DE2430183A1

DE2430183A1 - Verfahren und einrichtung zur herstellung einer sinterelektrode fuer einen elktroofen

Info

Publication number: DE2430183A1
Application number: DE2430183A
Authority: DE
Inventors: John A Persson
Original assignee: Pennsylvania Engineering Corp
Current assignee: Pennsylvania Engineering Corp
Priority date: 1973-08-06
Filing date: 1974-06-24
Publication date: 1975-02-20
Also published as: FR2240599B1; ZA743958B; NO140848C; NO742273L; CA1032585A; NO140848B; JPS5049746A; IT1019665B; US3819841A; ES427605A1; FR2240599A1

Description

Anmelderin: Pennsylvania Engineering Corporation Pittsburgh, Pennsylvania USA

Verfahren und Einrichtung zur Herstellung einer Sinterelektrode für einen Elektroofen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung einer SinteBsLektrode für einen Elektroofen.

Herkömmliche Einrichtungen zur Herstellung von Sinterelektroden weisen eine vertikal angeordnete zylindrische Umhüllung bzw. einen Mantel auf, dessen unteres Ende sich in den Elektroofen erstreckt. Das obere Ende der Umhüllung ist offen, damit die Bedienungsperson große Klumpen einer kohlenstoffhaltigen Masse oder Paste einbringen kann, welche schmilzt und schließlich in festem, hartem Zustand infolge der Wärme aushärtet, welche nach oben von dem ausgehärteten Teil der Elektrode weggeleitet wird, welche von den untersten bzw. Bodenkontaktplatten in den Ofen austritt. Die zylindrischen Teile, aus

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welchen die Umhüllung oder der Mantel hergestellt ist, weisen mehrere nach innen gerichtete Rippen auf, an welchen die Masse oder Paste nahe der Eingangsseite schmilzt. Die Rippen schaffen eine Verbindung zwischen der Umhüllung oder dem Mantel und den nicht gehärteten und gehärteten Teilen der Elektrode in dem Mantel; die Rippen versteifen die Elektrode, leiten den elektrischen Strom von den Anschlußklemmen zu den gehärteten Teilen der Elektrode und führen ihn in Richtung der Wärmeleitung von dem gehärteten Teil den Teilen zu, welche gerade mittels der Wärme ausgehärtet werden.

Da sich das untere Ende des Mantels, aus welchem die Elektrode austritt, normalerweise in der heißen Umgebung des Ofens befindet, wird der Mantel aufgebraucht bzw. zerstört und es müssen neue Teile am oberen Ende hinzugefügt werden. Dies wird von Bedienungspersonen von einem Zwischenboden über dem Ofen ausgeSihrt, wo sie geschützt sind. Herkömmlicherweise werden die Elektrodenklemmen oder -anschlüsse gelöst, damit die gesinterte Elektrode und der sie umgebende Stahlmantel abgesenkt werden kann. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um den Abstand des Mantels und der Elektrode bezüglich des Ofens einzustellen,um die richtige Lichtbogenlänge bezüglich der Füllung in dem Ofen aufrechtzuerhalten.

Der Verbrauch des Mantels und der Rippen in ihm führt dazu, daß Eisen in die Schmelze in dem Ofen eingebracht oder eingeleitet wird. Das Einbringen von Eisen ist jedoch nicht erwünscht, wenn Produkte, wie hochreines Silizium und Aluminiumsilizium, in dem Ofen zu läutern bzw. zu veredeln sind. Um ein Einbringen von Eisen in die Schmelze zu vermeiden, ist es üblich gewesen, keine Sintex0.ektroden_;sondern statt dessen vorgeformte oder vorgesinterte feste, stabile Elektroden zu verwenden. Letztere sind natürlich sehr viel teurer als

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Sinterelektroden und sie erfordern eine sorgfältige Verbindung mit den übrigen Teilen, um sie für einen Verbrauch der Elektrode an dem unteren Ende auszubilden.

Eine Methode, um das Einbringen von Eisenmetall in den Ofen teilweise zu überwinden, besteht darin, die herkömmlichen, in radialer Richtung nach innen gerichteten Versteifungsrippen durch ein leichtes Metallgerippe zu ersetzen, welches in die Masse oder Paste eingebettet wird und die Elektrode versteift und verfestigt. Das Gerippe steht mit dem Mantel nicht in Verbindung, wodurch es möglich ist, die Elektrode mit einer etwas höheren Geschwindigkeit vorzuschieben als den Mantel, wodurch der Verbrauch des Mantels verringert ist. Wenn jedoch das Gerippe, wie üblich,Eisenmetall enthält, wird die Schmelze in dem Ofen trotzdem etwas verunreinigt, wenn auch in einem geringerem Grad als bei dem eingangs beschriebenen Verfahren. Eine der Schwierigkeiten bei dieser Konstruktion besteht jedoch darin, daß das Gerippe so leicht wie möglich sein muß, um die Verunreinigung durch Eisen auf ein Minimum herabzusetzen; in diesem Fall kann jedoch die Festigkeit niclt ausreichen, um die Elektrode entsprechend zu versteifen. Ein leichtes Gestell leitet auch die Wärme schlecht, so daß die Masse oder Paste mit einer unzulässig niedrigen Geschwindigkeit ausgehärtet werden kann, wodurch sich wiederum eine geringere Festigkeit der Elektrode ergibt, die an den Kontaktplatten austritt. Das Gerippe liegt auch nicht an den Mantel an, so daß der elektrische Strom nicht unmittelbar von den Elektrodenanschlußklemmen zu dem plastischen, verformbaren Teilen der Elektrode und dem gehärteten Teil geleitet wird. Aufgrund der geringeren Erwärmungsund Aushärtungswirkung des elektrischen Stroms in dem Mittelteil der Elektroden können nur Elektroden mit kleinerem Durchmesser hergestellt werden.

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Gemäß der Erfindung soll daher ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Elektroden geschaffen werden, bei welchen das Einbringen oder Einleiten von Metall, welches die Einrichtung enthält, in die geschmolzene Füllung oder Charge in einem Ofen auf ein Minimum herabgesetzt ist, mit welcher die Elektrode zusammenwirkt. iPerner soll gemäß der Erfindung eine Einrichtung geschaffen werden, bei welcher keine Bippen, kein Gerippe oder andere leitende oder versteifende leile in der Masse oder Paste in dem Mantel verwendet sind und welche darüber hinaus ein gutes thermisches Voraushärten und ein Aushärten der Elektrodenmasse oder -paste schafft, bevor sie als gehärtete Elektrode unten an den Kontaktplatten austritt.

Darüber hinaus soll eine Einrichtung zur Herstellung einer Sinterelektrode geschaffen werden, bei welcher die Elektrode ohne Zuhilfenahme irgendwelcher Rippen, eines Versteifungsnetzwerks oder anderer Bauteil?, um Wärme und elektrischen Strom in die Elektrode zu leiten, gebildet werden kann; dies ist bei der Erfindung dadurch erreicht, daß elektrische Kontaktteile vorgesehen sind, welche an dem Formmantel oder der -umhüllung nahe dessen bzw. deren unteren Ende so anliegen, daß ein (Strom-) Kreis geschaffen ist, und zwar unmittelbar von den Elektrodenkontakten zu dem Hantel oder der Umhüllung und zu der festgewordenen, erstarrten Elektrode.

Ferner soll ein Voraushärten der Elektrodenmasse oder -paste in der Umhüllung dadurch geschaffen werden, daß diese mit einem Mantel umgeben wird, welcher einen konzentrischen Zwischenraum begrenzt, über welchen heiße Luft oder heißes Gas zum Aushärten umlaufen 'oder herumgeleitet werden kann, wodurch die Wärmeleitung nicht ausschließlich von dem Ofen über die Elektrode selbst erfolgen muß, um die Elektrode auszuhärten. Ferner sollen gemäß der Erfindung zur Versteifung

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und Verstärkung der Elektrode nichtmetallische Teile, wie beispielsweise Holzkerne vorgesehen sein, welche zu keiner Verunreinigung in dem Ofen durch Eisen führen, sondern welche in Holzkohle umgewandelt werden und Poren aufweisen, die möglicherweise mit Kohlenstoff gefüllt sind, der aus der Masse oder Paste und aus den sich bei dem Aushärtungsprozeß ergebenden Kohlenwasserstoffen nalten wird, so daß der gesamte Querschnitt der Elektrode leitend ist.

Gemäß der Erfindung ist somit eine zylindrische, die Elektrode bildende Umhüllung bzw. ein Mantel vorgesehen, welcher eine freie Bohrung aufweist. Eine Ramm- oder Stoßeinrichtung zum Verdichten der Masse oder Paste und zum Strangpressen der Elektrode ist über dem oberen, offenen Ende der Umhüllung bzw. des Mantels angeordnet. Durch Zurückziehen der Rammoder Stoßeinrichtung kann das Bedienungspersonal Elektrodenmasse oder -paste in die Umhüllung oder den Mantel einbringen, und durch ein Verschieben der Ramm- oder Stoßeinrichtung nach unten wird die ausgehärtete Elektrode an dem unteren Ende heraus- und stranggepreßt. Das untere Ende der Umhüllung oder des Mantels ist mit in Längsrichtung angeordneten, einander überlappenden Verbindungsteilen versehen, die etwas nach innen federn. Die durch die Überlappungen geschaffenen Schlitze sind wiederum durch weitere, zusätzliche Einrichtungen abgedeckt, um ein Austreten der Masse oder Paste zu verhindern und um ein Ausströmen von Kohlenwasserstoff gas auf ein Minimum herabzusetzen. Ferner sind elektrische Kontaktplatten vorgesehen, welche das unterteilte Ende der Umhüllung umgeben; auf die Kontaktplatten wird ein ausreichender Druck ausgeübt, um die Umhüllung und die Elektrode in ihm zu halten, jedoch ist der Druck nicht so groß, daß dadurch verhindert ist, daß die Elektrode unter der Wirkung der am oberen Ende angreifenden Ramm- und Stoßeinrichtun^

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vorgeschoben wird, da die Elektroden gestreckt bzw. verlängert werden müssen, um das zu schaffen, und vorzusehen, was an deren unteren Ende verbraucht wird.

Die im wesentlichen stationäre, feststehende Umhüllung ist konzentrisch von einem im Abstand angeordneten Mantel umgeben. Heiße Luft oder heißes Gas wird dann durch diesen Zwischenraum geleitet, wodurch ein Wärmeaustausch mit der Umhüllung zum Schmelzen und Vorsintern der Elektrodenmasse stattfindet, welche schließlich durch die größere Wärme gesintert oder ausgehärtet wird, welche von dem Lichtbogen in dem Ofen durch die Elektrode geleitet wird.

Gemäß der Erfindung ist eine eisenfreie Sinterelektrode für einen Elektroofen geschaffen, welche eine dauerhafte, rohrförmige Umhüllung aufweist, welche sich von unterhalb der Ofenhaube in Richtung der Ofenfüllung bzw. der Gicht erstreckt. Eine über dem oberen Ende der Umhüllung angeordnete Ramm- und Stoßeinrichtung kann zum Einbringen von Elektrodenmasse oder -paste zurückgezogen und zum Verdichten der Masse oder Paste sowie zum Strangpressen des gesinterten Teils der Elektrode aus dem unteren Ende der Umhüllung vorgeschoben werden. Das untere Ende ist in einem Bereich gegliedert ausgebildet, welches satt an den Elektrodenkontaktplatten anliegt, welche einen Druck auf die Umhüllung und die gesinterte Elektrode ausüben, um ein Strangpressen mit einer gesteuerten Geschwindigkeit zu ermöglichen. Die Umhüllung ist von einem Mantel umgeben, welcher isoliert ist und einen ringförmigen Zwischenraum um die Umhüllung herum begrenzt. Heißes Gas wird in axialer Richtung durch den Zwischenraum zwischen der Umhüllung und dem Mantel gedrückt, um die Elektrodenmasse oder Paste zu schmelzen und vorauszuhärten, bevor die Paste oder Masse den Ausgangsbereich und dun Elektrodenkontakt passiert. Ferner ist die übliche Einrichtung zum Vorschieben

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und Zurückziehen der gesamten Einrichtung zur Ausbildung der Elektrode und der Elektrode selbst bezüglich der Ofenfüllung oder Gicht vorgesehen..

Kachfolgend.wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert» Es zeigen:

Pig. .1 · eine Vertikalansicht der Einrichtung zur Herstellung einer Sinterelektrode; wobei einige Teile im Schnitt und andere Teile nur zum Teil geschnitten dargestellt sind;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang einer Linie 2-2 in

Figo 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3~3 in Fig. 1; und

Fig, 4 eine Schnittansicht entlang einer Linie 4-4 in Fit:. 1 ■ "

In Fig. 1 ist ein Teil der Einrichtung zur Formung einer Elektrode über einem Boden 10 und ein Teil unter dem Boden dargestellt„ Ein weit unter dem Boden 10 liegender Bereich wird von einem Elektroofen eingenommen, welcher nicht dargestellt ist; jedoch ist die obere Fläche der Füllung bzw. Charge 11 in dem Elektroofen nahe dem unteren Rand der Fig. wiedergegeben o.

Eine der Hauben 12a .des Ofens ist nur zum Teil dargestellt und unmittelbar, unter dem Boden 10 angeordnet.

In Fig. 1 weist die Einrichtung zur Formung einer Elektrode

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einen zylindrischen Metallmantel bzw. eine Metallumhüllung

12 auf (im folgenden wird nur von Umhüllung 12 gesprochen), in welche(n) eine kohlenstoffhaltige Masse eingebracht werden kann, welche zu einer festen, haltbaren Elektrode zu sintern ist. Die Umhüllung kann aus einer Anzahl miteinander verschweißter, gebogener Teile hergestellt sein. Das Innere der Umhüllung 12 ist glatt und weist nicht die üblichen, radial nach innen vorstehenden, die Elektrode tragenden Rippen oder irgendeine andere in der Umhüllung ausgebildete Metallverstärkung oder -versteifung für die Elektrode auf. Der geformte, ausgehärtete und festgewordene Elektrodenteil

13 tritt an dem unteren Ende der Umhüllung 12 unter der Wirkung ein^an dessen Oberseite angeordneten Ramm- oder Stoßkopfes 14 aus. Der Rammkopf 14 kann von der Umhüllung zurückgezogen werden, so daß auf dem Boden 10 stehendes Bedienungspersonal große Klumpen oder Stücke von Elektrodenmasse in das Gehäuse 12 einbringen kann. Der Rammkopf 14 wird mittels einer Verbindungsstange 15 eines fluidbetätigten Zylinders 16 angetrieben. Der Zylinder 16 kann unter Druck gesetzt werden, um die Elektrode 13 am unteren Ende der Umhüllung strangzupressen. Erforderlichenfalls kann fluidbetätigte Ramm- oder St.oßeinrichtung durch eine mechanisch betriebene ersetzt werden.

Wie in Fig. 1 und 4 dargestellt, ist das untere Ende der die Elektrode formenden Umhüllung 13 mit am Umfang in Abständen voneinander angeordneten, sich in axialer Richtung erstreckenden und einander überlappenden Verbindungsteilen 17 versehen, welche das Ende der Umhüllung etwas federnd machen uricT in radialer Richtung ausgeübte Kräfte nachgeben. Die einander überlappenden Verbindungsteile 17 verhindern ein Austreten von Elektrodenmasse, setzen den Verlust an Kohlenwasserstoffgasen auf ein Minimum herab und schaffen eine große elektrische Kontaktfläche mit dem Äußeren der Umhüllung 12. Die Verbindungsteile 17 und die Umhüllung 12

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stellen einen untergliederten Aufbau dar, durch mittels der Umhüllung eine Einspannkraft auf die Elektrode 13 ausgeübt v/erden kann. Die vorbeschriebene Anordnung kann auch durch einen anderen federnden oder unterteilten Einspännmechanismus ersetzt werden. '

Las untere Ende der Umhüllung ist von einer Anzahl Elektrodenkontaktteilen 20 umgeben, welche von einem Druckring 21 getragen sind. Jeder Kontaktteil ist einer Einrichtung 22 zugeordnet, mittels welcher Druck auf den Kontaktteil 20 ausgeübt wird. Die druckausubenden Einrichtungen 22 können ein Gehäuse 23 und einen Plungerkolben 24 aufweisen, welcher von einer mit einem Ansatz versehenen Buchse umgeben ist. Eine Feder 26 drückt gegen die Schulter uid damit den Plungerkolben 24 gegen den ihm zugeordneten Elektrodenkontakb 20. Mittels eines mit Gewinde versehenen Randteils kann der Federdruck eingestellt werden. Die Gesamtkraft der verschiedenen Plungerkolben auf die Kontaktteile 20 ist so bemessen, daß mittels der Segmente 19 der Umhüllung 12 eine Einspann- oder Klemmwirkung an der Elektrode 13 zustande kommt. Diese Kraft ist groß genug, um die gesinterte Elektrode 13 und die Umhüllung 12 zu halten und zu tragen und um eine nicht beabsichtigte Verschiebung in Richtung auf den Ofen zu verhindern. Die Elektrode 13 wird tatsächlich durch die Reibungskraft des unterteilten unteren Umhüllungsende gegenüber unbeabsichtigten vertikalen Bewegungen zurückgehalten. Wenn die gesinterte Elektrode mehr in den Ofen vorgeschoben werden soll, um daß zu ersetzen bzw. auszugleichen, was in dem elektrischen Lichtbogen verbraucht werden kann,wird eine Kraft auf den Rammkopf 14 am oberen Ende der Umhüllung ausgeübt und die Reibungskraft an deren unteren Ende' wird überwunden; hierdurch wird dann das feste ausgehärtete Ende 13 der Elektrode aus dem unteren Ende der Umhüllung 12 heraus stranggepreßt.

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Bei einer Sinterelektrode mit einem Durchmesser von etwa 89 cm (35 inches) hat sich ergeben, daß eine Haltekraft von etwa 2,1 bis 2,8 kp/cm (30 bis 40 pounds/äjuare inch) an den ElGktrodenkontakten 20 ausreicht, um ein Rutschen der Elektrode aus der Umhüllung zu verhindern, außer wenn mittels der Ramm einrichtung 14 eine größere Kraft ausgeübt wird'.

Die Elektrodenkontakte 20 sind mittels einer Anzahl rohrförmiger Leiterteile 31 mit einem Energie-Yerteilerring 30 verbunden, welcher mit Kühlfluiddurchlassen, beispielsweise 32 und 33» versehen sein kann, welche mit dem Fluid im Inneren der rohrförmigen Leiter 31 verbunden sind, um erforderlichenfalls die unterspülten Elektrodenkoiitaktelemente 20 mit Kühlflüssigkeit zu versorgen. Der Energieverteilerring 30 ist mittels entsprechender Einrichtungen mit einer Anzahl rohrförmiger Leiter 3^ verbunden, welche ihrerseits elektrisch mit einer Sammelschiene 35 verbunden sind, an welcher eine große Zahl parallel verlaufender, biegsamer Leiter 36 angeschlossen ist. Die biegsamen Leiter 36 führen zu einem teilweise dargestellten Sammelanschluß 37, welcher mit einem Anschluß eines nicht dargestellten Netztransformators verbunden ist. Der elektrische Schaltungsaufbau zwischen den Elektrodenkontakten 20 und dem Netztransformator entspricht im wesentlichen dem üblichen Aufbau und braucht daher nicht näher beschrieben zu werden.

Die Umhüllung 12 wird natürlich weder während des Betriebs noch während der Formung einer Elektrode in den Ofen vorgeschoben. Die Umhüllung 12 bewegt" sich nur während der Zeit, wehrend der sie zusammen mit der Elektrode vorgeschoben wird, um die Elektrodenspitze in eine bestimmte Lage zu bringen, wie nachfolgend noch beschrieben wird.

Die Umhüllung 12 ist von einem zylindrischen Mantel 40

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umgeben, welcher als Ganzes mit der Umhüllung verschoben wird, um die Lage der Spitze der gesinterten .Elektrode 13 in der Ofenfüllung bzw. Gicht 11 einzustellen. In den Figuren 2 und 3 sind Schnitt ansicht en durch den Mantel 4-0 dargestellt. Der Mantel 40 weist einen zylindrischen Außenmantel 41 und einen konzentrisch im Abstand hiervon angeordneten zylindrischen Inneninantel 42 auf. Auf der Innenfläche des Innenmantels 42 und auf der Außenfläche des oberen Teils der Umhüllung 12 sind Wärmeisolierschichten 43 und 43' vorgesehen. Die zwei Wärmeisolierschichten sind in radialer Richtung in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet, und begrenzen dadurch um die Umhüllung herum einen konzentrischen Zwischenraum oder Spalt 44, wie am besten aus den Figuren 1 bis 3 zu ersehen ist. Die Isolierschichten 43 und 43' enden in der Nähe des unteren Teils der Umhüllung 12; der Mantel 42 und die Umhüllung 12 bilden dann einen nicht isolierten Zwischenraum oder Spalt 44', welcher die Fortsetzung des Spaltes 44 darstellt. - ■

Heiße Luft oder ein anderes heißes Gas wird durch den Spalte oder eine Art Kanal 44 und 44* von einem ihn umgebenden Raum Ί5 aus nach unten gedruckt, welcher über eine zu einem Gebläse 47 führende/i Leitung 46 mit unter Druck gesetzter, heißer Luft versorgt wird. Über eine Leitung 48 ist die Einlaßseite des Gebläses 47 mit einer nicht dargestellten Heißluftquelle verbunden, welche beispielsweise ein. üblicher Heißluftofen sein kann, in welchem ein Brennstoff in einer Brennkammer verbrannt wird, die wiederum in Wärmeaustausch mit der über sie zirkulierenden Luft steht. Die heiße Luft wird dann mittels des Gebläses 47 in das. System gesaugt und über den Ringspalt oder Kanal 44, von welchem aus ein Wärmeaustausch mit der Umhüllung 12 erfolgt, zu dem unteren Endteil des Mantels 40 gepreßt, so daß die Elektrodenmasse in der Umhüllung am unteren Endteil zur Voraushärtung mit Wärme beaufschlagt wird. Die Lufttemperatur reicht aus, um die enthaltene Masse

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bei etwa 450 C zu sintern. Die heiße Luft strömt über einen ringförmigen Spalt 49 an der Oberseite des ringförmigen Raums 44 in diesen ein und strömt am unteren Ende 50 des ringförmigen Raums aus diesem ins Innere der Ofenhaube ein. Da die heißen Gase unter die Ofenhaube einströmen, ist es auch möglich, beinahe vollständig oxidierte heiße Verbrennungsgase anstelle von Heizluft, welche über eine Brennkammer geleitet wird, unmittelbar zu Erwärmung des unteren Teiles der Elektrodenhülle 12 zu verwenden.

Der Mantel 40 ist an seinem oberen Ende von einem Ring 50 getragen, welcher den Außenmantel 41 des Mantels 40 mittels mehrerer Rahmeneckstüeke 51 verbindet, welche an dem Außenmantel 41 und dem Riiig 50 angeschweißt sein können. Der Ring 50 wird soaerseits von einem Rahmengestell 52 getragen, welches an hydraulischen Zylindern 53i von welchen in Fig. 1 nur einer dargestellt ist, zum Anheben und Absenken der Elektrode angebracht ist. Die Zylinder können auch durch Druckluft betätigt werden. Auf jeden Fall kann der Zylinder 53 durch nicht dargestellte Einrichtungen betätigt werden, um den Ring 50 und damit die Elektrodenumhüllung 12, die Elektrode 13 und den sie umgebenden Mantel 40 zusammen mit der umhüllung 12 anzuheben und abzusenken. Diese Bauteile werden entsprechend den Erfordernissen zum Einstellen des Stromflusses in der Ofenfüllung bzw. Gicht hochgehoben oder abgesenkt, um die Länge des Lichtbogens zwischen der Spitze der Elektrode 13 und der Füllung zu vergrößern oder zu verkleinern oder um den Abstand einzustellen, um welchen die Elektrode in die Füllung oder in darüber befindliche Schlackenschicht vorsteht, wenn der Ofen ein Wämeleitofen und nicht ein Lichtbogenofen ist. Das Servosystem sum Fühlen des Spannungsabfalls an dem Lichtbogen und zu einer entsprechenden Betätigung des Elektrodeneinatellzylinders 52 iet nicht dargestellt, da dies ein herkömmliches System sein kann und allgemein bekannt ist.

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V;uiiii die Umhüllung 12 und der Mantel 40 zusammen hochgehoben oder abgesenkt werden, gibt es keinen Schlupf oder ein Verrutschen 7A;iß"chen dor Elektrode 13 und der Einspannanordnung im unteren Ende der Umhüllung 12. Unter diesen Umständen v.cxdeii dann auch die Elektrodenkontaktelemente 20 zusammen mit der Umhüllung und dem Mantel ebenso wie die Leiter 34 und die· nachgiebigen Leiter $6 hochgehoben und abgesenkt, wobei die Leiter 3& an einem Pfosten 54- gehalten sind, welcher mit dem Rahmengestell 52 über dem Boden 10 verbunden ist. Ein bats am Umfang in Abständen voneinander angeordneter Kihrungsrollen 55 sind drehbar an den entsprechenden feststehenden Tr.a_L>stüti;en 56 gelagert. Mittels der Rollen 55 wird der Mantel 40 geführt; und seine Ausrichtiing aufrechterhalten, wenn er ernr/iJi'echend den Signalen, welche anzeigen, daß die Lichtbogen Länge geändert werden muß, zweiseitig gerichteten, vertikalen Verschiebungen ausgesetzt ist. Die Rollen 55 laufen aur !,ehrrteten Tragstreifen 571 welche an der Außenfläche Jea Außenmantels 51 angeschweißt sein können. Die Tragstützen .^lA-> lind an einer Unterlage 58 gehaltert, welche an der Ofenhaut.r 12a angebracht ist, obwohl sie auch an irgendeinem anderen feststehenden Bauteil ausreichender Festigkeit angebmcht sein könnte. Unter den Rollen 55 befindet sich ein Leitungskanal 59» welcher auf einem positiven Druck gehalten wird und welcher einen Luftauslaß bzw. -durchlaß 60 aufweist, um zu verhindern, daß Gase aus dem Ofen in den Raum über dem Baden. 10 ausströmen. Dies ist jedoch nur eine Ausführungsform, da eine. Dichtung für die üfenrauchgase eine Vielzahl von dem Fachmann gelaufiger Formen aufweisen kann.

An lir Elektrodenumhüilung Λ2 und an der in ihr ausgebildeten Sin. '.!-elektrode 15 sind mehrere Bereiche angezeigt, weiche den verschiedenen Härtungszuständun entsprechen. Die Bereiche sind durcn Klammern angegeben. Der Bereich, der durch die unterste Klammer 13a erfaßt ist, dßb der Bereich, in welchem die Elektrode im W--neu blichen voll ausgehärtet und vollständig gehärtet ist.

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In dem Bereich 13b befindet sich die Elektrodenpaste nahe dem oberen Ende in einem im wesontlichen nicht ^esinterfcen Zustand und in der Nähe.des unteren Endec in einem im v-esentlichen flüssigen Zusuaiid. i.LektrodenmassenzuEHtse werden in dem Bereich 13c gedacht.

nachfolgend v.'ird die Arbeitsweise der tlektrodeaforn:ungseinrichtung beschrieben. Es sei angenommen, daß der Ofen im Betrieb ist und da^ die Elektrode in der· Umhüllung 12 in den verschiedenen Härtungozusti'nden vorkommt, ferner sol L soviel von der unseren Spitze dex· Eloktrode 13 verbraucht sein, so daß sich die Elektrode weiter in den Ofen hinein erstrecken sollte. Hierzu v.ird mictels des Betf-tinm^szyliriders 16 der Hammkopf 14 befcj^:tif;r,^wäurch die Elektrode ein größeres Stück nach unten aus der Umhüllung 12 herausgeführt; .-;ird. Die nach unten wirkende Kraft muß in Verbindung mit dem Gewi.;hr der Elektrode ausreichen, um die ßeibungshaltekrai"t; zu überwinden, welche durch die unter Druck gesetzten ■ Kontaktpia τ; ten 2-0 ausgeübt wird, die auf das unterteilte oder geschütze untere Ende der Umhüllung 12 v/irken. Wenn die gesinterte Elektrode genügend v/eit aus der Umhüllung 12 vorsteht, wird lex* fiammkopf 14 zurückgezogen und gibt den Hohlreun im oberen l'eil der umhüllung 12 frei, welcher durch das Strangpressen der Elektrode aus dem unteren Teil geschaffen worden ist. Das Bedienungspersonal auf dem Boden 10 kann dinn weitere Llektrodenmasse in das Innex-e des Hohlraum am oberen Ende der Umhüllung 12 einbringen. Obwohl es vorher im einzelnen nicht beschrieben worden ist, sind auch Holzkernteile 61 vorgesehen, welche durch das Bedienungspersonal miteinander verbunden werden, bevor zusätzliche Elektrodenmasse am obfvm Ende der Umhüllung 12 um den Kex'n herum eingeführt wird. Die Kerne können durch mit Gewinde versehenen VorSprüngen miteinander verbunden werden, wobei ein Kern von dem gegenüber liegenden Ende des nächsten nachfolgenden Teils aufgeno«nen wird, oder die Holzkerne können dadurchniteinander verbwfaden

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werden, daß sie mit konischen bzw. kegelförmigen Verlängerungen in Form von Holzzapfen versehen sind, welche in eine entsprechende konische oder kegelförmige Ausnehmung in einem angrenzenden Teil passen. Auch kann irgendeine andere Verbindungsmethode, welche bei Eisenteilen nicht angewendet wird, hier- verwendet werden. Die Masse in dem Bereich 15c der Elektrode schmilzt dann infolge der Wärme, welche der Heißluft in dem durch den Mantel 40 begrenzten Ringkanal 40 entnommen wird, und die Masse schmilzt dann um den Holzkern herum, um eine entsprechend gesinterte Masse in dem Bereich 13A zu bilden. Wenn die Masse unten in der Umhüllung 12 stranggepreßt wird, wird sie aufgrund des Wärmeaustausches mit der Heißluft in dem Ringkanal 44 immer wärmer und" erstarrt immer mehr; gleichzeitig kommen die flüchtigen Kohlenwasserstoffe frei. Me flüchtigen Kohlenwasserstoffe sind durch die geschmolzene Paste oder Masse an dem oberen Ausgang abgedichtet, so daß sie in die Poren der Elektrode in einem Bereich unter der Kontaktplatte gezwungen werden, wo die Elektrode besser bzw. vollkommener ausgehärtet und gehärtet, aber porös genug ist, um die Kohlenwasserstoffgase aufzunehmen. Schließlich werden diese Gase durch die (Wärme-) Leitung von dem Ofen oben an der Elektrode ausreichend erwärmt, um zu fraiiktionieren und Kohlenstoff in den Ablagerungen in den Poren der besser bzw. vollständiger ausgehärteten Teile der Elektrode zu erzeugen. Hierdurch wird die elektrische Leitfähigkeit des vorstehendenj festgewordenen und ausgehärteten Elektrodenteils unter den Elektrodenplatten verbessert, wobei die Elektrode eine Temperatur von etwa 1.100° C erreichen kann, welche ausreicht, um die Gase und die Kohlenstoffablagerungen zu spalten. Bevor jedoch das Elektrodenmaterial diese Temperatur erreicht, werden die Holzkerne 61 karbonisiert und porös und können Gase aufnehmen, welche fraktionieren und Kohlenstoff in ihren Poren ablagern. Dies trägt weiter zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit der Elektroden bei. S

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Eine fortlaufende Einstellung der Lage der Elektrodenspitze entsprechend der strom- und spannungsempfindlichen nicht dargestellten Sensoren wird, wie oben beschrieben ist, dadurch erreicht, daß der Mantel 40, die Umhüllung 12, die elektrischen Kontaktelemente 20, das Gebläse 47, die ihm zugeordnete Leitung und das tragende Rahmengestell 50 als Ganzes in einer vertikalen oder einer anderen Richtung durch Betätigung des fluidbetätigten Zylinders 53 bewegt und verschoben. Diese Bewegungen haben eine ziemlich kleine Amplitude und führen nicht dazu, daß die Umhüllung 12 wesentlich näher, zu dem stark erwärmten Teil des Ofens bewegt werden, wo sie geschmolzen werden könnte, wodurch eisenhaltige Verunreinigungen in die Schmelze eingeführt würden,

Ein guter elektrischer Kontakt zwischen der Umhüllung und der Elektrode wird jederzeit aufrechterhalten, und zwar auch zu den Zeiten, zu welchen die Elektrode aus der Umhüllung 12 entgegen der Reibungshaltekraft gedruckt wird, welche zwischen dem unteren, unterteilten Teil der Umhüllung und der Elektrode besteht.

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Claims

Patentansprüche

.^Verfahren zur Herstellung einer Sinterelektrode für einen Elektroofen, dadurch gekennzeichnet, daß nicht gesintertes kohlenstoffhaltiges Material am oberen Ende einer vertikal-angeordneten, röhrenförmigen Umhüllung eingeführt wird, deren unteres Ende mit einem Elektroofen zusammenarbeitet und von dessen unteren Ende ein gesinterter und gehärteter Teil der Elektrode (13) vorsteht, daß erwärmtes Gas über die Außenfläche der Umhüllung geleitet wird, um das Material in der Nähe dessen unteren Endteil vorzusintern und auszuhärten, während gleichzeitig der untere gehärtete Teil durch .Hindurchleiten von Strom und durch Wärmestrahlung und -leitung erwärmt wird, welche sich aus der elektrischen Aktivität in dem Elektroofen ergeben, daß eine ausreichende Druckkraft auf einen Teil der Umhüllung (12) an deren unteren Ende ausgeübt wird, wo sich die Elektrode (13) in einem im wesentlichen gehärteten Zustand befindetj um sie durch Reibung am Austreten aus der Umhüllung (12) aufgrund der Wirkung der Schwerkraft , zu hindern und daß periodisch eine vertikal gerichtete Kraft auf das Material am oberen Ende der Umhüllung (12) ausgeübt wird, um die Reibungskraft zu überwinden und damit der untere gehärtete Elektrodenteil weiter aus der Umhüllung (12) vorsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Holzkernteile (61) nacheinander im wesentlichen mittig in die Umhüllung (13) an deren oberen Ende eingesetzt werden, um zur Verstärkung der Elektrode einen durch diese hindurchgehenden Holzdorn zu schaffen, und daß das ungesinterte, kohlenstoffhaltige Material an dem oberen Ende der Umhüllung um die Kernteile (61) herum eingeführt wird.

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3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erwärmte Gas eine Anfangstemperatur hat, die über 450° C liegt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (13) mit einer solchen Geschwindigkeit gesintert wird, daß die Kohlenwasserstoffgase, welche aus dem kohlenstoffhaltigen Material in den Sinterstufen nahe an dem unteren Ende entwickelt werden, durch einen vertikal angeordneten Teil des sich in plastischem Zustand befindenden Material daran gehindert werden, an dem oberen Ende zu entvächen, wobei die Gase nach unten in die Poren des zunehmend stärker gesinterten Eleltcodenteils gedrückt werden.
5- Einrichtung zur Herstellung einer Sinterelektrode für einen Elektroofen, gemäß des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Mefcallumhüllung (12) mit einer Öffnung an einem Ende für den Elektrodenaustritt und einer weiteren Öffnung an dem gegenüberliegenden Ende zum Einführen von Material zur Formung der Elektrode in der Umhüllung (12), um anschließend das Material in einem gehärteten Zustand zu sintern, in welchem es aus dem einen Ende austritt, durch eine Einrichtung (50) zum Tragen der Umhüllung (12) bezüglich des Elektroofens, durch eine Halteeinrichtung (17>22)_/Um ein Austreten der ■ Elektrode aus der Umhüllung (12) zu verhindern, und durch eine Einrichtung (14); um eine Kraft auf das die Elektrode bildende Material in der Umhüllung (12) auszuüben, um dadurch die auf die Elektrode (13) wirkende Haltekraft zu überwinden, damit sie aus der Umhüllung (12) austreten kann.
6. Einrichtung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch eine Einrichtung (40), welche einen Ringkanal (44) zum Leiten von heißem Gas begrenzt, das in Wärmeaustausch

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mit der Umhüllung (12) steht, wobei der Ringkanal (44) zumindest einen Teil der Umhüllung umgibt und das heiße Gas ein Vorsintern des Elektrodenmaterials bewirkt.
7· Einrichtung nach einem Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (12) einen im wesentlichen gleichförmigen Querschnitt und über ihre gesamte Länge eine im wesentlichen glatte und freie Innenfläche "aufweist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch ein Gebläse (67), um das erhitzte Gas entlang der Umhüllung (12) nach unten zu drücken.
9- Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (44) die Umhüllung (12) über einen Großteil deren Länge umgibt, daß eine Wärmeisolation (43,43') zwischen dem Ringkanal (44) und der Umhüllung (12) in deren oberen Teil angeordnet ist_t und daß der untere Teil der Umhüllung (12) nicht isoliert ist, so daß durch den Kanal (44) geleitetes, heißes Gas die Elektrode (13) im unteren Teil der Umhüllung (12) vorhärtet.
10.Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9 s dadurch gekennz eichne t, daß die Umhüllung (12) vertikal angeordnet ist und ein offenes unteres Ende aufweist, und daß die die Umhüllung tragende Einrichtung (50) auch den Ringkanal (44) trägt und so ausgelegt und angeordnet ist, daß zweiseitig gerichtete vertikale Verschiebungen durchführbar sind, so daß der Kanal (44) die Umhüllung (12) und die Elektrode (13) bezüglich des Elektroofens zusammen verschiebbar sind, und daß eine Einrichtung (53) zum Bewegen der Trageinrichtung (50) vorgesehen ist. . \

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11.Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (44) einen Mantel (40) auf v/eist, welcher die Umhüllung (12) in einem vorgegebenen Abstand umgibt, wodurch ein Durchlaß für das erhitzte Gas geschaffen ist, daß der Mantel (40) einen Einlaß zum Einleiten des erhitzten Gases am oberen Ende des Durchlasses und einen Auslaß an dem entfernt liegenden Ende aufweist, und daß eine Einrichtung (46,49) zum Anschließen einer Heißgasquelle an den Einlaß vorgesehen ist.
12.Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmeisolierung (43,43') in' dem Durchlaß (44) nahe der Umhüllung (12) angeordnet ist, um die Erwärmung der Elektrodenmasse in der Umhüllung (12) an deren einen Ende weitgehend zu begrenzen.
13·Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (40) zusammen mit der Umhüllung (12) von einer Trageinrichtung (50) getragen ist, welche für eine zweiseitig gerichtete vertikale Bewegung ausgelegt und angeordnet ist, um den Ringkanal (44), die Umhüllung (12) und die Elektrode (13) bezüglich eines Elektroofens miteinander zu verschieben, und daß eine Einrichtung (53) zum Bewegen der Trageinrichtung (50) vorgesehen ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (47) so angebracht ist, daß es zusammen mit dem Mantel (40) bewegbar ist.
15«Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 eis 14, gekennzeichnet durch eine Trageinrichtung (50) zum Halten der Umhüllung (12) in einer Lage, in welcher deren unteres Ende in einer bestimmten Lage bezüglich des Ofens . angeordnet ist, durch eine Einspanneinrichtung (22)

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die so ausgelegt und angeordnet ist, daß sie die Elektrode (13) in deren Austritteereich trägt, wo sie sich in einem im wesentlichen gehärteten Zustand befindet, durch eine erste Einrichtung (23 bis 26), um eine Kraft auf die Einspanneinrichtung (22) auszuüben, durch welche die Elektrode (13) eingespannt ist j so daß "sie sich nicht unter dem Einfluß der Schwerkraft aus der Umhüllung (12) heraus nach unten bewegt, und durch eine zweite Einrichtung (14), um eine ausreichende Kraft auf die Elektrode (13) über die obere Öffnung in der Umhüllung (13) auszuüben, um die Einspannkraft an der Einspanneinrichtung (22) zu überwinden, so daß die Elektrode (13) weiter aus der Umhüllung (13) ' vorgeschoben wird.
16.Einrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Einspanneinrichtung am unteren Ende der Umhüllung (12) eine Anzahl am Umfang angeordneter, axial verlaufender Segmente (17) aufweist, welche in Richtung auf die Elektrode (13) nachgeben, so daß sie mit Reibung an dieser anliegen.
17«Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine.Einrichtung (53) zum Bewegen der Trageinrichtung (50) in entgegengesetzten, vertikalen Richtungen vorgesehen ist, daß der Manbei (40) von der Trageinrichtung (50) und die Umhüllung (12) von dem Mantel (40) getragen sind, wodurch die Elektrode (13) in vertikaler Richtung bezüglich des Ofens einstellbar ist, um dadurch die elektrische Leitfähigkeit zwischen der Elektrode uncidem Inhalt des Ofens zu ändern, während die Elektrode (13) in der Umhüllung (12) eingespannt bleibt.

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18.Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Kontakteinrichtung (20) an der Umhüllung (12) anliegt, daß die Halteeinrichtung unterteilte Einrichtungen (17) aufweist, welche einen im wesentlichen festgewordenen Teil der Elektrode (13) umgeben und an diesem anliegen, und daß die unterteilten Einrichtungen (17) zwischen der Kontakteinrichtung (20) und der Elektrode, (13) angeordnet sind und unter dem Einfluß der durch die Wirkung der Kontakteinrichtungen (20) ausgeübten Kraft in Richtung auf die Mitte der Elektrode (15) nachgeben können.
19-Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekenn z. e ichne t, daß eine Anzahl am Umfang angeordneter, in vertikaler Richtung verlaufender, einander überlappender und miteinander verbundener Segmente (17) in dem einen Endbereich (13a) der Umhüllung (12) in Richtung auf die Elektrode (13) in der Umhüllung (12) nachgebend ausgebildet sind.
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, b' ^e k e η nzeichnet durch eine Plattenanordnung, welche über den Verbindungsstellen zwischen den Segmenten (17) &er Umhüllung (12) angeordnet sind, durch die elektrische Kontakteinrichtung (22), die gegen die Plattenanordnung (21) gedrückt ist, und durch die eine Kraft ausübende Einrichtung (22), welche auf die Kontakteinrichtung wirkt.
21.Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung,um eine Kraft auf das die Elektrode bildende Material auszuüben, eine Ramm- oder Stoßeinrichtung (14) aufweist, welche in der anderen öffnung der Umhüllung (13) eingepaßt ist, und durch eine betriebsmäßig mit der Rammeinrichtung (14) gekuppelte

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Einrichtung (I5j16)_? um die Rammeinrichtung gegen das Elektrodenmaterial zu drücken, um die Elektrode aus dem Gehäuse (13) herauszustoßen und um die Rammeinrichtung (14) zurückzuziehen, damit weiteres Material zur Bildung der Elektrode in die Umhüllung (12) "eingeführt werden kann«

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