HU183641B - Electrode for arc furnaces - Google Patents

Description

A találmány tárgya elektróda ívkemencékhez, amely elektróda egy felső szelvényből, amely fémből készül, és egy cserélhető alsó szelvényből áll, amely alsó szelvény elfogyó vagy lassan elfogyó anyagból van kialakítva, és mind az alsó, mind pedig a felső szelvény lényegében hengeres alakúra van kiképezve, és egymással egy csőkapcsoló által kapcsolhatók össze. A felső szelvény egy hűtőrendszert is magába foglal, amely egy bemenő csatornával és egy visszamenő csatornával van ellátva és a felső szelvény alsó tartománya előnyösen egy hőálló, szigetelő réteggel van védve.

Ilyen elektródát ismertet a 867876 számú belga szabadalmi leírás. Az ott ismertetett elektródánál a fémrész, amely a hűtőrendszert magába foglalja, egy külső hőálló masszával van bevonva. Ebben az esetben nyilvánvalóan egy folyamatos és folytonos rétegről van szó, amely réteg jobb tapadása érdekében a fémrészbe kapcsok vannak kiképezve.

Hasonló elektródát ismertet az 1 223 162 számú angol szabadalmi leírás, ahol a teljes fémrész egy, védelmi célokat szolgáló, kerámia bevonattal van ellátva. Ennél a megoldásnál arra kell vigyázni, hogy a kerámiaréteg lehetőleg minél vékonyabb legyen, és ez a réteg a fémrészbe is behatoljon és az ott levő csövek nagy részét is szigetelje. Az itt levő csövek két feladatnak tesznek eleget. Egyrészt a hűtőfolyadék hozzávezetőséiől gondoskodnak, másrészt villamos kapcsolatot hoznak létre az elfogyó elektródarészhez, amely grafitból készült.

Végül utalunk a 79 302809 számú Európa-bejelentésrc. Ennél az elektródánál a fémrész külső fém érintkezői a belső fém hűtőrendszertől szigetelten vannak csapágyazva. A fém hűtőrendszer alsó részében azután ismét egy horgokkal biztosított kerámia szigetelő rétegvan, amely körülbelül a csőcsatlakozás magasságáig nyúlik.

Az ívkemencékben alkalmazott elektródák igen nagy igénybevételnek vannak kitéve. Ezt elsősorban a magas hőmérsékleti értékek okozzák, ahol ezek az eljárások végbemennek, például a leggyakrabban alkalmazott eljárásnál az elektroacél előállításánál. Az ív következtében, amely csak ideális esetben megy az elektróda alsó csúcsánál az olvadékba, az oldaloxidáció következtében veszteségek keletkeznek. Végül előadódhat az is, hogy az ív eltolódik, vagy az ív az elektróda oldalából indul ki, amely zavar esetén olyan szélső esetet is okozhat, amely az ív az elektróda elfogyó része fölött képződik és ezáltal zárlatot okoz. Ezen felül az elektródán különböző hőmérsékletértékek lépnek fel. Más a hőmérséklet például a hűtőközeg előremenő és visszamenő csatornája mentén, valamint az elfogyó rész tartományában az áramhozzávezetéshez képest és a hűtőegységhez képest. Különösen nagy veszélynek van ebből a szempontból a csavarozható csőkapcsoló és annak a környéke kitéve. Az elektróda bevitelekor például a villamos berendezés vetemedése miatt, vagy az olvadékba becsúszott hulladékok miatt, az elektróda további mechanikus igénybevételnek is ki van téve.

Az elektródák nagy igénybevétele következtében, állandó ezirányú továbbfejlesztésükre van szükség. A találmányunk célja tehát az, hogy olyan elektródát hozzunk létre, amelyek igen nagy üzembiztonsággal, a hozzávezetés során kis áram- és feszültségveszteséggel működnek, továbbá kevésbé sérülékenyek, ugyanakkor könnyen szerelhetők és javíthatók. Célul tűztük ki, hogy az elektróda az ív eltolódása vagy akár az elektróda részleges sérülése miatt, a szokásos eljárásokkal szemben továbbhaladjon. 2

A találmány szerinti elektróda lényege abban van, hogy a szigetelő réteget egy alakos idom képezi, amely oldhatóan van elhelyezve. A találmány szerinti elektróda egyik előnyös kiviteli alakjában, a nagy hőállóságú, szigetelő alakos idomot egy cső képezi. Kialakítható azonban csőszelvények, szegmensek vagy félköpenyek vagy hasonló idomok sorozatából is, amelyek azután a felső szelvény alsó tartományát egészen a csőkapcsolóig, esetenként még azon túl is, körülveszik. A szigetelő, hőálló alakos idom anyaga lehet például grafit is, amely azután egy külön borítással van ellátva. Ilyen hőálló szigetelő kerámia vagy egyéb anyagok ismeretesek. Azáltal, hogy egy alakos idomot helyezünk oldhatóan, különösen pedig akkor, ha ez az alakos idom csőszelvények, szegmensek vagy félköpenyek sorozatából áll, a találmány szerinti elektróda egész sor előnyös tulajdonsággal rendelkezik.

A találmány szerinti elektróda egy további előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy a szigetelő alakos idom, a felső, fémből készült szelvény egy alsó tartománya és az alsó, elfogyó szelvény között van oly módon elhelyezve, hogy az alakos idomnak az elektróda tengelyével párhuzamosan kiképzett pereme és a fémből készült felső szelvény külső tartományának pereme egymással szorosan össze vannak kapcsolva. A találmány szerinti elektróda esetében az ellencsapágy kialakítására vonatkozóan, amely az alakos idomot tartja, semmiféle korlátozás nincsen. Éppúgy lehet egy hőálló, szigetelő anyagból készült ellendarab, mint maga a csőkapcsoló, vagy akár maga az elfogyó rész is, de lehet ezeknek bármilyen kombinációja. A gyakorlatban azonban általában a szigetelő alakos idomot nem csupán az elfogyó rész tartja meg, hanem legalább részben egy nem-elfogyó, hőálló, szigetelő anyagból készült rész is.

Az alakos idom helyzete természetesen az elektróda készítése során megfelelő módon szabályozható. A találmány szerinti elektróda egyik előnyös kiviteli alakjában azonban a szigetelő alakos idom az elektróda üzemeltetése közben, anélkül, hogy az elektródát a kemencéből ki kellene venni, a felső szelvényben kiképzett furatokban vezetett csapok, csavarok, stb. segítségéve] az ellencsapágyra nyomható, például egy rugó segítségével. Attól függetlenül azonban, hogy a felső szelvényen vannak-e furatok vagy egyebek kiképezve, célszerű a szigetelő alakos idomot a fémrészre oly mértékben lazán vagy csúsztathatóan elhelyezni, hogy egy részszegmens kiesése esetében, vagy a cső törése esetén valamilyen mechanikus sérülés hatására, a sérült szegmens helyébe egy ép szegmens vagy a cső törése esetében maga a cső tovább tudjon csúszni az elektróda tengelye irányába.

Á találmány szerinti elektróda egy további előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy a szigetelő, hőálló alakos idom és azon belül elhelyezkedő fémrész között egy további villamosán vezető, hőálló betétréteg van elhelyezve. A külső szigetelő alakos idomhoz hasonlóan a villamosán vezető betétréteg is kiképezhető egy cső alakjában, de kialakítható csöszelvények, szegmensek és félköpenyek sorozatából is. Az előre formára alakított alakos rész helyett betétrétegként alkalmazható azonban villamosán vezető, hőálló nemezeit vagy szövött anyag is, vagy akár ezeknek tetszőleges kombinációja.

Vannak olyan alkalmazási esetek is, amikor a villamosán vezető betétréteg hőálló nemezzel vagy szövettel bevont csőszelvények sorozata. Hőálló, vezető nemez, illetőleg rost, valamint szövetek közbenső elhelyezésére elsősorban ott lehet szükség, ahol az elektróda mechani-21

183 641 kus rázásnak, rezgéseknek van kitéve. Nemezeit vagy szövött anyag ebben az esetben a külső szigetelő részt rugalmasan megfogja, ami végül is, az elektróda további stabilizálásához vezet.

Amikor különlegesen biztonságos kivitelezésű elektródára van szükség, további lehetőséget ennek a megvalósítására, ha a belső fémrészt, amelyet villamosán szigetelő és villamosán vezető réteg véd, egy további nagy igénybevételnek kitehető vékony vezető régettel vonjuk be. Lehet ez például kerámiaborítás is.

A villamosán vezető betétréteg kiképezhető például vezető kerámiából, grafitból, kerámia, ásványi vagy szén alapanyagú rostokból, szövetekből vagy nemezből vagy ezeknek tetszőleges kombinációjából.

Attól függően, hogy milyen célra kívánjuk használni, az elektródát, mind a szigetelő alakos idom, mind pedig a vezető anyagból készült betétréteg elhelyezhető tartószerkezetekre is, amelyek előnyösen a belső hűtőszerkezet fémrészével vannak összekapcsolva. Ezt a féle változatát a találmány szerinti elektródának azonban elsősorban ott célszerű alkalmazni, ahol az egyes szegmensek szabad elmozdulása, vagyis egy kiesett alsó szegmens helyére egy ép szegmensnek (szigetelő, illetve villamosán vezető) a becsúszása nincs megoldva.

A találmány szerinti elektróda egyik előnyös kiviteli alakjában a szigetelő alakos idom nem a teljes védendő fémrészt veszi körül, hanem abban a tartományban, ahol kisebb igénybevétellel kell számdnunk, a szigetelő alakos idom helyett egy szigetelő, hőálló öntött anyag van elhelyezve, amelyet tartódarabok fognak össze. Ilyen szigetelő öntött anyagok ismertek, és ezeket például forrasztással lehet a tartókra erősíteni.

A találmány szerinti elektróda egy sor előnyös tulajdonsággal bír. A szigetelő alakos idom éppúgy, mint a villamosán vezető réteg is az elektróda készítése során a legcélszerűbb helyzetbe hozható. Ha egy szigetelő külső tömör egységet is alkalmazunk, a mechanikai igénybevételekkel szembeni védelem javulni fog. Ez a kialakítás különösen azoknál az elektródáknál előnyös, amelyeket elektroacél előállításánál alkalmazunk. Ha fémhulladékot viszünk az olvadékba, ez az olvadék fokozott mozgásával jár és az elektróda fokozott mechanikus terhelésével. Ha azonban a szigetelő, de akár a vezető külső tartományt is szegmensekre őszijük fel, akkor valamilyen zavar vagy sérülés következtében kieső szegmens miatt nincs szükség a teljes elektróda cseréjére, mivel a hiba a hiányzó darab gyors és gazdaságos pótlásával könnyen megoldható. Ha a szigetelő alakos idom vagy akár a vezető réteg is lazán van elhelyezve, és ezek egységekből vannak kialakítva, mechanikus vagy egyéb sérülés esetén az alsó szegmens helyére automatikusan becsúszik a következő szegmens, és amely még esetleg egy további rugóval is biztosítva van. Ennek következtében az elektróda továbbra is működőképes marad, mivel a legjobban veszélyeztetett elektródatartomány, amely az elektróda üzemi tartományához legközelebb esik, így mindig az épszegmens után-csúszása következtében védve van. Mechanikus sérülésekkel szemben a szigetelő réteg megfelelően rugózó elhelyezése az elektróda tengelyének irányába, valamint egy villamosán vezető rostokból, szénfilcből vagy szövetből készült réteg igen kedvező lehet a találmány szerinti elektródánál.

Ámbár a szigetelő alakos idom, illetőleg a szigetelő réteg, ha ez szegmensek, félköpenyek, stb. sorozatából van kialakítva, és mind tengelyirányú, mind pedig a belső megtámasztása bizonyos játékkal van megoldva, azért például a szegmenseknek homyos-eresztékes módon történő összekapcsolásával, az elektróda érzékeny, fém részének sokkal átfogóbb és tökéletesebb védelme valósulb at meg. fly módon abban az esetben is, amikor például az elektróda úgynevezett védőrétege megsérül, az elektróda továbbra Is használható mindaddig, amíg a betét cseréjére nem lesz szükség. Amikor pedig az elektródát kiveszik, a hibás rész cseréje könnyedén, minden nehézség nélkül megoldható.

A belső, hőálló anyagból készült villamosán vezető réteg, ami lehet például nemezeit grafit, illetőleg szén, az elektródának kényszeríti tási tulajdonságot kölcsönöz. Ha a külső gyűrű eltörik, a belső, villamosán vezető réteg abban a helyzetben van, hogy egy esetlegesen keletkező ív hőmérsékletének ellen tudjon állni. így a belső érzékeny fémrész a hőtől és az esetleg oldalt képződő ívtől védve van, így az elektróda nem megy azonnal tönkre. Ettől a jelenségtől a szokásos elektródáknál mindenképpen tartani kell, mert a külső réteg mechanikus sérülése folytán az ív ezeknél az elektródáknál közvetlenül a fémrészre kerül, amely azután a fellépő nagy hőmérsékletnek nem tud ellenállni.

A találmány szerinti elektródának egyik előnyös ki\ ítéli alakját ábrák segítségével ismertetjük. Olyan elektródát mutatunk be, ahol a felső szelvény vezető fémből van kialakítva, és egy felső, nagyobb átmérőjű, és egy alsó, kisebb átmérőjű részből áll. A kisebb átmérőjű, alsó reszt egy szigetelő, alakos idom és egy vezető réteg legalább részben beborítja. Ez a kiviteli alak különösen előnyösnek mondható. Az ábrákon az

1. ábra a találmány szerinti elektróda hosszmetszeti rajza, a

2. ábra a találmány szerinti elektróda egy részének, ahol a szigetelő réteg, valamint a felső szelvény egy része jól látható, hosszmetszeti rajza és a

3. és 4. ábrákon a felső fém szelvény, illetőleg annak alsó kisebb átmérőjű résznek keresztirányú metszeti rajza látható.

Az 1. ábrából kitűnik, hogy a hűtőközeg, ami általában víz, egy 2 előremenő csatornán és egy 3 visszamenő csatornán keresztül van az elektródába vezetve. A hűtőközeg keresztülhalad még az 1 csőkapcsolóban, például öntött vasból kiképzett kamrán is. A fémből készült 5 felső szelvény egy felső, nagyobb átmérőjű és egy alsó, kisebb átmérőjű részből áll, amely alsó rész egészen a csavarozható 1 csőkapcsolóig be van borítva, és amely 1 csőkapcsoló az 5 felső szelvényt az elfogyó anyagból, például grafitból készült 6 alsó szelvénnyel összekapcsolja. A szigetelő 4 alakos idom egy, például hőálló, szigetelő kerámiából készült 7 ellencsapágyon van csapágyazva. A szigetelő 4 alakos idom felső peremtartománya az 5 felső szelvény felső, nagyobb átmérőjű részével határolt in van elhelyezve. A 4 alakos idomhoz csatlakozik egy villamosán vezető 11 betétréteg, amely 11 betétréteget belülről a belső fémrész, illetőleg annak kisebb ármérőjű 12 része határolja. Az 1. ábrán bemutatott kiviteli alaknál a szigetelő 4 alakos idom, valamint avillamosan vezető 11 betétréteg szegmensekre osztottan van kiképezve, amelyek úgy vannak elhelyezve, hogy egy alsó szegmens kiesése esetében, egy feljebb levő szegmens az elektróda tengelyének irányában az előző helyére csúszik be. Az 5 felső szelvényhez 18 csatlakozó pofák kapcsolódnak. A 2. ábrán látható, hogy a 15 hűtőfiiratok mellett további 8 furatok is ki vannak alakítva, amelyeken keresztül

183 Ml bevezetett 9 csapokkal, illetve csavarokkal egy 10 rugói keresztül a szigetelő 4 alakos idom megfelelő helyzete biztosítható. All betétréteg 14 tartószerkezetre van elhelyezve.

A 2. ábrán és a 4. ábrán látható kiviteli alaknál az öszszekapcsdt félköpenyek vagy gyűrűk, például szigetelő borítással ellátott grafitból, továbbá vezető 13 nemezeit anyag, például szénből van. A belső 12 fémrész és a villamosán vezető 13 nemezeit anyag között további villamosán vezető védőgyűrű helyezhető el, például olyan kerámiából, mint ZrO₂, SnO₂, SiC. stb. vagy pedig grafitból. Filcezett anyagoknak villamosán vezető kerámiával vagy grafittal készült tömör anyaggal való kombinációi igen előnyösen alkalmazhatók a találmány szerinti elektródánál.

Claims (13)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Elektróda előnyösen ívkemencékhez, amely elektróda egy fémből készült felső szelvénnyel és egy cserélhető alsó szelvénnyel, amely elfogyó, illetőleg lassan elfogyó anyagból van kialakítva, rendelkezik, amelyek lényegében henger alakúra vannak kialakítva, és egy csavarozható csőkapcsoló vagy más hasonló szerkezet által összekapcsalhatóan vannak kialakítva és a felső szelvény egy folyadékos hűtőrendszert foggal magába, amely egy előremenő csatornával és egy visszamenő csatornával van ellátva, és a felső szelvénynek előnyösen az alsó tartománya egy hőálló, szigetelő réteggel van borítva, azzal jellemezve, hogy a szigetelő réteget egy alakos idom (4) képezi, amely oldhatóan van elhelyezve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti elektróda kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az alakos idom (4) egy csövet, cső szelvények, szegmensek sorozatát vagy félköpenyeket foglal magába, amelyek a felső szelvény (5) alsó tartományát a csőkapcsoló (1) közeiéig vagy egészen a csőkapcsolóig körülveszik.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti elektróda kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az alakos idom (4) és a felső szelvény (5) külső peremmel egymáshoz szorosan kapcsolódva vannak elhelyezve.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti elektróda kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az alakos idom (4) egy a felső szelvény (5) fémrészének bevágása és egy a cső kapcsoló (1) tartománya környékén elhelyezett ellencsapágy (7), illetőleg maga a csőkapcsoló (l)vagy a kettő kombinációja által tartottan van elhelyezve.
5. 5. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti elektróda kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az alakos idom (4) a fémrészben kiképzett furatokon (8) keresztül vezetett csapok, illetőleg csavarok (9) által előnyösen rugó5 zóan vannak az ellencsapágyon (7) elhelyezve.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti elektróda kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az alakos idom (4) és a felső szelvénynek (5) a kisebb átmérőjű része (12) között egy villamosán vezető, nagy hőállóságú betétiéreg(ll)van elhelyezve.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti elektróda kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a villamosán vezető betétréteg (11) egy csőből, egy sorozat csőszelvényből, szegmensből, félköpenyből vagy nagy hőállóságú nemezből (13), illetőleg szövetből, vagy ezeknek a kombinációjából áll.
8. 8. Az 1—5. igénypontok bármelyike szerinti elektróda kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a belső fém rész (12) egy nagyfokú igénybevételt állói vezető réteggel, előnyösen kerámiareteggel van borítva.
9. 9. Az 1—8. igénypontok bármelyike szerinti elektróda kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szigetelő alakos idom (4) egy nagy hőállóságú kerámiából vagy egy szigetelő borítással ellátott grafitcsőből áll.
10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti elektróda kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a villamosán vezető betétréteg (11) kerámiából, grafitból, kerámia vagy ásványi szövetekből, nemezvől vagy ezek bármilyen kombinációjából van kialakítva.
11. 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti elektróda kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szigetelő alakos idom (4) és/vagy a vezető betétréteg (11) tartószerkezetekre (14) van elhelyezve, amelyek előnyösen a belső hűtőszerkezet fémrészéhez vannak kapcsolva.
12. 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti elektróda kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szigetelő alakos idom (4) a fémrész felső tartományában részben szigetelő, tűzálló öntött anyaggal van helyettesítve, amelyet tartódarabok fognak össze.
13. 13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerint elektróda kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szigetelő alakos idom (4) és/vagy a villamosán vezető betétréteg (11), egy részszegnens kiesésekor vagy a cső megsérülésekor elektróda tengely mentén az igénybevételi tartomány irányába elmozdithatóan van csapágyazva.