NO301510B1

NO301510B1 - Self-burning electrode

Info

Publication number: NO301510B1
Application number: NO880642A
Authority: NO
Inventors: Earl K Stanley
Original assignee: Globe Metallurg Co
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1997-11-03
Also published as: NO880642L; NO880642D0

Description

Oppfinnelsen angår teknikken med selvbrennende elektroder. The invention relates to the technique of self-igniting electrodes.

Under produksjon av metaller er det vanlig å produsere varme for foredlingsprosessen ved å føre elektrisk strøm gjennom en ladning av malm slik at en kjemisk foredlings-reaksjon finner sted. Elektrisk strøm blir ført inn i ladningen gjennom en elektrode som er i kontakt med ladningen. During the production of metals, it is common to produce heat for the refining process by passing electric current through a charge of ore so that a chemical refining reaction takes place. Electric current is introduced into the charge through an electrode which is in contact with the charge.

Den typiske elektrode inneholder karbon, og blir langsomt forbrukt i kontaktregionen ved ladningen, og det er således nødvendig at den blir drevet langsomt fremover mens foredlingsprosessen fortsetter. Mange elektrodekonstruksjoner er foreslått for å frembringe en elektrode av tilstrekkelig størrelse, som kan bli drevet inn i ladningen. En slik konstruksjon er kjent som en selvbrennende elektrode. I denne typen elektrode blir det dannet en i hovedsak kontinuerlig elektrode ved å la en elektrode bli opphetet for å brenne en til en hård elektrode som vil lede elektrisitet inn i ladningen. The typical electrode contains carbon, and is slowly consumed in the contact region by charging, and thus it is necessary that it be driven slowly forward while the refining process continues. Many electrode designs have been proposed to produce an electrode of sufficient size which can be driven into the charge. Such a construction is known as a self-igniting electrode. In this type of electrode, an essentially continuous electrode is formed by allowing an electrode to be heated to burn into a hard electrode that will conduct electricity into the charge.

En slik kjent selvbrennende elektrode er vist på fig. 1. En rørformet stålhylse 2 inneholder elektrode i en øvre del. Finner 4 strekker seg radialt innover fra hylsen 2 for å gi ytterligere overflate til å gripe og støtte elektrodemassen. Hylsen er understøttet ved sin øvre ende ved glidende bånd 6 som i sin tur er understøttet av en hydraulisk jekk 8 som hviler på bjelker 10. Elektrisk strøm blir ført inn med et ledende bånd 12 som mottar strøm gjennom en ledning 14. Båndet 12 tvinges mot en utvendig overflate av hylsen 2 ved en trykkring 16 som er understøttet av armene 18. Massen blir brent i en brennsone 2 0 ved varmen som genereres av en gjennomgående elektrisk strøm for å produsere en brent elektrode ved 22. Strøm flyter fra det ledende bånd 12 inn i smelteovn-ladningen for å varme den opp. Glidende bånd 6 virker til å senke hylsen og elektroden under foredlingsprosessen mens den brente elektrodemasse 22 blir forbrukt. Such a known self-igniting electrode is shown in fig. 1. A tubular steel sleeve 2 contains an electrode in an upper part. Fins 4 extend radially inwards from sleeve 2 to provide additional surface area for gripping and supporting the electrode mass. The sleeve is supported at its upper end by a sliding band 6 which in turn is supported by a hydraulic jack 8 resting on beams 10. Electric current is introduced by a conductive band 12 which receives current through a wire 14. The band 12 is forced against an outer surface of the sleeve 2 by a pressure ring 16 which is supported by the arms 18. The mass is burned in a burning zone 20 by the heat generated by a passing electric current to produce a burned electrode at 22. Current flows from the conductive band 12 into the furnace charge to heat it up. Sliding belt 6 acts to lower the sleeve and electrode during the finishing process while the burnt electrode mass 22 is consumed.

Mens elektroden på fig. 1 blir drevet frem, smelter stålhylsen og stålfinnene og forurenser malmen som blir foredlet. Når malmen er jern, som i stålproduksjon, er ikke dette uakseptabelt. På den annen side, ved produksjon av andre metaller såsom silisium, er tilsetningen av jern meget uønsket, og begrenser sterkt anvendeligheten av elektroden på fig. 1 for produksjon av silisium og andre ikke-jernholdige metaller. While the electrode in fig. 1 is propelled forward, melting the steel sleeve and steel fins and contaminating the ore that is being refined. When the ore is iron, as in steel production, this is not unacceptable. On the other hand, in the production of other metals such as silicon, the addition of iron is highly undesirable, and greatly limits the applicability of the electrode of FIG. 1 for the production of silicon and other non-ferrous metals.

Fig. 2 viser en annen selvbrennende elektrode ifølge tidligere kjent teknikk. En hylse 24 er rørformet og omgir en 26. Vertikal støtte er gitt av en stålkabel 22 med et flertall av stålarmer 3 0 som strekker seg transversalt gjennom kablen for å gripe og støtte den ubrente massen. Glidende sko 32 griper den ytre overflate av hylsen 24 for å føre elektroden inn i ladningen. Strøm blir tilført gjennom en ledende ring 34, og en brent elektrode 36 blir produsert ved den nedre ende. Fig. 2 shows another self-igniting electrode according to prior art. A sleeve 24 is tubular and surrounds a 26. Vertical support is provided by a steel cable 22 with a plurality of steel arms 30 extending transversely through the cable to grip and support the unburned mass. Sliding shoe 32 grips the outer surface of sleeve 24 to guide the electrode into the charge. Current is supplied through a conductive ring 34, and a burnt electrode 36 is produced at the lower end.

Kabelen 28 er understøttet av en mekanisme (ikke vist) som tillater den midtre del av elektroden å bli drevet frem med en større hastighet enn fremdriften av den ytre hylse. I en typisk installasjon blir den indre elektrode drevet frem med en hastighet som er så mye som 12 ganger større enn hastigheten av den ytre hylse. The cable 28 is supported by a mechanism (not shown) which allows the central part of the electrode to be advanced at a greater speed than the advancement of the outer sleeve. In a typical installation, the inner electrode is propelled at a speed as much as 12 times greater than the speed of the outer sleeve.

Elektroden på fig. 2 har mange ulemper, f.eks. den ustabile styring av elektroden på grunn av strekking av stålkabelen og forurensning av metallet som blir foredlet ved smelting av stålkabelen og stålarmene. The electrode in fig. 2 has many disadvantages, e.g. the unstable control of the electrode due to stretching of the steel cable and contamination of the metal that is refined by melting the steel cable and the steel arms.

Fig. 3 er et annet eksempel på en selvbrennende elektrode ifølge tidligere kjent teknikk. En ytre hylse 38 omgir den ubrente 40, og en grafitt-støt.teelektrode 42 strekker seg langs lengden av elektroden for å understøtte den sentrale elektrode. På samme måte som beskrevet under fig. 2, blir senterelektroden ført fremover med en hastighet opptil 12 ganger hastigheten av den ytre hylse. Den ytre hylse blir understøttet og drevet frem ved skoene 44. Elektrisitet blir innført ved en ledende ring 46, og en brent elektrode 48 blir dannet. Fig. 3 is another example of a self-igniting electrode according to prior art. An outer sleeve 38 surrounds the unfired 40, and a graphite support electrode 42 extends along the length of the electrode to support the central electrode. In the same way as described under fig. 2, the center electrode is advanced at a speed up to 12 times the speed of the outer sleeve. The outer sleeve is supported and propelled by the shoes 44. Electricity is introduced by a conductive ring 46, and a burnt electrode 48 is formed.

Skjønt elektroden på fig. 3 ikke lider av forurensnings-problemene diskutert med hensyn til elektrodene på fig. 1 og 2, er det ikke praktisk å lage elektroden på fig. 3 i tilstrekkelig størrelse for mange smelteovner i bruk idag. Grafitt-støtteelektroder blir typisk maskinert av solid grafitt, og elektroder av tilstrekkelig diameter for å produsere en selvbrennende elektrode av tilstrekkelig størrelse for kommersiell produksjon av metall er meget kostbare. Although the electrode in fig. 3 does not suffer from the contamination problems discussed with respect to the electrodes of FIG. 1 and 2, it is not practical to make the electrode in fig. 3 in sufficient size for many melting furnaces in use today. Graphite support electrodes are typically machined from solid graphite, and electrodes of sufficient diameter to produce a self-firing electrode of sufficient size for commercial production of metal are very expensive.

US patent 1 442 030 (Soderberg) viser enda en annen selvbrennende elektrode. I denne anordningen blir en brent elektrodedel grepet av et støtteelement, og en hylse som strekker seg ovenfor den brente delen støtter ubrent masse. Den ubrente massen blir brent ved kontakt med varmen fra smelteovnen. I en utførelse av Soderberg-patentet vist på fig. 2, blir elektrisitet ført inn i den brente del av elektroden gjennom en sentralt plassert ledning. Denne elektroden er aldri blitt noen kommersiell suksess, og lider av flere problemer. F.eks. vil brenne-energi bare fra smelteovnen resultere i utilstrekkeig brenning, og krever en brent del av betydelig lengde. US patent 1,442,030 (Soderberg) shows yet another self-igniting electrode. In this device, a burned electrode part is gripped by a support element, and a sleeve extending above the burned part supports unburned mass. The unburnt mass is burned by contact with the heat from the melting furnace. In an embodiment of the Soderberg patent shown in fig. 2, electricity is fed into the burned part of the electrode through a centrally located wire. This electrode has never been a commercial success and suffers from several problems. E.g. burning energy only from the melting furnace will result in insufficient burning, and require a burnt portion of considerable length.

Andre selvbrennende elektroder ifølge tidligere kjent teknikk er vist i US patent 3 524 004 (Van Nostran, m/fl.) og 1 640 735 (Soderberg). Other self-igniting electrodes according to prior art are shown in US patent 3,524,004 (Van Nostran, et al.) and 1,640,735 (Soderberg).

Det er et mål for oppfinnelsen å tilveiebringe en selvbrennende elektrode som eliminerer de tidligere problemene med forurensning, og som brenner elektrodemassen ved hjelp av varme som blir generert av smelteovnens strøm gjennom massen. It is an object of the invention to provide a self-igniting electrode which eliminates the previous problems of contamination, and which burns the electrode mass by means of heat generated by the furnace current through the mass.

Ifølge et første aspekt av foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en selvbrennende elektrode for anvendelse i en elektrisk lysbueovn og som omfatter en elektrodemassebeholderanordning som inneholder ubrent elektrodemasse, en strømlederanordning plassert inne i elektrodemassebeholderanordningen for å lede elektrisk strøm inn i massen, en strømforsyningsanordning for å levere elektrisk strøm til smelteovnen for drift av ovnen, og støtte-anordninger for å holde den stive elektrode i en posisjon nedenfor strømlederanordningen for å støtte den ubrente elektrodemasse. Elektroden kjennetegnes særskilt ved at posisjonen og utstrekningen av strømforsyningsanordningen og/eller strømlederanordningen er slik at størstedelen av den elektriske strøm til ovnen er rettet inn mot det indre av den ubrente elektrodemasse hvor strømmen i det minste delvis brenner massen for å danne en stiv elektrode. According to a first aspect of the present invention, there is thus provided a self-burning electrode for use in an electric arc furnace and which comprises an electrode mass container device containing unburned electrode mass, a current conductor device placed inside the electrode mass container device for conducting electric current into the mass, a power supply device for supplying electrical current to the melting furnace for operation of the furnace, and support means for holding the rigid electrode in a position below the current guide means for supporting the unfired electrode mass. The electrode is characterized in particular by the fact that the position and extent of the power supply device and/or current conductor device is such that the majority of the electric current to the furnace is directed towards the interior of the unburnt electrode mass where the current at least partially burns the mass to form a rigid electrode.

Ifølge et andre aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebragt en fremgangsmåte for fremstilling av en selvbrennende elektrode av minst delvis brent elektrodemasse i en elektrisk lysbueovn ved tilveiebringelse av ubrent elektrodemasse, og minst delvis brenning av massen for å danne en stiv elektrode. Fremgangsmåten kjennetegnes særskilt ved at størstedelen av ovnens elektriske strøm for drift av ovnen rettes inn i et sentralt område i den ubrente elektrodemasse. According to a second aspect of the invention, a method is provided for producing a self-burning electrode from at least partially burned electrode mass in an electric arc furnace by providing unburned electrode mass, and at least partially burning the mass to form a rigid electrode. The method is characterized in particular by the fact that the majority of the furnace's electric current for operating the furnace is directed into a central area in the unburned electrode mass.

En ikke-ledende ytre hylse omgir elektrodemassen, og en sentral rørformet åpning blir opprettholdt ved en indre hylse. En ledende kjerne er plassert i den indre hylse, og er i elektrisk kontakt med massen. Elektrodemassen blir under-støttet av glidebånd plassert nedenfor den ledende kjernen, som griper den ytre overflate av elektroden. Massen blir brent ved passering av strøm gjennom den fra den indre kjerne mot den ytre overflate av elektroden. Strømtettheten som passerer gjennom den ubrente massen er tilstrekkelig til å brenne massen til en i hovedsak stiv tilstand ved å høyne dens temperatur i tilstrekkelig tid før den blir ført videre ved glidning til området som er i kontakt med de glidende bånd. A non-conductive outer sleeve surrounds the electrode mass, and a central tubular opening is maintained by an inner sleeve. A conductive core is placed in the inner sleeve, and is in electrical contact with the mass. The electrode mass is supported by sliding bands placed below the conductive core, which grip the outer surface of the electrode. The mass is burned by passing current through it from the inner core towards the outer surface of the electrode. The current density passing through the unburnt mass is sufficient to burn the mass to a substantially rigid state by raising its temperature for a sufficient time before it is carried forward by sliding to the area in contact with the sliding belts.

Den ytre hylse er fortrinnsvis av rullet papp eller annet ikke-forurensende materiale som for det meste ganske enkelt brenner bort etter kontakt med den høyere temperatur i smelteovnen, men som ikke forurenser metallet som blir produsert selv om det kommer i kontakt med malmen som blir foredlet. Den indre hylse omfatter fortrinnsvis et metallelement av tilstrekkelig styrke til å motstå de radiale krefter som genereres av massens vekt, og en tynn metallfolie for at elektroden skal gli lett. Den tynne folien beveger seg med massen, og blir senere smeltet i smelteovnen. Tynn aluminium-eller stålfolie er akseptabelt fordi forurensningen er ganske liten. The outer casing is preferably of rolled cardboard or other non-polluting material which mostly simply burns away after contact with the higher temperature of the smelting furnace, but which does not contaminate the metal being produced even if it comes into contact with the ore being refined . The inner sleeve preferably comprises a metal element of sufficient strength to withstand the radial forces generated by the weight of the mass, and a thin metal foil to allow the electrode to slide easily. The thin foil moves with the mass, and is later melted in the melting furnace. Thin aluminum or steel foil is acceptable because the contamination is quite small.

I en annen utførelse blir massen hindret fra å feste seg ved kontinuerlig bevegelse av massen i forhold til hylsen. In another embodiment, the mass is prevented from sticking by continuous movement of the mass in relation to the sleeve.

De glidende båndene er nær smelteovnen, og blir fortrinnsvis avkjølet for å hindre dem fra overoppheting. Fremdrift av elektroden ved hjelp av de glidende bånd blir oppnådd i en serie trinn som er kjent i teknikken. The sliding belts are close to the melting furnace, and are preferably cooled to prevent them from overheating. Propulsion of the electrode by means of the sliding bands is accomplished in a series of steps known in the art.

Den sentrale åpning i den brente elektrodedel som resulterer fra den indre hylse blir fortrinnsvis fylt med koks, et annet reduksjonsmateriale, eller med sand som kan bli innført gjennom et rør gjennom den indre hylse. The central opening in the burnt electrode part resulting from the inner sleeve is preferably filled with coke, another reducing material, or with sand which can be introduced through a tube through the inner sleeve.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en selvbrennende elektrode med markert reduksjon i forurensningen. An aim of the present invention is to produce a self-igniting electrode with a marked reduction in pollution.

Et annet formål med oppfinnelsen er å frembringe en selvbrennende elektrode der energien for brenning av elektrodemassen blir frembragt ved strøm som passerer fra en sentral region av massen til en ytre region av massen. Another object of the invention is to produce a self-burning electrode where the energy for burning the electrode mass is generated by current passing from a central region of the mass to an outer region of the mass.

Enda et formål med oppfinnelsen er å frembringe en selvbrennende elektrode for en smelteovn for silisium-metall, hvor forurensningen er i det vesentlige eliminert. Yet another object of the invention is to produce a self-igniting electrode for a melting furnace for silicon metal, where the contamination is essentially eliminated.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 til 3 er skjematiske diagrammer av elektroder ifølge tidligere kjent teknikk. Fig. 4 viser et lengdesnitt av en første utførelse av en elektrode ifølge oppfinnelsen. Fig. 5 viser et lengdesnitt av en annen utførelse av en elektrode ifølge oppfinnelsen. Fig. 6a og 6b er tverrsnitt av to utførelser av glidende bånd som viser temperaturprofiler. Fig. 7a til 7e er skjematiske diagrammer som viser driften av de glidende bånd når elektroden drives frem av fig. The invention will be described in more detail below with reference to the drawings, where fig. 1 to 3 are schematic diagrams of prior art electrodes. Fig. 4 shows a longitudinal section of a first embodiment of an electrode according to the invention. Fig. 5 shows a longitudinal section of another embodiment of an electrode according to the invention. Fig. 6a and 6b are cross-sections of two designs of sliding bands showing temperature profiles. Figs. 7a to 7e are schematic diagrams showing the operation of the sliding bands when the electrode is driven forward by Figs.

4 eller 5. 4 or 5.

Fig. 4 viser et lengdesnitt av en første utførelse av en selvbrennende elektrode ifølge oppfinnelsen. En ytre hylse 50 og to indre hylser 54 og 55 omgir den selvbrennende massen 52. Den ytre hylse 50 er fortrinnsvis av papp eller annet ikke-ledende, ikke-forurensende materiale. Den indre hylse 54 er fortrinnsvis av rustfritt stål med tilstrekkelig tykkelse til å motstå kreftene som genereres av den ubrente massen. Høyden av den ubrente massen er fortrinnsvis omkring 250 cm for å gi tilstrekkelig retur-trykk for smelteovns-gassene. For å tillate en masse 52 å bevege seg lettere i forhold til den indre hylsen 54 er en tynn folie 55 av aluminium eller stål plassert rundt hylsen 54. Denne folien beveger seg sammen med massen, og blir tilslutt ført inn i smelteovnen og forbrukt. Inert gass blir ført gjennom en slange 53 for å danne en gasspute mellom folien 55 og hylsen 54 for ytterligere å lette relativ bevegelse. Det vil bli forstått fra den følgende beskrivelse at disse materialene kan brukes på grunn av den unike konstruksjon av elektroden, hvor hylsene ikke under-støtter hele vekten av elektroden. Fig. 4 shows a longitudinal section of a first embodiment of a self-igniting electrode according to the invention. An outer sleeve 50 and two inner sleeves 54 and 55 surround the self-igniting mass 52. The outer sleeve 50 is preferably made of cardboard or other non-conductive, non-polluting material. The inner sleeve 54 is preferably stainless steel of sufficient thickness to withstand the forces generated by the unburnt mass. The height of the unburnt mass is preferably around 250 cm to provide sufficient return pressure for the furnace gases. To allow a mass 52 to move more easily relative to the inner sleeve 54, a thin foil 55 of aluminum or steel is placed around the sleeve 54. This foil moves with the mass, and is finally fed into the melting furnace and consumed. Inert gas is passed through a tube 53 to form a gas cushion between the foil 55 and the sleeve 54 to further facilitate relative movement. It will be understood from the following description that these materials can be used because of the unique construction of the electrode, where the sleeves do not support the entire weight of the electrode.

En ledende kjerne 58 er festet til bunnen av den indre hylse 54, f.eks. ved sveising. Elektrisk strøm blir levert til kjernen 58, f.eks. ved en ledning 60, og passerer gjennom folien 55 og en 52 for å levere elektrisk strøm til smelteovnen, og til i det minste delvis å brenne massen 52 til å danne en brent elektrode 62. A conductive core 58 is attached to the bottom of the inner sleeve 54, e.g. when welding. Electrical current is supplied to the core 58, e.g. by a wire 60, and passes through the foil 55 and a 52 to supply electric current to the melting furnace, and to at least partially burn the mass 52 to form a burnt electrode 62.

Ubrent masse 52 ble brent i regionen 64 og 66 ved passering av strøm gjennom dem fra den ledende kjerne 58. Ubrent masse har typisk en elektrisk motstand som er høyere enn for den brente eller delvis brente masse. Følgelig er motstanden i et område som 64 høyere enn i området 66 på grunn av at brenningsgraden er mindre. Når massen 52 blir mer komplett brent til å danne elektroden 62, avtar den elektriske motstand slik at den brente elektrode 62 kan føre en meget høy strøm uten å generere meget varme. Unburned mass 52 was burned in regions 64 and 66 by passing current through them from the conductive core 58. Unburned mass typically has an electrical resistance higher than that of the burned or partially burned mass. Accordingly, the resistance in an area such as 64 is higher than in the area 66 due to the degree of burning being less. As the mass 52 becomes more completely burned to form the electrode 62, the electrical resistance decreases so that the burned electrode 62 can carry a very high current without generating much heat.

Den betydelige strøm som går gjennom brenne-regionene 64 og 65 ved den høyere elektriske motstand i disse områdene genererer betydelig varme, som er nødvendig for å brenne massen 52. Temperaturer i området 400°C under normal operasjon må forventes i disse områdene. The significant current passing through the burning regions 64 and 65 due to the higher electrical resistance in these regions generates significant heat, which is necessary to burn the mass 52. Temperatures in the region of 400°C during normal operation must be expected in these regions.

Strøm flyter utover fra den ledende kjernen 58 gjennom områdene 64 og 66 på grunn av et fenomen som er kjent som skinneffekt. Dette fenomen forårsaker at den største delen av den elektriske strøm som går gjennom den brente elektroden 62 blir ført på dens ytre overflate. Strømmen fra den ledende kjernen 58 flyter således naturlig radialt utover mot den ytre del av elektroden, og danner brenneregionene 64 og 66. Current flows outward from the conductive core 58 through regions 64 and 66 due to a phenomenon known as the skin effect. This phenomenon causes most of the electric current passing through the burned electrode 62 to be conducted on its outer surface. The current from the conductive core 58 thus naturally flows radially outwards towards the outer part of the electrode, forming the burning regions 64 and 66.

Elektroden blir understøttet av et første sett 68 av glidesko, og et annet sett 70 av glidesko. Som skal beskrives nedenfor under fig. 7, er glideskoene bevegelige for å tillate nedoverrettet bevegelse av den brente elektrode 62. Sett av sko 68 og 70 er understøttet av en mantel 72 som ender i et bånd 74. Skoene 68 er festet til båndet 74 ved hydrauliske elementer 76, og skoene 70 er festet til båndet 74 ved hydrauliske elementer 78. Skoene 68 og 70 er festet til hverandre ved hydrauliske aktivatorer 79 for å tillate glidning av den brente elektrode 62, som skal beskrives nedenfor. The electrode is supported by a first set 68 of sliding shoes, and a second set 70 of sliding shoes. As will be described below under fig. 7, the sliding shoes are movable to permit downward movement of the burnt electrode 62. Sets of shoes 68 and 70 are supported by a jacket 72 which terminates in a belt 74. The shoes 68 are attached to the belt 74 by hydraulic members 76, and the shoes 70 is attached to the belt 74 by hydraulic members 78. The shoes 68 and 70 are attached to each other by hydraulic actuators 79 to allow sliding of the burnt electrode 62, which will be described below.

Det vil bli forstått at settene av sko 68 og 70 griper elektroden ved den brente elektroderegion 62. Denne brente elektrode er i det vesentlige stiv, og er i stand til å motstå de radiale, innadrettede krefter som skapes av de hydrauliske elementer 76 og 78 som er nødvendig for å gripe elektroden stramt nok for å støtte vekten av den brente elektrode 62, hylsene 50 og 54, og den ubrente massen 52. På grunn av at brenningen kan bli total bare etter at elektroden er ført inn i smelteovnen, vil elektroden 62 ikke være teknisk totalt brent. Elektroden 62 er imidlertid tilstrekkelig brent til å frembringe et stivt element som kan gripes, og som har høy ledeevne. It will be understood that the sets of shoes 68 and 70 grip the electrode at the burned electrode region 62. This burned electrode is substantially rigid and is capable of resisting the radial inward forces created by the hydraulic members 76 and 78 which is necessary to grip the electrode tightly enough to support the weight of the burned electrode 62, the sleeves 50 and 54, and the unburned mass 52. Because the burning can be complete only after the electrode is introduced into the furnace, the electrode 62 not be technically totally burnt. However, the electrode 62 is sufficiently burned to produce a rigid element which can be gripped and which has high conductivity.

En vannavkjølt matnings-sjakt 80 strekker seg langs aksen av elektroden til et sted som er nær den ledende kjernen 58. A water-cooled feed shaft 80 extends along the axis of the electrode to a location close to the conductive core 58.

I utførelsen som er vist på fig. 4 strekker mate-sjakten seg til et punkt like utenfor den ledende kjerne. Mate-sjakten tillater innføring av koks 81 eller tilsvarende materiale for å fylle det hull i sentrum av den brente elektrode 62 som er skapt av kjernen 58. Dette hindrer gjennomtrenging av smelte-ovnsgasser ovenfor kjernen, noe som ville forårsake overoppheting. Koks er foretrukket på grunn av at den ikke forurenser, og fagfolk på området vil kunne tenke seg tilsvarende materialer. Hvis mate-sjakten er ledende kan den bli brukt istedenfor ledningen 60 til å forsyne kjernen 58 med strøm. Hylsen 54 kan også bli brukt om ønsket. In the embodiment shown in fig. 4, the feed chute extends to a point just outside the conductive core. The feed chute allows the introduction of coke 81 or similar material to fill the hole in the center of the burnt electrode 62 created by the core 58. This prevents the penetration of melting furnace gases above the core, which would cause overheating. Coke is preferred because it does not pollute, and professionals in the field will be able to think of similar materials. If the feed shaft is conductive, it can be used instead of the wire 60 to supply the core 58 with current. Sleeve 54 can also be used if desired.

Mantelen 72 er understøttet av stålbjelker 82, og stativet 84 tjener som et midtelement mellom mantelen 72 og stålbjelkene. Disse stativene kan være justerbare i vertikal retning. The mantle 72 is supported by steel beams 82, and the stand 84 serves as a middle element between the mantle 72 and the steel beams. These racks can be adjustable in the vertical direction.

En første gasspakning 86 strekker seg mellom mantelen 72 og den ytre hylse 50. Inert gass (f.eks. nitrogen) blir ført inn gjennom slangen 88 for å fylle området mellom mantelen 72 og hylsen 50 med inert gass under lavt trykk. Pakningen 86 hindrer gassen fra å unnslippe oppover, og dette bevirker at en liten mengde av gassen kommer ut fra det lille rommet mellom bunnen av mantelen 72 og den ytre overflate av den brente elektrode 62. Dette hindrer smelteovns-gasser fra å komme i kontakt med skoene 68, 70 og deres tilhørende støttekonstruksjon. En fiberholdig gasspakning 90 blir fortrinnsvis brukt rundt bunnen av mantelen 72 for å hjelpe i å hindre at smelteovns-gasser flyter oppover og inn i elektrode-støttekonstruksjonen. A first gas seal 86 extends between the jacket 72 and the outer sleeve 50. Inert gas (eg, nitrogen) is introduced through the hose 88 to fill the area between the jacket 72 and the sleeve 50 with inert gas under low pressure. The gasket 86 prevents the gas from escaping upwards, and this causes a small amount of the gas to escape from the small space between the bottom of the jacket 72 and the outer surface of the burnt electrode 62. This prevents the furnace gases from coming into contact with the shoes 68, 70 and their associated support structure. A fibrous gas packing 90 is preferably used around the bottom of the jacket 72 to help prevent furnace gases from flowing upward into the electrode support structure.

Fig. 5 viser en annen utførelse av en elektrode ifølge oppfinnelsen. Like elementer er identifisert med de samme referansetall som på fig. 4. Fig. 5 shows another embodiment of an electrode according to the invention. Similar elements are identified with the same reference numbers as in fig. 4.

Elektroden på fig. 5 benytter en unik svingningsteknikk for å hindre festing av massen til den indre og den ytre hylse. I denne utførelsen ender hylsen 50 ovenfor skoene 68, og de to settene av sko 68 og 70 griper den ytre overflate av i det minste delvis brent elektrode 62 direkte. På grunn av at hylsen 50 ikke kommer inn i smelteovnen og ikke smelter eller brenner, kan den være laget av rustfritt stål eller lignende. En aktiverings-sylinder 92 er montert på mantelen72 ved en brakett 94 og på den ytre hylse 50 ved en brakett The electrode in fig. 5 uses a unique oscillation technique to prevent the mass from attaching to the inner and outer sleeve. In this embodiment, the sleeve 50 ends above the shoes 68, and the two sets of shoes 68 and 70 grip the outer surface of the at least partially burned electrode 62 directly. Because the sleeve 50 does not enter the melting furnace and does not melt or burn, it may be made of stainless steel or the like. An actuating cylinder 92 is mounted on the casing 72 by a bracket 94 and on the outer sleeve 50 by a bracket

96. Aktiverings-sylinderen 92 tilfører en kraft til hylsen 50 gjennom braketten 96 i en retning som tangerer hylsen 50, for å drive hylsen 50 i rotasjon i forhold til mantelen 72. Den indre hylsen 54 og kjernen 58 er fysisk forbundet med hylsen 50, men elektrisk isolert fra den. Den ytre hylse 50 og den indre hylse 54 blir fortrinnsvis oscillert kontinuerlig, og denne svingningen hindrer at massen 52 fester seg til den indre hylsen 54 eller den ytre hylsen 50. Glidningen blir derfor meget lettere. 96. The actuating cylinder 92 applies a force to the sleeve 50 through the bracket 96 in a direction tangential to the sleeve 50, to drive the sleeve 50 in rotation relative to the jacket 72. The inner sleeve 54 and the core 58 are physically connected to the sleeve 50, but electrically isolated from it. The outer sleeve 50 and the inner sleeve 54 are preferably oscillated continuously, and this oscillation prevents the mass 52 from sticking to the inner sleeve 54 or the outer sleeve 50. Sliding is therefore much easier.

Aktiverings-sylinderen 92 kan være en hydraulisk sylinder eller en annen kjent aktiveringsanordning. Svingningsgraden er fortrinnsvis slik at den ytre hylsen 50 beveger seg 75 til 100 mm langs omkretsen, mens den indre sylinder 54 beveger seg omkring 25 mm langs omkretsen. Et antall akriveringssylindre kan bli brukt, og fortrinnsvis brukes minst tre for å fordele kreftene. Svingingene som frembringes i elektroden på fig. 5 reduserer festing mellom massen og hylsen i en slik utstrekning at folien 55 og slangen 53 i elektroden på fig. 4 kan utelates. The activation cylinder 92 can be a hydraulic cylinder or another known activation device. The degree of oscillation is preferably such that the outer sleeve 50 moves 75 to 100 mm along the circumference, while the inner cylinder 54 moves about 25 mm along the circumference. A number of scoring cylinders may be used, and preferably at least three are used to distribute the forces. The oscillations produced in the electrode in fig. 5 reduces attachment between the mass and the sleeve to such an extent that the foil 55 and the hose 53 in the electrode in fig. 4 can be omitted.

Figurene 6a og 6b viser temperaturprofiler for skoene 68 og 70. Figures 6a and 6b show temperature profiles for shoes 68 and 70.

Som vist på fig. 6a kan skoene omfatte en første seksjon 98 av et materiale som kan motstå høye temperaturer. Et materiale som en Cermet ville f.eks. være akseptabelt. En annen seksjon 100 er vannavkjølt for å redusere den temperaturen som støttekonstruksjonen såsom elementene 76 og 78 blir utsatt for. Temperaturen ved den elektrode-gripende overflate av delen 98 er omkring 800°C, og denne avtar til 30 til 40°C ved grensesnittet med den vannavkjølte seksjon 100. Fig. 6b viser en tredelt sko hvor en seksjon 102 av et materiale som en Cermet er festet til en seksjon 104, av f.eks. rustfritt stål. Den rustfrie stål-delen 104 er i sin tur festet til en vannavkjølt seksjon 106. Temperaturen avtar raskt i området 102 til et nivå hvor den ikke vil skade den rustfrie stål-seksjonen 194, og temperaturen blir så ytterligere redusert til 3 0-40° temperatur ved grensesnittet med den vannavkjølte seksjon 106. Figurene 7a til 7e viser hvordan skoene 68 og 70 blir operert for å drive frem den brente elektrode inn i smelteovnen. I en første stilling som vist på fig. 7a, griper skoene 68 og 70 elektroden 62. Som vist på fig. 7b, beveger så skoen 68 seg utover til en stilling hvor den ikke griper elektroden 62. Elektroden 70 blir så beveget nedover ved operasjon av aktivatoren 79 for å senke elektroden 62 med en forutbestemt mengde. Skoen 68 griper så igjen elektroden 62 som vist på fig. 7d, og skoen 70 beveger seg først bort fra elektroden 62 og så oppover til sin begynnelsesstilling i forhold til skoen 68. Som vist på fig. 7e griper skoen 70 igjen elektroden 62 som nå er blitt flyttet nedover med en forutbestemt mengde. As shown in fig. 6a, the shoes may comprise a first section 98 of a material that can withstand high temperatures. A material such as a Cermet would e.g. be acceptable. Another section 100 is water cooled to reduce the temperature to which the support structure such as members 76 and 78 are exposed. The temperature at the electrode-engaging surface of the part 98 is about 800°C, and this decreases to 30 to 40°C at the interface with the water-cooled section 100. Fig. 6b shows a three-part shoe where a section 102 of a material such as a Cermet is attached to a section 104, of e.g. stainless steel. The stainless steel part 104 is in turn attached to a water-cooled section 106. The temperature rapidly decreases in the area 102 to a level where it will not damage the stainless steel section 194, and the temperature is then further reduced to 30-40° temperature at the interface with the water cooled section 106. Figures 7a to 7e show how the shoes 68 and 70 are operated to propel the burnt electrode into the melting furnace. In a first position as shown in fig. 7a, the shoes 68 and 70 grip the electrode 62. As shown in FIG. 7b, the shoe 68 then moves outward to a position where it does not grip the electrode 62. The electrode 70 is then moved downward by operation of the activator 79 to lower the electrode 62 by a predetermined amount. The shoe 68 then again grips the electrode 62 as shown in fig. 7d, and the shoe 70 first moves away from the electrode 62 and then upwards to its initial position relative to the shoe 68. As shown in fig. 7e, the shoe 70 again grips the electrode 62 which has now been moved downwards by a predetermined amount.

En betydelig fordel ved oppfinnelsen er at brennings-takten for elektroden er øket slik at den overskrider forbrukstakten. Dette er viktig på grunn av at tidligere kjente elektroder ofte brennes med en takt som er mindre enn forbrukstakten, noe som krever at smelteovnen stenges av mens elektroden blir plassert i "brennings-modus" for å erstatte tapt elektrode-materiale. Eksperimenter har vist at en elektrode ifølge oppfinnelsen kan produsere 112 til 125 mm elektrode pr. time, noe som langt overskrider tommelfinger-regel -kravet på 75 mm pr. time. A significant advantage of the invention is that the burning rate for the electrode is increased so that it exceeds the consumption rate. This is important because prior art electrodes often burn at a rate less than the consumption rate, requiring the furnace to be shut down while the electrode is placed in "burn mode" to replace lost electrode material. Experiments have shown that an electrode according to the invention can produce 112 to 125 mm of electrode per hour, which far exceeds the rule-of-thumb requirement of 75 mm per hour.

Det vil bli forstått at en unik elektrode er beskrevet. Fagfolk på området vil kunne finne modifikasjoner innenfor kravenes område. It will be understood that a unique electrode is described. Professionals in the field will be able to find modifications within the scope of the requirements.

Claims

1. Self-igniting electrode for use in an electric arc furnace and comprising an electrode mass container device (50) containing unburned electrode mass, a current conducting device (58) located inside the electrode mass container device (50) for conducting electric current into the mass, a power supply device (60) for supplying electric power to the melting furnace for operation of the furnace, and support devices (68, 70) for holding the rigid electrode (62) in a position below the current guide device (58) for supporting the unburnt electrode mass, characterized in that the position and extent of the power supply device (60) and/or current conductor device (58) is such that the majority of the electric current to the furnace is directed towards the interior of the unburned electrode mass where the current at least partially burns the mass to form a rigid electrode.

2. Electrode according to claim 1, characterized in that the support devices (68, 70) comprise a device for driving the at least partially burned electrode mass in a direction away from the current conductor device (58).

3. Electrode according to claim 1 or 2, characterized in that the support devices (68, 70) comprise sliding shoes.

4. Electrode according to any one of claims 1-3, characterized in that the current conductor device (58) comprises a core in electrical contact with the unburnt electrode mass.

5. Electrode according to any one of claims 1-4, characterized in that the electrode mass container device comprises an outer sleeve (50) of material that is not electrically conductive.

6. Electrode according to claim 5, characterized in that the electrically non-conductive material comprises rolled cardboard.

7. Electrode according to claim 5, characterized in that the electrode mass container device (50) further comprises an inner sleeve (54, 55) of electrically conductive material.

8. Electrode according to claim 7, characterized in that the inner sleeve (54, 55) and the outer sleeve (50) are tubular.

9. Electrode according to claim 7, characterized in that the electrically conductive material is steel or aluminium.

10. Electrode according to claim 7, characterized in that the inner sleeve (54, 55) comprises a first inner sleeve connected to the current conductor device (58) and a second inner sleeve between the first inner sleeve and the unburned mass, and movable together with the mass in relation to the first inner sleeve .

11. Electrode according to claim 10, characterized in that it further comprises devices for supplying a fluid under pressure between the first and second sleeve (54, 55) to facilitate the movement of the second inner sleeve in relation to the first inner sleeve.

12. Electrode according to claim 5, characterized in that the sliding shoes (68, 70) in order to support the unburned electrode mass and the at least partially burned mass and to selectively drive forward the unburned and at least partially burned mass, are located below the current conductor device (58), and that the outer sleeve (50) is placed between the sliding shoes (68, 70) and the at least partially burned electrode, so that the outer sleeve (50) is driven forward together with the at least partially burned mass.

13. Electrode according to claim 12, characterized in that the sliding shoes (68, 70) grip the at least partially burnt mass.

14. Electrode according to claim 12, characterized in that the current conductor device (58) is fixed at the lower end of an inner sleeve (54) which extends into the unburnt mass, and is in . direct contact with a conductive foil (55) between the inner sleeve (54) and the unburnt mass, the foil (55) being movable together with the unburnt mass in relation to the inner sleeve (54).

15. Electrode according to claim 14, characterized in that the foil (55) is made of aluminium.

16. Electrode according to any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a jacket (72) which surrounds the electrode mass container device (50) to create a chamber containing an inert gas.

17. Electrode according to claim 1, characterized in that the electrode mass container device comprises an outer sleeve (50) which lies around an inner sleeve (54, 55) and a movement device (92) for the sleeves for continuous movement of at least one of the outer and inner sleeves (50, 54, 55) in relation to the unburnt mass, without advancing the rigid electrode (62).

18. Electrode according to claim 17, characterized in that the device for moving the sleeves comprises a device (92) for continuous reciprocal movement of the outer sleeve (50) and the inner sleeve (54, 55) in relation to the at least partially burnt mass.

19. Electrode according to claim 17, characterized in that the movement device for continuous movement comprises a hydraulic cylinder.

20. Method for producing a self-burning electrode (62) from at least partially burned electrode mass in an electric arc furnace by providing unburned electrode mass, and at least partially burning the mass to form a rigid electrode, characterized in that the majority of the furnace's electric current for operation of the furnace is directed into a central area in the unburnt electrode mass.

21. Method according to claim 20, characterized in that the unburnt electrode mass is supported by the partially burned mass being grasped somewhere below the unburnt mass and below the central area.