JPS5855583A - 電極ホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、融解電解に使用される電極ホルダに関する
。

ねじ二、プル也るいは之れと同様なものによってとシつ
けることができる例えば鋼あるいは銅合金の如き自己消
費材料あるいは遅延自己消費材科の従来の金属製電極ホ
ルダは、冷却装置を備えている。この冷却装置は、流れ
通路及び＃１流通路を備えておシ、それの少なくとも下
部領域が防護被覆を備えている。それの表面には、接触
手段が配置されており、この接触手段を介して電極ホル
ダは電極と離脱自在に連結することができる。従って、
電極ホルダは、動作部位の機械的な連結と電力供給源と
して機能する。

西独国特許公開公報第２４２５１３５号には、融解電解
の為の電極が記載されておシ、この電極は熱棒（ｔｈｅ
ｒｍａｘ　ｒｏｄ　）と呼ばれている上部が金ｍｍの電
極ホルダを備えている。そして、酸化物のセラミック製
の電極部がそれの下部に取シ付けられている。しかしな
がら、電極ボルダについての具体的な説明が大きく欠落
している。

オーストリア国特許第３３９０６１号には、アルミナの
融解電解の為の電極が記載されており、ここにおいて動
作部位を保持している電極ホルダの金属製の軸に、気体
を通過させる為の複数の通路が設けられている。電極の
まわシの保−気体の流れによって、融解物中における不
純物の腐食の影響に対抗している。

本願の出願人によるヨーロツノ４特許出願第８０１０６
５８０・６号においては、１を極ホルダの外表面にａ数
の連結爪が設けられており、これらの連結爪が半月形状
のホルダによって保持できるようになっているＯ金Ｊ１
％製の軸の上層部にＩＦＩｏ、　２　ｍないしｆ　０．
５　ｍの長さの接触領域が設けられていることは棟々の
利点をもたらしているが、電極の使用時において所望の
柔軟性を得ることができない。

この発明の目的は、電力の供給を簡易に行うことができ
る電極ホルダを提供することでわるＯまたこの発明のも
う１つの目的は、融解炉における使用中に高い操作安全
性をともなって比較的大きな軸方向への移動を行うこと
ができる電極ホルダを提供することである。

またこの発明のさらに別の目的は、必要な挾持力が加え
られてもその金蝿製の表面には何等の損傷も生じること
なく保持されることができる電極ホルダを提供すること
である。

この発明の′電極ホルダは、融解１１ＩＬ＠に使用され
るものであって、細長い金属製部材と、細長い金属製部
材を自己消費材料の電極に機械的及び電気的に連結する
連結手段と、金属製部材によって支持され挾持手段との
離脱自在な機械的及び電気的な連結を行い耐圧材料によ
って形成されている外部接触手段と、を具備しておシ、
外部接触手段が、軸に沿った方向に相互に離間して配置
された複数の接触部位を有して挾持手段に対しての軸方
向における調節を行うことができることを特徴としてい
る。

以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。

「接触部位」という用語は、ここにおいては、電流通過
領域を意味しており、１ｊｔ滝通過領域は、電力供給源
として機能し電気で製練した鋼を得る為の電気アーク炉
中で通常使用される挾持手段の挟持爪の幅かそれ以上の
幅を備えている。

またここにおいて使用される「電極ホルダの軸方向移動
」とは、動作部位の消耗を補償する為に例えば融解物中
で電極を、概略的に変化力監ない電気アーク状態とする
ような例えば約０．４ｍないし約０．７ｍの「安全範囲
」を残すような場所へと軸方向に調整の為に移動させな
ければならない距離を意味する。このような定義は、Ｙ
ｆ４費型の動作部位が使用される融解炉において特に引
用される。

第１図においては、を極ホルダの金属で形成された殻２
を取りｓむ複数の接触部位が明瞭に示されている。複数
の接触部位の夫々を構成している２つの接触部材１が軸
方向に沿って相互に離間して設けられている。２つの接
触部材１は、中央、頂部、底部の夫々において保持部材
３によって金属製の部材２の表面上に取シ付けられてい
るａｔ電極ホルダ内部には、例えば水や空気おるいはア
ルゴンの如き気体やナトリウムの如き液体金属による冷
媒の流入及び流出を行なわせる為の冷却管４．５カー設
けられている。

’に憔ホルダの下部領域には、保護部材７瀘設けられて
おシ、一番下に配置されている保護部材８は雌ねじによ
って金属製の軸の殻２に螺合されている。またねじニッ
プル６によって、電極ホルダは動作部位９に固定されて
いる。

保一部材７は高温に対する抵抗を備えていることが好ま
しい。保護部材１は、ホルダ金属を融かそうとするよう
な高温から電極ホルダを保護する。このような高温は、
例えば炉槽中におけるスラグのとばしりや短絡によって
発生するＯこの保護部材１は、高温に対する抵抗と導電
性とを有した材料によって形成されている。１つの好ま
しい実施例においては、軸方向に相互に離間している２
つの幅広な接触部位−工、複数の保護部材によって電極
ホルダの下部領域中で後に続いている。これらの固定は
導電性を有したカバーによってさらに被覆されておシ、
また電極ホルダの最下端に位置した最后の保ｍリングは
雌ねじによって第１図に示した殻２へ直接螺合されてい
る。

保護部材の設計に関しては、本出願人による西独国特許
第Ｐ３１０２７７６・８についての関係内容をここに引
用する。電極ホルダの下部領域中に追加的に配置された
保膿部材と内部゛冷却された金属軸の殻との間に、高温
抵抗と、変形性あるいは弾性と有した中間部材を設ける
とともできる。このような中間部材は、例えばグラファ
イト薄膜あるいはグラフ了イトフリース（ｆｌ＠・ａｓ
　）の如き導電性を有した物質であることが好ましい。

しかし中間部材として、例えばセラミ、り紙の如き低導
電性を有した物質を使用されている。

またいくつかの実施例においては、接触部材と保＃！部
材とが相互に実質的に同一平面内に配置されることが好
ましい。このような構成とすることによって、％他ホル
ダの軸に沿った方向における移動の柔軟性を与えること
ができる。

接触部位１の為に使用される耐圧材料は、グラファイト
あるいはグラファイトを含んだ複合材料であることが好
ましい。とはいうものの、必要な特別な導電性から離れ
高い耐熱性を有した他の耐圧接触材料を使用することも
できる。

図示したこの発明の好ましい実施例においては、電極ホ
ルダが少なくとも２つの相互に分離した接触部材を備え
ていることが好ましい。また、電極ホルダは、複数の接
触部位を備えた連続的な表面で被覆されていても良い〇 接Ｍ部材は・金ｌｆ４表面の近傍で環形状あるいは手腕
形状をしており高い導電性を有した材料で形成されてい
ることが好ましく、これＫよって個々の部材は再び椀形
状に構成することができる。例えば、金属製の軸２の周
面に約１２００の弧形状部位を便用することができ、こ
の結果この場合には、このような形状の３つの弧形状部
位によって完全な環形状の接触点が作られる０第２図に
は、相互に独立した個々の部材１０の形状が概略的に示
されておシ、この部材め固定手段が第３図に示されてい
る。相互に独立した個々の部材１０が設けられている場
所に特に接触部位を形成しているものは、電極の殻上に
しっかシと密着していることが好ましい。しかし、着脱
自在に配置された接触部材と金属製の殻との間に、高い
導電性と可変性の材料のさらなる中間部材を備えて接触
を改良し、同時に、電極に振動や機械的な負荷が加えら
れた場合における「緩衝部材」として機能することもで
きるようにしても良い。

接触部位は電極ホルダの金属製の部材の上部領域中に配
置されることが好ましく、との結果電力供給源が１極の
上から１／３お領域よりも少なく上方であることができ
る。電力供給源は、電極の上から１／２の領域よりも上
方に設けられることが好ましく、これによって接触部位
は電極の上から１７２の領域中に配置され：そして接触
部位は金属製の軸の殻の上から１／２の領域を連結的あ
るいは非連続的に被覆する。

２つの相互に分離した接触点を構成するグラファイト類
の接触部材を使用する時には、これらはたとえば以下に
示す如き方法によって固定する゛ことができる。複数の
部材を固定しており軸方向に配置されている複数の接触
部材１は、例えばねじカップリングによって中央に設け
られている・これらはまた頂部と底部のグラファイト部
材も同時に保持しておシ、さらに個々の場合においては
、同様のかあるいは他の結合手段によって上部および下
部から追加的に保持される。

３つの部材を構成している＋Ｍ数の環形状の部材を形成
する時には、６つのグラファイト類の接触部材用に９つ
の保持部材を必要とする。ここに示したこの発明の好ま
しい実施例においては、２つの相互に分離した接触部位
あるいは接触領域を連結的な保持及び接触地帯とするこ
ともできる・このことは、例えば導電性を有した複数の
カバーを複数の保持部材上に配置することによってなす
ことができる。このようにして、部分化されそして限定
された長さの独立した複数の部材にもかかわらず、例え
ば約０．６ｍないし約２５ｍ１好ましくは約０．８ｍな
いし約１．８ｍｂの長さが電極ホルダの上部領域におい
て連続的あるいは非連続的に被榎される。この結果この
領域は全体が保持及び接触地帯として使用されることが
できる。例えば個々の接触部材の中央に配置される固定
部材の為には、導電性のカバ一部材のみを配設すること
ができる凹所を設けることが好ましい。通常は同じ材料
が、接触部材とカバーとの為に便用ｊされる。この材料
は、耐圧性と高い４１！性とを有しておシ、さらには誦
い耐熱性を有していることが好ましい。しかしながら、
実際の接触点と比べて比較的低い導電性しから備えてい
ない材料によってカバ一部材を形成することもできる。

このような構成であると、火花が発生しても、カバ一部
材が好ましい電流経路とならない。

第４図には、カバ一部材１１をねじ力、プリング部材３
上に設けた状態が示されている。既に述べられている如
く、カバ一部材には保護部材の４電性よりも低い導電性
を備えた材料が使用されることが通常は好ましい。この
ような構成であれば、短絡の場合であっても、カバ一部
材１１Ｆｉ好ましい電流経路にはならない０、この発明
の電極ホルダの好ましい実施例においては、少なくとも
２つの接触部位が殻の上部軸域中に配置されている。こ
のような構成であれば、一方が他方の近傍に配置されて
いる２つの幅広の接触爪の中心を約０．５ｍないしＦＪ
ｏ、９ｍまで佃互に近づけて配置することができる〇電
極ホルダの為のこの発明の出願においては、を憔ホルダ
の蚊と接触部材を構成している部材との闇に例えばノ母
テの如き台閉材料を充填することが好ましい。これに概
当するような密閉材料はすでに知られておシ、１つの例
として炭素を含んだ材料のみをここに示す。

その構成によって、電極ホルダは、その金属の表面の実
質的な領域上で、しばしば電極ホルダの機械的な固定と
連合し要電流供給源を受は入れることができる。電極ホ
ルダの内部が冷却された金属製の軸に実質的な圧力を負
荷することができるので、少なくとも接触点の領域にお
いて、電極ホルダは、電極ホルダあるいは電流供給手段
のおかげで電極ホルダの機械的な変形に対抗する内部的
で機械的な抵抗支柱によって支持される。これらの支柱
は、例えば高強度管や鋼棒から作るとと示できる。また
この支柱は、例えば内部冷却管、流入通路あるいは戻り
通路おるいは流入通路と戻り通路の両者の上に取り付け
ることができる。またこの支柱は、金属製の軸の内表面
に直接導くこともできるし、これらからのある小さな空
間を有することもできる。

そしてこのような構成によって金属製の軸の制限された
変形が可能となる０尚彊力剛性材料から形成された支柱
を取り付けることによって、電極ホルダのシャケ、トを
通常は形成している高い導電性を有した鋼あるいは銅合
金の機械的に低く良い性質を補償することができる。

従ってすでに述べられて来た電極ホルダは、耐圧材料で
形成された少なくとも２つの電気的および／または機械
的な接触部位が設けられ少なくとも電極ホルダの軸に沿
った方向への移動の領域の部分の上に延出していること
を％徴としている。

このような構成の電極ホルダは、種々の利点を有してい
る。静的な外部の電気供給源の場合であってでも、設計
の変更を行うことなく電極ホルダの長さの実質的な範囲
にわたって軸方向に移動することができる。融解炉中に
おいて電極ホルダの軸に沿った方向への移動が容易であ
るので、動ｆ′Ｎ：ｓ位の消費をたえず補償することが
できる。さらに、動作部位に対する電極ホルダの長さが
比較的小さくなるように設計する必要がない。というの
は、電極ホルダの下部領域中に耐熱部材が設けられてい
るので、それを少なくとも部分的に炉の雰囲気中に導入
することができるからである。従って、比較的大きな寸
法の融解炉中においてでさえ、動作部位の長さが最適の
範囲に保たれる。もし融解炉中の炭素素線（５ｔｒａｎ
ｄ　）の部分があまシにも大きかった場合には、電極操
作の為に理論的に要求されている値をはるかに超えてい
る炭素材料が比較的高く消耗する。従って電極ホルダは
、それの軸方向に沿った移動をできるだけ大きくするよ
うに設、計されることが好ましい。このことＦｉまた、
それぞれの場合において製造工程中で破壊を生じさせる
あまりにもひんばんなつまみ上げ工程を避けることがで
きるようにする。このことはまた、この発明の電極ホル
ダの設計を動作部位としての通常の長さの炭素電極を使
用するようにしても５工能である。これらは、例えば約
１．８ｍないし約２．２ｍの長さの範囲において可能で
あり、また例えば約０．４ｍないし約０．８ｍの茨さの
範囲内の既に押入されて、いる電極の残シをつまみ上げ
ることもｏＴ能である。

上述した電極ホルダは、尚温工程中における適応性を特
にＭしている・特に、この発明の電極ホルダは、融解電
解による金槁の抽出を考慮している。この場合（資）お
いては、接触部位と電極の下Ｓ領域における追加的な保
一部材とを、気筐及び液密にすることができる。これは
また、例えば・中テの如き高耐熱性の密閉材料を使用す
ることによってなすことができる。

１つの東側として、ナトリウム、マグネシウム、及びア
ルミニウムの抽出を融解電解の例としてここで述べた。

このような融解電解を行う時には、非膨張性あるいは率
なる遅延性の自己消費型であって導電性をゼした材料で
動作部位を作るようにすることもできることはもちろん
である。このような例としては、例えば錫の酸化物の如
きセラミ、り材料をあげることができる。

上述した実施例はこの発明を説明するためのものであ）
、このｊ発明を何んら限定するものでなく、この発明の
技術範囲内で変形、改造等の施されたものも全てこの発
明に包宣されることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例による電極ホルダを概略に
示す縦断面図； 第２図は、接触部位を構成する部材を示す斜視図； 第３図は、複数の連続した個々の部材及びこれらのカバ
ーを固定した状態を示す斜視図；第４図は、個々の部材
及びこれのカバーを固定した状態を示す縦断面図である
０ １・・・接触部材、２・・一般、３・・・保持部材、４
．５・・・冷却管、６・・・ねじ二、プル、１，８・・
・保繰部材、９・・・動作部位、１１・・・カバ一部材
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、融解電解に使用されるものであって、細長い金属製
   の部材と； 上記金属製の部材を自己消費材料の動作電極部材に機械
   的及び電気的に連結する連結手段と：挾持手段への着脱
   自在な機械的及び電気的な連結の為に上記金属製の部材
   によって支持されている耐圧材料の外部接触手段と； を備えておシ、 外部接触手段が、軸方向に沿って配置され挾持手段に対
   する軸方向の相対的な位置のｉｌｉ整を許容する複数の
   接触部位を備えていることを特徴とする電極ホルダ。 ２、　４ｉａの接触部位が、個々の接触部材によって構
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の電極ホルダ。 ３、複数の接触部位が、連続的な接触表面の４ｊＩ数の
   帝であることを特徴とする％ＩｆＦｔ＊求の範囲第１項
   記載の電極ホルダ。 ４、接触部材が、高い導電性の材料の隣接した環形状あ
   るいは椀形状をしていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の電極ホルダ◇５、個々の環形状の接触部
   材が、複数の相互に独立した部材から構成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の電極ホルダ
   。 ６、外部接触手段が、高い導電性を有したグラファイト
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電
   極ホルダ。 ７、電流供給源が電極ホルダの長さの上から略１／３の
   上方にあるように外部接触手段が配置されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電極ホルダ。 ８、電流供給源が電極ホルダの長さの上から略ＩＡの上
   方にあるように外部接触手段が配置されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の電極ホルダ。 ９、外部接触手段に導電性を有したカバーが設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の電極
   ホルダ。 １０、前記相互に独立した部材と金属製の部材との間の
   連結に、密閉材料が充填されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第５項記載の電憔ホルダ。 １１、前記複数の接触部位の夫々の中心間の軸に沿った
   方向の距離が約０．５ｍないし約０．９？Ｆｌの範囲で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電極
   ホルダ。 １２　　外部接触手段が、金属製の部材の上部領域中に
   おいて約０．６ｍないし約２．０ｓｎの長さの範囲を被
   覆していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の電極ホルダ。 １３、少なくとも外部接触手段の内部領域中に、挾持手
   段によって発生される機械的な変形に対抗する機械的な
   抵抗支柱が設けられていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の電極ホルダ。 １４、抵抗支柱が、内部冷却管上に取シ付けられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の電極ホ
   ルダ。 １５、保護部材が、金属製の部材の下部領域上に設けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項６己載
   の電極ホルダ。 １６、保護部材が、高温対抗保護部材でおることを特徴
   とする特許請求の範囲第１５項記載の電極ホルダ。 １７、保護部材が、導電性を有した材料で形成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１６項記載の電極
   ホルダ。 １８　　電極ホルダの下端上に配置されている最下端の
   保護部材が、ねじによって取り付けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１７項記載の電極ホルダ。 】９．保ＩＩｓ材と金属製の部材との間には、高温抵抗
   性、可変性あるいは弾性を有した中間材料が設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１６項記載の電
   極ホルダ。− ２０、中間材料が、グラファイト薄膜、グラファイトフ
   リース、セラミック紙わるいは銅製のひねシ糸のいずれ
   かであることを４１１［とする特許請求の範囲第１９項
   記載の電極ホルダ。 ２１、外部接触手段が、保護部材と実質的に同−乎向内
   に配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   ６項記載の電極ホルダ。 ２２、金属製の部材が、銅あるいは銅合金で形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電極
   ホルダ。 ２３、連結手段が、ねじニップルであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の電極ホルダ。 ２４、金属製の部材の内部に冷却手段が設けられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電極ホル
   ダ◇ ２５　　冷却手段が、冷却媒体の為の流入通路及び戻シ
   通路を有していることを特徴とする特許請求の範囲第２
   ４項記載の電極ホルダ。