DE102006032440A1

DE102006032440A1 - High-current conductor, in particular for an electric arc furnace, and method for forming a high-current conductor

Info

Publication number: DE102006032440A1
Application number: DE200610032440
Authority: DE
Inventors: Arno DÖBBELER; Thomas SÖNTGEN
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2008-01-17
Also published as: CN101491158A; WO2008006688A1

Abstract

Um ein Hochstromsystem für einen Lichtbogenofen kostengünstig und mit guten elektrischen Eigenschaften herzustellen, ist vorgesehen, dass Hochstromrohre/-schienen und/oder Elektrotragarme gebildet sind aus einem Trägerelement (18) und einer hierauf insbesondere mit Hilfe eines Kaltgas-Spritzverfahrens aufgespritzten Leitschicht (20).In order to produce a high-current system for an electric arc furnace inexpensively and with good electrical properties, provision is made for high-current tubes / rails and / or electric support arms to be formed from a carrier element (18) and a conductive layer (20) sprayed thereon, in particular using a cold gas injection method.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochstromleiter, insbesondere für einen Lichtbogenofen sowie ein Verfahren zur Ausbildung eines solchen Hochstromleiters.The The invention relates to a high-current conductor, in particular for a Electric arc furnace and a method for forming such High-current conductor.

In einem so genannten Lichtbogenofen, auch als Elektrolichtbogenofen bezeichnet, wird Stahlschrott verschiedener Qualität eingeschmolzen. Hierzu wird mit Hilfe von Elektroden ein Lichtbogen zwischen den Elektroden und dem Stahlschrott gezündet und auf diese Weise die für das Aufschmelzen des Stahlschrotts notwendige thermische Energie erzeugt. Aufgrund der eingebrachten thermischen Energie bildet sich in dem so genannten Ofengefäß, in dem der Stahlschrott eingebracht ist, flüssiger Stahl sowie flüssige Schlacke aus. Ein derartiger Lichtbogenofen ist beispielsweise aus der DE 38 14 261 A1 zu entnehmen.In a so-called electric arc furnace, also referred to as electric arc furnace, steel scrap of various quality is melted down. For this purpose, an arc between the electrodes and the steel scrap is ignited with the aid of electrodes and in this way generates the thermal energy necessary for the melting of the steel scrap. Due to the introduced thermal energy is formed in the so-called furnace vessel in which the steel scrap is introduced, liquid steel and liquid slag. Such an electric arc furnace is for example from the DE 38 14 261 A1 refer to.

Um die für das Aufschmelzen erforderliche thermische Energie einbringen zu können, ist eine hohe elektrische Energie erforderlich. Typischerweise werden drei Elektroden von einem dreiphasigen Ofentransformator gespeist, der Ströme bis zu 100 kA bei Spannungen bis etwa 2.000 Volt liefert. Diese elektrische Energie wird von dem Ofentransformator über ein Hochstromsystem zu den Elektroden geführt. Das Hochstromsystem umfasst für jede der drei Phasen üblicherweise ein Hochstromrohr oder eine Hochstromschiene, ein Hochstromseil sowie einen Strom führenden Elektrodentragarm mit einer endseitigen Kontaktklemme, in denen die Elektroden jeweils gehalten sind. Aufgrund der hohen elektrischen Energie und der hohen Ströme erwärmt sich das Hochstromsystem und wird daher üblicherweise gekühlt.Around the for bring in the required thermal energy to melt can, is a high electrical energy required. Typically three electrodes fed by a three-phase furnace transformer, the streams up to 100 kA at voltages up to about 2,000 volts. This electrical Energy is supplied from the furnace transformer via a high current system led to the electrodes. The high current system includes for each of the three phases usually a high-current pipe or a high-current rail, a high-current cable as well as a current leading Electrode support arm with a terminal contact terminal in which the electrodes are held respectively. Due to the high electrical energy and the high currents heated itself the high current system and is therefore usually cooled.

Die Elektrodentragarme müssen zusätzlich zu den elektrischen Eigenschaften auch eine ausreichende mechanische Tragfähig keit zum Halten und Verfahren der Elektroden aufweisen. Da die Elektrodenarme über das Ofengefäß reichen und über die Elektrodenarme die einzelnen Elektroden sukzessive in das Ofengefäß eingetaucht werden, besteht zudem die Gefahr einer erhöhten thermischen Belastung durch Abstrahlungswärme aus dem Ofengefäß.The Electrode support arms need in addition to the electrical properties also a sufficient mechanical Load capacity for holding and moving the electrodes. Since the electrode arms over the Oven vessel rich and over the electrode arms successively immersed the individual electrodes in the furnace vessel be, there is also the risk of increased thermal stress by radiation heat from the oven vessel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen qualitativ hochwertigen und kostengünstig herzustellenden Hochstromleiter anzugeben.Of the Invention is based on the object, a high quality and cost-effective Specify to be produced high current conductor.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Hochstromleiter, insbesondere ein Hochstromrohr bzw. eine Hochstromschiene oder ein Elektrodentragarm für einen Lichtbogenofen, umfassend ein Trägerelement, auf dem eine Strom leitende Leitschicht aufgespritzt ist.The The object is achieved by a high-current conductor, in particular a high-current tube or a High current rail or an electrode support arm for an electric arc furnace, comprising a carrier element, on which a current-conducting conductive layer is sprayed.

Der Hochstromleiter besteht daher insbesondere aus einem die mechanische Tragfunktion bereitstellenden Trägerelement und einer auf diesem Trägerelement aufgebrachten Leitschicht, die die für die Stromleitung erforderlichen elektrischen Eigenschaften bereitstellt. Über die Leitschicht erfolgt daher die elektrische Energiezufuhr zu der jeweiligen Elektrode. Das Material und die Dicke der aufgespritzten Leitschicht ist hierbei entsprechend den elektrischen Anforderungen gewählt.Of the Hochstromleiter therefore consists in particular of a mechanical Supporting providing carrier element and one on this carrier element applied conductive layer, which required the power line provides electrical properties. Via the conductive layer therefore the electrical energy supply to the respective electrode. The material and the thickness of the sprayed conductive layer is here chosen according to the electrical requirements.

Unter Hochstromleiter wird hierbei ein Leiter verstanden, der geeignet ist für die Übertragung von hohen Strömen im zumindest zweistelligen kA-Bereich und insbesondere bis hin zu Strömen über 100 kA.Under High current conductor is understood to be a conductor that is suitable is for the transfer of high currents in the at least two-digit kA range and especially up to Currents over 100 kA.

Unter aufgespritzter Leitschicht wird hierbei eine Schicht verstanden, die insbesondere mit Hilfe eines Teilchen-Spritzverfahrens aufgebracht wurde, bei dem Teilchen oder Partikel bevorzugt im Mikrometerbereich von 10–100 μm mit Hilfe von geeigneten Partikelstrahlvorrichtungen aufgespritzt werden. Hierbei können an sich bekannte thermische Spritzverfahren, wie beispielsweise das Flammspritzen, zum Einsatz kommen, bei denen die Teilchen vor dem Auftragen zumindest teilweise angeschmolzen werden.Under Sprayed conductive layer is understood here as a layer in particular applied by means of a particle-spraying process in which particles or particles are preferably in the micrometer range from 10-100 μm with help be sprayed by suitable particle beam devices. in this connection can known per se thermal spraying method, such as the flame spraying, are used, in which the particles before the Applying at least partially melted.

Vorzugsweise wird die Leitschicht jedoch mit einem so genannten Kaltgas-Spritzverfahren, auch als Cold-Spray-Verfahren bezeichnet, aufgebracht. Beim Kaltgasspritzen wird der Beschichtungswerkstoff für die aufzubringende Leitschicht in Pulverform mit sehr hoher Geschwindigkeit auf das Trägerelement aufgebracht. Hierzu wird üblicherweise ein Prozessgas mit Hilfe einer Lavaldüse auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. In diesen Gasstrahl des Prozessgases werden anschließend die Pulverpartikel injiziert und auf eine ausreichend hohe Geschwindigkeit beschleunigt, so dass sie beim Aufprall auf das Trägerelement aufgrund der hohen Energie zumindest zum Teil aufschmelzen und eine dichte und fest haftende Schicht bilden. Im Unterschied zu anderen thermischen Spritzverfahren, beispielsweise dem Flammspritzen, erfolgt hierbei daher kein vorangehendes An- oder Aufschmelzen der einzelnen Partikel.Preferably However, the conductive layer is with a so-called cold gas injection method, also referred to as cold spray method, applied. During cold gas spraying becomes the coating material for the conductive layer to be applied in powder form at very high speed on the carrier element applied. This is usually a process gas is accelerated to supersonic speed using a Laval nozzle. In this gas jet of the process gas are then the Injected powder particles and at a high enough speed accelerates, allowing them to impact on the carrier element due to the high energy at least partially melt and one form a dense and firmly adhering layer. Unlike others thermal spraying, for example, the flame spraying takes place Therefore, no previous on or melting of the individual Particle.

Der besondere Vorteil des Spritzverfahrens, insbesondere des Kaltgasspritzens, ist darin zu sehen, dass es vergleichsweise einfach und kostengünstig durchführbar ist und beispielsweise durch mehrfaches Überstreichen der zu beschichtenden Oberfläche eine ausreichende Schichtdicke erzeugbar ist. Insbesondere das Kaltgasspritzen zeichnet sich hierbei dadurch aus, dass es bei niedrigen Temperaturen und insbesondere unter Atmosphärendruck durchgeführt wird. Dadurch lassen sich vielfältige Materialien problemlos aufspritzen.Of the particular advantage of the spraying method, in particular of the cold gas spraying, can be seen in the fact that it is comparatively easy and inexpensive to carry out and, for example, by repeatedly sweeping the surface to be coated one sufficient layer thickness can be generated. In particular, the cold gas spraying This is characterized by the fact that it is at low temperatures and in particular under atmospheric pressure carried out becomes. This can be varied Spray on materials easily.

Im Vergleich zu anderen Auftragsverfahren, wie beispielsweise das sogenannte Plattierverfahren mittels Aufsprengen, bei dem üblicherweise dünne Metallplatten auf ein Substrat aufgesprengt werden, ist dieses Verfahren deutlich kostengünstiger bei vergleichbaren oder verbesserten thermisch-elektrischen Eigenschaften.in the Compared to other order methods, such as the so-called Plating by means of bursting, usually thin metal plates be blown onto a substrate, this process is clear cost-effective with comparable or improved thermal-electrical properties.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist als Werkstoff für die Leitschicht Kupfer oder eine Kupferlegierung, beispielsweise eine Kupfer-Silber-Legierung vorgesehen. Kupfer oder eine Kupferlegierung eignen sich insbesondere aufgrund der guten elektrischen Leitfähigkeiten.According to one expedient development is as a material for the conductive layer Copper or a copper alloy, such as a copper-silver alloy intended. Copper or a copper alloy are particularly suitable due to the good electrical conductivities.

Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Leitschicht eine Matrix mit darin eingelagerten Hartstoffpartikeln umfasst und insbesondere hierdurch gebildet ist. Für die Matrix wird hierbei insbesondere Kupfer oder eine Kupferlegierung verwendet. Durch die Einlagerung von Hartstoffpartikeln wird die Oberflächeneigenschaft der Leitschicht verbessert so dass die Leitschicht insgesamt widerstandsfähiger gegenüber mechanischen Belastungen und/oder Belastungen aufgrund aggressiver Medien ist. Da die Elektrodentragarme oberhalb des Ofengefäßes angeordnet und dadurch erhöhten Belastungen ausgesetzt sind, wird durch diese Maßnahme ein besonders effektiver zusätzlicher Schutz und erhöhte Verschleißbeständigkeit erreicht.Preferably is further provided that the conductive layer has a matrix with it comprises incorporated hard material particles and in particular thereby is formed. For the matrix is in this case in particular copper or a copper alloy used. Due to the incorporation of hard particles is the surface property the conductive layer improves so that the conductive layer overall more resistant to mechanical Loads and / or loads due to aggressive media is. Since the electrode support arms are arranged above the furnace vessel and thereby increased As a result of this measure, it is particularly effective additional Protection and increased wear resistance reached.

Als Hartstoffpartikel werden solche Partikel verstanden, die im Vergleich zu dem Matrixwerkstoff eine um mindestens den Faktor 2 erhöhte Zähigkeit und Oberflächenhärte aufweisen. Beispiele für derartige Hartstoffpartikel sind Diamant-Borcarbid- oder weitere Partikel.When Hard material particles are understood as meaning particles in comparison to the matrix material increased by at least a factor of 2 toughness and Have surface hardness. examples for Such hard particles are diamond boron carbide or more Particle.

Zweckdienlicherweise werden als Hartstoffpartikel hierbei so genannte CNT-Partikel (CNT: Carbon Nano Tubes) herangezogen. Die Carbon-Nano-Tubes sind Kohlenstoffnanoröhrchen, deren Durchmesser typischerweise kleiner als 100 nm bis hin zu wenigen nm ist. Die Wände dieser röhrenförmigen Gebilde bestehen aus Kohlenstoff. Die CNT-Partikel bestehen aus einer Vielzahl derartiger Kohlenstoffnanoröhrchen. Der besondere Vorteil der Verwendung von CNT-Partikeln als Hartstoffpartikel liegt in deren sehr guten elektrischen Leitfähigkeit, ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit sowie in ihrer mechanischen Widerstandsfähigkeit. Aufgrund der guten elektrischen Leitfä higkeit gepaart mit der Wärmeleitfähigkeit weisen sie eine sehr hohe Strombelastbarkeit auf.Conveniently, are used as hard material particles in this case so-called CNT particles (CNT: Carbon Nano Tubes). The carbon nanotubes are carbon nanotubes, their diameters typically smaller than 100 nm up to a few nm is. The walls this tubular structure are made of carbon. The CNT particles consist of a variety such carbon nanotube. The particular advantage of using CNT particles as hard material particles is in their very good electrical conductivity, their high thermal conductivity as well as in their mechanical resistance. Due to the good electrical Conductivity paired with the thermal conductivity they have a very high current carrying capacity.

Der Anteil der Hartstoffpartikel liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 40 Vol% bezogen auf die Leitschicht.Of the Proportion of hard material particles is preferably in the range between 10 and 40% by volume based on the conductive layer.

Zweckdienlicherweise weisen die Hartstoffpartikel eine Größe im Bereich insbesondere von wenigen μm bis beispielsweise 50 μm auf.Conveniently, the hard particles have a size in particular of a few μm for example, 50 microns on.

Um eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit für die hohen Ströme bei dem geplanten Einsatzgebiet für die Elektrodentragarme für Lichtbogenöfen zu gewährleisten, weist die Leitschicht gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung eine Dicke von etwa 3 bis 10 mm und insbesondere im Bereich von etwa 5 mm auf. Eine derartige Dicke ist hierbei mit dem Spritzverfahren, insbesondere mit dem Kaltgasspritzen, problemlos und kostengünstig in guter und homogener Qualität aufbringbar.Around sufficient electrical conductivity for the high currents in the planned operational area for the electrode support arms for Electric arc furnaces too guarantee, indicates the conductive layer according to a convenient one Design a thickness of about 3 to 10 mm and in particular in Range of about 5 mm. Such a thickness is here with the spray process, especially with the cold gas spraying, easily and cost-effective in good and homogeneous quality be applied.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Ausbildung eines Hochstromleiters, insbesondere von Hochstromrohren/-schienen und/oder Elektrodentragarmen für einen Lichtbogenofen, bei dem auf ein Trägerelement eine Leitschicht aufgespritzt wird. Die im Hinblick auf den Hochstromleiter angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren zu übertragen. Als Spritzverfahren wird vorzugsweise das Kaltgasspritzen verwendet.The Task is according to the invention still solved by a method for forming a high-current conductor, in particular of high-current pipes / rails and / or electrode support arms for a Electric arc furnace, in which a conductive layer on a support element is sprayed on. The advantages mentioned with regard to the high-current conductor and preferred embodiments are mutatis mutandis to transfer to the process. As spraying method, the cold gas spraying is preferably used.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist hierbei auch vorgesehen, dass die Leitschicht auf einen bereits bestehenden Hochstromleiter aufgebracht wird. Das Spritzverfahren eignet sich daher also insbesondere auch für Reparatur- oder Aufrüstzwecke, wenn beispielsweise der Lichtbogenofen für höhere Leistungen ertüchtigt wird. In diesem Fall braucht nicht das gesamte Hochstromsystem vollkommen ausgetauscht zu werden. Vielmehr reicht es aus, wenn mit Hilfe des Aufspritzens der Leitschicht die Stromleitfähigkeit des Hochstromleiters, ins besondere des Hochstromrohrs und des Elektrodentragarms, erhöht wird.According to one preferred embodiment is also provided here that the Conductive layer applied to an existing high-current conductor becomes. The spraying method is therefore also particularly suitable for repair or upgrade purposes, if, for example, the arc furnace is upgraded for higher outputs. In this case, the entire high-current system does not need to be complete to be exchanged. Rather, it is enough if with the help of Spraying the conductive layer, the current conductivity of the high current conductor, in particular the high-current tube and the electrode support arm, is increased.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen und stark vereinfachten Darstellungen:One embodiment The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. It show each in schematic and highly simplified representations:

1 eine ausschnittsweise Darstellung eines Lichtbogenofens in einer Seitendarstellung, 1 a partial representation of an arc furnace in a page representation,

2 eine ausschnittsweise Aufsicht auf die Elektrodenarme des Lichtbogenofens gemäß 1 sowie 2 a partial plan view of the electrode arms of the arc furnace according to 1 such as

3 eine Querschnittsdarstellung eines Elekrodentragarms. 3 a cross-sectional view of a Elekrodentragarms.

In den Figuren sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In The figures are the same parts with the same reference numerals Mistake.

Ein in 1 stark vereinfacht dargestellter Lichtbogenofen weist ein Ofengefäß 2 auf, welches üblicherweise mit einem hier nicht näher dargestellten Deckel verschließbar ist, durch den Graphitelektroden 4 vertikal in Richtung des dargestellten Doppelpfeils ein- und ausfahrbar sind. In das Ofengefäß 2 wird Stahlschrott als Schmelzgut 3 zum Aufschmelzen eingebracht. Zum Aufschmelzen werden die Elektroden 4 bis nahe zur Oberfläche des Stahlschrotts geführt und es wird ein Lichtbogen gezündet. Um ein stabiles Brennen des Lichtbogens zu gewährleisten, werden die Elektroden 4 in ihrer Höhe jeweils geregelt verfahren.An in 1 greatly simplified illustrated electric arc furnace has a furnace vessel 2 on which Usually with a cover not shown here is closed by the graphite electrode 4 vertically in the direction of the double arrow shown and retracted are. In the oven vessel 2 is steel scrap as a melt 3 introduced for melting. The electrodes melt 4 led to near the surface of the steel scrap and it is ignited an arc. To ensure a stable burning of the arc, the electrodes become 4 each regulated in their amount.

Die für die Aufrechterhaltung des Lichtbogens erforderliche elektrische Energie wird über einen so genannten Ofentransformator 6 bereitgestellt. Üblicherweise sind drei Elektroden 4 vorgesehen, die mit jeweils einer Phase an der Sekundärseite des Ofentransformators 6 angeschlossen sind. Die Elektroden 4 sind hierbei über ein Hochstromsystem mit der Sekundärseite des Ofentransformators 6 verbunden. An sekundärseitigen Klemmen 8 gehen über flexible Verbinder 7 angeschlossene Hochstromstrohre oder -schienen 9 zu flexiblen und insbesondere wassergekühlten Hochstromseilen 10 ab, die jeweils an einem Ende eines Elektrodentragarms 12 mit diesem elektrisch verbunden sind. Die Elektrodentragarme 12 sind mit Hilfe eines als Hubsäule ausgebildeten Elektrodenmastes 14 in Richtung des Doppelpfeils vertikal verfahrbar. Die Elektrodentragarme 12 reichen über das Ofengefäß 2 und tragen mit Hilfe von klemmenartigen Elektrodenhalterungen jeweils eine der Elektroden 4. Die Elektroden 4 sind hierbei in etwa an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet, wie insbesondere aus der 2 zu entnehmen ist.The electrical energy required to maintain the arc is provided by a so-called furnace transformer 6 provided. Usually there are three electrodes 4 provided, each with a phase on the secondary side of the furnace transformer 6 are connected. The electrodes 4 Here are a high current system with the secondary side of the furnace transformer 6 connected. At secondary terminals 8th go over flexible connectors 7 connected high current tubes or rails 9 to flexible and especially water-cooled high current cables 10 each at one end of an electrode support arm 12 are electrically connected to this. The electrode support arms 12 are using an electrode mast designed as a lifting column 14 vertically movable in the direction of the double arrow. The electrode support arms 12 reach over the furnace vessel 2 and carry with the help of clamp-like electrode holders each one of the electrodes 4 , The electrodes 4 are arranged approximately at the vertices of an equilateral triangle, in particular from the 2 can be seen.

Der notwendige Strom für die Elektroden 4 wird über Hochstromrohre oder -schienen 9, den bevorzugt wassergekühlten Hochstromseilen 10 und den ebenfalls bevorzugt wassergekühlten Elektrodentragarmen 12 den Elektroden 4 zugeführt.The necessary current for the electrodes 4 is via high current pipes or rails 9 , preferably water-cooled high current cables 10 and also preferably water-cooled electrode support arms 12 the electrodes 4 fed.

Die Elektrodentragarme 12 sind im Ausführungsbeispiel ausgebildet als ein hohlprofilartiges Trägerelement 18, auf dem eine Leitschicht 20 teil- oder vollumfänglich aufgespritzt ist. In der 4 ist hierbei als Hohlprofil ein Rechteck-Hohlprofil für das Trägerelement 18 vorgesehen. Als Material für das Trägerelement 18 wird insbesondere ein geeigneter Stahl herangezogen.The electrode support arms 12 are formed in the embodiment as a hollow profile-like support member 18 on which a conductive layer 20 is sprayed partially or fully. In the 4 Here is a hollow profile a rectangular hollow profile for the support element 18 intended. As a material for the carrier element 18 In particular, a suitable steel is used.

Vorzugsweise sind neben dem hohlprofilartigen Teilabschnitt des Elektrodentragarms 12 auch die weiteren Komponenten des Hochstromsystems mit der Leitschicht 20 versehen, so dass der gesamte Stromweg vom Ofentrafo 6 bis zu der jeweiligen Elektrode 4 über die Leitschicht 20 erfolgt.Preferably, in addition to the hollow profile-like portion of the electrode support arm 12 also the other components of the high-current system with the conductive layer 20 provided so that the entire power path from the furnace transformer 6 to the respective electrode 4 over the conductive layer 20 he follows.

Die Leitschicht 20 besteht insbesondere aus einer Kupferlegierung oder aus Kupfer, insbesondere mit darin eingelagerten CNT-Partikeln 22. Alternativ zu der Verwendung einer Kupfer-Matrix mit darin eingelagerten CNT-Partikeln 22 besteht die Leitschicht 20 aus Kupfer oder einer Kupfer-Legierung, beispielsweise einer Kupfer-Silber-Legierung. Die Dicke d der Leitschicht beträgt im Ausführungsbeispiel vorzugsweise etwa 5 mm.The conductive layer 20 consists in particular of a copper alloy or of copper, in particular with embedded CNT particles 22 , Alternatively to the use of a copper matrix with embedded CNT particles 22 consists of the conductive layer 20 made of copper or a copper alloy, for example a copper-silver alloy. The thickness d of the conductive layer is preferably about 5 mm in the exemplary embodiment.

Die Leitschicht 20 wird mit Hilfe eines Kaltgas-Spritzverfahrens aufgebracht. Bei diesem Spritzverfahren wird ein Trägergas mit Hilfe einer Lavaldüse auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. In das Trägergas werden dann die aufzubringenden Partikel injiziert und stark beschleunigt. Aufgrund der hohen kinetischen Energie schmelzen die Partikel beim Auftreffen auf dem Trägerelement 18 zumindest teilweise auf und bilden dadurch eine homogene und dichte Schicht. Als Partikel werden hierbei sowohl Partikel für die Matrix, also Kupferpartikel oder Partikel einer Kupfer-Legierung als auch die Hartstoff- oder CNT-Partikel 22 injiziert. Durch das Kaltgasspritzen kann in einfacher und kostengünstiger Weise eine ausreichend dichte und damit gut leitfähige Schicht problemlos auf das Trägerelement 18 aufgebracht werden. Es sind keine aufwändigen Auftragsverfahren erforderlich.The conductive layer 20 is applied by means of a cold gas injection process. In this spraying process, a carrier gas is accelerated to supersonic speed by means of a Laval nozzle. The particles to be applied are then injected into the carrier gas and greatly accelerated. Due to the high kinetic energy of the particles melt when hitting the support element 18 at least partially, thereby forming a homogeneous and dense layer. As particles here are both particles for the matrix, so copper particles or particles of a copper alloy and the hard or CNT particles 22 injected. By cold gas spraying can easily and inexpensively a sufficiently dense and thus highly conductive layer easily on the support element 18 be applied. There are no complicated order procedures required.

Durch die Implementierung von CNT-Partikeln in einer Kupfer-Matrix werden sowohl die elektrischen, thermischen als auch mechanischen Eigenschaften der Leitschicht 20 im Hinblick auf die Anforderungen verbessert. Insbesondere zeichnen sich nämlich die CNT-Partikel durch eine sehr hohe thermische Leitfähigkeit sowie gute elektrische Leitfähigkeit aus. Gleichzeitig tragen sie zu einer Verbesserung der mechanischen Oberflächeneigenschaften bei. Insbesondere durch die guten elektrischen sowie thermischen Eigenschaften wird durch die gewählte Leitschicht 20 im Vergleich zu herkömmlichen Hochstromrohren/-schienen und/oder Elektrodentragarmen eine verringerte Aufheizung erreicht. Gleichzeitig ist das Erzeugen der Leitschicht 20 vergleichsweise mit wenig Aufwand und kostengünstig durchführbar.By implementing CNT particles in a copper matrix, both the electrical, thermal, and mechanical properties of the conductive layer become 20 improved in terms of requirements. In particular, the CNT particles are characterized by a very high thermal conductivity and good electrical conductivity. At the same time they contribute to an improvement of the mechanical surface properties. In particular, by the good electrical and thermal properties is due to the selected conductive layer 20 achieved in comparison to conventional high-current pipes / rails and / or electrode support arms reduced heating. At the same time, creating the conductive layer 20 comparatively with little effort and cost feasible.

Mit Hilfe des Kaltgas-Spritzverfahrens besteht weiterhin auch die Möglichkeit, die Leitschicht 20 auf einen bestehenden Elektrodentragarm 12 zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften nachträglich aufzubringen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Lichtbogenofenanlage für höhere Leistungen nachgerüstet wird.With the help of the cold gas injection process, there is also the possibility of the conductive layer 20 on an existing electrode support arm 12 to subsequently apply to improve the electrical properties. This is particularly advantageous if the arc furnace system is retrofitted for higher power.

Claims

High current conductor ( 9 . 10 . 12 ), in particular for an electric arc furnace, comprising a carrier element ( 18 ) on the current conducting layer ( 20 ) is sprayed on.

High current conductor ( 9 . 10 . 12 ) according to claim 1, wherein as material for the conductive layer ( 20 ) Copper or a copper alloy is provided.

High current conductor ( 9 . 10 . 12 ) according to claim 1 or 2, wherein the conductive layer ( 20 ) a matrix with incorporated therein hard material particles ( 22 ).

High current conductor ( 9 . 10 . 12 ) according to claim 3, in which as hard particles CNT particles ( 22 ) are provided.

High current conductor ( 9 . 10 . 12 ) according to claim 3 or 4, wherein the proportion of hard material particles ( 22 ) in the range of about 10-40 vol% based on the conductive layer ( 20 ) is.

High current conductor ( 9 . 10 . 12 ) according to one of the preceding claims, in which the conductive layer ( 20 ) has a thickness (d) of about 3-10 mm and in particular of about 5 mm.

Method for forming a high-current conductor ( 9 . 10 . 12 ), in particular for an electric arc furnace, in which a carrier element ( 18 ) a conductive layer ( 20 ) is sprayed on.

Method according to Claim 7, in which the conductive layer ( 20 ) is applied by cold gas spraying.

Method according to Claim 7 or 8, in which the conductive layer ( 20 ) on an existing high current conductor ( 9 . 10 . 12 ) is applied.