DE957870C - Fassung für Kohle und Graphitelektroden - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 7. FEBRUAR 1957

E 5051 VIII et/21h

Elektrokemisk A/S, Oslo

Seit langem ist man mit dem Problem beschäftigt, eine Elektrodenfassung für Söderberg-Elektroden zu entwickeln, die sich sowohl für offene als auch für geschlossene Schmelzöfen eignet und die so gestaltet ist, daß sie durch die Gewölbe-Öffnung des Schmelzofens in den Schmelzherd selbst gesenkt werden kann. Bei dieser Zielsetzung ließ man sich von dem Gedanken leiten, daß es insbesondere für die Konstruktion von größeren elektrischen öfen von beträchtlicher Bedeutung ist, die elektrischen Verhältnisse eines Schmelzofens dadurch zu verbessern, daß die freie Länge der Elektroden unterhalb der Fassung reduziert werden kann und die Elektrode gleichzeitig stärker ausgebildet werden kann, was einen sicheren Betrieb gewährleistet. Bei der bisherigen Anordnung der Elektrodenfassungen sind die elektrischen Verhältnisse unbefriedigend und die Bruchsicherheit der Elektrode, die die Kapazität und Tiefe des Ofens beeinflussen, ungenügend.

Es sind zwar bisher besondere Ausführungen von versenkbaren' Elektrodenfassungen bekanntgeworden, diese haben aber für die mit der Einrichtung nach der Erfindung im Zusammenhang stehenden Anlagen obenerwähnte Nachteile. Sie haben sich daher in der praktischen Anwendung

nicht bewährt und dementsprechend nicht eingeführt.

Die Fassung für Kohle- und Graphitelektroden für elektrische Schmelzofen, die aus einem mindestens zweiteiligen, vorzugsweise dreiteiligen doppelwandigen, zylinderförmigen, mit Wasser kühlbaren Ringmantel besteht, dessen Teilstücke durch eine bzw. mehrere Gelenke und eine Spannvorrichtung zusammengehalten sind, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung im Ringmantel eingebaut ist. Sie kann durch eine im Gewölbe vorgesehene Dichtungsanordnung leicht gehoben und gesenkt werden, ohne daß wesentliche Gasverluste entstehen. Damit die Elektrode nach Maßgabe ihres Verbrauches in der Fassung verschoben werden kann, ist die Fassung mehrteilig, z. B. zweiteilig oder dreiteilig. Hierbei sind die einzelnen Teile der Fassung in einer auch bekannten Weise durch Gelenke und . mindestens eine Spannvorrichtung miteinander verbunden. Die einfachste Ausführungsform einer Spannvorrichtung besteht in einem Gewindebolzen, der durch eine Mutter angezogen und gelöst werden kann. Günstige Verhältnisse erzielt man aber erst dann, wenn die Spannvorrichtung elastisch gestaltet wird. Dies kann entweder mittels Federn oder hydraulisch oder pneumatisch bewirkt werden. Die Spannelemente werden so an der Ringfassung angeordnet, daß sie eine gute Wasserkühlung erhalten.

Die Darstellung einer Spannvorrichtung mit einem Gewindebolzen und Mutter als Spannelement erübrigt sich in Anbetracht der ohne weiteres verstellbaren Ausführungsform. Im folgenden werden jedoch Ausführungsbeispiele für die Fassung und auch die Spannungsvorrichtung sowie die Anordnung der Fassung im Gewölbe gegeben, wobei mit gleichen Bezugszeichen versehene Teile in den verschiedenen Fig. ι bis 5 dieselbe Bedeutung haben. In Fig. ι stellt 1 die Elektrode und 2 den dreiteiligen doppelwandigen, wassergekühlten, zylinderförmigen Ringmantel dar. Die einzelnen Teile des zylinderförmigen Ringmantels sind mittels Gelenken 7 — in vorliegendem Falle deren zwei — und das Spannelement 3, das aus einem Bolzen 4 mit Feder 5 und Mutter 6 besteht, zusammengehalten, wobei die Feder 5 mit Hilfe der Mutter 6 gespannt oder entspannt werden kann. Bei dieser Ausführungsform wird eine Relativbewegung zwischen Elektrode und Fassung dadurch erzielt, daß die Elektrode durch die feststehende Fassung hindurchbewegt wird, oder indem bei feststehender Elektrode die Fassung gehoben wird.

Bei Ausgestaltung der Fassung gemäß Fig. 2 ist die Feder 5 in einem Zylinder 8 angeordnet und der Bolzen 4 mit einem Stempel 9 verbunden. Bei Einpressen von Luft oder eines hydraulischen Mediums durch das Rohr 10 wird die Feder zusammengepreßt, wodurch die Fassung in ausreichendem Maße geöffnet werden kann, so daß eine Relativbewegung zwischen Elektrode und Fassung möglich ist. Bei dieser Ausführungsform dient die Schraube 6 lediglich zur Begrenzung des Weges des Stempels 9 im Zylinder 8. Diese Ausführungsform gestattet ein Gleiten der Elektrode durch Fernsteuerung der Spannungsvorrichtung an der Fassung.

In Abwandlung dieser Ausführungsform ist es aber auch möglich, von dem Einbau von Federn abzusehen und den Stempel 9 lediglich durch hydraulischen oder pneumatischen Druck zu bewegen und festzuhalten. In diesem Falle muß jedoch das Druckmedium beispielsweise durch das gestrichelt angezeigte Rohr 11 an der bolzenseitigen Seite des Stempels zugeführt werden.

In Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt durch die Fassung und das Gewölbe dargestellt. Wie ersichtlich, kann der untere Teil der Fassung 2 mit Hilfe eines wassergekühlten Elementes 12, dem Kühlwasser separat durch das Rohr 13 zugeführt wird, geschützt werden. Das äußere Mantelteil des zylinderförmigen Ringmantels schließt an die Dichtung 17 und diese wiederum an das Gewölbe· 22 an.

Aus Fig. 4 ist eine gegenüber Fig. 3 abgewandelte Kühl- und Schutzvorrichtung für.die Fassung zu ersehen, die aus einer wassergekühlten Rohr· spirale 14 od. dgl. besteht. Zugleich zeigt die Fig. 4 einen Schnitt durch das Gewölbe 22 und einen niedrigen Beschickungsschacht 15 mit der Beschickung 16.

Die Dichtung 17 in den Fig. 3 und 4 zwischen der Fassung und dem Gewölbe kann in irgendeiner an sich bekannten Weise' ausgeführt werden.

In Fig. 5 ist eine Wasserverschlußdichtung veranschaulicht. Diese besteht aus einer Ringplatte 18, deren Innendurchmesser dem Durchmesser der Elektrode entspricht, zweckmäßig aber etwas größer gehalten ist. Die Rin^platte 18 ist mit der Fassung 2 verbunden, kann aber dieser gegenüber durch die Isolationsschicht 19 elektrisch isoliert sein und ist vorzugsweise mit einem was sergekühlten Blech 20 versehen, welches seinerseits in den Wasserverschluß 2.1 hineinragt. Der Wasserverschluß ist mit dem Gewölbe 22 verbunden. Durch diese Anordnung erhält man eine praktisch vollständige Gasdichtung zwischen ,Gewölbe und Elektrode.

Gegebenenfalls kann der Wasserverschluß statt mit Wasser mit Quecksilber oder einem anderen Metall gefüllt sein. Diese Ausführungsform wählt man dann, wenn der elektrische Strom durch die Fassung auf die Elektrode übertragen werden soll, no Natürlich darf· dann keine elektrische Isolation zwischen, der Elektrodenfassung 2 und der Ringplatte 18 vorgesehen sein. Mit Hilfe eines solchen Flüssigkeitsverschlusses können die elektrischen Verhältnisse des Ofens zusätzlich verbessert werden.

Der Flüssigkeitsverschluß, der in der Fig., 5 durch die Teile 18 gegebenenfalls 19, 20 und 21 gebildet wird, kann auch zur Gasaufsammlung benutzt werden, wenn das Gas durch nicht dargestellte Rohre, die an die Ringplatte 18 anschließen, abgezogen wird.

Der Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, daß das Ofengewölbe fortgelassen werden kann. Es gelingt mit einer solchen Gasaufsammlungsvorrichtung sogar, bei einem offenen Ofen

einen sehr großen Teil des Gases konzentriert und unverbrannt zu gewinnen.

Um einen Verlust von Gas an den Fugen der einzelnen Teile des zylinderförmigen Ringmantels zu vermeiden, können diese einzelnen Teile,, die in Fig. ι und 2 dargestellt sind, durch Vorsprünge und Rücktritte an den Fugenbegrenzungsflächen so ausgebildet werden, daß kein glatter Spalt vorliegt. Natürlich müssen die Vorsprünge an dem einen

ίο Teil den Rücktritten an dem anderen Teil entsprechen.

Zur vollständigen Vermeidung des Eindringens staubhaltigen Gases aus dem Schmelzherd in die Fugen zwischen den einzelnen Teilen des zylinderförmigen Ringmantels kann eine Gaszuleitung, z.B. AOm Schmelzofen her, vorgesehen sein, durch die Gas in Richtung auf das Ofeninnere durchgeführt wird.

Die Elektrodenfassung nach der Erfindung kann ebensogut für Söderberg-Elektroden wie auch für fertig gebackene Kohle- und Graphitelektroden verwendet werden.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen nicht nur in der günstigen Anpassung an die jeweiligen, durch.den Verbrauch der Elektrode bedingten Gegebenheiten, sondern auch in ihrer Anwendungsmöglichkeit für die verschiedenen öfen wie offene und geschlossene Schmelzofen. Außerdem treten die Vorteile einer selbststromführenden Elektrodenfassung besonders gegenüber den Merkmalen bisher bekannter Fassungen für Kohle- und Graphitelektroden hervor. Man kannte bisher aus einem zweiteiligen zylinderförmigen Ringmantel mit Wasserkühlung bestehende Elektroden, dessen Ringmantelteilstücke durch Gelenke und eine Spannvorrichtung zusammengehalten \verden. Hierbei bzw. bei Elektroden ähnlicher Ausführung verwendete man auch bereits aus einem Gewindebolzen mit Mutter bestehende Spannvorrichtungen, bei denen auch bereits Druckfedern Aufwendung fanden. Auch hat man sich pneumatisch wirkender Mittel 1>edient, um. einen Ausgleich des Anpreßdruckes beim Anpressen der Elektroden und Bolzen herbeizuführen.

Allgemein ist es bekannt, zur Fugenbegrenzung sich der Labyrinthwirkung durch Abstufungen zu bedienen, und man hat sich diese Vorteile auch bei Elektroden und bei eier Fassung für Ofenelektroden mit Schutzumkleidung zunutze gemacht, die jedoch wesentlich anders angeordnet sind als bei der vorliegenden Erfindung. Demgemäß rufen sie auch andere Wirkungen hervor, als die neuartige Ausgestaltung an der doppelwandigen Ringmantelfassung gemäß der Erfindung.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Fassung für Kohle- und Graphitelektroden für elektrische Schmelzöfen, bestehend aus einem mindestens zweiteiligen, vorzugsweise dreiteiligen doppelwandigen, zylinderförmigen, mit Wasser kühlbaren Ringmantel, dessen Teilstücke durch ein bzw. mehrere Gelenke und eine Spannvorrichtung zusammengehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung im Ringmantel eingebaut ist.

2. Fassung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung aus einem Gewindebolzen mit Mutter, gegebenenfalls unter Anordnung einer Druckfeder zwischen Gewindebolzen und Mutter besteht. "

3. Fassung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung aus einem Zylinder und einem im Zylinderraum angeordneten, hydraulisch oder pneumatisch bedienten Stempel besteht.

4. Fassung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringmantelstücke ineinandergreifende Vorsprünge und Rücktritte an den Fugenbegrenzungsflächen aufweisen.

5. Fassung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Gaszuleitungen an den Fugen der Ringmantelteilstücke vorgesehen sind, durch die Gas in Richtung auf das Ofeninnere zugeleitet, wird.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb oder seitwärts der Fassung ein wassergekühlter Schutzring oder eine wasserdurchflossene Spirale mit getrennter Wasserzufuhr- und -abfuhrleitung angeordnet ist.

7. Fassung nach Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Dichtung zwischen Elektrode und Ofengewölbe mittels einer an der Fassung befestigten waagerechten Rin,gplatte, an deren äußerem Ende ein in einen Wasser-Verschluß hineinragender Blechmantel angeordnet ist, wobei der AVasserverschluß mit dem OfengeAvölbe fest verbunden ist.

8. Fassung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wasserverschluß an Stelle einer Wasserfüllung eine elektrisch gut leitende metallische Flüssigkeit eingefüllt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:.

Deutsche Patentschriften Nr. 385 127, 496921, 610665;

norwegische Patentschrift Nr. 69 802.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen