SE412985B

SE412985B - NON-MELTABLE ELECTRODE FOR MELTING OF METALS AND ALLOYS

Info

Publication number: SE412985B
Application number: SE7904355A
Authority: SE
Inventors: B E Paton; J V Latash; G M Grigorenko; J V Lisovoi; V V Stepanenko; G B Asoiants
Original assignee: Inst Elektroswarki Patona
Priority date: 1979-05-17
Filing date: 1979-05-17
Publication date: 1980-03-24

Description

'15 2o_ 25 ._50 55 ~ 2 '790lf355-0 icke smältbara elektroderna kan endast arbeta funktionssäkert l under en tid av 40-100 timmar, vilket inte uppfyller de ständigt ökande krav, som ställas inom elektrometallurgin, eftersom fram- ställning av exempelvis ett göt med stora dimensioner kräver en processtid av 5-10 timmar, vilket med andra ord innebär att man endast kan framställa några få göt innan elektrodens spets- partí blir funktionsodugligt. Ett ofta förekommande byte av dyrbara spetspàrtier hos icke smältbara elektroder minskar av- sevärt verkningsgraden vid framställning av göt och ökar till- verkningskostnaderna för metallgöt. '15 2o_ 25 ._50 55 ~ 2 '790lf355-0 the non-fusible electrodes can only operate reliably for a period of 40-100 hours, which does not meet the ever-increasing requirements of electrometallurgy, since the production of e.g. ingots with large dimensions require a process time of 5-10 hours, which in other words means that only a few ingots can be produced before the tip portion of the electrode becomes inoperable. A frequent replacement of expensive tip portions of non-fusible electrodes significantly reduces the efficiency in the production of ingots and increases the manufacturing costs of metal ingots.

Icke-smältbara elektroder för smältning av metaller och lege- ringar är kända (jämför exempelvis de amerikanska patentskrif- terna 5 649 758 och 3 651 259), vilka elektroder innefattar ett ihåligt hus, vid vars ena ändyta är löstagbart fäst ett ihàligt spetsparti med en ändarbetsdel, och en mellanvägg, som är anordnad i husets och spetspartiets hålrum så, att en spalt bildas mellan mellanväggen och husets och spetspartiets väggar, genom vilken spalt ett kylmedel kan strömma. Den ovan beskrivna, kända icke-smältbara elektroden inställes i en ugn i regel i en be- stämd vinkel mot det smälta matallbadets yta. Vid smältningen bringas elektroden att vrida sig kring_sin axel med en rota- tionshastighet av högst 250 varv/min. Samtidigt som den icke 'smältbara elektroden vrider sig, rör sig den ljusbåge med hög effekt, som alstras mellan arbetsdelen av elektrodens spets- parti och den metall, som skall smälta, längs det kylda spets- partiets arbetsüel, varigenom spetspartiet förslites i mycket ringa grad.Non-fusible electrodes for melting metals and alloys are known (see, for example, U.S. Patent Nos. 5,649,758 and 3,651,259), which electrodes comprise a hollow housing, one end face of which is removably attached to a hollow tip portion with a end working part, and a partition wall, which is arranged in the cavity of the housing and the tip portion so that a gap is formed between the partition wall and the walls of the housing and the tip portion, through which gap a coolant can flow. The known non-fusible electrode described above is set in an oven, as a rule, at a certain angle to the surface of the molten metal bath. During melting, the electrode is caused to rotate about its axis at a rotational speed of at most 250 rpm. As the non-fusible electrode rotates, the high power arc generated between the working portion of the tip portion of the electrode and the metal to be melted moves along the working axis of the cooled tip portion, whereby the tip portion wears to a very small degree. .

I ~Smältningen i ugnen_genomföres i regel medelst en ljusbåge med positiv anslutning, för vilket ändamål en likströmakällas pluspol kopplas till en icke smältbar elektrod. Den så ut- formade icke smältbara elektroden gör det möjligt att framställa ' metaller och legeringar av en styckeformig beskickning och klara sig utan användning av en smältbar elektrod. Den ovan beskrivna kända icke smältbara elektroden har emellertid kom- cplicerad konstruktion till följd av att den är försedd med rörliga ström- och vattentillförande organ.The melting in the furnace is generally carried out by means of an arc with a positive connection, for which purpose the positive pole of a direct current source is connected to a non-digestible electrode. The non-fusible electrode so formed makes it possible to produce metals and alloys of a piece-shaped charge and to survive without the use of a fusible electrode. However, the above-described known non-fusible electrode has a complicated construction due to the fact that it is provided with movable current and water supply means.

För att kunna vrida denna kända icke smältbara elektrod måste 10 '15 áo 25 50 55 '7904355-0 5 denna förses med speciella drivanordningar, vilket gör smält- aggregatets konstruktion mycket komplicerad. Genom att en vakuumtätningsanordning, som är anordnad vid inloppet för den roterande icke smältbara elektroden i en ugn, är komplicerad att åstadkomma, måste man i hög grad begränsa elektrodens rotationshastighet, vilket i sin tur gör det nödvändigt att använda icke smältbara elektroder med stor diameter (minst 0,5 m). Samtliga omständigheter resulterar i att de kända icke smältbara elektrodernas funktionssäkerhet och termiska verknings- grad är otillfredsställande.In order to be able to rotate this known non-fusible electrode, it must be provided with special drive devices, which makes the construction of the fusing unit very complicated. Because a vacuum sealing device provided at the inlet of the rotating non-fusible electrode in a furnace is complicated to achieve, one must greatly limit the rotational speed of the electrode, which in turn makes it necessary to use large diameter non-fusible electrodes ( at least 0.5 m). All circumstances result in the operational reliability and thermal efficiency of the known non-fusible electrodes being unsatisfactory.

I Icke smältbara elektroder för smältning av metaller och lege- ringar är kända (jämför exempelvis den amerikanska patent- skriften 5 610 796 och den brittiska patentskriften 1 525 522), där varje elektrod i regel innefattar ett ihåligt hus med ett ihàligt apetsparti, som är löstagbart fäst vid husets ena änd- _yta, och en mellanvägg, som är anordnad i husets och spets- ' partiets hålrum så, att en spalt för kylmedélspassage bildas mellan mellanväggen och husets och spetspartiets väggar. I spetspartiets hålrum är permanntmagneter_anordnade. Vid smält- ningen alstras en ljusbåge med hög effekt mellan spetspartiets arbetsdel och den metall, som skall smältas. Ljusbågen vrider sig genom att permanentmagneternas poler intar-ett bestämt läge i spetspartiets hålrum. När ljusbågen rör sig längs spets- partiets arbetsdel, utsättes spetspartiet endast för ringa erosion. Man smälter i regel metall medelst en ljusbåge med positiv anslutning, vilket resulterar i att spetspartiet får tillfredsställande beständighet vid låga rörelsehastigheter hos ljusbågen. i Den ovan beskrivna kända icke-smältbara elektrodens funktions- säkerhet säkerställas emellertid genom anordnande av kraftiga permanentmagneter, vilket ökar den icke smältbara elektrodens oytterdimensioner och följaktligen minskar dess termiska verknings- grad. Denna kända icke smältbara elektrods ihåliga spetsparti måste dessutom utformas speciellt, vilket gör framställningen av densamma komplicerad, varigenom dess tillverkningskostnad ökar. lcke smältbara elektroder för smältning av metaller och legeringar är vidare kända (jämför exempelvis de amerikanska patentskrifterna 10 15 20 25 50 55 40 ~ 4 7904355-or š 568 018, 5 569 067 och 5 480 717), vilka i regel innefattar ett ihåligt hus med ett ihåligt spetsparti, som är lösbart fäst vid husets ena ändyta och utformat med en ändarbetsèel och en mellanvägg, som är anordnad i husets och spetspartiets hàlrum så, att en spalt för kylmedelspassage bildas mellan mellanväggen och husets och spetspartiets väggar. I spetspartiets hålrum är i en speciell mantel av magnetiskt material anordnad en solenoid för alstrande av ett magnetfält, som är avsett att vrida en ljusbâge, som alstras mellan spetspartiets arbetsdel och den smälta, som skall smältas. Denna kända icke smältbara elektrods spetsparti och solenoíden är avsedda att matas från oberoende lik- strömskällor. Solenoiden matas i detta fall från en likströms- källa för låg spänning för att begränsa risken att överslag förorsakas i solenoidens isolering; Vid smältningen alstrar solenoíden ett magnetfält med hög styrka,_ som överlagras på det av ljusbågen alstrade magnetfältet och verkar så, att ljusbågen rör sig längs en ringformig rörelse- *bana'under samtidig förflyttning av ljusbàgens aktiva yta längs spetspartiets arbetsdel. Nödvändigheten av att alstra ett radiellt magnetfält med hög styrka längs spetspartiets arbets- del innebär att solenoidens undre ändyta måste ligga så nära arbetsdelen som möjligt. Genom-att ljusbågen förflyttas, får spetspartiet hög erosionsbeständighet t.o.m. vid en så hög värmeavgivningsförmåga som exemnelvis 4.' 1040 till 5 ' 40 kcal/m2 ' h i ljusbågens aktiva yta. Ljusbàgens rörelsehastighet regleras genom ändring av den likström, som från likströms- källan tillföras solenoíden. Smältningen med en sådan icke- smältbar elektrod kan genomföras medelst en ljusbàge med såväl negativ som positiv anslutning. Vid smältningen av metall medelst en ljusbåge med negativ anslutning måste emellertid ljusbågen förflyttas med en linjär hastighet överstigande 100 m/s, vilket gör det nödvändigt att alstra magnetfält med :hög styrka och följaktligen att tillföra höga likströmsstyrkor till solenoíden.Non-fusible electrodes for melting metals and alloys are known (compare, for example, U.S. Pat. No. 5,610,796 and British Pat. No. 1,525,522), where each electrode generally comprises a hollow housing with a hollow appetizing portion which is releasably attached to one end surface of the housing, and a partition wall provided in the cavity of the housing and the tip portion so that a gap for coolant passage is formed between the partition wall and the walls of the housing and the tip portion. In the cavity of the tip portion, permanent magnets are arranged. During melting, an arc with a high power is generated between the working part of the tip portion and the metal to be melted. The arc rotates by the poles of the permanent magnets occupying a specific position in the cavity of the tip portion. When the arc moves along the working part of the tip portion, the tip portion is only exposed to slight erosion. Metal is usually melted by means of an arc with a positive connection, which results in the tip portion having a satisfactory resistance at low speeds of movement of the arc. However, in the above-described known non-fusible electrode, the functional safety is ensured by arranging strong permanent magnets, which increases the outer dimensions of the non-fusible electrode and consequently reduces its thermal efficiency. In addition, the hollow tip portion of this known non-fusible electrode must be specially designed, which makes its manufacture complicated, thereby increasing its manufacturing cost. Non-fusible electrodes for melting metals and alloys are further known (compare, for example, U.S. Pat. with a hollow tip portion which is releasably attached to one end surface of the housing and formed with an end working seal and a partition wall arranged in the cavity of the housing and the tip portion so that a coolant passage gap is formed between the partition wall and the walls of the housing and tip portion. In the cavity of the tip portion, in a special sheath of magnetic material, a solenoid is arranged for generating a magnetic field which is intended to rotate an arc of light which is generated between the working part of the tip portion and the melt to be melted. The tip portion of this known non-fusible electrode and the solenoid are intended to be supplied from independent direct current sources. In this case, the solenoid is supplied from a low voltage DC source to limit the risk of overheating caused in the solenoid's insulation; Upon melting, the solenoid generates a magnetic field of high strength, which is superimposed on the magnetic field generated by the arc and acts so that the arc moves along an annular path of motion while simultaneously moving the active surface of the arc along the working portion of the tip portion. The necessity of generating a radial magnetic field of high strength along the working part of the tip portion means that the lower end surface of the solenoid must be as close to the working part as possible. By moving the arc, the tip portion has high erosion resistance up to and including at such a high heat dissipation capacity as, for example, 4. ' 1040 to 5 '40 kcal / m2' h in the active surface of the arc. The speed of motion of the arc is regulated by changing the direct current supplied to the solenoid from the direct current source. The melting with such a non-fusible electrode can be carried out by means of an arc with both negative and positive connection. However, in the melting of metal by means of an arc with a negative connection, the arc must be moved at a linear velocity exceeding 100 m / s, which makes it necessary to generate magnetic fields with: high strength and consequently to supply high DC currents to the solenoid.

Nödvändigheten av att använda speciella lågspända likströms- källor med hög effekt för matning av solenoíden med elektrisk ström kräver dels att man disponerar över ett extra utrymme för upptagande av likströmskällorna, dels att den icke-smältbara 10 15 20 25 55 “40 7904355-0 elektrodens tillverkningskostnad ökar, dels gör styrningen av smältningen komplicerad och dels minskar funktionssäkerheten vid smältningen.The necessity of using special low-voltage direct current sources for supplying the solenoid with electric current requires both an extra space for receiving the direct current sources and the non-fusible electrode of the electrode 10 15 20 25 55 “40 7904355-0 electrode. manufacturing cost increases, partly makes the control of the smelting complicated and partly reduces the functional safety of the smelting.

Dessa nackdelar har.undanröjts vid en genom den amerikanska patentskriften 4 004 076 känd icke-smältbar elektrod för smält- ning av metaller och legeringar. Denna kända icke-smältbara elektrod innefattar dels ett ihåligt cylindriskt hus, vid vars ena ändyta ett ihåligt spetsparti är lösbart fäst, dels en solenoid för alstrande av ett magnetfält, varvid minst en del av solenoiden är anordnad i spetspartiets hålrum, och dels en mellanvägg, som är koariellt anordnad i husets och spets- partiets hålrum så, att en spalt för kylmedelspassage bildas _ mellan mellanväggen och husets och spetspartiets vägg. Det ihåliga spetspartiet har formen av en med huset koaxiell rotationskropp och är utformat med en cylindrisk, overksam sidodel'och en torusformad (toroidformad)-arbetsänddel.These disadvantages have been overcome by a non-fusible electrode known from U.S. Pat. No. 4,004,076 for melting metals and alloys. This known non-fusible electrode comprises on the one hand a hollow cylindrical housing, to one end surface of which a hollow tip portion is releasably attached, on the other hand a solenoid for generating a magnetic field, at least a part of the solenoid being arranged in the cavity of the tip portion, and a partition wall. which is arranged corally in the cavities of the housing and the tip portion so that a gap for coolant passage is formed between the partition wall and the wall of the housing and the tip portion. The hollow tip portion is in the form of a rotating body coaxial with the housing and is formed with a cylindrical, inactive side part and a toroidal (toroidal) working end portion.

Solenoidens lindningsvarv är uppbyggda i form av vid det ihåliga spetspartiets sidovägg utformade skruvutsprâng och seriekopp- .lade med en likströmskälla. Solenoidens undre ändyta är anord-' nad i omedelbar närhet av ändytan av spetspartíets arbetsdel, vilket beror på att man måste alstra ett radiellt magnetfält med hög styrka längs spetspartiets arbetsdel.The winding turns of the solenoid are constructed in the form of screw projections formed at the side wall of the hollow tip portion and connected in series with a direct current source. The lower end surface of the solenoid is arranged in the immediate vicinity of the end surface of the working part of the tip portion, which is due to the need to generate a radial magnetic field of high strength along the working portion of the tip portion.

Vid smältningen alstras en ljusbåge mellan spetspartiets arbets- del och den metall, som skall smältas. Då ljusbägen brinner, flyter den elektriska strömmen från en enda strömkälla via de utspràng, som är bildade av ett i spetspártiets sidovägg upp- taget skruvspär, samt via själva sidoväggen hos spetsstycket, samtidigt som ett magnetfält alstras. Genom att själva ljusbågen inducerar ett magnetfält, tvingar överlagrandet av det magnet- fält, som alstras av utspràngen på spetsstyckets sidovägg, ljusbågen att röra sig längs en ringformig rörelsebana. Ljus- bågen rör sig i detta fall med en förutbestämd hastighet längs arbetsdelen. Genom att inkoppla solenoidens lindningsvarv i serie i läusbågens-strömkrets kan man eliminera behovet av att använda hjälplikströmskällor, vilket förenklar styrningen av smältningen och _ökar funktionssäkerheten vid smältningen. Den icke-smältbara elektroden, vid vilken solenoidens lindningsvarv är uppbyggda i form av vid spetspartiets sidovägg utformade ' 10 15 20 25 50> 35 '40 ' e 7904355-0 skruvutsprång, vilken sidovägg är avsedd att intensivt kylas av kylmedlet, har dessutom enklare konstruktion och avsevärd livslängd. Ljusbågens rörelse längs spetspartiets torusformade arbetsdel alstrar emellertid växelvärmefält i spetspartiet, vilket resulterar i uppkomst av deformationer vid spetspartiets yta, vilka i hög grad minskar den icke smältbara elektrodens livslängd.During melting, an arc is generated between the working part of the tip portion and the metal to be melted. When the arc burns, the electric current flows from a single current source via the projections formed by a screw lock received in the side wall of the tip portion, and via the side wall of the tip piece itself, while a magnetic field is generated. Because the arc itself induces a magnetic field, the superposition of the magnetic field generated by the protrusions on the side wall of the tip piece forces the arc to move along an annular path of motion. In this case, the arc moves at a predetermined speed along the working part. By connecting the winding turns of the solenoid in series in the loop arc circuit, the need to use auxiliary direct current sources can be eliminated, which simplifies the control of the melting and increases the functional reliability of the melting. The non-fusible electrode, in which the winding turns of the solenoid are built up in the form of screw protrusions formed at the side wall of the tip portion, which side side is intended to be intensively cooled by the coolant, also has a simpler construction. and considerable service life. However, the movement of the arc along the toroidal working portion of the tip portion generates alternating heat fields in the tip portion, resulting in the occurrence of deformations at the surface of the tip portion, which greatly reduce the life of the non-fusible electrode.

Användning av en cirkulerande ljusbàge med hög strömstyrka leder dessutom till att de elektriska parametrarna inte blir stabila. Då-spetspartiets arbetsdel är torusformad, måste ett axiellt hàlrum förefínnas, vilket hålrums diameter inte får understiga diametern hos den aktiva ytan för den ljusbåge, som alstras, vilket är nödvändigt för att kunna.åstadkomma en stabil rörelsebana för ljusbågens ringformiga förflyttning, eftersom ljusbågen i annat fall kommer att från den ringformiga rörelsen övergå till en rätlinjig rörelse i spetsstyckets diame- terriktning, vilket förorsakar skador på spetspartiet. En diameterökning hos det axiella hâlrummet resulterar emellertid i en motsvarande ökning av diametern hos hela, icke-smältbara elektroden, vilket plötsligt minskar ugnens termiska verknings- grad genom ökade.värmeförluster. Vid smältningen kondenseras -ånga och stänk av den metall, som skall smältas, vid-väggarna hos det axiella hålrummet i spetspartiets arbetsdel, vilket medför en formändring hos spetspartiets arbetsdel, varigenom ljusbågens rörelsestabilítet störes.In addition, the use of a circulating arc with high current leads to the electrical parameters not becoming stable. When the working part of the tip portion is toroidal, an axial cavity must be present, which cavity diameter must not be less than the diameter of the active surface of the arc generated, which is necessary to be able to provide a stable path of movement for the annular movement of the arc, since the arc in otherwise it will change from the annular movement to a rectilinear movement in the diameter direction of the tip piece, which causes damage to the tip portion. However, an increase in the diameter of the axial cavity results in a corresponding increase in the diameter of the entire non-fusible electrode, which suddenly decreases the thermal efficiency of the furnace through increased heat losses. During melting, vapors and splashes of the metal to be melted condense on the walls of the axial cavity in the working part of the tip portion, which causes a deformation of the working portion of the tip portion, thereby disturbing the stability of the arc.

För att kunna alstra ett radiellt magnetfält med hög fältstyrka längs spetspartiets arbetsdel måste solenoidens undre ändyta ligga så nära arbetsdelens ändyta som möjligt; För att intensivt kunna kyla spetspartiet, speciellt dess arbetsdel, måste man ' á andra sidan utforma kanaler med bestämd tvärsnittyta för kyl- medélspassage mellan solenoidens undre ändyta och arbetsdelens in väggar. En ökning av kanalernas tvärsnittsyta resulterar sålunda i en ökning'av avståndet mellan solenoidens undre ändyta och arbetsdelens ändyta, vilket minskar den magnetiska fältstyrkan, under det att en minskning av kanalernas tvärsnittsyta gör det nödvändigt att arbeta med höga tryck i kylsystemet, vilket kan leda till brott på spetspartiets väggar och följaktligen till en maskinskada, då reaktionsvilliga material smältes. Ü5 20 25 50 55 ﬂO “wßåšäš-O 7 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en icke- smälthar elektrod för smältning av metaller och legeringar, vid : vilken elektrod arbetsdelen och det ihåliga spetspartiet är så utformade, att elektroden får hög funktionssäkerhet och stabila elektriska parametrar under lång tid.In order to be able to generate a radial magnetic field with high field strength along the working part of the tip portion, the lower end surface of the solenoid must be as close to the end surface of the working part as possible; In order to be able to intensively cool the tip portion, especially its working part, on the other hand, channels with a definite cross-sectional area must be designed for coolant passage between the lower end surface of the solenoid and the walls of the working part. An increase in the cross-sectional area of the ducts thus results in an increase in the distance between the lower end surface of the solenoid and the end surface of the working part, which reduces the magnetic field strength, while a decrease in the cross-sectional area of the ducts makes it necessary to operate at high pressures. breakage of the walls of the tip portion and consequently to a machine damage, when reactive materials were melted. The object of the present invention is to provide a non-molten electrode for melting metals and alloys, in which: the electrode working part and the hollow tip portion are so designed that the electrode has high functional reliability and stable electrical parameters for a long time.

Detta ernàs medelst en icke smältbar elektrod för smältning av metaller och legeringar, vilken elektrod innefattar dels ett ihàligt cylindriskt hus, vid vars ena ändyta är lösbart fäst ett ihåligt spetsparti, som har formen av en med huset koaxiell rotationskropp och är utformat med en overksam cylindrisk sido- del och en krökt arbetsänddel, dels en solenoid för alstrande av ett magnetfält, vilken solenoid åtminstone delvis är anordnad i spetspartiets hålrum¿ och dels en mellanvägg, som är koaxiellt anordnad i-husets och spetspartiets hàlrum så, att en spalt för kylmedelspassage är bildad mellan mellanväggen och husets och spetspartiets väggar, varvid spetspartiets arbetsdel, enligt uppfinningen, är konvex, medan solenoidens undre ändyta är an- ordnad i spetspartiets av dess cylindriska overksamma del av- gränsade hålrum.This is achieved by means of a non-fusible electrode for melting metals and alloys, which electrode comprises on the one hand a hollow cylindrical housing, to one end surface of which a hollow tip portion is releasably attached, which has the shape of a rotating body coaxial with the housing and is formed with an inactive cylindrical side part and a curved working end part, partly a solenoid for generating a magnetic field, which solenoid is at least partly arranged in the cavity of the tip portion and partly a partition wall which is coaxially arranged in the cavity of the housing and the tip portion so that a coolant passage gap is formed between the partition wall and the walls of the housing and the tip portion, the working part of the tip portion, according to the invention, being convex, while the lower end surface of the solenoid is arranged in the cavity of the tip portion delimited by its cylindrically inactive part.

Genom att spetspartiets arbetsdel är konvex och solenoídens undre ändyta är anordnad på nämnda sätt i spetspartiets hàlrum,~ elimineras cirkulationen av den ljusbåge, som alstrats mellan arbetsdelen och den metall, som skall smältas, samtidigt som man förhindrar att ljusbågens aktiva yta överföras till sido- väggen hos den icke-smältbara elektrodens spetsparti och hus, vilket bidrar till stabiliteten hos den längsgående komposanten av det av solenoiden alstrade magnetfältet vid den konvexa arbets- delen av den icke-smältbara elektrodens spetsparti. Solenoidens magnetiska kraftlinjer är så fördelade längs arbetsdelen, att läget av ljusbågens aktiva yta - genom att ljusbågen uppvisar díamagnetism - är avgränsat av den zon, där den av solenoiden alstrade magnetiska fältstyrkan är så låg som möjligt.Detta minskar deformationen av spetspartiets arbetsdel vid-smält-' 'aningen och ökar därigenom den icke-smältbara elektrodens funk- tionssäkerhet under lång tid samt bidrar till stabiliteten hos den icke-smältbara elektrodens elektriska parametrar.Because the working part of the tip portion is convex and the lower end surface of the solenoid is arranged in the said space in the cavity of the tip portion, the circulation of the arc generated between the working portion and the metal to be melted is eliminated, while the active surface of the arc is prevented from being transferred to the side. the wall of the tip portion and housing of the non-fusible electrode, which contributes to the stability of the longitudinal component of the magnetic field generated by the solenoid at the convex working portion of the tip portion of the non-fusible electrode. The magnetic force lines of the solenoid are so distributed along the working part that the position of the active surface of the arc - by the arc exhibiting diamagnetism - is delimited by the zone where the magnetic field strength generated by the solenoid is as low as possible. This reduces the deformation of the tip part. - '' slightly and thereby increases the functional reliability of the non-fusible electrode for a long time and contributes to the stability of the electrical parameters of the non-fusible electrode.

En sådan utfdrmning av den icke-smältbara elektrodens spetsparti , . m-'s 10 15 ao 25 EO 55 8 7904355-0 t gör det vidare möjligt att framställa icke-smältbara elektroder av detta slag med liten diameter, vilket beror på att något axiellt hâlrum inte förefinnes i spetspartiet, och att därigenom avsevärt öka ugnens termiska verkningsgrad samt förhindraatt farliga drifttillstånd uppkommer till följd av att ljusbâgen överföras till sidoytorna av den icke-smältbara elektrodens spetsparti och hus med efterföljande genombränning av sidoytorna.Such an embodiment of the tip portion of the non-fusible electrode,. m-'s 10 15 ao 25 EO 55 8 7904355-0 t further makes it possible to produce non-fusible electrodes of this kind with a small diameter, which is due to the fact that no axial cavity is present in the tip portion, and thereby to considerably increase the thermal efficiency and prevented dangerous operating conditions arise as a result of the arc being transmitted to the side surfaces of the tip portion of the non-fusible electrode and housing with subsequent burning of the side surfaces.

Genom att solenoidens undre ändyta är anordnad i spetspartiets hàlrum, kyles spetspartiets arbetsdel intensivt vid smältningen, vilket även förhindrar att farliga driftförhàllanden uppkommer.Because the lower end surface of the solenoid is arranged in the cavity of the tip portion, the working part of the tip portion is intensively cooled during melting, which also prevents dangerous operating conditions from arising.

Den utföringsform av den icke-smältbara elektroden enligt upp- finningen, vid vilken spetspartiets arbetsdel har formen av en halvsfär, är mycket enkel att framställa och mycket funktions- säker. De icke-smältbara elektroderna med den så utformade ar- betsdelen av spetspartiet användes lämpligen vid elektrometallur- giska anläggningar, vid vilka metall är avsedd att behandlas under ett tryck av från 10-5 mm Hg till 760 mm Hg.The embodiment of the non-fusible electrode according to the invention, in which the working part of the tip portion has the shape of a hemisphere, is very simple to manufacture and very functional. The non-fusible electrodes with the so-called working part of the tip portion are suitably used in electrometallurgical plants, in which metal is intended to be treated under a pressure of from 10-5 mm Hg to 760 mm Hg.

Då de icke-smältbara elektroderna användes vid elektrometallur- giska anläggningar, vid vilka metall behandlas under ett tryck av 1o'2 :111 760 mm Hg, är det lämpligt, att spetspamtiets arbetsdel har formen av en rotationsparaboloid, vilket bidrar till att den ljusbåge, som skall alstras mellan arbetsdelen och den metall, som skall smältas, blir stabilare. lfall de icke-smältbara elektroderna användes vid elektro- metallurgiska anläggningar, där metall är avsedd att.behandlas under ett övertryck överstigande 760 mm Hg, är det lämpligt, att spetspartiets arbetsdel har formen av en rotationsellipsoid.When the non-fusible electrodes are used in electrometallurgical plants in which metal is treated under a pressure of 10: 2: 111 760 mm Hg, it is suitable that the working part of the tip pamt is in the form of a rotational paraboloid, which contributes to the arc, which is to be generated between the working part and the metal to be melted becomes more stable. If the non-fusible electrodes are used in electrometallurgical plants where metal is intended to be treated under an overpressure in excess of 760 mm Hg, it is suitable that the working part of the tip portion be in the form of a rotational ellipsoid.

Detta befrämjar en minskning av det specifika värmeflödet fran ljusbågens aktiva yta till den icke-smältbara elektroden.This promotes a reduction in the specific heat flow from the active surface of the arc to the non-fusible electrode.

När de icke smältbara elektroderna enligt uppfinningen användes vid elektrometallurgiska anläggningar, vid vilka metall be- hana1as under ett lågt tryck av 1o'5 till 1o'2 mm Hg, är det lämpligt,=att spetspartiets arbetsdel har formen av en rotations- hyperboloid med två hålrum. Den så utformade arbetsdelen bidrar till högre stabilitet hos den ljusbåge,_som alstras i vakuum. 10 15' 20 ~ 25. .šo 55 40 veeqsss-o 9 Den icke-smältbara elektroden enligt patentkravet 1 för smältning av metaller och legeríngar uppvisar följande fördelar. Genom att spetspartiets arbetsdel är konvex och solenoidens undre gändyta är anordnad i det hàlrum i spetspartiet, som är av~ gränsat av spetspartiets cylindriska overksamma del, elimineras cirkulation av den ljusbåge, som initierats mellan arbets- delen ooh den metall, som skall smältas, varjämte man förhindrar “att ljusbågens aktiva yta överföres till sidoväggen hos den icke~smältbara elektrodens spetsparti och hus. Detta säker- ställer stabiliteten av den längsgående komposanten av det av solenoiden alstrade magnetfältet vid den konvexa arbetsdelen av den_icke-smältbara elektrodens spetsparti. Solenoidens magne- tiska kraftlinjer är så fördelade längs arbetsdelen, att läget av ljusbàgens aktiva yta - genom att ljusbàgen uppvisar dia- magnetiska egenskaper - är avgränsat av den zon, där den av solenoiden alstrade magnetiska fältstyrkan är så låg somﬂöjligt.When the non-fusible electrodes according to the invention are used in electrometallurgical plants in which metal is processed under a low pressure of 10 to 5 mm 2 Hg, it is suitable that the working part of the tip portion is in the form of a rotational hyperboloid with two cavity. The working part so designed contributes to higher stability of the arc generated in vacuum. The non-fusible electrode according to claim 1 for melting metals and alloys has the following advantages. Because the working part of the tip portion is convex and the lower end surface of the solenoid is arranged in the cavity in the tip portion which is delimited by the cylindrical inactive portion of the tip portion, circulation of the arc initiated between the working portion and the metal to be melted is eliminated. the active surface of the arc is prevented from being transmitted to the side wall of the tip portion and housing of the non-fusible electrode. This ensures the stability of the longitudinal component of the magnetic field generated by the solenoid at the convex working part of the tip portion of the non-fusible electrode. The solenoid's magnetic lines of force are so distributed along the working part that the position of the active surface of the arc - by the arc exhibiting diamagnetic properties - is delimited by the zone where the magnetic field strength generated by the solenoid is as low as possible.

Detta bidrar till att minska deformationer i spetspartiets arbetsdel vid smältningen och följaktligen till att öka den icke-' smältbara elektrodens funktionssäkerhet under lång tid, sam- tidigt som elektrodens elektriska parametrar blir stabila. Det 'så utformade spetspartiet av den icke-smältbara elektroden enligt uppfinningen gör det dessutom möjligt att dels framställa icke-smältbara elektroder med liten diameter, vilket beror på att spetspartiet saknar det axiella hàlrummet, dels därigenom avsevärt öka ugnens termiska verkningsgrad och dels förhindra att farliga driftförhàllanden uppkommer genom överföring av ljusbàgen till sidoytorna av den icke-smältbara elektrodens spets- parti och hus med efterföljande genombränning av sidoytorna.p Genom att solenoidens undre ändyta är anordnad i hålrummet i spetspartiet, kyles spetspartiets arbetsdel intensivt vid smältningen, vilket även förhindrar att farliga driftförhållanden 'uppkommer.' ^Den icke-smältbara elektroden enligt patentkravet 2 är mycket enkel att framställa, funktionssäker oéh avsedd att användas vid elektrometallurgiska anläggningar, vid vilka metall behandlas under ett tryck av 10f5 till 760 mm Hg.This helps to reduce deformations in the working part of the tip portion during melting and consequently to increase the functional reliability of the non-fusible electrode for a long time, at the same time as the electrical parameters of the electrode become stable. The tip portion of the non-fusible electrode according to the invention thus designed also makes it possible to produce small-diameter non-fusible electrodes, which is due to the fact that the tip portion lacks the axial cavity, thereby significantly increasing the thermal efficiency of the furnace and preventing dangerous operating conditions arise by transmitting the arc to the side surfaces of the tip portion of the non-fusible electrode and housing with subsequent burning of the side surfaces.p By the lower end surface of the solenoid being arranged in the cavity in the tip portion, the working portion of the tip portion is intensely cooled. operating conditions 'arise.' The non-fusible electrode according to claim 2 is very simple to manufacture, reliable and intended for use in electrometallurgical plants in which metal is treated under a pressure of 10f5 to 760 mm Hg.

Den icke-smältbara elektroden enligt patentkravet 5 bidrar I till en högre stabilitet hos den ljusbàge, som alstras mellan u 10 15- 20 .25 BO 55 40 10? . vsøolzss-o arbetsdelen och den metall, som skall smältas, då elektroden användes vid elektrometallurgiska anläggningar, vid vilka metallen behandlas under ett tryck av 1o“2 till 760 mm ng.The non-fusible electrode according to claim 5 contributes to a higher stability of the arc generated between u 15 15-20 .25 BO 55 40 10? . vsøolzss-o the working part and the metal to be melted when the electrode is used in electrometallurgical plants, in which the metal is treated under a pressure of 1o „2 to 760 mm ng.

Den icke-smältbara elektroden enligt patentkravet 4 bidrar till att minska det specifika värmeflödet från ljusbågens aktiva punkt till den icke-smältbara elektroden, då den användes vid elmetallurgiska anläggningar, vid vilka metallen behandlas under ett övertryck överstigande 760 mm Hg.The non-fusible electrode according to claim 4 helps to reduce the specific heat flow from the active point of the arc to the non-fusible electrode when used in electrometallurgical plants in which the metal is treated under an overpressure in excess of 760 mm Hg.

Den icke-smältbara elektroden enligt patentkravet 5 bidrar till en högre stabilitet hos den ljusbàge, som alstras i vakuum, då elektroden användes vid elmetallurgiska anläggningar, vid vilka metallen behandlas under ett lågt tryck av 1O"5 till 4O'2 mm Hg. n Uppfinningen beskrivas närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar, på vilken flg. 1 visar ett vertikalt längd- snitt genom.en icke-smältbar elektrod enligt uppfinningen för smältning av metaller och legeringar, vid vilken elektrod. spetspartiets arbetsdel har formen av en halvsfär, fig. 2 visar I ett vertikalt längdsnitt genom en undre del av den icke-smältbara elektroden enligt uppfinningen, vid vilken spetspartiets arbets- del har formen av en rotationsparaboloid, fig. 3 visar ett vertikalt längdsnitt genom en undre del av den icke-smältbara elektroden enligt uppfinningen, vid vilken spetspartiets arbets- del har formen av en rotationsellipsoid, fig. 4.visar ett vertikalt längdsnitt genom en undre del av den ickeësmältbara' elektroden, vid vilken spetspartiets arbetsdel har formen av en rotationshyperboloid med två hålrum, fig. 5 visar ett vertikalt snitt genom en smältbågugn med en icke-smältbar elektrod, vars solenoid och spetsparti är seriekopplade med en enda likströmäëﬂla och fig. 6 visar ett vertikalt snitt genom en smältbågugn med en icke-smältbar elektrod, vars sole- noid och spetsparti är kopplade till oberoende likströmskällor.The non-fusible electrode according to claim 5 contributes to a higher stability of the arc generated in vacuum when the electrode is used in electrometallurgical plants in which the metal is treated under a low pressure of 10 "5 to 40" mm Hg. N The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a vertical longitudinal section through a non-fusible electrode according to the invention for melting metals and alloys, in which electrode the working part of the tip portion has the shape of a hemisphere, fig. Fig. 2 shows a vertical longitudinal section through a lower part of the non-fusible electrode according to the invention, in which the working part of the tip portion has the shape of a rotational paraboloid, Fig. 3 shows a vertical longitudinal section through a lower part of the non-fusible electrode according to the invention. , in which the working part of the tip portion is in the form of a rotational ellipsoid, Fig. 4. shows a vertical longitudinal section through a lower part of the non-molten only the electrode, in which the working part of the tip portion is in the form of a rotational hyperboloid with two cavities, Fig. 5 shows a vertical section through a melting arc furnace with a non-meltable electrode, the solenoid and tip portion of which are connected in series with a single direct current and Fig. 6 shows a vertical section through a melting arc furnace with a non-fusible electrode, the solenoid and tip portion of which are connected to independent direct current sources.

Den enligt uppfinningen föreslagna, icke-smältbara elektroden för smältning av metaller och legeringar innefattar dels ett ihåligt cylindriskt hus 1 (fig. 1), vid vars ena ändyta ett ïhâligt spetsparti 2 är lösbart fäst, dels en solenoid 5 för 10' 15 25- 50 55 40 7904355-0 11. alstrande av ett magnetfält, vilken åtminstone delvis är anordnad i spetspartiets 2 hålrum, och dels en mellanvägg 4, som är koaxíellt anordnad i husets 1 och spetspartiets 2 hàlrum så, att en spalt för kylmedelspassage bildas mellan mellanväggen 4 och husets 1 och spetspartiets 2 väggar. Mellanväggens 4 ena ändyta är fäst vid husets 1 ändvägg 5. Det ihåliga spetspartiet 2 har formen av en med huset 1 koaxiell rotationskropp och är utformat med en cylindrisk, overksam sidodel 6 och en konvex arbetsdel, som kan få olika utföríngsformer. Den utföringsform av spetspartﬂà 2, vid vilken arbetsdelen har formen av en halvsfär 7,harhögQauñjüga funktionssäherhet och är, teknologiskt sett, mycket enkel att framställa. Spetspartiets 2 arbetsdel kan, enligt uppfinningen, uppbyggas i form av en rotationsparaboloid 8 (fig. 2), en del av en rotationsellipsoid 9 (fig. 5) eller en del av en rotations- hyperboloïd 10 med två hålrum (fig. 4). Solenoidens 5 undre ändyta är, enligt uppfinningen, anordnad i ett av den cylindriska, overksamma delen 6 avgränsat hålrum i spetspartiet 2 (fíg. 1).The non-fusible electrode proposed for melting metals and alloys proposed according to the invention comprises on the one hand a hollow cylindrical housing 1 (Fig. 1), at one end surface of which a hollow tip portion 2 is releasably attached, and on the other hand a solenoid 5 for 10 Generating a magnetic field, which is at least partly arranged in the cavity of the tip portion 2, and partly a partition wall 4, which is coaxially arranged in the cavity of the housing 1 and the tip portion 2 so that a gap for coolant passage is formed between the partition wall. 4 and the walls of the housing 1 and the tip portion 2. One end surface of the partition wall 4 is attached to the end wall 5 of the housing 1. The hollow tip portion 2 has the shape of a rotating body coaxial with the housing 1 and is formed with a cylindrical, inactive side part 6 and a convex working part, which can have different embodiments. The embodiment of tip part ﬂ à 2, in which the working part has the shape of a hemisphere 7, has high quauñjüga functional reliability and is, technologically speaking, very simple to manufacture. The working part of the tip portion 2 can, according to the invention, be built up in the form of a rotational paraboloid 8 (Fig. 2), a part of a rotational ellipsoid 9 (Fig. 5) or a part of a rotational hyperboloid 10 with two cavities (Fig. 4). The lower end surface of the solenoid 5 is, according to the invention, arranged in a cavity delimited by the cylindrical, inactive part 6 in the tip portion 2 (fig. 1).

I ändväggen 5 är en inloppsrörstuts 11 för kylmedelstillförsel inbyggd_så, att den sätter ett inte visat kylsystem i förbindelse med ett av mellanväggens ytor avgränsat hålrum. I husets 1 sido- vägg är en utloppsrörstuts.12 för bortledning av kylmedlet inbyggd så, att den förbinder det inte visade kylsystemet med spalten mellan mellanväggen 4 och husets 1 och spetspartiets 2 väggar.In the end wall 5, an inlet pipe socket 11 for coolant supply is built in so that it connects a cooling system (not shown) to a cavity delimited by the surfaces of the partition wall. In the side wall of the housing 1, an outlet pipe socket 12 for discharging the coolant is built in so that it connects the cooling system (not shown) with the gap between the partition wall 4 and the walls of the housing 1 and the tip portion 2.

I rig. 5 visas en smälcbågugà med den icke-smäiebara elektronen enligt uppfinningen. Den icke-smältbára elektrodens hus 1 är hermetiskt anordnat i en övre ändvägg hos ugnens°smä1trum 15 så, att den kan utföra en fram- och återgående rörelse. I smält- rummet 15 är koaxiellt med den icke-smältbara elektrodens in- byggda hus 1 anordnad en vattenkyld kokill 14 med en botten- platta 15, som är anordnad så, att den kan utföra en fram- och återgàende rörelse medelst en stång 16. Det ihåliga spetspar- tiet 2 samt solenoiden 5 och bottenplattan 15 är via huset 1 respektive stången 16 seriekopplade med en likströmskälla 17.I rig. 5 shows a melting arc gas with the non-malleable electron according to the invention. The housing 1 of the non-fusible electrode is hermetically arranged in an upper end wall of the melting space 15 of the furnace so that it can perform a reciprocating movement. Arranged in the melting space 15 coaxially with the built-in housing 1 of the non-fusible electrode is a water-cooled mold 14 with a bottom plate 15, which is arranged so that it can perform a reciprocating movement by means of a rod 16. The hollow tip portion 2 as well as the solenoid 5 and the bottom plate 15 are connected in series via the housing 1 and the rod 16, respectively, with a direct current source 17.

I smältrummets 15 ena sidovägg är en matarbehållare 18 herme- tiskt inbyggd. En utloppsöppning hos behållarens 18 rörstuts 19 är belägen ovanför kokillens 14 hâlrum.A feed container 18 is hermetically built into one side wall of the melting chamber 15. An outlet opening of the pipe socket 19 of the container 18 is located above the cavity of the mold 14.

I fig. 6 visas en smältbågugn med en icke-smältbar elektrod, '15 ao' 25' 50 55 q: 7904355-0 vid vilken solenoiden 5 och spetspartiet 2 är anslutna till var sin av oberoende likströmskällor. Det ihåliga spetspartiet 2 samt bottenplattan 15 är vid denna utföringsform av uppfinningen via den icke-smältbara elektrodens hus 1 respektive stången 16 seriekopplade med en°likströmskälla 20, medan solenoiden 5 är kopplad till en likströmskälla 21 via anslutningar 22.Fig. 6 shows a melting arc furnace with a non-fusible electrode, '15 ao '25' 50 55 q: 7904355-0 in which the solenoid 5 and the tip portion 2 are each connected to independent direct current sources. In this embodiment of the invention, the hollow tip portion 2 and the base plate 15 are connected in series via a housing 1 of the non-fusible electrode and the rod 16, respectively, with a direct current source 20, while the solenoid 5 is connected to a direct current source 21 via connections 22.

-Smältningen i smältbâgugnen medelst den ovan beskrivna, icke- smältbara elektroden genomföras på följande sätt.The melting in the melting furnace by means of the above-described non-meltable electrode is carried out in the following manner.

I den vattenkylda, i smältrummet 15 anordnade kokillen 14 '(fig. 5) inmatas en beskíckning eller en sats i styckeform från matarbehållaren 18 via rörstutsen 19, Sedan en bestämd mängd styckeformig beskickning inmatats i kokillen 14 och ett förutbestämt tryck alstrats i smältrummet 13, sänkas den icke- smältbara elektroden nedåt tills avståndet mellan spetsen av spetspartiets 2 arbetsdel, som vid denna utföringsform ut- göres av halvsfären 7, och den styckeformiga beskickningen blivit lika med det avstånd, som bestämmas av ljusbågens initieringsbetingelser. Matningsspänningen från likströmskällan 47 pâtryckes sedan spetspartiet 2, den icke-smältbara elektro- dens aolenoid 3 och ugnens bottenplatta 15. Ljusbågen initieras genom att spetspartiets 2 arbetsdel bringas till kontakt med den styckeformiga satsen och den icke-smältbara elektroden därefter avlägsnas ett förutbestämt avstånd, som är lika med båglängden. Samtidigt som solenoiden 5'genomf1ytes av strömmen, alstrar den ett magnetfält. Den aktiva ytan hos ljusbågen, som alstrar ett eget magnetfält växelverkande med det av sole- noiden 3 alstrade magnetfältet, orienteras inom det område med den lägre, av solenoiden 5 alstrade magnetiska fältstyrka, ' som ligger i den zon, där spetsen på spetspartiets 2 arbetsdel är belägen. Den av solenoiden 5 alstrade magnetiska fältstyrkan ökar i riktning från arbetsdelens spets till spetspartiets 2 overksamma del 6. En sådan fördelning av det av solenoiden 5 alstrade magnetfältet längs spetspartiets 2 arbetsdel säker- ställas genom dels det ovan beskrivna inbördes läget för sole- noiden 5 och arbetsdelen (dvs. halvsfären 7 vid denna utförings- _form) och dels utformningen av arbetsdelen. Detta säkerställer att ljusbàgens aktiva yta intar ett stabilt läge i utrymmet, eftersom den axiella komposanten av det av solenoiden 5 alstrade 10 15 20 '25' 50 55 790-4355-0 e: magnetfältet i zonen för arbetsdelen är större än magnetfältets~ radiella komposant. Vid smältningen regleras det elektriska drifttillstàndet genom ändring av den likström, som tillföras- från likströmskällan 47, samt genom ändring av båglängden.In the water-cooled mold 14 '(Fig. 5) arranged in the melting chamber 15 (Fig. 5), a charge or batch is fed from the feed container 18 via the pipe socket 19. After a certain amount of piece-shaped charge is fed into the mold 14 and a predetermined pressure is generated in the melting chamber 13, the non-fusible electrode is lowered downwards until the distance between the tip of the working part of the tip portion 2, which in this embodiment consists of the hemisphere 7, and the piece-shaped charge has become equal to the distance determined by the initial conditions of the arc. The supply voltage from the DC source 47 is then applied to the tip portion 2, the non-fusible electrode aolenoid 3 and the furnace bottom plate 15. The arc is initiated by contacting the tip portion 2 of the tip portion and the non-fusible electrode is then removed as a predetermined distance. is equal to the arc length. At the same time as the solenoid 5 'is passed through by the current, it generates a magnetic field. The active surface of the arc, which generates its own magnetic field interacting with the magnetic field generated by the solenoid 3, is oriented within the area with the lower magnetic field strength generated by the solenoid 5, which lies in the zone where the tip of the tip portion 2 works is located. The magnetic field strength generated by the solenoid 5 increases in the direction from the tip of the working part to the idle part 6 of the tip portion 2. Such a distribution of the magnetic field generated by the solenoid 5 along the working portion of the tip portion 2 is ensured by the relative position of the solenoid 5 and the working part (i.e. the hemisphere 7 in this embodiment) and partly the design of the working part. This ensures that the active surface of the arc assumes a stable position in the space, since the axial component of the magnetic field generated by the solenoid 5 e: the magnetic field in the zone of the working part is larger than the radial component of the magnetic field . During melting, the electrical operating state is regulated by changing the direct current supplied from the direct current source 47, and by changing the arc length.

Metallen kan bringas att smälta medelst en ljusbåge med såväl negativ som positiv anslutning.The metal can be caused to melt by means of an arc with both negative and positive connection.

Allteftersom satsen i styckeform smälter, sänkes bottenplattan 15 nedåt medelst stången 16, samtidigt som det av satsen fram- ställda götet drages ut. Satsen i styckeform inmatas kontinuer- ligt i bestämda portioner i kokillen 14 från matarbehàllaren 18 -genom rörstutsen 19.As the batch in piece form melts, the bottom plate 15 is lowered downwards by means of the rod 16, at the same time as the ingot produced by the batch is pulled out. The batch in piece form is continuously fed in certain portions into the mold 14 from the feed container 18 - through the pipe socket 19.

Vid smältningen avledes värmet kontinuerligt från ytan av den icke smältbara elektrodens hus 1 och spetsstjcke 2, för vilket ändamål kylmedlet från det inte visade kylsystemet kontinuer- ligt tillföres den icke-smälttara elektroden. Kylmedlet införas genom inloppsrörstutsen 14; strömmar genom det av mellanväggens 4 ytor avgränsade hålrummet och bortledes genom utloppsrör- stutsen 12, samtidigt som det borttager värme från väggarna hos den icke-smältbara elektrodens hus 1 och spetsparti 2.During melting, the heat is continuously dissipated from the surface of the housing 1 and the tip 2 of the non-meltable electrode, for which purpose the coolant from the cooling system (not shown) is continuously supplied to the non-meltable electrode. The coolant is introduced through the inlet nozzle 14; flows through the cavity delimited by the surfaces of the partition wall 4 and is discharged through the outlet pipe socket 12, at the same time as it removes heat from the walls of the housing 1 and the tip portion 2 of the non-fusible electrode.

Smältningen kan ske i vakuum eller under övertryck. Ifall smältningen sker under ett tryck av'1O'5 till 760 mm Hg, utgöres lämpligen arbetsdelen av det icke-smältbara elektro- dens spetsparti 2 av en halvsfär 7'(fig. 1). Då trycket är mellan 1O°2 och 760 mm Hg, utgöres lämpligen arbetsdelen av elektrodens spetsparti 2 av en rotationsparaboloid 8 (fig. 2).The melting can take place in vacuum or under overpressure. If the melting takes place under a pressure of 10 '5 to 760 mm Hg, the working part of the tip portion 2 of the non-fusible electrode is suitably constituted by a hemisphere 7 '(Fig. 1). When the pressure is between 10 ° 2 and 760 mm Hg, the working part of the tip portion 2 of the electrode is suitably constituted by a rotational paraboloid 8 (Fig. 2).

Vid ett övertryck överstigande 760 mm Hg utgöres arbetsdelen lämpligen av en del av en rotationsellipsoid 9 (fig. 3). Vid ett lågt tryck av 1O'5 till 10-2 mm Hg utgöres spetspartiets 2 arbetsdel lämpligen av en del av en rotationshyperboloid 10 med två hålrum (fig. 4).At an overpressure exceeding 760 mm Hg, the working part is suitably formed by a part of a rotational ellipsoid 9 (Fig. 3). At a low pressure of 10 -5 to 10-2 mm Hg, the working part of the tip portion 2 is suitably constituted by a part of a rotational hyperboloid 10 with two cavities (Fig. 4).

Vid smältning-av metall i den i fig. 6 visade smältbàgugnen genomföras förloppet huvudsakligen analogt med det ovan be- skrivna med.undantag av att_man först alstrar solenoidmagnet- fältet genom att mata solenoiden 5 med likström från ström- källan 21 och därefter initierar en_ljusbåge genom att lik- strömmen från strömkällan 20 tillföres spetspartiet 2 och a i vsoazss-o bottenplattan 15. Ett sådant förfarande för smältning av metall' användes lämpligen, då man arbetar med låga strömstyrkor vid smältning av metall med hög gashalt.When melting metal in the melting arc furnace shown in Fig. 6, the process is carried out substantially analogously to that described above, except that the solenoid magnetic field is first generated by feeding the solenoid 5 with direct current from the current source 21 and then initiating an arc through that the direct current from the current source 20 is supplied to the tip portion 2 and to the base plate 15. Such a method for melting metal is suitably used when working with low currents in melting metal with a high gas content.

Användningen av den icke-smältbara elektroden enligt uppfinningen för smältning av metaller och legeringar i smältbågugnar bidrar alltså till att avsevärt minska det totala och specifika värme- flödet från ljusbågens aktiva punkt till den icke-smältbara elektrodens ihåliga spetsparti 2. Detta uppnås genom minskning av spänningsfallet i närheten av elektroden genom att läget för ljusbågens aktiva punkt är stabilt. Den stabila ljusbågen träder _i mindre intensiv energiväxling med det omgivande mediet, vilket bidrar till att minska de axiella och radiella gastemperatur- gradienterna i ljusbågens urladdningsrum. En minskning av den axiella temperaturgradienten leder till en minskning av längden av ljusbågens i närheten av elektroden liggande område och följaktligen en minskning av spänningsfallet i närheten av elektrbden, under det att en minskning av den radiella temperatur- gradienten i ljusbågens urladdningsrum resulterar i en ökning av diametern hos ljusbågens aktiva punkt. De båda, sammanlagda faktorerna gör det möjligt att minska det specifika värmeflödet -i ljusbågens aktiva yta från 1 kw/ma nu 2-10” kw/m2. att a sådant värmeﬁlöde kan lätt bortledas genom i och för sig kända kylförfaranden. Den stabila¿ljusbàgen, som alstrar låga speoifika värmeflöden, förorsakar inte några avsevärda termiska eller mekaniska spänningar i spetspartiet 2, vilket i hög grad minskar deformationen och den specifika erosionen av spets- partiet 2 (från 1Q'8 till ¶0_9 g per kw), samtidigt som livs- 'längden hos elektrodens spetsparti 2 ökar från 500 till 500 timmar.The use of the non-fusible electrode according to the invention for melting metals and alloys in molten arc furnaces thus contributes to significantly reducing the total and specific heat flow from the active point of the arc to the hollow tip portion 2 of the non-fusible electrode. This is achieved by reducing the voltage drop. in the vicinity of the electrode because the position of the active point of the arc is stable. The stable arc enters less intense energy exchange with the surrounding medium, which helps to reduce the axial and radial gas temperature gradients in the arc discharge chamber. A decrease in the axial temperature gradient leads to a decrease in the length of the arc region near the electrode and consequently a decrease in the voltage drop in the vicinity of the electrode, while a decrease in the radial temperature gradient in the arc discharge space results in an increase in the diameter of the active point of the arc. The two, combined factors make it possible to reduce the specific heat flow -in the active surface of the arc from 1 kw / ma now 2-10 ”kw / m2. that such a heat ﬁ heat can be easily dissipated by cooling methods known per se. The stable arc array, which produces low specific heat fluxes, does not cause significant thermal or mechanical stresses in the tip portion 2, which greatly reduces the deformation and specific erosion of the tip portion 2 (from 1Q'8 to ¶0_9 g per kw). , while increasing the life of the tip portion 2 of the electrode from 500 to 500 hours.

'I det föregående beskrivas endast några få utföringsformer_av uppfinningen, vilka medger olika modifieringar och tillägg, som är uppenbara för fackmän inom detta tekniska område, varvid man kan åstadkomma andra utföringsformer, utan att uppfinningens i nedanstående patentkrav definierade kärna frångås.'In the foregoing, only a few embodiments of the invention are described which allow various modifications and additions which will be apparent to those skilled in the art, in which other embodiments may be accomplished without departing from the spirit of the invention defined in the following claims.

Claims

7904355-0 “5 Patent Claims

A non-fusible electrode for melting metals and alloys, which electrode comprises on the one hand a hollow cylindrical housing (1), at one end of which a hollow tip portion (2) is releasably attached, and on the other hand a solenoid (3) for generating a magnetic field, which solenoid is at least partially arranged in the cavity of the tip portion (2), and partly a partition wall (4), the hollow tip portion (2) having the shape of a rotating body coaxial with the housing (4) and is formed with a cylindrical, ineffective side surface (6) and a curved working end part, while the partition wall (4) is arranged coaxially in the cavity of the housing (1) and the tip portion (2) so that a gap for coolant passage is formed between the partition wall (4 ) and the walls of the housing (1) and the tip portion (2), characterized in that the working part of the tip portion (2) is convex, while the lower end surface of the solenoid (5) is arranged in the cavity in the tip portion (2) which is bounded by the cylindrical, inactive part (6) of the tip portion (2). IN

2. An electrode according to claim 4, characterized in that the working part of the tip portion (2) has the shape of a hemisphere (7). Ba Electrode according to claim 1, characterized in that the working part of the tip portion (2) has the shape of a rotational paraboloid (8). The electron according to claim 1, is characterized in that the working part of the tip portion (2) has the shape of a part of a rotational ellipsoid (9). 5. An electrode according to claim 1, characterized in that the working part of the tip portion (2) has the shape of a part of a rotational hyperboloid (10) with two cavities.