DE3440073A1 - Graphitelektrode fuer einen lichtbogenofen - Google Patents
Graphitelektrode fuer einen lichtbogenofenInfo
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Description
01.11.1984 KXR/Bnr/Sc - PA 3409
DIDIER-WERKE AG
Lessingstraße 16 - 18 6200 Wiesbaden
Graphitelektrode für einen Lichtbogenofen
Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenofen mit einem gekühlten Mantel, der mit
einem feuerfesten Schutzmantel umhüllt ist.
Eine derartige Elektrode ist in der Zeitschrift "Stahl und Eisen 104" (1984)
Nr. 1, Seiten 11 bis 36 beschrieben. Dort ist zum Schutz des metallischen Mantels
gegen elektrische Überschläge auf einen mittleren Teil ein Keramik/Graphitverbund aufgebracht. Außerdem sind Graphitringe aufgeschraubt.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Elektrode der eingangs genannten Art der
Ablösung der Schutzschicht vom Mantel entgegenzuwirken und die Stabilität der
Schutzschicht insbesondere gegen mechanische Beanspruchungen zu erhöhen, wobei gleichzeitig elektrische Oberschläge unterbunden werden sollen.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Elektrode der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, daß außen auf dem Mantel mehrere Anker 5, gegebenenfalls aus
gebranntem feuerfesten Kerami.kmaterial voneinander beabstandet, gegebenenfalls
verschiebbar befestigt sind, daß zwischen den Ankern eine Schutzschicht aufgebracht
ist und daß die Schutzschicht bei Betriebstemperatur der Elektrode in
einer Innenzone zum Mantel hin thermoplastisch und in ihrer Außenzone mechanisch
fest ist. Durch diesen Aufbau wird erreicht, daß sich die Schutzschicht auch beim starken Vibrieren der Elektrode nicht ablöst. Die zahlreichen Anker halten
die Schutzschicht. Sie nehmen auch Temperaturverspannungen auf. Die Außenzonerohrfestigkeit stellt einen wirksamen Schutz für den Mantel dar. Ihre
demgegenüber plastische Innenzone bietet einen dichten Verbund mit der
Grundschicht.
-5-
-JS-
Die Aufgabe der Erfindung wird auch bei einer eingangs genannten Elektrode
gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß außen auf dem Mantel mehrere Anker,
gegebenenfalls aus gebranntem feuerfesten Keramikmaterial voneinander beabstandet,
gegebenenfalls verschiebbar befestigt sind, daß zwischen den Ankern eine
Schutzschicht aufgebracht ist und daß die Schutzschicht bei Betriebstemperatur
der Elektrode in einer Innenzone zum Mantel hin thermoplastisch ist und in ihrer
Außenzone eine hochviskose keramische Schmelzphase aufweist. Eine solche
Elektrode weist die gleichen Vorteile wie die Elektrode gemäß Anspruch 1 auf. Nur wird der wirksame Schutz für den Mantel gegen mechanische Einwirkungen nicht
durch eine außen harte Schutzschicht, sondern durch eine außen bei höheren Temperaturen
verhältnismäßig weiche Schutzschicht erreicht, die bei Verletzungen
eine Art Selbstheilungseffekt aufweist. Wird die Schutzschicht beim Befüllen des
Ofens beispielsweise durch ein Schrotteil beschädigt, so fließt Material der
hochviskosen Schmelzphase in den entstandenen Riß und füllt ihn somit wieder aus.
In Ausgestaltung der Erfindung ist auf dem Mantel eine festhaftende
Grundschicht als Trägerschicht für die Schutzschicht aufgebracht. Bei der Grundschicht aus Aluminiumoxid ist sie elektrisch isolierend.
Die Grundschicht kann auch aus einer Graphitmasse mit einem Bindemittel, wie
Phenolharz oder Epoxidharz bestehen. Dadurch ist ein guter Wärmeübergang von der
Schutzschicht auf den Mantel, insbesondere auf einen Stahlmantel gewährleistet.
In anderer Ausgestaltung der Erfindung kann die Grundschicht auch aus einer
feuerfesten Fasermatte auf der Basis von Tonerdesilikatfasern bestehen, die mit
einem keramischen phosphathaltigen Bindemittel verstärkt ist.
Die keramische Schutzschicht besteht vorzugsweise aus tonerdereichem körnigen
Material mit Bindemitteln und gegebenenfalls mit Plastifizierungsmitteln. Es
läßt sich damit eine hohe mechanische Festigkeit in der Außenzone der Schutzschicht erreichen.
-6-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Fig. 1 zeigt eine Graphitelektrode mit geschütztem Stahlmantel im Schnitt.
Eine Elektrode 1 weist einen Stahlmantel 2 auf, der mittels nicht näher
dargestellter Wasserführungskanäle gekühlt ist. Der Stahlmantel 2 ist gegen
elektrische Oberschläge und mechanische Einhöhungen durch den im folgenden näher
.beschriebenen feuerfesten Schutzmantel 3 geschützt.
Außen an dem Stahlmantel 2 ist eine Vielzahl von Schraubenfedern 4 angeschweißt,
die einerseits über die Länge des Stahlmantels 2 und andererseits über dessen Umfang gleichmäßig verteilt sind. Auf jede Schraubenfeder 4 ist ein Anker 5, der
aus einem gebrannten feuerfesten Keramikmaterial besteht, aufgekittet. Der Anker
-5 läuft zum Stahlmantel hin konisch zu. Er ist aus einer Mischung von etwa
Gew.-% Al2O3 und etwa 50 Gew.-% ZrO2 gebrannt. Die Anker 5 weisen also eine
gewisse Beweglichkeit gegenüber dem Stahlmantel auf.
Auf den Stahlmantel 2 ist eine Grundschicht 7 aufgebracht. Auf die Grundschicht
7 ist zwischen den Ankern 5 bzw. einem Abschlußring 6 eine keramische
Schutzschicht 8 aufgebracht, die Schutzschicht 8 hat zusammen mit der Grundschicht 7 eine Dicke von etwa 20 mm bis 50 mm. Die Schutzschicht 8
überragt die Anker 5 höchstens unwesentlich.
Die Grundschicht 7 ist so ausgelegt, daß sie auf dem Stahlmantel 2 gut haftet.
Die Schutzschicht 8 soll sich auch bei den im Betrieb auftretenden Vibrationen
nicht ablösen und gegen mechanische Einwirkungen widerstandsfähig sein. Sie ist
hierfür so gestaltet, daß sie in einer Innenzone 9 in einem gewissen Maße plastisch bleibt. In einer Außenzone soll die Schutzschicht 8 eine hohe mechanische
Festigkeit und eine dichte Oberfläche aufweisen. Zusammen sollen die Grundschicht 7 und die Schutzschicht 8 elektrisch isolierend sein.
Die Schutzschicht 8 kann aber auch in ihrer Außenzone eine hochwirksame
Schmelzphase aufweisen, die bewirkt, daß bei mechanischen Verletzungen des Schutzmantels eine Selbstheilung eintritt.
-7-
In einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Grundschicht 7 aus einer
im Vergleich zur Schutzschicht 8 dünnen Schicht von flammgespritztem
AI2O3. Diese ist elektrisch isolierend. Die Schutzschicht 8 besteht aus
einer Bauxit-Tabular-Tonerdemischung mit einer Zusammensetzung nach Anspruch 10.
Bei Temperaturen von 800 0C bis 1000°C ist die Außenzone 10 mechanisch fest unc
weist eine dicht versinterte Oberfläche auf. Demgegenüber ist die Innenzone zwar fest, jedoch nachgiebig plastisch. Thermische Bewegungen der Schutzschichi
8 nehmen die federnden Anker 5 auf. Sie dämpfen auch Beanspruchungen der
Außenzone 10 durch Vibrationen.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Grundschicht 7 von einer
kunstharzgebundenen Graphitmasse mit Plättchengraphit gebildet. Als Bindemitte' sind 3 bis 7 Gew.-% Kunstharz, wie Phenol harz oder Epoxidharz zugesetzt.
Außerdem kann die Graphitmasse 3 bis 10 Gew.-% Silikonpaste enthalten. Die
Schutzschicht 8 besteht aus der genannten Bauxit-Tabular-Tonerdemischung
nach Anspruch 11. Die hochviskose Schmelzphase, die bei Beschädigung der
Schutzschicht den vorgenannten Selbstheilungseffekt bewirkt, wird durch
Reaktionen des hohen Anteils Bentonit mit dem Bindemittel Borsäure und/oder Borsäureanhydrid erreichti
- Leerseite -
Claims (12)
1. Elektrode für einen Lichtbogenofen mit einem gekühlten Mantel, der mit
einem feuerfesten Schutzmantel umhüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß außen auf dem Mantel (2) mehrere Anker (5), gegebenenfalls aus
gebranntem feuerfestem Keramikmaterial voneinander beabstandet, gegebenenfalls verschiebbar befestigt sind, daß zwischen den Ankern (5) eine
Schutzschicht aufgebracht ist und daß die Schutzschicht (8) bei Betriebstemperatur der Elektrode in einer Innenzone (9) zum Mantel (2) hin thermoplastisch und in ihrer Außenzone (10) mechanisch fest ist.
2. Elektrode für einen Lichtbogenofen mit einem gekühlten Mantel, der mit
einem feuerfesten Schutzmantel umhüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß außen auf dem Mantel (2) mehrere Anker (5), gegebenenfalls aus gebranntem feuerfestem Keramikmaterial voneinander beabstandet, gegebenenfalls
verschiebbar befestigt sind, daß zwischen den Ankern (5) eine Schutzschicht (8) aufgebracht ist und daß die Schutzschicht (8) bei
Betriebstemperatur der Elektrode in einer Innenzone (9) zum Mantel (2) hin thermoplastisch ist und in ihrer Außenzone (10) eine hochviskose
keramische Schmelzphase aufweist.
3. Elektrode nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem
Mantel (2) eine festhaftende Grundschicht (7) als Trägerschicht für die Schutzschicht (8) aufgebracht ist.
4. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß :die Grundschicht
(7) aus einem Aluminiumoxid (A^Oßx besteht
-2-
5. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht
(7) aus einer Graphitmasse mit einem Bindemittel, wie Phenolharz oder
Epoxidharz, besteht.
6. Elektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht
(7) Silikonpaste enthält.
7. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht
(7) aus einem feuerfesten Fasermaterial auf der Basis von Tonerdesilikatfasern
besteht, die mit einem keramischen, phosphathaltigen Bindemittel
verstärkt ist.
8. Elektrode nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet,
daß die keramische Schutzschicht (8) aus tonerdereichem, körnigen Material mit Bindemitteln und gegebenenfalls mit Plastifiziermitteln
besteht.
9. Elektrode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht
(8) als feuerfestes Grundmaterial Tabulartonerde oder eine Bauxit-Tabular-Tonerdemischung
mit einer Körnung von 0 bis 3 mm aufweist.
10. Elektrode nach Anspruch 1, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schutzschicht (8) aus
70 - 90 Gew.-% Bauxit + Tabulartonerde (0-3 mm) 0-3 Gew.-% grünes feinkörniges Cr2O3
1-4 Gew.-% plastischem Ton und/oder Bentonit
1-2 Gew.-% Borsäure
0-2 Gew.-% Borsäureanhydrid
0-4 Gew.-% schwerlösliches Aluminiumphosphat 5-15 Gew.-% Silikonpaste oder SilikonÖl 2-4 Gew.-% Wasser
0-2 Gew.-% Borsäureanhydrid
0-4 Gew.-% schwerlösliches Aluminiumphosphat 5-15 Gew.-% Silikonpaste oder SilikonÖl 2-4 Gew.-% Wasser
besteht.
-3-
11. Elektrode nach Anspruch 2, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schutzschicht (8) aus
65 - 90 Gew.-% Bauxit + Tabulartonerde (0-3 mm)
4-12 Gew.-% plastischem Ton und/oder Bentonit
0-3 Gew.-% grünem feinkörnigem Cr2O3
2-4 Gew.-% Borsäure
0-4 Gew.-% Borsäureanhydrid 0-4 Gew.-% schwerlösliches Aluminiumphosphat 3-9 Gew.-% Wasser
0-4 Gew.-% Borsäureanhydrid 0-4 Gew.-% schwerlösliches Aluminiumphosphat 3-9 Gew.-% Wasser
besteht.
12. Elektrode nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anker (5) sich zum Stahlmantel (2) hin konisch verjüngen.
-4-
Priority Applications (5)
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