NO177209B - Selvbrennende elektrode med trykk-fremdrift - Google Patents

Abstract

En selvbrennende elektrode omfatter et trykk-kammer 14 for å motta elektrodepasta 26 under trykk. En sentralt plassert leder 34 leverer elektrisk stram til pastaen 26, og pastaen blir brent ved gjennomstrømning av den elektriske stram til å danne en elektrode 50. Elektroden 50 blir understøttet av et støttebånd 20, og blir drevet forbi støttebåndet 20 ved å levere pasta 26 under trykk til trykk-kammeret 14. Trykk-kammeret 14 er oppvarmet for å holde pastaen 26 i en myk tilstand.

Description

Oppfinnelsen gjelder teknikken med selvbrennende elektroder.

Under foredling av metall, så som silisiummetall, blir en elektrode bragt i kontakt med malmen for å frembringe en elektrisk strøm for å varme malmen og sette i gang en foredlingsreaksjon. Under denne prosessen blir elektroden forbrukt, og det er nødvendig og avansere elektroden for å opprettholde dens kontakt med malmen.

En kjent type elektrode for dette formål er en selvbrennende elektrode. Disse elektrodene benytter en elektrodepasta som blir utsatt for høye temperaturer (fortrinnsvis omkring 400°C) for å "brenne" pastaen til en stiv elektrode. Elektrisk resistivitet i den brente elektrodepasta er lavere enn i den ubrente pasta, slik at den kjente elektrode leder tilstrekkelig strøm til å varme opp malmen uten energitap av betydning.

Kjente selvbrennende elektroder er vist i US patenter

1 442 031 (Soderberg); 1 640 735 (Soderberg); 3 524 004 (Van Nostran med flere); og 4 527 3 29 (Bruff med flere).

Andre selvbrennende elektroder benytter en langstrakt hylse med en støttekonstruksjon, såsom radialt rettede finner, en kabel med transversale stenger, eller en langstrakt sylinder av grafitt for å holde elektrodepastaen og den brente elektrode for å gi støtte. Under foredlingsoperasjonen blir hele konstruksjonen ført nedover inn i ovnen. Støtteelementer er plassert fjernt fra smelteovnen, og holder vanligvis en hylse som føres ned i ovnen og blir forbrukt sammen med elektroden. Elektrodepastaen blir brent ved passering av elektrisk strøm gjennom den, og strømmen leveres av sko i kontakt med elektroden på et sted som er nærmere ovnen enn støtteelementene.

Ifølge oppfinnelsen er det frembrakt en selvbrennende elektrode som omfatter en lederanordning for tilførsel av elektrisk strøm til ubrent elektrodepasta for i det minste delvis å brenne pastaen, en holdeanordning for å gripe om den i det minste delvis brente elektrodepastaen, en beholderanordning for ubrent pasta, samt en innretning for å påføre trykk på den ubrente pasta. Elektroden kjennetegnes spesielt ved at lederanordningen strekker seg inn i et sentralt område med ubrent elektrodepasta, at holdeanordningen holder den i det minste delvis brente elektrodepasta styrbart ved hjelp av en anordning som strekker seg radialt innover med justerebar lengde, og at innretningen for å påføre trykk beveger pastaen forbi lederanordningen og holdeanordningen, hvorved fremføring av den delvis brente elektrodepasta styres både av det trykk som påføres pastaen av innretningen for å påføre trykk og av holdekraften som tilveiebringes av holdeanordningen.

Den i foregående avsnitt angitte beskrivelse av elektroden ifølge oppfinnelsen, stemmer nøyaktig overens med angivelsene i det vedføyde patentkrav 1. Ytterligere utførel-ser av elektroden ifølge oppfinnelsen angis i de dertil knyttede patentkravene 2-10.

Det er således frembrakt en unik selvbrennende elektrode, der trykket fra elektrodepastaen forårsaker fremdrift av den brente elektrode. I en utførelse er det frembrakt et kammer for å motta elektrodepasta gjennom et rør. En sentral leder leverer elektrisk strøm som flyter gjennom den utbrente pasta mot den andre overflaten av elektroden på grunn av et fenomen som er kjent som skinneffekt. Passeringen av strøm gjennom pastaen varmer denne til en brenningstemperatur for frembringe en brent elektrode som blir holdt av et bånd for å støtte den. Den brente elektrode tvinges forbi båndet av trykket av elektrodepastaen.

I en utførelse blir pastaen levert til røret av en pumpe, og trykket som tilføres pastaen av pumpen er justert til å bevege den bakte elektrode i en kontinuerlig takt, for praktisk talt å eliminere klebing mellom den brente elektrode og støttebåndet eller mellom elektrodepastaen og senter-lederen.

På grunn av at senter-lederen forårsaker en åpning i midten av den bakte elektrode, er det anordnet en sjakt for å levere et materiale, f.eks. koks, for å hindre utløp av gass fra ovnen. Lederen blir også fortrinnsvis avkjølet på grunn av den høye temperatur som skapes av den elektriske strøm.

Elektrodepastaen mykner ved en temperatur på 95 til 130°C, og trykk-kammeret er fortrinnsvis utstyrt med en varmeveksler for å holde pastaen i en myk eller flytende tilstand. Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en selvbrennende elektrode der en brent elektrode blir drevet fremover ved trykket av elektrodepasta.

Et annet formål med oppfinnelsen er å frembringe en selvbrennende elektrode der elektrodepastaen blir levert til et trykk-kammer med en sentralt plassert leder for å levere elektrisk strøm til pastaen.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, som viser et lengdesnitt av en foretrukken utførelse av en selvbrennende elektrode ifølge oppfinnelsen.

Figuren viser et longitudinalt snitt av en foretrukken utførelse av en selvbrennende elektrode ifølge oppfinnelsen. En ovns-hette 2 har en åpning 4 som mottar en trykk-beholder 6. Trykk-beholderen 6 omfatter en sylindrisk vegg 8 med en øvre kant, for å holde hydrauliske veddere (ikke vist) for understøtting av trykk-beholderen 6. En tetning 12 strekker seg mellom kanten på åpningen 4 og den ytre overflate av den sylindriske vegg 8 for å hindre utstrømning av gass fra ovnen. Trykk-beholderen 6 omfatter et trykk-kammer 14, som er generelt sylindrisk og som omfatter nedadrettede sidevegger 16 og en topp 18. Trykk-kammeret 14 er åpent i bunnen, og forbundet med en støttering 20 som danner den nedre del av trykk-beholderen 6 og utgjør en holdeanordning for å gripe om pastaen i det området 48 der den er delvis brent, se nedenfor. Støtteringen 20 omfatter en utboring 22 og en fleksibel overflate 24 som danner en indre vegg av støtteringen.

Trykk-kammeret 14 er fylt med en elektrodepasta 26, og pastaen blir levert gjennom et rør 28 som er forbundet med en pumpe (ikke vist) som er i stand til å levere pasta 26 i en takt som er tilstrekkelig til å avansere en brent del av elektroden, som skal beskrives nedenfor, med ønsket hastighet, og med et trykk som er tilstrekkelig til å frembringe den forutbestemte fremdriftstakt for den brente del. En høytrykks

stempelpumpe har f.eks. vært overveiet.

For å holde pastaen 26 i en myk, delvis flytende tilstand, er røret 28 og trykk-kammeret 14 oppvarmet gjennom kontakt med spolene 30, som f.eks. kan bli forsynt med damp. Det er ønskelig å opprettholde pastaen i røret 28 og trykk-kammeret 14 på en temperatur i området fra 90 til 130°C, og dette kan oppnås ved å føre damp gjennom spolen 30. Det skal imidlertid bemerkes, at når elektroden blir brukt kan en nedre del av trykk-kammeret 14 bli oppvarmet til en temperatur som er høyere enn man ønsker, og væsken som går gjennom spolene 30 vil da tjene til å utjevne temperaturene gjennom trykk-kammeret 14 ved å kjøle de områdene som er blitt oppvarmet til en høyere temperatur enn mediet i spolen 30.

Toppen 18 på trykk-kammeret 14 omfatter en åpning for å motta en vannavkjølt varmekjerne 32. Varmekjernen 32 omfatter en leder 34 forbundet med en sylindrisk buss 36 som i sin tur er forbundet med en kilde for elektrisk kraft ved klemmene 38. Lederen 34 kan være av et materiale som er forskjellig fra bussen 36, og elektrisk forbindelse blir dannet ved sveisepunktet 40. På grunn av at den høye strømmen som kreves under bruk av oppfinnelsen, kan forårsake at varmekjernen blir overoppvarmet, er det anordnet en ytre hylse 42, adskilt fra bussen 36 for å danne en vannavkjølingpassasje 44 gjennom hvilken vann blir sirkulert for å holde varmekjernen 32 ved en forutbestemt temperatur.

Varmekjernen 32 er fortrinnsvis adskilt fra trykkkammeret 14 ved elektrisk isolasjon 46.

Under drift av elektroden blir elektrisk strøm levert til lederen 34, og strømmen passerer gjennom pastaen 26 og inn i malm-ladningen (ikke vist) som skal foredles. På grunn av det fenomen som er kjent som skinneffekt, går største delen av strømmen fra lederen 3 4 radialt utover, og blir ført inn i malmen av en forholdsvis liten ytre del av elektroden. Følgelig, når strømmen passerer utover gjennom pastaen 26, vil den varme opp pastaen og danne en brenningssone 48. Denne brenningssonen er i et område hvor temperaturen i pastaen 2 6 tillates å stige til omtrent 400°C. Når brenningen går fremover, blir det produsert en brent elektrode 50, og denne elektroden er noe stiv og har en markert redusert elektrisk motstand.

Den brente elektrode 50 blir holdt og understøttet av en fleksibel overflate 24.

På grunn av at senter-lederen 34 skaper et sentralt hull i den brente elektrode 50, er det anordnet en sjakt 52 for innføring av et fyllemateriale 54, f.eks. koks.

Det må forstås at krummingen av den fleksible overflate 24 er overdrevet i figuren. I praksis er den innadgående bøying meget liten. Utboringen 22 kan være fylt med smeltet bly for å tilføre et variabelt trykk som resulterer i en variabel deformering av overflaten 24, for å tillate at en variabel kraft blir påtrykt den ytre overflate av den brente elektrode 50. Dette tillater at kraften som støtter elektroden 50 blir justert slik at elektroden blir ført frem med ønsket hastighet. Andre konstruksjoner av støtteringen 2 0 er mulige. Overflaten 24 kan f.eks. være stiv, med små innadvendte fremspring for å gripe den brente elektrode 50.

I operasjon blir først en brent elektrodedel 50 produsert ved kjent teknikk, og trykk-kammeret 14 blir fylt med pasta 26. Elektrisk strøm blir så tilført til lederen 34 ved bussen 36, og denne elektriske strøm går gjennom pastaen 26 og danner en brennsone 48. Når brenningen går fremover, blir trykket i pastaen 2 6 øket slik at den brente elektrode 50 blir langsomt, og fortrinnsvis kontinuerlig, tvunget forbi støtteringen 20 og inn i smelteovnen. Når dens brente elektrode 50 beveger seg nedover inn i smelteovnen, blir ytterligere pasta pumpet inn i trykk-kammeret 14 gjennom røret 28. Volumet av pastaen som må pumpes inn i kammeret er i hovedsak likt volumet av den brente elektrode som bringes inn i smelteovnen.

Det vil bli forstått at fremdriftshastigheten kan gjennom erfaring bli meget nær tilpasset forbrukstakten for brent elektrode 50 i smelteovnen, for å tillate kontinuerlig bevegelse av brent elektrode 50 og kontinuerlig levering av pasta 26. Dette er meget fordelaktig på grunn av at den stadige bevegelse av den brente elektrode 50, brennsonen 48 og pastaen 26 hindrer at disse komponenter fester seg til trykkbeholderen eller støtteringen.

Støtteringen 2 0 kan være laget av et slitesterkt metall, f.eks. støpt stål, og trykk-kammeret 14 kan lages av rustfritt stål. Man kan tenke seg at trykk-kammeret blir konstruert til å motstå et trykk på 21 kg pr. cm.

Claims (10)

1. Selvbrennende elektrode, omfattende en lederanordning (34) for tilførsel av elektrisk strøm til ubrent elektrodepasta (26) for i det minste delvis å brenne pastaen (26), en holdeanordning (20) for å gripe om den i det minste delvis brente elektrodepasta (48) , en beholderanordning (14) for ubrent pasta, samt en innretning (6) for å påføre trykk på den ubrente pasta (26), karakterisert ved at lederanordningen (34) strekker seg inn i et sentralt område med ubrent elektrodepasta (26), at holdeanordningen (20) holder den i det minste delvis brente elektrodepasta (48) styrbart ved hjelp av en anordning (24) som strekker seg radialt innover med justerbar lengde, og at innretningen (6) for å påføre trykk beveger pastaen (26, 48, 50) forbi lederanordningen (34) og holdeanordningen (20), hvorved fremføring av den delvis brente elektrodepasta styres både av det trykk som påføres pastaen av innretningen for å påføre trykk og av holdekraften som tilveiebringes av holdeanordningen.

2. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert ved at innretningen (6) for å påføre trykk omfatter en tilførselsinnretning (28) for ubrent pasta, hvilken tilførselsinnretning (28) leverer ubrent pasta (26) til beholderanordningen (14) .

3. Elektrode ifølge krav 2, karakterisert ved at beholderanordningen (14) for ubrent pasta omfatter en kapsling (16, 18) som strekker seg oppover fra holdeanordningen (20) for å omkapsle den ubrente pasta (26).

4. Elektrode ifølge krav 3, karakterisert ved at innretningen (6) for å påføre trykk omfatter en ledning (28) som står i fluidums-forbindelse med kapslingen (16, 18).

5. Elektrode ifølge krav 4, karakterisert ved at den videre omfatter en temperatur-styreinnretning (3 0) for å holde den ubrente pasta (26) flytende.

6. Elektrode ifølge krav 5, karakterisert ved at temperatur-styreinnretningen (30) omfatter en varmeveksler (30) festet til kapslingen (16, 18).

7. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningen (24) som strekker seg radialt innover med justerbar lengde, omfatter en membran (24) som danner en vegg i en ringformet utboring (22).

8. Elektrode ifølge krav 1, karakterisert ved at lederanordningen omfatter et hult, sylindrisk element (34) plassert på en longitudinal akse for beholderanordningen (14) for ubrent pasta, og videre omfatter en sjakt (52) for tilførsel av et fyllmateriale (54) til et sentralt plassert hulrom i den minst delvis brente pasta (48).

9. Elektrode ifølge krav l, omfattende et trykkhus (6) med en åpning i sin ene ende for å avgi en brent elektrodedel (50) og en ledning (28) for tilførsel av ubrent pasta (26) til en kapsling (16, 18), karakterisert ved at trykkhuset (6) danner en gasstett kapsling (16, 18) for å inneholde ubrent elektrodepasta (26), og at åpningen har holdeanordningen (20) for å holde styrbart den brente elektrodedelen (50).

10. Elektrode ifølge krav 9, karakterisert ved at lederanordningen (34) befinner seg inne i huset (6) for å levere elektrisk strøm til en sentral posisjon i elektrodepastaen, og at elektroden leverer i det vesentlige all elektrisk strøm som ledes til elektroden.