HU186657B

HU186657B - Electrode holder for electric arc furnaces

Info

Publication number: HU186657B
Application number: HU57683A
Authority: HU
Inventors: Guenter Eltner; Bernd Rahle; Ulrich Brueckner; Helmut Zehle; Manfred Frauenstein; Guenter Ehrig; Kurt Boehme; Volker Heyne
Original assignee: Mai Edelstahl
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1983-02-18
Publication date: 1985-09-30
Also published as: DE3304334A1

Abstract

The invention relates to an electrode mount for electric arc furnaces for receiving and holding the electrodes and for transmitting the electric energy from the electrode mount to the electrode. It is the object of the invention to provide an electrode mount which combines in an optimum way the advantages of the material steel with respect to its mechanical properties and those of the material copper with respect to its electrical conductivity. According to the invention, this has been achieved by making the electrode bearing surface and the current terminal face on a conventionally cooled basic steel body from a combination of explosion-plated steel and copper materials. The thickness of the copper layer is up to 10 mm. The electrical resistivities of the copper layer relative to the copper/steel transition zone are as 2:1. An unalloyed mild steel is used in the copper/steel material combination. A partition which positively guides the coolant flow is arranged in the interior of the basic steel body for the purpose of intensive heat dissipation. <IMAGE>

Description

A találmány tárgya elektróda befogó szerkezet villamos ívkeinencékhez, célszerűen az elektróda megfogására és taitására, valamint a villamos energiának az elektródafoglalatról az elektródára történő átvitelére.The present invention relates to an electrode clamping device for electric arc tubes, preferably for gripping and folding the electrode and for transferring electricity from the electrode holder to the electrode.

ívkemencéknél igen sokféle kialakítású és anyagú elektródafoglalatot alakítottak már ki. Kisméretű villamos ívkemencéknél a grafit vagy szén elektródához csatlakozó érintkező felület rézből vagy rézötvözetből van kialakítva, és ezeknél a kemencéknél az a fajta konstrukció kellő biztonsággal és tartóssággal üzemeltethető.For arc furnaces, electrode sockets of various designs and materials have been developed. In small electric arc furnaces, the contact surface to the graphite or carbon electrode is made of copper or copper alloy, and such furnaces can be operated with sufficient safety and durability.

ívkemencéknél az elektródafoglalatnak az a feladata, hogy amellett hogy tartósak, az áramátmeneteknél minimális legyen az energiaveszteség, és kedvező legyen a foglalatban keletkező hő elvezetése.In arc furnaces, the function of the electrode socket is to ensure that, in addition to being durable, current transitions have minimal energy loss and favorable conduction of heat from the socket.

Ezeknek a feltételeknek az együttes teljesítésére igen sokféle anyagot és konstrukciós kialakítást próbáltak már ki. Egyik ismert foglalat például acélból van öntéssel vagy hegesztéssel kiképezve. Ennek a megoldásnak hiányossága, hogy a rézvezetékek és az acélfoglalat, valamint az acélfogLilat és az elektróda között az. áramátmeneteknél kialakuló viszonyok az áramvezetés szempontjából rendkívül kedvezőtlenek, és ezek a foglalatok csak kisteljesítményű berendezésekben alkalmazhatók.A variety of materials and designs have been tried to meet these conditions together. One known socket is formed, for example, by casting or welding steel. The disadvantage of this solution is that between the copper conductors and the steel socket, and between the steel tooth lattice and the electrode. current transitions are extremely unfavorable for current management and these sockets are only suitable for low power applications.

Az US 2 477 077 számú valamint a DE 1 440 979 számú szabadalmi leírások olyan elektróda befogó szerkezeteket ismertetnek, amelyek rézből vannak kialakítva és bennük öntött hűtőrendszer van elhelyezve. Ezeknek a hiányossága, hogy mind anyagukat, mind előállítási módjukat tekintve költségesek, a körbeöntött csőrendszer miatt nehezen javíthatók, továbbá hátrányuk az is, hogy az acél és a réz egymással rosszul hegeszthető.U.S. Patent Nos. 2,477,077 and DE 1,440,979 disclose electrode clamping devices made of copper with a molded cooling system therein. These have the disadvantage that they are expensive in terms of material and method of manufacture, difficult to repair due to the circular tubular system, and have the disadvantage that steel and copper are poorly welded to one another.

Vannak olyan elektróda befogó szerkezetek is, amelyek rézből vannak hegesztve. Ennek a megoldásnak az a hiányossága, hogy vastagfalú rézelenieket kell egymással hegeszteni, és ezzel a szerkezet javíthatósága romlik különös tekintettel a réz hegesztésre való alkalmasságára, mivel az idők folyamán a kemence atmoszférából víz és oxigén diffundál a hegesztési varratba.There are also electrode clamping devices made of copper. The disadvantage of this solution is that thick-walled copper sheets have to be welded to one another, thereby reducing the repairability of the structure, particularly with regard to its copper welding capability, as water and oxygen diffuse from the atmosphere into the weld seam over time.

Még egy további ismert megoldást az jellemez, hogy az elektróda befogó szerkezet acélból öntött vagy hegesztett alaptestet tartalmaz, amelybe rézlemezek vannak hegesztve, vagy pedig ömlesztő hegesztéssel, forrasztással vagy fémszórással rézréteget visznek fel az elektródát befogó felületre. Hiányossága ezeknek a megoldásoknak, hogy az acél és a réz közötti átmeneti tartományban a forrasztott kötés szövetszerkezete olyan, hogy az könynyen bereped, és ezáltal a berendezés megfelelő időállósága nem valósul meg. Hasonló módon az áramátmenetnél is hasonló probléma jelentkezik. A fémszórás hátrányai is hasonlóak.Yet another known solution is characterized in that the electrode clamping device comprises a steel cast or welded base body into which copper plates are welded, or by applying a layer of copper to the electrode clamping surface by means of fusion welding, brazing or metal spraying. The disadvantage of these solutions is that the fabric structure of the soldered joint in the transition region between steel and copper is such that it ruptures easily and thus does not provide the equipment with sufficient time resistance. Similarly, a similar problem occurs with current transitions. The disadvantages of metal spraying are similar.

A találmány célja, hogy olyan elektróda befogó szerkezetet valósítson meg villamos ívkemencékhez, amely megfelelően időtálló és könnyen javítható, és amely befogó szerkezet az acél igen jó mechanikai tulajdonságait és a réz igen jó villamos tulajdonságait egyesíti.The object of the present invention is to provide an electrode clamping device for electric arc furnaces which is sufficiently durable and easy to repair and which combines very good mechanical properties of steel with very good electrical properties of copper.

A találmány szerinti elektróda befogó szerkezet lényege abban van, hogy önmagában ismert hűtéssel kiképezett alaptestre az elektródát befogó felület és az áramcsatlakoző felület acél- és réz kombinációjából álló rétegként fémszórással van kiképezve, és a rézréteg vastagsága maximum 10 nim és a rézréteg és a réz-acél átmeneti tartomány fajlagos villamos ellenállásának az aránya 2:1.The essence of the electrode clamping device according to the invention is that it is formed by a metal spray on a base body formed by cooling known in the art, known as cooling, and the current connection surface, and the copper layer has a thickness of 10 µm and copper layer and copper steel. the specific electrical resistance ratio of the transition range is 2: 1.

A találmány egyik előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy az acél-rcz anyagkombináció villamos átmeneti ellenállása célszerűen körülbelül 2,5 · 10 ⁶ ohm.A preferred embodiment of the invention is characterized in that the steel material RCZ combination electrical resistance of preferably about 2.5 · 10 ⁶ Ohm.

A találmány egy másik előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy az acél-réz anyagkombináció ötvözetlen szerkezeti acélból van kiképezve.Another advantageous embodiment of the invention is characterized in that the steel-copper material combination is made of non-alloy structural steel.

A találmány még egy további előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy a hűtött alaptesten belül a hűtőközeg intenzívebb hőelvezetésére kiképezett választőfal van elhelyezve.A further preferred embodiment of the invention is characterized in that a baffle is provided within the cooled body for more intensive cooling of the refrigerant.

A találmány szerinti elektróda befogó szerkezetet a továbbiakban példaként! kiviteli alakja segítségével ábrán ismertetjük részletesebben.The electrode clamping device of the present invention will now be described by way of example only. Embodiment of the invention will be described in more detail in the figure.

A mellékelt ábra a találmány szerinti elektróda befogó szerkezet részben metszett térbeli rajzát mutatja.The attached figure is a partially sectional drawing of the electrode clamping device of the present invention.

Az elektróda befogó szerkezet acélból készült 1 alaptestből és az alaptestre felvitt elektróda 2 befogó felületből és áramcsatlakozó 3 felületből áll, amely 2 befogó felület és 3 csatlakozó felület az 1 alaptestre rögzítetten van felvive. Ahogyan ez az ábrán jól látható, a 2 befogó 20 felület és a 3 csatlakozó felület anyaga 2a, és 3a rétegként szórással felvitt acél-réz kombináció, ahol a réz rétegvastagsága előnyösen kb. 10 mm. A teljes elektróda befogó szerkezet vízhűtéssel van ellátva, A víz a hűtőközegbevezető 4 nyOáson áramlik befelé az elektródába, 25 és az 5 nyíláson lép ki. A pozíciószám a stilizált hutöközegáramlási irányt mutatja az ábrán, amely hűtőközeg egy közbenső 7 választófallal két részre van osztva, aminek következtében a hűtőközeg kényszeráramban halad tovább, és ennek eredményeképpen a keletkező hőel30 vezetés sokkal intenzívebb lesz. Az árambevezetés a 3 csatlakozó felületen keresztül történik az erre a célra kiképezett 8 furaton keresztül. A találmány szerinti befogó szerkezetnél a kísérletek során különösen előnyősnek mutatkozott az, hogy a rézréteg az acéllemezzel 35 olyan szoros kötésben van, ugyanis az elvégzett próbavizsgálatok során nem lehetett rézleválást tapasztalni. Ez annak is köszönhető, hogy a találmány szerinti elektróda befogó szerkezet egyik előnyös kiviteli alakjánál a rézacél anyagkombináció egymással való kapcsolata fogazás40 _Sal kialakított 2a, 3a rétegként van kiképezve. A találmány szerinti befogó szerkezet további előnye, hogy az átmeneti tartományban igen jó az anyag villamos vezetőképessége, amely gyakorlatilag megközelíti a tiszta réz vezetőképességét, ha az átmeneti tartományban az acél és a réz aránya 2:i-re van megválasztva. A találmány szerinti elektróda befogó szerkezet viszonylag könnyen szerelhető és állítható elő, és 2:1 acél, réz aránynál célszerűen ötvözetlen építészeti acél alkalmazható, amely lényegesen olcsóbb a többi acélnál. Ilyen acél lehet pél^:)0 dául az St 38 b-2 acél.The electrode clamping device consists of a steel body 1 and a electrode applied to the body 2 and a current connection surface 3, which is fixed to the body 1 and a contact surface 3. As can be seen in the figure, the material of the clamping surface 2 and the connecting surface 3 is 2a and is a spray-coated steel-copper combination, where the layer thickness of the copper is preferably approx. 10 mm. The entire electrode clamping device is water-cooled. The position number shows the stylized refrigerant flow direction, which is divided into two parts by an intermediate partition wall 7, as a result of which the refrigerant passes through a forced flow and, as a result, the resulting heat conduction is much more intense. Power is supplied through the interface 3 through the bore 8 provided for this purpose. The clamping device according to the invention proved particularly advantageous during the experiments that the copper layer is so tightly bonded to the steel plate that no copper separation could be observed during the tests performed. This is also due to the preferred embodiment of the electrode clamp device of the invention in connection with each substance combination Rezaco fogazás40 _S formed sub 2a, 3a is formed as a layer. A further advantage of the clamping device according to the invention is that the electrical conductivity of the material in the transition region is very good, which is practically close to that of pure copper when the ratio of steel to copper in the transition region is selected to 2: i. The electrode clamping device of the present invention is relatively easy to assemble and fabricate, and is preferably 2: 1 steel, copper alloy architectural steel, which is significantly less expensive than other steels. Such examples may be ^{steel:) 0} Daul the St 38 b-2 steel.

A találmány szerinti befogó szerkezet az ismert megoldásoknál tartósabbnak bizonyult és olcsóbban elő is állítható azoknál.The clamping device according to the invention has proved to be more durable than the known solutions and can be manufactured cheaper.

Claims

PATENT CLAIMS

An electrode clamping device for electric arc furnaces having a base body of known cooling and a 6 ° electric clamping surface, characterized in that the electrode clamping surface (2) and the current connection surface (3) consist of a combination of steel and copper for the electrically clamping surface (1). formed as a layer (2a, 3a) by metal spraying and having a copper layer thickness of up to 10 mm and a diameter of copper layer and copper steel

The 186,657 net range has a specific electrical resistance ratio of 2: 1.

Second embodiment of the electrode clamp device according to claim 1, characterized weeds that steel-copper material combinations electrical transition resistance of target mutandis 5 2.5 10 ^-6 ohms.

An embodiment of an electrode clamping device according to claim 1 or 2, characterized in that the steel-copper material combination layer (2a, 3a) is made of non-alloyed structural steel.

An embodiment of the electrode clamping device according to claim 1, characterized in that a separating wall (7) is provided within the cooled base body (1) for more intensive cooling of the refrigerant.