DEP0044401MA

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Publication number: DEP0044401MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 30, Mai 1949 Bekanntgemacht am 20. September 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTANMELDUNG

KLASSE 21h GRUPPE 2Ooi INTERNAT. KLASSE H05b

ρ 44401 VIIIdl21h D

. Johannes Wotschke, Paris

ist als Erfinder genannt worden

. Johannes Wotschke, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. Dr. M. Herzfeld, Patentanwalt, Düsseldorf

Metallmantelelektrode

Die Priorität der Anmeldung in Frankreich vom 15. Juni 1948 ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft eine Metallmantelelektrode

^r für elektrische Schmelzöfen mit allseitig gasdicht umschlossener, laufend nachstellbarer Kohlespitze, die die genutzte Energie im Reaktionsraum des Ofens konzentriert, während der Metallmantelteil der Elektrode die obere Zone des Ofens kühlt.

Die charakteristische Aufgabe der Mehrzahl der elektrischen Schmelzöfen besteht darin, die elektrische Energie möglichst konzentriert in den ίο eigentlichen, im allgemeinen räumlich kleinen Bereich der Reaktionszone einzuführen und in dieser •"^: 'dadurch die erforderlichen hohen Temperaturen zu gewährleisten. Auf der anderen Seite muß aber gleichzeitig dafür gesorgt werden, daß die Zone der hohen Temperaturen "räumlich beschränkt bleibt, damit nicht im oberen Teil des Ofens Unnötige Wärmeverluste oder gar . Zerstörungen auftreten. . ;■::

Die heute üblichen Elektroden aus amorphem Kohlenstoff oder Graphit können diese Aufgabe nur unvollkommen lösen. Sie .erhitzen sich durch ihren hohen inneren Widerstand, verlieren dadurch ihre mechanische und chemische Festigkeit und heizen in unnützer, ja schädlicher Weise die obere Zone des Ofens. Um diese Schädigungen zu vermeiden, pflegt man die Elektrpdenbelastüng rhög-

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liehst niedrig zu halten. Dadurch begibt man sich aber der Möglichkeit, die von der Elektrode in den Reaktionsraum eingeführte elektrische Energie

'■■ in diesem in Gestalt hoher Stromdichte je Querschnittseinheit des Reaktionsraumes besonders zu konzentrieren. . · ■■

Auch die üblichen »Tieffassungen« erfüllen diese wichtige Aufgabe nicht.

Ernndungsgemäß wird die Metallmantelelektrode mit allseitig umschlossenem, laufend nachstellbarem Kohlekern so ausgebildet, daß 'die Länge der Elektrodenspitze annähernd gleich dem Durchmesser ist und der Metallmantelteil der Elektrode zur Kühlung der oberen Zone des Ofens mit einer Kühleinrichtung versehen ist.

Die Erfindung vereinigt beide Lösungen in besonders einfacher und wirtschaftlicher Weise. Sie beschränkt den heiß werdenden Teil der Elektrode auf eine kurze Kohlespitze.

Im Sinne der Erfindung wird deren Strombelastung auf das Doppelte des heute üblichen Wertes gesteigert. Dadurch wird die von der Elektrode in den ,Reaktionsraum eingeführte Energie in diesem in erwünschter Weise erheblich stärker konzentriert. Gegenüber dem auf diese Weise bestimmten Querschnitt der Kohlespitze wird ihre freie Länge unterhalb des Metallmantels nach dem Gesichtspunkt bestimmt, daß diese Länge bei gegebenem Querschnitt einerseits maßgebend ist für die elektrischen Verluste in der Elektrodenspitze und andererseits, allerdings im umgekehrten Sinne, für die aus dem heißen Reaktionsraum durch die Elektrodenspitze zum gekühlten Metallmantel hochfließenden Wärmeverluste. Beide sollen zusammen ein Minimum ergeben, was bei Rundelektroden ungefähr erreicht wird, wenn man die Länge der Elektrodenspitze gleich dem Durchmesser macht.

Die auf diese Weise erhaltenen, gegenüber den bisher bekannten Anordnungen erheblich kleineren Maße des Kohleteiles der Elektrode erlauben, dem sie umschließenden Metallmantel einen Durchmesser zu geben, der nicht größer ist als der G.esamtdurchmesser bisher verwendeter Anordnungen, so daß diese in einfacher Weise ersetzt werden können. Dabei schützt der gekühlte Metallmantelteil der Elektrode z. B. den Deckel eines Elektrostahlofens vor Zerstörung infolge Überhitzung, während die Elektrodenspitze es erlaubt, unten im Bade für den metallurgischen Vorgang wesentlich höhere Temperaturen und stärkere Wirbelbewegungen als bisher zu erzeugen.

Im Sinne der Erfindung wird der untere Metallmantelteil der Elektrode durch einen beispielsweise mit einem Innengewinde versehenen Stromringabgeschlossen, während die Elektrodenspitze, als unteres Ende des mit Gegengewinde versehenen inneren Elektrodenkernes, gasdicht durch ihn hindurchgeschräubt wird. An der Schraubstelle wird gegenüber heute üblichen Anordnungen auf diese Weise ein zuverlässiger, sehr einfacher und dabei gasdichter Stromkontakt zwischen Metallmantel und Elektrodenspitze geschaffen.

Die Zeichnung veranschaulicht eine praktische _: Möglichkeit der Ausbildung einer Metallmantelelektrode nach der Erfindung.-

In einer üblichen Haltevorrichtung α ist eine Metallmantelelektrode vom Durchmesser b eingehängt, die einen wassergekühlten Doppelmantel c hat. Der elektrische Strom fließt in diesem Metallmantel c abwärts, um erst am unteren Ende über den. Stromring d in die Elektrodenspitze e überzugehen. Aus ihr tritt er dann unmittelbar in den Reaktionsraum g des Ofens über.

Der Stromübergang zwischen dem Stromring d des Metallmantels und dem Elektrodenkern e sowie die laufende Nachstellung des sich im Betrieb abnutzenden Elektrodenkerns kann folgendermaßen gesichert werden: Der Elektrodenkern der • Gesamtanordnung ist bei - vorgebrannten Elektroden mittels Nippelschraubverbindung zusammengesetzt und wird laufend verlängert. Im vorliegenden Falle ist das Nippelgewinde mit gleicher Ganghöhe außen auf die Rundelektrodenteile aufgeschnitten, die auf diese Weise eine fortlaufend verlängerbare Schraube mit dem Außengewinde zu bilden. In den Stromring d ist das entsprechende Muttergewinde eingeschnitten, desgleichen in einen beweglichen unteren Mutterring j und in einen oberen Mutterring n. Letzterer ist außen mit einem Zahnkranz versehen und über ein Ritzel p mittels einer von außen eingeleiteten Kraft vertikal nach oben oder unten drehbar beweglich. Der untere Mutterring j bildet den Abschluß eines Rohres r, das seinerseits oben in einen Kranz q ausläuft. Der Elektrodenkern e ist in den Stromring d kraft- und formschlüssig eingeschraubt. Er wird also von diesem getragen und gleichzeitig dicht umschlossen. Soll entsprechend dem betriebsmäßig sich ergebenden Verbrauch an der Elektrodenspitze der gesamte Elektrodenkern innerhalb des Metallteiles der Elektrode nach unten hindurchgeschraubt werden, so kann dazu folgende Einrichtung dienen: Man schraubt über ein Kraftübertragungsmittel 0 den oberen Mutterring η an der Kohleelektrode e abwärts. Bereits nach einer Drehung um wenige Winkelgrade klemmt dieser sich gegen den Kranz q des Rohres r fest und damit über den sich gegen die Kohleelektrode e gleichzeitig festklemmenden unteren Mutterring s auch gegen den Kern der Elektrode e. Dreht man also den oberen Mutterring weiter, so beginnt sich nunmehr die Kohleelektrode e in der erwünschten Weise durch den Stromring d hindurchzuschrauben. Das Rohr r dient dazu, bei dieser Drehbewegung die Torsionsbeanspruchung der Elektrode soweit möglich aufzunehmen. Hat der obere Mutterring η bei dieser Drehbewegung nach abwärts eine zulässige Grenzstellung überschritten, so schaltet sich, beispielsweise automatisch, der Antrieb um, und der Mutterring η beginnt sich an 'dem Elektrodenkern e nach oben zu schrauben. Dabei löst sich die Klemmverbindung zwischen ihm und dem Kranz q. Nach einem kleinen Spiel beginnt der sich drehende Mutterring η über eine lose Verbindung t diesen Kranz und damit das Rohr r und den unteren

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Mutterring j in diese Drehbewegung mit einzubeziehen und nach oben mitzunehmen. Wieder nach Erreichen einer oberen Grenzstellung schaltet sich der Antrieb Um und das bis dahin bei der Aufwärtsbewegung an der stehenbleibenden Kohleschraube noch gedrehte Mutterringpaar n-s klemmt sich wieder an ersterer fest und beginnt sie wieder nach unten durch den Stromring d hindurchzuschrauben. Über dem oberen Mutterring η kann, mit diesem verbunden, eine Gewindeschneideeinrichtung angeordnet sein (in der Zeichnung nicht angedeutet), und es kann bei der Aufwärtsbewegung des Mutterringpaares das Außengewinde w gleichzeitig auf eine bis dahin gewindefreie Kohlesäule aufgeschnitten werden.

Claims

Patentansprüche:

i. Metallmantelelektrode für elektrische Schmelzöfen mit allseitig umschlossenem, laufend nachstellbarem Kohlekern, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Elektroden spitze annähernd gleich dem Durchmesser ist und der Metallmantelteil der Elektrode zur Kühlung der oberen Zone des Ofens mit einer Kühleinrichtung versehen ist.
2. Elektrode nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein der Zufuhr des Kühlmittels in den Metallmantel dienendes, am unteren Ende offenes Spiralrohr, das innerhalb des Doppelmantels einen spiralförmigen Zwischenraum für das zurückfließende, aufsteigende Kühlwasser bildet.
3. Elektrode nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen, ohne besondere bewegliehe Organe, z. B. als Schraubverbindung ausgebildeten, allseitig dicht umschließenden, den Stromübergang zwischen Metallmantel und Elektrodenspitze vermittelnden Preßsitz.
4. Elektrode nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet durch eine das Aufschneiden des Außengewindes auf den Kohlekern der Elektrode während des Betriebes ermöglichende Elektrodenhalterung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen