DE765753C - Ofen-Dauerelektrode mit in der Achsrichtung angeordneten und zur Aufhaengung der Elektrode dienenden Metallkontakten - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM
31. JANUAR 1952

RE ICHS PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21h GRUPPE 2Oo5

Luigi Manfredini, Mailand (Italien) ist als Erfinder genannt worden

Det norske Aktieselskab for Elektrisk Industri, Oslo

Patentiert im Deutschen Reich vom 30. März 1939 an

Patenterteilung bekanntgemacht am 4 Oktober ISSl

Die Stromzufuhr zu Dauerelektroden elektrischer Öfen bereitet im Betrieb dadurch mannigfache Schwierigkeiten, daß der ungebackene Teil der Elektrode nicht leitend ist.

Bei der bekannten ursprünglichen Ausführungsform der Dauerelektrode wurden in der Elektrodenmasse fest und nicht entfernbar elektrische Leiter angeordnet, welche die Elektrode in axialer Richtung durchsetzten. Der elektrische Leiter brauchte nicht aus Eisen hergestellt zu sein. Der Leiterwerkstoff konnte je nach Art der auszuführenden Schmelze gewählt sein, so daß man also in diesen Fällen mit Aluminiumleitern arbeiten konnte. Auf die Verunreinigung des Bades, die durch Abschmelzen von Eisenleitern eintritt, soll nur kurz hingewiesen werden. Aber auch mit dem Abbrennen der Elektrode abschmelzende Aluminiumleiter sind wegen Bildung von Aluminiumkarbid recht nachteilig. ί

Man hat versucht, die Nachteile dadurch zu umgehen,.daß man die Elektrode mit einer in Achsrichtung der Elektrode verlaufenden Bohrung versah, in der ein Metallhohlzylinder steckte, dessen unteres' geschlitztes Ende durch eine Klemmvorrichtung gespreizt wurde. Mit dem Metallhohlzylinder waren

sowohl die Stromzuführungsseile als auch die Aufhängung vereinigt. Bei dieser Ausführungsform ist der Hohlzylinder verstellbar; je nach dem Abbrand der Elektrode kann er mehr oder weniger hoch gestellt werden. Aber auch dabei treten erhebliche Schwierigkeiten auf. Die Klemmvorrichtung kann offensichtlich nur innerhalb des durchgebackenen Teils der Elektrode verstellt werden. Beim Lostrennen von der Innenwand der Elektrode und Höherstellen der Klemmvorrichtung und der Leiterzuführung ist jedoch kein guter Kontakt mehr zu erzielen. Das hat zur Folge, daß der Übergangswiderstand und damit die Temperaturbelastung der Übergangsstelle steigt. Die Klemmvorrichtung ist infolge dieser erhöhten Temperatur einer starken Abnutzung durch Verbrennung unterworfen.

Diese mißlungenen Versuche, den Leiter innerhalb der Elektrode in axialer Richtung anzuordnen, führten zunächst zur Abkehr von dem angewandten Lösungsprinzip überhaupt. Man ging dazu über, die Stromzuführungen seitlich am Elektrodenmantel, und zwar nach einer besonderen Ausführungsform durch Einstecken von senkrecht zur Mantelfläche bzw. schräg dazu angeordneten Kontaktbolzen zu bewerkstelligen. Je nach dem Abbrennen der Elektrode wird die unterste Kontaktbolzenreihe entfernt und die Stromzufuhr über die nächsthöhere bzw. die nächsthöheren Reihen der Kontaktbolzen geleitet. Dadurch entstehen aber Löcher in der Elektrodenwand. Diese Löcher bieten dem Luftsauerstoff gute Angriffsstellen, von denen aus die Elektrode schnell zerstört wird. Zwar ist in diesem Zusammenhang der alte Lösungsgedanke wieder aufgetaucht, die Kontakte von oben in Achsrichtung in die Elektrode hineinzustecken, ohne daß aber angegeben worden wäre, in welcher Weise dieser Gedanke ver- ' wirklicht werden sollte, insbesondere für den ' Fall, bei dem die Kontakte selbst als Tragelement verwendet werden.

Es ist zwar bereits eine Lösung dieser Aufgabe bekanntgeworden. Die in Achsrich- , tung zugeführten Kontaktbolzen wurden mit \ Schraubenwindungen versehen und alle auf eine bestimmte Entfernung· vom Elektrodenende eingestellt. In dem Maße, in dem die Elektrode abbrannte, wurden alle die Elektrode tragenden Kontaktbolzen aufwärts gedreht und auf eine bestimmte Entfernung von dem vorhandenen Elektrodenende eingestellt. Diese Lösung hat indessen noch gewisse Xachteile. Beim Drehen wird der Kontaktbolzen gelockert und der vorher vorhandene gute Kontakt im gebackenen Teil beseitigt. ßo Es treten als Folge davon die oben angegebenen Schwierigkeiten eines erhöhten Übergangswiderstandes mit der Gefahr eines Abschmelzens der Kontaktenden auf. Ferner bleiben die die Kontaktbolzen aufnehmenden Bohrungen zum Schmelzbad hin offen, so daß die Schmelzbadgase die Bolzen angreifen und so gegebenenfalls dazu beitragen können, den Kontakt zu verschlechtern, ganz abgesehen davon, daß auf diese Weise auch eine Verunreinigung des Schmelzbades durch die Bolzen sich ergeben kann. Schließlich treten dadurch, ! daß die Kontakte gleichzeitig oder wenigstens . ziemlich gleichzeitig herausgezogen werden müssen, Unterbrechungen in der Stromzufuhr ein.

Die Erfindung betrifft nun eine Ofen-

Dauerelektrode mit in der Achsrichtung aii-

; geordneten stromzuführenden und zur Auf- : hängung der Elektrode dienenden Metall- ; kontakten, die von Elektrodenmasse dicht '. umgeben und im gebrannten Elektrodenteil festgebacken sind, und besteht darin, daß die

j Kontakte in solcher Anzahl in verschiedenen

Höhenlagen enden, daß im gebackenen Teil stets eine für die gesamte Strombelastung . ausreichende Kontaktzahl vorhanden ist, die bei Annäherung an das Schmelzbad herausziehbar und im ungebackenen Elektrodenteil wieder einsetzbar sind. Auf diese Weise ist für alle Kontaktbolzen ein guter Kontakt zwischen Elektrodenmasse und Bolzen gewährleistet. Man erreicht so eine besonders gute Stromzufuhr, weil man es in der Hand hat, die Kontakte jedesmal, ehe sie die auf sie ; jeweils entfallende Strombelastung aufnehmen, gut mit der Elektrodenmasse zusammenzukoken. Die Kontakte können aus irgendeinem gut leitenden Werkstoff bestehen, vorzugsweise aus Metall, und von beliebiger Form sein. In der Regel sind sie in Form von Stäben oder Rohren ausgebildet.

So ist zu jeder Zeit eine für die Stromzufuhr genügende Anzahl von Kontakten im gebackenen Teil der Elektrode vorhanden, während sich andere Kontakte darüber befinden, die entweder die Mittelzone der Elektrode bereits erreicht haben oder noch in der ungebackenen Alasse stecken. Je nach dem Elektrodenverbrauch und der Annäherung der Kontakte an das Schmelzbad können diese gelockert, herausgezogen und von neuem in die nicht gebackene Elektrodenmasse eingesteckt werden. Man muß natürlich dafür sorgen, daß der Abstand vom unteren Kontakt bis zum Elektrodenende nie so groß wird, daß ein erheblicher Spannungsverlust eintreten kann. Anstatt die Kontakte ganz herauszuziehen, kann man sie auch nur ein kurzes Stück hochziehen, und zwar so weit, daß sie nur von roher Elektrodenmasse umgeben sind. Da diese Kontakte die Möglichkeit haben, mit ihrem Ende gut mit der

höheren Elektrodenmasse zusammenzubacken, so wird in jedem Falle nicht nur eine gute mechanische, sondern auch eine gute elektrische Verbindung mit der Masse sichergestellt.

Die unteren Kontakte, die in der Elektrode festgebacken sind, können in bekannter Weise als Tragglieder für die Elektrode benutzt werden. Nach dem Festbacken neu eingesetzter Kontakte kann die Aufhängungseinrichtung der Elektrode mit diesen Kontakten verbunden werden, doch müssen sie vorher genügend fest gebacken sein, da das Gewicht der Elektroden sehr groß ist und häufig 10 bis 15 t beträgt.

Bei Verwendung der Elektrode nach der Erfindung treten seitliche Löcher nicht mehr auf. Es ist daher eine gute Abdichtung der Elektrode gegen den Ofen möglich. Für die Erfindung ist es belanglos, ob ein Mantel aus Metall oder anderem Werkstoff, z. B. Kohle oder Graphit, vorgesehen wird; sie ist auch auf mantellose Elektroden anwendbar.

Besondere Vorteile zeigt die Elektrode nach der Erfindung bei der Aluminiumherstellung, insbesondere wenn die Kontaktbolzen in Rohrform ausgeführt werden. In diesem Falle kann man die Bolzen zum Beschicken des Ofens verwenden. Beim Betrieb von AIuminiumöfen treten periodische Schwierigkeiten auf, die durch den sog. Anodeneffekt verursacht werden. Der Grund hierzu liegt in Schwankungen der Alumimiumkonzentration des Bades·, Temperaturänderungen, wechseinder Stromdichte u. dgl. Praktisch macht sich der Anodeneffekt durch kräftiges Ansteigen der Spannung bemerkbar, wobei Überhitzung des Bades, erhöhter Verbrauch an Kryolith und Elektroden, Stromschwankungen und andere Schwierigkeiten sich einstellen. Bei Verwendung von Rohren als Kontaktglieder können diese Nachteile so gut wie vollkommen dadurch vermieden werden, daß eine kontinuierliche, gleichmäßige Beschickung den Anodeneffekt praktisch vollkommen unterdrückt. Auf diese Weise kann man die Beschickung zu der Stelle des Bades hinleiten, an der die Schmelze genügend warm ist, um eine rasche Auflösung zu gewährleisten.

In der Zeichnung ist eine Ausf ührungsform der Elektrode nach der Erfindung in einem Vertikalschnitt (Fig. 1) und in einem Horizontalschnitt (Fig. 2) dargestellt.

i, 2 und 3 sind in verschiedenen Höhen angebrachte Kontakte. Um den Vorgang besser zu verstehen, ist in der Zeichnung die ungefähre Grenze zwischen dem fertig gebackenen Teil der Elektrode und dem halbgebackenen Teil durch die gestrichelte Linie 4 angegeben.

Die Linie 5 veranschaulicht die ungefähre Grenze zwischen dem halbgebackenen und rohen Teil der Elektrode. Die Kontakte 3 sind zuerst eingeführt und sitzen im gebackenen Teil, die Kontakte 2 im halbgebackenen Teil und die zuletzt eingeführten Kontakte sitzen noch im rohen Teil der Elektrode. Wenn die Elektrode weiter verbraucht wird, müssen die Kontakte 3 herausgezogen und oberhalb der Kontakte 1 neu eingesetzt werden. Die Stromzufuhr und Aufhängung der Elektrode wird dann von den Kontakten 2 übernommen.

Man muß natürlich die Anzahl und Größe der Kontakte so bemessen, daß zu jeder Zeit dem gebackenen Teil der Elektrode genügend Strom zugeführt werden kann und daß dieselben Kontakte das Elektrodengewicht zu tragen vermögen.

Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Form oder Anzahl der Elektroden beschränkt. Man kann auch die Elektrode in schräger Lage arbeiten lassen, wobei dann die Kontakte zwar als solche nicht vertikal, aber in Achsrichtung der Elektrode oder parallel dazu angeordnet sind.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι . Ofen-Dauerelektrode mit in der Achsrichtung angeordneten stromzuführenden und zur Aufhängung der Elektrode dienenden Metallkontakten, die von Elektrodenmasse dicht umgeben und im gebrannten Elektrodenteil festgebacken sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (1, 2, 3; i', 2', 3') in solcher Anzahl in verschiedenen Höhenlagen¹ enden, daß im gebackenen Teil stets eine für die gesamte Stroimbelastung ausreichende Kontaktzahl vorhanden ist, die bei Annäherung an das Schmelzbad herausziehbar und im ungebackenen Elektrodenteil wieder einsetzbar sind. '
2. 2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung hohler Kontakte die Hohlräume derselben gleichzeitig zur Beschickung des Ofens dienen.

   Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   Deutsche Patentschriften Nr. 324 741, 331 251, 429387, 420035, 549819, 317690;

   schweizerische Patentschriften Nr. 174 194, 175459, 124 016.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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