DE2036203C2

DE2036203C2 - Verfahren zum Verbinden der Abschnitte von Kohleelektroden

Info

Publication number: DE2036203C2
Application number: DE2036203A
Authority: DE
Inventors: Alexander Jordanov Dipl.-Ing. Valtschev; Velju Todorov Dipl.-Ing. Sofija Velev
Original assignee: DMZ LENIN PERNIK BG
Current assignee: DMZ LENIN PERNIK BG
Priority date: 1969-07-21
Filing date: 1970-07-21
Publication date: 1983-03-17
Also published as: GB1324704A; JPS5512718B1; DE2036203A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden der Abschnitte von geglühten Kohleelcktroden, insbesondere von Graphitelcktroden, wobei die Elektrodenabschnitte einen Schutzüberzug mit einem Aluminiumgehalt von Ober 50% haben.

Die einzelnen Abschnitte der Kohlcclektroden für Elektro-Öfen stellen zylindrische Körper mit einer Länge von 1500 bis 2400 mm dar. An den Stirnseiten jedes Elektrodenabschnitts jlnd Gewindeschachteln gefertigt.

Die Elektroden-Stränge von Elektro-Öfen sind beachtlich länger als die handelsüblich hergestellten Elektrodenabschnitte. Aus diesem Grund und wegen der sparsameren Verwendung der Elektroden durch restloses Aufbrauchen der einzelnen Abschnitte besteht jeder Elektroden-Strang aus mehreren Elektrodenabschnitte^ die miteinander durch Nippel verbunden sind. Die Elektroden-Stränge werden häufig hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, hauptsachlich wegen der Chargenverschiebung während des Einschmelzens.

Der schwache Punkt der Elektroden-Stränge sind die Bereiche der Nippelverbindungen, und dies aus folgenden Gründen:

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a) Die Nippel werden aus Graphit von hoher Qualität hergestellt, der zwei- bis dreimal höhere Festigkeitswerte hat als der Elektroden-Graphit. Wegen der beachtlich geringeren Querschnitte Ist die mechanl- ·*3 sehe Festigkeit der Nippel trotzdem ungefähr nur ein Drittel der mechanischen Festigkeit des vollen Elcktrodcnqucrschnitts. Die Bedingungen in dem kritischen Schnitt am Boden der Schachtel sind ähnlich.

b) Wegen des Kontaklwidcrstandcs zwischen der Obcrfliichcnstlrnsclte der verbundenen Elektrodenabschnitte; ungefähr 50v des elektrischen Stromes l.iuft durch den Nippel mit einer hohen Stromdichte von 30 bis 50 A/cm¹. Die Praxis hat jetzt jedoch gezeigt, dalj. wenn ein elektrischer Strom von hoher Dichte durch ein Graphlttcll während einer langen Zeitspanne fließt. In diesem Teil Risse oder andere Defekte entstehen. Als Ergebnis wird die Festigkeit verringert, und es konner, sich zufällige Bruche hll· «1 den Dieser Kffckl wird als »Ermüdung" bezeichnet.

■.Ι Die elektrische Stromkonzentration in ilen Nippeln verursacht eine höhere Erhitzung im Vergleich zu tier Gewindeschachtel. Es ist gezeigt worden, dall In elektrisch normal belasteten Elektroden (15 A/cm'i ^ die lemper.imriliHeren/ 4(K) C ausmacht: hei höher belasteten Elektroden lsi diese Differenz beachtlich höher Die thermische Expansion des Nippels kann die Bildung von Rissen in den Gewinüeschachteln hervorrufen, d. h. die mechanische Festigkeit kann sich um ein Vielfaches vermindern-

Wegen der obengenannten drei Faktoren kommt es aufgrund mechanischer Überlastung immer wieder zu Brüchen in den Verbindungen der Elektroden-Strange. Der Bruch kann in dem Nippel, in der Gewindeschachtel oder gleichzeitig in dem Nippel und der Gewindeschachlel auftreten. Eine mechanische Schwächung der Elektrode durch die Verbindung der Abschnitte ist unvermeidbar. Jedoch hat man festgestellt, daß in mit hohen Strömen belasteten Elektroden die Bruchgefahr aufgrund der hohen Stromdichte in dem Nippel stark ansteigt.

Die DE-PS 4 97 351 beschreibt die Fertigung und die Benutzung von ungeglühten Kohleeleklroden, die im technischen Sinne den auch heule weitverbreiteten Söderberg-Elektroden bei der Erzeugung von Ferrolegierungen u. a. ühnllcn sind.

Die Söderberg-Elektroden bestehen aus Sektionen von Siahibiechzyiinuern. die aneinander gcschwciüt werden. Der Blechmanlei wird daraufhin mit einer Elektrodenmasse gefüllt. Während des Verbrauches der Elektroden erhöhl sich allmählich die Temperatur der Elektrodenmasse. Dabei wird diese zuerst teigförmig und weiter unten wird sie bei 1000° C und höher zu einer Kohleelektrode geglüht. Im Ofenraum oxydiert und/oder schmilzt der Stahlblechmantel. Zu dieser Zeit hat aber die geglühte Kohleelektrode die notwendige mechanische Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit bereits erhalten. Durch das Anschweißen der Stahlblechmantelsektionen erzielt man gleichzeitig die mechanische Festigkeit und die elektrische Leitfähigkeit bis zu dem Zeltpunkt, an dem die geglühte Kohleelektrode diese Eigenschaften erhält.

Nach der DE-PS 4 97 351 wird die Eleklrodenmasse in die Form von fertigen ungeglühten Tcllclektrodeii gebracht. Darauf wird auf die Oberfläche der Tellelcktrodcn ein Metallüberzug aufgespritzt. Dieser Metallüberzug hat die Aufgabe, den Stahlblechzylinder der Söderberg-Elektrollen zu ersetzen. Es ist eindeutig klar, daß der aufgespritzte Metallüberzug keinesfalls aus Aluminium bestehen kann. Bei einer Temperatur von 650° C (Schmelzpunkt des Aluminiums) ist die Eleklrodcnmassc bei weitem noch nicht durchgeglüht und würde zusammen mit dem geschmolzenen Aluminium in den Ofen fließen.

Oasselbe gilt auch für die Nippclverbindungen. mit denen die Teilelektroden nach de: DE-PS 4 97 351 verbunden werden, flier müssen die aufgespritzten Metallüberzüge der ungcglühlcn Elektroden unbedingt fest verbunden weröen, nämlich »verschweißt« (DE-PS 4 97 351. S. 2. Z. 2i bis 24) oder durch Aufspritzen (S. 2, Z. 53). In diesem Fall ist die Verwendung von Aluminium oder einer Al-Legierung mit Schmelzpunkt unter 800° C unmöglich. Wie bei den Söderberg-Elektroden ist auch hler eine hochschmelzende metallische Verbindung notwendig, die die mechanische Festigkeit und die elektrische Leitfähigkeit bis zum Durchglühen der Elektrodcnmasse sichert.

Es sei beiläufig vermerkt, daß eine Industrielle Anwendung der In tier DE-PS 4 07.151 beschriebenen Elektrode nicht bekannt geworden ist.

In der DE-AS 12 71007 werden SchutzOherzügc auf gehrannten Kohleelektroden und Insbesondere aul Graphitelcktroden beschrieben, die einen hohen Aluminium
gehalt (über 50'\ Al) und einen niedrigen Schmelzpunkt besitzen (unter 80OCl. Graphitelektrode mit solchen

Überzügen haben eine erhöhte elektrische Leitfähigkeil um 100%. Gerade nn der Nippelverbindung, wo die clektrisch-mechanisch-thermischen Arbeitsbedingungen die schwersten sind, ist die elektrische Verbindung des elektrischleitenden Überzuges jedoch unterbrochen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verbinden der Abschnitte von geglühten Kohleeleklroden, insbesondere von Graphitelektroden, mit einem Schutzüberzug mit einem Aluminiumgehalt von über 5()% zu entwickeln, das die Starke des elektrischen Stromes, der durch den Nippel fließt, für eine lange Zeitspanne vermindern kann. Denn dadurch wird ein Verzögern in der Rißbildung im Nippel erreicht, und weiterhin vermindert die Verringerung der Temperaturdifferenz zwischen Nippel und der Schachtel die Möglichkeil der Rißbildung in der Gewindeschachtel.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs genannten Maßnahmen gelöst.

Ein Ausführung^eispiel des erfindungsgemüßen Verfahrens verläuft im einzelnen wie fuigi:

Man sprüht (metallisiert) Aluminium in geschmolzenem Zustand in Form eines Streifens mit einer Breite von 15 mm auf den Verbindungsbereich, je nach den Möglichkeiten des Metallspritzgerätes 7 bis 8 mm für jeden Elcktrodenabschniit. Die Dick.-¹ der abgeschiedenen Metallschicht betragt normalerweise 0,5 bis 1,0 min, kann jedoch auch größer sein.

Verwendet man erfindungsgemaß verbundene Elektroden, so sinkt die elektrische Stromdichte durch den Nippel anfangs auf die Hälfte ab.

Im Luufe der Oxydation der Metallschicht steigt der Strom durch den Nippel ständig, und nach der vollständigen Oxydation (nach dem 2. oder 3. Schmelzen) wird der Strom in bekannter Weise verteilt. Zu dieser Zeit ist

ίο jedoch die in Frage stehende Verbindung schon tief in den Ofen eingetaucht. Auf diese Weise wird die Ermüdung des Nippels um ungefähr 12 Stunden verschoben, und die Verbindung hält während der härtesten Verarbeiti.ngsbedingungen, wenn die Verbindung sich nahe der Mauerung befindet. Weiterhin wird die größte Temperaturdifferenz zwischen dem Nippel und der Schachtel, die in dem oberen, verhältnismäßig kühlen Teil der Elektroden-Stränge auftritt, durch Ableiten eines beachtlichen Teiles des Stroms durch die Metallschicht wesentlich

χ vermindert und so die Wahrscheinlichkeit der Rißbildung in der Schachtel.

Die oben beschriebene Erfindung soll für Öfen mit elektrisch hochbelasteten Elektroden, insbesondere für Ultra-High-Power-Öfen, verwendet werden. Diese Anwendung liefert die Möglichkeit einer weiteren Erhöhung der Stromstärke.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Verbinden der Abschnitte von geglühten Kohleelektroden, insbesondere von Graphitelektroden, wobei die Elektrodenabschnitte einen Schutzüberzug mit einem Aluminium-Gehall von 5O'V> haben, dadurch gekennzeichnet, daß, nachdem die Elektrodenabschnitte verbunden sind und die Verbindung angezogen ist, auf die Oberfläche der Elektro- in den im Bereich der Nippelverbindungsstelle und auf die Verbindungsstelle selbst durch Aufspritzen im geschmolzenen Zustand Aluminium oder eine Aluminium-Legierung mit einem Aluminium-Gehalt von über 50°o aufgetragen wird.