DE69512732T2 - Vorrichtung zum Halten einer selbstbackenden Verbundelektrode eines Lichtbogenofens - Google Patents

Description

Beschreibung Technisches Gebiet
• Die Erfindung betrifft das Gebiet der Elektroden für Lichtbogenöfen und insbesondere der selbstbackenden, sogenannten Söderberg-Elektroden für carbothermische Reduktionsöfen, wie z. B. die Öfen zur Herstellung von metallurgischem Silizium.
Stand der Technik
• Das Prinzip der selbstbackenden Elektroden, bei dem eine unverarbeitete kohlenstoffhaltige Paste in einem Ofen in ein zylinderförmiges Rohr eingebracht und diese Paste während ihrer Verwendung in dem Ofen kontinuierlich gebrannt wird, ist seit dem 1917 von C. W. SÖDERBERG, G. SEM und J. WESTLY im Namen der Firma Det Norske Aktielselkap for Elektrokemisk Indstri angemeldeten Patent (= FR 488778) bekannt.
• Diese heutzutage weit verbreitete Technik führt zur Bildung kontinuierlicher Elektroden, die, wenn man nichts unternimmt, um dies zu verhindern, ca. 2,5% Eisen aus dem Stahlrohr enthalten.
• Zur Bildung kontinuierlicher Elektroden mit geringerem Eisengehalt wurden mehrere Lösungen vorgeschlagen, die alle darin bestehen, die Elektrode mechanisch von ihrem Rohr zu trennen, so daß die Elektrode verschoben werden kann, ohne das Rohr entsprechend zu verlängern. Dabei wird an Stelle des mit Innenrippen versehenen Rohrs zum Halten der in der ursprünglichen Vorrichtung vorgesehenen Elektrode eine glattes Rohr ohne Rippen verwendet. Dieses System wurde übrigens schon 1917 von ELEKTROKEMISK getestet (cf. Söderberg Electrode 75 year Anniversary Seminar, Kristiansand, 6-Bjuin 1994, G. SEM 'The conception and birth of the Söderberg Electrode.")
• Da infolge der wegfallenden Rippen das Gewicht der Elektrode durch ihr Rohr nicht mehr getragen werden kann, muß anstatt der klassischen Söderberg- Anordnung eine andere Anordnung verwendet werden, bei der das Gewicht der Elektrode von einem in der gebrannten Paste eingeschlossenen Teil getragen wird, das sich gleichzeitig mit der Elektrode selbst verzehrt.
• Im italienischen Patent 606568, das 1959 von der Firma EDISON angemeldet wurde, ist dieses Teil ein perforiertes Stahlband.
• Im Patent US 4575856 von J. A. PERSSON, das am 11.03.1986 erteilt wurde, ist dieser Träger eine Säule, die eine vorgebrannte Elektrode aus Kohlenstoff oder Graphit bildet und aus Elementen besteht, die mit Nippeln, d. h. mit konisch zulaufenden, aus dem gleichen Werkstoff gefertigten und auf die beiden zu verbindenden Elemente geschraubten Doppelstutzen zusammengefügt werden. Das von der spanischen Firma CARBUROS METALLICOS angemeldete Patent FR 2683421 beansprucht verschiedene Ausgestaltungen dieser Technik.
• Die in diesen beiden letzten Patenten vorgeschlagene Anordnung weist eine Reihe von Nachteilen auf.
• Zum einen wird die mechanische Kraft, die zum Ausgleich des Elektrodengewichts notwendig ist, durch ein Zangensystem auf die Säule übertragen. Diese Kraft kann hohe Werte im Bereich von 50000 bis 75000 N erreichen. Es muß deshalb eine starker Klemmdruck auf die Zange ausgeübt werden, da der Reibungskoeffizient zwischen Kohlenstoff und Stahl niedrig ist. Im Betrieb führt diese Art von Anordnung zu einer Beschädigung der Graphitsäulenoberfläche, wodurch sich infolge der Zugbeanspruchung, der diese ausgesetzt ist, die Bruchgefahr erhöht. Dieser Bruch kann jedoch für die Elektrode selbst sowie für den Ofen, in dem sie montiert ist, schwerwiegende Folgen haben.
• Zum anderen sind durch die Positionierung der Klemmzangen an der Säule keine großen Bewegungsamplituden möglich. Die Zangen müssen deshalb mit fortschreitendem Verzehr der Elektrode häufig neu an der Säule eingestellt werden, wodurch die Schäden, die durch die Zangen an der Säule bewirkt werden, noch weiter zunehmen.
Gegenstand der Erfindung
• Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Halten einer selbstbackenden Elektrode, mit einem zylinderförmigen Metallrohr sowie einer mittleren Säule aus Graphit oder vorgebranntem Kohlenstoff, welche aus durch Nippel miteinander verbundenden Elementen besteht, welche Vorrichtung die obengenannten Nachteile nicht aufweist.
• Erfindungsgemäß hängt die mittlere Säule an einem Träger, der vertikal zum Rohr auf einer Länge beweglich ist, die größer ist als die Länge jedes Elements. Die Bewegung des Trägers kann durch Zylinder erfolgen. Die Säule kann am beweglichen Träger mit einem Gewindeteil befestigt sein, das mit dem Träger fest verbunden ist und dessen Gewinde dem der Verbindungsnippel der Säulenelemente entspricht.
Beschreibung der Erfindung
• Eine besondere Ausführungsart der Erfindung wird anhand der einzigen Figur näher erläutert, die die Verbundelektrode und ihre Haltevorrichtung im Axialschnitt darstellt. Die Verbundelektrode (1) besteht aus einem zylinderförmigen Metallrohr (2), das zur Aufnahme der kohlenstoffhaltigen Paste, die an seiner Spitze eingefüllt wird, dient und beim Absenken in den Ofen nach und nach verbrennt. Eine zylinderförmige, mit dem Rohr achsengleiche mittlere Säule (3) besteht aus gleichen Elementen aus vorgebranntem Kohlenstoff oder Graphit, die an ihren beiden Enden mit konisch zulaufenden Gewindebohrungen versehen sind und durch Nippel (4) übereinander zusammengefügt werden. Die Säule (3) wird an ihrer Spitze von einem Metallteil gehalten, das an seinem Ende das gleiche Gewinde aufweist wie die Nippel (4). Das Teil (5) ist direkt auf das oberste Element der Säule (3) geschraubt. Dieses Teil (5) wird von einem Rahmen (6) gehalten, dessen Position relativ zum Rohr (2) und zum Gestell (7), mit denen es fest verbunden ist, von zwei Zylindern (8) gesteuert wird, deren Weg länger ist als die Länge der Elemente, die die Säule (3) bilden.
• Durch diese Montage kann die Elektrode (1) um eine gleiche oder größere Länge als die eines Elements der Säule (3) verschoben werden, ohne dabei die Befestigung zwischen Säule (3) und Teil (5) korrigieren zu müssen. Der Weg der Zylinder (8) ist reicht aus, um die Länge der Säule (3) um ein Element zu verlängern, wobei auf der Säule (3) nur ein Korrektionsschritt durchgeführt zu werden braucht. Auf diese Weise wird die Oberfläche der Kohlenstoff- oder Graphitelemente nicht durch irgendein Klemmsystem beschädigt und die Zugfestigkeit der Säule (3) bleibt vollständig erhalten.
Beispiel
• Auf einem ursprünglich mit vorgebrannten Elektroden von 1250 mm Durchmesser ausgerüsteten 20 MW-Ofen zur Herstellung von metallurgischem Silizium wurde auf eine der Elektroden versuchsweise eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung montiert. Die Säule (3) besteht aus Elementen mit jeweils 1700 mm Länge und 450 mm Durchmesser, die durch Nippel (4) miteinander verbunden sind.
• Das oberste Element der Säule (3) ist an einem Teil (5) aus Stahl befestigt, dessen Ende die gleiche Form aufweist wie ein Nippel (4). Durch ein bewegliches System bestehend aus einem das Teil (5) tragenden Rahmen (6) und Zylindern (8) kann die Elektrode allein unter Einwirkung auf die Ölmenge, die in die Zylinder eingespritzt wird, auf einer Länge von 1850 mm gehalten und positioniert werden.
• Durch diese Montage konnte festgestellt werden, daß trotz einer auf die Säule (3) ausgeübten Zugkraft von 75000 N, die mittels des Öldrucks auf den Zylindern (8) gemessen wird, die Oberfläche der die Säule (3) bildenden Elemente unbeschädigt blieb und der Betrieb problemlos verlief.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Halten einer selbstbackenden Verbundelektrode (1) eines Lichtbogenofens, mit einem Metallrohr (2), einer mittleren Säule (3) aus Graphit oder vorgebranntem Kohlenstoff, die aus durch Nippel (4) miteinander verbundenen Elementen besteht, und einer kohlenstoffhaltigen Paste zwischen Rohr (2) und Säule (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (3) an einem Träger (6) hängt, der vertikal zum Rohr auf einer Länge beweglich ist, die größer ist als die Länge jedes Elements.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung des Trägers (6) zur Säule (3) durch Zylinder (8) erfolgt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (3) am Träger (6) mit einem Gewindeteil (5) befestigt ist, dessen Gewinde dem der Nippel (4) entspricht.