SK286447B6 - Samovypaľujúca elektróda na výrobu silikónových zliatin a silikónového kovu, elektrická oblúková pec a spôsob výroby samovypaľujúcej elektródy - Google Patents

Abstract

Samovypaľujúca elektróda vhodná na použitie v elektrickej oblúkovej peci obsahuje pozdĺžny elektricky vodivý obal hore otvorený na roztiahnutie obyčajne kolmo vnútri pece. Centrálne jadro vyrobené z teplovodivého materiálu je umiestnené vnútri pece a vzdialené od obalu. Konštrukčný rám vnútri upevňuje centrálne jadro k vnútornému povrchu obalu na udržanie centrálneho jadra v strede v peci a s cieľom zabrániť vytláčaniu centrálneho jadra smerom dole. Centrálne jadro je obklopené uhlíkovým elektródovým tmelom, ktorý obaľuje pevnú elektródu s cieľom zohrievať a upevniť centrálne jadro. Táto samovypaľujúca elektróda umožňuje výrobu silikónového kovu v peci Söderbergovho typu bez modifikácie zvyčajného prešmýkacieho systému alebo prídavku inéhoprešmýkacieho systému. Elektróda ako vynález umožňuje, aby tá istá pec vyrábala FeSi každého stupňaa Si kov bez akéhokoľvek prestoja medzi postupnouzmenou z jedného výrobku na druhý v každom čase za najnižšiu cenu.

Description

Oblasť techniky

Tento vynález sa vzťahuje na samovypaľovaciu elektródu na výrobu silikónových zliatin a silikónového kovu, elektrickú oblúkovú pec a spôsob výroby samovypaľujúcej elektródy.

Doterajší stav techniky

Použitie samo vypaľujúcich elektród (tiež „Soderbergových elektród“) na výrobu železitých zliatin je už známe asi 75 rokov (pozri Patent US č. 1 440 724 zo septembra 1919 a Patent US č. 1 441 037 z januára 1923 obidva pod menom Sôderberga). Samovypaľujúce elektródy v podstate pozostávajú z materiálu obsahujúceho uhlík ako antracit, koks, decht a smolu, ktorým sa plní oceľový obal v polohe vnútri elektrickej oblúkovej pece pomocou stykových hrotcov a zariadenia na zavesenie a šmýkanie. Použitie vysokého napätia a žiaru oblúku zapáleného elektródou počas prevádzky pece vyvíja dostatočné teplo na roztavenie materiálu plneného do obalu a formuje tmel a potom koksuje tak vytvorený tmel a konečne vypaľuje elektródu.

Oceľové obaly Soderbergových elektród teraz používaných sú väčšinou okrúhle a vybavené radmi vnútorne čnejúcich plent, uložených radiálne smerom k stredu elektródy na získanie mechanickej sily elektródy, prenikania tepla v elektróde vodivosťou plent. Správa sa ako bežný vodič. Plenty a obal sú obvykle vyrobené z dokonalej ocele a ich množstvo, dĺžka a fyzický tvar záleží na tom, čo sa pokladá za optimum na dokonalé vypaľovanie na každom geometrickom dizajne.

Keďže elektróda spotrebúva počas výroby silikónu alebo železitej zliatiny tak tmel, ako aj obal môžu byť nahradené. Tento dej sa odohráva vysoko na vrchole elektródového stĺpca takým spôsobom, že je tu dostatočný statický tlak na ucelenosť a na prebiehanie rôznymi stupňami teplotného modelu od zmäkčenia tmelu po teplo vyvinuté bežným tokom.

Spotrebovanie elektródy je nahradené dokonalým prešmykovaním elektródy cez stykové hrotce. Železný obal a plenty prechádzajúce ccz stykové hrotce pri každom prešmyknutí zhoria a oxidujú alebo sa tavia, a tým prepadajú do zmesi. Pretože táto spotreba/oxidácia, získanie železa je v takom množstve, že Sôderbergova technológia sa nemôže použiť na výrobu komerčného stupňa silikónového kovu, kde podľa akostného stupňa pre Si, Fe obsah má byť pod 1 %, pod 0,5 %, pod 0,35 % alebo dokonca pod 0,2 %.

Preto sa silikónový kov vyrába výlučne použitím takzvanej „pred vypaľovacej“ elektródy, ktorou je amorfný uhlík alebo napoly grafitizovaná elektróda vyrobená v zvláštnych výrobných podnikoch, a potom sú dodávané v dieloch typickej dĺžky 2 až 2,5 m. Tieto predvypaľovacie elektródy, ktoré sú zvyčajne 4- až 6krát drahšie ako Sôderbergove elektródy, majú byť navzájom spojené určitými zariadeniami, ako sú čapíky a zásuvky alebo sústava mužských/ženských konštrukčných výbrusov na koncoch každého dielu elektródy. V prevádzke silikónovo kovovej peci sú tieto vzťahy medzi úlomkami elektród limitujúcimi činiteľmi na prevod energie z jednej elektródy k druhej pod stykovým hrotcom.

Pre teplo a prúdový prevod modelu, čapíky a zásuvky sú náchylné na rozbitie pri náhlych zmenách energie v peci - čo je spôsobené hociktorým typom vypnutia elektrickej energie - takže rozbitia elektródy sú časťami neželaného negatívneho vplyvu pri prevádzke.

Navyše ich sila je relatívne nízka pri porovnaní so Sôderbergovými elektródami, ktoré neobsahujú slabé miesta pokiaľ, ide o konektory alebo čapíky, čím ju robí pevnejšou a schopnou prijímať energiu na štvorcový diel.

Preto zníženie nákladov elektródy používajúcej princíp samovypaľovania je jedným z hlavných vízií každého výrobcu silikónového kovu.

Veľa pokusov sa podniklo na vyvinutie typu Sôderbergovej elektródy, ktorá by umožnila lacnejšiu výrobu silikónového kovu pri stretnutí so všetkými kritériami na zníženie množstva železa vo vyrobenom kove.

V 70', Nippon Denko v Japonsku vyvinul systém v ktorom obaly a plenty, zvyčajne vyrobené z ocele sú nahradené obalmi a plentami vyrobenými z hliníka (pozri Japonské Patenty č. 951 888 a 835 596). Tento pokus použiť hliník na obal a plenty sa nikdy nevyužil priemyselne pre nedostatok mechanickej stability a v podstate rôznej vodivosti hliníku v porovnaní s oceľou.

Iný prístup podnikol M. Cavigli (pozri taliansky patent č. 606 568 z júla 1960). V tomto patente sa navrhovalo odstrániť plentu z vonkajšieho obalu a prispôsobiť pohyb tmelu vzhľadom na vonkajší obal šmýkaním alebo vytláčaním vonkajšieho obsahu obalu ako centrálne potrebovateľnú súčasť. Železné kríže sa zaviedli vnútri v obale ako podpora pre elektródu pri vypaľovaní. Tieto železné kríže držali elektródu, pokiaľ bol umožnený relatívny posun medzi obalom a elektródou, či už vtláčaním alebo znižovaním hmotnosti suspenzie. Tento systém bol v prevádzke v jednej továrni v Taliansku. Dovoľuje znížiť kontamináciu železa, pri prešmyknutí obalu predstavuje len 1/10 prešmyku hmotnej elektródy. Ale nedovoľuje dosiahnuť tú istú nízku hladinu znečistenia železa, ako sa deje s konvenčnými pred vypaľovacími elektródami.

Iný prístup podnikol Bruff (pozri Patent US č. 4 527 329 z júla 1985). Tento patent navrhuje rozdeliť vypaľovanie tmelu od toho, ktorý sa deje použitím tepla pomocou Ohmovho odporu a vodivosti, a pod styko

SK 286447 Β6 vými hrotcami. Takto, osobitné zariadenie na vypaľovanie je umiestnené nad stykovými hrotcami. Navyše vynález je zariadený na rezanie a odstránenie železného obalu pod vypaľovací systém, nad stykovými hrotcami tak, že základne tvarovaná akoby vypaľovacia elektróda vstupuje a spája sa so stykovými hrotcami. Táto sústava sa prevádza v malej peci okolo 10 MW v Elkem Kristiansand. Predsa sú určité obmedzenia na používanie peci s vyšším napätím s elektródami väčšieho diametru, ktoré sú výrobným štandardom pre pôsobivosť ceny v rozvinutom svete.

Podobné riešenie objasnil v Nemeckom Patente č. 4 036 133 z mája 1991 pod menom E. Svana.

Ďalší systém založený na pomernom vývoji samo vypaľujúcej elektródy vzhľadom na vonkajší obal objasňoval Persson v Patente US č. 4 575 856 z marca 1986. V tomto patente železné kríže použité Caviglim v jeho sústave sú nahradené menšími grafitovými elektródami zavedenými do stredu obalu. Malé elektródy mali oporu a boli poháňané zvláštnym zariadením na šmýkanie/udržanie, ktoré umožňuje relatívny pohyb vnútri obalu.

Zlepšený systém založený na „prenose“ z konvenčnej predvypaľovacej elektródy jedného z vytýčených typov, ktoré opisuje Cavigli a Persson v Kanadskom Patente č. 2 081 295.

Nevýhody tohto systému plynú z fyzickej sily obmedzení jadra grafitovej elektródy a ich limitovaného potenciálu na absorbovanie vtlačenia napätia a brzdiacich síl, keďže jadro elektródy j e podstatne neusmemené na dĺžku od 14 m a môže sa uchýliť v kolmej polohe z rôznych dôvodov. Ďalej obal, ktorým je v tomto systéme v podstate vytláčajúca farba, sa potrebuje prešmyknúť smerom dole na nahradenie, pre tepelné škody medzi a pod stykovými hrotcami. Bez takéhoto periodického prešmykovania by škody dosahovali vysokých hodnôt v stykových hrotcoch, a tekutý tmel by začal kvapkať a tým by spôsobil poruchy nazvané „zelené“ rozbitia Soderbergovej technológie. Periodické prešmykovania obalu do menšej miery kontaminujú Si nielen so železom pece, ale tiež so zliatinovými prvkami použitými v obalovom materiáli a stanovenie maximálneho tepla pri ochrane oxidácie. Tieto kontamináty disponujú k tomu, že silikónový kov vyrobený takýmto spôsobom je nevhodný na použitie v chemickom priemysle na výrobu metylchlorosilanov zo silikónového kovu. Obaly vyrobené z ušľachtilej ocele majú tiež nevýhody ako zníženie teplom dôležitých vlastností na prevádzku, prostredie pece a čas, v ktorom sú exponované týmto.

Podstata vynálezu

Cieľom tohto vynálezu je vyvinutie novej a zlepšenej samovypaľujúcej elektródy.

Iný cieľ tohto vynálezu je zariadiť novú elektródovú sústavu, ktorá umožní výrobu silikónového kovu v peci Sôderbergovho typu akejkoľvek modifikácie jestvujúcej šmykovej sústavy alebo pridania inej šmykovej sústavy. Vďaka elektróde ako vynálezu tá istá pec môže vyrobiť aj FeSi každého stupňa a kov Si bez akéhokoľvek zhoršenia prestoja medzi postupnou zmenou jedného výrobku k druhému v každom čase za najnižšie náklady na elektródu.

Elektróda ako vynález prekonáva problémy spojené s prednostným odborom: kontaminácia silikónového kovu rozbitia jadra ako výsledok vytláčajúcich síl deformáciu obalu, strata pri výrobe a podstatné výdavky na zriadenie novej šmykovej sústavy. Tiež stanovuje spôsob na pretvorenie väčších a účinnejších ferrosilikónový pecí Sôderbergovho typu na jestvujúce silikónové kovové pece s predvypaľovacou technológiou.

Podľa toho tento vynález sa vzťahuje na samovypaľujúcu elektródu v polohe na výrobu silikónového kovu a silikónových zliatin vhodných na použitie elektrickej oblúkovej peci elektróda obsahuje:

- podlhovastý elektrický vodivý obal na konci otvorený, ktorý sa rozkladá obyčajne kolmo v peci, pri prevádzke;

- centrálne jadro uložené v peci a oddelené od obalu, centrálne jadro vyrobené z teplovodivého materiálu;

- aspoň jeden konštrukčný rám, konštrukčný obal upevňujúci centrálne jadro k vnútornému povrchu obalu na udržanie centrálneho jadra vnútri obalu a na zabránenie vytlačenia centrálneho jadra smerom dole; a

- uhlíkový elektródový tmel obklopujúci centrálne jadro, tmel je určený na obalenie pevnej elektródy na účely zohrievania a pripevnenia k centrálnemu jadru.

Tento vynález sa týka elektrickej oblúkovej peci zahrnujúcej samovypaľujúcu elektródu na výrobu silikónového kovu a silikónových kovových zliatin, ako bolo opísané. Podrobnejšie elektrická oblúková pec obsahuje:

- samotnú pec obsahujúcu náboj na zapálenie peci;

- samovypaľujúcu elektródu obsahujúcu: pozdĺžny elektrický vodivý obal otvorený, ktorý má horný a dolný koniec povedzme obal roztiahnutý kolmo vnútri pece a uvoľnený na prešmykovanie kolmo cez prešmykový mechanizmus;

- centrálne jadro umiestnené vnútri pece a vzdialené od obalu, centrálne jadro je vyrobené z teplovodivého materiálu;

- aspoň jeden konštrukčný rám v obale, konštrukčný rám, ktorý udržiava centrálne jadro k vnútornému povrchu obalu na účely udržania v strede centrálneho jadra vnútri obalu a na zabránenie vytlačenia centrálneho jadra smerom dole cez dolný koniec obalu;

- uhlíkový elektródový tmel obklopujúci centrálne jadro, tmel ktorý je určený na obalenie pevnej elektródy na účely zohrievania a pripevnenia k centrálnemu jadru;

- súčiastky na udržanie obalu sú väčšinou v kolmej polohe vnútri peci; a

- elektrické súčiastky na vyvinutie elektrického oblúku v peci, elektrické súčiastky obsahujúce pripojenie na obal.

Ďalším účelom vynálezu je poskytnutie procesu na vytvorenie samovypaľujúcej elektródy v elektrickej oblúkovej peci, proces obsahujúci tieto kroky:

a) zadováženie elektricky vodivého obalu s hore otvoreného;

b) umiestnenie pozdĺžneho centrálneho jadra teplovodivého materiálu peci a vzdialené od obalu;

c) udržanie centrálneho jadra k vnútornému povrchu obalu na udržanie v strede vnútri obalu;

d) prešmykovanie pozdĺžneho elektricky vodivého obalu v peci na roztiahnutie obyčajne kolmým smerom;

e) zavedenie určitého množstva uhlíkového elektródového tmelu do obalu a obklopenie centrálneho jadra, tmel je určený na obalenie pevnej elektródy na účely zohrievania a pripojenia k centrálnemu jadru;

f) spojenie obalu k zdroju elektrickej energie; a

g) vytvorenie pomocou elektrickej energie k zdroju elektrickej energie elektrického oblúku v peci.

Centrálne jadro z elektródy prevažne pozostáva z uhlíkových tyčí alebo prútov navzájom spojených tak, že prenos tepla je v podstate v neprerušenom spojení. Môžu sa použiť aj kovové prúty alebo tyče.

Jednako materiál použitý na výrobu centrálneho jadra, také jadro vo forme tyčí alebo prútov má byť dierované, na umožnenie chladenia pomocou vstrekovania dvojatómových alebo iných plynov. Takto je užitočné na kontrolovanie a vplyv elektrického oblúku na typ elektródy a na vypaľovanie elektródy.

V súhlase s vynálezom je materiál vytvárajúci obal vybraný tak, ako elektrický vodivý na prenos elektrickej energie z kontaktných hrotcov do Sôderbergovho tmelu na účely zabránenia neželanej kovovej kontaminácie či Ti, V, Ta, Cr, Zr alebo Ni. Ako výhoda, obal môže byť vyrobený z Cu alebo mosadze, alebo z hliníkovej zliatiny, alebo hliníku dostatočnej sily na podporovanie tlaku plnenia Sôderbergovho tmelu bez deformácie alebo zárezov.

Takýto výber robí vynález užitočným na výrobu silikónového kovu vhodnej kvality na použitie v Rochow-direct syntéze. V skutku treba len vybrať materiál formujúci vodivé jadro a podporujúci obal tak, že výsledné kovové prídavky na tavbu obsahujú vhodné množstvá Al a/alebo Cu a/alebo zinku a/alebo cínu ako sa vyžaduje v silikóne takto vyrobenom.

Ako výhoda vynálezu umožňuje elektróda užívateľovi prejsť z výroby ferrosilikónu použitím bežnej Sôderbergovej elektródy na výrobu silikónového kovu použitím technológie opísanej, bez akéhokoľvek prestoja a keďže žiadne ďalšie zariadenia na vedenie grafitového jadra sa nevyžadujú, prepnutie na Sôderbergovu technológiu je možné a jedinečné.

Ako sa oceňuje, dôležité zlepšenie v elektróde spočíva v tom, že centrálne jadro elektródy, ktoré je upevnené k obalu, je „zbavené“ svojej funkcie prevodu tlakových síl na vytláčanie, ako je pre elektródu opísané v prednostnom odbore, ako je to vyznačené. Následne nevystavuje sa jadrový materiál risku vydutia, respektíve deformácii pri vtlačení a taktiež rozbitiu. Ďalej eliminuje potrebu na osobitné zariadenie na šmýkanie, na vykonávanie funkcií centrálneho jadra a tým podstatné výdavky na irreverzibilnú spätnú montáž jestvujúcich pecí, s pred vypaľovacou uhlíkovou elektródou k vytláčanému konceptu, ako je opísané. Ďalej dovoľuje omnoho bezpečnejšie použitie dierovaného jadra elektródy, kde v prípade vytláčacieho princípu prítomnosť takéhoto centrálneho otvoru v centrálnom jadre oslabuje mechanicky jadro v priereze predovšetkým na úrovni čapíkov alebo zásuviek s viac vyslovenou citlivosťou na poškodenie v peci, počas vytvárania vytláčaných inkrementov.

Neohraničený opis tohto prednostného znázornenia dáme vzhľadom na pripojené obrázky.

Prehľad obrázkov na výkrese

Na obr. 1 je bočný pohľad vo zvislom reze schematicky znázorňujúci elektrickú oblúkovú pec, v ktorej sa používa elektróda ako tento vynález;

obr. 2 je bočný pohľad v zvislom priereze elektródy ako prednostné znázornenie vynálezu objasnené konvenčnej Sôderbergovej elektródy; a obr. 3 je pohľad prierezu elektródy obr. 2, braného podľa črty II-II obr. 2.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Vzhľadom na obr. 1, elektrická oblúková pec 2, v ktorej samovypaľovacia elektróda 4, ako tento vynález môže byť použitá, ako je ilustrované. Elektrická oblúková pec 2 má obyčajný dizajn a môže byť použitá na tavbu, napríklad ferrosilikónu a silikónového kovu. Ako je dobre známe, pec 2 obsahuje samotné teleso 6 vytvorené z oceľového plášťa a vhodného ohňovzdorného materiálu. Opona 8 sa rozprestiera smerom hore od pece a má horný koniec vybavený príklopom 10 alebo telesom 6 pece. Elektróda 4 sa rozprestiera kolmo vnútri telesa 6 pece cez otvor 12 v príklope 10. Pec 2 obsahuje elektrické súčiastky na vyvinutie elektrického oblúku v peci 2 na tavenie a náplň 14 v samotnom telese 6 pece. Elektrické súčiastky majú kontakt 16 spojený s elektródou 4. Kontakt 16 je primontovaný na elektróde 4 s obyčajným poloprstencom 18. Pec 2 môže byť tiež vybavená vodou chladeným plášťom 20, na chladenie elektródy 4, nad kontaktom 16. Udržiavacie súčiastky majú zadržiavať elektródu 4 vertikálne v peci 2. Udržiavacie súčiastky prednostne obsahujú regulačné cylindre 22 a dva šmýkacie remene 24, namontované na horných dverách 26 pece a podporujúce elektródu 4.

Ako je uvedené na obrázkoch 2 a 3, samovypaľovacia elektróda 4 obsahuje pozdĺžny elektrický vodivý obal hore otvorený 30, na rozšírenie obyčajne kolmým spôsobom v telese 2 pece, pri prevádzke. Tento obal 30 má horný koniec 31 a dolný koniec 33. Centrálne jadro 32 vyrobené z teplo vodivého materiálu, prevažne vyrobené z uhlíkového materiálu, je umiestnené v peci a vzdialené od obalu 30. Obal 30 a centrálne jadro 32 určuje prstencový žľab 34, v ktorom uhlíkový elektródový tmel 36, prevažne Sôderbergov tmel, môže byť naplnený, tavený a ohrievaný. Inými slovami uhlíkový elektródový tmel 36 obklopuje centrálne jadro 32, tmel 36 je určený na obalenie pevnej elektródy na účely zohrievania a pripojenia k centrálnemu jadru 32.

Centrálne jadro 32 môže mať tvar ako tyč alebo iné určené tvary a udržiava sa v strede vnútri obalu 30 aspoň jedným konštrukčným rámom 37, ktorý zabraňuje relatívnemu posunu centrálneho jadra 32, vzhľadom na obal 30 tým, že je posun tmelu medzi jadrom 32 a obalom 30.

Prednostne obal 30 je vyrobený z tenkostennej obyčajnej ocele alebo hrubostenného Duralu takým spôsobom, že pevnosť stien vydrží radiálny tlak Sôderbergovho elektródového tmelu 36 ako plniva. Plnenie tmelu 36 do obalu elektródy 30 sa deje nepretržitým spôsobom takým, aby sa minimalizovala „klesajúca“ výška a tiež totálna dĺžka medzi stykovými hrotcami.

V prípade, keď má silikónový kov byť vyrobený v peci 2, obal 30 je prednostne vyrobený z materiálu nelegovaného s kovom vybraným zo skupiny obsahujúcej titán, vanád, tantal, chróm, zirkónium a nikel, na zabránenie kontaminácie silikónového kovu, ktorý sa má vyrobiť v peci 2, s jedným kovom pri prebiehajúcom strávení obalu v peci 2.

Častejšie je v tomto prípade obal 30 vyrobený z kovu vybraného zo skupiny obsahujúcej meď, mosadz a hliník.

Ako vidieť na obr. 2 a 3, konštrukčný rám 37 upevňujúci centrálne jadro 32 k vnútornému povrchu obalu 30 obsahuje pár oproti ležiacich prútov 38, každý prút 38 uložený obyčajne vodorovne, ktorý má prvý koniec 40 zavedený do centrálneho jadra 32 a druhý koniec 42 upevnený k vnútornému povrchu obalu 30. Tyč 44 preniká cez centrálne jadro 32 pod párom prútov 38, tyč 44 má svoje oproti ležiace vonkajšie konce 46 vyčnievajúce z centrálneho jadra 32. Konštrukčný rám 37 ďalej obsahuje dve laterálne konštrukčné rámy 48, každý spojený s druhým koncom 42 každého prúta 38, k súhlasnému vonkajšiemu koncu 46, tyče 44. Podľa obr. 3, dva ďalšie prúty 60 môžu byť zariadené na účely zabránenia skrivenia alebo otáčania centrálneho jadra 32. Každý z prútov 60 obsahuje prvý koniec 62, upevnený k centrálnemu jadru 32 a druhý koniec 64 upevnený k vnútornej stene obalu 30, dva prúty 60 sa dotýkajú centrálneho jadra 32.

Hoci nie podstatne, roztiahnuté plachty 47 môžu byť upevnené k vnútornému povrchu obalu 30, aby lepšie zabránili vytláčaniu vypaľujúceho tmelu 36, smerom dole. Ale pokusy ukázali, že konštrukčný rám 37 sám zabraňuje veľmi účinne vytláčaniu vypaľujúcej elektródy 36 smerom dole, pričom je vypaľujúca elektróda pripevnená ku konštrukčnému rámu 37.

Podľa obr. 2, obyčajná Sôderbergova elektróda 49 je zobrazená pod elektródou 4, ako terajší vynález. Táto obyčajná Sôderbergova elektróda 49 obsahuje vonkajší obal 50 a plenty 52, namontované na vnútornú stenu obalu 50. Samovypaľujúca elektróda 54 sa formuje v obale 50 a elektróda 54 a obal 50 sa v súlade posúvajú smerom dole. Tento typ elektródy je dobre známy v odbore a nepotrebuje ďalší opis. Ako je ocenené, táto obyčajná Sôderbergova elektróda 49, mala by mať ten istý priemer, ako je priemer elektródy 4 podľa vynálezu ukazujúc, že je možné ľahko prejsť od výroby ferrosilikónu, použitím bežnej Sôderbergovej elektródy 49, na výrobu silikónového kovu, použitím elektródy ako vynálezu, bez akéhokoľvek prestoja alebo uzavretia celej pece.

Podrobná štruktúra elektródy podľa vynálezu dovoľuje veľkú redukciu v objeme kovu, ako je oceľ, ktorá sa normálne používa na zabránenie vytláčania samovypaľujúcej elektródy smerom dole. V skutočnosti s elektródou ako z vynálezu, je možné získať silikónový kov, ktorý obsahuje menej ako 0.5% Fe, s obalom ešte vyrobeným z ocele.

Rozsiahle štúdie vzorku vypaľovania konvenčnej elektródy aj zmiešanej elektródy, kde stred elektródy je z pevného materiálu, ktorý má podstatne rozdielnu tepelnú a elektrickú vodivosť ukázali, že keď elektróda obsahuje centrálne jadro s vysokou vodivosťou, vzorka zohrievania a vypaľovania je vyššia v oblasti kontaktu, ak to prirovnáme ku konvenčnej Soderbergovej technológii. Podrobnejšie vypaľovanie tmelu prechádza z pevného jadra vodivosti veľkého tepla, oproti obklopujúcemu Soderbergovmu tmelu smerom k obalu, na rozdiel od konvenčnej Soderbergovej elektródy, vypaľovanie tmelu prichádza z obalu a z plent, to je zvonku dovnútra tej istej elektródy, pretože nie je rozdielna vodivosť medzi jadrom a Sôderbergovým materiálom. Tento vynález používa vo veľmi dobre vyváženom systéme vysokú vodivosť centrálneho jadra na účely vypaľovania obklopujúceho Soderbergovho tmelu 36. Nepotrebuje relatívny posun vypaľujúcej elektródy 36, vzhľadom na jeho obklopujúci obal 30, pretože je to prípad so zmiešanými elektródami známy v prednostnom odbore a na použitie vo výrobe silikónového kovu.

Spôsob výroby samovypaľujúcej elektródy 4 v elektrickej oblúkovej peci 2 podľa predloženého vynálezu obsahuje nasledovné kroky.

a) Podlhovastý elektricky vodivý obal s otvoreným koncom je vyhotovený.

b) Podlhovasté centrálne jadro 32 vodivého tepelného materiálu je umiestnené vnútri pece a vzdialené od obalu 30.

c) Centrálne jadro 32 je upevnené k vnútornému povrchu obalu 30 a udržiavané v strede s obalom 30.

d) Podlhovastý elektricky vodivý obal 30 sa posunuje vnútri peci 2 na účely roztiahnutia obyčajne kolmým smerom.

e) Určité množstvo uhlíkového elektródového tmelu 36 sa zavádza v obale 30 obklopujúcom centrálne jadro 32. Tmel 36 je určený na obalenie pevnej elektródy na účely zohrievania a pripevnenia k centrálnemu jadru 32.

f) Elektrický oblúk sa nachádza v peci 2 podľa dobre známeho spôsobu, ktorý nepotrebuje ďalší opis.

Jednotlivo v kroku c) centrálne jadro 32 je upevnené k obalu 30 zavádzaním jednotlivých do dvoch oproti ležiacich strán centrálneho jadra 32, prvého konca 40 súhlasného prútu 38, páru oproti ležiacich prútov 38 a upevňuje druhý koniec 42 každého, z povedzme oproti ležiacich prútov 38, k vnútornému povrchu obalu tak, že každý prút je vytiahnutý obyčajne vodorovne vnútri obalu 30. Tyč 44 je vsunutá cez centrálne jadro 32 pod dvomi prútmi 38 takým spôsobom, že oproti ležiace vonkajšie konce 46 každej tyče 44 vyčnievajú z centrálneho jadra 32. Druhý koniec 42 každého prútu 38 je jednotlivo pospájaný k súhlasnému vonkajšiemu koncu 46 tyče 44 s konštrukčným laterálnym rámom 48.

V prípade, keď sa elektróda 4 používa na výrobu silikónového kovu, obal 30 v kroku d) môže byť posúvaný na vrchol predtým vyrobenej samovypaľujúcej elektródy Soderbergovho typu 49, používanej na výrobu ferrosilikónu, ako je znázornené v obr. 2. V tomto prípade obal 30 používaný na výrobu silikónu môže mať v podstate ten istý priemer, ako je vonkajší obal 50 Soderbergovej elektródy 48. Ako bolo spomenuté predtým, možno vidieť, že je možné ľahko prejsť z výroby ferrosilikónu, použitím obyčajnej Soderbergovej elektródy na výrobu silikónového kovu použitím elektródy ako vynálezu bez prestoja a odstavenia celej pece.

Claims (5)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Samovypaľujúca elektróda na výrobu silikónového kovu a silikónových zliatin na použitie v elektrickej oblúkovej peci (2), vyznačujúca sa tým, že obsahuje:

- pozdĺžny elektrický vodivý obal (30) s otvoreným koncom, preťahujúci sa kolmo pecou (2) pri prevádzke, vyrobený z materiálu nelegovaného kovom vybraným zo skupiny obsahujúcej titán, vanád, tantal, chróm, zirkónium a nikel na zabránenie kontaminácie produktu, ktorý má byť vyrobený v peci s niektorým z uvedených kovov pri prebiehajúcej spotrebe obalu (30) v peci (2);

- centrálne jadro (32) umiestnené vnútri a vzdialené od obalu (30), vyrobené z teplovodivého uhlíkového materiálu;

- v obale (30) aspoň jeden konštrukčný rám (37) na zaistenie centrálneho jadra (32) k vnútornému povrchu obalu (30), na stredové udržanie centrálneho jadra (32) v obale (30) a na zabránenie vytlačenia centrálneho jadra (32) smerom dole; a

- uhlíkový elektródový tmel (36) obklopujúci centrálne jadro (32), na obalenie pevnej elektródy na zohrievanie a pripojenie k centrálnemu jadru (32).

2. Samovypaľujúca elektróda podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že centrálne jadro (32) je vyrobené z navzájom spojených uhlíkových tyči.

3. Samovypaľujúca elektróda podľa nároku la 2, vyznačujúca sa tým, že obal (30) je vyrobený z kovu vybraného zo skupiny obsahujúcej meď, mosadz a hliník.

4. Samovypaľujúca elektróda podľa nároku 1 až 3, vyznačujúca sa tým, že najmenej jeden konštrukčný rám (37) obsahuje:

- pár oproti ležiacich prútov (38), každý prút (38) uložený vodorovne má prvý koniec (40) zavedený do centrálneho jadra (32) a druhý koniec (42) upevnený k vnútornému povrchu obalu (30);

- tyč (44) prechádzajúca centrálnym jadrom (32) pod párom prútov (38), ktorá má oproti ležiace vonkajšie konce (46) vyčnievajúce z centrálneho jadra (32); a

- dva laterálne konštrukčné rámy (48), každý spájajúci druhý koniec (42) každého prútu (38) k zhodnému vonkajšiemu koncu (46) tyče (44).

5. Samovypaľujúca elektróda podľa nároku 1 až 4, vyznačujúca sa tým, že centrálne jadro (32) je dierované na vstrekovanie chladiacich plynov.

6. Elektrická oblúková pec (2) na výrobu silikónového kovu a silikónových zliatin, vyznačujúca sa tým, že obsahuje:

- teleso (6) pece na zapálenie náplne (14);

- samovypaľujúcu elektródu (4) obsahujúcu:

pozdĺžny elektrický vodivý obal (30) s otvoreným koncom, ktorý má horný koniec (31) a dolný koniec (33), obal (30) je umiestnený kolmo v telese (6) pece uvoľnený na šmýkanie kolmo cez šmýkacie remene (24), pričom obal (30) je vyrobený z materiálu nelegovaného s kovom, ktorý je vybraný zo skupiny obsahujúcej titán, vanád, tantal, chróm, zirkónium a nikel na zabránenie kontaminácie produktu vyrábaného v peci s niektorým uvedeným kovom pri prebiehajúcej spotrebe obalu (30) v peci (2);

centrálne jadro (32) umiestnené vnútri a vzdialené od obalu (30), pričom je vyrobené z teplovodivého uhlíkového materiálu;

aspoň jeden konštrukčný rám (37) s obalom (30), na upevnenie centrálneho jadra (32) k vnútornému povrchu obalu (30) a na centrálne držanie centrálneho jadra (32) v obale (30) a na zabránenie vytlačenia centrálneho jadra (32) dolu cez spodný koniec (33) obalu (32);

centrálne jadro (32)obklopené uhlíkovým elektródovým tmelom (36), určeným na obalenie pevnej elektródy na zahrievanie a pripevnenie k centrálnemu jadru (32);

udržiavacie prostriedky obsahujúce regulačné cylindre (22) a šmýkacie remene (24) obalu (30) v kolmej polohe v telese (6) pece; a elektrické súčiastky na vytvorenie elektrického oblúku, obsahujúce kontakt (16) na obale (30).

7. Elektrická oblúková pec podľa nároku 6, vyznačujúca sa tým, že centrálne jadro (32) je vyrobené z navzájom spojených uhlíkových tyčí.

8. Elektrická oblúková pec (2) podľa nároku 6a 7, vyznačujúca sa tým, že obal (30) je vyrobený z kovu vybraného zo skupiny obsahujúcej meď, mosadz a hliník.

9. Elektrická oblúková pec (2) podľa nároku 6 až 8, vyznačujúca sa tým, že najmenej jeden konštrukčný rám (37) obsahuje:

- pár oproti ležiacich prútov (38), pričom každý prút (38) je uložený vodorovne a má prvý koniec (40) zavedený do centrálneho jadra (32) a druhý koniec (42) upevnený k vnútornému povrchu obalu (30);

- tyč (44) prenikajúcu centrálnym jadrom (32) pod párom prútov (38) a ktorej protiležiace vonkajšie konce (46) vyčnievajú z centrálneho jadra (32); a

- dva laterálne konštrukčné rámy (48), každý spája druhý koniec (42) každého prútu (38) k súhlasnému vonkajšiemu koncu (46) tyče (44).

10. Elektrická oblúková pec (2) podľa nárokov 6až 9, vyznačujúca sa tým, že centrálne jadro (32) je dierované na vstrekovanie chladiacich plynov.

11. Spôsob výroby samovypaľujúcej elektródy (4) na výrobu silikónového kovu a silikónových zliatin v elektrickej oblúkovej peci (2), vyznačujúci sa tým, že obsahuje tieto kroky:

a) vyhotovenie pozdĺžneho elektricky vodivého obalu (30) s otvoreným koncom, vyrobeného z materiálu nelegovaného s kovom, vybraným zo skupiny obsahujúcej titán, vanád, tantal, chróm, zirkónium a nikel na zabránenie kontaminácie produktu vyrábaného v peci s ktorýmkoľvek uvedeným kovom pri prebiehajúcej spotrebe obalu (30) v peci (2);

b) umiestnenie centrálneho jadra (32) z uhlíkového teplovodivého materiálu v peci a vzdialené od obalu (30);

c) upevnenie centrálneho jadra (32) k vnútornému povrchu obalu (30) a udržanie v strede v peci (30);

d) zošmyknutie kolmo pozdĺžneho elektricky vodivého obalu (30) v peci (2);

e) zavedenie uhlíkového elektródového tmelu (36) do obalu, kde sa centrálne jadro (32) obklopí tmelom (36), pričom tmelom sa obalí elektróda na zohrievanie a pripojenie k centrálnemu jadru (32); a

f) pripojenie obalu (30) na zdroj elektrickej energie; a

g) vytvorenie elektrického oblúku v peci (2) so zdrojom elektrickej energie.

12. Spôsob podľa nároku 11, vyznačujúci sa tým, že krok c) obsahuje tieto kroky:

- zavedenie jednotlivo do dvoch oproti ležiacich strán centrálneho jadra (32) prvého konca (40) súhlasného prútu (38) s párom oproti ležiacich prútov (38) a upevnenie druhého konca (42) každého z oproti ležiacich prútov (38) k vnútornému povrchu obalu (30), pričom každý prút (38) je uložený vodorovne v obale (30);

- vloženie tyče (44) cez centrálne jadro (32) pod dva prúty (38), pričom oproti ležiace vonkajšie konce (46) tyče (44) vyčnievajú z centrálneho jadra (32); a

- vzájomné spojenie s príslušným laterálnym konštrukčným rámom (48), s druhým koncom (42) každého prútu (38) k súhlasnému vonkajšiemu koncu (46) tyče (44).

5 13. Spôsob podľa nároku 12, vyznačujúci sa tým, že:

- v kroku d) je obal (30) pripojený na vrchol samovypaľujúcej elektródy (49) Sôderbergovho typu použitej na výrobu ferrosilikónu, pričom Soderbergova elektróda (49) obsahuje vonkajší obal (50), a v ktorom

- obal (30) elektródy (4), ktorý je tvarovaný, má v podstate rovnaký priemer ako vonkajší obal (50) Sôderbergovej elektródy (49).