DE4235900A1

DE4235900A1 - Verbesserung an einem verfahren der serienfertigung von elektroden, frei von verschmutzungen und von eisen, fuer lichtbogenoefen

Info

Publication number: DE4235900A1
Application number: DE4235900A
Authority: DE
Inventors: Francisco Javier Bullon Camarasa; Juan Jose Ropero Beltran; Juan Antonio La Coruna Es Benedit Del Burgo
Original assignee: Sociedad Espanola de Carburos Metalicas SA
Current assignee: Ferroatlantica SA
Priority date: 1991-10-30
Filing date: 1992-10-23
Publication date: 1993-05-06
Anticipated expiration: 2012-10-24
Also published as: ES2046098A1; ZA928121B; RU2123242C1; FR2683421B1; NO924203D0; CA2081295C; AU2735592A; NO300709B1; IT1255937B; DE4235900C2; NO924203L; HRP921159A2; UA27736C2; US5351266A; ITMI922478A0; FR2683421A1; ES2046098B1; CA2081295A1; BR9204210A; ITMI922478A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserung an einem Verfahren der Serienfertigung von Elektroden, frei von Verschnutzung und Eisen für Lichtbogenöfen. Diese Erfindung enthält die Verbesserungen, die an einem Prozeß der kontinuierlichen Fertigung von Elektroden frei von Unreinheiten und speziell von Eisen für verdeckte Lichtbogenöfen vorgenommen wurden aufgrund der 1991 im erk der Sociedad Española de Carburos Metálicos im Poligon Sabón (Arteixo.LA CORUÑA) gesammelten Erfahrungen.

Das Silizium als Metall wird in einem Ofen mit verdecktem Lichtbogen gewonnen durch die Reduzierung von Quarz mit verschiedenen Kohlesorten nach der vereinfachten Reaktion von SiO₂+2C→Si+2CO. Besagten Lichtbogen läßt man zwischen der Elektrode und dem Ofenboden springen; das erzeugt die nötige Energie zur Durchführung des Prozesses fest-fest wie zuvor erwähnt.

Beim Sprung des Lichtbogens vollzieht sich progressiv und fortlaufend die Aufzehrung der Elektrode, was zum Bestandteil der Reaktion der Metallproduktion wird.

Die selbstverbrennenden konventionellen Elektroden enthalten einen Metallring, der als Umhüllung eingesetzt wird; in sie wird die Soderberg-Paste eingegeben, die schmilzt, sich verfestigt und die zusammen mit dem Ring gleitet und sich aufbraucht.

Mit dieser Art Elektroden ist keine Fertigung von Silizium-Metall möglich wegen des hohen Grades an Unreinheiten, ganz speziell an Eisen, eingebracht durch die Schmelzung des Ringes, wenn er sich aufzehrt.

Technischer Stand

Ein Versuch, dieses Problem zu vermeiden, ist in dem US-Patent 45 75 856 John A. Persson enthalten, in welchem ein zentraler Graphitkern einbezogen wird und die Zurückbildung der aufgebrauchten Elektrode geschieht durch Fließpressen über den metallenen Schrumpfring, so daß es zu keinem Verbrauch und damit auch zu keiner Verseuchung kommt.

Anhand des Gegenstandes des spanischen Patentes 5 43 259 mit der US-Priorität Nr. 6 12 039 von Lectromelt Corporation will man eine selbst verbrennende Elektrode ohne Beibringung von Eisen erzielen, deren Kern ein länglicher Körper aus Graphit oder Kohle, zuvor gebrannt, ist; dieser wird von zahlreichen, d. h. mehreren zylinderförmigen Abschnitten gebildet, die an den Enden verbunden sind; der Schrumpfring hat dabei glatte und gleichmäßige Seiten im Querschnitt.

Erfindungsgedanke

Mit dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist beabsichtigt, alle Probleme auf dem Gebiet der Durchführung, die sich im Verlaufe der angestellten Studie in diesen letzten Monaten des kontinuierlichen Fertigungsprozesses von Elektroden frei von Unreinheiten und von Eisen eingestellt hatten, welche Erfindung in ein C.D.T.I.-Projekt aufgenommen wurde, welches im Monat Juli 1991 verabschiedet wurde, zu beseitigen.

Beschreibung der Erfindung

Es ist ebenfalls ein Gedanke des vorliegenden Patentgegenstandes die Art und Weise, vom Typ der üblichen Elektrode aus amorpher Kohle zum neuen Typ aus Graphit und Paste überzugehen, ohne daß der Ofen lange Zeit stillstehen muß zum Leeren der Elektrodensäule, sondern diese entsteht progressiv so, wie sich die Säule aufzehrt.

Eine weitere Idee des Erfindungsgegenstandes ist der Aufbau eines doppelten Gleitsystems, welches das Gleiten der Elektrode, sei es mit oder ohne Metallring, gestattet, denn auch wenn auf diese Art Unreinheiten in das Erzeugnis gelangen können, kann dies vom operativen Gesichtspunkt aus notwendig sein, sei es auch bei sehr seltenen Gelegenheiten.

Eine weitere Einzelheit des Erfindungsgegenstandes ist der Entwurf einer speziellen Kontaktplatte für die Überleitung des elektrischen Stromes, wobei die Kontaktfläche beachtlich verkleinert und auf eine kleinste und bestimmte Übertragungszone für den Strom konzentriert wird, was wiederum den Brand der Elektrode begünstigt.

Ein weiteres Merkmal des Erfindungsgegenstandes ist ein Verfahren des Vorgehens, das gestattet, die entsprechende Höhe der Kontaktplatten über der Mischung einzuhalten, um nicht den Schrumpfring zu beschädigen und die Paste entsprechend brennen zu lassen. Eine weitere Charakteristik ist die, die Elektrode ein kontinuierliches Gleiten ausführen zu lassen, um auch das Brennen der Paste zu verbessern.

Eine umfassendere Idee der wesentlichen Merkmale der Erfindung veranschaulichen wir nachstehend unter Bezugnahme auf den Zeichnungsbogen, der diese Beschreibung begleitet und auf dem etwas schematisch und lediglich als Beispiel die bevorzugten Einzelheiten der Erfindung dargestellt sind.

In den Zeichnungen bedeuten

Abb. 1 eine Draufsicht der Form und Mittel, wie das System des Übergangs von Elektroden aus amorpher Kohle in Elektroden aus Graphit und Paste bewerkstelligt wird.

Abb. 2 eine Draufsicht der Mittel des Systems zum unabhängigen Gleiten des Graphitkernes und die

Abb. 3, 4 und 5 sind Grundrisse, Längsschnitt und Seitenansicht einer der elektrischen Leiterplatten.

Beschreibung der Zeichnungen

Eine oberflächliche Bezugnahme auf besagte Zeichnungen ist angebracht, um eindeutig die Auslegung der Merkmale der Erfindung zu orientieren.

Abb. 1 zeigt eine Säule von Elektroden, in der der in Gang befindliche Übergang von der Elektrode aus üblicher amorpher Kohle (1) durch die Einbringung der Übertragung zur Graphitelektrode über nacheinander folgende Graphitelektroden (2) abläuft, mit sichtlichen Verringerung ihres Durchmessers oder Querschnittes bis zu einem Enddurchmesser (20) und ein Träger- oder Haltesystem (3) und (4) der Säule (2) oben, das den Graphit (20) solidarisch mit dem Schrumpfring (40) verbindet, sowie ein Befestigungssystem des Schrumpfringes an die Elektrode amorpher Kohle (3), der außen den gleichen Außendurchmesser aufweisen muß wie der vorherige Abschluß der Elektrode aus amorpher Kohle, wozu das obere Ende dieser Elektrode (3) auf den Innendurchmesser des Mantels (40) herabzuarbeiten ist. Auf diese Weise kann der Ofen in Betrieb bleiben (5), indem die konventionelle Elektrode aufgezehrt wird (3) und oben Schrumpfringe (40) verschweißend, mit den traditionellen Ringen (43) gleitend, bis der Schrumpfring (40) die Höhe der Mischung erreicht.

In dieser Stellung ist das zweite Gleitsystem (30) Abb. 2 anzubringen, welches die Halterungen (3) und (4) wegzulassen gestattet, die bislang des Graphit (2) führten und man läßt lediglich die Graphitelektrode (20) gleiten, während der Schrumpfring durch das erste Gleitsystem festgehalten wird (44), um auf diese Weise weder den Ring (40) noch dessen Unreinheiten in das Metall einzubringen. Dennoch ist es möglich die Elektrode (20) mit Schrumpfring (40) unabhänig gleiten zu lassen, sollte es Probleme geben, wenn das übliche Gleitsystem (44) eingesetzt wird.

Dazu werden die Gleitringe (43) des unteren Systems (44) geöffnet und die Gleitringe (30) des oberen Gleitsystems (31) betätigt. Auch kann man so vorgehen, daß die oberen Ringe (30) geöffnet werden und das Gleiten mit dem konventionellen System der Ringe (43) des unteren Systems (44) erfolgt.

Bei Änderung bzw. Wechsel des oberen Gleitsystems (30) wird auch der Plattentyp (8) Abb. 3 gewechselt, deren Besonderheiten ihre geringere Größe ist, um den elektrischen Strom zu konzentrieren, der sie passiert sowie das Vorhandensein von Vorsprüngen (80-80a), (81-81a), die sich abwechselnd am unteren und oberen Teil eines jeden Endes befinden und die dazu dienen, die einen Platten (8) mit anderen solidarisch zu machen, so daß wenn ein Fehler in der Paste auftritt, die über (7) geladen wird, sich ihr Innendurchmesser durch Kontakt zwischen den Platten (8) aufrecht erhält und nichts innerhalb des Schrumpfringes eingeleitet wird (40). Die innere Kühlung (82) der Platte (8) ist geringer aber von gleicher Art wie bei einer üblichen.

Gegenstand des Patentes ist auch das Verfahren des Ofens bei Betrieb, das bei den durchgeführten Versuchen erzielt wurde und das aus einem Programm besteht, das in einen durch Rechner geführten Automaten eingebracht wird. Hierdurch ist es möglich, die Höhe der Säulen (Abb. 2) durch die Aufhängezylinder (6) aufrecht zu erhalten und zwar innerhalb von Grenzen, so daß sie auf der einen Seite nicht in die Mischung geraten, wo die heißen Gase des Prozesses den Schrumpfring (40) schmelzen würden und auf der anderen Seite sind sie nicht zu hoch in Zonen, wo das Brennen der Paste nicht ausreichen würde.

Schließlich und zwecks Begünstigung dieses Brandes bei Produkten hochgleitfähiger Elektroden wie das Silizium, ist es sehr wichtig, ein kontinuierliches Gleiten der Elektrode zu erreichen. Zu diesem Zweck wird das System der hydraulichen Regelung des Gleitens von (31) abgeändert.

Nachdem die Beschaffenheit der Erfindung entsprechend beschrieben wurde, wird zu entsprechenden Zwecken festgestellt, daß die Erfindung nicht genau auf die Einzelheiten dieser Darlegung beschränkt bleibt, sondern daß ganz im Gegenteil solche Abänderungen vorgenommen werden können, die als zweckentsprechend erachtet werden, stets sofern die wesentlichen Merkmale des Erfindungsgegenstandes, die nachfolgend beansprucht werden nicht abgewandelt werden.

Claims

1. Verbesserungen an einem Verfahren der Serienfertigung von Elektroden, frei von Verschmutzung und Eisen für Lichtbogenöfen, mit einem Mechanismus, der es gestattet, den Elektrodentyp von dem aus konventioneller amorpher Kohle (3) zu ändern (zu ersetzen), wobei die Stillstände des Ofens auf ein Minimum herabgesetzt werden, das es möglich macht, die Elektroden (2) ohne metallenen Schrumpfring (4) oder mit demselben gleiten zu lassen; das aus einer speziellen Kontaktplatte (8) besteht für die Übertragung des elektrischen Stromes, die die Kontaktfläche in beachtlicher Form verkleinert und ein operatives Verfahren (6) zum Einhalten der entsprechenden Höhe der Kontaktplatten und eine spezielle Paste mit hohem Reinheitsgrad und besserer Leitfähigkeit.

2. Verbesserungen an einem Verfahren der Serienfertigung von Elektroden, frei von Verschmutzung und Eisen für Lichtbogenöfen bestehend aus einem System zur Änderung oder Austausch des Elektrodentyps gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfring (40) an die letzte Elektrode aus amorpher Kohle (3) angeschlossen wird und ebenso das Graphiterz (20) fortlaufend verbunden wird, bis das Niveau der Kontaktplatten (8) erreicht wird, wobei in einer Pause die Gleitringe (43) der ursprünglichen Elektrode aus amorphem Graphit (3) gegen neue größerer spezifischer Fläche ausgetauscht werden.

3. Verbesserungen an einem Verfahren der Serienfertigung von Elektroden, frei von Verschmutzung und Eisen für Lichtbogenöfen, da zur Aufrechterhaltung der Verbindung zwischen der amorphen Kohleelektrode (3) und dem Schrumpfring (40) unter den alten Gleitringen (43) gemäß Anspruch 2 das Merkmal besteht, daß ein Stern oder Kreuzstück (41) vorgesehen ist, das an der Graphitelektrode befestigt (2) und auf dem Schrumpfring (40) abgestützt oder in die Mündung (3) eingelassen ist.

4. Verbesserungen an einem Verfahren der Serienfertigung von Elektroden, frei von Verschmutzung und Eisen für Lichtbogenöfen, da sie in der Übergangsetappe von einer Elektrode aus amorpher Kohle (3) zu einer Graphitelektrode (2) gemäß der Ansprüche 2 und 3 dadurch gekennzeichnet sind, daß ein Gleitorgan bzw. Gleitvorrichtung (30) (linearer Schub) für die Graphitelektrode vorgesehen wird (2).

5. Verbesserungen an einem Verfahren der Serienfertigung von Elektroden, frei von Verschmutzung und Eisen für Lichtbogenöfen, bestehend aus einem Mechanismus, der es gestattet, ohne Schrumpfring aus Metall (40) die Elektrode gleiten zu lassen, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ringe (31) vorgesehen sind zum Gleiten des Graphitkerns (2), die alternativ aus Klemmbacken mit Öffnung und Verschluß fortlaufend sowie aus einem hydraulischen Schleppmechanismus (30) (lineare Schubbewegung) bestehen.

6. Verbesserungen an einem Verfahren der Serienfertigung von Elektroden, frei von Verschmutzung und Eisen für Lichtbogenöfen, Ringe für das Gleiten des Graphitkerns (2) enthaltend, gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Platten (31) bestehen, welche definiert werden von einem Bogen, im inneren Umfang gereift, gezahnt oder in Relief, welche fast den gesamten Querschnitt des Graphites (2) umfassen.

7. Verbesserungen an einem Verfahren der Serienfertigung von Elektroden, frei von Verschmutzung und Eisen für Lichtbogenöfen, innere Riefen, Zahnungen oder Reliefe gemäß voran gehendem Anspruch enthaltend, dadurch gekennzeichnt, daß bei der Klemm- oder Festhaltebewegung die Graphitelektroden mit unverwischbaren zellenförmigen Spuren markiert oder geprägt werden, in welche danach die Schmelzpaste (Elektrode) eindringt und eine innige Verbindung mit dem Graphit (2) herstellt.

8. Verbesserungen an einem Verfahren der Serienfertigung von Elektroden, frei von Verschmutzung und Eisen für Lichtbogenöfen, bestehend aus einem Mechanismus (30), der ein Gleiten der Elektrode (2) mit metallenem Schrumpfring (40) gestattet, da sie in einer zweiten Ausführung und im Falle einer Panne des Gleitsystems des Graphitkernes (20) gemäß Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet sind, daß die ersten oder alten Gleitringe auf den Schrumpfring (40) wirken, indem sie das gesamte Elektrodengefüge (20) verschieben.

9. Verbesserungen an einem Verfahren der Serienfertigung von Elektroden, frei von Verschmutzung und Eisen für Lichtbogenöfen, bestehend aus einer speziellen Kontaktplatte (8) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnt, daß sie eine kleinere elektrische Kontaktfläche aufweist, unterteilt in acht kreisrunde Abschnitte (mit Bogen von ±45°C und kleinsten Trennungen), die einander identisch sind, mit untereinander ausgeglichenen Zwischenräumen zur Garantie und/oder Sicherstellung ihrer Berührungsstellung.

10. Verbesserungen an einem Verfahren der Serienfertigung von Elektroden, frei von Verschmutzung und Eisen für Lichtbogenöfen, bestehend aus einem Mechanismus zum Einhalten der angemessenen Höhe der Kontaktplatten gemäß der Ansprüche 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Informatikprogramm in einem Industrieautomaten untergebracht wird, der den Weg der Kolben (6), die als Befestigung der Elektroden (20) dienen, korrigiert, um die Grenzen der Höhe der Platten (8) gegenüber der Mischung des Ofens sicherzustellen.

11. Verfahren der Serienfertigung von Elektroden, frei von Verschmutzung und Eisen für Lichtbogenöfen, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-10 mit einem Mechanismus zum Ändern oder Ersetzen von Elektroden insbesondere aus konventioneller amorpher Kohle, mit Mitteln für das Gleiten der Elektrode (2) mit oder ohne metallenen Schrumpfring (40) sowie mit einer Kontaktplatte (8) für die Übertragung des elektrischen Stromes und mit Mitteln (Aufhängekolben-Zylinder-Einheit 6) zum Einstellen des Abstandes der Kontaktplatten, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfring (40) an die letzte Elektrode aus amorpher Kohle (3) angeschlossen wird und ebenso das Graphitherz (20) fortlaufend verbunden wird, bis das Niveau der Kontaktplatte (8) erreicht wird, wobei in einer Pause die Gleitringe (43) der ursprünglichen Elektrode (3) gegen neue größere spezifische Flächen ausgetauscht werden.