CH655128A5 - Stromleitende elektrode fuer metallurgische oefen. - Google Patents
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Description
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Claims (7)
1. Stromleitende Elektrode für metallurgische Öfen mit einer verzehrbaren Elektrodenspitze und einem flüssigkeitsführenden Kühlsystem, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von chemischer Erosion im unteren Bereich der Graphit mindestens teilweise beschichtet und/oder durch gut wärmeleitende keramische Formsteine ersetzt ist.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsmaterialien Metalle und/oder Metalloxyde sind, die auch bei der Einsatztemperatur der Elektrode den gleichen oder einen nur leicht grösseren Ausdehnungskoeffizienten als Graphit haben.
3. Elektrode nach den Anspüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus Molybdän oder Tonerde besteht.
4. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die keramischen Formsteine aus kohlenstoffhaltigen Tonerde- oder Magnesiumoxidsteinen bestehen.
5. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, durch Beschichten dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit Metallen und/oder Metalloxyden durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mittels eines Metallspritzverfahrens durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mittels des Galvanisierverfahrens durchgeführt wird.
. Die Erfindung betrifft eine stromleitende Elektrode für metallurgische Öfen mit einer verzehrbaren Elektrodenspitze und einem flüssigkeitführenden Kühlsystem, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Elektrode.
In der EP-Patentanmeldung Nr. 82 109 375.4 ist eine Gra-phit- oder Kohleelektrode für metallurgische Öfen beschrieben, die durch ein inneres Kühlsystem unter die Abbrandtem-peratur des Graphits gekühlt wird. Beim Einsatz dieser Elektrode hat es sich in Abhängigkeit vom Kühlsystem gezeigt, insbesondere wenn es aus längslaufenden Kupferrohren besteht, dass ein Teil oder der gesamte elektrische Strom über die Kupferrohre geleitet werden kann. Der Strom fliesst dann von den Elektrodenkontaktbacken über den Graphit auf das Kühlsystem aus Kupferrohren. Der Stromfluss im Graphit wird dadurch positiv beeinflusst, dass bei der Einsatztemperatur der Elektrode von etwa 600 °C der elektrische Widerstand ein Minimum erreicht.
Das wasserführende Kühlsytem der Elektode dient zudem in Verbindung mit den Endflanschen als Spannsystem, so dass der Graphikörper auch aus mehreren Stücken zusammengestellt werden kann.
In Abhängigkeit von der Ofenfahrweise, beispielsweise wenn mit einer Schaumschlacke gearbeitet wird, kann es vorkommen, dass Spritzer der heissen und aggressiven Schlacke auf den unteren Teil der gekühlten Graphitelektrode geschleudert werden, ähnlich dem Vorgang, der in Verbindung mit wassergekühlten Wänden «Selfcoating» genannt wird. Das kann am unteren Teil der Elektrode zu einer gewissen Erosion durch chemische Reaktionen führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Elektrode der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass diese Erosion durch einfache Mittel vermieden werden kann. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass zur
Vermeidung von chemischer Erosion im unteren Bereich der Graphit mindestens teilweise beschichtet und/oder durch gut wärmeleitende keramische Formsteine ersetzt ist.
Zum Beschichten von normalen Graphitelektroden ist ein Verfahren auf der Basis von Aluminium bekannt (Alitieren). Das Aluminium reagiert aber ähnlich wie der Graphit mit den aggressiven Schlacken und kommt deshalb für den vorliegenden Anwendungsfall nicht in Frage. Überraschenderweise hat es sich jedoch gezeigt, dass hochschmelzende und gegen die Schlacken resistente Metalle und/oder Metalloxyde mit dem Metallspritzverfahren oder Metall mittels Galvanisieren auf die Graphitelektrode aufgebracht werden können und einen dauerhaften und wirkungsvollen Schutz bieten. Neben Anforderungen wie Schlagfestigkeit, Zähigkeit und gute Wärmeleitfähigkeit ist insbesondere darauf zu achten, dass die Schutzschicht auch im Bereich der Arbeitstemperatur der Elektrode denselben oder nur einen leicht grösseren Ausdehnungskoeffizienten als Graphit hat. Für den Arbeitsbereich der wassergekühlten Graphitelektrode von etwa 600 °C ist beispielsweise AhO.î oder Molybdän zum Beschichten geeignet.
Da es aber auch möglich ist, den Stromfluss über das Kühlsystem aus Kupfer zu leiten, kann es in manchen Fällen vorteilhaft sein, im unteren Teil der gekühlten Elektrode den Graphit durch keramische Formsteine zu ersetzen, die eine gute Wärmeleitfähigkeit haben und resistent gegen aggressive Schlacken sind. Hier haben sich beispielsweise kohlenstoffhaltige AhCb-Steine, MgO-Steine oder Magnesit-Steine bewährt.
In der Figur ist eine wassergekühlte Graphitelektrode 1 mit keramischem Unterteil 2 dargestellt. Die Gesamtlänge der Elektrode beträgt beispielsweise etwa 4000 mm bei einem Durchmesser von 500 mm. Die Höhe des keramischen Teils ist etwa 800 mm und so bemessen, dass beim Nachsetzen die Kontaktbacken (nicht dargestellt) der Elektrodenhalterung 3 immer mit Graphit in Verbindung stehen.
Die Kupferrohre mit Kühl wasserzulauf und -ablauf sind mit 4 bezeichnet. In diesem Beispiel sind zwei Graphitschüsse 5 mit einem Graphitnippel 6 verbunden. Im oberen Graphit-schuss ist die Schachtel 7 erhalten, so dass der gesamte Graphitteil 5 nach Ausbau aus der Elektrode noch als verzehrbare Spitze an den wassergekühlten Kupfernippel 8 angenip-pelt werden kann. Der untere Flansch 9 besteht aus Kupfer und ist ebenfalls gekühlt. Der obere Flansch 10 ist beispielsweise aus austenitischem Stahl. Er steht etwas über den Graphit 5 vor, um aus Sicherheitsgründen ein Durchrutschen der Elektrode 1 durch die Halterung 3 zu vermeiden. Die Länge der Elektrode ist ebenfalls aus Sicherheitsgründen so bemessen, dass, wenn sie in der untersten Position des Elektrodenhalters 3 durchrutschen würde, der wassergekühlte Nippel 8 nicht in das flüssige Bad eintauchen kann.
Die Flansche 9 und 10 dienen in Verbindung mit den Kühlrohren 4 und den Muttern 11 als Spanneinheit für die Graphitstücke 5 und den keramischen Teil 2. Diese Verspan-nung wäre auch anders lösbar als dargestellt. Ebenso ist es möglich, eine zusätzliche Spannstange oder Spannrohr 12 aus einem Material mit höherer Festigkeit als Kupfer in das System einzufügen. Wenn es ein Rohr ist, kann es zudem zur Zugabe von Gasen oder Feststoffen in die Nähe des Lichtbogens 13 benutzt werden. In diesem Fall sind auch der untere Kupferflansch 9 mit Kupfernippel 8 sowie die verzehrbare Graphitspitze 14 zu durchbohren 15.
Der untere Kupferflansch 9 ist in dieser Darstellung aussen mit einer Aussparung 16 versehen, die mit elektrisch isolierenden Massen (im gezeigten Beispiel mit einer Asbestschnur 17) ausgefüllt ist. Dadurch wird die Bildung von Lichtbögen, die den Flansch zerstören könnten, vermieden.
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