Metallarmatur für Elektroden von elektrischen Öfen. Die sogenannten selbstbrennenden oder Söderbergelektroden, das heisst Elektroden, welche während des Betriebes im elektri schen Ofen gebrannt werden, bestehen aus einem gebrannten und einem ungebrannten Teil, wobei Mittel vorgesehen sein müssen, um dem .gebrannten Teil den elektrischen Strom zuzuführen.
Gegenwärtig geschieht dies gewöhnlich, wie im Schweizer-Patent Nr. 85140 angegeben, dadurch, dass die Elek trode mit einer metallischen Armatur ver sehen -wird, die einen Metallmantel aufweist, der mit inneren Rippen versehen ist, wo durch sich ein guter elektrischer Kontakt er gibt. Sowohl der Mantel als auch die Rip pen gehen nach Massgabe des Verbrauchs der Elektrode in die Ofencharge über. In vielen Fällen ist gegen das Vorhandensein des- Me talls, welches mit Rücksicht auf die zum Brennen der Elektroden notwendigen hohen Temperaturen gewöhnlich Eisen ist, nichts einzuwenden.
In den Fällen jedoch, wo selbstbrennende Elektroden bei der elektro- lytischen Aluminiumerzeugung oder derglei chen verwendet werden sollen, ist die Bei mengung des von der Elektrode stammenden Eisens sehr unerwünscht, da sie das Alumi nium verunreinigt. Aus diesem Grunde sollte die -Armatur soweit als möglich aus Alumi nium bestehen, aber in Anbetracht dessen, dass das -Aluminium bei einer Temperatur schmilzt, die -beträchtlich unter jener Tem peratur liegt, bei welcher die Elektrode eine halbwegs gute elektrische Leitfähigkeit er reicht hat, ergaben sich bei der Verwendung von Aluminium für die ganze Armatur Spannungsverluste.
Aus diesem Grunde wer den die in die Elektrodenmasse hineinragen- den_Rippen jetzt gewöhnlich aus Eisen oder einem andern, schwer schmelzbaren Metall (Schweizer-Patent 115814) hergestellt, wel ches fest bleibt und den Strom genügend tief in die Elektrode herunterführt, so dass die Spannungsverluste in der Elektrode nicht zu gross werden gegenüber dem Kraftverbrauch des Ofens.
Durch diese eiuwärtsragenden Rippen wird: jedoch, wie schon gesagt, ob- g r <B>1</B> eich sie sehr dünn sind, eine be 't rächtliehe und unerwünschte Eisenmenge in das er zeugte Aluminium eingeführt.
Vorliegende Erfindung bezweckt nun, diese Nachteile zu vermeiden. Dies wird mit der Metallarmatur gemäss der Erfindung da durch erreicht, da.ss dieselbe mindestens eine in bezug auf die Elektrode und die Elektro- denfassung bewegliche, als Kontaktorgan dienende Rippe aus schwer schmelzbarem Metall aufweist.
Dank dieser Anordnung bann der Man tel der Elektrode in manchen Fällen entbehr lich sein oder zum mindesten sehr verein facht werden, so dass er z. B. ein einfacher Blechzylinder ist. Der Mantel kann auch aus einem leicht schmelzbaren Metall, z. B. aus Aluminium, das das Ofenerzeugnis nicht verunreinigt, hergestellt sein. Der Mantel kann in diesem Falle zusammen mit der Elektrode im Ofen aufgezehrt werden.
Die Rippen können zum Beispiel aus Eisen bestehen und haben zweckmässig einen genügend grossen Querschnitt, um den Span nungsverlust in denselben im Vergleich zu je nem in .den früher verwendeten Eisenrippen wesentlich herabzusetzen. Die Rippen füh ren den Strom zu dem völlig gebrannten un tern Teil der Elektrode. Wenn das untere Ende der Rippen sich der Schmelze nähert, werden sie - besonders parallel zur Elek- trodenachse - aufwärts verschoben. Hier durch wird dem Metall dieser Rippen jede Möglichkeit entzogen, in das Schmelzgut zu gelangen und dies zu verunreinigen.
Da die Erfindung von besonderer Wich tigkeit in der Anwendung von selbstbren nenden Elektroden für die Erzeugung von Aluminium durch Schmelzfluss-Elektrolyse aus seinen Oxyden ist, ist als besonderes Ausführungsbeispiel eine derartige Elek trode beschrieben.
Diese beispielsweise Ausführungsform ist in beiliegender Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Elektrode, und Fig. ? einen Querschnitt derselben nach Linie _1--B in Fig. 1.
In dieser Zeichnung ist 1. die Elektroden masse, 2 ist ein Aluminiummantel, welcher in die Elektrodenma.sse hineinragt, um Raum für die eisernen Rippen zu schaffen, -elche aus je zwei Teilen 3 und 4 mit einem sieh nach aussen erstreckenden Teil 5 zum An- sehluss der Stromzuführungskabel 6 zusam mengesetzt. sind.
Die zwei Teile 3 und 4 der Rippen. deren unterer Teil keilförmig ausgeführt ist, sind derart angeordnet, dass ein Schlag auf einen Teil der Rippe bewirkt, da.ss die Rippe gegen das umgebende Material angepresst wird und hierdurch guten Kontakt macht. Die Ainnatur ', 3 und 4 wird, wie Fig. 1 zeigt, derart angeordnea, dass die Un teren Enden d,-r Rippen dicht am Schmelz bad liegen, wobei der Aluminiummantel an dieser Stelle bis zu a abgeschmolzen wird.
Die Rippen sind somit. direkt in der bereits gebrannten Elektrodenmasse befestigt, .;o dass p.raktiseh kein Spannungsabfall eintritt:. Die Rippen werden so lang gemacht, dass sie über das obere Ende des 'Mantels ? vorstehen (Fig. 1.). Wenn sich das untere Ende der Rippe dem Schmelzbad nähert, wird die Rippe .durch einen Schlag auf ihr obere Ende gelockert und die ganze Rippe ein Stück aufwärts geschoben.
Auf diese Weise ist es möglich, immer eine Rippe aufwärts zu schieben, und der Ofenbetrieb kann daher stets ohne Unterbrechung aufrecht erhalten bleiben. Der Mantel ? ist aus Abschnitten zusammengesetzt, welche vorher geformt und in die richtige Lage bezüglich der Rippen gebracht und zusammengelötet. werden. Die Elektrodenmasse 1 wird wie gewöhnlich bei selbstbrennenden Elektroden eingestampft. und die Eleldrode aufgehängt.
Die Rippen werden an ihrem oberen Ende durch eine bekannte, verstellbare Vorrichtung an der Elektrode befestigt. Das untere Ende der Rippen wird stets die Temperatur der Elek trode an dieser Stelle, also ungefähr 900 C, annehmen, und muss deshalb mit einem un- oxydierbaren Ferro-Chrom-Überzug oder der- Zn versehen werden. Um den bestmög- liehen Kontakt zu erzielen, können die Rip pen zunehmende Dicke erhalten, und zwar sowohl gegen ihr unteres Ende, wo der Alu miniummantel 2 schmilzt, wie auch einwärts gegen die Age der Elektrode zu.
Die Strom zufuhr kann in üblicher Weise sowohl durch die Elektrodenaufhängung als auch durch die Rippen geschehen.
Der Mantel 2 kann, wo nötig, mit Vor sprüngen versehen sein, um eine bessere Be festigung der Elektrodenmasse zu erzielen.
Metal armature for electrodes of electric ovens. The so-called self-burning or Söderberg electrodes, i.e. electrodes which are burned in the electrical furnace during operation, consist of a burned and an unfired part, whereby means must be provided in order to supply the electric current to the burned part.
At present, this is usually done, as indicated in Swiss Patent No. 85140, in that the electrode is provided with a metallic armature which has a metal jacket that is provided with internal ribs, which makes good electrical contact gives. Both the jacket and the ribs are transferred to the furnace charge according to the consumption of the electrode. In many cases there is no objection to the presence of metal, which, given the high temperatures required to burn the electrodes, is usually iron.
However, in cases where self-burning electrodes are to be used in the electrolytic aluminum production or the like, the addition of the iron originating from the electrode is very undesirable since it contaminates the aluminum. For this reason, the valve should be made of aluminum as much as possible, but in view of the fact that the aluminum melts at a temperature that is considerably below the temperature at which the electrode has a reasonably good electrical conductivity , there were voltage losses when using aluminum for the entire fitting.
For this reason, the ribs protruding into the electrode mass are now usually made of iron or some other metal that is difficult to melt (Swiss patent 115814), which remains solid and carries the current deep enough into the electrode so that the voltage losses in the electrode does not become too large compared to the power consumption of the furnace.
Due to these protruding ribs, however, as already stated, although they are very thin, a considerable and undesirable amount of iron is introduced into the aluminum produced.
The present invention now aims to avoid these disadvantages. This is achieved with the metal fitting according to the invention in that it has at least one rib, which is movable with respect to the electrode and the electrode holder and serves as a contact element, made of metal that is difficult to melt.
Thanks to this arrangement, the Man tel the electrode in some cases can be dispensed with or at least be very simplified, so that he z. B. is a simple sheet metal cylinder. The jacket can also be made of an easily fusible metal, e.g. Be made of aluminum, which does not contaminate the furnace product. In this case the jacket can be consumed together with the electrode in the furnace.
The ribs can consist of iron, for example, and expediently have a sufficiently large cross-section to substantially reduce the stress loss in them compared to each in the iron ribs used earlier. The ribs carry the current to the completely burned lower part of the electrode. When the lower end of the ribs approaches the melt, they are shifted upwards - especially parallel to the electrode axis. This deprives the metal of these ribs from getting into the molten material and contaminating it.
Since the invention is of particular importance in the use of self-burning electrodes for the production of aluminum by melt-flow electrolysis from its oxides, such an electrode is described as a special embodiment.
This exemplary embodiment is shown in the accompanying drawing, namely: FIG. 1 shows a side view of an electrode, and FIG. a cross section of the same along line _1-B in FIG. 1.
In this drawing, 1. is the electrode mass, 2 is an aluminum jacket which protrudes into the electrode dimensions to create space for the iron ribs, each made of two parts 3 and 4 with an outwardly extending part 5 Connection of the power supply cable 6 put together. are.
The two parts 3 and 4 of the ribs. the lower part of which is designed in the shape of a wedge, are arranged in such a way that an impact on part of the rib causes the rib to be pressed against the surrounding material and thereby make good contact. The Ainnatur ', 3 and 4 is, as Fig. 1 shows, so arranged that the lower ends d, -r ribs are close to the melt, the aluminum jacket being melted off at this point up to a.
The ribs are thus. attached directly to the already fired electrode mass,.; o that practically no voltage drop occurs :. The ribs are made so long that they extend over the top of the 'mantle? protrude (Fig. 1.). When the lower end of the rib approaches the weld pool, the rib is loosened by a blow on its upper end and the whole rib is pushed up a little.
In this way it is possible to always slide a rib upwards, and the furnace operation can therefore always be maintained without interruption. The coat ? is composed of sections which are previously formed and positioned in relation to the ribs and soldered together. will. The electrode mass 1 is tamped as usual with self-burning electrodes. and hung up the Eleldrode.
The ribs are attached to the electrode at their upper end by a known adjustable device. The lower end of the ribs will always take on the temperature of the electrode at this point, i.e. around 900 C, and must therefore be provided with a non-oxidizable ferro-chromium coating or Zn. In order to achieve the best possible borrowed contact, the ribs can get increasing thickness, both towards their lower end, where the aluminum jacket 2 melts, as well as inwards towards the age of the electrode.
The power can be supplied in the usual way both through the electrode suspension and through the ribs.
The sheath 2 can, where necessary, be provided with jumps in front to achieve a better fastening of the electrode mass.