SE412985B - Icke- smeltbar elektrod for smeltning av metaller och legerigar - Google Patents

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Genom att solenoidens undre ändyta är anordnad i spetspartiets hàlrum, kyles spetspartiets arbetsdel intensivt vid smältningen, vilket även förhindrar att farliga driftförhàllanden uppkommer.

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.

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.

Detta befrämjar en minskning av det specifika värmeflödet fran ljusbågens aktiva yta till den icke-smältbara elektroden.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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 smältrummets 15 ena sidovägg är en matarbehållare 18 herme- tiskt inbyggd. En utloppsöppning hos behållarens 18 rörstuts 19 är belägen ovanför kokillens 14 hâlrum.

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.

-Smältningen i smältbâgugnen medelst den ovan beskrivna, icke- smältbara elektroden genomföras på följande sätt.

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.

Metallen kan bringas att smälta medelst en ljusbåge med såväl negativ som positiv anslutning.

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.

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.

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).

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).

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.

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.

'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.'

Claims (2)

7904355-0 “5 Patentkrav

1. Icke-smältbar elektrod för smältning av metaller och lege- ringar, vilken elektrod innefattar dels ett ihålígt cylindriskt hus (1), vid vars ena ändyta ett ihàligt spetsparti (2) är lös- bart fäst, dels en solenoid (3) för alstrande av ett magnet- fält, vilken solenoid åtminstone delvis är anordnad i spets- partiets (2) hålrum, och dels en mellanvägg (4), varvid det ihåliga spetspartiet (2) har formen av en med huset (4) koaxiel1_ rotationskropp och är utformat med en cylindrisk, overksam sido- yta (6) och en krökt arbetsänddel, medan mellanväggen (4) är- 'koaxiellt anordnad i husets (1) och spetspartiets (2) hålrum så, att en spalt för kylmedelspassage bildas mellan mellanväggen (4) och husets (1) och spetspartiets (2) väggar, k>ä n n e - t e c k n a d av att spetspartiets-(2) arbetsdel är konvex, medan solenoidens (5) undre ändyta är anordnad i det hålrum i spetspartiet (2), som är avgränsat av spetspartíets (2) cylind- riska, overksamma del (6). I

2. Elektrod enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d av att spetspartiets (2) arbetsdel har formen av en halvsfär (7). Ba Elektrod enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n and av att spetspartiets (2) arbetsdel har formen av en rotations- paraboloid (8). u. Elektron enligt pauentkravet 1, k ä nn e t e c k n a d av att spetspartiets (2) arbetsdel har formen av en del av en rotationsellípsoíd (9). ' ' 5. Elektrod enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att spetspartiets (2) arbetsdel har formen av en del av en rotationshyperboloidg(10) med två hàlrum.