DE3538490A1

DE3538490A1 - Stromzufuehrung zu einer selbstbackenden elektrode

Info

Publication number: DE3538490A1
Application number: DE19853538490
Authority: DE
Inventors: Heribert Koenig; Heinz Stark
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1985-10-25
Filing date: 1985-10-25
Publication date: 1987-04-30
Also published as: DE3538490C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromzuführung zu einer selbstbackenden Elektrode in einem Elektroofen, bestehend aus ringförmig um die Elektrode angeordneten und an den mit Elektrodenmasse gefüllten Elektrodenmantel anpreßbaren Betriebs-Kontaktbacken, die mittels Stromrohre und Stromleitung mit der Stromversorgungsanlage verbunden sind.

Eine selbstbackende Elektrode besteht im wesentlichen aus einem vor nehmlich senkrecht angeordneten zylindrischen Metallmantel und einer Kohlenmasse darin. Der metallische Mantel wird auf der dem Herd abgewandten Seite mit Elektrodenmasse gefüllt, die überwiegend aus Kohle, vermischt mit teerigen Bindemitteln, besteht. Durch die Joulesche Wärme des Elektrodenstroms und durch die Strahlungswärme des Ofens wird die anfangs weiche Elektrodenmasse gebacken und dadurch fest. Die Kohlenmasse kann stark vereinfacht in vier Zonen (in Richtung zum Ofenherd hin) unterteilt werden:

I. Rohe Masse
In der Zone 1 herrscht eine Temperatur von etwa unter 100°C. Die Elektrodenmasse ist fest bei unterschiedlicher Partikelgröße. II. Geschmolzene Masse
In der Zone 2 liegen die Temperaturen etwa zwischen 100 bis 300°C, die Masse nimmt die Eigenschaften einer flüssigen Phase an, wobei ihre Viskosität allmählich in Richtung Ofenherd abnimmt.III. Backzone
In der Zone 3 befindet sich die Kohlenmasse bei Temperaturen zwischen 300 und 700°C in ihrem Backzustand. Teer und Pech zersetzen sich und destillieren ab, die Elektrodenmasse geht allmählich in eine zähe kompakte Kohlenmasse über.IV. Gebackene Elektrodenmasse
In der Zone 4 liegt die Temperatur über 700°C, die Elektrode ist gebacken.

In Abhängigkeit der Geschwindigkeit, mit der die Elektrode ent sprechend ihres Verzehrs in den Ofen abgesenkt wird, wird neue Elektrodenmasse nachgefüllt.

Aus DE-PS 4 95 737 ist ein elektrischer Schmelzofen bekannt, der ringförmig um die Elektrode angeordnete und an diese anpreßbare Betriebs-Kontaktbacken besitzt. Diese die Elektrode fassenden Betriebs-Kontaktbacken weisen eine Größe auf, daß ihr unteres Ende in den Bereich bereits gebackener, ihr oberes Ende im Bereich auf noch ungebackener, roher Elektrodenmasse auf dem Mantel aufliegt.

Die aus dieser Schrift bekannten Betriebs-Kontaktbacken haben den Nachteil, daß der Betriebsstrom über eine relativ große, einheitliche Fläche in die Elektrode eingebracht wird. Die weite Erstreckung der einzelnen Betriebs-Kontaktbacken in Richtung parallel zur Elektroden achse erweitern den Nachteil, daß die Fläche zum Stromübergang zwischen Kontaktbacke und Elektrodenmantel nicht exakt definiert ist und sich betrieblich nicht einstellen läßt. Es kommt bei den bekann ten Kontaktbacken nicht zum völligen Anliegen, so daß der Übergangs punkt nicht genau festliegt.

An den relativ kleinen Übergangsflächen der bekannten Kontaktbacken tritt eine verstärkte Wärmeentwicklung auf, die eine intensive Kühlung der Kontaktbacken erforderlich macht. Diese Kühlung hat aber den Nachteil, der Elektrode dort viel Wärme zu entziehen, wo besonders Wärme zum Einleiten des Backvorganges benötigt wird.

Es ist weiterhin bekannt (Seminario de Ferroalcaciones, ILAFA 1975, Blatt H/ll, Bild 4), in den Hohlraum, der zwischen zylindrischen Umbau und Elektrodenmantel entsteht, mittels Gebläse und Heizregister Heißluft einzublasen, die dann von Elektrodenmantel aufgenommen und an die Kohlenmassen weitergeleitet wird. Nachteil dieser Vorwärmung durch eingeblasene Heißluft ist zum einen der eher komplizierte und kostspielige Aufbau, zum anderen die geringe und völlig unzureichende Aufwärmwirkung.

Der Erfindung legt die Aufgabe zugrunde, eine Stromzuführung zu einer selbstbackenden Elektrode eines Elektroofens zu schaffen, die mit einfachen Mitteln eine wirtschaftliche Vorwärmung der Elektrodenmas sen ermöglicht.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß an der Elektrode im Abstand zu den Betriebs-Kontaktbacken auf der dem Herd des Ofens abgewandten Seite, parallel zu dem Ring der Betriebs-Kontaktbacken, Vorwärm- Kontaktbacken angeordnet sind. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung sieht vor, die Stromzuführung auf mindestens zwei Kontaktbackenreihen aufzuteilen. Der Hauptteil des Stromes fließt dabei weiterhin zu den Betriebs-Kontaktbacken. Durch die Wahl des Materials und/oder des Leitungsquerschnittes sowie der Länge des Verbindungsrohres ist der elektrische Widerstand des Verbindungs rohres einstellbar. Bei Kenntnis des Materials und Abmessung des Elektrodenmantels sowie eingesetzter Kohlenmasse ist der elektrische Widerstand der Elektrode bekannt. In Kenntnis beider Widerstände kann in vorteilhafter Weise die für das Vorwärmen der noch pastenförmigen Elektrodenmassen erforderliche Wärmemenge exakt eingestellt werden.

Die durch den Strom eingebrachte Wärmemenge besitzt eine Größe, die ein deutliches Vorbacken der Elektrode bewirkt. Der über den Mantel geführte Strom wird auf eine Größe eingestellt, der innerhalb der zulässigen Erwärmung des Elektrodenmantels liegt. In Abhängigkeit der Elektrodengröße liegt diese Belastung bei etwa Å 2 A/mm.

Durch das Vorwärmen der Elektrode ist gewährleistet, daß die Kohlen masse im Bereich der Betriebs-Kontaktbacken fest verbacken ist und der Betriebsstrom in gut leitende Zonen eingebracht wird. Der Ofen kann mit optimaler Ofenleistung gefahren werden, da eine hohe Back leistung gewährleistet ist. Eine Zurücknahme der Ofenleistung als Folge nichtgebackener Bereiche der Elektrode entfällt. Diese nicht gebackenen Bereiche der Elektrode bedeuten elektrisch schlecht leitende Zonen und geringe mechanische Festigkeit. Während des Betriebes muß an den schlecht gebackenen Stellen die Ofenleistung zurückgenommen werden, da sonst infolge übermäßiger Joulescher Wärme durch Verlust der Elektrodenarmierung Elektrodenbrüche nicht zu vermeiden sind. Bei der vorliegenden Erfindung ist diese Zurücknahme der Ofenleistung nicht erforderlich, da bei der sicheren Back geschwindigkeit ein Überschreiten der Nachsetzgeschwindigkeit gegenüber der Backgeschwindigkeit nicht auftritt.

Von Vorteil ist auch die Möglichkeit der Nachrüstung an bestehenden Elektroden. Die wesentlichen Elemente der Stromzuführung zu einer selbstbackenden Elektrode bleiben erhalten. Lediglich im Bereich der Kontaktbacken selber sind konstruktiv einfache Elemente nachzu rüsten.

Durch das bessere Ausnutzen der zugeführten Leistung wird eine größere Produktivleistung erreicht.

Durch das Erreichen einer höheren Elektrodenbackleistung kann bei einigen metallurgischen Prozessen eine Steigerung der elektrischen Leistung und folglich der Produktion erreicht werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert:

Fig. 1 zeigt die Stromzuführung zu einer selbstbackenden Elektrode,

Fig. 2 zeigt die Stromverzweigung.

In Fig. 1 ist ein Teil der Elektrode als Schnittbild dargestellt. Die Elektrodenmasse 22 wird dabei in axialer Richtung von dem Elektroden mantel 21 umfaßt. Bei der Elektrodenmasse 22 sind vier Zustands bereiche aufgezeigt:

I Rohe Masse
II Geschmolzene Paste
III Backzone
IV Gebackene Elektrodenmasse

In vereinfachter Form ist auch das Stromsystem 30 dargestellt. Von der Stromversorgungsanlage 31 führen Stromleiter 32 zu den im Bereich des Ofens 10 sich befindenden Stromrohren 33. Die Stromrohre 33 verzweigen sich an der Abzweigung 34 in die Verbindungen 35 und 36. Das Verbindungsrohr 35 verknüpft das Stromrohr 33 vom Abzweigungs punkt 34 mit der Betriebs-Kontaktbacke 37. Die Verbindung 36 verbin det das Stromrohr 33 über die Abzweigung 34 mit der Vorwärm-Kontakt backe 38. Die Betriebs-Kontaktbacken 37 und die Vorwärm-Kontaktbacken 38 sind ringförmig um die Elektrode 20 angeordnet und mit dem Abstand a voneinander beabstandet.

Die Betriebskontaktbacken sind (nicht dargestellt) mittels Kühlmedien kühlbar.

Die Fig. 2 zeigt in der rechten Bildhälfte in stark vereinfachter Form die Stromzuführungselemente mit den gleichen Positionszeichen, die in der Fig. 1 verwendet wurden.

In der linken Bildhälfte ist das System der elektrischen Widerstands- und Stromverzweigung dargestellt. Der Strom 331 im Stromrohr 33 verzweigt sich in der Verzweigung 340 in die Ströme 351 und 361 der Verbindungsrohre 35 und 36. (Am Zuführungspunkt 380 wird der Teil strom 211 dem Elektrodenmantel 21 zugeführt.) Der Elektrodenmantel 21 weist den Widerstand 212, das Verbindungsrohr 35 den Widerstand 352 auf. Am Knoten 370 werden die Ströme 351 und 211 zusammengeführt und der Strom 371 an die Elektrode im Bereich der Betriebskontaktbacken abgegeben.

Durch die Widerstände 212 und 352 ist die Größe der verzweigten Ströme einstellbar.

Claims

1. Stromzuführung zu einer selbstbackenden Elektrode eines Elektro ofens, bestehend aus ringförmig um die Elektrode angeordneten und an den mit Elektrodemasse gefüllten Elektrodenmantel anpreß baren Betriebs-Kontaktbacken, die mittels Stromrohre und Strom leitung mit der Stromversorgungsanlage verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der Elektrode (20) im Abstand zu den Betriebs-Kontakt backen (37) auf der dem Herd des Ofens (10) abgewandten Seite, parallel zu dem Ring der Betriebs-Kontaktbacken (37), Vorwärm- Kontaktbacken (38) angeordnet sind.

2. Stromzuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebs-Kontaktbacken (37) und die Vorwärm-Kontakt backen (38) mittels Verbindungsleitungen (35, 36) am Verzwei gungspunkt (34) mit dem Stromrohr (33) verbunden sind.

3. Stromzuführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärm-Kontaktbacken (38) einen Hohlraum aufweisen, der von einem Kühlmedium durchströmt wird.

4. Stromzuführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzweigungspunkt (34) als Teil der Vorwärm-Kontakt backen (38) ausgebildet ist.

5. Stromzuführung nach den Ansprüchen 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (35) zu den Betriebs-Kontaktbacken (37) bei gleichem Material wie die Stromrohre (33) einen um den Faktor 0,4 bis 0,9 kleineren Leitungsquerschnitt als den der Stromrohre (33) aufweisen.

6. Stromzuführung nach den Ansprüchen 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (35) zu den Betriebs-Kontaktbacken (37) bei gleichem Leitungsquerschnitt wie die Stromrohre (33) aus einem Material bestehen, das einen um den Faktor 1,1 bis 2,5 höheren Stromwiderstand als den der Stromrohre (33) besitzt.

7. Stromzuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen ringförmig angeordneten Kontaktbacken (37, 38) eine Wert a = (0,3 bis 1,0) × d (mit d = Außendurch messer der Elektrode) aufweist.