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VERFAHREN ZUR FORMIERUNG BmEER SELBSTBRENNENDEN
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DAUERELEKTRODE UND VORRICHTUNG ZUR DURCHiiiiflNG DES VERFAHRENS Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektrothermie, insbesondere
auf ein Verfahren zur Formierung einer selbstbrennenden Dauerelektrode und eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und kann in Schwarz- und Buntmetallindustrie,
in Chemie und in anderen Industriezweigen, wo mit selbstbrennenden Dauerelektroden
ausgerüstete Elektroöfen eingesetzt werden, angewendet werden.
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Die weitere Entwicklung der Erzelektrotherniie wurde vor ein Problem
der Schaffung neuer fortschrittlicher Arten von Elektroofenausrüstungen bei einer
gleichzeitigen Ausarbeitung fortschrittlicher Betriebsweisen dieser Ausrüstungen
gestellt, was insgesamt eine höhere Leistung, eine Senkung der Selbstkosten für
die zu liefernden Erzeugnisse und eine Verbesserung von sanitär-hygienischen Arbeitsbedingungen
für das Bedienungspersonal gewährleisten soll.
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Bekannt ist ein Verfahren zur Formierung einer selbst; brennenden
Dauerelektrode (Söderbergelektrode) mit Voll- oder Hohlquerschnitt, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß man die Elektrodenmasse in ein Metallgehäuse füllt, wo sie
während der Röstung der Elektrode vier Aggregat zustände durchmacht.
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Am Anfangs im oberen Elektrodenteil, befindet sich die gefüllte Elektrodenmasse
(bei einer Temperatur von 0 bis 708C) in einem festen Zustand, und zwar in Form
von einzelnen Stücken oder Blöcken. In der darunterliegenden Schicht (bei einer
Temperatur von +70 bis +3600C) geht die Elektroden.
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masse in den nächsten Aggregatzustand uber und wird teigformig, am
Eintritt in die Zone und in der Zone der Elektrokontaktbaugruppe (bei einer Temperatur
von +360 bis 4000C) geht die Elektrodenmasse dann aus dem flüssigen Zustand in einen
sintert plastischen Zustand über (Verkokungszone). Ferner im unteren Teil der Elektrokontaktbaugruppe
(bei einer Temperatur von +400 bis +5000C) die Elektrodenmasse zusammen und geht
in einen festen Zustand über, wobei sie einen Elektrodenblock bildet. Bei der Elektrodenmasse
vermindert sich im zusammengebackenen Zustand der elektrische Widerstand stark und
es erhöht sich die elektrische Leitfähigkeit. Bei einem normalen Gang des Sinterungsprozesses
der selbstbrennenden Söderbergelektrode bewegt sich die Masse zur kontinuierlichen
Formierung der Elektrode unter Berücksichtigung ihrer Verbrennung zusammen mit dem
Petallgehäuse durch spezielle Vorrichtungen, die dieses Metallgehäuse zusammen mit
der Masse (d.h. die Elektrode im Ganzen) festhalten und verstellen. Dabei geht der
Prozeß des Verbrauchs (Verbrennung) der Elektrode, der Prozeß,der Sinterung und
der Prozeß der Verstellung der Elektrode zur Kompensation der Verbrennung unabhängig
voneinander
vor sich. In einem Idealfall müssen für die Söderbergelektrode aie drei Prozesse
gleichzeitig und stabil vor sich gehen.
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Infolge einer Reihe von Ursachen, die mit Veränderung (Störung) des
Ablaufs des technologischen Prozesses, z.B.
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wegen Veränderung der Rohstoffzusammenset zung, der Gichtdosiereung
usw., der elektrischen Parameter des Ofens, z.B.
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wegen Veränderung des Badwiderstandes, der Güte der Elektrodenmasse
und deren nichthomogener Struktur (d.h. nichthomogener Verteilung von Komponenten),
wegen Unvollkommenheit der Elektrokontaktbaugruppe und Unvollkommenheit der Vorrichtungen
zur mechanischen Verstellung der Elektrode sowie unter dem Einfluß des Skineffekts
und des nNaheffektsn gehen die genannten Prozesse bei dem bekannten Verfahren zur
Formierung der selbstbrennenden Elektrode nicht gleichzeitig und nicht stabil vor
sich. Bestenfalls fuhren verschiedene Vervollkommnungen des oben beschriebenen Verfahrens
zu einer Synchronisation von zwei der drei Prozesse, z.B. des Prozesses der Verbrennung
der Elektrode mit dem Prozeß deren Verstellung zur Kompensation der Verbrennung,
jedoch erfolgt dann der Prozeß der Sinterung der Elektrode nicht synchron usw.
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Da die genannten Prozesse nicht gleichzeitig und nicht stabil verlaufen,
so entstehen folgende ernste Nachteile des bekannten Verfahrens zur Formierung einer
selbstbrennenden Dauerelektrode (Soderijerge lektrode) ,
Wenn der
Prozeß der Verbrennung der Elektrode dem Prozeß deren Sinterung voreilt, und mit
dem Prozeß der Verstellung der Elektrode zur Kompensation der Verbrennung synchron
ist, so senkt sich die Verkokungszone der Elektrode unterhalb des Standes der Backen
der Elektrokontaktbaugruppe, der gesamteelektrische Strom fließt durch das Metallgehäuse
(da die fltissige Elektrodenmasse praktisch nicht stromleitend ist), dabei besteht
eine reale Möglichkeit eines "nassen" Abrisses der Elektrode mit Ausfließen der
Masse.
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Bleibt jedoch der Prozeß der Verbrennung der Elektrode ihrer zurück
hinter dem Prozeß l Sinterung, so kann der mit dem ersten Prozeß synchron verlaufende
Prozeß der Verstellung der Elektrode zur Kompensation der Verbrennung die Erhöhung
der Verkokungszone der Elektrode oberhalb des optimalen Standes oder oberhalb des
Backen endes der Elektrokontaktbaugruppe nicht verhindern. Dies führt zum Rerabbröckeln
des verkokten Teils der Elektrode und zu deren "trockenem" Abriß.
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Bei dem bekannten Verfahren zur Formierung der Elektrode ist auch
eine solche Kombination der Prozesse möglich, wenn der Prozeß der Verbrennung der
Elektrode und der Prozeß der-Sinterung ziemlich synchron verlaufen, wahrend der
Prozeß der Elektrodenverstellung (zur Kompensation der Verbrennung) gegenüber den
beiden ersten Prozessen nicht synchron ist.
Diese Erscheinung kommt ziemlich oft vor sowohl bei Verwendung von Wisdom-Bremsea
als auch von modernen Muchanismen
zum Festhalten und Verstellen
der Elektroden mit zwei Bremsringen als auch bei dem in der Praxis vorkommenden
Durchschlüpfen der Elektrode in den Verstellungssorrichtungen beliebiger Konstruktionen.
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Bei jedem der beschriebenen Fälle führt der Abriß der Elektrode zur
Erhöhung des Verbrauchs an Elektrodenmasse, Elektroenergie, Betriebsunterbrechungen
des Elektroofens und Verminderung der Leistung.
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Bekannt ist ferner eine Reihe von Vorrichtungen zur Formierung einer
selbstbrennenden Elektrode mit Voll- oder Hohlquerschnitt.
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Bekannt ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Formierung einer
selbstbrennenden Elektrode, bestehend aus einer Gichtbeschickungsrohr, einer stationären
stromfiihrenden Form.
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einen der hohlen selbstbrennenden Elektrode, die mit Pressen ausgestattetem
massezuführendem Raum verbunden ist, und einen Antrieb zur Verstellung der Elektrode.
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Die konstante stromführende Form stellt eine seitens des Ofenraumes
offene Matrize mit Doppelwand dar, die zusammen mit Stromzuleitung an dem tragenden
Gehäuse befestigt ist, das als Fortsetzung der zu formierenden Elektrode dient und
durch den Oberteil mit dem Antrieb z.ur Verstellung der Elektrode verbunden ist.
Zur Gewährleistung einer kontinuierlichen Formierung der Elektrode und deren Austritt
aus der Form sind in dem oberen Teil der konstanten stromführenden
Form
Offnungen fur die Zuführung der flüssigen Elektrodenmasse vorgesehen und eine Vorrichtung
in Form eines Zylinders mit einem Ringkolben angeordnet. Um die Länge der Stromzuleitung
zu vermindern,ist der Stromverteilungsring über der konstanten stromfuhrenden Form
angeordnet und an dem tragenden Gehäuse befestigt.
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Eine solche Vorrichtung zur Formierung einer selbstbrennenden Dauerelektrode
zeichnet sich jedoch durch eine komplizierte Bauart und eine komplizierte Bedienung
sowie durch die Notwendigkeit einer unmittelbaren Zufuhr der verflüssigten Masse
in die stromfiihrende Form aus. Außerdem gestattet eine solche Vorrichtung nicht,
einen ausreichenden Druck auf die Elektrodenmasse zu entwickeln, was zur Verminderung
der Dichte des Elektrodenblocks beim Backen führt Ein weiterer Nachteil bei der
Formierung einer hohlen selbstbrennenden Dauerelektrode besteht darin, daß es nicht
möglich ist, das die Zentralöffnung in der Elektrode formierende Gichtbeschickungsrohr
zu verstellen, wodurch einerseits dessen Leistungfähigkeit und Zuverlässigkeit sich
vermindert und andererseits, falls das Rohr abbrennt und dadurch der technologische
Prozeß gestört wird, auch der Verkokungsgang der Elektrode gestört werden kann.
Es entsteht dadurch eine Gefahr, daß die körperlichen Ganzheit der hohlen selbstbrennenden
Elektrode nach deren Höhe und Querschnitt gestört wird und die Elektrodenmasse ausfließt.
Dabei kommt es entweder
zur Verminderung der Elektrodengüte bei
einem zähen Verbrauch an Elektrode oder zum Abbruch der Elektrode.
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Diese Erscheinungen rühren zu einem zusätzlichen Elektro--Energie-
und Elektrodenmasseverbrauch sowie zur Verminderung der Leistung des Elektroofens.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Gewährleistung eines
synchron und stabil ablaufenden Prozesses der Sinter rung, der Elektrodenverbrennung
und der Elektrodenverstellung zwecks Kompensation der Elektrodenverbrennung.
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Ein weiteres Ziel ist die Erhöhung der Elektrodengüte.
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Das Ziel der Erfindung ist es auch, den Verbrauch sn Elektrodenmnsse
und an Elektroenergie zu senken.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Steigerung der Leistung.
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Ein Ziel der Erfindung ist auch die Vermeidung einer ungleichmäßigen
Sinterung der Elektrode, deren Verstellung zur Kompensation der Verbrennung und
des Verbrennungsprozesses über die Höhe una den Querschnitt der Elektrode unter
dem Sinfluß z.B. von Skineffekt und "Naheffekt".
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Formierung
einer selbstbrennenden Elektrode zu schaffen, das die Zufuhrung der Elektrodenmasse
in die stromführende Form nach der Temperatur der zu formierenden Elektrode und
eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfihrtas vorsieht, in der,die konstruktive
Gestaltung des massezuführenden
Hohlraumes und der Gichtbeschickungsbaugruppe
auf neue Art und Weise gelöst -ist.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei dci erfindungsgemäßen
Verfahren zur Formierung der selbstbrennenden Elektrode gemäß der Erfindung die
Zuführung der Elektrodenmasse in die stromleitende Form auf Grund der Ergebnisse
einer Temperaturmessung der zu formierenden Elektrode an mehreren Keßpunkten, die
über die Höhe und den Querschnitt der Elektrode verteilt sind, mit einer Geschwindigkeit
durchgeführt wird, die der der Verkokung, der Verstellung und der Verbrennung der
Elektrode entspricht.
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Um eine ungleichmäßige Sinterung zu verhindern wird zweckmäßigerweise
die Elektrodenmasse in die Verkokungszone der Elektrode selektiv eingeführt.
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Es ist auch wtinschenswert, während der Formierung einer selbstbrennenden
Elektrode in die Elektrodenmasse Fluß und/oder Legie rungazusätze hineinzugeben.
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erfindungsgemäßen In der Vorrichtung zur Durchrrung des Yerfahrens
zur Formierung einer selbstbrennenden Elektrode, bestehend aus einem Gichtbeschickungsmittel,
z.ß. aus eines Rohr, aus einer unveränderlichen stromfuhrenden Form der selbstbrennenden
Elektrode, die mit dem massezurührenden, mit Pressen ausgestatteten Hohlraum verbunden
ist, einen Antrieb zur Verstellung der Elektrode und aus Thermoelementen für die
Messung der Temperatur der zu formierenden Elektrode
gemäß der
Erfindung der massezuführende Hohlraum in Gestalt von Rohren ausgebildet ist, die
um das Gichtbeschickungsrohr herum angeordnet und am Antrieb zur Verstellung der
Elektrode befestigt sind, dabei ist die genannte Presse in jedem Rohr angebracht.
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Es werden vorzugsweise als genannte Thermoelemente Thermogeber verwendet,
die in die Elektrodenmasse eingeführt sind.
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Zur Formierung einer selbstbrennenden Rohlelektrode wird das Gichtbeschickungsrohr
mit Einzelantrieb zur Verstellung ausgestattet, der mit Thermogebern verbunden ist,
die auf dem genannten Rohr angebracht sind.
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Der genannte Binzelantrieb zur Verstellung kann als Spindel, die
durch einen elektromechanischen Antrieb angetrieben wird, ausgebildet sein.
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Zur Erhöhung der Güte der zu formierenden Elektrode und der Stabilisierung
der Betriebsweise des Ofens wird zweckmSssig die erfindungsgemäße Vorrichtung mit
einer Programmfolgeeinrichtung versehen, deren Eingang mit den Thermogebern und
deren ausgang mit den Pressen verbunden sind.
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Für eine zuverlässige und qualitätsgerechte Arbeit der unveränderlichen
stromführenden Form zur Formierung einer selbstbrennenden Elektrode wird zweckmäßig
an die massezuführenden Rohre ein Verbindungsring angebracht und daran i Falzstoß
wassergekühlte Elektrokontktelemente in Form won
Platten zu befestigen,
die untereinander auch im Falzstoß vereinigt sind, wobei die genannten Elemente
(Platten) untereinander zusätzlich lösbar verbunden sein müssen.
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Das Gichtbeschickungsrohr kann in seinem unteren Teil gekühlt, mit
Innenkanälen für den Durchfluß von Wasser-Luft--Gemisch sowie mit der Möglichkeit
einer Regelung der Zuführung dieses Gemischs ausgebildet sein.
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Es wird auch zweckmäßig in dem Verbindungsring, wo das Gichtbeschickungsrohr
hindurchgeht, eine isolierte Führungsbuchse angeordnet und befestigt, die zugleich
als Abdichtung dient* Die stromführende Form kann mit Fühlern versehen sein die
periodisch in das Forminnere in die Verkokungszone der Elektrode durch die isolierten
Abdichtungen eingeführt werden, die in dem Verbindungsring an mehreren Punkten über
den Umfang und den Querschnitt der Elektrode angebracht sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Formierung einer selbst brennenden
Elektrode und die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gewährleisten gegenüber
den bisher besten Errungenschaften auf diesem Gebiet a) eine Senkung des Elektroenergieverbrauchs
bis 7% b) eine Senkung des Verbrauchs der Elektrodenmasse mindestens um 30%, c?
eine Verwendung von Gichtbestandteilen bis 20-25%, einschließlich Bestandteile bis
10 mQ
d) einen Effekt bei der Wärmeverwendung der Abgase.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung soll nachstehend das Verfahren
zur Formierung einer selbstbrennenden Elektrode und Beispiele der Vorrichtung zur
Durchführung des genannten Verfahrens unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
näher beschrieben werden. Es zeigt Fig. 1 die Gesamtansicht der Vorrichtung zur
Formierung einer selbstbrennenden Elektrode, im Schnitt, gemäß der Erfindung; Fig.
2 eine Variante der Vorrichtung zur Formierung einer selbstbrennenden Hohlelektrode,
im Schnitt, gemaß der Erfindung Fig. 3 eine Variante der Vorrichtung zur Bormierungeiner
selbstbrennenden Vollelektrode, im Schnitt, gemäß der Erfindung; Fig. 4 eine Variante
zur Formierung einer selbstbrennenden Elektrode, im Schnitt, die gemäß der Erfindung
mit einer Programmfolgeeinrichtung ausgestattet ist; Fig. 5 die unveränderliche
stromführende Form der Vorrichtung zur Formierung einer selbstbrennenden Hohlelektrode,
im Schnitt, gemäß der Erfindung2 Fig. 6 die Ansicht in Fig. 5 in Pfeilrichtung 1;
Big. 7 die unveränderliche stromführende Form der Vorrichtung zur Formierung einer
selbstbrennenden Vollelektrode, im Schnitt, gemäß der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Formierung einer selbst.
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brennenden Elektrode besteht im folgenden. Man beschickt die Elektrodenmasse
in den massezuführenden Hohlraum und preßt unter dem Zwangdruck die beschickte Elektrodenmasse
aus dem massezuführenden Hohlraum in die unveränderliche strom£uhrende Form, wo
die Verkokung der Elektrodenmasse und deren Verwandlung in einen Elektrodenblock
unter dem Einfluß des elektrischen Stroms (Joulesche Wärme) und der Wärme, die auf
gosdie ten der Wärme leitung durch/ Elektrode aus dem Ofenherd gelangt, erfolgt.
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Der Druck der Masse in der stromführenden Form wird durch ein relativ
geringes Gewicht der Massensäulen in dem massezuführenien Hohlraum und durch einen
wesentlichen Zwangsdruck auf die Elektrodenmasse durch Pressung erzeugt.
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Der in der Verkokungszone auf die Elektrodenmasse auszuSbende Zwangsiruck
weist nach dem bekannten physikalischen -Gesetz eine nach allen Richtungen im Innern
der unveränderlichen stromführenden Form gleiche Größe auf, was einerseits zum Erhalt
einer dichten und qualitätsgerechten Elektrode beiträgt und andererseits als Hauptfaktor
dient, der die Verstellung der Elektrode aus der Form entsprechend ihrer Verkokung
und Verbrennung gewährleistet.
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Die Zuführung der Elektrodenmasse in die stromführende Form wird
entsprechend den Ergebnissen einer kontinuierlichen Messung der Temperatur der zu
formierenden Elektrode an
mehreren KeßpuSkten durchgeführt, die
über die Höhe und den Querschnitt der Elektrode verteilt sind, mit einer Geschwindigkeit,
die der der Verkokung, der Verstellung und der Verbrennung der Elektrode entspricht.
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Im Falle einer gleichmäßigen Sinterung der nasse dberdie Höhe und
den Querschnitt der Elektrode wird in einem bestimmten Moment ein Befehl gegeben,
der alle Pressen gleichzeitig in Betrieb setzt, die auf die Elektrodenmasse einwirken.
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Im Palle einer ungleichmäßigen Sinterung der Masse über die Hohe
und den Querschnitt der Elektrode in der stromfUhrent den Form, z.B. in einem dreiphasigen
Dreielektrodensystem mit der Anordnung der Elektroden in den Eckpunkten eines gleichseitigen
Dreiecks wird auf Kosten eines Skineffekts und eines.
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"Naheffekts" selektiv zu einem bestimmten Moment ein Befehl für die
Inbetriebsetzung einzelner Pressen gegeben~ Bei dem beschriebenen Verfahren ist
es möglich, Legieren.
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gs-und/oder Flußzusätze tber den zentralen Teil der zu formierenden
Elektrode einzuführen, so daß gleichzeitig mit des Prozeß der Xaterialschmelzung
die Legierung der Schmelze und deren Rafinierung sowie die Garschmelze des zu erhaltenden
Produktes bis zur vorgegebenen chemischen Zusammensetzung erfolgt, wobei der Verbrauch
an Legierungselementen durch Verminderung der Bbbrandverluste gesenkt wird.
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Der industrielle Nutzen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ermittelt
aus der Notwendigkeit der Einführung des Ein satzes von Elektroöfen, die mit Vorrichtungen
zur Formierung der Elektroden ohne Gehäuse, mit einem hohlen oder vollen Querschnitt
z.B. von Elektroöfen zur Herstelluhg von Calcium arbid oder Ferrolegierungen sowie
von Elektroöfen für technologische Prozesse ausgerüstet sind, wo das Eisen des Gehäuses
einer gewöhnlichen selbstbrennenden Elektrode für das herzustellende Produkt schädlich
ist, wie z.B. für Silikoaluminium, Silizium, .etallmangan ti. a.
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Die in Sig. 1 dargestellte Variante der Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens der Formierung des selbstbrennenden Elektrode enthält
eine unveränderliche stromführende Form 1, die mit dem massezuführenden Hohlraum,
der aus Rohren 2 ausgebildet ist, in Verbindung steht. Die Anzahl der Rohre 2 kann
in Abhängigkeit von der Größe der zu Im- -formierenden Elektrode 3 drei, vier oder
mehr betragen. Falle einer Verwendung von drei Rohren 2 werden sie im Grundriß unter
einem Winkel von jeweils 1200 angeordnet (an den Eckpunkten eines gleichseitigen
Dreiecks), bei einem Vierrohrensystem werden die Rohre 2-unter einem Winkel von
90° (an den Eckpunkten eines Quadrates) angeordnet usw. Im oberen Teil sind die
massezuführenden Rohre 2 an dem Antrieb 4 zur Verstellung der Elektrode 3 über eine
Elektroisolation 5 befestigt. An dem oberen Teil jedes massezuführenden Rohres 2
sind
Pressen 6 angeordnet, deren jede eine Stange 7 und einen KolbenS
besitzt. Die Pressen 6 sind mit den massezuführenden Rohren 2 über Elektroisolation
9 verbunden. An den massezuführenden Rohren 2 ist über elektrische und Wärmeisolation
10 auch ein Stromverteilungsring 11 einer Stromzuleitung 12 befestigt, der mit der
stromführenden Form 1 durch wassergekühlten Rohrschienen 13 verbunden ist. Die Vorrichtung
weist auch ein Gichtbeschickungsrohr 14 auf, um das rundherum massezuführende Rohre
2 angeordnet sind und das unten mit der stromführenden Form 1 verbunden ist; im
oberen Teil wird daß Rohr 14 elektrisch isoliert, an den Antrieb 4 zur Verstellung
der Elektrode 3 befestigt, mit einen Bunker 15 verbunden und hat einen Gaszug 16.
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Zur Verminderung elektrischer Verluste in den Metallkonstruktionen
werden die Teile der massezufuhrenden Rohre 2 und das Gichtbeschickungsrohr 14,
die sich in der Nähe der stromfGhrenden Elemente, wie Stromverteilungsring 11, Stromzufuhrung
12 und wassergekühlte Rohrsohienen 13, befinden, aus Materialien mit einer geringen
Permeabilität, z.B. aus nichtmagnetischem Stahl, hergestellt.
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Die Vorrichtung arbeitet wie folgt.
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Die Elektrodenmasse wird über Rohrstutzen 17, die jede der Pressen
6 hat, in festem oder flüssigem Zustand aus den Bunker (nicht dargestellt) nach
beliebigem bekannten Verfahren (z.30 durch Rohre, Vibroschläuche, Schnecken usw.)
in
die massezuführenden Rohre 2 und durch diese in die unveränder
liche stromfUhrende Form 1 zugeführt, wo die hohle Elektrode 3 unter dem Einfluß
des elektrischen Stroms sowie der Wärme, die aus dem Ofenherd (Wanne) kommt, sich
formiert und gesin; tert wird. Der elektrische Strom gelangt in die stromführende
Form 1 über die wassergekühlten Rohrschienen 13von dem Stromverteilungsring 11 der
Stromleitung 12, die mit der Speisequelle des Ofens (nicht dargestellt) verbunden
ist.
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Die Pressen 6 drücken gleichzeitig oder getrennt, nach bestimmten
Zeitpunkten, unter Einwirkung von Preßluft oder--Flüssigkeit die Elektrodenmasse
zusammen und drucken sie nach und nach aus den masseführenden Rohren 2 in die unverändE
derliche stromführende Form 1. Die Fernsteuerung der Pressen 6 erfolgt von Hand
oder automatisch. Der konstante Druck der Elektrodenmasse wird auch durch die Höhe
der Säule in den massezuführenden Rohren 2 gewährleistet. Unter dem Einfluß der
Elektrodenmasse wird aus der stromfUhrenden Form 1 die gesinterte Hohlelektrode
3 herausgedrückt. Die Gicht 18 gelangt aus dem Bunker 15 durch das Gichtbeschickungsrohr
14 die in einen Ofenherd (Wanne) 19 unmittelbar unter elektrischen Lichtbögen, die
an der Stirnseite der Hohlelektrode 3 brennen.
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Aus dem Ofenherd 19 steigt das Heißgas nach oben durch das Gichtbeschickungsrohr
14,und gibt einen beträchtlichen Teil seiner Wärme an die Gicht 18 und wird über
den Gaszug 16 entfernt.
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Es ist auch eine umgekehrte Gaszuführung von oben nach unten über
das Gichtbeschickungsrohr 14 in die Gicht 18 möglich, dabei kann das aus dem Elektroofen
(z.B. über den Gaszug im Ofengewolbe) aufgefangene Gas oder ein anderes Gas (z.B.
Erdgas oder Inertgas) benutzt werden.
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Die Verstellung der gesamten Konstruktion der Vorrichtuxg mit der
Hohlelektrode 3 erfolgt unter der Einwirkung eines automatischen Leistungsreglers
(in Fig. 1 nicht dargestellt) mittels Antrieb 4 zur Verstellung der Elektrode 3,
der als der Hydraulikantrieb, wie in Fig. gezeigt, oder als elektromechanischer
Antrieb in Form einer Schrauben- oder Seilwinde oder einer anderen beliebigen Konstruktion
ausgebildet werden kann. Die Kontrolle der Temperatur der Elektrodenmasse in der
stromführenden Form 1 wird während der Formierung der Elektrode 3 mittels Thermogebern
oder Fühlern (in Fig. 1 nicht dargestellt) kontrolliert.
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Eine weitere in Fig. 2 dargestellte Variante der Vorrich tung enthält
eine unveränderliche stromeuhrende Form 1 zur eerstellung einer hohlen selbstbrennenden
Elektrode, und massezuführende Rohre 2, die unten mit der stromfLihrenden Form 1
und oben mit dem Antrieb 4 zur Verstellung der Elektrcde 3 verbunden sind.
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duf dem oberen Teil der massezufährenden Rohre 2 sind die Pressen
6 angeordnet und befestigt.
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In das Innere der stromführenden Form 1 ist durch eine darauf angeordnete
isolierende Abdichtung 20 ein Gichtbeschickungsrohr 14 durchgelassen, das die Innenwand
der stromführenden Form 1 bildet.
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Auf dem Gichtbeschickungsrohr 14 sind über dessen Umfang mittels
Konsolen 27 Thermogeber 22 befestigt, die in das Innere der stromführenden Form
1 durch isolierende Abdichtungen 23 an mehreren Punkten über die Höhe und den Querschnitt
der zu formierenden hohlen selbstbrennenden Elektrode 3 in deren Verkokungszone
hineinführen.
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In dem oberen Teil geht das Gichtbeschickungsrohr 14 durch die isolierende
Fuhrungsbuchse 24 hindurch, die in die Konstruktion des Antriebs 4 zur Verstellung
der Elektrode 3 eingebaut ist und mit diesem über Konsolen 25 durch Schraubenwinden
26 verbunden wird.
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In Abhängigkeit von dem technologischen Prozeß wird das ganze Gichtbeschickungsrohr
14 aus einem feuerfesten und verschleißfesten Material, z.B. Stahl, Titan u.a. oder
nur dessen unterer Teil ausgeführt, der in die unveränderliche stromführende Form
hineingefhrt wird.
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Im letzteren Fall wird der obere Teil des Gichtbeschickungrohrs 14
aus einem verschleißfesten und oxydationsfesten Material, z.B. Stahl u.ä. hergestellt.
Der untere Teil des Gichtbeschickungsrohres 14 kann außerdem als abnehmbarer wassergekühlter
Gußteil, z.B. aus Gußeisen mit einer ausgegoaaellea Stahlschlange, ausgefürt in.
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Im oberen Teil des Rohres 14 wird eine elektrisch isolierte Abdichtung
27 befestigt, die die Abdichtung der teleskopischen Verbindung mit dem Rohrstück
des Beschi,ckungs.
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bunkers 15 gewährleistet.
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Die Anzahl der Schraubenwinden 26 wird bestimmt ausgehend von den
Abmessungen des Gichtbeschickungsrohres 14 oder genauen von den Abmessungen einer
hohlen selbstbrennenden Elektrode 3, jedoch soll deren Anzahl nicht unter zwei liegen.
Die Schraubenwinden können von Hand oder mittels eines ferngesteuerten Antriebs,
z.B. mittels eines Elektromotors oder eines Motorgetriebe, angetrieben weiden.
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Die Anzahl der Thermogeber 22 und deren Anordnung wird in Abhängigkeit
von den Abmessungen der hohlen selbstbrennenden Elektrode bestimmt.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise.
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Im Anfangsmoment wird das Gichtbeschickungsrohr 14 vonden Schraubenwinden
26 in die untere Endstellung so verstellt, daß man daran einen zeitweiligen pilzförmigen
Verschluß aus Feinblech, z.B. Stahl, auf beliebige Weise, z.B. durch Schwer ßen,
leicht befestigt werden konnte. Sodann wird das Gichtbeschickungs,rohr 14 durch
Schraubenwinden 26 so weit hochgeho-.
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ben, bis der pilzförmige Verschluß die Fläche des unteren Randes der
stromführenden Form 1 berührt, so daß zwischen dem Gichtbeschickungsrohr 14 und
der stromführenden Porm 1 zur Formierung einer hohlen selbstbrennenden Elektrode
3 ein von unten geschlossener Ringhohlraum gebildet wird.
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Im nächsten Moment wird die Vorrichtung mit Hilfe des Antriebs 4
zur Verstellung der Elektrode 3 nach unten gesenkt; damit der Abstand von dem pilzförmigen
Verschluß (und somit der Stirnseite der stromführenden Form 1) bis zum Ofenherd
150...200 mm beträgt.
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Daraufhin wird aus dem Beschickungsbunker 15 durch das Gichtbeschickungsrohr
14 die erste bestimmte Portion der Gicht 18 in Form eines stromführenden Kohlenstoffmaterials,
z.B. Koks, zugeführt, der auf diese Weise unter die untere Stirnseite der künftigen
hohlen selbstbrennenden Elektrode 3 gelangt, sowie den Raum zwischen den benachbarten
Elektrode den im Innern des Ofens schließt, wobei ein Stromkreis für den späteren
Durchfluß des elektrischen Stroms gebildet wird.
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Nach einem beliebigen bekannten Verfahren, z.B. mit Hilfe von Speiseschnecken
oder Vibroschläuchen wird nun die Elektrodenmasse in die massezuführenden Rohre
2 beschickt, indem sie den ganzen für sie bestimmten Raum ausfüllt: den Ringhohlraum
der künftigen hohlen selbstbrennenden Elektrode 3 und die massezuführenden Rohre
2 bis zur Spitze ausfüllt. Nun werden die Pressen 6 in Betrieb genommen, die die
Elektrodenmasse vorverdichtet und vorkomprimmiert. Im weiteren, bei einem stationären
Zustand, wird die Elektrodenmasse in der Verkokungszone der Elektrode nicht nur
durch die Pressen 6 zusammengepreßt, sondern es wird auch die gesinterte Blekttode
3 herauszedrUckt Eineschaltet wird die Zufühhrung der
Elektroenergie
und der elektrische Strom beginnt durch die Rohrschienen 13 über die stromführende
Fona 1, den pilzformigen Verschluß und den Koks in dem auf diese Weise geschlossenen
Stromkreis zu fließen. Dabei erwärmen sich der pilzförmi ge Verschluß, der Koks
und die Elektrodenmasse, was allmählich zur Schaffung von Temperaturbedingungen
zur Formierung einer hohlen selbstbrennenden Elektrode 3 führt.
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Entsprechend der Erzielung einer Verkokungstemperatur der Elektrode
von 350 + 400°C und höher kommt es, beginnend von der Stirnseite Lind dann aufwärts
über den Querschnitt der Elektrode, zu einer Aggregatumwandlung der Elektrodenmasse
und zur Bildung eines festen elektrisch leitenden Blocks. Zu diesem Moment verbrennt
vollständig der pilzförmige Verschluß, nachdem er sein Zweck erfüllt hat, und das
Gichtbeschickungsrohr 14 nimmt mittels der Schraubenwinden 26 auf Grund der Angaben
der mit dem Rohr 14 zusammen verstellbaren Thermogeber 22 eine bestimmte Stellung
im Innern der stromführenden Borm 1 ein, indem die Erzeugung einer qualitätsgerechten
hohlen selbstbrennenden Elektrode 3 gewährleistet wird.
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Bei einem stationären technologischen Prozeß wird die Elektrodenmasse
kontinuierlich zugeführt, auch die Zufhrung der Gicht mit vorgegebener Zusammensetzung
erfolgt kontinuierlich.
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Das sich im Ofenherd ausscheidende Gas steigt aufwärts im Gichtbeschickungsrohr
14, das seine Wärme an die Gicht 18
abgibt und dann über den Gaszug
16 entfernt wird. Bei dieser Variante der Vorrichtung ist auch eine umgekehrte Zuführting
von Gas von oben nach unten über das Gichtbeschickungsrohr 14 und die Gicht 18 möglich,
dabei kann das aus dem Elektroofen aufzufangende Gas (z.B. das über den Gasabzug
in Ofengewölbe abgesaugte Gas) oder ein anderer Gas verwendet werden.
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Bei einem normalen Ablauf des technologischen Prozesses einer normalen
Betriebsweise der Verkokung und Verstellung einer hohlen selbstbrennenden Elektrode
3 zwecks der Kompensa tion deren- Verbrennung nimmt das Gichtbeschickungsrohr 14
(bei einer vorgegebenen Sorte der Elektrodenmasse, welche bestimmte physikalisch-chemische
Eigenschaften aufweist) im Innern der stromführenden Form 1 praktisch eine unveränderliche
optimale Stellung ein.
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Bei Schwankungen im Ablauf des technologischen Prozesses und Störungen
einer normalen Betriebsweise zur Formierung der Elektrode sind zwei Varianten der
Verstellung des Gichtbeschickungsrohrs 14 möglich. Die Auswahl dieser Varianten
hängt auch von den Abmessungen der Elektrode, von der Güte der Elektrodenmasse,
vom Typ des Ofens sowie vom Charakter des technologischen Prozesses ab.
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Bei der einen Variante wird die Temperatur in der Verkokungszone
einer hohlen selbstbrennenden Elektrode 3 (35O4OO0C) ) mit Thermogebern 22 gemessen,
deren Anzeigen dann in ein Anzeige- oder Aufzeicbnungsgerät, z03. ein Potentiometer,
(in
Fig. 2 nicht dargestellt) einlaufen, wobei z.B. ein Licht- oder Hörsignal für die
Bedienungskraft gegeben wird, der von Hand die Schraubenwinden 26 betätigt, die
das Gichtbeschickungsrohr 14 verstellen.
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Bei einer zweiten Variante laufen die Anzeigen der Thermogeber 22
in ein auf eine bestimmte Weise abgestimmtes Gerät (z.B. in ein Potentiometer) oder
in eine Programmeinriohtung (in Fig. 2 nicht dargestellt) mit integrierter Schaltung
ein, die einen Befehl an die Antriebe der Schraubenwinden 26 abgibt, die das Gichtbeschickungsrohr
14 nach oben oder nach unten in die gewunschte Stellung verstellen.
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Bei Verwendung z.B. einer Programmeinrichtung mit einer integrierten
Schaltung werden darin die Anzeigen sämtlicher Thermogeber 26 addiert und der Befehl
zur Einsclialtung der Antriebe der Schraubenwinden 26 wird nur bei einer Abweichung
des oberen oder unteren Temperaturwertes in der Terkokuagszone der Elektrode von
den vorgegebenen kritischen Temperaturwerten abgegeben. Die letzte Variante ist
gerechtfertigt nur im Falle einer Verwendung von Großelektroden (z.3. 2000 mm und
mehr). Es kann auch eine dritte Variante verwendet werden, die eine Kombination
der beiden beschriebenen Varianten darstellt.
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erfindungsgemäße Auf diese Weise gewährleistet die - Vorrichtung
einen zuverlässigen Betrieb des Gichtbeschickungsrohrs, welches die Zentralöffnung
in einer hohlen selbstbrennenden
Elektrode formiert, die erforderlichen
Bedingungen zur Herstellung einer qualitätsgerechten Elektrode schafft, den Verbrauch
an Elektrodenmasse durch Vermeidung deren Ausflussen und durch Vermeidung des Abrisses
der Elektrode vermindert und zur Einsparung von Elektroenergie und Steigerung der
Ofenleistung beiträgt.
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Die in Fig. 3 dargestellte Variante der Vorrichtung zur Formierung
einer selbstbrennenden Vollelektrode enthält auch eine unveränderliche stromführende
Form 1 zur Herstellung einer selbstbrennenden Vollelektrode 3, massezuführende Rohre
2, die unten mit der stromführenden Form 1 und oben mit dem Antrieb 4 zur Verstellung
der Elektrode 3 verbunden sind. Im Oberteil der massezuführenden Rohre 2 sind die
Pressen 6 angeordnet und befestigt.
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In das Innere der stromführenden Form 1 führt über die darin angeordnete
isolierte Abdichtung 20 das Gichtbeschicungsrohr 14.
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An dem Rohr 14 sind über dessen Umfang auf den Konsolez-21 die Thermogeber
22 befestigt, die in das Innere der stromführenden Form über die isolierte Abdichtung
23 an mehreren Punkten über die Höhe und den Querschnitt der zu formierenden selbstbrennenden
Vollelektrode 3 in deren Verkokungszone hineingehen.
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Im oberen Teil geht das Rohr 14 durch die isolierte Führungsbuchse
24 hindurch, die in den Antrieb 4 zur Verstellung
der Elektrode
3 eingebaut ist und mit diesem über die Konsolen 25 durch Schraubenwinden 26 verbunden
wird.
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Das Rohr 14 wird in diesem Falle aus einem Kohlenstoff-oder einem
niedrig legierten Stahl hergestellt, da es beia Umstellen der Elektrode gleichzeitig
die Rolle des Ausstoßers das Elektrodenblocks und dessen Tragarmatur erfüllt; dabei
kann sein unteres Ende zwecks Erhöhung der Lebensdauer aus warm festem ahl hergestellt
sein, weil es in die Elektrode etwas unterhalb der Zone deren Verkokung getaucht
wird, wo die Temperatur bereits 450+500°C erreicht.
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Zur Gewährleistung eines zuverlässigen Betriebs und der Sicherheit
bei der Bedienung der Vorrichtung sind die gonsolen 21, an denen Thermogeber 22
befestigt sind, sowie die Konsolen 25, die als Verbindungglied für die Schreubenwinden
26 dienen, durch eine wärmebeständige Isolation gegen das Rohr 14 isoliert.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet in der gleichen Weise wie die
in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung.
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Der Unterschied besteht darin, daß das Rohr 14 zum Beschicken des
zentralen Teils einer selbstbrennenden Vollelektrode 3 entweder mit einer Elektrodenmasse
17, die der Elektrodenmasse 18, die mit Hilfe von Pressen 6 in die massezuführenden
Rohre 2 durchgedrUckt wird, gleich ist, oder es werden Fluß- oder Legierungsstoffe
verwendet, die in der sie umgebenden Elektrodenmasse gesintert werden und den zentralen
Teil
einer selbstbrennenden Vollelektrode bilden und bei deren Verbrennung während des
Betriebs am Prozeß der Gicht schmelzung und der Erzeugung des hinsichtlich der erforderlichen
Qualität und Zusammensetzung gewünschten Produktes beteiligt sind.
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Hierdurch gestattet die Erfindung zusätzliche technologische Möglichkeiten
auszunutzen und bringt wesentliche Vorteile mit sich.
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Die in Fig. 4 dargestellte Variante der Vorrichtung enthält eine
unveränderliche stromfuhrende Form 1, die an den massezuführenden Rohren 2 befestigt
ist, die zur Formierung einer hohlen selbstbrennenden Elektrode 3 dienen. Im Oberteil
werden die massezuführenden Rohre 2 an den Antrieb 4 zur Verstellung der Elektrode
3 befestigt. Am oberen Teil der massezuführenden Rohre 2 werden die Pressen 6 befestigt,
von denen jede eine Stange 7 und einen Kolben 8 aufweist.
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An den massezuführenden Rohren 2 wird auch ein Stromverteilungsring
11 der Stromleitung 12 befestigt, der durch wassergekühlte Rohrschienen 13 mit der'stromführenden
Form 1 verbunden wird.
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Unten wird das Gichtbeschickungsrohr 14 mit der stromführenden Form
1 verbunden, oben wird es an dem Antrieb 4 zur Verstellung der Elektr te 3 befestigt,
und ist mit einem Bunker 15 verbunden, wobei an das Rohr 14 der Gaszug 16 anges
schlosen: ist.
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Die beschriebene Variante der Vorrichtung ist mit einer Programmfolgee
inrichtung ausgestattet, die aus einem Folgeblock 28 und einem Stellapparat 29 besteht.
Der Eingang des Folgeblocks 28 ist an die Thermogeber 22, die über die wärmebeständigen
isolierten Abdichtungen 23 auf der stromführenden Form 1 angeordnet und befestigt
sind, und der Ausgang ist über einen Stellapparat 29 mit den Pressen 6 verbunden.
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Zum Umschalten einer hin- und hergehenden Bewegung der Stangen 7
und der Kolben 8 der Pressen in der oberen und der unteren Endlagen sind Endschalter
30 aufgestellt.
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Es sei erwähnt, daß da die Pressen 6 in Form von Zylindern, die mit
Preßluft oder mit Flüssigkeit unter Druck betrieben werden, oder als Spindeipressen
mit elektromechanischen Antrieben ausgeführt werden können, stellen die Stellapparate
29 entsprechend z.B. ein Ventil mit elektromagnetischer Steuerung, einen Schieber
mit elektromagnetischer Steuerung oder einen elektrischen Apparat, z.B. einen Schütz,
dar.
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Die Thermogeber 22 sind in mehreren Punkten über dea Umfang und den
Querschnitt einer hohlen selbstbrennenden Elektrode 3 angeordnet und stellen Thermoelemente
oder Widerstandsthermometer dar.
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Der Prograamfolgeblock 28 kann z.B. auf Thyristoren oder unter Verwendung
eines Standardgerätes, z.B. eines Potentiometers ausgeführt sein.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt: Aus dem Bunker
15 gelangt die Gicht durch das Gichtbeschickungsrohr 14 in den Ofenherd (Wanne)
unmittelbar unter die Lichtbögen, die auf der Stirnseite einer hohlen selbstbrennenden
Elektrode 3 brennen. Das Heißgas steigt aus dem Ofenherd 19 durch das Gichtbeschickungsrohr
14 hoch, gibt einen beträchtlichen Teil seiner Wärme der Gicht 18 ab und wird über
den Gaszug 16 herausgeführt.
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Auch ist eine umgekehrte Zufuhrung des Gases von oben nach unten
über das Gichtbeschictungsrohr 14 und die Gicht 18 möglich, dabei kann das aus dem
Elektro ofen aufzufangende Gas (z.B. über den Gaszug im Ofengewölbe) oder ein anderes
Gas, z.B. Erdgas oder Inertgas, velsendet werden.
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Die Elektrodenmasse wird über die Rohrstücke aus den der Pressen
6, wie in Fig. durch Pfeil angedeutet, in einem festen oder flüssigen Zustand aus
dem Bunker (in Fig. 4 nicht dargestellt) nach einem beiliebigen Verfahren (z.B.
durch Rohre, Vibroschläuche, Schnecken) in die massezuführenden Rohre 2 zugeführt
und durch diese in die unveränderliche stromführende Form 1, wo unter dem Einfluß
des elektrischen Stroms, der in die Form 1 über Stromzuleitung 12, Stromterteilungsring
11 und Rohrschienen 13 gelangt, sowie unter dem Einfluß der aus dem Ofenherd (Wanne)
kommenden Wärme, die hohle Elektrode 3 formiert und gesintert wird.-
Die
Thermogeber 22 messen kontinuierlich die Temperatur an mehreren Punkten einer hohlen
selbstbrennenden Elektrode 3 (und an deren Verkokiingszone) und geben Signale in
den Programmfolgeblock 28, der über die Stellapparate 29 die Pressen 6 betätigt.
Gleichzeitig oder getrennt (selektiv), in Abhängigkeit vom Befehl des Folgeblocks
18, der seinerseits in Abhängigkeit von der Höhe der Temperatur und den Anzeigen
der Thermogeber 22 an dieser oder jener Stelle (Punkt und Querschnitt) einer hohlen
selbstbrennenden Elektrode 3 wirkt. nach bestimmten Zeitabständen (Remaß dem Prog-Elektrodenmasse
die ramm) mittels Stangen 7 und Zolben 8 drücken die Eressen 6 zusammen und pressen
sie aus dem massezuführenden Rohren 2 nach und nach in die stromführende Form 1
heraus. Unter der Einwirkung der Elektrodenmasse wird aus der stromführenden Form
1 eine hohle selbstgebrannte Elektrode 3 herausgepresst.
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Die Endschalter 30, die mit dem Folgeblock 28 verbunden sind, geben,
sobald die Stangen 7 der Pressen 6 die äußersten Endstellungen erreichen, ein Signal
an den Dlgeblock, der die Kolben 8 schnell und mit der vorgegeben Geschwindigkeit
abwärts bewegen läßt.
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Der Ablauf der gesamten Prozesse, wie Sinterung der Elektrode, Herauspressen
der Elektrode aus der stromführenden Form zur Kompensation deren Verbrennung und
Selbstbrennen der Elektrode kann mit Hilfe des Folgeblock 28, Stellapparates 29
und eines darauffolgenden Betriebs der Pressen 6 in den
von dem
Programm vorgegebenen Bereichen reguliert werden.
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Dies gewahrleistet automatisch einen kontinuierlichen und synchronen
Ablauf aller genannten Prozesse, was als eine unabdingbare Bedingung zur Sicherung
der Qualität einer hohlen selbstbrennenden Elektrode 3 zu betrachten ist.
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Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung enthält einen Stromverteilungsring
11, der über die elektrische Isolierung.
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10 auf den massezufubrenden Rohren 2 befestigt ist, die an einem Verbindungsrohr
31 befestigt werden In dem Verbindungsring 31 ist eine isolierende Führungsbuchse
32 angebracht, die zugleich als Abdichtung dient und über den Umfang durch Fixatoren
33 gehalten wird, die am Verbindungsring 31 befestigt sind. Durch die Führungsbuchse
32 geht das Gichtbeschickungsrohr 14 hindurch. Über den Umfang des Verbindungsrings
31 werden im Falzstoß über schnelllösbare Verbindungen 34 (Fig. 6), z.B Keil-, Gewindeverbindungen
oder eine Somrbination dieser Verbindungen (z.B.
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Stifte mit Keilen, Stifte mit Muttern, Schraubenbolzen, Schrauben
usw.) gegenseitig schließende wassergekühlte Slektrokontaktplatten 35 (Fig.» befestigt,
die untereinander auch im Falzstoß vereinigt sind, und diese Platten 35 werden zusätzlich
untereinander im unteren Teil lösbar verbunden, z.B. durch in sie versenkte Schrauben
36. Die Elektrokontaktplatten 35 sind aus Kupfer oder dessen Legierungen gefertigt.
Sie können gegossen mit Kanälen zum Durchlauf von Kühlwasser oder gepreßt mit ausgebohrten
Kanälen sein.
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In dem Verbindungring 31 sind an meheren Punkten über den Umfang
isolierende Abdichtungen 37 angebracht, durch welche Fühler 38 in das Innere, in
die Verkokungszone einer hohlen selbstbrennenden Elektrode 3 hindurchgehen.
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Der obere Teil der massezufuhrenden Rohre 2 und dea-Gichtbeschickungsrohrs
14 ist zur Verbindung mit den zugeordneten Elementen des Ofens entsprechend mit
Flanschen 39,40 mit Elektroisolierung ausgestattet. Hierdurch wird die Betriebs
zuverlässigkeit der Vorrichtung und Elektrosicherheit bei der Bedienung der mit
ihr verbundenen Sonstruktionselemente des Ofens gewährleistet.
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Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht auch darin,
daß in ihrer Konstruktion Reservemõglichkeiten für Umrüstung, operative Rekonstruktion,
Gewährleistung der Qualität der Elektrode 3 durch Veränderung deS Querschnitts und
durch Einwirkung auf den Prozeß~ der Verkokung und Abgangs zwecks einer Kompensation
der Verbrennung in Abhängigkeit von dem technologischen Prozeß und der elektrischen
Betriebsweise vorhanden sind.
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Dies wird dadurch erreicht, daß das Gichtbeschickungsrohr 14 und
die Öffnung iür dessen Durchgang im Verbindungsring 31 leicht verändert werden können,
d.h. man kann sie mit einem veränderlichen Durchmesser (mit großen oder kleinen
Abmessungen) herstellen, in Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen der technologischen
Prozesse und der elektrS
schen Betriebsweisen, dabei bleiben alle
übrigen Elemente der Konstruktion der Vorrichtung unverändert.
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Diese Eigenschaft ist besonders wertvoll bein Betrieb und sie ernöglicht
die Vereinheitlichungder konstruktiv--technologischen Lösungen bei der Entwicklung
und Fertigung, Es sei dabei unterstrichen, daß die Notwendigkeit der genannten Umrüstung
oder Rekonstruktion der Vorrichtung nur dann entstehen kann, wenn ein neuer technologischer
Prozeß und eine am Ofen durchzuführende elektrische Betriebsweise sich nach ihren
Besonderheiten von dem vorherigen unterscheiden. In allen übrigen Fällen bedarf
es keiner Veränderung in der Vorrichtung, da die Güt»e der Elektrode mit einfachen
in der Vorrichtung vorgesehenen i£itteln gewährleistet werden kann, was aus der
nachfolgenden Beschreibung ersichtlich ist.
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Zur Erhöhung des Sinflusses des Gichtbeschickungsrohrs 14 auf den
Verkokungsprozeß einer Hohlelektrode wird das Rohr 14 in seinem Unterteil statt
aus einem gewöhnlichen Werkstoff (hitzebeständiger Stahl) gekühlt z.B. gegossen
aus
einem gewöhnlichen oder einem hitzebeständigen Gußeisen mit einer ausgegossenen
Stahlschlange gefertigt, durch die Wasser, Druckluft oder deren Kombination in Form
von Wasser--Luft-Gemisch zugeführt wird; die Regelung der Intensität der Zuführung
der genannten Kühlmittel wird mittels eines gewöhnlichen Ventils gewährleistet.
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Diese aus der Beschreibung verständlichen Einzelheiten sind in Fig.
5 nicht dargestellt.
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Die Güte einer hohlen selbstbrennenden Elektrode 3 wird mit den Fühlern
38 periodisch geprüft, damit der Abgang der Elektrode zweck der Kompensation deren
Verbrennung geregelt und ein Herauspressen der nicht gesinterten Elektrode aus der
Form sowie ein Ausfließen der Elektrodennasse oder ein Abreißen der Elektrode vermieden
werden konnten Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt.
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Am Anfang wird der Ringspalt zwischen den Ele W rokontakt platten
35 und dem Gichtbeschickungsrohr 14 mit einem zeitweiligen pilzförmigen Verschluß
aus Feinblech (in Fig. 5 nicht dargestellt) verschlossen, der am unteren Rand des
Gichtbeschickungsrohrs 14 angeschweißt wird und von unt& an die Stirnflächen
der Elektrokontaktplatten 35 anliegt.
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Durch die massezuführenden Rohre 2 wird die Elektrodenmasse unter
Druck gefordert und füllt den gesamten Querschnitt der zu formierenden selbstbrennenden
Elektrode 3 aus.
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Durch das Gichtbeschickungsrohr 14 wird die erste Portion Gicht 18
in Form von elektroleitendem material, z*B.
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Koks geleitet. Der Koks füllt den unteren Teil des Gichtbeschickungarohrs
14 und bildet den Stromkreis für das weitere Fließen des elektrischen Stroms entweder
zwischen der zu formierenden Hohlelektrode und dem Ofenherd oder zwischen den mit
ihr benachbarten Elektroden. Eingeschaltet wird die Förderung von Wasser und die
Zufuhr der Elektroenergie. Das Kühlwasser strömt durch die Rohrscheinen 13 des Stromverteilungsringes
11 in die Elektrokontaktplatten 35. Der elektrische Strom beginnt von dem Stromverteilungsring
11 durch Rohrschienen 13, über die Elektrokontaktplatten 35, den pilzförmigen Verschluß
und Koks in einem auf diese Weise geschlossenen Kreis zu fliesen, Dabei erwärmen
sich S°ksrpilzförmiger Verschluß und Elektrodenmasse, was allmählich zur Schaffung
der Temperaturverhältnisse zur Formierung einer hohlen selbstbrennenden Elektrode
3 führt. Nach Erreichen der Verkokungstemperatur der Elektrode (360 + r1000C) und
höher erfolgt, beginnend von der Stirnseite und dann aufwärts über deren Querschnitt,
die Aggregatverwandlung der Elektrodenmasse und die Bildung eines festen elektroleitenden
Elektrodenblocks. Die Bildung des Elektrodenblocks wird in dieser Zeit und später
durch die Fühler 38 an mehreren Punkten über den Querschnitt der Hohlelektrode 3
kontrolliert.
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Der pilzförmige Verschluß brennt völlig aus, nachdem er seine Aufgabe
erfüllt hat.
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Bei einem stationären technologischen Prozeß wird die Elektrodenmasse
kontinuierlich zugeführt, sie verkokt und drückt die gesinterte Hohlelektrode 3
heraus, indem sie deren Verbrennung im Ofenherd kompensiert. Auch die Zuführung
der Gicht 18 gegebener Zusammensetzung erfolgt kontinuierlicN d Das sich im Ofenher.ausqcheidende
Gas steigt durch das Gichtbeschickungsrohr 7 auf, gibt seine Wärme an die Gicht
18 ab und wird dann entfernt.
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Auch hier ist es möglich, das Gas in umgekehrter Richtung, von oben
nach unten durch das Gichtbeschickungsrohr 14 und die Gicht 18 zuzuführen, dabei
kann das aus dem Elektroofen aufgefangene (z.B. das über den Gaszug im Ofengewälbe
absaugende Gas) Gas oder ein anderes Gas verwendet werden. -Der industrielle Nutzen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich aus der Notwendigkeit der Produktionseinfuhrung
von Elektroöfen, die mit den Vorrichtungen zur Formierung von selbstbrennenden Hohlelektroden
ohne Gehäuse ausgestattet sind, in erster Linie für tsqhnologische Prozesse zur
Herstellung von Silikoaluminium, Silizium,metallischen Mangan, Calciumkarbid u.a.,
wo das Eisen des Elektrodengehäuses einer gewöhnlichen selbstbrennenden Elektrode
ein schädlicher Begleitstoff ist.
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Die Variante der Vorrichtung für die Formierung einer hohlen selbstbrennenden
Elektrode, die in Fig. 7 dargestellt und der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung
ähnlich ist,
enthält einen Stromverteilungsring 11, der über eine
elektrische Isolierung 10 auf an dem Verbindungsring 31 befestigten massezuführenden
Rohren 2 angeordnet ist.
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In dem Verbindungsring 31 ist eine isolierte Pührungsbuchse 32 angeordnet,
die als Abdichtung dient und über den Umfang mit Hilfe der auf dem Verbindungsring
31 befestigten Fixatoren 33, gehalten wird.
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Durch die Führungsbuchse 32 geht das GichtbeschVckungsrohr 14 hindurch.
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An dem Umfang des Verbindungsringes 31 werden im Falzstoß die Elektrokontaktplatten
35 befestigt, die untereinander auch im Falzstoß vereinigt sind, und diese Platten
werden zusätzlich untereinander im unteren Teil lösbar verbunden, z.B. durch in
sie versenkte Schrauben 36.
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Die Elektrokontaktplatten 35 sind aus Kupfer oder dessen Legierungen
gefertigt. Sie können gegossen mit Kanälen zum Durchlauf von Kühlwasser oder gepreßt
mit ausgebohrten Kanälen sein.
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In dem Verbindungsring 31 sind an mehreren Punkten über den Umfang
isolierende Abdichtungen 37 angebracht, durch welche die Fühler 38 in das Innere,
in die Verkok^gszone einer selbstbrennenden Vollelektrode 3 hindurchgehen.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet in der gleichen Weise wie die
in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß
das Beschickungsrohr 14 zur BasWhic*wng des zentralen der selbstbrennenden
Vollelektrode
3 entweder mit der Elektrodenmasse, die der Elektrodenmasse, welche durch die massezuführenden
Rohre 2 c gelangt, analog ist, oder zur Beschi.e.kung der Fluß- und LegierungstPffe,
die in der sie umgebenden Elektrodenmasse gesintert werden und den zentralen Teil
des Blocks der selbstbrennenden Vollelektrode bilden und zusammen mit der Elektrode
bei deren Verbrennung verbraucht werden, index sie sich im Schmelzprozeß der Gicht
und der Herstellung des Produkts mit geforderten Zusammensetzung und Qualität beteiligen.
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Dies schafft zusätzliche sehr wertvolle technologische löglichkeiten
und Vorteile.
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Leerseite