DE3304334A1

DE3304334A1 - Electrode mount for electric arc furnaces

Info

Publication number: DE3304334A1
Application number: DE19833304334
Authority: DE
Inventors: Ulrich DDR 8210 Freital Brückner; Kurt DDR 8210 Freital Böhme; Günther Dipl.-Ing. DDR 8010 Dresden Ehrig; Günther Eltner; Manfred DDR 8210 Freital Frauenstein; Volker Dipl.-Ing. DDR 9026 Karl-Marx-Stadt Heyne; Bernd Dipl.-Ing. Rahle; Helmut DDR 8020 Dresden Zehle
Original assignee: Edelstahlwerk 8 Mai 1945 Freital VEB
Current assignee: Edelstahlwerk 8 Mai 1945 Freital VEB
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1983-02-09
Publication date: 1983-09-08
Also published as: HU186657B

Abstract

The invention relates to an electrode mount for electric arc furnaces for receiving and holding the electrodes and for transmitting the electric energy from the electrode mount to the electrode. It is the object of the invention to provide an electrode mount which combines in an optimum way the advantages of the material steel with respect to its mechanical properties and those of the material copper with respect to its electrical conductivity. According to the invention, this has been achieved by making the electrode bearing surface and the current terminal face on a conventionally cooled basic steel body from a combination of explosion-plated steel and copper materials. The thickness of the copper layer is up to 10 mm. The electrical resistivities of the copper layer relative to the copper/steel transition zone are as 2:1. An unalloyed mild steel is used in the copper/steel material combination. A partition which positively guides the coolant flow is arranged in the interior of the basic steel body for the purpose of intensive heat dissipation. <IMAGE>

Description

Elektrodenfassung für ElektrolichtbogenöfenElectrode holder for electric arc furnaces

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenfassung für Elektrolichtbogenöfen zur Aufnahme und Halterung der Elektroden sowie zur übertragung der Elektroenergie von der Elektrodenfassung ouf die Elektrode.The invention relates to an electrode holder for electric arc furnaces for holding and holding the electrodes and for transmitting electrical energy from the electrode holder to the electrode.

Bei Lichtbogenöfen werden zur Übertragung der elektrischen Energie auf die Elektroden Elektrodenfassungen verschiedener Konstruktionen und unterschiedlicher Werkstoffe eingesetzt. Kupfer oder Kupferlegierungen als Kontaktfläche zur Graphit- und Kohleelektrode weisen bei kleinen Elektroöfen eine befriedigende Standzoit auf und haben sich hinreichond bewährt Diese Funktion muß unter Einhaltung optimaler Haltbarkeit, geringsten Übertragungsverlusten der Energie und günstiger Abführung der in und an der Fassung ontstehonden Wärme erfüllt werden.Arc furnaces are used to transmit electrical energy on the electrodes electrode holders of different constructions and different Materials used. Copper or copper alloys as a contact surface to the graphite and carbon electrodes have a satisfactory standzoite in small electric furnaces and have proven themselves sufficiently. This function must be optimal while maintaining Durability, lowest transmission losses of energy and favorable dissipation the heat generated in and on the socket.

Diesen Forderungen an Konstruktion und Werkstoff versucht man in einer Reihe von Ausführungen nachzukommen. Bei der Verwendung gegossener oder geschweißter Elektrodenfassungen aus Stahl ist jedoch ein schlechtes elektrisches Verhalten beim Stromüber- und -durchgang von der Kupferzuleitung auf Stahl und vom Stahl auf die elektrode zu verzeichnen, wemit gleichzeitig nur geringe Grenzleistungen erreichbar sind.One tries to meet these demands on construction and material in one Series of designs to be followed. When using cast or welded However, electrode sockets made of steel have poor electrical behavior Current over and passage from the copper feed line to steel and from steel to the to record electrode, with which only low power limits can be achieved at the same time are.

In der US-Patentschrift 24 77 077 und DE-Auslegeschrift 14 40 979 werden Elektrodenfassungen aus Kupfer mit eingegossenem Kühlsystem beschrieben. Von Nachteil ist hior die komplizierte teuere Fertigung, die schlechte Reparaturmöglichkeit der umgossenen Rohrsystems sowie das schlechte Schweißvorhalten des Kupfers gegen über Stahl.In US Pat. No. 2,477,077 and DE-Auslegeschrift 14 40 979 Electrode holders made of copper with an embedded cooling system are described. The disadvantage is the complicated, expensive production and the poor repair possibilities the encapsulated pipe system as well as the poor welding resistance of the copper against about steel.

Die Elektrodenfassungen könnon auch aus Kupfer geschweißt sein.The electrode holders can also be welded from copper.

Hierbei ist ebenfalls von Nachteil, daß dickwandiges Kupfer geschweißt werden muß und sich damit die Reparaturmöglichkeiten ständig verschlechtern, insbesondere hinsichtlich der Schweißeignung des Kupfers als Zeit funktion aus don Einflüssen der Ofenatmosphäre, wie Diffusion von Wasser- und Sauerstoff.Another disadvantage here is that thick-walled copper is welded must be and thus the repair options are constantly deteriorating, especially with regard to the weldability of the copper as a function of time from the influences the furnace atmosphere, such as diffusion of water and oxygen.

Schließlich wurde eine Lösung vorgeschlagen, bei der die Elektrodenfassung aus einem geschweißten oder gegossenem Grundkörper aus Stahl besteht, in den Kupferpiatten eingeschweißt sind oder durch Schmelzschweißen, Löten oder Metalispritzon an der Elektrodenanlagefläche Kupferschichten aufgebracht sind.Finally, a solution was proposed in which the electrode holder from a welded or cast base body is made of steel, are welded into the copper plates or by fusion welding, soldering or Metalispritzon on the electrode contact surface copper layers are applied.

Die Nachteile bei dieser Variante sind darin begründet, daß das Gefüge in der Übergangszone der Schichten zwischen Stahl und Kupfer einer starken Lötrissigkeit unterliegt und damit eine begrenzte Haltbarkeit aufweist, In gleicher Weise wird der Stromübergang negativ beeinflußt. Beim Aufspritzen von Metallschichten haben sich analoge Nachteile herausgestellt.The disadvantages of this variant are based on the fact that the structure in the transition zone of the layers between steel and copper a strong soldering crack is subject and thus has a limited shelf life, in the same way the current transfer has a negative effect. When spraying metal layers have analogous disadvantages turned out to be.

Ziel der Erfindung ist die ökonomische Fertigung einer Elektrodenfassung für Elektrolichtbogenöfen mit hoher Haltbarkeit bei optimalen Reparaturbedingungen.The aim of the invention is the economical production of an electrode holder for electric arc furnaces with high durability under optimal repair conditions.

Der Erfindung liegt. die Aufgabe zugrunde, eine Elektrodenfassung für Elektrolichtbogenöfen zu schaffen, welche die Vorteile des Werkstoffes Stahl hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften und die des Werkstoffes kupfer hinsichtlich seiner elektrischen Leitfähigkeit vereint.The invention lies. the task is based on an electrode holder for electric arc furnaces that take advantage of steel with regard to its mechanical properties and those of the material copper its electrical conductivity.

Erfindungsgemäß wurde dies dadurch gelöst, daß an einem üblichen Stahlgrundkörper die Elektrodenanlagefläche und die Stromanschlußfläche aus einer expiosionsplattierten Stahl- I<upfer- Werkstoffs kombination gefertigt sind, wobei die Stärke der Kupferschicht bis zu 10 mm beträgt und sich die spezifischen elektrischen Widerstände der Kupferschicht zur Kupfer- Stahl- Übergangszone annähernd wie 2 : 1 verhalten.According to the invention, this was achieved in that on a conventional steel base body the electrode contact surface and the current connection surface are made of an explosion-plated Steel I <copper material combination are made, with the thickness of the copper layer up to 10 mm and the specific electrical resistances of the copper layer to the copper-steel transition zone approximately as 2: 1.

Vorzugsweise beträgt der elektrische Übergangswiderstand der Stahl- Kupfer- We rksto ff kombinat ion bei einem Strom von 120 A ca. 2.5 . 10 -6 Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß bei der Stahl-Kupfer- Werkstoffkombination ein unlegierter, beruhigter Baustahl verwendet wird. Innerhalb des gekühlten Stahlgrundkörper ist eine Zwischenwand angeordnet, wodurch das Kühlmittel zur intensiven Wärmeabfuhr zwangsgeführt wird.The electrical contact resistance of the steel Copper and material combination at a current of 120 A approx. 2.5. 10 -6 Another The feature of the invention is that in the steel-copper material combination a unalloyed, killed structural steel is used. Inside the cooled steel body an intermediate wall is arranged, whereby the coolant for intensive heat dissipation is positively driven.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführunqsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige zeichnung zeigt eine perspektivische teilgeschnittene Darstellung der erfindungsgemäßen Elektrodenfassung. Die Elektrodenfassung ist im vorliegenden Fall als Schweißkonstruktion ausgeführt, Sie besteht aus dem Stahlgrundkörper 1, an dem die Elektrodenanlagefläche 2 und die Stromanschlußfläche 3 fest angeordet sind. Wie im Teilschnitt dargestellt ist, bestehen diese aus einer explosioneplattierten Stahl- I<upfer- Werkstoffkombination 2a 3a, wobei die Stärke der Kupferschicht vorzugsweise bis zu 10 mm beträgt, Die gesamte Elektrodenfassung ist wassergekühlt. Das Wasser wird über den Kühlmittelzufluß 4 in die Elektrodenfassung eingeleitet und tritt über Kühlmittelabfluß 5 wieder aus. Der Stilisierte Kühlmittelfluß 6 wird durch eine Zwischenwand 7 in zwei Kammern geteilt, wodurch eine Zwangsführung des Kühlmittels erfolgt und die Wärme dadurch intensiv abgeführt wird.The invention is to be described in more detail below using an exemplary embodiment explained. The accompanying drawing shows a partially cut perspective Representation of the electrode holder according to the invention. The electrode holder is in present Case designed as a welded construction, it exists from the steel base body 1, on which the electrode contact surface 2 and the power connection surface 3 are firmly arranged. As shown in the partial section, these consist of one explosion-clad steel I <copper material combination 2a 3a, with the strength the copper layer is preferably up to 10 mm, the entire electrode holder is water-cooled. The water is fed into the electrode holder via the coolant inlet 4 initiated and exits again via coolant drain 5. The stylized coolant flow 6 is divided into two chambers by a partition 7, whereby a forced guidance of the coolant takes place and the heat is intensively dissipated as a result.

Der Stromansciwtiuß erfolgt an der Stromanschlußplatte 3 an den dafür vorgesehenen Bohrungen 8. Als besonderen Vorteil hat sich bei der Erprobung dieser Konstruktion die innige Verbindung der Kupferschicht mit der Stahlplatte erwiesen. Es tritt kein Festigkeitsabfall im Kupfer auf. Desgleichen löst sich durch die zahnförmige Ausbildung der Übergangszone der Stahl-Kupfer Werkstoffkombination 2a; 3a die lOupferschiche nicht ab. Ein weiterer Vorteil ist die besonders gute elektrische Leitfähigkeit der Übergangszone, da sich die spezifischen elektrischen Widerstände der reinen Kupferschicht zur Obergangszone der Stahl- Kupfer- Werkstoffkombination 2a; 3a ;vie 2: 1 verhalten. Die gesamte Elektrodenfassung ist relativ einfach herstellbar. Bei der Stahl- Kupfer Werkstoffkombination 2a; 3a wird vorzugsweise ein billiger unlegierter Baustahl, z.B. St 38 b-2, verwendet. Die Elektrodenfassung hat eine mehrfache Standzeit als bisher bekannte Lösungan und ist bei Bedarf mit geringem Aufwand instandsetzbar.The Stromansciwtiuß takes place on the power connection plate 3 to the therefor provided holes 8. This has proven to be a particular advantage when testing Construction proved the intimate connection of the copper layer with the steel plate. There is no drop in strength in the copper. Likewise dissolves through the tooth-shaped Formation of the transition zone of the steel-copper material combination 2a; 3a the lOupferschiche not off. Another advantage is the particularly good electrical conductivity the transition zone, since the specific electrical resistances of the pure Copper layer to the transition zone of the steel-copper material combination 2a; 3a; vie Behave 2: 1. The entire electrode holder is relatively easy to manufacture. at the steel-copper material combination 2a; 3a is preferably a cheaper unalloyed one Structural steel, e.g. St 38 b-2, is used. The electrode holder has a multiple service life than previously known solution and can be repaired with little effort if necessary.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Stahlgrundkörper 2 Elektrodenanlagefläche 2a Stahl- Kupfer Werkstoffkombination 3 Stromanschlußfläche 3a Stahl- Kupfer- Werkstoffkombination 4 Kühlmittelzufluß 5 Kühlmittelabfluß 6 Stilisierter Kühlmittelfluß 7 Zwischenwand 8 Bohrung L e e r s e i t eList of the reference symbols used 1 steel base body 2 electrode contact surface 2a steel-copper material combination 3 power connection surface 3a steel-copper material combination 4 Coolant inflow 5 Coolant outflow 6 Stylized coolant flow 7 Partition 8 hole L e r s e i t e

Claims

Claims 1. Electrode holder for electric arc furnaces, characterized in that the electrode contact surface is attached to a conventional, cooled steel body (1) (2) and the power connection surface (3) made of an explosion-plated steel-copper Material combination (2a, 3a) are made, the thickness of the copper layer up to 10 mm and the specific electrical resistances of the copper layer to the copper-steel transition zone approximately as 2: 1.

2. Electrode holder according to claim 1, characterized in that daS the -electrical contact resistance of the steel-copper material combination (2a; 3a) preferably about 2.5. 10 is.

3. electrode holder according to claims 1 and 2, characterized in that the steel-copper material combination (2a; 3a) is an unalloyed, calm structural steel is used.

4. Electrode holder according to claim 1, characterized in that inside the cooled steel body (t), the partition (7) is arranged, whereby the coolant is forced to carry out intensive heat dissipation.