NO813603L - Elektrode for lysbueovner. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en elektrode for lysbueovner med

et øvre avsnitt av metall og et utskiftningsbart nedre avsnitt av et forbrukbart eller bare langsomt forbrukbart materiale/idet de to avsnitt har en i det vesentlige sylindrisk form og er forbundet med hverandre ved hjelp av en skruenippel eller en lignende innretning, og hvor det øvre avsnitt oppviser en væskekjøleinnrétning med en forløps-

kanal og en tilbakeløpskanal og det øvre avsnitt fortrinnsvis innen dets nedre område er beskyttet med et høytempera-turfast, isolerende skikt.

Slike elektroder er kjente fra belgisk patentskrift 867876. For de der beskrevne elektroder er metallskaftet som inneholder.kjølesystemet, overtrukket med en utenpåliggende, høytemperaturbestandig masse. Det dreier seg her åpenbart om et kontinuerlig skikt med haker innført i metallskaftet for å forbedre skiktets vedheftning.

Lignende elektroder er også kjent fra britisk patentskrift 1223162, hvor hele metallskaftet er forsynt med et beskyttende, keramisk skikt. Ifølge denne løsning påses det- at det keramiske skikt er tilstede med lavest mulig tykkelse og at det også i en vesentlig mengde trenger inn i selve metallskaftet for å isolere rørene som løper i dette. Disse rør utgjør samtidig kjølevannsføringen og den elek-triske forbindelse til den forbrukbare elektrodedel av grafitt.

Endelig er i europeisk patentsøknad 79302809.3 en elektrode beskrevet hvor den på siden av metallskaftet og utenpå denne anordnede metalliske kontakt er isolert opplagret i forhold til det innenforliggende metalliske kjølesystem. I den nedre del av det metalliske kjøleskaft er da igjen et keramisk skikt som er sikret med haker, anordnet- som trekker seg tilnærmet " 'til nivået for skruenippelforbindelsen.

Elektroder for lysbueovner er utsatt for en sterk: ' påkjenning. Denne lar seg forklare ved de høye arbeids-temperaturer, f.eks. ved fremstilling av elektrostål, hvor slike elektroder hyppigst anvendes. Ved hjelp av lys-

buen som bare i ideelle tilfeller strekker seg fra den

nedre elektrodespiss og inn i smeiten, fås også tap på grunn av sideoxydasjon. Endelig er det risiko for at lysbuen skal vandre eller dannes på siden,'og dette kan ved driftsforstyrrelser . også finne sted over den forbrukbare del og føre til kortslutninger. Dessuten er elektrodene utsatt for for-skjellige temperaturer i forløpet og tilbakeløpet for kjøle-middel og dessuten innen området for den forbrukbare del ovenfor strømtilførsels- og kjøleenheten. Et spesielt risikoutsatt sted utgjøres i denne forbindelse av området for skruenippelen. Når elektrodene innkjøres eller på grunn av sideforskyvning og skrapdeler som rutsjer ned i smeiten, fås dessuten betydelige mekaniske belastninger.

På grunn av den høye påkjenning som elektrodeneer utsatt for, må disse stadig forbedres. Det tas derfor ved oppfinnelsen sikte på å fremskaffe elektroder med høy drifts-sikkerhet og med lavt strøm- og spenningsfall i tilførselen og som er minst mulig utsatt for driftsforstyrrelser, men likevel er enkle å fremstille bg reparere. Elektrodene skal spesielt når lysbuen på uønsket måte blir forskøvet, selv i tilfeller av delvise beskadigelser kunne tillate en videreføring av elektrodeforløpet på forbedret måte sammenlignet med vanlige elektroder.

Denne oppgave løses ved elektroden ifølge oppfinnelsen av den ovennevnte type og som er særpreget ved at det isolerende skikt utgjør en forndel som er løsbart anbragt.

Den høytemperaturfaste, isolerende formdel kan ut-gjøres av et enkelt rør. Den kan imidlertid også med fordel omfatte en rekke røravsnitt, segmenter, halvskåler eller lignende som omgir det nedre område av elektrodens øvre avsnitt til området for skruenippelen, eventuelt utover dette. Materialet for den isolerende formdel kan f.eks. bestå av høytemperaturfast keramikk-, men også f.eks. av grafitt som er forsynt med et belegg. Slike isolerende, høytemperaturfaste, keramiske eller andre materialer er kjente.

. Ved anvendelsen av en løsbart anbragt formdel,

spesielt i form av en rekke røravsnitt, segmenter eller halvskåler, fås en rekke fordeler som nærmere beskrevet-

Ifølge en foretrukken utførelsesform av den foreliggende elektrode er den isolerende formdel anordnet mellom et nedre delområde av det øvre avsnitt av metall og det nedre, forbrukbare avsnitt slik at formdeléns ytterkanter som forløper i.samme retning som elektrodens akse, og ytter-kantene av det øvre metallavsnitts ytre område er i det vesentlige forbundet med hverandre.

For den foreliggende elektrode består ingen begrens-ninger hva gjelder motlageret som formdelen bæres på. Dette kan likeledes bestå av et motstykke av høytemperaturtålende, isolerende materiale, av selve skruenippelen, eventuelt endog en del av den forbrukbare del som sådan eller en kombinasjon derav. I alminnelighet vil imidlertid ikke den isolerende formdel hvile alene på den forbrukbare del, men vil i det minste delvis bæres av et ikke "forbrukbart", varmebestandig, isolerende materiale.

Formdeléns stilling kan naturligvis styres ved fremstillingen av elektroden med egnet form. Ifølge en foretrukken utførelsesform av den foreliggende elektrode kan den isolerende formdel.imidlertid også under bruk av elektroden og uten at elektroden må tas ut av ovnen, befinne seg under .^Y% Y®3 hjelp av stifter, gjengede jskruer ..etc. i_kanaler_. JL det øyre avsnitt, mot bærelaqeret, f.eks. ved hjeln av. en ytterligere anordning av fjærer. Uavhengig av anordningen av kanaler, gjengede skruer eller lignende kan det imidlertid også være fordelaktig å anbringe den isolerende formdel slik at den glir eller er løs i forhold til metallskaftet på en slik måte at når et delsegment faller ut eller enkeltrøret utsettes for brudd, f.eks. på grunn av mekanisk beskadigelse, vil de gjenværende intakte delsegmenter eller enkeltrøret som sådant.være istand til å rutsje efter, hhv. være be-vegelige i samme retning som elektrodens lengdeakse.

En foretrukken^utførelsesform av den foreliggende elektrode tar sikte på mellanden isolerende, høytemperatur-faste formdel.og metallskaftets innenforliggende del å ha et elektrisk ledende, høytemperaturbestandig mellomskikt. På lignende måte som den utpåliggende isolerende formdel kan det elektrisk ledende mellomskikt likeledes bestå av et enkeltrør, men også av en rekke røravsnitt, segmenter, halvskåler eller lignende. Istendenfor på forhånd formede formdeler kan imidlertid også en elektrisk ledende, høytem-peraturf ast filt eller duk som sådan anvendes som.mellomskikt. For en rekke anvendelsesformål for den foreliggende elektrode kan også det elektrisk ledende mellomskikt bestå av en kombinasjon av en rekke av f.eks. røravsnitt med høy-temperaturf ast filt hhv. duk. Anvendelsen av høytemperatur-fast, ledende filt hhv. fibre, fliser eller duker foretrekkes spesielt for slike anvendelsesformål hvor elektroden vil bli utsatt for mekaniske rystelser eller vibrasjoner under bruk. På grunn av at filtene etc. er blitt innført, kan de utenpåliggende, isolerende deler oppfanges elastisk, og dette

bidrar til en ytterligere stabilisering av elektroden.

Dersom det legges vekt på en ekstrem sikkerhetsforan-staltning for elektroden, er det også mulig å påføre et sterkt påkjenningstålende, ledende, tynt skikt på det innenfor liggende metallskaft som er beskyttet av det elektrisk isolerende bg det elektrisk ledende skikt. Skiktet som tåler høy påkjenning og som er ledende bg tynt, kan f.eks. utgjøres av et keramikkbelegg.

Det elektrisk ledende mellomskikt kan bestå f.eks. av ledende keramikk, grafitt, keramiske fibre, mineralfibre eller carbonfibre, dukerreller filter eller en kombinasjon av disse.

Avhengig av anvendelsesformålet for elektroden er det mulig å anbringe den isolerende formdel såvel som det ledende mellomskikt på holdere som fortrinnsvis kan være til-føyet til metallet for den indre kjøleenhet. Dette blir imidlertid primært vurdert i forbindelse med slike an-vendelser av elektrodene hvor det ikke kommer an på en fri bevegelse hhv. "efterrykking" av intakte (isolerende hhv. elektrisk ledende) enkeltsegmenter dersom et underliggende segment skulle bli beskadiget.

Det er også ifølge oppfinnelsen mulig at den isolerende formdel ikke omslutter det samlede område av metallskaftet som skal beskyttes, idet det i en sone i hvilken det kan regnes med en lavere påkjenning, anvendes en isolerende, høyildfast sprøytemasse som er forankret ved hjelp av holdestykker, istedenfor den videreførte formdel. Slike isolerende sprøytemasser er i og for seg kjente som kan befestiges ved hjelp av holdestykker som f.eks. påloddes.

En rekke fordeler oppnås ved hjelp av de foreliggende elektroder. For det første kan såvel den isolerende formdel som det elektrisk ledende skikt på enkel måte anbringes i den ønskede stilling ved fremstillingen. På grunn av anvendelsen av en isolerende, utenpåliggende, massiv del kan evnen til å tåle mekaniske påkjenninger forbedres. Dette er av spesiell viktighet for elektroder som skal anvendes for fremstilling av elektrostål. Når skrapdeler dykker ned i smeiten, kan smeiten utsettes for sterke bevegelser med en tilsvarende mekanisk belastning. Ved oppdelingen av de isolerende, men også av de ledende ytre soner i segmenter er det dersom forstyrrelser hhv. beskadigelser skulle oppstå, ikke. nødvendig å skifte ut hele elektroden da skaden økonomisk og hurtig kan utbedres ved å innføre det tilsvarende delstykke. På grunn av den løse anbringelse av den isolerende formdel, men også av det ledende skikt forsåvidt som dette er laget av formdeler, vil det når underliggende beskyttelsessegmenter utsettes for. en mekanisk eller annen ødeleggelse, fås en "automatisk" efterglidning av de overliggende segmenter, og dette kan eventuelt være ytterligere sikret ved hjelp av anordnede fjærer. Elektroden er derfor også istand til å arbeide dersom en beskadigelse allerede har funnet sted, fordi det underliggende elektrode-område som er mest utsatt og som ligger nærmest elektrodens arbeidssone "automatisk" blir beskyttet på grunn av efter-glidningen av intakte elementer. Mekaniske rystelser på grunn av nedadrutsjende skrapdeler, sideforskyvninger etc, oppfanges på spesielt gunstig måte på grunn av den fjærende opplagring av det isolerende skikt i den aksiale del av elektroden og også på grunn av den innvendige polstring av det elektrisk ledende skikt av fibre, carbonfilter eller, duker etc.

Selv om den isolerende formdel hhv. det isolerende skikt når dette består av en rekke enkeltsegmenter, halv skåler eller lignende, kan ha et visst spillerom på grunn av typen av såvel den aksiale som også den innvendige av-støtning, fås f.eks. på grunn av segmentenes not-fjær-system en fullstendig og omfattende beskyttelse av elektrodens ømfintlige metallområde. Dersom det likevel skulle oppstå en beskadigelse av elektrodens "beskyttelsesskjerm",kan elektroden som regel arbeide videre inntil en ubetinget nødvendig innsetning av den forbrukbare del. Når elektroden tas ut, kan da den tilsvarende erstatning av det beskadigede enkeltsegment etc. lett gjøres uten ytterligere arbeidsinn-sats.

Det innenforliggende elektrisk ledende skikt av høytem-peraturf ast materiale, som ledende keramikk eller grafitt hhv. kullfiltene etc., er endelig istand til å gjøre at elektroden får krisesegenskaper. Dersom den ytre ring

blir utsatt for brudd, er det innenforliggende, elektrisk ledende skikt istand til å motstå temperaturen av en lys-bue som eventuelt dannes. Derved blir det forholdsvis ømfintlige, innenforliggende metallskaft beskyttet mot varmen fra lysbuen som eventuelt dannes på siden, slik at et øye-blikkelig utfall av elektroden ikke vil forekomme. Det sist-nevnte tilfelle er å frykte i forbindelse med vanlige elektroder når det utenpåliggende, isolerende skikt ødeleg-ges mekanisk eller på annen måte og lysbuen dannes direkte på metallskaftet som i dette tilfelle ikke vil være istand til å motstå de ekstremt høye temperaturer fra lysbuen.

Spesielt foretrukne elektrodekonstruksjoner ifølge oppfinnelsen er nedenfor beskrevet under henvisning til Fig. 1-4. På disse er spesielt elektroder vist hvor det øvre avsnitt av ledende metall har en øvre del med større diameter og en nedre del med mindre diameter. Delen med mindre diameter er da i det minste delvis dekket med den isolerende formdel og det ledende skikt. Denne anordning er spesielt foretrukken ifølge oppfinnelsen selv om denne ikke er be-grenset til denne utførelsesform eller til de spesielt for-delaktige utførelsesformer ifølge de nedenfor beskrevne figurer. På disse er like deler gitt de samme henvisnings-tall. Av tegningene viser

Fig. 1 et lengdesnitt gjennom en elektrode ifølge oppfinneIsen, • Fig. 2 et lengdesnitt gjennom en elektrode ifølge oppfinnelsen hvor området som er beskyttet av isolasjoner, såvel som den tilknyttede forbrukbare del ikke er vist fullstendig, Fig. 3 tverrsnitt gjennom elektrodene ifølge Fig. 1 og

Fig. 2 og

Fig. 4 et avsnitt av metall hhv. avsnittets delområde med mindre diameter.

For elektroden ifølge Fig. 1 blir kjølemidlet, som regel vann, innført gjennom en forløpskanal 2 og tilbakeført gjennom en tilbakeløpskanal 3. Derved kommer kjølemidlet også inn i et kammer inne i skruenippelen 1 som er laget av f .eks. støpejern. Det øvre avsnitt 5 av metall består av et øvre område med større diameter og av et lavere beliggende område med mindre diameter som er trukket til inn i skruenippelen 1 som danner en forbindelse til det nedre avsnitt 6 av forbrukbart materiale, f.eks. grafitt. Den isolerende formdel 4 er opplagret ved hjelp av et motlager 7, f.eks.

av høytemperaturbestandig, isolerende "keramikk. Innen det øvre område er den isolerende formdel avgrenset av den øvre kantav metallskaftets område med større diameter. Det elektrisk ledende metallomskikt 11 står i forbindelse med den isolerende formdel 4 og er innad avgrenset av det foretrukne, innenforliggende metallskaft hhv. av dets avsnitt med mindre diameter.12. For den på Fig. 1 viste elektrode er både den isolerende formdel 4 og det elektrisk lédende mellomskikt 11<q>ppdelt i segmenter som når et (nedre) segment brytes løs, kan gli i samme retning som elektrodens akse.

Foruten kjølekanaler 15 kan ytterligere kanaler 8 være anordnet gjennom hvilke innførte stifter 9 via en fjær 10 sørger for et godt sete for den isolerende formdel.

Anvendelsen av halvskåler i forband eller av ringer, f.eks. av grafitt, som er belagt med et isolerende belegg, og dessuten av ledende filt 13, f.eks. av kullfibre, frem-går såvel av Fig. 2 som av Fig. 4. Mellom den fremtrukne, innenforliggende metalldel 12 og den ledende filt 13 er en elektrisk ledende beskyttelsesring, f.eks. av keramikk, som ZrC^/ SnO^ -eller SiC etc. eller grafitt, dessuten ført inn. Anvendelsen av et ledende, svingningsdempende materiale, som filt etc, i kombinasjon med elektrisk ledende massive deler av keramikk eller grafikk er spesielt foretrukken for den foreliggende elektrode.

Claims (13)

1. Elektrode for lysbueovner, med et øvre avsnitt (5) av metall og et erstatningsbart, nedre avsnitt (6) av et forbrukbart hhv. langsomt forbrukbart materiale og som oppviser en i det vesentlige sylindrisk form og er forbundet med hverandre ved hjelp av en skruenippel (1) eller lignende, idet det øvre avsnitt oppviser en væskekjøleinnret-ning med en forløpskanal (2) og en tilbakeløpskanal (3) og fortrinnsvis i sitt nedre område er beskyttet med et høytemperaturfast, isolerende skikt, karakterisert vedat det isolerende skikt utgjøres av en formdel (4) som er løsbart påsatt.

2. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert vedat formdelen (4) omfatter et enkeltrør, en rekke av røravsnitt, segmenter eller halvskåler som omgir det nedre område av det øvre avsnitt (5) helt til eller til i nærheten av skruenippelen (1).

3. Elektrode ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat formdelen (4) og det øvre avsnitts (5)ytterkanter er i det vesentlige bundet anordnet i forhold til hverandre.

4. Elektrode ifølge krav 1-3,karakterisert vedat formdelen (4) er under-støttet mellom et innsnitt i metallet for det øvre avsnitt (5) og et motlager (7) som er tilnærmet anordnet innenfor området av skruenippelen (1), hhv. skruenippelen (1) som sådan eller en kombinasjon derav.

5. Elektrode ifølge krav 1-3, karakterisert vedat formdelen holdes mot motlageret (7) fortrinnsvis fjærende, ved hjelp av stifter hhv. gjengede skruer \ 9) som er ført inn i boringer (8) i metalIdelen.

6. Elektrode ifølge krav 1-5, karakterisert vedat et elektrisk ledende, høytemperaturbestandig mellomskikt (11) er ført inn mellom formdelen (4) og det øvre avsnitt med mindre diameter (12).

7. Elektrode ifølge krav 1-6, karakterisert vedåt det elektrisk ledende mellomskikt.(11) består av et enkeltrør<, en rekke av rør-avsnitt, segmenter, halvskåler eller av høytemperaturfast filt (13) hhv. duk eller en kombinasjon derav.

8. Elektrode ifølge krav 1-5, karakterisert vedat den innenforliggende metalldel (12) er belagt med et ledende lag, fortrinnsvis av keramikk, som tåler høy påkjenning.

9. Elektrode ifølge krav 1-8, karakterisert vedat den isolerende formdel (4) består av høytemperaturfast keramikk eller av et grafitt-rør som er belagt med et isolerende belegg.

10. Elektrode ifølge krav 1-9, karakterisert vedat det elektrisk ledende mellomskikt (11) består av keramikk, grafitt, keramiske duker eller mineralduker, filter eller en kombinasjon derav.

11. Elektrode ifølge krav 1-10,karakterisert vedat den isolerende formdel (4) og/eller det ledende mellomskikt (11) er anbragt på holde-innretninger (14) som fortrinnsvis er forbundet med metallet for den indre kjøleenhet.

12. Elektrode ifølge krav 1-11,karakterisertvedat den isolerende formdel (4) innenfor metalldelens øvre område er delvis erstattet med en isolerende, høyildfast sprøytemasse som er forankret ved hjelp av holdestykker.

13. Elektrode ifølge krav 1-12,karakterisert vedat den isolerende formdel (4) og/eller det elektrisk ledende melTomskikt (11) er slik opplagret at når et delsegment faller ut eller enkeltrøret beskadiges, kan de gjenværende intakte delsegmenter eller enkeltrøret som sådant bevege seg til påkjenningssonen i samme retning som elektrodens lengdeakse.