SE422867B - Elektrod for ljusbagsugnar - Google Patents

Description

.7sueeo949i vanliga kolelektrodsr därigenom, att blott elektrodspetsen kan förbrukas och måste utbytas, under det att den största delen av elektroden som icke förbrukbar, vätskekyld elektrodhållare kan komma till användning under mycket lång tid. Det är emellertid ofördelaktigt vid dessa kända elektroder, att de är känsliga vid användning i en ljusbåg- smältugn, i vilken exempelvis skrot insmältes. Vid införandet av aiaktrauan kan dat inträffa, att dat aldfasta akyaaæaktat kring ledningssystemet för den vätskekylda, övre delen skadas och ljusbågöverslag kan uppträda mellan det den elektriska strömmen för ljusbågelektroden ledande ledningssystemet för kylvätskan och den metalliska insatsen i ljusbågugnen. I detta fall skadas även ledningssystemet för kylvätskan mycket snabbt och risk uppkommer för vatteninbrott i ljusbågugnen 5 med ty åtföljande explosioner. I Z Denna risk Föreligger även - och detta i ännu större grad - vid vätskekylda ljusbågelektroder, som är utformade helt och hållet som icke förbrukbara elektroder. Elektroder av detta slag beskrivas exempelvis i DE utläggningsskriften l 565 208 eller i US patentskriften 3 689 740. Vid dessa elektroder består elektrodepetsen av vätskekyld metall och en inbränníng av ljusbågen hindras därigenom, att medelst ett magnetfält ljusbågen kontinuerligt och med tillräcklig hastighet föres över elektrodspetsen. Eftersom här metallytan utsättas direkt för påkänningar vid drift i det inre av en ljusbågsmältugn, kan det genom kortslutning vid införandet J av elektroden eller vid insmältningen av chargen lätt uppstå_ t skador på den oskyddade elektrodytan och sålunda föreligger risk för de ovan beskrivna riskfyllda effekterna. Detta synes även vara orsaken till att sådana elektroder icke hittills kommit till användning i ljusbågugnar, i vilka skrot insmältes. Ändamålet med uppfinningen är att ställa en elektrod med lång livslängd till förfogande, som klarar av de stora 7806609-9 mekaniska påkänningarna och de stora påkänningarna genom ugns- atmosfären vid drift i det inre av en ljusbågsmältugn, Framför allt även i en ugn, i vilken stålskrot inemältes.

Detta har vid en elektrod av ovan angivet slag åstad- kommits därigenom, att vid den mot ugnskammaren vända ut- sidan av ledningssystemet har anordnats termiskt ledande utsprång, som är täckta av den eldfasta massan och i området av fäststället för elektrodspetsen är anbragt en anordning för alstring av ett magnetfält, medelst vilket ljusbågen kan Försättas i rörelse mot elektrodepetsen.

Ytterligare utföringsformer av uppfinningen Framgår av underkraven. i Genom de termiskt ledande utsprången på utsidan av ledningssystemet erhålles icke blott en Förbättrad Fasthällning av den eldfasta massanodw en likfcrmig kylning av denna massa, varigenom motstândsförmågan mot mekanisk påkänning ökas, verkar utsprången även, när de uppvisar ett tillräckligt ringa avstånd Från varandra, på samma sätt som ett framdraget skydde- galler vid inträngningen av en främmande kropp i elektrodytan.

Lämpligen utformas utsprángen med ett sådant tvärsnitt, att de vid genomträngningen av en felaktig ström vid en skade- görelse av det utsprângen täckande eldfasta ekiktet lätt nedsmältes, varigenom den Felaktiga strömbanan avbrytas.

Genom aletrandet av ett magnetfält i omrâdet av fäetstället För elektrodepetsen alstras liksom vid kända, icke förbrukbara ljusbågelektroder en rörelse av ljusbågen mot elektrodspetsen. Denna effekt uppträder allt efter längden av den Förbrukbara elektrodspetsen antingen redan vid första insatsen av elektrodspetsen eller efter det att denna avbränts i sådan grad, att ljusbågen när in i området av magnetfältet.

Hittills har man vid Förbrukbara elektroder icke ansett det lämpligt att försätta ljusbågen i rörelse mot elektrodytan.

En sådan åtgärd synes ha varit nödvändig blott vid oskyddade, .A-A i fig. l. Fíg. 3 visar den nedre delen av ytterligare en sjsoeeos-9 metalliska elektroder, eftersom i sådant fall snabbt uppträder en inbränning av ljusbågen, när denna kontinuerligt påverkar samma ställe. Vid en förbrukbar elektrod föreligger ej detta problem üoh det synes därför icke vara berättigat att ta åtgärderna med alstrandet av ett magnetfält med på köpet.

Det har emellertid kunnat fastställas, att genom ökandet av ilivslängden hos den förbrukbara elektrodspetsen denna åtgärd mer än kompenseras, så att den blir fördelaktig även vid användningen av förbrukbara elektrodspetsar av grafit eller liknande. 7 I i Speciellt fördelaktigt verkar det vara att anbringa anordningen för alstring av ett magnetfält i en fästnippel för elektrodspetsen. När nippeln är utformad som en separat del, blir det möjligt att snabbt utbyta denna del och därigenom L ersätta en skadad anordning för alstring av magnetfältet É eller att anordna en för den ifrågavarande elektrodspetsen_ eller den ifrågavarande insmältningsprocessen bättre lämpad anordning för alstring av magnetfältet.

Uppfinningen skall i det följande närmare förklaras med hänvisning till de bifogade ritningarna, varå fig. l visar en elektrod enligt uppfinningen delvis i längdsnitt och fig. 2 visar ett tvärsnitt genom elektroden längs linjen utföringeform anligt uppfinningen i snitt, Fig. 4 visar ett tvärsnitt genom elektroden längs linjen A-A i fig. 3 och fig. is att tvärsnitt gangn aiak-firguan långa iinjangeda i fig. s. Pig. s viaar att snitt ganan aiakuauan iänga linjen i C-D i fig. 3 och fig. 7 är en planvyzm ett ugnskärl med I tre alektroder. Fig. 8 visar ett snitt genom ytterligare en' utföringsform av en elektrod för att åskådliggöra en möjlighet för alstring av att magnetfält nen fig. 9 via-ar en faatnippai för elektrodspetsen med permanentmagneter. Fig. 10 visar en fästnippel för elektrodspetsen med en spole för alstring av ett magnetfält. 78066 09-9 Den i Fig. 1 och 2 visade elektroden l för ljusbåg- ugnar innehåller en vätskekyld övre del 2 och en elektrod- spetsen bildande, vid den övre delen lösbart Fäst undre del 31.

Den övre delen 2 uppvisar ett üvre cylindriskt avsnitt 4, som är inställbart i en icke visad elektrodhàllare och som inne- håller genomlopp 5 och 6 för en kylvätska. I elektrodens övre del 2 har vidare i ett hålcylindriskt utrymme i elektrodens inre anbragts ett ledningssystem 7 För kylvätskan, t.ex. vatten, genom vilket även kan ledas den elektriska strömmen för ljusbâgelektroden. Vid deti Fig. l och 2 visade exemplet innehåller detta ledningssystem 7 en yttre metallisk hålcylinder 8, en inre metallisk håloylinder 9 och en spiralliknande skiljevägg 10 mellan den yttre och den inre hålcylindern, varigenom det mellan de båda cylindrarna bildas en spiralformig strömningskanal ll För kylvätskan. I det undre avsnittet i denna strömningskanal mynnar vid stället l2 en matarledning 13 För kylvätskan, som står i Förbindelse med genomloppet 5. I det övre avsnittet av kanalen ll mynnar vid stället lä en avloppsledning 15, som är förbunden med genomloppet 6. Kylvätskan matas till genomloppet 5 via en anslutning 16 och via en med genomloppet 6 i förbindelse stående anslutning 1? bortledes den ånyo. Ledningssystemet 7 i elektrodens 6 övre del skyddas av en ledningssystemet allsidigt täckande, eldfast massa 18. Den undre delen, dvs. elektrod- spetsen 3, är utformad Förbrukningsbar och består t.ex. av grafit, kol eller liknande. Den är medelst en nippel 19 lösbert Fäst vid den nedre änden på ovandelen.

Vid utsidan av ledningssystemet 7, dvs. i Föreliggande Fall vid utsidan av den yttre metalliska hålcylindern 8 har anbragts termiskt ledande utsprång 20, som är täckta av den eldfasta massan 18. Även om i axiell riktning samt även i omkrets- riktningen av elektroden har inritats blott några av dessa utsprång, sträcker sig dessa lämpligen med regelbundet ênordnan- e~7so66o9é9 de över hela utsidan av den yttre metalliska hålcylindern 8. De skall bestå av material med god termisk ledningsförmåga och upp- visar tillräcklig pållfasthet för att-åstadkomma dels så jämn kylning som möjligt av den eldfasta massan och dels en bättre Fasthållning av denna. Det är vidare fördelaktigt om dessa utsprång dessutom har dålig elektrisk ledningsförmåga. För ändamålet kan man sålunda använda plaster och andra iso- leringsmaterial. I Föreliggande fall har man emellertid an- vänt metalliska, dvs. elektriskt ledande utsprång 20, som är fastsvetsade vid utsidan av ledningssystemet. För att vid lokal skadegörelse av den eldfasta massan och den därigenom Förorsakade kortslutningsrisken hindra otillâtet hög ström i ledningssystemet, har dessa utsprång medelst lämpligt tvärsnitt utformats som smältsäkringar. De uppvisar emellertid vid sitt Fastgöringsställe vid ledningssystemet 7 och sin Fria mot elektrodens utsida vända ände 21 åtminstone ett ställe med Förminskat tvärsnitt 22, vid vilket de smälter vid För hög ström och bryter strömbanan. Många olika Former på dylika utsprång är kända, som uppfyller dessa krav. _ En permanentmagnet 24 har anordnats i området av Fastgöringsstället 23 för elektrodspetsen 3, Denna magnet tjänar som anordning för alstring av ett magnetfält, medelst vilket ljusbågen kan Försättas i rörelse mot elektrodspetsen.

Denna permanentmagnets 24 kraftlinjer måste därför sträcka sig åtminstone in i det övre avsnittet av elektrodspetsen 3 För att tillförsäkra, att om den “örbrukbara elektroden förbrukas Fram till detta avsnitt, ljusbågen av magnetfältet tvångsmässigt försättes i rörelse mot elektrodspetsen. I det här beskrivna Fallet alstras genom magneten 24 ett radialsymmetriskt Fält, vars axel sammanfaller med elektrodaxeln. Det kan emellertid vara Fördelaktigt att alstra magnetfält, som ej är radial- symmetriska eller koaxiella med elektrodaxeln För undvikande av ensidig blåseffekt av ljusbågen, vilket skulle leda till en ensidig avbränning av elektrodæpetsen och ökad Förbrukning 7806609-9 ~1 av eldfast massa. Den ensidiga avbränningen av elektrodspetssn kan motverkas därigenom, att magnetspolens axel, due. den räta linjen genom nordpolen ooh sydpolen lutar nedåt mot ugnens axel.

Elektroden enligt uppfinningen kan även klara av påkånningen vid insmältning av skrot och andra tillsats- material för stål. Elektroden uppvisar vid sin spets samma robusta egenskaper som en grafitelektrod och uppvisar även längs sitt vattenkylda område en avsevärt bättre hållbarhet och styrka än likartade elektroder. Skulle vid kraftig lokal påkänning genom kraftiga skrotdelar trots allt en lokal skada uppkomma vid den eldfasta massan 18, hindras genom utsprången 20 en direkt mekanisk kontakt med ledningssystemet och otillåtet höga strömmar kan icke flyta genom dessa utsprång på grund av dessas verkan som smältsäkring. Så snart den förbrukningsbara elektrodspetsen förbrukats så långt, att ljusbågen når in i påverkningsomrâdet för magneten 24, retarderas den ytterligare förbrukningen av elektroden 3 verksamt genom den framtvingade rörelsen av ljusbågen mot ytan på elektrodspetsen.

Vid den i fig. 4, 5 och 6 visade utföringsformen av en ljusbågelektrod enligt uppfinningen har i förhållande till utföringsformen enligt fig. l genomförts vissa modi- fikationer. Sålunda har det i det hålcylindriska utrymmet i elektroden anbragta ledningssystemet för kylvätskan utformats som separata, i elektrodens omkretsriktning anbragta kylrör 3l, vilkas axlar sträcker sig i huvudsak parallellt med elektrodaxeln. I stället för separata kylrör kan man på samma sätt som vid utföringsformen enligt fig. l och 2 även använda en yttre och en inre hålcylinder med i axiell riktning sig sträckande radiella skiljeväggar mellan hålcylindrarna, så att det bildas längs omkretsen fördelade, axiella kylkanaler.

Dessa är förbundna med varandra såväl nedtill som upptill genom ett hålliknande förbindelsestycke 32, av vilka stycken man g7soseo9-9 blott visat det undre. Lådan.uppviser medelst skiljeväggar 33 åtskilda utrymmen 34, genom vilka de undre ändarna av två kylrör 31 står i förbindelse med varandra, så att via det ena kylröret vätska kan Frammatas nedåt och via det andra vätska kan återledas uppåt, Vid den mot elektrodens utsida vända ytan av kylröret 33 har anbragts utsprången 35, vilka har samma uppgift som utsprången 20 på elektroden enligt fig. l.

Utsprången består vid detta utföringsexempel av cylindriska metallstift.

Den undre lådan 32 är utformad mycket rnbust Framför allt vid sin mot elektrodspetsen vända sida och består av ett material med mycket god värmeledningsförmåga, företrädesvis koppar. Den uppbär vid sin undersida en nippel 36 likaledes av koppar, Nippeln innehåller i sitt inre en med Främmande 7 ström matad elmagnet 37, som alstrar det med kraftlinjer 38' antydde radialsymmetriska magnetfältet. Strömmen matas genom ledningar 39. Den Förbrukningsbara elektrodspstsen 3 är medelst nippeln 36 lösbart Fäst vid elektrodens övre vätskekylda del. Eftersom vid utföringsexemplet enligt fig. 3 magneten är anbragt i Fästnippeln och sålunda kan inställas lägre än vid mföringsexemplet enligt Fig. 1, kommer vid förbrukningen av elektrodspetsen 3 ljusbâgen tidigarein i påverkningsområdet för magneten 37, varigenom livslängden ökas ytterligare.

Dessutom är i föreliggande fall elektrodspetsens tvärsnitt större än tvärsnittet hos den övre vätskekylda delen av elektroden. Härigenom erhålles dels tillräcklig plats För magneten 37 och dessutom ökas elektrodspetsens livslängd. Övergången från den övre delens mindre tvärsnitt till den förbruknings- bara elektrodspetsens 3 större tvärsnitt är utformad kontinuerlig medelst eldfast material 18. Vid utföringsformen enligt fig. 3 måste nippeln 36 bestå av omagnetiskt material för att hindra en magnetisk kortslutning. För detta ändamål lämpar sig grafit eller säsom.i det Föreslagna fallet koppar. Vid utförings- 7806609-9 9 _W _ ,_,H. .,_"_.“q exemplet enligt fig. l är det lämpligt att använda en nippel av magnetiskt material, eftersom denna samtidigt kan användas för styrning av magnetflödet.

Vid utföringsformen enligt Fig. 3 utövas för övrigt genom den kylda lådan 32 och den kylda nippeln 36 kylverkan även mot det övre avsnittetav elektrodspetsen, vilken lika- ledes har positiv inverkan på den fürhrukningsbara elektrod- spetsens livslängd. En utföringsform av nippelkylningen åskådliggöres i Pig. 5 och 6. En av kamrarna 32 innehåller en extra skiljevägg 40, som hindrar inströmmande vatten att åter utströmma genom det närliggande röret. Kylvattnet måste Först strömma in genom en borrning 41 i det därunder belägna nippelutrymmet och från borrningen 40 återvända till den närliggande kammaren.

Fig. 7 är en planvy av det undre kärlet 51 till en ljusbågsmältugn med inskjutna elektroder 52. Elektroderna är på vanligt sätt anordnade i det inre av smältugnens undre kärl. Som elektroder tjänar elektroder, vid vilka på samma sätt som vid elektroderna enligt fig. 3 och 4 lednings- systemet För kylvätskan omfattar ett antal i elektrodens omkretsriktning anordnade kylrör. Till skillnad från den i det Föregående beskrivna utföringsformen har emellertid kylrören 53 anordnats blott längs en del av elektrodens omkrets. Elektroderna är så införda i sina hållare, att den av kylröret kylda delen alltid är vänd inåt. Exemplet skall åskådliggöra, att det vid elektrodens övre del anbragta led- ningssystemet icke måste vara radialsymmetriskt anbragt utan lämpligen är anpassat till de Föreliggande kraven - t.ex. ström- styrning eller kylning.

Medelst utföringeexemplet enligt fig. 8 åekådliggöres ytterligare en modifikation för alstring av ett magnetfält.

Magnetfältet alstras här icke av en permanentmagnet utan medelst elektrodströmmen, när denna flyter genom de spiral- lindade kylrören 61, 62. Strömmen passerar genom båda 7806609-9 kylrören i samma riktning, under det att kylmedlet via röret El strömmar nedåt och via röret 62 åter strömmar uppåt.

Under dessa förutsättningar bildas det medelst kraftlinjerna fantydda magnetfältet, som försätter ljusbågen i rörelse mot elektrodspetsen 64.

Såsom redan beskrivits i samband med fig. l kan även i detta fall magnetfältet riktas snett mot elektrodaxeln.

Fig. 9 visar en nippel 71 av koppar, grafit eller liknande omagnetiskt material, som i sitt inre innehåller en magnet 72. Medelst en dylik nippel åstadkommes.med enkla medel och ständig utbytbarhet samt anpassningsbarhet till de erforderliga förhållandena möjligheten att i området av fästetället för en medelst nippeln lösbart fastgjord elektrod- spets alstra ett magnetfält, som försätter ljusbågen i området för påverkan av magnetfältet i rörelse.

Fig. 10 visar ytterligare en nippel, som innehåller en anordning för alstring av ett magnetfält. Denna nippel 81 innehåller i det inre av en pressmassa 82 av temperaturfast} omagnetiskt och elektriskt dåligt ledande material en isär- dragen spiral 83 av material med god elektrisk ledningsförmåga, som vid sina ändsidor står i elektrisk förbindelse med plattor 84, 85 med god elektrisk ledningsförmåga.

Den via den övre plattan 84 inmatade ljusbâgströmmen tvingas på sin väg till elektrodspetsen att flyta genom spiralen 83 och därigenom att alstra ett magnetfält. Den utströmmar åter vid den nedre plattan 85 och in i elektrodspetsens material. Vid användning av en dylik nippel, som utmärkas av en stor robusthet, måste man givetvis tillse, att den till elektrodspetsens flytande elektrodströmmen ej kan finna någon väsentlig parallell väg, vilken den skulle kunna ta utan alstring av något magnetfält. Strömbanan i det inre av nippeln kan givetvis vid annat lämpligt anordnande av en spiral eller annan slinga även utformas på så sätt, att på annat sätt utformade magnetfält alstras.

Claims (12)

7806609-9 Il 2 a t e n t k r a v

1. Elektrod för ljusbågugnar, i synnerhet för stål- och järnframställning och bestående av en i en elektrod- hållare insättbar, vätskekyld övre del, vid vilken är lösbart fäst en elektrodspetsen bildande undre del, varjämte den övre delen omfattar ett av en eldfast massa skyddat lednings- system för kylvätska, vilket system även tjänar för ledande av den elektriska strömmen till ljusbågelektroden, k ä n n e ~ t e c k n a d d ä r a v, att vid den mot ugnskammaren vända utsidan av ledningssystemet (7,31,53,61,62) har anordnats termiskt ledande utsprång (20,55), som är täckta av den eldfasta massan (18),och i området av fäststället (23) för elektrodspetsen (3,64) är anbragt en anordning (24,72,s5) för eieering ev ett magnetfält 68,63), medelst vilket ljusbågen kan försättas i rörelse mot elektrodspetsen.

2. Elektrod enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att ledningssystemet (7) för kylvätskan omfattar en yttre metallisk håleylinder (8), vid vars yttre yta har anbragts utsprång (20), en inre metallisk hålcylinder (9) och en spirallindad skiljevägg (10) mellan den yttre och den inre hålcylindern (fig. 1,2).

3. Elektrod enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att skiljeväggarna är anordnade i elektrodaxelns riktning.

4. Elektrod enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att ledningssystemet för kylvätskan innehåller ett antal i elektrodens (1) omkretsriktning anbragta kylrör (31), vilkas axel sträcker sig i huvudsak parallellt med elektrod- axeln och på vilkas mot elektrodens utsida vända yta utsprången är anbragta.

5. Elektrod enligt kravet 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att kylrören (53) är anbragta blott längs en del av elektrodens (52) omkrets. 1 sto se 097- 9 12

6. Elektrod enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v -, att de -metallíska utsprången (20) mellan sitt fastställa vid ledningssystem-at och sitt mot elektrodens utsida vända ändavsnitt (21) uppvisar åt- minstone ett avsnitt (22), som har förminskat tvärsnitt.

7. Elektrod enligt något av föregående krav, känne t e cknad därav, att enpermanentmagnet (24,72) är anordnad i området av elektrodspetsens fästställe.

8. Elektrod enligt kravet 7, k ä n n e t e c k n a d a v en med främmande ström matad elmagnet (37).

9. Elektrodoenligt något av kraven 1-6, k ä n n e - t e c k n a d dä r. a v, att det nedre området av derkylda strömrören (61,62) är spiralformigt (fíg. 8).

10. H10. Elektrod enligt något av kraven 7-9, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v, att axeln för magnetfältets magnetspole är riktad snett nedåt mot ugnens axel.

11. Elektrod enligt något av föregående krav, känne t e cknad d ärav, att elektrodspetsen medelst en nippel (71) av omagnetislct material är fäst vid elektrodens (1) övre del och att nippeln innehåller anordningen (72) för alstring av magnetfältet.

12. Elektrod enligt något av föregående krav, känne t e cknad d ärav, att den lösbara elektrod- spetsen (3) består av ett icke förbrulmingsbart material och är vätskekyld. . i 15. Elektrod enligt något av föregående lccav, k ä n n e - t e e k n a d d ä r a v, att den lösbara elektrodspetsen (3) är utformad som en förbrulmingsbar del.