NO315630B1

NO315630B1 - Soderberg electrode for the production of silicon alloys and silicon metal

Info

Publication number: NO315630B1
Application number: NO19995254A
Authority: NO
Inventors: Rene Boisvert; Jacques Dostaler; Jacques Dubois; Dieter W Ksinsik
Original assignee: Silicium Becancour Inc
Priority date: 1997-05-02
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2003-09-29
Also published as: NO995254D0; IS5219A; IS1955B; EP0979596B9; AU7024998A; SK149399A3; ES2177000T3; BR9809347A; EP0979596A1; BR9809347B1; NO995254L; PL336590A1; EP0979596B1; PL189321B1; WO1998051129A1; SK286447B6

Description

Kort beskrivelse av kjent teknikk Brief description of prior art

Anvendelse av selvbakende elektroder (også kalt Søderbergelektroder) for produksjon av ferrolegeringer har vært kjent i ca. 75 år (se US patent nr. 1 440 724 fra september 1919 og US patent nr. 1 441 037 fra januar 1923, begge i navnet Søderberg). Selvbakende elektroder består hovedsakelig av karboninneholdende materialer slik som antracitt, petrolkoks, tjære og bek, som fylles inn i en stålbeholder og hekles i posisjon i en elektrisk lysbueovn ved hjelp av kontaktsko og en opphengings/glideinnretning. Anvendelsen av høye elektriske strømmer pluss varmen til lysbuen som treffer elektroden under ovnens drift utvikler tilstrekkelig varme til å smelte materialet som fyller beholderen og danne en elektrodemasse, og deretter koksfisere den sådannede elektrodemassen og til slutt bake elektroden. The use of self-baking electrodes (also called Søderberg electrodes) for the production of ferroalloys has been known for approx. 75 years (see US patent no. 1,440,724 from September 1919 and US patent no. 1,441,037 from January 1923, both in the name of Søderberg). Self-baking electrodes consist mainly of carbon-containing materials such as anthracite, petroleum coke, tar and pitch, which are filled into a steel container and hooked into position in an electric arc furnace using contact shoes and a suspension/sliding device. The application of high electric currents plus the heat of the arc striking the electrode during furnace operation develops sufficient heat to melt the material filling the container to form an electrode mass, then coke the said electrode mass and finally bake the electrode.

Stålkappen som idag anvendes til Søderbergelektroder har en hovedsakelig rund form og er utstyrt med serier av innoverrettede finner som strekker seg radielt mot senteret til elektroden for å tilveiebringe mekanisk styrke til elektroden, varmepenetrering inne i elektroden gjennom varmeledning i finnene og for å fungere som en strømleder. Finnene og kappen er typisk lagd av regulært stål, og deres mengde, lengde og fysisk form avhenger av hva som er antatt optimalt for grundig baking ved hver geometrisk utforming. The steel jacket used today for Søderberg electrodes has a mainly round shape and is equipped with series of inwardly directed fins that extend radially towards the center of the electrode to provide mechanical strength to the electrode, heat penetration inside the electrode through heat conduction in the fins and to act as a current conductor . The fins and sheath are typically made of regular steel, and their quantity, length and physical shape depend on what is believed to be optimal for thorough baking at each geometric design.

Etter hvert som elektroden blir konsumert under produksjon av silisium eller ferrolegeringer, må både elektrodemassen og kledningen erstattes. Dette gjøres høyt oppe ved toppen til elektrodekolonnen slik at det er tilstrekkelig statisk trykk for kompakting og for å kjøre gjennom de forskjellige trinnene med temperaturmønsteret fra mykgjøring av elektrodemassen opptil varmen generet ved strømningen av strøm. As the electrode is consumed during the production of silicon or ferroalloys, both the electrode mass and the cladding must be replaced. This is done high up at the top of the electrode column so that there is sufficient static pressure for compaction and to run through the various stages of the temperature pattern from softening of the electrode mass to the heat generated by the flow of current.

Forbruk av elektroden kompenseres ved regulær slipping av elektroden gjennom kontaktskoene. Stålkappen og finnene som passerer ned kontaktskoene ved hvert slipp brennes og oksideres eller smeltes, og blir dermed en del av blandingen. På grunn av dette forbruket/oksideringen, er jernopptaket av en slik størrelsesorden at Søderbergteknikken ikke kan anvendes for å produsere silisiummetall av kommersiell grad, hvor avhengig av kvalitetsgraden for silisium, jerninnholdet må være lavere enn 1 %, under 0,5 %, under 0,35 % eller til og med under 0,2 %. Consumption of the electrode is compensated by regular slipping of the electrode through the contact shoes. The steel sheath and fins that pass down the contact shoes at each drop are burned and oxidized or melted, thus becoming part of the mixture. Due to this consumption/oxidation, the iron uptake is of such an order of magnitude that the Søderberg technique cannot be used to produce silicon metal of commercial grade, where depending on the quality grade of silicon, the iron content must be lower than 1%, below 0.5%, below 0 .35% or even below 0.2%.

Dermed har silisiummetall så langt utelukkende blitt produsert ved å anvende såkalte forbakede elektroder, som er en amorf karbon eller semigrafittisert elektrode produsert ved spesielle produksjonsenheter og anvendt i lengder på typisk 2-2,5 meter. Disse forbakte elektrodene, som vanligvis er 4-6 ganger dyrere enn Søderbergelektrodene forbindes til hverandre ved spesifikke innretninger som kan være nippler og muffer eller et system av hankjønn/hunkjønn utforminger ved enden av hver seksjon av elektroden. Under operasjon i en silisiummetallovn, er disse forbindelsene mellom deler av elektroder begrensende faktorer for energioverføring fra én elektrode til den andre under kontaktskoen. Thus, silicon metal has so far exclusively been produced by using so-called pre-baked electrodes, which are an amorphous carbon or semi-graphitized electrode produced at special production units and used in lengths of typically 2-2.5 metres. These pre-baked electrodes, which are usually 4-6 times more expensive than the Søderberg electrodes, are connected to each other by specific devices which can be nipples and sleeves or a system of male/female designs at the end of each section of the electrode. During operation in a silicon metal furnace, these connections between parts of electrodes are limiting factors for energy transfer from one electrode to the other under the contact shoe.

På grunn av varme og strømoverføringsmønsteret, er nipplene og muffene Due to the heat and current transfer pattern, the nipples and sleeves are

tilbøyelige til å brekke ved brå endringer i ovnseffekt - slik som forårsaket av en hvilken som helst type driftsstans - slik at elektrodebrudd er en del av uønskede negative påvirkninger på driften. prone to breaking with sudden changes in furnace output - such as caused by any type of shutdown - so electrode breakage is part of the unwanted negative effects on operation.

Videre er deres styrke relativt lav sammenlignet med Søderbergelektrodene som Furthermore, their strength is relatively low compared to the Søderberg electrodes which

ikke inneholder de svake områdene på grunn av koblingene eller niplene, og gjør dem mer robust og mottagelige for høyere spesifikke energier pr. enhetsareal. does not contain the weak areas due to the couplings or nipples, making them more robust and amenable to higher specific energies per unit area.

Dermed er reduksjonen av elektrodekostnadene veid å anvende selvbakeprinsippet Thus, the reduction of electrode costs is due to applying the self-baking principle

en av hovedutfordringene for enhver silisiummetallprodusent. one of the main challenges for any silicon metal producer.

Mange forsøk har blitt gjort for å utvikle en type Søderbergelektrode som vil tillate en billigere produksjon av silisiummetall samtidig som den møter alle kriteriene for å redusere mengden av jern i det produserte metallet. Many attempts have been made to develop a type of Søderberg electrode that will allow a cheaper production of silicon metal while meeting all the criteria for reducing the amount of iron in the produced metal.

På 70-tallet utviklet Nippon Denko i Japan et system hvor kappen og finnene vanligvis lagd av stål ble erstattet med kapper og finner lagd av aluminium (se japansk patent nr. 951 888 og 835 596). Dette forsøket med å anvende aluminium for både kappe og finner har aldri blitt anvendt industrielt på grunn av manglende mekanisk stabilitet og den store forskjellen i ledningsevne mellom aluminium og stål. In the 70s, Nippon Denko in Japan developed a system in which the sheath and fins usually made of steel were replaced with sheaths and fins made of aluminum (see Japanese patent no. 951 888 and 835 596). This attempt to use aluminum for both casing and fins has never been used industrially due to a lack of mechanical stability and the large difference in conductivity between aluminum and steel.

Et annet forsøk ble gjort av M. Cavigli (se italiensk patent nr. 606 568, juli 1960). I dette patentet ble det foreslått å fjerne finnene fra den ytre kappen og justere den relative bevegelsen av elektrodemassen i henhold til den ytre kappen ved å slippe eller ekstrudere det indre innholdet av kappen som et sentralt konsumerbart element. Jernkors ble fremskaffet inne i kappen for å støtte elektroden under baking. Disse jernkorsene holdt elektroden samtidig som de tillot en relativ bevegelse mellom kappen og elektroden ved enten å presse eller redusere opphengsvekten. Dette systemet har vært i drift ved et verk i Italia. Det tillater å redusere jernforbruket, ved at slippingen av kappen representerer kun én tidel av slippingen av elektroden i seg selv. Det tillater imidlertid ikke å nå de samme lave nivåene i jernforurensninger som oppnådd ved konvensjonelle forbakte elektroder. Another attempt was made by M. Cavigli (see Italian patent no. 606 568, July 1960). In this patent, it was proposed to remove the fins from the outer sheath and adjust the relative movement of the electrode mass according to the outer sheath by releasing or extruding the inner contents of the sheath as a central consumable element. Iron crosses were provided inside the jacket to support the electrode during baking. These iron crosses held the electrode while allowing a relative movement between the sheath and the electrode by either pressing or reducing the suspension weight. This system has been in operation at a plant in Italy. It allows to reduce iron consumption, in that the slippage of the sheath represents only one tenth of the slippage of the electrode itself. However, it does not allow reaching the same low levels of iron contamination as achieved with conventional prebaked electrodes.

Et annet forsøk har blitt gjort av Bruff (se US patent nr. 4 527 329 fra juli 1985). Dette patentet foreslår å separere bakingen av elektrodemassen fra den som finner sted ved anvendelse av varme gjennom Ohms motstand og leding i og nedenfor kontaktskoene. Dermed blir en separat bakeinstallasjon plassert langt ovenfor kontaktskoene. Videre blir en innretning fremskaffet for å kappe og fjerne jernbekledningen under bakesystemet, langt ovenfor kontaktskoene, slik at hovedsakelig en formet forbakylignende elektrode entrer kontaktskoene. Dette systemet er i drift ved en liten ovn på ca. 10 MW ved Elkem Kristiansand. Det er imidlertid kraftige restriksjoner for anvendelse i ovner med større effekter og med elektroder med større diametere, som er produksjonsstandarden for kosteffektivitet i den utviklede verden. Another attempt has been made by Bruff (see US Patent No. 4,527,329 from July 1985). This patent proposes to separate the baking of the electrode mass from that which takes place by the application of heat through Ohm's resistance and conduction in and below the contact shoes. Thus, a separate baking installation is placed far above the contact shoes. Furthermore, a device is provided to cut and remove the iron cladding under the baking system, far above the contact shoes, so that essentially a shaped forbaky-like electrode enters the contact shoes. This system is in operation with a small oven of approx. 10 MW at Elkem Kristiansand. However, there are severe restrictions for use in furnaces with higher outputs and with electrodes of larger diameters, which are the production standard for cost efficiency in the developed world.

En tilsvarende løsning har også blitt angitt i tysk patentsøknad nr. 4 036 133 fra mai 1991 i navnet E. Svana. A similar solution has also been indicated in German patent application no. 4 036 133 from May 1991 in the name of E. Svana.

Et ytterligere system basert på relativ bevegelse av en selvbakende elektrode i forhold til en ekstern bekledning har også blitt angitt av Persson i US patent nr. 4 575 856 fra mars 1986.1 dette patentet har jernkorssystemet anvendt av Cavigli erstattet av en mindre grafittelektrode plassert konsentrisk i kappen. De små elektrodene støttes og beveges av en separat glide/holdeinnrening som tillater deres relative bevegelse inne i kappen. A further system based on relative movement of a self-baking electrode in relation to an external cladding has also been disclosed by Persson in US Patent No. 4,575,856 of March 1986.1 this patent has the iron cross system used by Cavigli replaced by a smaller graphite electrode placed concentrically in the sheath . The small electrodes are supported and moved by a separate sliding/holding device which allows their relative movement within the sheath.

Et forbedret system basert på en "overføring" fra en konvensjonell forbakt elektrode til én av den ekstruderte typen beskrevet av Cavigli og Persson er beskrevet i kanadisk patent nr. 2 081 295. An improved system based on a "transfer" from a conventional prebaked electrode to one of the extruded type described by Cavigli and Persson is described in Canadian Patent No. 2,081,295.

Ulempene ved dette systemet stammer hovedsakelig fra begrensningene i fysisk styrke til grafittelektrodekjernen og dets begrensede potensial for å absorbere kompressjon, strekk- og bøyekrefter da elektrodekjernen er hovedsakelig uledet over lengder på opptil 14 meter og kan avvike fra dens vertikale posisjon for forskjellige årsaker. Videre trenger kappen som i dette systemet er hovedsakelig en standard presseform å slippes ned ved enkeltanledninger for å kompensere for varmeskadene mellom og under kontaktskoene. Uten slike periodiske nedslipp, vil skadene nå langt opp i kontaktskoene og flytende elektrodemasse vil starte å dryppe og dermed forårsake forstyrrelser kjent som "grønn" brudd i Søderberg-teknologien. De periodiske slippene av kappen forårsaker en lett forurensning av silisiumen ikke bare med jernet til kappen, men også med legeringselementer anvendt i kappematerialet for å gi høyest mulig varmeoksidasjonsbeskyttelse. Disse forurensningene tenderer til å gjøre silisiummetallet produsert på denne måten uegnet for anvendelse i den kjemiske industrien for å produsere metylklorsilaner fra silisiummetall. Kapper lagd av regulært stål har også ulemper da vitale egenskaper for å funksjonere senkes ved varme, ovnsatmosfæren og tiden de eksponeres for disse. The disadvantages of this system stem mainly from the limitations in physical strength of the graphite electrode core and its limited potential to absorb compression, tension and bending forces as the electrode core is mainly unconducted over lengths of up to 14 meters and can deviate from its vertical position for various reasons. Furthermore, the jacket, which in this system is mainly a standard press mold, needs to be lowered on individual occasions to compensate for the heat damage between and under the contact shoes. Without such periodic discharges, the damage will reach far into the contact shoes and liquid electrode mass will start to drip and thus cause disturbances known as "green" breakage in the Søderberg technology. The periodic slips of the sheath cause a slight contamination of the silicon not only with the iron of the sheath, but also with alloying elements used in the sheath material to provide the highest possible thermal oxidation protection. These impurities tend to render the silicon metal thus produced unsuitable for use in the chemical industry to produce methylchlorosilanes from silicon metal. Casings made of regular steel also have disadvantages as vital properties to function are lowered by heat, the furnace atmosphere and the time they are exposed to these.

Målsetning med oppfinnelsen Aim of the invention

Det er en målsetning med detnne oppfinnelsen å fremskaffe en ny og forbedret selvbakende elektrode. It is an objective of this invention to provide a new and improved self-baking electrode.

En annen målsetning med denne oppfinnelsen er å fremskaffe et nytt elektrodesystem som tillater produksjon av silisiummetall i en Søderbergtype ovn uten modifisering av det eksisterende slippesystemet eller å legge til et annet slippesystem. Takket være elektroden i henhold til oppfinnelsen, kan den samme ovnen produsere både ferrosilisium av en hvilken som helst grad og silisiummetall uten avbruddstid mellom den gradvise endringen fra ett produkt til det andre og hver gang ved den lavest mulige elektrodekostnaden. Another objective of this invention is to provide a new electrode system which allows the production of silicon metal in a Søderberg type furnace without modifying the existing release system or adding another release system. Thanks to the electrode according to the invention, the same furnace can produce both ferrosilicon of any grade and silicon metal without interruption between the gradual change from one product to the other and each time at the lowest possible electrode cost.

Elektroden i henhold til oppfinnelsen overkommer problemene forbundet med kjent teknikk: silisiummetallforurensning, kjernebrudd som resultat av ekstruderingskrefter, kappedeformering, tap av produksjon og kapitalutgifter for installering av nye slippesystemer. Det er også fremskaffet en måte å konvertere større og mer effektive ferrosilisium Søderbergtype ovner istedet for eksisterende silisiummetallovner med forbakt elektrodeteknologi. The electrode according to the invention overcomes the problems associated with the prior art: silicon metal contamination, core breakage as a result of extrusion forces, sheath deformation, loss of production and capital expenditure for installing new release systems. It has also provided a way to convert larger and more efficient ferrosilicon Søderberg type furnaces instead of existing silicon metal furnaces with prebaked electrode technology.

Sammendrag av oppfinnelsen Summary of the invention

Oppfinnelsens målsetning oppnås ved det som fremgår av de vedhengte patentkrav, samt den følgende beskrivelse av oppfinnelsen. The objective of the invention is achieved by what appears from the attached patent claims, as well as the following description of the invention.

Denne oppfinnelsen gjelder en på stedet selvbakende elektrode for produksjon av silisiummetall og silisiumlegeringer og som er egnet for anvendelse i en elektrisk lysbueovn, hvor elektroden omfatter: en langstrakt elektrisk ledende kappe med åpne ender som strekker seg hovedsakelig vertikalt inne i ovnen som den skal anvendes i; This invention relates to an in-situ self-baking electrode for the production of silicon metal and silicon alloys and which is suitable for use in an electric arc furnace, the electrode comprising: an elongate electrically conductive sheath with open ends extending substantially vertically within the furnace in which it is to be used ;

en sentral kjerne plassert inne i og i avstand fra kappen, hvor sentralkjernen er lagd av et varmeledende karbonholdig materiale; a central core located within and spaced from the jacket, the central core being made of a thermally conductive carbonaceous material;

minst ett rammeverk inne i kappen, hvor rammeverket sikrer den sentrale kjernen til den indre overflate av kappen for å holde sentralkjernen sentralt inne i kappen og for å forhindre en ekstrudering av sentralkjernen nedover; og at least one framework within the sheath, the framework securing the central core to the inner surface of the sheath to maintain the central core centrally within the sheath and to prevent downward extrusion of the central core; and

en karbonholdig elektrodemasse som omgir sentralkjernen, hvor massen er konstruert for å herde til en fast elektrode ved oppvarming og for å bindes til den sentrale kjernen. a carbonaceous electrode mass surrounding the central core, the mass being designed to harden to a solid electrode upon heating and to bond to the central core.

Denne oppfinnelsen gjelder også en elektrisk lysbueovn som huser en selvbakende elektrode for produksjon av silisiummetall og silisiummetallegeringer slik som beskrevet i det foregående. Mer spesielt, omfatter den elektriske lysbueovnen en elektrisk lysbueovn som omfatter: et ovnslegeme som omfatter en last som skal oppvarmes; This invention also applies to an electric arc furnace which houses a self-baking electrode for the production of silicon metal and silicon metal alloys as described above. More particularly, the electric arc furnace comprises an electric arc furnace comprising: a furnace body comprising a load to be heated;

en på stedet selvbakende elektrode som omfatter: an in-situ self-baking electrode comprising:

en langstrakt elektrisk ledende kappe som er åpen i begge ender og som har en øvre og en nedre ende, hvor kappen strekker seg hovedsakelig vertikalt inne i ovnslegemet og er fri for å slippes vertikalt gjennom en slippemekanisme; an elongated electrically conductive sheath open at both ends and having an upper and a lower end, the sheath extending substantially vertically within the furnace body and free to be released vertically through a release mechanism;

sentralkjerne plassert inne i i avstand fra kappen hvor sentralkjernen er lagd av et varmelednede karbonholdig materiale; central core located within and spaced from the jacket wherein the central core is made of a thermally conductive carbonaceous material;

minst ett rammeverk inne i kappen, hvor rammeverket sikrer sentralkjernen til den indre overflate i kappen for å holde sentralkjernen sentralt inne i kappen og for å forhindre en ekstrudering av sentralkjernen nedover gjennom bunnen av kappen; at least one framework within the sheath, the framework securing the central core to the inner surface of the sheath to retain the central core centrally within the sheath and to prevent extrusion of the central core downwardly through the bottom of the sheath;

en karbonholdig elektrodemasse som omgir sentralkjernen hvor massen er konstruert for å herde til en fast elektrode ved oppvarming og for å bindes til sentralkjernen; a carbonaceous electrode mass surrounding the central core, the mass being designed to harden to a solid electrode upon heating and to bond to the central core;

midler for å holde kappen i en generelt vertikal posisjon inne i ovnslegemet; og means for maintaining the jacket in a generally vertical position within the furnace body; and

elektriske midler for å generere en elektrisk lysbue i ovnen, og hvor de elektriske midlene omfatter en kontakt på kappen. electrical means for generating an electric arc in the furnace, and wherein the electrical means comprises a contact on the jacket.

En ytterligere målsetning med denne oppfinnelsen er å foreslå en fremgangsmåte for å danne en på stedet selvbakende elektrode i en elektrisk lysbueovn, hvor prosessen omfatter trinnene å: a) fremskaffe en langstrakt elektrisk ledende kappe med åpne ender; b) plassere en sentral langstrakt kjerne av et varmeledende materiale inne i og i avstand fra kappen; c) sikre sentralkjernen til den indre overflate i kappen og holde den sentralt inne i kappen; d) slippe den langstrakte elektrisk ledende kappen inne i ovnen for å strekke den hovedsakelig vertikalt i denne; e) introdusere en mengde karbonholdig elektrodemasse i kappen som omgir sentralkjernen, hvor massen er konstruert for å herde til en fast elektrode ved A further object of this invention is to propose a method of forming an in-situ self-baking electrode in an electric arc furnace, the process comprising the steps of: a) providing an elongated electrically conductive sheath with open ends; b) placing a central elongated core of a thermally conductive material within and spaced from the jacket; c) securing the central core to the inner surface of the sheath and holding it centrally within the sheath; d) dropping the elongate electrically conductive sheath into the furnace to stretch it substantially vertically therein; e) introducing a quantity of carbonaceous electrode mass into the sheath surrounding the central core, the mass being designed to harden into a solid electrode by

oppvarming og for å bindes til sentralkjernen; og heating and to bind to the central core; and

f) kontakte kappen til en elektrisk kraftkilde; og f) contacting the sheath to an electrical power source; and

g) generere ved hjelp av den elektriske kraftkilden en elektrisk lysbue i g) generating by means of the electric power source an electric arc i

ovnen. the oven.

Sentralkjernen til elektroden består fortrinnsvis av karbon eller karbidiske barrer eller staver forbundet til hverandre slik at varmeoverføring er hovedsakelig uforstyrret i deres forbindelse. Det kan også anvendes metallstaver eller barrer. The central core of the electrode preferably consists of carbon or carbidic bars or rods connected to each other so that heat transfer is substantially undisturbed in their connection. Metal rods or bars can also be used.

Uansett hvilke materialer som anvendes for produksjonen av sentralkjernen, kan en slik kjerne i form av barrer eller staver være hul for å tillate innsideavkjøling gjennom injisering av diatomiske eller inerte gasser. Dette er spesielt anvendbart for å kontrollere og påvirke lysbuen ved tuppen til elektroden og bakingen av elektroden. Regardless of the materials used for the production of the central core, such a core in the form of ingots or rods may be hollow to allow internal cooling through the injection of diatomic or inert gases. This is particularly useful for controlling and influencing the arc at the tip of the electrode and the baking of the electrode.

I henhold til oppfinnelsen, er materialet som danner kappen valgt slik at det er elektrisk ledende for å overføre elektrisk kraft fra kontaktskålene inn i Søderberg-massen og samtidig forhindre uønsket metallisk forurensning med enten titan, vanadium, tallium, krom, zirkonium eller nikkel. Kappen kan fordelaktig være lagd av kobber eller messing, eller av en aluminiumlegering eller aluminium med tilstrekkelig styrke for å holde trykket ved fylling av Søderbergmassen uten deformering eller bulker. According to the invention, the material that forms the sheath is chosen so that it is electrically conductive to transfer electrical power from the contact cups into the Søderberg mass and at the same time prevent unwanted metallic contamination with either titanium, vanadium, thallium, chromium, zirconium or nickel. The cover can advantageously be made of copper or brass, or of an aluminum alloy or aluminum with sufficient strength to hold the pressure when filling the Søderberg mass without deformation or dents.

Et slikt mulig utvalg gjør oppfinnelsen spesielt anvendbar for å produsere silisiummetall med egnet kvalitet for anvendelse i Rochow direktesyntese. Man behøver kun å velge materialer som danner den ledende kjernen og den støttende kappen slik at den resulterende metalliske tilsetningen til smeiten inneholder egnede mengder aluminium og/eller kobber og/eller sink og/eller tinn som er påkrevet i silisiumene som produseres. Such a possible selection makes the invention particularly applicable for producing silicon metal of suitable quality for use in Rochow direct synthesis. One only needs to select the materials that form the conductive core and the supporting sheath so that the resulting metallic addition to the melt contains suitable amounts of aluminum and/or copper and/or zinc and/or tin required in the silicons being produced.

En fordel med elektroden i henhold til oppfinnelsen er at den tillater en bruker å hoppe fra produksjonen av ferrosilisium ved å anvende regulære Søderbergelektroder til produksjon av silisiummetall ved å anvende teknologien beskrevet i dette uten dødtid, da ingen ytterligere innretning for å lede grafittkjernen er påkrevet, og tilbakeføring til Søderbergteknologien er kun mulig med denne teknologien. An advantage of the electrode according to the invention is that it allows a user to jump from the production of ferrosilicon by using regular Søderberg electrodes to the production of silicon metal by using the technology described herein without dead time, as no additional device for conducting the graphite core is required, and return to Søderberg technology is only possible with this technology.

Som man forstår, ligger en viktig forbedring i elektroden i henhold til oppfinnelsen i at den sentrale kjernen til elektroden som er sikret til kappen er "løst" fra dens funksjon ved å overføre kompressjonskrefter for ekstruderingen slik som for elektrodene beskrevet i kjent teknikk som indikert ovenfor. Dermed blir ikke kjernematerialet utsatt for risikoen for deformeringer under kompressjon, og dermed for oppbrekking. Videre eliminerer det behovet for en separat slippeinnretning for å utføre funksjonene til sentralkjernen, og dermed de store kostnadene for irreversibel ettermontering i eksisterende ovner fra de forbakede karbonelektrodeutformingen til det ekstruderte konseptet som beskrevet i dette. Videre tillates en mye sikrere anvendelse av en hul kjerneelektrode, hvor det i tilfellet med ekstruderingsprinsipper, nærværet av et slikt sentralt hulrom i sentralkjernen ytterligere svekker mekanisk kjernen i tverrsnittet, spesielt ved nivået til niplene eller koblingene, med en til og med mer utstrakt tilbøyelighet for brudd eller skader i kolonnen under utføring av inkrementeringen ved ekstrudering. As will be appreciated, an important improvement in the electrode according to the invention is that the central core of the electrode secured to the sheath is "detached" from its function by transmitting compressive forces for the extrusion as for the electrodes described in the prior art as indicated above . In this way, the core material is not exposed to the risk of deformation during compression, and thus of breakage. Furthermore, it eliminates the need for a separate release device to perform the functions of the central core, and thus the large costs of irreversible retrofitting in existing furnaces from the prebaked carbon electrode design to the extruded concept as described herein. Furthermore, a much safer application of a hollow core electrode is allowed, where in the case of extrusion principles, the presence of such a central cavity in the central core further mechanically weakens the core in the cross-section, especially at the level of the nipples or connectors, with an even more extensive tendency to breakage or damage in the column during the execution of the incrementation during extrusion.

En ikkebegrensende beskrivelse av en foretrukket utføring vil nå bli gitt under referanse til medfølgende tegninger. A non-limiting description of a preferred embodiment will now be given with reference to accompanying drawings.

Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings

Fig. 1 er et sideriss sett ovenfra delvis i snitt, som skjematisk illustrerer en elektrisk lysbueovn hvor en elektrode i henhold til denne oppfinnelsen er anvendt; Fig. 2 er et sidetverrsnitt sett ovenfra av en elektrode i henhold til en foretrukket utføring av oppfinnelsen vist over en konvensjonell Søderbergelektrode; og Fig. 3 er et tverrsnitt av elektroden i fig. 2, tatt langs linjen II-I1 i fig. 2. Fig. 1 is a side view seen from above, partially in section, schematically illustrating an electric arc furnace where an electrode according to this invention is used; Fig. 2 is a side cross-section seen from above of an electrode according to a preferred embodiment of the invention shown over a conventional Søderberg electrode; and Fig. 3 is a cross-section of the electrode in Fig. 2, taken along the line II-I1 in fig. 2.

Beskrivelse av en foretrukket utføring Description of a preferred embodiment

Henviser til fig. 1, hvor en elektrisk lysbueovn 2 hvor en elektrode 4 i henhold til denne oppfinnelsen kan anvendes er illustrert. Ovnen 2 er av konvensjonell utføring og kan anvendes for å smelte f.eks. ferrosilisium og silisiummetall. Som det er vel kjent i feltet, kan ovnen 2 omfatte et ovnslegeme 6 dannet av et ytre stål skall og et egnet ildfast materiale. En gardin 8 strekker seg oppover fra ovnslegemet 6 og har dens øvre ende tilsluttet til kappen 10 eller dekket til ovnslegemet 6. Elektroden 4 strekker seg vertikalt inne i ovnslegemet 6 gjennom en åpning 12 i kappen 10. Ovnen 2 omfatter elektriske midler for å fremskaffe en elektrisk lysbue i ovnen 2 for å smelte en ladning 14 i ovnslegemet 6. De elektriske midlene omfatter en kontakt, slik som en kontaktsko 16, forbundet til elektroden 4. Kontaktskoen 16 er montert på elektroden 4 med en konvensjonell halvring 18. Ovnen 2 kan også forsynes med et vannkjølt omslag 20 for avkjøling av elektroden 4 over kontaktskoen 16. Holdemidler er fremskaffet for å holde elektroden 4 vertikalt inne i ovnen 2. Holdemidlene omfatter fortrinnsvis reguleringssylindre 22 og to klippebånd 24 montert på et øvre gulv 26 i ovnsbygningen og bærer elektroden 4. Referring to fig. 1, where an electric arc furnace 2 where an electrode 4 according to this invention can be used is illustrated. The furnace 2 is of conventional design and can be used to melt e.g. ferrosilicon and silicon metal. As is well known in the field, the furnace 2 can comprise a furnace body 6 formed from an outer steel shell and a suitable refractory material. A curtain 8 extends upwards from the furnace body 6 and has its upper end connected to the casing 10 or the cover of the furnace body 6. The electrode 4 extends vertically inside the furnace body 6 through an opening 12 in the casing 10. The furnace 2 comprises electrical means for providing a electric arc in the furnace 2 to melt a charge 14 in the furnace body 6. The electrical means comprise a contact, such as a contact shoe 16, connected to the electrode 4. The contact shoe 16 is mounted on the electrode 4 with a conventional half ring 18. The furnace 2 can also is provided with a water-cooled cover 20 for cooling the electrode 4 above the contact shoe 16. Holding means are provided to hold the electrode 4 vertically inside the furnace 2. The holding means preferably comprise regulating cylinders 22 and two shear bands 24 mounted on an upper floor 26 in the furnace building and carrying the electrode 4 .

Henviser til fig. 2 og 3, den selvbakende elektroden 4 i henhold til denne oppfinnelsen omfatter en langstrakt elektrisk ledende kappe 30 som er åpen i begge ender som strekker seg hovedsakelig vertikalt inne i ovnen 2 under anvendelse. Denne kappen 30 har en øvre ende 31 og en nedre ende 33. En sentral kjerne 32 lagd av et varmeledende materiale, fortrinnsvis av et karbonholdig materiale, er plassert inne i og i avstand fra kappen 30. Kappen 30 og sentralkjernen 32 definerer en ringformet kanal 34 hvor den karbonholdige elektrodemassen 36, fortrinnsvis Søderbergmassen kan mates, smeltes og bakes. Med andre ord, en karbonholdig elektrodemasse 36 omgir sentralkjernen 32, og massen 36 er produsert for å herdes til en fast elektrode ved oppvarming og for å bindes til sentralkjernen 32. Referring to fig. 2 and 3, the self-baking electrode 4 according to this invention comprises an elongate electrically conductive sheath 30 which is open at both ends and which extends substantially vertically inside the furnace 2 in use. This jacket 30 has an upper end 31 and a lower end 33. A central core 32 made of a heat-conducting material, preferably of a carbonaceous material, is located within and at a distance from the jacket 30. The jacket 30 and the central core 32 define an annular channel 34 where the carbonaceous electrode mass 36, preferably the Søderberg mass, can be fed, melted and baked. In other words, a carbonaceous electrode mass 36 surrounds the central core 32, and the mass 36 is manufactured to harden into a solid electrode upon heating and to bond to the central core 32.

Sentralkjernen 32 kan utformes som en stav eller andre definerte former og holdes sentralt inne i kappen 30-med minst ett rammeverk 37 som forhindrer en relativ bevegelse av sentralkjernen med hensyn til kappen 30 forårsaket av massebevegelsen mellom kjernen 32 og kappen 30. The central core 32 can be designed as a rod or other defined shapes and is held centrally within the sheath 30 with at least one framework 37 which prevents a relative movement of the central core with respect to the sheath 30 caused by the mass movement between the core 32 and the sheath 30.

Kappen 30 er fortrinnsvis lagd av et tynnvegget ordinært stål eller tykkere vegget Dural<®> slik at stivheten til veggene kan motstå det radielle trykket av den oppfylte The jacket 30 is preferably made of a thin-walled ordinary steel or thicker-walled Dural<®> so that the rigidity of the walls can withstand the radial pressure of the filled

Søderbergmassen 36. Fyllingen av Søderbergmassen 36 inn i elektrodekappen 30 gjøres på et kvasikontinuerlig vis for å minimalisere fallhøydene og også den totale lengden over kontaktskoene. The Søderbergmassen 36. The filling of the Søderbergmassen 36 into the electrode sheath 30 is done in a quasi-continuous manner in order to minimize the drop heights and also the total length over the contact shoes.

I tilfellet hvor silisiummetall produseres i ovnen 2, er kappen 30 fortrinnsvis lagd av et materiale som ikke er legert med et metall valgt fra gruppen bestående av titan, vanadium, tantalum, krom, zirkonium og nikkel for å forhindre forurensning av silisiummetallet som skal produseres i ovnen 2 med ett av de nevnte metallene under konsumeringen av kappen i ovnen 2. In the case where silicon metal is produced in the furnace 2, the jacket 30 is preferably made of a material not alloyed with a metal selected from the group consisting of titanium, vanadium, tantalum, chromium, zirconium and nickel in order to prevent contamination of the silicon metal to be produced in furnace 2 with one of the aforementioned metals during the consumption of the mantle in furnace 2.

Spesielt er det foretrukket i dette tilfellet at kappen 30 er lagd av et metall valgt fra gruppen bestående av kobber, messing og aluminium. In particular, it is preferred in this case that the sheath 30 is made of a metal selected from the group consisting of copper, brass and aluminium.

Som vist i fig. 2 og 3, omfatter rammeverket 37 som sikrer sentralkjernen 32 til en indre overflate i kappen 30 fortrinnsvis et par med motstående staver 38, hvor hver stav 38 strekker seg hovedsakelig horisontalt og har en første ende 40 drevet inn i sentralkjernen 32 og en andre ende 42 sikret til den indre overflaten til bekledningen 30. En stang 44 strekker seg gjennom sentralkjernen 32 under stavparet 38, stangen 44 har dens motstående ytre ender 46 utstikkende fra sentralkjernen 32. Rammeverket 37 omfatter ytterligere to laterale rammemedlemmer 48 som hver binder sammen den andre enden 42 til hver stav 38 til den tilsvarende ytre ende 46 til stangen 44. Refererer til fig. 3, to ytterligere staver 60 kan fortrinnsvis fremskaffes for å forhindre at sentralkjernen vrir seg eller roterer inne i kappen 30. Hver av stengene 60 omfatter en første ende 62 sikret til sentralkjernen 32 og den andre ende 64 sikret til den indre veggen til kappen 30, de to stavene 60 er tangensielle med sentralkjernen 32. As shown in fig. 2 and 3, the framework 37 which secures the central core 32 to an inner surface of the jacket 30 preferably comprises a pair of opposed rods 38, each rod 38 extending substantially horizontally and having a first end 40 driven into the central core 32 and a second end 42 secured to the inner surface of the cladding 30. A rod 44 extends through the central core 32 below the pair of rods 38, the rod 44 having its opposite outer ends 46 projecting from the central core 32. The framework 37 comprises two further lateral frame members 48 each of which binds the other end 42 to each rod 38 to the corresponding outer end 46 of the rod 44. Referring to FIG. 3, two additional rods 60 may preferably be provided to prevent the central core from twisting or rotating within the sheath 30. Each of the rods 60 comprises a first end 62 secured to the central core 32 and the second end 64 secured to the inner wall of the sheath 30, the two rods 60 are tangential to the central core 32.

Selv om det ikke er nødvendig, kan utfoldende ark 47 (eng: spread-out sheets) festes til den indre overflaten til kappen 30 for å bedre forhindre en ekstrudering nedover av den bakte massen 36. Eksperimenter viser imidlertid at rammeverket 37 alene forhindrer svært godt en hvilken som helst nedadrettet ekstrudering av den bakte elektroden 36, den bakte elektroden 36 er bundet til rammeverket 37. Although not necessary, spread-out sheets 47 may be attached to the inner surface of the jacket 30 to better prevent downward extrusion of the baked mass 36. However, experiments show that the framework 37 alone prevents very well any downward extrusion of the baked electrode 36, the baked electrode 36 is bonded to the framework 37.

Refererer til fig. 2 hvor en konvensjonell Søderbergelektrode 49 er illustrert under elektroden 4 i henhold til foreliggende oppfinnelse. Denne konvensjonelle Søderbergelektroden 49 omfatter kappen 50 og finner 52 montert på den indre veggen til kappen 50. Den selvbakende elektrode 54 dannes inne i kappen 50 og både elektroden 54 og kappen 50 beveges sammen nedover. Denne type elektrode er godt kjent og behøver ingen ytterligere beskrivelse. Som man forstår, kan denne konvensjonelle Søderbergelektroden 48 ha den samme diameteren som elektroden 4 i henhold til oppfinnelsen, noe som viser at det er mulig å hoppe fra produksjon av ferrosilisium ved å anvende regulære Søderbergelektroder 49 til produksjon av silisiummetall ved å anvende elektroder i henhold til oppfinnelsen uten dødtid eller stenging av hele ovnen. Referring to fig. 2 where a conventional Søderberg electrode 49 is illustrated below the electrode 4 according to the present invention. This conventional Søderberg electrode 49 comprises the sheath 50 and fins 52 mounted on the inner wall of the sheath 50. The self-baking electrode 54 is formed inside the sheath 50 and both the electrode 54 and the sheath 50 are moved downward together. This type of electrode is well known and needs no further description. As will be understood, this conventional Söderberg electrode 48 can have the same diameter as the electrode 4 according to the invention, which shows that it is possible to jump from the production of ferrosilicon by using regular Söderberg electrodes 49 to the production of silicon metal by using electrodes according to the invention without dead time or closing the entire furnace.

Den bestemte strukturen til elektroden i henhold til oppfinnelsen tillater en stor reduksjon i metallvolumet, slik som stål, som normalt anvendes for å forhindre ekstrudering av den selvbakte elektroden nedover. Med elektroden i henhold til oppfinnelsen er det mulig å oppnå silisiummetallinnhold som er mindre enn 0,5 % jern, med en kappe som fortsatt er lagd av stål. The specific structure of the electrode according to the invention allows a large reduction in the volume of metal, such as steel, which is normally used to prevent downward extrusion of the self-baked electrode. With the electrode according to the invention, it is possible to achieve a silicon metal content of less than 0.5% iron, with a jacket still made of steel.

Utførlige studier av bakemønstre for både en konvensjonell Søderbergelektrode og en sammensatt elektrode hvor senteret av elektroden er av et fast materiale som har vesentlig forskjellig termisk og elektrisk ledningsevne, har vist at når elektroden omfatter en sentralkjerne med en høy ledningsevne, blir varme og bakemønsteret høyere i kontaktskoområdet sammenlignet med en konvensjonell Søderberg-teknologi. Mer bestemt, inntreffer baking av massen fra senteret av den høyt varmeledende faste kjernen utover i den omgivende Søderberg-massen mot kappen. 1 kontrast, med en konvensjonell Søderbergelektrode inntreffer bakingen av massen fra kappen og finnene, dvs. fra yttersiden av elektroden, mot innsiden av den samme, på grunn av at det ikke er forskjell i ledningsevne mellom kjernen og Søderbergmaterialet. Detailed studies of baking patterns for both a conventional Søderberg electrode and a composite electrode where the center of the electrode is made of a solid material with significantly different thermal and electrical conductivity have shown that when the electrode includes a central core with a high conductivity, heat and the baking pattern become higher in the contact shoe area compared to a conventional Søderberg technology. More specifically, baking of the mass occurs from the center of the highly thermally conductive solid core outward into the surrounding Søderberg mass towards the mantle. 1 contrast, with a conventional Søderberg electrode, the baking of the mass occurs from the sheath and the fins, i.e. from the outside of the electrode, towards the inside of the same, due to the fact that there is no difference in conductivity between the core and the Søderberg material.

Denne oppfinnelsen anvender, i et velbalansert system, varmeledningsevnen til sentralkjernen 32 for å bake den omgivende Søderbergmassen 36. Dette nødvendiggjør ikke en relativ bevegelse av den bakte elektroden 36 med hensyn på den omgivende kappen 30 som er tilfellet med sammensatte elektroder kjent fra tidligere teknikk og for anvendelse i silisiummetallproduksjon. This invention uses, in a well-balanced system, the thermal conductivity of the central core 32 to bake the surrounding Søderberg mass 36. This does not necessitate a relative movement of the baked electrode 36 with respect to the surrounding sheath 30 as is the case with composite electrodes known from the prior art and for use in silicon metal production.

Fremgangsmåten for å danne en på stedet selvbakende elektrode 4 i en elektrisk lysbueovn 2, i henhold til foreliggende oppfinnelse, omfatter de etterfølgende trinn. The method for forming an on-site self-baking electrode 4 in an electric arc furnace 2, according to the present invention, comprises the following steps.

a) En langstrakt elektrisk ledende kappe med åpne ender er fremskaffet. a) An elongated electrically conductive sheath with open ends is provided.

b) En langstrakt sentral kjerne 32 av et varmeledende materiale er plassert b) An elongated central core 32 of a heat-conducting material is placed

inne i og i avstand fra kappen 30. inside and at a distance from the mantle 30.

c) Sentralkjernen 32 sikres til den indre overflate i kappen 30 og holdes sentralt inne i kappen 30. d) Den langstrakte elektrisk ledende kappe 30 slippes inne i ovnen 2 for hovedsakelig vertikal utstrekning i denne. e) En .mengde karbonholdig elektrodemasse 36 introduseres i kappen 30 og som omgir sentralkjernen 32. Massen 36 er konstruert for å herdes til en fast c) The central core 32 is secured to the inner surface of the jacket 30 and is held centrally inside the jacket 30. d) The elongated electrically conductive jacket 30 is dropped into the furnace 2 for mainly vertical extension therein. e) A quantity of carbonaceous electrode mass 36 is introduced into the sheath 30 and which surrounds the central core 32. The mass 36 is designed to harden to a solid

elektrode ved oppvarming og for å bindes til sentralkjernen 32. electrode when heated and to be bonded to the central core 32.

f) En elektrisk lysbue er tilstede i ovnen 2 på kjent vis og trenger ingen ytterligere beskrivelse. f) An electric arc is present in the furnace 2 in a known manner and needs no further description.

I trinn c) kan sentralkjernen 32 med fordel sikres til kappen 30 ved å drive henholdsvis inn i to motstående sider av sentralkjernen 30 en første ende 40 av en korresponderende stav 38 i et par motstående staver 38 og så sikre en andre ende 42 av hver av de motstående stavene 38 til den indre overflaten til kappen 30 slik at hver stav 38 strekker seg generelt horisontalt inne i kappen 30. En stang 44 innføres gjennom sentralkjernen 32 under de to stavene 38 slik at den motstående ytre ende 46 til stangen 44 stikker ut fra sentralkjernen 32. Den andre enden 42 til hver stav 38 er henholdsvis forbundet til korresponderende ytre ende 46 til stangen 44 med et lateralt rammeelement 48. In step c) the central core 32 can advantageously be secured to the sheath 30 by respectively driving into two opposite sides of the central core 30 a first end 40 of a corresponding rod 38 in a pair of opposing rods 38 and then securing a second end 42 of each of the opposing rods 38 to the inner surface of the jacket 30 so that each rod 38 extends generally horizontally within the jacket 30. A rod 44 is inserted through the central core 32 below the two rods 38 so that the opposite outer end 46 of the rod 44 projects from the central core 32. The other end 42 of each rod 38 is respectively connected to the corresponding outer end 46 of the rod 44 by a lateral frame element 48.

I tilfellet hvor den dannede elektroden 44 anvendes for produksjon av silisiummetall, kan kappen 30 i trinn d) fortrinnsvis slippes på toppen av en allerede Søderbergtype selvbakende elektrode 49 anvendes for produksjon av ferrosilisium som vist i fig. 2.1 dette tilfellet, kan kappen 30 anvendes for produksjon av silisium ha hovedsakelig samme diameter som den ytre kappen 50 til Søderbergelektroden 38. Som nevnt ovenfor, kan man se at det er mulig å lett hoppe fra produksjonen av ferrosilisium ved å anvende regulær Søderbergelektrode 38 til produksjon av silisiummetall ved å anvende elektroden i henhold til elektroden uten dødtid eller avstengning av hele ovnen. In the case where the formed electrode 44 is used for the production of silicon metal, the sheath 30 in step d) can preferably be dropped on top of an already Søderberg-type self-baking electrode 49 used for the production of ferrosilicon as shown in fig. 2.1 in this case, the sheath 30 can be used for the production of silicon having substantially the same diameter as the outer sheath 50 of the Søderberg electrode 38. As mentioned above, it can be seen that it is possible to easily skip the production of ferrosilicon by using regular Søderberg electrode 38 to production of silicon metal by applying the electrode according to the electrode without dead time or shutdown of the entire furnace.

Claims

1. An in-situ self-baking electrode (4) suitable for the production of silicon metal and silicon alloys for use in an electric arc furnace (2), wherein the electrode (4) is characterized in that it comprises: an elongate electrically conductive sheath (30) which is open at both ends and which extends substantially vertically inside the furnace (2), wherein the sheath is made of a material not alloyed with a metal selected from the group consisting of titanium, vanadium, tantalum, chromium, zirconium and nickel to prevent contamination of a product to be produced in the furnace with any of said metals from the ongoing consumption of the jacket (30) in the furnace (2), a central core ( 32) arranged inside and at a distance from the jacket (30), where the central core (32) is made of a heat-conducting carbonaceous material, at least one framework (37) inside the jacket (30), where the framework (37) secures the central core (32) to an inner surface of the sheath (30) to hold the central core centrally within the sheath (30) and to prevent an extrusion of the central core (32) downwards, and a carbonaceous electron mass (36) surrounding the central core, and wherein the mass (36) is designed to be hardened t il a fixed electrode when heated and to be bonded to the central core (32).

2. An on-site self-baking electrode (4) according to claim 1, characterized in that the central core (32) is made of carbon rods connected to each other.

3. An on-site self-baking electrode (4) according to claims 1-2, characterized in that the sheath (30) is made of one metal selected from the group consisting of copper, brass and aluminium.

4. An on-site self-baking electrode (4) according to claims 1-3, characterized in that at least one framework (37) comprises: a pair of opposed rods (38), where each rod (38) extends mainly horizontally and has a first end (40) driven into the central core (32) and a second end (42) secured to the inner surface of the jacket (30); a rod (44) extending through the central core (32) below the pair of rods (38) and having opposite outer ends (46) projecting from the central core (32); and two lateral frame members (48) each connecting the other end (42) of each rod (38) to a corresponding outer end (46) of the rod (44). r

5. An on-site self-baking electrode (4) according to claims 1-4, characterized in that the central core (32) is hollow to allow internal cooling through injection of cooling gases.

6. An electric arc furnace for the production of silicon metal and the silicon alloy (2) comprising: a furnace body (6) containing a charge (14) to be heated; a one-in-place self-baking electrode (4), characterized in that it comprises: an elongated electrically conductive jacket (30) which is open at both ends and which has an upper end (31) and a lower end (33), where the jacket (30) extends mainly vertically inside the furnace body ( 6) and is free to slide vertically through a release mechanism (24), and wherein the sheath (30) is made of a material not alloyed with a metal selected from the group consisting of titanium, vanadium, tantalum, chromium, zirconium and nickel in order to prevent contamination of a product produced in the furnace (2) with one of the aforementioned metals due to the ongoing consumption of the jacket (30) in the furnace (2), a central core (32) is arranged inside and at a distance from the jacket (30), wherein the central core (32) is made of a heat-conducting carbonaceous material; at least one framework (37) inside the jacket (30), wherein the framework (37) secures the central core (32) to the inner surface of the jacket (30) to keep the central core (32) centrally inside the jacket (30) and to prevent an extrusion of the central core (32) downwardly through the bottom end (33) of the jacket (32); a carbonaceous electrode mass (36) surrounding the central core (32), the mass (36) being designed to harden into a solid electrode upon heating and to bond to the central core (32); means for holding (22, 24) the jacket (30) in a generally vertical position within the furnace body (6); and electrical means for generating an electric arc in the furnace, the electrical means comprising a contact (16) on the jacket (30).

7. Electric arc furnace (2) according to claim 6, characterized in that the central core (32) is made of carbon rods connected to each other.

8. Electric arc furnace (2) according to requirements 6-7, characterized in that the sheath (30) is made of a metal selected from the group consisting of copper, brass and aluminium.

9. Electric arc furnace (2) according to claims 6-8, characterized in that at least one framework (37) comprises: a pair of opposing rods (38), each rod (38) extending substantially horizontally and having a first end (40) driven into the central core (32) and a second end (42) ) attached to the inner surface of the sheath (30), a rod (44) extending through the central core (32) below the pair of rods (38) and having opposite outer ends (46) projecting from the central core (32); and two lateral frame members (48), each connecting the other end (42) of each rod (38) to a corresponding outer end (46) of the rod (44).

10. Electric arc furnace (2) according to claims 6-9, characterized in that the central core (32) is hollow to allow internal cooling by injection of cooling gases.

11. Method for forming an in-situ self-baking electrode (4) for the production of silicon metal and silicon alloys in an electric arc furnace, characterized in that the process comprises the steps of: a) providing an elongated electrically conductive sheath (30) which is open at both ends , and made of a material not alloyed with a metal selected from the group consisting of titanium, vanadium, chromium, zirconium and nickel to prevent contamination of a product produced in the furnace with one of said metals due to the ongoing consumption of the mantle (30) in the oven (2); b) providing a central core (32) of a carbonaceous heat-conducting material within and spaced from the jacket (30); c) securing the central core (32) to the inner surface of the sheath (30) and holding it centrally within the sheath; d) guide the elongate electrically conductive sheath (30) substantially vertically inside the furnace (2); e) introducing a quantity of carbonaceous electrode mass (36) into the jacket (30) such that the mass (36) surrounds the central core (32), and where the mass (36) is designed to harden into a solid electrode upon heating and to bond to the central core (32); and f) contacting the sheath (30) to an electrical power source; and g) generating by means of the electric power source an electric arc in the furnace (2).

12. Procedure according to claim 11, characterized in that step c) comprises the steps of: - driving a first end (40) to a corresponding rod (38) in a pair of opposite rods (38) irin in two opposite sides of the central core (32) and securing a second end ( 42) to each of the opposing rods (38) to the inner surface of the jacket (30) so that each rod (38) extends horizontally inside the jacket (30); - inserting a rod (44) through the central core (32) under the two rods (38) so that the opposite outer ends (46) of each rod (44) protrude from the central core (32); and - tie together with respective lateral elements (44) the other end (42) of each rod (38) to the corresponding outer end (46) of the rod (44).

13. Procedure according to claim 11, characterized in that: - in step b) the sheath (30) is connected on top to a former Søderberg-type self-baking electrode (49) to be used in the production of ferrosilicon, where the Søderberg electrode (49) comprises an outer sheath (50), and in that - the sheath (30) of the electrode (4) which is formed has essentially the same diameter as the outer sheath (50) of the Søderberg electrode (49)