DE549819C

DE549819C - Power supply for electrodes electrical oven

Info

Publication number: DE549819C
Application number: DED51300D
Authority: DE
Original assignee: Det Norske Aktieselskap for Elektrokemisk Industri
Current assignee: Det Norske Aktieselskap for Elektrokemisk Industri
Priority date: 1925-09-30
Filing date: 1926-09-22
Publication date: 1932-05-03

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromzuführung für Elektroden elektrischer Öfen und Verfahren zu ihrer Anwendung. Die Aufgabe, welche durch die Erfindung gelöst werden soll, ist, den Spannungsverlust in elektrischen Öfen soweit wie möglich herabzusetzen, indem man den Strom zu der Elektrode so dicht als möglich am Schmelzbad in die Elektrode einleitet. Dies ist insbesondere bei solchen Verfahren van großer Bedeutung, welche mit einer verhältnismäßig niedrigen Spannung, z. B. für die elektrolytische Gewinnung von Aluminium, arbeiten.The invention relates to a power supply for electrodes and electric furnaces Procedure for their application. The object that is achieved by the invention is to reduce the voltage loss in electric ovens as much as possible by the current to the electrode is introduced into the electrode as close as possible to the weld pool. This is of great importance especially in those processes which are carried out with a relatively low voltage, z. B. for the electrowinning of aluminum work.

Es ist bereits bekannt, die Stromzuführungskontakte beweglich auf der Elektrode anzuordnen, so daß sie in verschiedener Lage zur Elektrode eingestellt werden können. Abgesehen davon, daß bei den bekannten Kontaktanordnungen ein möglichst dichtes Nähern des Kontaktes an das Schmelzbad zur Vermeidung von Stromverlusten nicht hinreichend erzielt werden kann, sind diese Kontaktanordnungen vor allem für vorher gebrannte und nicht für selbstbackende Elektroden zu allernächst bestimmt. Ferner ist die Verbindung des Kontaktes mit der Elektrode nicht innig genug.It is already known that the power supply contacts can be moved on the electrode to be arranged so that they can be set in different positions to the electrode. Apart from that of the fact that in the known contact arrangements the closest possible approach of the contact to the molten bath for Avoidance of current losses can not be achieved adequately, these contact arrangements especially for previously fired and not for self-baking electrodes determined to be very soon. Furthermore, the connection of the contact with the electrode not intimate enough.

Die Erfindung besteht darin, daß in lochartigen, in verschiedener Höhenlage angebrachten Aussparungen der gegenüber dem Schmelzbad verschiebbaren Anode Einzelkontakte auswechselbar eingesetzt sind.The invention consists in that attached in hole-like, at different heights Recesses of the anode, which can be displaced relative to the molten bath, are used interchangeably.

Zweckmäßig verlaufen die lochartigen Aussparungen der Elektrode in abwärts geneigter Richtung. Die Kontakte selbst können aus Eisen oder einem anderen geeigneten Metall bestehen sowie auch aus Kohle bzw. Graphit hergestellt sein. Die Kontakte ragen vorteilhaft in den gebackenen Teil der Elektrode oder in dessen Nähe hinein. Sie können auch aus einem Kupferkern angefertigt sein, welcher mit einem Überzug oder einer Umhüllung aus einem wärmewiderstandsfähigeren Metall, beispielsweise Eisen, versehen ist. Erfindungsgemäß sind die Kontakte entweder durch ihre Ausbildung als Schraubenbolzen oder mittels besonderer, in die Elektrode eingesetzter Schraubenmuttern oder in irgendeiner anderen Weise befestigt. Dabei sind sie in verschiedener Höhe der Elektrode zweckmäßig längs einer Schraubenlinie angeordnet. Im Bedarfsfalle können sie mit einer Wasserkühlung versehen sein.The hole-like recesses of the electrode expediently run in a downwardly inclined manner Direction. The contacts themselves can be made of iron or some other suitable metal consist and also be made of carbon or graphite. The contacts protrude advantageously into or near the baked part of the electrode. You can also be made from a copper core, which with a coating or a sheath is made of a more heat-resistant metal, for example iron. According to the invention are the contacts either through their design as screw bolts or by means of special nuts inserted in the electrode or in any other Way attached. They are expediently arranged along a helical line at different heights of the electrode. in the If necessary, they can be provided with water cooling.

Die Stromzuführung nach der Erfindung kann sowohl für die üblichen Kohle- und Graphitelektroden als auch für die sogenannten selbstbackenden Elektroden verwendet werden, welche während ihrer Benutzung im elektrischen Ofen gebacken werden. Bei Verwendung für derartige Elektroden kann die Strom-The power supply according to the invention can be used for both the usual carbon and graphite electrodes as well as for the so-called self-baking electrodes, which during their use in the electrical Oven baked. When used for such electrodes, the current

zuführung erfindungsgemäß eine besondere Ausführungsform erhalten. Diese besteht darin, daß die Elektrode mit Einsätzen aus vorher gebackener Kohle bzw. Graphit versehen ist, in welchen die metallischen Kontakte befestigt sind, wobei die gegenseitige Verbindung gegebenenfalls mittels Schrauben und Nippel stattfindet. Die Einsätze können eine rauhe und unebene Oberfläche haben, to um den Kontakt mit der Elektrodenmasse zu verbessern. Zweckmäßig werden die Kontakte in dem oberen Teil der Elektrode in die noch plastische Masse eingesteckt und ruhen in der Masse während des Backens. Dadurch wird eine innige Berührung zwischen Masse und Kontakt erreicht. Sobald ein Kontakt nun während des Verbrauchs der Elektrode dem Schmelzbad so nahe kommt, daß die Gefahr des Schmelzens besteht, wird er aus dem unteren Teil der Elektrode entfernt und an einer höher gelegenen Stelle befestigt. Bevor er jedoch aus der Elektrode herausgezogen wird, kühlt man ihn erfindungsgemäß ab. Die Entfernung der Kontakte wird ohne Gefährdung des Arbeiters in der Weise ausgeführt, daß die Elektrode zunächst durch leine Klemmvorrichtung festgespannt und hierdurch gegen eine Bewegung gesichert wird. Nach Entfernung der elektrischen Kabel greift man mit einem sehr kräftig bemessenen Schlüssel um das Ende des Kontaktes und lockert mit einem kräftigen Ruck am Schlüssel den Kontakt, worauf dieser bequem, herausgezogen werden kann. Falls der Kontakt aus einem Material besteht, welches für das Schmelzprodukt nicht schädlich ist, ist es nicht erforderlich, den Kontakt zu entfernen, und es wird die Entfernung des elektrischen Kabels für die Zuleitung des Stromes genügen. Dieses wird alsdann mit einem neuen, höher in der Elektrode gelegenen Kontakt verbunden. Auf diese Weise wird praktisch jeder Spannungsverlust in der Elektrode vermieden. In diesem Falle z. B. sind bei Verwendung der Elektroden in Aluminiumschmelzen die Kontakte aus Aluminium hergestellt.supply according to the invention received a special embodiment. This exists in that the electrode is provided with inserts made of previously baked carbon or graphite is in which the metallic contacts are fixed, the mutual Connection takes place, if necessary, by means of screws and nipples. The stakes can have a rough and uneven surface in order to make contact with the electrode ground to enhance. The contacts in the upper part of the electrode are expediently in the still plastic mass inserted and rest in the mass during baking. This will an intimate contact between mass and contact is achieved. As soon as a contact now comes so close to the weld pool during the consumption of the electrode that the danger of melting, it is removed from the lower part of the electrode and attached attached to a higher point. However, before he was pulled out of the electrode is, it is cooled according to the invention. The removal of the contacts is safe of the worker carried out in such a way that the electrode is first held by a clamping device is clamped and thereby secured against movement. After removal The electrical cable is grasped with a very strong key the end of the contact and loosen the contact with a strong jerk on the key, whereupon this can be conveniently pulled out. If the contact is made of a material exists, which is not harmful to the melt product, it is not necessary to use the Remove contact and it will remove the electrical cable for the feed line of the current suffice. This is then with a new one, higher in the electrode located contact connected. This way, practically every voltage loss will be avoided in the electrode. In this case, for. B. are when using the electrodes in Aluminum melts the contacts made from aluminum.

Die Elektroden können in der üblichen Weise mit einem Metallmantel versehen werden. Die Kontakte werden alsdann in der Regel durch den Mantel in die Masse eingeführt. Falls Einsätze von Kohle und Graphit verwendet werden, ist es vorteilhaft, die Kontakte an ihnen zu befestigen. Der Elektrodenhalter wird so angeordnet, daß die Kontakte während des Senkens der Elektrode mittels des Halters durch ihn hindurchgehen können. Das Verfahren kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden. Allen Verfahren ist die Anordnung gemeinsam, den Strom in der Nähe des Schmelzbades durch in die Elektrode eingebettete Kontakte zuzuführen, so daß der Spannungsverlust klein ist. Bei selbstbackenden Elektroden wird daher die Kontaktvorrichtung mit dem unteren gebackenen Teil der Elektrode in innige Berührung gebracht.The electrodes can be provided with a metal jacket in the usual way. The contacts are then usually introduced into the mass through the jacket. If carbon and graphite inserts are used, it is advantageous to use the contacts to attach to them. The electrode holder is arranged so that the contacts can pass through it while lowering the electrode by means of the holder. The method can be carried out in a number of ways. All procedures are the Arrangement in common, the current near the weld pool through into the electrode to feed embedded contacts so that the voltage loss is small. In the case of self-baking electrodes, the Contact device with the lower baked part of the electrode in intimate contact brought.

Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Abb. ι zeigt Schraubenkontakte, welche in den unteren Teil der Elektrode eingeführt sind. Abb. 2 zeigt keilförmige Doppelkontakte. Abb. 3 zeigt ein Bruchstück einer Elektrode mit Kohle- bzw. Graphiteinsätzen im Längsschnitt sowie im Grundriß.Several embodiments of the invention are illustrated in the drawing. Fig. Ι shows screw contacts which are inserted into the lower part of the electrode. Fig. 2 shows wedge-shaped double contacts. Fig. 3 shows a fragment of an electrode with carbon or graphite inserts in longitudinal section and in plan.

In Abb. ι bezeichnet 1 die Elektrode, 2 einen Metallkontakt, welcher mit Gewinde versehen und in die Elektrode eingeschraubt ist. 3 bezeichnet Bohrungen zum Einsetzen neuer Kontakte, 4 einen Kabelschuh und 5 das elektrische Kabel zur Zuführung des Stromes.In Fig. Ι 1 denotes the electrode, 2 a metal contact which is threaded and screwed into the electrode is. 3 denotes holes for inserting new contacts, 4 a cable lug and 5 the electrical cables for supplying electricity.

Diese Ausführungsfarm der Erfindung ist auch bei Elektroden zu verwenden, welche während ihrer Benutzung im Ofen gebacken werden; die Kontakte brauchen während ihrer Verwendung nicht gekühlt zu werden. Sie müssen eine Temperatur erreichen können, bei welcher die umgebende Elektrodenmasse eine hinreichende elektrische Leitfähigkeit besitzt. Es ist indessen oft vorteilhaft, die Kontakte zu kühlen, bevor sie aus der Elektrode entfernt werden, da das Metall alsdann schrumpft und gelockert bzw. leichter herausgeschraubt wird. Die Kühlung erfolgt vorteilhaft mittels eines Gemisches von Luft und Wasser durch einen Strahl, welcher beispielsweise mittels eines Injektors gegen den Kontakt gespritzt wird. Um außerdem die Lockerung der Kontakte zu erleichtern, können sie vor ihrem Einsetzen mit Graphit o. dgl. überzogen werden.This embodiment of the invention can also be used with electrodes which baked in the oven while in use; the contacts need during their Use not to be refrigerated. You need to be able to reach a temperature at which the surrounding electrode mass has sufficient electrical conductivity. However, it is often advantageous to cool the contacts before they come out of the electrode must be removed, as the metal then shrinks and loosens or unscrewed more easily will. The cooling takes place advantageously by means of a mixture of air and Water through a jet, which for example by means of an injector against the contact is injected. In addition, to facilitate the loosening of the contacts, you can are coated with graphite or the like before they are inserted.

Vielfach ist es vorteilhaft, den Kontakt in Form einer konischen Schraube auszuführen. Es ist dann leichter möglich, ihn in der Elektrodenmasse zu lockern.In many cases it is advantageous to make the contact in the form of a conical screw. It is then easier to loosen it in the electrode mass.

Um die Elektrode soweit als möglich in ihrer Höhe backen zu können und um gleichzeitig der Kühlung entgegenzuwirken, welche stets durch die Kontakte herbeigeführt wird, kann die Elektrode außen hitzebeständig isoliert werden. noTo be able to bake the electrode as high as possible and at the same time to counteract the cooling, which is always brought about by the contacts, the electrode can be insulated heat-resistant on the outside. no

An Stelle der Verwendung von Schrauben können die Kontakte auch in anderer Weise ausgeführt werden. Es können flache oder keilförmige Einsätze verwendet werden, welche zweckmäßig entweder während des Gießens der Elektrode in die Masse 'eingesetzt oder nach dem Gießen eingepreßt werden, 'während die Masse noch weich ist.Instead of using screws, the contacts can also be used in other ways are executed. Flat or wedge-shaped inserts can be used, which expediently either inserted into the mass during the casting of the electrode or after pouring, while the mass is still soft.

Abb. 2 zeigt keilförmige Doppelkontakte, welche in die Elelctrode eingesetzt und einzeln von außen in die Elektrode leingeführt werden, ι bezeichnet eine Elektrode, 2 die keil-Fig. 2 shows wedge-shaped double contacts, which are inserted into the Elelctrode and individually are introduced into the electrode from the outside, ι denotes an electrode, 2 the wedge

förmigen Doppelkontakte; 3 veranschaulicht diese Kontakte in einem größeren Maßstab. 4 bezeichnet einen Kabelschuh, 5 ein Kabel für die Zuleitung des elektrischen Stromes. 6 stellt ein Loch dar, in welches ein Kontakt eingesetzt, aber bereits wieder entfernt worden ist, nachdem er sich der Oberfläche des Schmelzbades genähert hat. 7 bezeichnet die Schmelze.shaped double contacts; 3 illustrates these contacts on a larger scale. 4 denotes a cable lug, 5 a cable for the supply of electrical current. 6 shows a hole in which a contact inserted, but has already been removed after touching the surface of the Molten bath has approached. 7 denotes the melt.

Gemäß der Darstellung sind die Kontakte in einer schrägen Lage angeordnet, wodurch sie noch weiter hinab zur Oberfläche der Schmelze oder mit ihrem inneren Ende sogar unterhalb des Niveaus ihrer Oberfläche gebracht werden können, so daß der Spannungsverlust weiter herabgesetzt wird. According to the illustration, the contacts are arranged in an inclined position, whereby it even further down to the surface of the melt or even with its inner end can be brought below the level of their surface, so that the voltage loss is further reduced.

Die hier beschriebenen Kontakte können leichter als die üblichen Kontakte aus flachem Eisen bzw. einem einzigen Keil aus der Elektrode gelöst werden. Sie können, falls es gewünscht wird, in Löcher der bereits hart gewordenen Elektrode eingesetzt werden. In diesem Falle wird das Loch in dem weichen Teil der Elektrode hergestellt und vorläufig »5 beispielsweise mittels ähnlicher Keile aus Holz oder anderem Material ausgefüllt, so daß eine Deformation des Loches vor seiner Verwendung vermieden wird. Falls es gewünscht wird, werden Kontakte aus einem gegen Wärme besonders widerstandsfähigen Metall, z. B. aus Chromnickel, hergestellt. Nickel hat auch den Vorteil, daß es nicht viel Kohlenstoff aus der Elektrode aufnimmt. Um dem hohen elektrischen Widerstand dieser Metalle bzw. Legierungen zu begegnen, kann derKontaktkern aus Kupfer o. dgl. hergestellt werden. Kupferkerne sind ferner ,auch in Verbindung mit den üblichen Eisenkontakten praktisch verwendbar. Die Kontakte können alsdann aus Kupfer hergestellt werden, welches beispielsweise auf elektrolytischem Wege mit Eisen überzogen ist.The contacts described here can be detached from the electrode more easily than the usual contacts made of flat iron or a single wedge. If desired, they can be inserted into holes in the electrode that has already become hard. In this case, the hole is made in the soft part of the electrode and provisionally "5, for example filled by similar wedges made of wood or other material so that deformation of the hole is avoided before its use. If desired, contacts made of a metal that is particularly resistant to heat, e.g. B. made of chrome nickel. Nickel also has the advantage that it does not pick up much carbon from the electrode. In order to counter the high electrical resistance of these metals or alloys, the contact core can be made of copper or the like. Copper cores can also be used in practice in connection with the usual iron contacts. The contacts can then be made of copper, which is coated with iron, for example by electrolytic means.

Die eingesetzten Kontakte können ferner mit einem Überzug oder 'einer Umhüllung aus einem verhältnismäßig niedrig schmelzenden Metall, wie z. B. Aluminium, versehen werden, welches die Schmelze nicht verunreinigt. Es können z. B. Aluminiumrohre in das Material der selbstbackenden Elektroden eingesetzt und die Kontakte in diese Rohre eingefügt oder mit ihren oberen Enden verbunden werden. Das Aluminium in der Nähe des unteren Teils des Kontaktes wird schmelzen,· es kann aber eine gute Berührung leicht zwischen dem Kontakt und dem geschmolzenen Aluminium aufrechterhalten werden.The contacts used can also be made of a coating or sheath a relatively low-melting metal, such as. B. aluminum, are provided, which does not contaminate the melt. It can e.g. B. aluminum pipes into the material of self-baking electrodes and inserted the contacts into these tubes or be connected with their upper ends. The aluminum near the lower part the contact will melt, · but there can be a good touch easily between the contact and the molten aluminum can be maintained.

In Abb. 3 sind 6 eine selbstbackende Elektrode, 7 ihr Metallmantel, 8 die Elektrodenmasse, 9 die fertig gebackenen Einsätze aus Kohle bzw. Graphit, 10 die Kontakte, welche mit Gewinde versehen sind, 11 ein Kabelschuh und 12 elektrische Kabel für die Zuleitung des Stromes.In Fig. 3 6 are a self-baking electrode, 7 its metal jacket, 8 the electrode mass, 9 the fully baked inserts made of carbon or graphite, 10 the contacts, which are threaded, 11 a cable lug and 12 electrical cables for the supply line of the stream.

Die Metallkontakte sind, wie ersichtlich, in die Kohle- bzw. Graphiteinsätze in der Nähe der Oberfläche der Schmelze eingeschraubt. Es hat indessen dieselbe Wirkung, wenn der Kontakt von oben eingesetzt wird, falls man nur dafür sorgt, daß er in den gebackenen und gut leitenden Teil der Elektrode nahe der Schmelze hinabreicht. Da in der Hauptsache nur der unterste Teil des Kontaktes den Strom überträgt, kann der obere Teil, falls es gewünscht wird, von der Elektrodenmasse, beispielsweise mittels Pappe o. dgl., isoliert werden. Diese verkohlt natürlich schnell, verhindert aber noch den Kontakt, da sie dicht an der Masse haftet.The metal contacts are, as can be seen, in the carbon or graphite inserts in the Screwed near the surface of the melt. However, it has the same effect if the contact is inserted from above, if only one makes sure that it is in the baked one and the highly conductive part of the electrode extends down near the melt. There in The main thing is that only the lowest part of the contact transmits the current upper part, if desired, of the electrode mass, for example by means of cardboard o. The like., are isolated. This of course charreds quickly, but still prevents contact, because it adheres closely to the mass.

Anstatt den Kontakt weit abwärts in die Elektrode eintreten zu lassen, können Kohleeinsätze beispielsweise durch Gießen mit einem Überzug von gut leitendem Metall versehen werden. In Aluminiumöfen soll dieses Metall in der Regel Aluminium sein, welches im Bedarfsfalle durch Kühlung an einem zu frühen Wegschmelzen gehindert werden kann.Instead of letting the contact go far down into the electrode, carbon inserts can be used be provided with a coating of highly conductive metal, for example by casting. This metal is said to be used in aluminum furnaces usually aluminum, which if necessary by cooling at an early stage Melting away can be prevented.

Das Aluminium übernimmt dann die Funktion der Metallkontakte. Das Kabel für die Zuführung des Stromes kann entweder mit dem Kopf verbunden oder von einer Seite eingeführt werden.The aluminum then takes on the function of the metal contacts. The cable for the The power supply can either be connected to the head or introduced from one side.

Claims

Patent claims:

1. Power supply for electrodes of electric furnaces, characterized in that in hole-like recesses at different heights on the opposite side the molten bath displaceable anode individual contacts are used interchangeably.

2. Power supply according to claim 1, characterized in that the hole-like Recesses of the electrode run in a downwardly inclined direction.

3. Power supply according to claim 1 and 2, characterized in that the Contacts consist of a copper core, which is covered with a coating or a sheath made of a more heat-resistant Metal, for example iron, is provided.

4. Power supply according to claim 1 to 3, characterized in that the Contacts consist of metal screws which are inserted into the electrode.

5. Power supply according to claim 1 to 4, characterized by contacts that are arranged at different heights, suitably along a helical line.

6. Use of the power supply according to claim 1 to 5 for self-baking electrodes.

7 · Power supply according to claim ι to 6, characterized in that the electrode with inserts from previously bakkener Carbon or graphite is provided, in which the metallic contacts are attached.

8. Power supply according to claim ι to 7, characterized in that the Electrode contacts for aluminum melts are made of aluminum.

9. The method for using the power supply according to claim 1 to 8, characterized characterized in that the contacts on the lower part of the electrode are removed one after the other before this part of the electrode sinks into the furnace charge.

10. The method according to claim 9, characterized in that the contacts before they are withdrawn from the electrode, cooled down.

For this purpose ι sheet of drawings