NO131922B - - Google Patents

Description

Elektrodeholder for selvbrennende elektroder.

Foreliggende oppfinnelse angår elek-trodeholdere for elektriske smelteovner

som er utstyrt med selvbrennende, konti-nuerlige elektroder. Disse elektroder bren-nes som kjent etter hvert i den ovn hvor de anvendes og hver elektrode vil derfor bestå av en nedre ferdigbrent del og en øvre ubrent del hvor den rå elektrodemasse

er mere eller mindre flytende. Grensen mellom disse partier, brennesonen, er for-holdsvis skarp og kan lett fastlegges ved at man stikker en tynn stålstang gjennom den varme, rå masse til den støter mot den harde ferdigbrente del.

Strømtilførselen til slike elektroder

foregår vanligvis ved vannkjølte kontakt-bakker som presses mot elektroden, f. eks. ved hjelp av en utvendig trykkring hvis trykk mot bakkene reguleres på kjent vis.

I alminnelighet vil brennesonen ligge i nederste del av elektrodeholderen slik at elektroden er ferdigbrent i holderens underkant. Brennesonens . beliggenhet i elektroden er sterkt avhengig av forut-gående belastningsforhold og elektrode-senkninger. Langs elektrodens periferi vil den vanligvis imidlertid ikke stige høyere enn til holderens underkant p.g.a. den ster-ke kjølevirkning fra den vannkjølte holder. Under holderen får elektroden strømvarme og er dessuten utsatt for sterk varmepå-virkning p.g.a. flammer i ovnen, og man får derfor meget store temperaturgradienter i elektroden i overgangen ved holderens underkant hvilket kan medføre at der dan-nes sprekker som igjen kan føre til elektrodebrudd.

Under brenningen vil elektroden krym-pe en del, og dette fører til at man får

dårlig mekanisk og elektrisk kontakt mellom mantelhylsen og den brente elektrode i sonen umiddelbart nedenfor bakkene hvor den mekaniske påkjenning er størst og strømtettheten stor. Dårlig mekanisk kontakt mellom elektrode og mantel betyr og-så mindre sikker opphengning av elektroden.

Av disse grunner må man utstyre elektrodemantelen med innvendige ribber for sikring av elektrodeopphengningen. Disse tjener samtidig til avstivning av elektroden og overføring av strøm til elektrodens indre. Ribbene utføres vanligvis av jern-blikk. Med de høye temperaturer som her-sker i smelteovnen vil ribbene smelte bort og de etterlater da sprekker i den brente elektrode. Disse sprekker er, særlig i elektrodens nedre del, utsatt for oksydasjon således at elektroden tæres kraftig i dette område. Denne tæring kan føre til at mindre biter sprenges løs fra elektroden eller til fullt elektrodebrudd, hvilket i høy grad øker elektrodeforbruket.

P.g.a. de ulemper som er beskrevet ovenfor er det av betydning å få hevet brennesonen så meget at den alltid vil be-finne seg innenfor holderen selv etter mak-simal slipning av elektroden. Dette oppnås enklest ved å heve temperaturen i holder-området. En slik hevning av brennesonen vil ved vanlig holderutførelse imidlertid og-så medføre visse ulemper særlig i form av dårlig elektrisk kontakt mellom bakke og mantel. Dette skyldes at den brente masse ikke lenger er plastisk slik at elektroden former seg etter bakkene, hvilket er til-felle når brennesonen ligger i holderens underkant. Videre vil overgangsmotstan-dene mellom bakke og mantel stige p.g.a. oksydering og glødeskalldannelse som skyldes de høyere temperaturer.

Det er foreslått flere metoder til hevning av brennesonen. Ifølge en kjent fremgangsmåte heves temperaturen i holder-området ved at man reduserer den vann-kjølte kontaktflate mellom elektrode og holder slik at mindre varme føres bort gjennom kjølevannet til holderen. Denne reduserte kontaktflate oppnås ved at holderens elektriske kontaktflate enten ut-gjøres av vertikale strimler av godt ledende materiale eller ved at man utstyrer en del av holderens kontaktflate mot elektroden med et isolerende belegg, mens resten av kontaktflaten, fortrinnsvis den nedre del, utgjøres av ledende materiale.

Det er også foreslått å anvende todelte holdere bestående av to sett bakker som er anbragt over hverandre, idet det øvre bakkesett besørger strømtilførselen til elektroden, mens det nedre sett besørger opphengningen. Det nedre bakkesett griper da om elektrodens ferdigbrente del. Ifølge denne fremgangsmåte reduseres kjølingen av begge holderdeler til et minimum slik at begge bakkesett arbeider ved rødvarme. Da elektrodebrenningen foregår ved temperaturer på ca. 420° C, vil man ved å holde begge bakkesett under rødvarme få hevet brennesonen helt opp i øverste bakkesett. Ved denne fremgangsmåte, som forutsetter elektroder uten mantel eller elektroder med ikke-metallisk mantel, mister man imidlertid den fordel at elektrodemassen er myk og plastisk i holderen slik at elektroden kan forme seg etter holderen og sikrer god mekanisk og elektrisk kontakt. Videre kan fremgangsmåten ikke benyttes ved elektroder med metalliske mantler fordi kontakt-forholdene blir for dårlig p.g.a. oksyd- og glødeskalldannelse på mantelen.

En av grunnene til denne tilstrebete hevning av brennsonen er at man hittil har trodd at det var nødvendig å ha størst mulig del av den ferdigbrente elektrode innenfor holderen av hensyn til strømover-føringen til elektroden. Oppfinnerne har imidlertid ved forsøk og beregninger vist at en metallisk mantel av normal tykkelse godt kan føre hele strømmen, dvs. man kan tilføre hele strømmen i det område hvor massen er plastisk og ubrent, og hvor man følgelig oppnår utmerket kontakt mellom bakke og mantel.

Ifølge oppfinnelsen anvendes en to-delt holder hvor nedre bakkesett som griper om elektrodens hårde, ferdigbrente del besørger opphengningen mens strømmen tilføres gjennom et øvre bakkesett som er så kraftig kjølt at elektrodemassen innenfor vil holde seg ubrent og plastisk slik at elektroden vil forme seg etter bakkene samtidig som der oppnås utmerket elektrisk kontakt. Det nedre bakkesett kan væ-re vannkjølt, men er samtidig utstyrt med varmeisolasjon mot elektroden. Det kan imidlertid også være ukjølt slik at det selv blir så varmt at det ikke avkjøler elektroden. Brennesonen vil derfor plasere seg mellom det nedre varme bakkesett og det øvre, kolde bakkesett. Dens beliggenhet kan kontrolleres ved å variere varmeisolasjo-nen i nedre bakkesett eller ved å variere avstanden mellom bakkesettene.

Eventuelt kan isolasjonslaget i holderens nedre bakkesett beskyttes mot slitasje ved hjelp av en plate av varmebestandig stål. Ved å utføre disse plater av krom-nikkelstål vil samtidig det oksydsjikt som er karakteristisk for dette materiale hindre strømgjennomgang til nedre bakkesett. Der kan også anvendes separat isolasjons-sjikt således at strømovergangen fra elektroden til nedre bakkesett blir minimal. Eventuelt kan isolasjonssjiktet beskyttes mot kondensasjon av fordampet bindemid-del ved at det omgis av en tett, tynn plate-kapsel. De tykke stålplater og den inn-kapslede isolasjon kan også bygges sammen til utskiftbare enheter.

Oppfinnelsen er skjematisk illustrert på vedlagte figur hvor 1 betegner elektroden og 2 den metalliske mantel som omgir elektroden. 3 betegner det øvre sett bakker som er omgitt av en vannkjølt trykkring 4. Strømmen kan tilføres bakkene ved hjelp av vannkjølte fleksible kobberkabler som antydet med 5. På nedre bakkesett er 6 en plate av varmebestandig stål som ligger an mot mantelen, mens 7 er det varmeisolerende materiale som er anbragt mellom platen og trykkringen 8. Opphengningen for det nederste bærende bakkesett er antydet med 9.

Ved anvendelse av den beskrevne hol-dertype oppnås også at man ved vanlig senkning av elektroden alltid vil få fast brent masse innenfor nedre bakkesett og unngå de store temperaturgradienter som forårsaker sprekkdannelser. Herved elimi-neres faren for brudd praktisk talt, hva prøver i full skala bekrefter, og brennings-forholdene blir meget konstante.

Den øking i mekanisk styrke som oppnås ved elektrodeholder i henhold til oppfinnelsen medfører at det system av innvendige ribber som har vært benyttet kan forenkles betydelig eller sløyfes helt. Som nevnt medfører de spalter som ribbene etterlater ved avsmelting stor avbrenning på elektroden, og praktiske prøver har vist at man ved et forenklet ribbesystem kan

oppnå en besparelse i elektrodeforbruket

på opptil 30 %. Eventuelt kan ribbene er-stattes med innvendige knaster eller vor-ter som er presset inn i selve mantelen.

For å hindre at brennesonen heves for

høyt, kan man sørge for at isolasjonen er

dårligere i øvre del av nedre bakkesett enn

i nedre del således at det skjer en viss

varmebortføring i bakkesettets øvre del.

Ved holdersystem ifølge oppfinnelsen

kan også øvre bakkesett anvendes som

stoppring ved senkning av elektroden i

forhold til holderen.

Claims (8)

1. Elektrodeholder for selvbrennende

elektroder, hvor holderen består av to sett bakker som er anbragt over hverandre i en viss avstand og hvor strømmen tilføres elektroden ved hjelp av øvre bakkesett, mens nedre bakkesett besørger opphengningen, karakterisert ved at det øvre bakkesett er så sterkt vannkjølt at elektrodemassen innenfor dette sett forblir rå og plastisk således at elektroden i dette område former seg etter bakkesettet og der-med sikrer god elektrisk og mekanisk kontakt mellom elektrode og holder, mens holderens nedre bakkesett er ukjølt eller ter-misk isolert fra elektroden således at der innenfor dette bakkesett oppnås tilstrek-kelig høye temperaturer til at elektroden blir fast og ferdigbrent.

2. Elektrodeholder i henhold til på-stand 1, karakterisert ved at det nedre bærende bakkesett er utstyrt med et elek- trisk isolerende sjikt (7) således at strøm- overgangen fra elektroden til dette bakkesett blir minimal.

3. Elektrodeholder i henhold til på-stand 1 og 2, karakterisert ved at der i nedre bakkesett mellom isolasjonen og elektrodemantelen anordnes trykkplater (6) av et varmefast materiale.

4. Elektrodeholder i henhold til på-stand 1, 2 og 3 karakterisert ved at trykk-platene utføres av et materiale hvis over-flate er oksydert, hvorved oksydbelegget vil virke elektrisk isolerende og redusere strømovergangen fra elektroden til nedre bakkesett til et minimum.

5. Elektrodeholder i henhold til på-stand 1 og 2, karakterisert ved at varme-isolasjonen mellom elektroden og nedre bakkesett er innesluttet i en kapsel av metallisk materiale.

6. Elektrodeholder i henhold til på-stand 1, 2, 3 og 5 karakterisert ved at en trykkplate (6) og det varmeisolerende sjikt (7) mellom denne og den utvendige trykkring (8) i holderens nedre bakkesett er bygget sammen i seksjoner til utskiftbare enheter.

7. Elektrodeholder i henhold til på-stand 1 og 3, karakterisert ved at isolasjonen i øvre del av nedre bakkesett er dårligere enn i nedre del, således at endel varme føres bort fra bakkesettets øvre del.

8. Elektrodeholder i henhold til på-stand 1 og 7, karakterisert ved at isolasjonen i det nedre bakkesett har varierende isolasjonsevne i vertikal retning.