DE3142428A1

DE3142428A1 - Elektrode fuer lichtbogenoefen

Info

Publication number: DE3142428A1
Application number: DE19813142428
Authority: DE
Inventors: Hanns-Georg Dipl.-Ing. 5810 Witten Bauer; Claudio Dipl.-Ing. 8505 Röthenbach Conradty; Inge Dipl.-Chem. Dr. 8500 Nürnberg Lauterbach-Dammler; Josef 5802 Wetter Mühlenbeck; Josef Dipl.-Ing. Dr. Otto; Friedrich 8501 Rückersdorf Rittmann; Horst Ing.(grad.) 8566 Leinburg Sonke; Dieter H. Dipl.-Chem. Dr. County Mayo Clare Zöllner
Original assignee: C Conradty Nuernberg GmbH and Co KG
Current assignee: C Conradty Nuernberg GmbH and Co KG
Priority date: 1980-10-27
Filing date: 1981-10-26
Publication date: 1982-07-01
Also published as: DD201960A5; PL232709A1; CA1168685A; US4466105A; GR82295B; DK471781A; JPS5776789A; ZA817413B; YU255781A; ES8302996A1; PT73883A; BR8106905A; NZ198755A; PT73883B; ES507052A0; FI813341L; GB2089629A; TR21876A; IN156503B; EP0051074A1

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PA T15 N TAN WALTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DlPL-ING. W. EITLE · D R. R E R. N AT. K. HO F FMAN N - D I PL.-I N G. W. LE H N

DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 - D-8000 M 0 N C H E N 81 . TE LE FON (089) 911087 . TELEX 05-29619 (PATHE)

C. Conradty Nürnberg GmbH & Co. KG Röthenbach a.d. Pegnitz / Bundesrepublik Deutschland

Elektrode für Lichtbogenofen

3U2428

Elektrode für Lichtbogenofen

Die Erfindung betrifft Elektroden für Lichtbogenofen aus einem oberen Abschnitt aus Metall und einem ersetzbaren unteren Abschnitt aus sich verbrauchendem bzw. langsam sich verbrauchendem Material, die eine im v/esentlichen zylindrische Form aufweisen und durch eine Verschraubung, z.B. einen Schraubnippel oder dergl., miteinander verbunden sind, wobei der obere Abschnitt eine Flüssigkeits-Kühleinrichtung mit einem Vorlaufkanal und einem Rücklaufkanal aufweist, und zumindest ein Teil des oberen Abschnitts durch eine hochtemperaturfeste, isolierende Beschichtung geschützt ist.

Derartige Elektroden sind bereits aus der BE-PS 867 87 bekannt. Bei den dort beschriebenen Elektroden ist der Metallschaft, der das Kühlsystem enthält, durch eine außen liegende hochtemperaturbeständige Masse überzogen. Hierbei handelt es sich offensichtlich um eine kontinuierliche Beschichtung, zu deren Haftungsverbesserung Haken im Metal!schaft eingezogen sind.

Ähnliche Elektroden sind auch in der GB-PS 1 223 162 beansprucht, bei denen der gesamte Metallschaft mit einer schützenden keramischen Beschichtung beaufschlagt ist. Nach dieser Lösung wird darauf geachtet, daß die keramisehe Beschichtung in möglichst geringer Stärke vorliegt und auch in den Metallschaft selbst zur Isolierung der dort laufenden Rohre zu erheblichem Anteil eindringt. Diese Rohre stellen gleichzeitig die Kühlwasserführung als auch die elektrische Verbindung zu dem Verbrauchselektrodenteil aus Graphit dar.

3U2/.28

In der europäischen Patentanmeldung. 793O28O9.3 ist eine Elektrode beschrieben, bei der der seitlich außen liegende metallische Kontakt des Metallschaftes gegenüber dem innen liegenden metallischen Kühlungssystem isolierend gelagert ist. Im unteren Teil des metallischen Kühlungsschaftes . ist dann wiederum eine mit Haken gesicherte keramische Beschichtung vorgesehen, die sich bis auf etwa die Höhe der Schraubnippelverbindung erstreckt.

In der DE-AS .27 39 483 ist ebenfalls eine Elektrode des eingangs genannten Typs beschrieben, bei der die Flüssigkeitskühlung u.a. durch direkt an der Außenwandung geführte Ringkanäle sichergestellt ist. Dabei ist Wert darauf gelegt, daß der Flüssigkeitsrücklauf unmittelbar an der

äußeren Mantellinie des Metallschaftes angrenzt, so daß ■!

die Außenwandung des Metallschaftes gleichzeitig die Innenwandung des Rücklaufkanals darstellt. Zur Erleichterung von Wartungsarbeiten und Überprüfungen ist es schließlich möglich, den gesamten inneren Teil aus dem äußeren Teil des oberen Abschnittes herauszunehmen. Hierzu ist es erforderlich, die Schraubbolzen eines Ringflansches zu lösen und nach Beendigung der Flüssigkeitszuführung und Entleerung des Kühlungssystems die innere Struktur auszuheben. Die Elektrode erlaubt jedoch im Falle auftretender Beschädigungen im Bereich des oberen Abschnittes noch keine schnelle, relativ einfache Reparaturmöglichkeit. Auch führt eine mechanische Beschädigung des oberen Abschnittes oder auch durch Kurzschluß aufgrund der außenliegenden Ringkanäle sowie Rückführleitungen direkt zu Wassereinbrüchen und gegebenenfalls den hiermit verbundenen Explosionen.

Elektroden für Lichtbogenofen sind starker Beanspruchung ausgesetzt. Diese erklärt sich aus den hohen Arbeitstemperaturen, z.B. bei der Elektrostahlherstellung, bei der

3142423 10

solche Elektroden am häufigsten eingesetzt werden. Durch den Lichtbogen, der nur im Idealfall an der unteren Elektrodenspitze in die Schmelze führt, ergeben sich auch Verluste durch Seitenoxidation. Schließlich besteht die Gefahr der Wanderung oder der seitlichen Ansetzung des Lichtbogens, die im Störungsfall· auch oberhalb des Verbrauchsteiles erfolgen kann und zu Kurzschlüssen führt. Darüber hinaus sind die Elektroden unterschiedlichen Temperaturen im Vorlauf und Rücklauf des Kühlmittels sowie im Bereich des Verbrauchsteiles gegenüber der Stromzuführungs- und Kühlungseinheit unterworfen. Eine besonders gefährdete Stelle stellt hierbei der Bereich des Schraubnippels dar.

Beim Einfahren der Elektroden, durch Siedeverzüge und in die Schmelze einrutschende Schrotteile ergeben sich zusätzlich erhebliche mechanische Belastungen.

Aufgrund der hohen Anforderungen an Elektroden bedürfen diese der ständigen Verbesserung. Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Elektroden hoher Aktivität mit geringem Strom- und Spannungsabfall in der Zuführung zu schaffen, die möglichst wenig störungsanfällig, aber auch herstellungs- und reparaturfreundlich sind. Die Elektroden sollen insbesondere im Falle der unerwünschten Verschiebung des Lichtbogens oder übermässiger mechanischer Beanspruchung selbst im Falle von Teilbeschädigungen, eine Weiterführung des Elektrodenvorgangs in gegenüber herkömmlichen Elektroden verbesserter Weise gestatten.

Diese Aufgabe wird durch eine Elektrode der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß

3U2428

(a) ein innerer Teil und ein äußerer Teil des oberen Abschnittes voneinander lösbar ausgebildet sind, (b) wobei der innere Teil im wesentlichen bis in die Nähe des Schraubnippels fortgeführt ist, und (c) der innere Teil zumindest in einem Teilbereich mit einer hochtnmperatürfesten, isolierenden Beschichtung versehen ist, die ein lösbar aufgesetztes Formteil darstellt.

Nach einer bevorzugsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode sind der innere Teil und der äußere Teil des oberen Abschnitts voneinander derart lösbar ausgebildet, daß der innere Teil die Plüssigkeitsführungskammer mit Vorlauf- und Rücklaufkanal enthält .

Der äußere Teil stellt die Anschlußelektrode dar und kann aus dem gleichen Metall, z.B. Kupfer, bzw. Metal leg ieruriq oder anderen Materialien bestehen wie der innere Teil. In dem äußeren Teil können Kühlbohrungen oder dergleichen eingebracht sein. Desweiteren ist es auch möglich, im äußeren Teil Halterungsbohrungen, z.B. zur Führung und Lagerung von darunter liegenden isolierenden Schutzschichten, vorzusehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode ist der innere Teil lediglich in einem Teilbereich von dem äußeren Teil ummantelt, so daß der Metallschaft insgesamt aus einem oben liegenden Bereich größeren und einem unten liegenden Bereich geringeren Durchmessers gebildet sein kann.

Der innere Teil der Elektrode ist bis in die Nippelverbindung geführt, mit der der obere Abschnitt aus Metall und der verbrauchbare untere Abschnitt verbunden sind. Die Flüssigkeitskühleinrichtung des inneren Teils, die in diesem axial verläuft, wird mit Vorteil bis in den Schraubnippel

selbst eingeführt, da dieser, je nach eingesetztem Material, besonderer Hitzebeanspruchung ausgesetzt sein kann.

Die Verbindung von innerem und äußerem Teil kann auf mehrfache Weise erfolgen. Dabei liegt die Verbindungslinie im Regelfall parallel zur Elektrodenachse. Beispielsweise kann die lösbare Verbindung durch ein Gewinde oder durch entsprechende Einpassung der Teile erfolgt sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn der innere Teil als Einpaßstück in Kegel- oder Konusform ausgebildet ist, wobei der äußere und innere Teil gegebenenfalls in einem Teilbereich zusätzlich ein Gewinde aufweisen können.

An den äußeren Teil können Anschlußbacken, z.B. über Taschen oder Halterungen befestigt sein, mit denen die Stromzuführung für die Elektrode in Verbindung steht. Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sind an dem äußeren Teil Taschen befestigt, in denen Graphitplatten oder -segmente zur Stromzuführung eingebracht sind.

Die hochtemperaturfeste, isolierende Beschichtung, die erfindungsgemäß ein Formteil darstellt, kann ein Einzelrohr sein. Das Formteil kann aber auch mit Vorteil eine Serie von Rohrabschnitten, Segmenten, Halbschalen oder dergleichen umfassen, die den unteren Bereich des oberen Abschnittes der Elektrode bis in den Bereich des Schraubnippels, gegenbenenfalls darüber hinaus, umgeben. Das Material des isolierenden Formteils kann z.B. aus hochtemperatur fester Keramik bestehen, aber auch z.B. Graphit darstellen, das mit einem isolierenden Coating beaufschlagt ist. Derartige isolierende, hochtemperaturfeste keramische oder andere Materialien sind bekannt.

Durch den Einsatz eines lösbar aufgesetzten Formteiles, insbesondere in Form einer Serie von Rohrabschnitten, Seg-

3 H2428 11

menten oder Halbschalen wird eine Reihe von Vorteilen, auf die noch einzugehen ist, erzielt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode ist das isolierende Formteil zwischen einem unteren Teilbereich des oberen Abschnittes aus Metall und dem unteren, sich verbrauchenden Abschnitt derart angeordnet, daß die in Richtung der Elektrodenachse laufenden Außenkanten des Formteiles und die des äußeren.Bereiches des oberen Abschnittes aus Metall im wesentlichen zueinander bündig sind.

Bei der erfindungsgemüßen Elektrode bestehen keine Einschränkungen im Hinblick auf das Gegenlager, auf dem das Formteil getragen ist. Es kann dies ein ebenfalls aus hochtemperaturbeanspruchbarem, isolierenden Material bestehendes Gegenstück, der Schraubnippel selbst, gegebenenfalls sogar ein Teil des Verbrauchsteiles selbst oder eine Kombination hiervon darstellen. Im allgemeinen wird jedoch das isolierende Formteil nicht allein auf dem Verbrauchsteil aufsitzen, sondern -zumindest teilweise durch ein nicht-"verbrauchbares", hitzebeständiges, isolierendes Material getragen sein.

Die Lage des Formteiles kann naturgemäß bei der Herstellung der Elektrode in geeigneter Form gesteuert werden. In einer bevorzugten Form der erfindungsgemäßen Elektrode kann das isolierende Formteil aber auch während des Betriebes der Elektrode, ohne daß die Elektrode aus dem Ofen geführt werden muß, durch in dem oberen Abschnitt vorgesehene Bohrungen mittels Stiften, Gewindeschrauben etc., auf das Gegenlager, z.B. durch die zusätzliche Vorsehung von Federn, gedrückt werden, unabhängig von der Vorsehung von Bohrungen, Gewindeschrauben oder dergleichen, kann es aber auch vorteilhaft sein, das

isolierende Formteil derart gleitend oder lose gegenüber dem Metallschaft aufzusetzen, daß bei Ausfall eines Teilsegmentes oder Abbruch des Einzelrohres, z.B. durch mechanische Beschädigung, die verbleibenden intakten Teilsegmente oder das Einzelrohr, selbst nachzurutschen vermögen, bzw. in Richtung der Elektrodenlängsachse beweglich sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode ist darauf gerichtet, daß zwischen dem isolierenden, hochtemperaturfesten Formteil und dem innen liegenden Teil des Metallschaftes eine elektrisch leitende, hoehteiHperaLurbeständige Zwischenschicht eingebracht ist. Analog zu dem außen-liegenden, isolierenden Formteil kann die elektrisch leitende Zwischenschicht ebenfalls ein Einzelrohr, aber auch eine Serie von Rohrabschnitten, Segmenten, Halbschalen oder dergleichen darstellen. Anstelle von vorgeformten Formteilen kann jedoch auch elektrisch leitender, hochtemperaturfester Filz oder Gewebe als solche Zwischenschicht Anwendung finden. Für manche Anwendung szwecke der erfindungsgemäßen Elektrode kann auch die elektrisch leitende Zwischenschicht aus einer Kombination einer Reihe von z.B. Rohrabschnitten mit hochtemperatur festem Filz bzw. Gewebe bestehen. Der Einsatz von hochtemperaturfestern leitenden Filz bzw. Fasern, Vliesen oder Geweben ist insbesondere bei solchen Anwendungszwecken bevorzugt, wo die Elektrode im Betrieb mechanischen Erschütterungen oder Vibrationen ausgesetzt ist. Durch die Einbringung der Filze etc. können die außen liegenden isolierenden Teile elastisch abgefangen werden, was zur zusätzlichen Stabilisierung der Elektrode beiträgt.

Soweit es auf eine extreme Sicherheitsauslegung der Elektrode ankommt, ist es noch zusätzlich möglich, den innen liegenden Metallschaft, der durch die elektrisch isolierende und die elektrisch leitende Beschichtung geschützt ist, zusätzlich mit einer hochbeanspruchbaren, leitenden dünnen Beschichtung zu beaufschlagen. Diese kann beispielsweise ein Keramik-Coating darstellen.

Die elektrisch leitende Zwischenschicht kann beispielsweise aus leitender Keramik, Graphit, keramischen, mineralischen oder Kohlenstoffasern, Geweben oder Filzen oder einer Kombination hiervon bestehen.

Je nach Anwendungszweck der Elektrode ist es möglich, sowohl das isolierende Formteil als auch die leitende Zwischenschicht auf Halterungen aufzusetzen, die vorzugsweise am Metall der inneren Kühlungseinheit angefügt sein können. Dies wird aber primär bei solchen Anwendungen der Elektroden in Betracht gezogen, wo es auf die freie Beweglichkeit bzw. das "Nachrücken" intakter (isolierender bzw. elektrisch leitender) Einzelsegmente im Falle der Beschädigung eines unterliegenden Segmentes nicht ankommt.

Im Rahmen der Erfindung ist er, auch möglich, daß dan i solierende Formteil nicht den gesamten Bereich des zu schützenden Metallschaftes umfaßt, wobei in einer Zone, wo· mit geringerer Beanspruchung gerechnet werden, kann, anstelle des weitergeführten Formteils eine isolierende, hochfeuerfeste Spritzmasse, die mit Haltestücken verankert ist, zum Einsatz kommt. Derartige isolierende Spritzmassen sind an sich bekannt, die mit Haltestücken, die z.B. angelötet werden, befestigt werden können.

Die Verbindung von oberem und unterem Abschnitt kann besonders zweckmäßig durch einen Nippel vorgenommen werden, der metallseitig zylindrisch und zum Verbrauchsteil· hin konisch ausgebildet ist. Dieser Teil der Konstruktion hat sich bei Versuchen besonders bewährt. Als Material des Nippels wird insbesondere Metall, und hierunter mit Vorteil Gußeisen, in Betracht gezogen, da die Widerstandswerte letzteren Materials dem von Graphit, woraus das Verbrauchsteil üblicherweise gebildet ist, ähnlich sind. Aufgrund der hohen Temperaturwechselbeständigkeit werden aber auch Nippelverbindungen aus Graphit selbst in Betracht gezogen.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann der untere Abschnitt aus mehreren Einheiten bestehen, die durch eine oder mehrere Nippelverbindungen gehalten sind, wobei die Anordnung der Verbrauchseinheiten neben- oder untereinander erfolgen kann. Der Einsatz eines "Einschubstückes" aus Graphit zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt, wobei der untere verbrauchbare Abschnitt an das Einschubstück mit einer Nippelverbindung, z.B. aus Graphit angeschlossen sein kann, bringt einen Vorteil dadurch, daß die Nippelverbindung zwischen Metallschaft und Graphit-Einschubstück kühler bleibt und das verbrauchbare Stück vollständig verbraucht werden kann, ohne daß sich eine Gefährdung des oberen Abschnittes ergibt. Andernfalls müßte bei einem verbrauchbaren Endstück eine Sicherheitszone zum Schutz des Nippels und des unteren Bereiches des oberen Abschnittes verbleiben, wobei diese Sicherheitszone verloren wäre. Im übrigen ist es möglich, und auch in manchen Fällen sinnvoll, die Elektrode in ihrem Verbrauchsteil aus einer Anzahl von Rohren, Stäben und/oder Platten auszubilden, welche jeweils eine Vorzugsrichtung übereinstimmend mit der Stromführungsrichtung aufweisen. Derartige Anordnungen sind in der europäischen Patentanmeldung der erstgenannten An-

. Α β

-VO-

melderin Nr ausführlich behandelt, auf

die in diesem Zusammenhang ausführlich Bezug genommen wird, und deren diesbezügliche Lehre hiermit vollständig mit eingeschlossen sein soll.
5

Schließlich kann es im Hinblick auf die Temperaturbeanspruchung des Nippels günstig sein, die Nippel seitlich zum Ausgleich der Thermospannungen einzuschlitzen.

./fl=, 10 Durch die erfindungsgemäßen Elektroden wird eine Reihe von Vorteilen erzielt. Zunächst sind das isolierende Formteil wie auch die elektrisch leitende Beschichtung bei der Herstellung einfach in gezielter Position einbringbar. Durch die Verwendung eines isolierenden, außen liegenden Massivteiles kann die mechanische Beanspruchbarkeit verbessert werden. Dies ist inbesondere für Elektroden wichtig, die zur Herstellung von Elektrostahl zum Einsatz kommen. Durch das Eintauchen von Schrotteilen in die Schmelze kann es zu erheblichen Bewegungen der Schmelze mit entsprechender mechanischer Belastung kommen. Durch die Aufgliederung der isolierenden, aber auch der leitenden Zonen in Segmente ist es im Falle von Störungen ■••'•-£^: bzw. Beschädigungen nicht erforderlich, die gesamte Elektrode auszutauschen, da der Schaden durch die Einbringung des entsprechenden Teilstücks ökonomisch und schnell behebbar ist. Durch die lose Aufsetzung des isolierenden Formteiles, aber auch der leitenden Beschichtung, soweit diese aus Formteilen gebildet ist, kommt es im Falle einer mechanischen oder anderweitigen Zerstörung unten liegender Schutzsegmente zu einem "automatischen" Nachgleiten der oben liegenden Segmente, was gegebenenfalls durch angebrachte Federn zusätzlich gesichert ist. Daher ist die Elektrode auch im Falle einer bereits erfolgten Beschädigung weiterhin arbeitsfähig, da der am meisten

3U2-428

it

gefährdete unten liegende Elektrodenbereich, der der Arbeitszone der Elektrode am nächsten liegt, durch das Nächgleiten intakter Elemente "automatisch" geschützt wird. Mechanische Erschütterungen durch einrutschende Schrotteile, Siedeverzüge etc., werden durch die federnde Lagerung der Isolierschicht im axialen Teil der Elektrode wie auch die Innenpolsterung der elektrisch leitenden Beschichtung aus Fasern, Kohlefilzen und Geweben etc. in besonders günstiger Weise abgefangen.

Obwohl das isolierende Formteil bzw. die isolierende Beschichtung, wenn diese aus einer Serie von Einzelsegmenten, Halbschalen oder dergleichen besteht, ein gewisses Spiel durch die Art der axialen wie auch die Innenab-Stützung besitzen kann, ergibt sich beispielsweise aufgrund des Nut-Feder-Systems der Segmente ein vollständiger und umfassender Schutz des empfindlichen Metallbereiches der Elektrode. Kommt es trotzdem zu einer Beschädigung des "Schutzschildes" der Elektrode, kann diese im Regelfall noch bis zum ohnehin notwendigen Ersatz des Verbrauchsteiles weiterarbeiten. Bei der Herausnahme der Elektrode kann dann der entsprechende Ersatz des beschädigten Einzelsegmentes etc. ohne weiteren Aufwand leicht erfolgen.

Die innen liegende elektrisch leitende Beschichtung aus hochtemperaturfestem Material, wie leitender Keramik oder Graphit bzw. den Kohlefilzen etc., vermag der Elektrode schließlich Notlaufeigenschaften zu verleihen. Kommt es zum Bruch des äußeren Ringes, so ist die innen liegende, elektrisch leitende Beschichtung in der Lage, den Temperaturen eines sich eventuell bildenden Lichtbogens zu widerstehen. Dadurch wird der relativ empfindliche,

3U2428 4S

VT-

innen liegende Metallschaft vor der Hitze des gegebenenfalls seitlich ansetzenden Lichtbogens geschützt, so daß es nicht zu einem sofortigen Ausfall der Elektrode kommt. Letzteres ist bei herkömmlichen Elektroden dann zu befürchten, wenn die außen liegende, isolierende Beschichtung mechanisch oder auf andere Weise zerstört ist und der Lichtbogen direkt auf dem Metallschaft ansetzt, der dann den auftretenden extremen Temperaturen des Lichtbogens nicht gewachsen ist.

Durch die erfindungsgemäße Aufteilung des Metallschaftes ergeben sich ebenfalls günstige Elektrodeneigenschaften. Durch die im inneren Teil geführte Wasserführung bleibt diese auch bei mechanischer Beschädigung des äußeren Teiles intakt. Es ist deshalb bei einer Beschädigung des Außenbereiches des oberen Abschnittes nicht erforderlich, di'e Kühlflüssigkeitszufuhr zu stoppen, die Elektrode zu entleeren etc. Durch die einfache Ablösbarkeit des äußeren Abschnittes kann dieser im Falle einer Beschädigung als Bauteil leicht ausgewechselt werden, während die herkömmlichen Konstruktionen eine vollständige Reparatur des Metallschaftes bzw. dessen Austausch erfordern. Durch <äie seitliche Stromzuführung, z.B. über Graphitkontaktbacken bzw. -segmente, die z.B. in Haltetaschen angefügt sind, ist es bei Störungen im Bereich der innen liegenden Flüssigkeitsführung nicht erforderlich, die Elektrode als Ganzes aus der Kontaktschiene auszuführen, da lediglich der Innenteil ausgelöst werden kann. Durch die Ausbildung des oberen Bereiches in einen Abschnitt größeren und einen Abschnitt kleineren Durchmessers läßt sich die hochtemperaturbeständige, isolierende Schutzschicht in besonders kompakter und zweckmäßiger Form anschließen,

3.U2428

wobei es dann z.B. nicht erforderlich sein muß, den äußeren Teil, wenn dieser auf den Bereich der Stromzuführung beschränkt ist, zusätzlich isolierend zu schützen.

Nachstehend werden besonders bevorzugte Elektrodenkon- · struktionen der .Erfindung in den Fig. 1 bis 5 gezeigt. Es sind insbesondere Elektroden dargestellt, bei denen der obere Abschnitt aus leitendem Metall einen oberen Teil größeren Durchmessers und einen unteren Teil geringeren Durchmessers aufweist. Der Teil geringeren Durchmessers ist durch das isolierende Formteil und '.. die leitende Beschichtung abgedeckt. Diese Anordnung ist im Rahmen .der_Erfindung besonders bevorzugt, wenngleich die Erfindung weder hierauf noch auf die besonders vorteilhaften Ausführungsformen- gemäß nachstehenden Figuren beschänkt ist. In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen, Bezugsziffern .bezeichnet. Es zeigen: ^%;

Fig. 1, 2 einen Längsschnitt„durch eine erfindungsgemäße Elektrode; :.

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine erfinduncp;- gemäße Elektrode, ,~bei der der durch Isoiierungen geschützte Bereich nicht vollständig sowie der anschließende Verbrauchsteil nicht ■

gezeigt sind;'

Fig. -4 einen Querschnitt .dur.ch den oberen Abschnitt aus-.-Metall bzw. dessen Teilbereich größeren

I"" "■■'■ '■

. .. Durchmessers;

Fig.' 5 einen Längsschnitt durch den unteren Elektrodenabschnitt mit-eingeschobenem Zwischenstück.

3H2A28 Z1

Bei der Elektrode,ζ.B. gemäß Fig. 1, wird das Kühlmedium, im Regelfall Wasser, durch den Vorlaufkanal 2 ein- und durch den Rücklaufkanal 3 zurückgeführt. Das Kühlsystem liegt im inneren Teil 16,auf das der äußere Teil 17 aufgesetzt ist. Dabei tritt das Kühlmedium auch in eine Kammer innerhalb des Schraubnippels 1, der z.B. aus Gußeisen gebildet ist, ein. Der obere Abschnitt 5 aus Metall, z.B. Cu, besteht aus einem oberen Bereich größeren Durchmessers und einem tieferliegenden Bereich geringeren Durchmessers, der bis in den Schraubnippel 1 eingezogen ist, der die Verbindung zu dem unteren Abschnitt 6 aus verbrauchsfähigem Material, z.B. Graphit, bildet. Das isolierende Formteil 4 ist durch ein Gegenlager 7, z.B. aus hochtemperaturbeständiger, isolierender Keramik, gelagert. Im oberen Bereich ist das isolierende Formteil 4 durch die Oberkante des Bereiches größeren Durchmessers des Metallschaftes begrenzt. An das isolierende Formteil 4 schließt sich die elektrisch leitende Zwischenschicht 11 an, die nach innen durch den vorgezogenen, innen liegenden Metallschaft bzw. dessen Abschnitt geringeren Durchmessers 12 begrenzt ist. Bei der in Fig. 1 gezeigten Elektrode sind sowohl das isolierende Formteil 4 als auch die elektrisch leitende Zwischenschicht 11 in Segmente unterteilt, die beim Ausbrechen eines (unteren) Segmentes in Richtung der Elektrodenachse gleitfähig sind.

Aus den Figuren 1 bis 3 sind einige der bevorzugten Verbindungsmöglichkeiten von innerem Teil 16 und äußerem Teil 17 als Einpaßstück, gegebenenfalls zusätzlich mit Teilgewinde, ersichtlich, über Bohrungen 8 können Stifte 9 oder dergleichen geführt sein, die über die Feder 10 die isolierende Beschichtung 4 auf einem Gegenlager 7 halten. Das Isolierteil kann zusätzlich durch Halterungen 14 befestigt sein. Im äußeren Teil sind Kühlbohrungen

-VS- -

15 gezeigt, während außen Anschlußbacken 18, z.B. aus Graphit, gezeigt sind. Diese können in Halterungen oder Taschen 19, die am Außenrand des Metallschaftes befestigt sind, gehalten werden, was auch in Fig. 4 zum Ausdruck kommt.

Aus Fig. 2 geht die Verwendung von Halbschalen im Verband bzw. von Ringen, z.B. aus Graphit, der mit einem isolierenden Coating beschichtet ist, in Kombination mit leitendem Filz 13, z.B. aus Kohlefaser, hervor. Zwischen dem vorgezogenen, innen liegenden Metallteil 12 und dem leitenden Filz 13 ist ein elektrisch leitender Schutzring, der ebenfalls segmentiert ist, z.B. aus Keramik, wie ZrO_?, SnO₂, SiO, etc. oder Graphit, zusätzlich eingezogen. Die Verwendung von leitendem, schwingungsdampfendem Material, wie Filz, etc. in Kombination mit elektrisch leitenden Massivteilen aus Keramik oder Graphit ist bei der erfindungsgemäßen Elektrode besonders bevorzugt.

In Fig. 5 ist schließlich ein Einschubstück 21 aus Graphit gezeigt, das über einen, zum' Ausgleich von Thermospannungen geschlitzten Nippel 1, der z.B. aus Kupfer mit Vorteil besteht, mit dem oberen Abschnitt 5 verbunden ist. Das Einschubstück 21 ist dann über eine weitere Nippelverbindung 22, die vorzugsweise aus Graphit gebildet ist, an das eigentliche Verbrauchsteil· angeschlossen.

Claims

3U2428

Patentansprüche:

Elektrode für Lichtbogenöfen aus einem oberen Abschnitt (5) aus Metall und einem ersetzbaren unteren unteren Abschnitt (6) aus sich verbrauchendem bzv.lassem sich verbrauchende™ Materi.il , <Mv eine ijnri wesentlichen ".ylindrische Form aufweisen und durch eine- Verschraubung, ^.B. einer Schraubnippel (1) oder dergleichen, miteinander verbunden r-.inc, wobei der obere Abschnitt (5) eine Flüssigkeits-Kühleinrichtung mit einem Vorlaufkanal (2) und einem Rücklaufkanal (3) aufweist, und zumindest ein Teil des oberen Abschnitts (5) durch eine hochtemperaturfeste, isolierende Beschichtung (4) geschützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) ein innerer Teil (16) und ein äußerer Teil (17) des oberen Abschnittes (5) voneinander lösbar ausgebildet sind,

(b) wobei der innere Teil (16) im wesentlichen bis in die Nähe des Schraubnippels (1) fortgeführt ist , und .

(c) der innere Teil (16) zumindest in einem Teilbereich mit einer hochtemperaturfesten, isolierenden Beschichtung (4) versehen ist, die ein lösbar aufgesetztes Formteil darstellt.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil (16) die Flüssigkeits-Führungskammer mit Vorlauf- und Rücklaufkanal (2, 3) darstellt.

i'-yf ^l'·' '"' '" 3H2428

3» Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Teil (17) die Anschlußelektrode darstellt.

4. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadur-ch gekennzeichnet, daß der äußere Teil (17) Kühlbohrungen (15) und/oder Halterungsbohrungen (S) aufweist.

5. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil (16) nur in seinem oberen Bereich von dem äußeren Teil (17) ummantelt ist.

6. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Verbindung des inneren Teils (16) und des äußeren Teils (17) in der Elektrodenachse liegt und durch ein Gewinde oder durch entsprechende Einpassung bewirkt ist.

7. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Verbindung des inneren Teils (16) und des äußeren Teils (17) durch Einpassung in Kegeloder Konusform gebildet ist, wobei gegebenenfalls der äußere und der innere Teil (17, 16) in einem Teilbereich zusätzlich ein Gewinde aufweisen können.

8. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem äußeren Teil (17) Anschlußbacken (18), die vorzugsweise aus Graphit bestehen, über Taschen bzw. Halterungen (19) befestigt sind.

ir -

9. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeits-Kühleinrichtung des inneren Teils bis in den Schraubnippel (1) eingeführt ist. '

10.' Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Beschichtung (4) ein Einzelrohr, eine Serie von Rohrabschnitten, Segmenten oder Halbschalen umfaßt, die den unteren Bereich des oberen Abschnittes (5) bis zum oder bis in die Nähe des Schraubnippels (1) umgeben.

11. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (4) und die Außenkanten des oberen Abschnitts (5) im wesentlichen zueinander bündig angeordnet sind.

12. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (4) zwischen einem Einschnitt des Metalls des oberen Abschnittes (5) und einem etwa im Bereich des Schraubnippels (1) angeordneten Gegenlager (7) bzw. dem Schraubnippel (1) selbst oder einer Kombination hiervon getragen ist.

13. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich-•30 net, daß das Formteil durch in Bohrungen (8) des Metallteils geführte Stifte bzw. Gewindeschrauben (9), vorzugsweise federnd, auf dem Gegenlager (7) gehalten wird.

JS -

14. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Formteil (4) und dem oberen Abschnitt geringeren Durchmessers (12) eine elektrisch leitende, hochtemperaturbeständige Zwischenschicht (11) eingebracht ist.

15. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Zwischenschicht (11) aus einem Einzelrohr, einer Serie von Rohrabschnitten, Segmenten, Halbschalen oder hochtemperaturfestem Filz (13) bzw. Gewebe oder einer Kombination hiervon besteht.

16. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das innen liegende Material (12) mit einer hochbeanspfuchbaren, leitenden Beschichtung, vorzugsweise aus Keramik, gecoatet ist.

17. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Formteil (4) aus hochtemperaturfester Keramik oder mit isolierendem Coating beschichtetem Graphitrohr besteht.

18. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die elektrisch leitende Zwischenschicht (11) aus Keramik, Graphit, keramischen oder mineralischen Geweben, Filzen oder einer Kombination hiervon besteht.

-v-

.19, Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Formteil (4) und/oder : die leitende Zwischenschicht (11) auf Halterungen (14) aufgesetzt ist bzw. sind, die vorzugsweise am Metall der inneren Kühlungseinheit angefügt sind.

20. Elektrode nach eiηum odor mehreren dr r vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ e. i c h¹-net, daß das isolierende Formteil (4) im oberen Bereich des Metallteils teilweise ersetzt ist durch isolierende, hochfeuerfeste Spritzmasse, die mit Haltestücken verankert ist.

21. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichn e t , daß das isolierende Formteil (4) und/oder die elektrisch leitende Zwischenschicht (11) derart gelagert sind,daß bei Ausfall eines Teilsegmentes oder Beschädigung des Einzelrohres die verbleibenden intakten Teilsegmente oder das Einzelrohr selbst in Richtung der Elektrodenlängsachse zur Beanspruchszone beweglich sind.

22. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschraubung durch einen Nippel

(1) vorgenommen ist, der metallseitig zylindrisch und zum Verbrauchsteil hin konisch ausgebildet ist.

23. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g c >:: π η η zeichnet, daß der Nippel (1) aus Metall, insbesondere Gußeisen oder Graphit, besteht.

3H2A28

24. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeic hn e t , daß der untere Abschnitt (6) aus mehreren Einheiten besteht, die durch eine oder mehrere Nippelverbindungen (1) gehalten sind, wobei die Anordnung der Einheiten neben- und/oder untereinander vorgenommen ist.

25. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil (16) des oberen Abschnittes (5) und der untere Abschnitt (6) neben oder unabhängig von einer Kippelverbindung (1) miteinander verschraubt sind.

26. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennnzeic fane t , daß der bzw. die Schraubnippel (1) geschlitzt ist bzw. sind.