ersetzt wird.

Die zusätzliche Kühlung der Elektrode kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die normalerweise durch natürliche Konvektion von der Umluft gekühlten Stromschienen 34 einem forcierten Kühlluftstrom ausgesetzt werden,

Falls die Stromschienen normalerweise bereits, wie in Pig. dargestellt, in einem von einem Ventilator erzeugten Kühlluft strom angeordnet sind, kann dieser Kühlluftstrom verstärkt oder es kann eine zusätzlich vorgesehene Kühlung der Stromschienen mit eine« flüssigen oder gasförmigen Medium, wit Wasser oder Dampf, das auch in entsprechenden, im Träger 30 vorgesehenen Kanälen zirkulieren kann, in Betrieb gesetzt werden.

Wegen der guten Leitfähigkeit zwischen der Stirnfläche des Bolzens 21 und den Stromschienen 34 wirkt sieb die zusätzliche Kühlung an der Stirnfläche 26 ohne gross· Verzögerung aus. Es genügt hierbei, die Temperatur an der Stirnfläche 26 um etwa 200⁰C herabzusetzen.

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Die beschriebene elektrode weist den weiteren Vorteil auf, dass sie ausgewechselt werden kann, ohne dass eine vollständige Erneuerung der Ofenauskleidung am Boden des Ofens nötig wäre. Nach dem Einsetzen eines neuen Bolzens 21 muss bloss die in unmittelbarer Umgebung des Bolzens befindliche Ofenauskleidung neu eingebracht werden.

Die Anwendung der beschriebenen Elektroden ist nicht auf Lichtbogenöfen beschränkt; vielmehr kann eine entsprechende Elektrode auch bei anderen Einrichtungen mit hohen Temperaturen verwendet werden«

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Claims

Patentansprüche :

1) Mit einer Schmelze in Berührung stehende Elektrode für einen Ofen, insbesondere in der Ausmauerung eines Lichtbogenofens angeordnete Bodenelektrode, dadurch gekennzeichnet! dass der Elektrodenkörper zwei strom- und wärmeleitend verbundene, hintereinander angeordnete Teile (4, 5 bzw, 21, 30) aufweist, wobei der dar Schmelze zugekehrte erste Teil (4bew. 21) des Elektrodenkörpers aus einem dem Metall der Schmelze mindestens ähnlichen riet all und dor sweite von der Schmelze abgekehrte der Fortleitung und Abstrahlung der Wärme dienend· Teil (5 bzw. 30) aus einem guten Strom, und Wärmeleiter besteht.

2) Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (5 bzw. 30) des Elektrodenkörpers aus Kupfer besteht.

3) Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenkörper die Form eines Zapfens aufweist, dessen eine Stirnfläche mit der Sehmeise In Berührung steht Un4 dessen anderes Ende sieh über dl« Auseenwand (2 bsw» 40I hinaus erstreckt.

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4) Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennaeichnet, dass sich der Zapfen in Kichtung von der Schmelze stur Aussenseite der Ofenwand U) mindesten« teilweise konisch erweitert·

5) Elektrode nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (4, 5) in einer Uebergangsionc (5) kontinuierlich ineinander Übergehend verbunden sind, x«B, durch Aufgiessen des Metalls des einen Teils (4) auf das noch schmelzflüssige Metall des andern Teils (5)·

6) Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., dass der sweite Teil (5 bsw. 30) des Blektrodtnkörpers (3) mit zusätzlichen, ausserhalb der Ofenwand (2) liegenden iühlflachen (7) versehen ist.

7) Elektrode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfläche (7) tellerförmig ausgebildet ist und zusammen mit dem »weiten Teil (5) des fltktrodenkorpers aus eine« Stück besteht·

8) Elektrode nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, das« der Elektro-«nkörper federnd an der Ofenwand (2} befestigt ist, u« axiale W&raebewegungen des g&ektrodenkurpers «u kompensieren·

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9) Elektrode nach den Ansprücher. 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfläche (7) mit mehreren Oeffnungen (9),3,1:. Bohrungen oder Schlitzen, versehen ist, durch welche an der Ofenvsnd (2) befestigte Bolzen (10) geführt sind und da3.s zwischen dem Kopf jedes Bolzens (10) und der Kühlfläche (7) eine Druckfeder (12) angeordnet ist.

10) Elektrode nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit dem Schneiz^ut in Berührung 3tehenden 3olzen (21) und einen an eine Stromauführung (34) angeschlossenen Träger (30), auf welchem dor Bolzen (21) aufgesetzt ist,

11) Elektrode nach Anspruch 10, dadurch gekenn3oichnot, dass der Bolzen (21) einen zylindrischen Teil (22) mit einer mit dem Schmelzgut in 3erUhrung stehenden Stirnfläche (26) aufweist, an vrelehan sich ein sich kegelstumpffönaig erweiternder Teil (23) anschliesst, der mit einer ebenfalls kegelstumpffSrmigen, etimseitig offenen Ausne'nnunc (24) versehen ist.

12) Elektrode nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (30) mindestens teilweise als Kegelstumpf (31) ausgebildet ist, der den gleichen Winkel einschliesat wie die kegelstumpfförnjiße Ausnehmung (24) des Bolzens (21)·

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13) Elektrode nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (30) an seinem unteren Teil mit mehreren senkrechten Lamellen (33) versehen ist.

14) Elektrode nach den Ansprüchen 10 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuführung mehrere Stromschienen (34) aufweist, deren Enden zwischen den Lamellen (33) des Trägers (30) angeordnet sind.

stehenden Bolzens (21) mit einer Kupfer- oder Silberschicht (25) versehen ist.

16) Elektrode nach den Ansprüchen 1, 6, 10 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung der Elektrode durch Kühlung der sich ausserhalb der Ofenwand (2 bzw. 40) befindlichen Elektrodenteile (7, 33, 34) erfolgt_r z.B. durch natürliche Luftkühlung oder durch erzwungene Kühlung·

17) Elektrode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Verstärkung der Kühlung, z.B. ein Ventilator oder ein Kühlkreis mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium, vorgesehen sind·

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18) Elektrode nach den Ansprüchen 2, 8 und 10* dadurch gekennzeichnet, daee die aus Kupfer bestehenden Teile (5, 7« 30) mit einer zunderfeiten Oberfläche versehen sind, z.B. durch Eindiffundieren von Aluminium, galvanische Behandlung oder dergl

19) Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« dass zur Ueberwachung der Abnützung des ersten Teils (4 bzw. 21) des Elektrodenkörpers und/oder der Ausmauerung (2 bzw. 41) Mittel zum Erfassen der Temperatur an einer sich ausserhalb der Ofenwand (2 bzw. 4o) befindlichen Stelle des zweiten Teils (5 bzw. 20) des Elektrodenkörpers vorgesehen sind.

Aktiengesellschaft BROWN, BOVERI ft CIE.

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