DE6605816U

DE6605816U - Mit einer schmelze in beruehrung stehende elektrode

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Publication number: DE6605816U
Application number: DE19666605816
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1966-04-26
Filing date: 1966-06-02
Publication date: 1970-07-09
Also published as: GB1162045A; DE1565375A1; CH452730A

Description

RA..287 71 k^U

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie_o _> Baden / AG

Mit einer Schmelze in Berührung stehende Elektrode,

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einer Schmelze in Berührung stehende Elektrode für einen Ofen, insbesondere eine in der Ausmauerung eines Lichtbogenöfens angeordnete Bodenelektrode.

In neuerer Zeit hat in metallurgischen Lichtbogen-Ofenanlagen die Bedeutung eines Gleichstrom-Lichtbogens zugenommene Hierbei ist es zweckmässig, den Lichtbogen zwischen einer oder mehreren oberhalb des Schmelsgutes angeordneten Elektrode bzw. Elektroden und dem Schmelzgut selbst auszubilden und für die Rückleitung des Gleichstroms mindestens eine im Boden des Ofens angeordnete und mit der Schmelze in Berührung stehende Elektrode zu verwenden»

5.4.66/hg 6605816-9.7.70

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Ein Gleichstromlichtbogen weist aber gegenüber einem V'echselstromlichtbogen mehrere Vorteile auf, nämlich:

eine grössere Stabilität und Regelmässigkeit des Lichtbogens,

- geringere, an sich unerwünschte Zufuhr von Graphit in die Schmelze, bei Verwendung einer Graphitelektrode als Anode und der Schmelze als Kathode,

geringere Erhitzung der Graphitelektroden,

- geringerer Graphitverbrauch für die Elektroden=

Es ist nun zur Erzeugung eines Gleichstromlichtbogens ohne Verwendung eines Gleichrichters oder von Umformergruppen vorgeschlagen worden, ausgehend von einer Viechseispannung die Gleichrichtung durch den Lichtbogen selbst zu eraüslen, inden die Eigenschaften, die r.ich aus der physikalischen oder chemischen Ungleichheit der verwendeten Elektroden ergeben, nutzbar gemacht werden. Dar.it hat die Ausbildung des .Itromüberganges von der Schmelze auf einen zur Speisev.-eehselstroraquelle führenden Leiter, insbesondere deren Nulleiter, erneut an Bedeutung gewonnen»

Es ist bekannt, als solche Bodenelektroden Elektrodenkörper aus Graphit oder aus einem Metall, insbesondere Eisen, wenn

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der Ofen zum Schmelzen von Eisen oder Stahl dient, zu verwenden.

Kohlenstoff elektroden f.enüpen zwar den thermischen Anforderungen vollauf, ν/ei π en aber den !techteil auf, dass die Schmelze durch den Xontakt mit den Elektroden aufgekohlt wird. Üies ict aber im allgemeinen bei der Stahlerzeugung vollständig unerwünscht, da diese möglichst kohlenstoffarm sein soll.

Metallelektroden, insbesondere Eisenelektroden, haben den Nachteil, dass sie einen zu niedrigen Schmelzpunkt aufweisen, so dass sie im Betrieb zum grössten Teil schmelzflüssig sind, oder dass eie sich, auch wenn sie an sich einen ausreichend hohen Schmelzpunkt aufweisen, mit der Schmelze legieren und so deren Zusammensetzung verändern. Es ist deshalb unumgänglich, Metallelektroden zu' kühlen. Eine bisher verwendete Wasserkühlung des Elektrodenkörpers mittels im Innern des Körpers angeordneter Kühlmittelkanäle weist aber den Nachteil auf, dass einerseits bei Ausfall des Kühlmittels die Elektrode schmilzt und andererseits bei der unvermeidlichen Abnützung des Elektrodenkörpers Kühlmittelkanäle freigelegt werden können, so dass das Kühlmittel in die Schmelze tritt und die Gefahr einer Explosion hervorruft_o

9/c. ε

Zv;eck cor Erfindung ist, eine Elektrode zu scharfen, weiche die genannten Nachteile nicht aufweist. Erfindungsgemäss ist die Elektrode dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenkörper zwei strom- und wärmeleitend verbundene, hintereinander angeordnete Tsile aufweist, wobei der der Schmelze zugekehrte erste Teil des Elektrodenkörpers aus einem dem Metall der Schmelze mindestens ähnlichen Metall und der zweite,von der Schmelze abgekehrte,der Fortleitung und Abstrahlung der Wärme dienende Teil aus einem guten Strom- und Wärmeleiter besteht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Figuren beispielsweise erläutert. Es zeigen:

FiK. 1 i*a Schnitt ein erstes Ausfuhrun.e.sbeisDiel einer in der Ausmauerung eines Lichtbogenofens angeordneten Podcnelektrode,

Fig. 2 eir.en Schnitt durch den »nt"ktbolzen air.ir weiteren Bodenelektrode,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Trägers für aen bolzen von Fig. 2, mit Stromschienen,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Stromschienen längs der Linie IV-IV von Fig_o 3,

Fi.^c 5 ein? Dr i.uf eicht auf di- vollst^jidige Bodenelektrode ~err"^;rs den Fig. 2 bis 4_}

Fig, 6 einen Schnitt durch einen Teil eines Lichtbogenofens mit einer Elektrode gemiiss den Fig. 2 bis 5.

Gemäss Fig. 1 ist in der Ausmauerung oder Ausstampfung 1 des Bodenteils eines Lichtbogenofens, die auf ihrer Aussenseite durch den Ofenkessel 2 gehalten wird , eine zapfenförmige Elektrode 3 angeoranet. Die Elektrode 3 besteht aus zwei Teilen 4 und B, von v.^reichen der eine Teil 4 mit seiner Stirnfläche etwa in der gleichen Ebene wie die Innenseite der Ausmauerung 1 liegt und der andere ':'eil 5 sich über den Ofenkessel 2 hinaus in den Aussenraura erstrockt. Die beiden Teile 4 und 5 bestehen aus verschiedenen K.et.'-llen; sie stossen in der l'ebergangszone G aneinander»

Der mit der Schmelze in "jerührunp stehende und von der Ausmauerung 1 um^eben^e Teil 4 der Elektrode 3 besteht aus eir.em ?-.et?ll, üps mindestens ähnlich demjenigen der Schmelze ist eier mindeTters keine in der Schmelze unerwünschten Bestandteile er.tht.lt. Dient der Ofen zum Schmelzen von Eisen oder Stahl, so ist demnach der Teil 4 der Elektrode ebenfalls aus Elsen oder Stahl gefertigt,· Der sich in den Aussenraum

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Infolge der Konizität der in der Ausmauerung 1 eingebetteten
Elektrode 3 ist es möglich, diese in einfacher und vorteilhafter V/eise am Ofenkessel 2 zu befestigen. Die Kühlfläche 7
weist beispielsweise drei Bohrungen 9 oder auch Schlitze auf,
von welchen eine in der Figur ersichtlich ist. Durch diese
Bohrungen sind von unten her Gewindebolzen 10 geführt, die
in am Qfenkessel angeschweisste Muttern 31 geschraubt sind.
Zwischen der Kühlfläche 7 und dem Kopf jedes Gewindebolzens
10 ist eine Druckfeder 12 angeordnet.. Dadurch wird die Kühlfläche 7 und mit ihr die Elektrode 3 nach oben, doh„ in die

erstreckende Teil 5 der Elektrode 3 besteht aus einem die ]

Wärme und den Strom gut leitenden Metall, vorzugsweise also j aus Kupfer ο Der Teil 5 dient der Abstrahlung der Wärme_o Er ]

ι kann mit zusätzlichen Kühlflächen versehen werden. I

In der Figur ist eine tellerförmig ausgebildete Kühlfläche 7 [ dargestellt , Vielehe die Wärme abstrahlt un durch natürliche ι Konvektion der Umgebungsluft überträgt. Um keine Wärme- j Stauungen durch Querschnittsverengungen in Richtung der ab-,
nehmenden Temperatur im Elektrodenkörper hervorzurufen, ist

die zapfenförmige Elektrode 3 konisch ausgebildet. Aus dem \

g gleichen Grunde und zur Erhöhung der abstrahlenden Oberfläche

C I CJ-ll? V CJ. l/lCXUnc <-> CXULJ. · ;

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konische Ausmauerung hineingedrückt„ Um eine Erhitzung und damit ein Lahmwerden der Feder 12 zu vermeiden , stützt sich dies» an der Kühlfläche 7 auf eine Keramikscheibe 13 ab» /' Zusätzlich kann auch zwischen der Feder Ii und dem Gewindebolzen 10 ein Keramikrohr angebracht werden. Die-·federnde Befestigung der Elektrode 3 am Ofenkessel 2 ermöglicht die selbsttätige Kompensation von axialen Wärmebewegungen der Elektrode 3, die bei der Erhitzung der Elektrode durch die Schmelze und bei der nach dem Ausgiessen der Schmelze erfolgenden Abkühlung auftreten«

Sofern die Elektrode 3 und der Ofenkessel 2 gemeinsam geerdet werden können, ist, wie ±xi der Figur dargestellt, keine Isolation zwischen diesen beiden Teilen notwendig. Andernfalls muss dar Ausschnitt i*a Ofenkessel 2 für die Elektrode grosser ge-.irählt werden, damit sich die Elektrode 3 und der Ofenkessel 2 nicht berühren können. Zudem ist es vorteilhaft, in die Bohrungen 9 der Kühlfläche 7 Keramikhülsen einzusetzen. Der Stromanschluss erfolgt, zvreckiaässigerweise durch Verbinden einer oder mehrerer nicht dargestellter Stromschienen -mit; der Kühlfläche 7.

Der Gebergang von dem mit- der Schmelze in Berührung stehenden Teil 4 der Elektrode, der z.B. aus Eisen oder Stahl

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mit dem anderen Teil 5 aus Kupfer zur Wärmeabstrahlung soll keinen oder nur einen sehr geringen zusätzlichen Wärme- und elektrischen Widerstand aufweisen. Es 1st deshalb vorteilhaft, die Elektrode 3 in einem Guss anzufertigen, indem der aus Eisen bestehende Teil 4 auf das vom vorgängigen Giessen des Teils 5 her noch flüssige Kupfer aufgegossen wird, wobei sich die beiden Metalle in der Uebergangszone 6 vermischen. Auch die umgekehrte Reihenfolge beim Giessen ist möglich.

Es ist zweckmässig, eine Verzunderung des aus Kupfer bestehenden Teils der Elektrode sowie der Kühlfläche 7 dadurch zu verhindern, dass die Kupferoberflächen entsprechend vorbehandelt werden, beispielsweise durch eindiffundiertes Aluminium, Schoopisieren, galvanische Behandlungen usw.

Durch die beschriebene zweiteilige Elektrode wird erreicht, dass einerseits die Schmelze durch das Elektrodenmetall nicht verunreinigt wird und andererseits die durch den mit der Schmelze in Berührung stehende Teil der Elektrode anfallende Wärmeenergie rasch fortgeleitet und verteilt wird, ohne dass eine sich im Ofen oder in der Ausmauerung befindliche Zwangskühlung nötig -wäre. Die Elektrode ist so ausgebildet, dass der Usbergang 6 vom Teil 4 (Eisen) zum Teil 5 (Kupfer) mit Sicherheit nicht mehr schmilzt.

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Dies wird dadurch erreicht, dass der Querschnitt des mit der Schmelze in Berührung stehenden Teils 4 der Elektrode so bemessen wird, dass der vorliegende Strom diesen Teil durch ohmsche Verluste nicht oder verglichen mit der durch die Schmelze anfallenden Wärme nur sehr wenig zusätzlich aufheizt. Die abstrahlende Fläche des zweiten Teils 5 der Elektrode muss grosser sein als diejenige des Teils 4. Da Kupfer einen sehr kleinen Wärmewiderstand besitzt, ist der Temperaturabfall im Teil 5 sehr gering. Der vergleichsweise grosse Wärmewiderstand des aus Eisen oder Stahl bestehenden Teils 4 ergibt dagegen einen sehr grossen Temperaturabfall. Auf diese Weise kann die Temperatur in der Uebergangszone 6 vom Eisen zum Kupfer- niedrig gehalten werden.

Es kann gezeigt werden, dass eine ganz aus Stahl gefertigte Elektrode bei einer Temperatur der Schmelze von 1800 C unter der Annahme, dass die Ausmauerung 2 des Ofens bis zu einer Ebene 14 abgenutzt ist, in einem weiter nach der Aussenseite hin liegenden, in der Figur mit 15 bezeichneten Punkt etwa 1460 C betragen würde, also sicher flüssig wäre. Die ebenfalls aus Stahl bestehende Elektroden-Kuhlfläche 8 würde hierbei eine Temperatur von etwa 540⁰C aufweisen.

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Wird die Elektrode aber erfindungSE;eraäss zweiteilig ausgebildet, so herrscht im erwähnten Punkt 15 unter sonst gleichen Voraussetzungen eine Temperatur von nur 1200 G, bei welcher die Elektrode im genannten Punkt sicher noch fest ist« Die Ueberg-ingssone B vom Eisen zum Kupfer nimmt hierbei eine Te-nperatur von etwa 670⁰G an, ist also sicher im festen Zustand. Die Elektrodenkühlflache 8 strahlt hierbei mit einer ^re"Tnemtur von etwa 650 C₉

DiPS^r Vergleich zeigt, dass eine Stahlelektrode ohne Zwangskühlung; aus ^ichörheitsgründen nicht in Betracht gezogen werden kann, da sie zu tief in die Ausmauerung hinein .flüssig wird und ein Durchbruch zur Aussenseite durchaus möglich ist_o Eine Zwangskühlung mit einem flüssigen Medium musste sich aber ins Innere der Elektrode erstrecken und möglichst nahe der mit der Schmelze in Berührung stehenden Elektrodenoberflache erstrecken, was bei zunehmender Abnützung der Ausmauerung die Kühlkanäle zur Seite der Schmelze hin öffnen würde. Diese Nachteile sind mit der beschriebenen Elektrode vollständig vermiedene

Das Wärmegefülle in dem mit der Schmelze in Berührung stehenden Elektrodenteil 4 kann dadurch noch erheblich gesteigert werden, dass ausserhalb des Ofenkanals (und nicht innerhalb der Ausmauerung) eine Zwangskühlung durch ein gasförmiges oder

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Medium vorgesehen wird. Beispielsweise können die Kühlfläche 6 und/oder die mit ihr verbundenen Stromschienen mit Kühlluft beblssen werden. Durch diese ?'-ässnahme verschiebt sich der Erstarrungspunkt des mit der Schmelze in Berührung stehenden Slektrodenteils 4 noch näher zur Schmelze hin.

Die beschriebene Elektrode gestattet auch, auf einfache Weise ihre Abnützung und damit die Abnütaung der Ausmauerung zu überwachen, und zwar durch entsprechende Temperaturmessung. Es wird- hierzu zweckmässigerweise die Temperatur der Kühlfläche 7 am Ort der Vertiefung 8 gemessen, beispielsweise mit einem optischen Pyrometer, einem Thermoelement oder dergl. Beträgt entsprechend dem vorbeschriebenen ZahlenbeisOiel im Neuzust^nd der Elektrode die Tenrx r&tur c<&r FIi⁵ehe 8 etwa BlO⁰C, ?o steigt sie irr. abgenutzten Zustand c'er Elektrode und der Ausmauerung (Abnützung bis zur Ebene 14) Muf etwa BtiO" C. Diese Temperaturdiff eretiK knnn ohne weiteres festgestel3t werden.

Eine weitere kusführur rsform der Mektrooe iüt in den Fig. 2 bis 6 dargestellt, Sie besteht darin, dass der der Schmeiß zugekehrte Teil auf den anderen Teil aufgesetzt ist.

Ein in Fig, 2 dargestellter Bolzen 21 der Elektrode weist einen zylindrischen Teil 22 auf, an welchen sich ein sich

23 anschliesst· Der

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Teil 23 ist mit einer ebenfalls kegelstumpfförmigen Ausnehmung 24 versehen«, Die Stirnfläche 26 des zylindrischen Teils 22 steht mit dem zu beheizenden Schmelzgut in Berührung ο Die kegelstumpfförmige Ausnehmung 24 dient als Auflagefläch*; mit einem in Fig. 3 dargestellten Träger 30, dessen oberer Teil 31 als entsprechender Kegelstumpf ausgebildet ist, also den gleichen Winkel einschliesst«. An den kegelstumpfförmigen Teil 31-schliesst sich ein zylindrischer Teil 32 an, der mit mehreren senkrechten Lamellen 33 versehen ist. Diese Lamellen 33 sind beispielsweise durch Einfrasen von Schlitzen in den als rechteckiger Block ausgebildeten untersten Teil des Trägers 30 hergestellte

Die zwischen den Lamellen 33 befindlichen Schlitze dienen der Aufnahme von band- oder stabförmigen Stromschienen 34, von welchen mehrere zwecks Herstellung der Stromverbindung zwischen dem Schmelzgut und der den Lichtbogen speisenden Wechselstroraquelle parallel nebeneinander angeordnet sind. Die Stromschienen 34 sind mit den Lamellen 33 beispielsweise durch mehrere Schraubbolzen 35 fest verbunden oder auch durch Briden mit den Lamellen zusammengepresst<.

Der bolzen 21 besteht aus einem ähnlichen Metall wie dasjenige des Schmelzguteso Falls der Lichtbogenofen wie üblich für das Schmelzen von Eisen oder Stahl bestimmt ist, wird der Bolzen 21 mit Vorteil aus Weicheisen hergestellt_o Der Trafer 30 und die Stromschienen 34 sind zur Erzielung einer grossen elektrischen und Wärmeleitfähigkeit aus Kupfer gefertigt.

Der Bolzen 21 der Elektrode ist mit seiner kegelstumpfförmigen Innenfläche 24 auf den entsprechenden kegelstumpfförmigen Trägerteil 31 aufgesetzt_o Dadurch können die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Weicheisens des Bolzens 21 und des Kupfers des Trägers 30 aufgenommen werden, ohne dass mechanische Spannungen auftreten. Um eine Oxydation der Innenfläche 24 zu vermeiden, ist diese Innenfläche 24 mit einer Kupferschicht 25 versehen, die beispielsweise auf elektrolytischem Weg aufgebracht vrird. Durch die Kupferschicht wird ein geringer elektrischer Uebergangswiderstand, eine gute Leitfähigkeit erreicht und ein Verschweissen punktförmiger Kontaktstellen verrn:

In Fig. 6 ist der Einbau eines Kontaktstückes, das gemäss den Figo 2 bis 5 ausgebildet ist, dargestellt. Die den Bolzen 21 und den Träger 30 aufweisende Elektrode ist in

den Boden eines Lichtbogenofens eingesetzt. Der Boden und die Wände des ausschnittweise dargestellten Lichtbogenofens bestehen aus einem äusseren Blechniantel 40 und einer inneren feuerfesten Auskleidung 41. Die Elektrode ist so eingesetzt, dass die Stirnfläche des Bolzens 21 mindestens angenähert in einer Ebene mit der Innenfläche der Auskleidung 41 liegto Der Träger 30 ist mit der aus mehreren Schienen bestehenden Stromzuführung 34 verbunden, die der äusseren Ofenwand entlang angeordnet ist und beispielsweise zur Kulleiterklemrae eines Dreiphasen-Speisetransformators führt, dessen in Sternschaltung angeordnete Sekundärwicklungen mit je einer Elektrode verbunden sind, Der an die Elektrode 21, 30 anschliessende Stroinschienenteil liegt in einem Kanal 44, durch welchen Kühlluft in Richtung des Pfeiles 45 geblasen wird_o

Der Träger 30 für den Bolzen 21 ist in nicht dargestellter Weise am Blechraantel 40 der Ofenwand befestigt. Der Bolzen ist auf dem Träger bloss aufgesetzt und bewirkt den Stroin- und Wärmeübergang durch sein Eigengewicht. Da der Träger 30 zweckmässigerweise aus weichem Kupfer besteht, werden etwaige Unregelmässigkeiten der gegenseitigen Auflageflächen des Bolzens 21 und des Trägers 30 ohne weiteres durch den Druck des Bolzens 21 ausgeglichene

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bei der Wärsiebewegung cos Bolzens 21 nach Bussen gedrängt
werden ηηά nickt- auf die Äuflafefö-äche zwischen dea Bolzen 21
und dem Träger 30 eindringen können«

2m Betriebszustand des Lichtbogenofens erwärmt, sich die
Elektrode und zwar einerseits aufgrund des Sfcrösdureh
durch die Elektrode und andererseits aufgrund der τοπ der
Schmelze, mit. welches die Slelrtröde in Berührung; steiit.₃

Zum Einbau der Elektrode ir die Ofenwand ist im Blechmantel 40
eine Oeffnung für den Träger 30 vorgesehen, zu deren Ab- _s

deckung ein Schutzblech 42 angeordnet ist. Dieses liegt :

über eine Asbest zwischenlage 43 auf dem Blechrnsntel 40 auf. I

■ s

Nach dem Aufsetzen des Bolzens 21 auf den Träger 30 wird j die feuerfeste Auskleidung 41 urn den Bolzen ?.l herum einge- 1

I brachte Um zu verhindern, dass pulver- oder staubförmige ί Bestandteile der Auskleidung 41 im Laufe der Zeit zwischen f den Bolzen 21 und den Träger 30 geraten, was infolge der J bsi u^r abwechselnden Erviärnunfi myiö Abkühlung der Elektrode |

entstehender Bewegung des Bolzens 21 gegenüber dem Träger 30 | ohne weiteres möglich räre, ist ein Abdeckrohr 46 vorge- f sehen, welches das Auskleidun^saaterisl \^ro."i Träger 30 und |

I voa unteren Teil des Bolzens 21 fernhält. Zudem ist die I

untere Stirnfläche 35 des Bolsens 21 an^eschräf^t (Fig_o 2 1

und 6), '»rodurch gegabonenf alls eingedrungene Frenidstof f e j

zugeführten Wärme_o Die mit der Schmelze in Berührung stehende Stirnfläche 26 des Bolzens 21 der Elektrode <{:Fig_e 2) befindet sich demnach ebenfalls im geschmolzenen Zustand. Um eine Verunreinigung der Schmelze durch das Metall der Elektrode zu vermeiden, besteht der Bolzen 21 der Elektrode, wie bereits erwähnt, aus einem dem Metall der Schmelze ähnlichen Metall_o

Die durch die Wärmeleitung hervorgerufene Erwärmung der Elektrode ist proportional dem Querschnitt des Kontaktstückes, also insbesondere proportional dem Querschnitt des zylindrischen Teils 22 des Bolzens 21, während die durch den Stromdurchgang hervorgerufene Erwärmung diesem Querschnitt umgekehrt proportional ist. Unter Berücksichtigung der -von der Dicke der Ofenwand abhängenden Länge der Elektrode lässt sich diese demnach in an sich bekannter Y/eise so

dimensionieren, dass die Erwärmung minimal wird.

Infolge der grossflächigen Ausbildung des unteren Teils des Bolzens 21 als Segelstumpf, der kegelstumpfförmigen Auflagefläche 24 des Bolzens 21 auf dem Träger 30 und der Ausbildung der Stromzuführung als mehrere voneinander durch einen luftspalt; getrennte Schienen 34 wird durch Wärmeleitung und durch Konvektion ein Wärmetransport von der tieissesfcen Stelle des Bolzens 21, nämlich der Stirnfläche 26, zur Kühlluft beirärr&trvö -j g _Q _Ί

Dadurch wird erreicht, dass sich im zylindrischen Teil des Bolsens 21 an die sich im Schmelszustand befindliche Stirnfläche 26 eine in Fig. 2 angedeutete Zone 27 anschliesst, in welcher sich das Metall des Bolzens 21 in einem weichen, teigartigen Zustand befindet. Unterhalb dieser Zone ist das Metall fest und seine Temperatur nimmt zum Anschluss der Stromschienen 34 hin stündig ab, so dass es möglich ist, an der Strom- und Y/ärmeflussübergangsstelle vom bolzen zum Träger 30, also an der Auflagefläche 24 mit dem kegelstumpf förmigen Teil 31, eine Temperatur su erzielen, die höchstens bei 700°C liegt. Dies wird durch entsprechende Wahl des Durchmessers und der Länge des zylindrischen Teils 22 des Bolzens 21 erreicht, wobei die Stärke des durch die Elektrode fliessenden Stromes₃ die Dicke der Ofenauskleidung und die Grosse der durch Wärmeleitung abzuführenden Wärmemenge massgebendsind.

Im Zeitpunkt des Ausgiessens der S.chmelze aus dem Ofen, in welchem sich die Elektrode auf ihrer höchsten Temperatur und im erwähnten Zustand befindet, kann run die Kühlung der Elektrode kurzzeitig verstärkt werden. Diese zusätzliche Kühlung bewirkt, dass sich auch die Stirnfläche 26 des Bolzens 21 der Elektrode verfestigt und eine weichen, teigartigen Zustand annimmt. Beim Kippen des Ofens wird demnach

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durch die Schmelze vom Bolzen 21 der Elektrode kein Material mitgerissen, so dass durch die kurzzeitige Temperaturerniedrigung das vorgängig aufgeschmolzene Metall der Elektrode selbsttätig ersetzt wird.

Die zusätzliche Kühlung der Elektrode kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die normalerweise durch natürliche Konvektion von der Umluft gekühlten Stromschienen 34 einem forcierten Kühlluftstrom ausgesetzt werden.

Falls die Stromschienen normalerweise bereits, wie in Fig. dargestellt, in einem von einem Ventilator erzeugten Kühlluft strom angeordnet sind, kann dieser Kühlluftstrom verstärkt oder es kann eine zusätzlich vorgesehene Kühlung der Stromschienen mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium, wie Wasser oder Dämpf, das auch in entsprechenden, im Trafer 30 vorgesehenen Kanälen zirkulieren kann, in Betrieb gesetzt werden.

Wegen der guten Leitfähigkeit zwischen der Stirnfläche des Bolzens 21 und den Stromschienen 34 wirkt sich die zusätzliche Kühlung an der Stirnfläche 26 ohne grosse Verzögerung aus. Es genügt hierbei, die Temperatur an der Stirnfläche 26 um etwa 200⁰C herabzusetzen.

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Die beschriebene Elektrode weist, den weiteren Vorteil auf, dass sie ausgewechselt werden kann, ohne dass eine vollständige Erneuerung der Ofenauskleidung am Boden des Ofens nötig wäre«. Nach dem Einsetzen eines neuen Bolzens 21 muss bloss die in unmittelbarer Umgebung des Bolzens befindliche Ofenauskleidung neu eingebracht werden.

Die Anwendung der beschriebenen Elektroden ist nicht auf Lichtbogenöfen beschränkt; vielmehr kann eine entsprechende Elektrode auch bei anderen Einrichtungen mit hohen Temperaturen verwendet werden»

Claims

9/66 RA.287 714-2.6.66 Patentansprüche :

1) Kit einer Schmelze in Berührung steheucle Elektrode für einen Ofen, insbesondere in der Ausmauerung eines Lichtbogen-οΓens angeordnete Bodenelektrode, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenkörper zwei strom- und wärmeleitend verbundene, hintereinander angeordnete Teile (4, 5 bzw_o 21, 30} aufweist, v/o bei der der Schmelze augekehr to erste Teil (4bzw. 21) des Elektrodenkörpers aus eineai dem Metall der Schmelze mindestens ähnlichen :letal1 und dor zweite von üer Schmelze abgekehrte der Fortleitung und Abstrahlung der Wärme dienende Teil {5 bzw. 30) aus einem guten 3tron_ und Wärmeleiter besteht.

2) Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (5 bzw. 30) des Elektrodenkörpers aus Kupfer besteht.

3) Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der £1 ektrod enkörper die Forn eines Zapfen«, aufweist, dessen eine Stirnfläche mit der Schmelze in Berührung steht und dessen anderes Ende sich über die Aussenwand (2 bzw. 40} hinaus erstreckt.

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4) Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Zapfen in Kichtung von der Schmelze zur Aussenseite der Ofenwand (2) mindestens teilweise konisch erweitert.

5) Elektrode nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet» cass die beiden Teile (4, 5) in einer Uebergangszone (5) kontinuierlich ineinander übergehend verbunden sind, z.B. durch Aufgiessen des Metalls des einen Teils (4) auf das noch schmelzflüssige Metall des andern Teils (5)_o

6) Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (5 bzw. 30} des Slektrodenkörpers (3) mit zusätzlichen, ausserhalb der Ofenwand (2) liegenden Kühlflächen (7) versehen ist.

7) Elektrode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfläche (7) tellerförmig ausgebildet ist und zusammen mit dem zweiten Teil (5) des Elektrodenkörpers aus einem Stück besteht.

8) Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenkörper federnd an der Ofenwand (2) befestigt ist, um axiale Wärmebewegungen des Elektrodenkörpers zu kompensierend

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9) Elektrode n?.ch den Ansprüchen 7 und S, dadurch gekennzeichnet, ds: c- die Kühlfläche (7) .nit mehreren Oeffnungen. (9)52,U= -ohruugen oder Schlitaen, versesven igt_> durch vfelc an der Cfenv'-nd (2) befestigte Bolzen (10) geführt sind und dans zwischen dem Kopf jedes Bolzens (10) und der Kühlfläche (7) eine Druckfeder (12) angeordnet ist.

10) Elektrode nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit den 'Schrnelz.^ut in Berührung stehenden 3olzen (21) und einen an eine Stromzuführung (34-) angeschlossenen Träger (30), 3uf welche α d-3r Βτίζεη (21) aufgesetzt ist,

11) "Slektrole nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (21) el'ien zylindrischen Teil (22) mit einer mit den -S crLTi el ζ gut in berührung stehenden Stirnfläche (26) aufval.Tt, .i:i /,^relchß:i sich ein sich kegf.-lstunpffÖrniig erweiternder Teil (23) anschliesst, der mit einer ebenfalls kegelstumpf- fö>rait"on, rtirnsοii-ig offenen Ausnehmung (24} versehen ist..

12) Elektrode nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (30) mindestens teilweise als Kegelstumpf (31) ausgebildet ist, der den gleichen Winkel einschliesst wie die kegelstumpfförmige Ausnehmung (24) des Bolzens (21) ο

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13) Elektrode nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (30) an seinem unteren Teil mit mehreren senkrechten Lamellen (33) versehen ist.

14) Elektrode nach den Ansprüchen 10 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuführung mehrere Stromschienen (34) aufweist, deren Enden zwisöhen den Lamellen (33) des Trägers (30) angeordnet sind.

15) Elektrode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelstumpfförmige Ausnehmung (24) des aus Eisen bestehenden Bolzens (21) mit einer Kupfer- oder Silberschicht (25) versehen ist.

16) Elektrode nach den Ansprüchen 1, 6, 10 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung der Elektrode durch Kühlung der sich ausserhalb der Ofenwand (2 bzw.. 40) befindlichen Elektrodenteile (7, 33, 34) erfolgt _r z.B. durch natürliche Luftkühlung oder durch erzwungene Kühlung.

17) Elektrode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Verstärkung der Kühlung, z.B. ein Ventilator oder ein Kühlkreis mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium, vorgesehen sind.

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18) Elektrode nach den Ansprüchen 2, 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Kupfer bestehenden Teile (5, 7, 30) mit einer zunderfesten Oberfläche versehen sind, z.B. durch Sindif fundieren, von Aluminium, galvanische Behandlung oder dergl.

19) Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ueberwachung der Abnützung des ersten Teils (4 bzw. 21) des Elektrodenkörpers und/oder der Ausmauerung (2 bzw. 4l) Mittel zum Erfassen der Temperatur an einer sich ausserhalb der Ofenwand (2 bzw. 4o) befindlichen Stelle des zweiten Teils (5 bzw, J>0) des Elektrodenkörpers vorgesehen sind.

Aktiengesellschaft BROWN, BOVEHI & CIE.

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