-
Verfahren zum Verbinden von kontinuierlich arbeitenden Kohleelektroden
für elektrische Öfen Beim Anstückeln einer neuen Kohleelektrode an die verbrauchte
Elektrode zur Durchführung eines Dauerbetriebes von kontinuierlich arbeitenden Elektrodensträngen
elektrischer Öfen müssen die Kohleelektroden so aneinandergesetzt werden, daß die
Verbindung mechanisch fest ist und ein guter elektrischer Kontakt erreicht wird.
Von der großen Zahl der Vorschläge, die darauf hinzielten, durch entsprechende Formgebung
eine innige Verbindung herzustellen, hat praktisch nur die Gewindeverbindung Bedeutung
erlangt, die bei allen Elektroden mit kreisförmigem Querschnitt angewandt wird.
-
Da die Elektrodenkohle eine muhe, harte Oberfläche besitzt, muß stets
- ein Kitt verwendet werden, der bei Herstellung der Verbindung als Schmiermittel
wirkt, die Unebenheiten ausgleicht und eine Lockerung des Kontaktes verhindert.
Derartige Gewindekitte wurden unter Verwendung der verschiedensten klebenden Stoffe
hergestellt. So ist es bekannt, aus organischen Klebemitteln, die in Wasser löslich
sind, wie Leim, Dextrin, Zucker od. dgl., und Graphit einen Gewindekitt herzustellen,
der auf die zu verbindenden Elektrodenflächen, z. B. das Gewinde, aufgestrichen
wird, worauf die Elektroden zusammengesetzt werden. Nach dem Trocknen wird so eine
feste, den Strom gut leitende Verbindung erhalten, die auch bei höherer Temperatur
den meisten Beanspruchungen standhält, wobei der aus dem organischen
Klebemittel
entstehende Koks die Stromleitung übernimmt.
-
Die modernen Elektroöfen stellen jedoch an die Elektroden gesteigerte
Ansprüche, denen vielfach gerade die Elektrodenverbindung nicht gewachsen ist. Erfindungsgemäß
wurde festgestellt, daß die bisher zur Kittherstellung verwendeten organischen Stoffe
bei Temperatursteigerung vor der Koksbildung erweichen und plastisch werden, wobei
infolge der Erschütterungen des Elektrodenstranges sich die Verbindung lockern kann.
Dabei erweitern sich die Kittfugen, und es hinterbleibt wegen des verhältnismäßig
geringen Verkokungsrückstandes ein poröses, lockeres Produkt von geringer Festigkeit.
-
Es wurde auch festgestellt, daß sich Teer und Pech für die Herstellung
von Elektrodenverbindungen nicht eignen, weil diese Stoffe bei Temperaturanstieg
sehr dünnflüssig werden und wegfließen bzw. von den Poren der Elektrodenkohle aufgesaugt
werden. Unterhalb der Temperatur, bei der die Koksbildung eintritt, kann von einer
Kittwirkung nicht gesprochen werden.
-
Grundlage der Erfindung ist die Erkenntnis, daß eine betriebssichere,
bei jeder Temperatur feste Verbindung von Kohleelektroden mit Kitt nur dann möglich
ist, wenn zur Kittherstellung ein organisches Bindemittel verwendet wird, das bei
niedriger Temperatur rasch erhärtet und nach dem Erhärten bei Temperatursteigerung
vor der Koksbildung nicht mehr erweicht. Während bisher stets angenommen wurde,
daß eine Abscheidung von neu gebildetem Koks an einer Kohlenoberfläche immer über
die flüssige Phase vor sich geht, wurde festgestellt, daß gewisse Verbindungen bereits
beim Kitten so stark in das Mikrogefüge der Kohlenoberfläche eindringen, daß auch
beim Verkoken ohne vorheriges Erweichen diese Verbindung nicht mehr gelockert wird.
Diese Eigenschaft konnte bei Kunstharzen 4beobachtet werden, die auf Basis Phenol-Aldehyd
hergestellt worden sind. Als besonders geeignet haben sich säurehärtende resolartige
Kunstharze erwiesen, da sie nach Zugabe des sauren Katalysators bereits bei Zimmertemperatur
eine unlösbare Verbindung herzustellen gestatten.
-
Es war nicht vorherzusehen, daß derartige Kunstharze eine' geeignete
Grundlage für die Herstellung eines Gewindekittes darstellen, da trotz Beimischung
gut leitender Stoffe, wie z. B. Graphit, der Übergangswiderstand zunächst sehr hoch
wird. Es hat sich nun herausgestellt, daß der hohe Übergangswiderstand sogar günstig
ist, da bei Stromdurchgangyeine rasche Erwärmung erfolgt, wodurch eine schnelle
Verkokung einsetzt. Die bei der Verkokung sich entwickelnden Gase können nicht rasch
genug durch die Poren der Elektrodenkohle entweichen, was zur Folge hat, daß die
Verkokung unter Druck verläuft und eine hohe Koksausbeute erzielt wird. Infolge
der guten Klebefähigkeit des Materials an der Elektrodenkohle kann eine derartig
gute Verschweißung der Elektrodenverbindung erreicht werden, daß nach der Verkokung
die Verbindungsstellen im Schnitt kaum mehr festgestellt werden können.
-
Während bei bekannten Verbindungsarten die Sicherheit der Elektrodenverbindung
in mechanischer Beziehung durch die Ausbildung der Verbindungsstelle, z. B. als
Gewinde, Schwalbenschwanz, Keil od. dgl. gegeben ist, und der Kitt lediglich ein
zusätzliches Mittel darstellt, um die Lösung der Verbindung zu verhindern und die
elektrische Leitfähigkeit zu verbessern, ist durch die Erfindung eine Gewinde-oder
Keilverbindung entbehrlich, da der Kitt der alleinige Träger der Verbindung ist
und eine Verschweißung der beiden Elektrodenteile bewirkt. Diese Verbindung ist
bei jeder Temperatur zuverlässig. In einfachster Weise können die Kohleelektroden
stumpf aufeinandergesetzt. werden, wobei die Stirnflächen plan gedreht sein müssen.
Da eine solche Schweißstelle niemals die Festigkeit der homogenen Elektrode erreichen
kann, ist es jedoch zweckmäßig, die Kontaktfläche zu vergrößern, z. B. durch Andrehen
eines Kegels, bei dem der Winkel in der Kegelspitze zwischen go und 6o° groß ist,
während der Durchmesser der Basis bis zur Größe des Durchmessers der Elektrodenkohle
gewählt werden kann. Versuche mit erfindungsgemäß hergestellten Kegelverbindungen
haben ergeben, daß selbst bei Belastung einer solchen Verbindung mit einem q. m
langen Elektrodenstrang bei keiner Temperatur und in keiner Phase des Verbrauches
sich eine Schwächung der Verbindungsstelle ergab.
-
Die Feststellung, daß man bei Anwendung der Erfindung kontinuierliche
Elektroden ohne Gewinde herstellen kann, gewinnt große Bedeutung, da man dadurch
in die Lage versetzt .wird, auch quadratische oder rechteckige Elektroden in zuverlässiger
Weise anzustückeln und demnach kontinuierlich zu gestalten. Es ist bisher noch nicht
gelungen, eine zuverlässig arbeitende kontinuierliche Elektrode für elektrische
Öfen herzustellen, in denen Elektrodenpakete von rechteckigem Querschnitt verwendet
werden. Die Erfindung stellt demnach einen großen technischen Fortschritt auf diesem
Gebiet dar.
-
In Fig. z ist die Verbindung von zwei Rundelektroden gezeigt. Das
Ende der verbrauchten Elektrode ist mit x und der Anfangsteil der anzustückelnden
Elektrode mit 2 bezeichnet. Zur Vergrößerung der Berührungsflächen der beiden Elektroden
besitzt die Elektrode 2 einen kegelförmigen Ansatz 3, der in eine entsprechend geformte
Ausnehmung der Elektrode r eingreift. Fig: 2 zeigt eine Paketelektrode, die aus
Elektroden von quadratischem Querschnitt zusammengesetzt ist. An der Verbindungsstelle
sind die Elektroden in ähnlicher Weise ausgebildet wie bei der AusführungsformInach
Fig. r. - Der kegelige Ansatz der Elektrode, der in eine entsprechend geformte Ausnehmung
eingesetzt wird, erleichtert die Zentrierung bei der Verbindung der beiden Elektrodenteile
und erfordert keine sehr genaue Bearbeitung der Verbindungsflächen. Erwähnt sei
jedoch, daß der Kitt auch bei den üblichen Gewindeverbindungen benutzt werden kann.