NO863782L - Anordning ved selvbakende elektroder. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en anordning ved selvbakende elektroder som er anordnet for å bli nedraatet i en smelte- eller reduksjonsovn og for å bli forsynt med strømtilførselsinnretninger.

Selvbakende elektroder eller såkalte Soderberg-elektroder anvendes først og fremst for produksjon av ferro-legeringer i reduksjonsovner. Elektrodepilaren består ut-vendig av en sylindrisk platemantel med en tykkelse av 0,2-3 mm avhengig av elektrodediameteren. Pilaren bygges opp ved at tynne platerør som innvendig er forsterket med stål-ribber og/eller platefinner, suksessivt blir sveiset på pilaren i takt med elektrodeforbruket. Elektrodemasse ifylles ovenifra i røret. Elektrodemassen består ofte av antrasitt, petroleumskoks, grafitt, kullbek, kulltjære og tretjære. Lengre ned på elektrodepilaren er den elektriske strøm tilkoblet via såkalte kontaktsko. Bakingen av elektrodemassen finner sted i sonen rundt kontaktskoene.

En bakt elektrode er en god strømleder, og en ikke bakt elektrode er en dårlig strømleder. Når strømmen passerer gjennom elektrodemassen, blir denne oppvarmet ved at mot-standsvarme utvikles. Først mykner massen og smelter ved 50-100°C i avhengighet av sammensetningen. Ved 350°C begynner bakingen, og gasser og flyktige bestanddeler begynner da å avgå. Bakingen kan fortsette opp til ca. 800°C hvor de siste flyktige materialer avdrives. Elektrodemassen har dårlig ledningsevne før bakingen. Stålmantelen og den inn-vendige stålarmering må derfor for en stor dels vedkommende bære den elektriske strøm i sonen like under kontaktskoene hvor bakingen ennu ikke er blitt fullstendig.

Bakingen av elektrodemassen ifølge den ovenfor be-skrevne Soderberg-elektrodeprosess er komplisert og vanskelig å styre. Når forbrukshastigheten er større enn bakehastigheten, kan såkalt grønnbrudd inntreffe, hvorved ubaket elektrodemasse rutsjer ut av platemantelen og fyller ovnsrommet. En slik hendelse er risikabel for materialer, omgivelsene og personalet.

En annen ulempe ved denne type av elektrodefremstilling er også at den ikke enkelt kan automatiseres og at med plater ommantlede elektroder ikke kan anvendes for såkalt Si-metallfremstilling hvor jern er en skadelig forurensning.

Et slikt Si-metall anvendes som råmateriale for fremstilling av halvledere og for legering av aluminium.

Den foreliggende oppfinnelse angår en.løsning av disse og andre problemer som henger sammen med disse. Anordningen ifølge oppfinnelsen er særpreget ved at det i materetningen før strømtilførselsorganene er anordnet en induksjonsovn eller varmer som omslutter elektroden og som er beregnet å skulle tilføre energi til elektroden i og for baking. Det anvendes følgelig en induksjonsovn for oppvarming og baking av elektrodemassen.

Fordelene med oppfinnelsen er flere:

- Bakehastigheten kan reguleres, og derved kan risikoen for elektrodebrudd unngås. Dette muliggjør også anvendelse av den selvbakende elektrode for anvendelser hvor det idag er nødvendig å anvende forbakte elektroder (kull- eller

grafittelektroder).

- Stålommantlingen og armeringen unngås, og derved kan elektrodeproduksjonen automatiseres enklere. - Elektroden kan anvendes for eksempel for Si-metallproduk-sjon fordi intet jern forekommer i elektroden. - Konstruksjonsmessige fordeler oppnås hva gjelder kontakt-skoenes utformning og plassering. Kontaktskoene kan

plasseres over ovnshvelvet fordi strømtapene blir begrensede.

- En hul elektrode kan fremstilles på enkel måte.

Elektroden kan formes av en sylindrisk platemantel

som i sonen for induksjonsovnen går over i en keramisk mantel for derefter nedenfor ovnen igjen å gå over i en del med platemantel. Elektrodepilaren holdes normalt oppe av elektrodeholdere som er plassert under ovnen og som griper om den bak-ede med mantel forsynt elektrode ifølge den nedenstående beskrivelse og de vedføyede figurer. Fremmatingen av elektroden kan skje for eksempel med spesielle fremmatings-sylindere. Når fremmating av elektroden foretas, er mantelen og ovnen i låst posisjon, og elektrodemassen synker i mantelen. Elektrodemasse kan automatisk fylles på i takt med matingen. Når elektroderegulering foretas, beveger

mantelen og ovnen seg sammen med elektrodepilaren, dvs. at det ikke forekommer noen relativ bevegelse mellom elektrodemasse og mantel. Elektrodereguleringen kan foretas for eksempel med elektrodereguleringssylindere.

Oppfinnelsen er nærmere eksemplifisert på de ved-føyede Figurer, hvorav Fig.l viser en hullelektrode med induktiv oppvarmingsinnretning eller ovn,

Fig. 2 et detaljoppriss for induksjonsovnen og

Fig. 3 sammenhengen mellom bakningsgrad-bakningssone.

På Fig. 1 er en selvbakende elektrode 2 som er forsynt med en platemantel 1 vist, og elektroden er beregnet å skulle nedmates i en ovn. Elektrisk strøm (strømtil-førsel ved 3) tilkobles via en kontaktsko 4, og nedmatingen finner sted via et ovnshvelv 5.

Elektroden 2 eller elektrodene, som kan være likestrøms-eller vekselsstrømsmatet (én- eller flerfase), er båret av elektrodeholdere 6. Nedmating av elektroden 2 kan foretas ved å la en holder slippe taket og manøvrere den annen ved hjelp av elektrodematningssylindere 7.

Elektrodepilaren holdes oppe av disse elektrodeholdere 6 som er plassert under ovnen og som griper om elektroden ifølge Fig. 1. Fremmatingen foretas ved hjelp av elektrode-matningssy lindrene 7. Når fremmating av elektroden finner sted, er mantel og ovn i låst posisjon, og den elektrodemasse som påfylles i elektrodehylsen (ved 8), synker i mantelen 1. Elektrodemasse kan påfylles automatisk i takt med matingen. Når elektroderegulering finner sted, beveger mantelen og en induktiv ovn 9 seg sammen med elektrodepilaren, dvs. at det er ingen relativ bevegelse mellom masse og mantel. Elektrodereguleringen foretas ved hjelp av elektrodereguleringssylindere 12.

En induksjonsovn 9 eller en oppvarmingsinnretning er anordnet rundt elektroden, og mantelen er på høyde med ovnen utført i keramisk materiale 10. Den keramiske glideform kan også utformes som en armert sement- eller betong-form som er armert med tråd, f.eks. av titan. Elektroden bakes i induksjonsovnen 9 i bakningssonen 11, og ved 15

er elektroden bakt.

Elektroden er i en rekke tilfeller forsynt med et sentralt, ildfast rør 13 av keramisk eller rustfritt materiale som virker som chargepåfyllingsrør og dor for hulrommet. Røret 13 bør strekke seg ned forbi bakningssonen 11. Når elektroden nedmates, følger induksjonsovnen 9 med, og ingen relativ bevegelse finner sted mellom ovn og elektrodeholdere. Elektroden er ommantlet ved elektrodeholderne 6.

Elektroden kan uthules ved hjelp av dette rør som dor eller ved hjelp av en spesiell dor 13, idet røret/doren er utført i ildfast umagnetisk materiale.

Formningen av elektroden finner sted i en mantel 2 som ikke forbrukes. Derved kan en ommantlet elektrode oppnås.

Det unngås her følgelig risiko for grønnbrudd fordi elektroden er bakt mellom kontaktsko 4 og smelte. Selv-følgelig kan også elektrodene være av uthulet type.

For å styre bakningshastigheten i de selvbakende elektroder for lysbueovner kan én eller flere av elektrodenes egenskaper måles, som spesifikk elektrisk motstand, temperatur, varmeledning, holdfasthet, tetthet etc, og fra disse verdier kan et styresignal tilveiebringes for matning av induksjonsovnen 9 og/eller elektrodenedmatningen. Disse egenskaper forandres under bakingen, og dette forhold kan anvendes for reguleringen.

Ved å måle én eller noen av disse egenskaper langs en generatrise (Fig.3) langs bakningssonen eller straks under denne (Bz) kan grader av bakning (Ba) for elektrodemassen følges. Egnede givere kan være kapasitans- eller ultralyd-givere (14, Fig. 2), men også andre typer av givere kan anvendes. Det erholdte signal anvendes foruten for indikerings-og målingsformål for styring av matningen, dvs. effekt- og energimatningen til induksjonsovnen og/eller nedmatningen av elektroden. Derved kan bakningshastigheten reguleres slik at en fullstendig bakning av elektroden kan sikres. I forlengelsen kan de forskjellige funksjoner, elektrode-matning, baking og påfylling av ny elektrodemasse 8, styres og samordnes. Eventuelt kan dette styres med hjelp av en datamaskin.

Claims (8)

1. Anordning ved selv bakende elektroder somer anordnet for å bli nedmatet i en smelte- eller reduksjonsovn og er forsynt med strømmatningsorganer (kontaktsko), karakterisert ved at det i matningsretningen før strømtilførselsorganene (4) er anordnet en induktiv ovn eller oppvarmingsinnretning (9) som omslutter elektroden (2) og som er beregnet å skulle tilføre energi til elektroden i og for baking.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at elektroden er inne-sluttet i en hylse (1) av ikke ferromagnetisk materiale, som en keramisk glideform (10) eller i en hylse av rustfritt stål eller en blanding av disse former.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at elektroden er anordnet slik at den kan uthules ved hjelp av en rørformig dor (13) eller et rør av ildfast og umagnetisk materiale.

4. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at induksjonsovnen eller -oppvarmingsinnretningen (9) er anordnet ved holdere (6) for elektroden eller elektrodene og er anordnet slik at de kan bevege seg sammen med denne eller disse når elektrodene nedmates i smeiten.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at én eller flere elektrodematningssylindere (7) for fremmatning av elektroder er anordnet ved elektrodeholderne.

6. Anordning ifølge krav 1-5, karakterisert ved at et rør (13), for eksempel av keramisk eller rustfritt materiale, er plassert sentralt i elektroden og dels fungerer som materiale- chargeringsrør til smeiten og dels som dor for elektrode-kanaler.

7. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at én eller flere av elektrodenes egenskaper er anordnet slik at de kan avføles, som spesifikk motstand, holdfasthet, temperatur, varme-stråling, tetthet, etc., ved hjelp av minst én giver (14) for å få minst ett signal for styring av matningen til induksjonsovnen (9) og/eller nedmatningen av elektrodene.

8. Anordning ifølge krav 1-7, karakterisert ved at ovnen har én eller flere elektroder og forsynes med likestrøm eller veksel-strøm (én- eller flerfase).