NO124620B - - Google Patents

Description

Selvbrennende elektrode for lysbueovner.

Oppfinnelsen vedrorer en elektrode og mere spesielt angitt en

selvbrennende elektrode av Soderbergtypen for elektriske lysbueovner, særlig for ovner med nedsenket lysbue.

Kjente elektroder av denne type, særlig for ovner med nedsenket lysbue for fremstilling av ferrolegeringer, kalsiumkarbid, sili-kon, elektrosmeltede oksyder, består vanligvis av en metallisk mantel som for eksempel en sylindrisk hylse som er fylt med rå' eller usintrert kullholdig elektrodemasse. Disse elektroder er anbragt vertikalt over smeltedigelen for selve ovnen, og elek-trodenes nedre deler er utsatt for de boye temperaturer i dige-len. På grunn av disse hoye temperaturer blir den rå elektrode masse underkastet en brenningsprosess som omformer den rå masse til et fast kullholdig legeme som er meget tungtsmeltelig og har en forholdsvis hoy elektrisk ledningsevne. Det brente parti av elektrodemassen får form av mantelen, mens denne kontinuerlig smelter bort på grunn av de hbye temperaturer i brenningsområdet for elektroden.

I en selvbrennende elektrode er der sett nedenifra og oppover forst et fast parti med relativt hoy elektrisk ledningsevne og med temperaturer i området mellom 2ooo-8oo°C. Dette faste parti efterfolges av den ovenforliggende brenningssone i hvilken bren-ningsprosessen finner sted, dvs. i hvilken elektrodemassen er halvtflytende og derfor en dårlig leder. Temperaturen i denne brenningssone ligger mellom 8oo-3oo°C. I sonen over brenningssonen er elektrodemassen flytende. Denne sone har en temperatur fra 3oo-loo°C. Elektrodemassen er her ikke elektrisk ledende.

Endelig har elektrodeen en ovre sone i hvilken elektrodemassen

er i partikkelform og har temperaturer under loo°C, og hvor således ingen elektrisk ledningsevne forekommer.

Tilførselen av elektrisitet til elektroden skjer ved hjelp av metalliske ledere slik som samleskinner som står i kontakt med elektrodemantelen mellom den faste sone og brenningssonen for elektroden. Disse ledere består vanligvis av skinner av kobber eller bronse og har en stor kontaktflate samt er vanligvis gjennomgripende avkjolt for å kunne utstå de hbye temperaturer i denne sone. På grunn av den gjennomgripende kjolning av lederne og disses kontaktflater blir elektrodetemperaturen i kontaktsonen også begrenset, og fblgelig vil brenningssonen for elektroden bli forhindret i å passere kontaktsonen. Da imidlertid metall-mantelen og elektrodemassen er de eneste komponenter som el ektro-deanordningen består av, må denne forsterkes på innsiden av mantelen ved hjelp av understøttende konstruktive elementer. Vekten av det faste brente parti av elektroden og elektrodemassen som ligger på dette kan ikke i sin helhet bli understottet av stromlederne, og hvis ingen spesielle understøttende elementer er anordnet, kan det faste parti og elektrodemassen som hviler på dette på grunn av sin vekt lett kunne falle ned i ovnens digel. Ifblge vanlig praksis består de understøttende konstruktive elementer inne i mantelen av metalliske ribber 2 som er sveiset til innsiden av mantelen 1 i radial stilling som vist i fig. 1 og 2 på tegningene. Disse ribber 2 omfatter åpninger 3 eller fremspring 4 for forankring av den brente elektrodemasse. Vekten av det brente faste parti og den overliggende elektrodemasse blir således båret av disse ribber 2 som overforer vekten til mantelen som igjen bæres av "hensiktsmessige understøttende midler.

Der foreligger en rekke patenter som beskriver spesielle utformninger av de understøttende konstruktive elementer for selvbrennende elektroder. Enkelte av disse kjente utformninger er særlig egnet for elektroder for fremstilling av aluminium: Elektrodevekten bæres av metallstenger innstopt i elektroden, idet sten-gene også tjener for tilførsel av elektrisk energi. Denne kjente utførelse er ikke egnet for selvbrennende elektroder for elektriske lysbueovner på grunn av de forskjellige operasjonsfor-hold (slik som temperaturer, spenninger, elektrisk strømtetthet, effekttetthet) og også på grunn av at lysbueovner vanligvis arbeider med vekselstrøm og at lengden av de innstopte stenger vil bevirke en uønsket og skadelig okning av elektrodeimpedansen.

Andre kjente utformninger fremviser spesielle utformninger av mantelen eller de konstruktive elementer som er anordnet i for-bindelse med denne, men slike utformninger har andre formål enn hva som ligger til grunn for nærværende oppfinnelse.

Under ovnens drift blir elektroden forbrukt, dvs. dens nederste parti forbrukes. Det er derfor nødvendig periodisk å senke elektroden i forhold til stromlederne for å opprettholde elektrode-lengden under kontaktsonen for stromlederne. Som ovenfor angitt, er stromlederne forbundet i elektroden mellom den brente sone, dvs. den ledende sone og brenningssonen (dvs. den ikke-ledende sone) for elektrodemassen. Når elektroden blir senket i vesentlig grad i forhold til stromlederne, kan det forekomme at disse blir beliggende i en sone i hvilken elektrodemassen ikke ennu utgjor en leder eller er en dårlig leder. I dike tilfeller må mesteparten av den tilforte strom til elektroden gå gjennom den metalliske mantel hvorfra den passerer til de konstruktive elementer (som utgjor de understøttende elementer) og endelig gå fra disse til den brente elektrodesonen. Hvis nu de konstruktive elementer ikke har tilstrekkelig stort tverrsnittsareal til å kunne tåle den hoye strømtetthet, vil de bli rødglødende på grunn av joule-effekten og derved miste sin mekaniske styrke og blir ute av stand til å bære elektrodevekten. Fblgelig fåes brekkasje eller feilfunksjonering av elektroden.

Feil av den beskrevne type forekommer ofte under praktisk drift med selvbrennende elektroder på grunn av at tverrsnittsarealet for de konstruktive elementer ikke er tilstrekkelig til å kunne utholde eléktrodestrommen. En elektrode med en ytre diameter på looo mm har en normal strømbelastning på omkring 5o.ooo Amperes, og de konstruktive elementer som vanligvis er fremstillet av stål på grunn av de mekaniske påkjenninger, vil måtte anordnes slik at de har et totalt tverrsnittsareal på omkring 2. 5oo cm<2>hvis de sikkert skulle kunne tåle den nominelle strømbelastning og således oppta omtrent 1/3 av hele elektrodens tverrsnitt.

For å redusere til et minimum risikoen for elektrodebrekkasje av den type som ovenfor er omtalt, er det nødvendig å justere den lengde av elektroden som ligger under kontaktflaten i meget små trinn, vanligvis noen cm av gangen for å sikre at den nedre del av lederne alltid er i kontakt med den brente sone av elektroden.

Slike hyppige, små justeringer er imidlertid meget uheldig for effektiv drift av ovnen samtidig med at de ikke vil eliminere totalt risikoen for elektrodebrekkasje.

Videre forekommer det ofte at elektroden blir forbrukt hurtig, hvilket resulterer i for kort total elektrodelengde for effektiv ovnsdrift samtidig som en lengdejustering ikke er mulig på grunn av fare for elektrodebrekkasje som ovenfor beskrevet. I slike tilfelle vil den nedre ende av elektroden være for langt bort fra smeltedigelens bunn, den strom som overfores fra denne til elektroden avtar hvorved bevirkes en reduksjon av produksjons-hastigheten for ovnen.

Det er derfor en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en elektrode som den omtalte type for hvilken nevnte ulemper ikke gjor seg gjeldende.

Med dette og andre formål for bye foreslår oppfinnelsen en selvbrennende elektrode for elektriske smelteovner, omfattende en metallisk mantel som omslutter elektrodemassen og som er forsynt med metallribber som strekker seg langs hele mantelens lengde,

og elektroden karakteriseres ved isolerende strimler som på en side er festet til metallribbene og på den annen side til en innvendig armering for elektrisk isolering av den innvendige armering fra metallribbene.

På denne måte bærer de indre konstruktive elementer vekten av det brente parti av elektroden og den elektrodemasse som ligger over dette. De konstruktive elementer som er festet til mantelen, overforer ved de elektrisk isolerende midler elektrodevekten til den metalliske mantel som for kjente elektroder, men de isolerende midler mellom de konstruktive elementer og mantelen hindrer i ethvert tilfelle at de konstruktive elementer blir elektrisk overbelastet og fblgelig blir overoppvarmet i en slik grad at de mister sine mekaniske karakteristika.

På denne måte elimineres fullstendig faren for elektrodebrekkasje.

Når en elektrode justeres i lengden for å kompensere for nedsli-ping ved forbruk, kan det forekomme at de stromtilfbrende organer er forbundet med en sone av elektroden som fremdeles er en dårlig elektrisk leder. I dette tilfelle blir de indre konstruktive elementer ikke påvirket på grunn av at de er beskyttet ved den elektriske isolasjon. I den sone av elektroden som har dårlig elektrisk ledningsevne, forekommer et hbyere spenningsfall enn i de andre soner av elektroden, og på grunn av dette spenningsfall og av strbmmen,utvikles en betydelig mengde varme som på kort tid bevirker at denne sone av elektroden som står i kontakt med strbmtilfbrselsorganene, blir fullstendig brent. Den mulig-het for rask brenning tillater justering oftere og med lengre bevegelsestrinn og hindrer derfor risiko for at ovnen arbeider med altfor korte elektroder slik at ovnen kan funksjonere med

hbyeste effekt.

Det har vist seg som et eksempel at anvendelse av oppfinnelsen for elektroder med en diameter på omkring looo mm har lengdejustering sikkert kunnet utfores dobbelt så ofte og dobbelt så langt uten risiko for elektrodebrekkasje.

Det har videre vist seg at med oppfinnelsen har det vært mulit

i vesentlig grad å redusere (omkring det halve med hensyn til konvensjonelle elektroder) det totale tverrsnittsareal av de indre konstruktive elementer slik som ribber eller lignende. Dette var å vente på grunn av det forhold at i ikke noe tilfelle blir disse konstruktive elementer utsatt for gjennomgang av elektrisk strom og blir derfor ikke i noe tilfelle overhetet i en så stor utstrekning at de fysiske styrkeegenskaper reduseres.

Det har fblgelig vist seg at for eksempel i en elektrode med en diameter på looo mm er det mulig å redusere antall radiale ribber som danner de indre konstruktive elementer fra 8 til 4 ribber uten at det medfbrer risiko for elektrodebrekkasje.

En utfbrelsesform av oppfinnelsen er vist på fig. 3 til 4.

Fig. 3 viser en del av et aksialsnitt, idet elektrodemassen er utelatt for bedre klarhet, og

Fig. 4 er et tverrsnitt efter linjen IV-IV i fig. 3.

I fig. 3 og 4 er den metalliske mantel angitt ved 5. I det indre av mantelen 5 er der fire radiale ribber 6 (bare tre er vist) ved hjelp av for eksempel sveisning, og disse strekker seg efter det hele mantelens 5 lengde. Til hver av disse ribber 6 er det festet en strimmel 7 av et isolerende materiale, slik som tre, kar-tong, fiber eller mikanitt. Disse strimler kan være festet ved hvilke som helst egnede midler slik som klebning ved hjelp av et klebemiddel.

Til hver av disse strimler 7 er der festet en annen strimmel 8, idet strimlene 8 danner de innvendige konstruktive elementer. Som for konvensjonelle elektroder har strimlene 8 åpninger 9 (fig. 4) eller fremspring lo som tjener til forankring av strimlene 8 i den kullholdige elektrodemasse (ikke vist).

Det vil forståes at istedenfor fire ribber 6 og fire strimler 8 kan det være anordnet i storre eller mindre antall alt efter den indre dimensjon av mantelen og/eller den fysiske styrke av de isolerende strimler 7 og skjorforbindelsene.

Hver av strimlene 8 kan videre være festet til ribbene 6 ved hjelp av et par isolerende strimler 7 festet eller fastlimt til til begge sider av strimlene 8 og ribbene 6. Strimlene 8 kan være festet til mantelen 5 ved hjelp av en profil slik som en T-profil av et eller annet elektrisk ledende materiale.

De indæ konstruktive elementer behover videre ikke nødvendigvis å ha form av strimler 8 slik som vist. De indre konstruktive elementer kan utgjores av wireduk, enten utformet som langsgåen-de forlopende bånd eller som et konsentrisk indre ror forbundet med og isolert ved hensiktsmessige midler fra den ytre metalliske mantel.

Claims (2)

1. Selvbrennende elektrode for elektriske smelteovner omfattende en metallisk mantel som omslutter elektrodemassen og som er forsynt med metallribber som strekker seg langs hele mantelens lengde,karakterisert vedisolerende strimler (7) som på en side er festet til metallribbene (6) og på den annen side til en innvendig armering (8) for elektrisk isolering av den innvendige armering (8) fra metallribbene (6).

2. Elektrode som angitt i krav 1,karakterisert vedat den innvendige armering består av metall iske strimler, som ved hjelp av strimler av et elektrisk isolerende materiale er festet til metallribbene.