Verfahren zur Verhinderung des Abbrands an einer stromleitenden Elektrode für metallurgische Oefen und Elektrode

Abstract

 Die Elektrode weist einen dauerhaften Oberteil (I, II) und eine verzehrbare Spitze (III) auf. Durch den Oberteil (I, II), erstrecken sich eine Anzahl Kupferrohre (6), auf deren Enden Muttern (7, 9) aufgeschraubt sind und ein Zusammenspannen des Oberteils (1, II) ermöglichen. Die Verbindung mit der verzehrbaren Spitze (III) erfolgt mittels einer Zwischenplatte (10) und eines Nippels (5), in welch letzterem Kanäle (22) zur Verbindung der Kupferrohre (6) gebohrt sind. Am oberen Ende der Elektrode werden die Kupferrohre (6) durch Rohrbögen (23) miteinander verbunden. Wird ein Kühlmedium durch die Kupferrohre (6) geleitet, kann die Temperatur an der Umfangsfläche des Oberteils zuverlässig unter der kritischen Temperatur gehalten werden, bei der Abbrand auftreten würde.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung des Abbrands an Umfangsflächen einer stromleitenden Elektrode für metallurgische Oefen, die sich aus einem dauerhaften Oberteil und einer verzehrbaren Spitze zusammensetzt und im Oberteil gekühlt wird, sowie eine stromleitende Elektrode zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Zum Betrieb metallurgischer Oefen, z.B. Elektroöfen zum Schmelzen von Stahlschrott, werden gewöhnlich Graphit-oder Kohleelektroden verwenden. Da diese während des Schmelzbetriebs einem dauernden Abbrand unterliegen, müssen sie periodisch mindestens teilweise erneuert werden. Die Rohstoffe zur Herstellung solcher Elektroden verknappen jedoch immer mehr und unterliegen zudem dauernden Preissteigerungen, wodurch die anteiligen Kosten für die Elektroden bei den metallurgischen Prozessen entsprechend zunehmen.

[0003] Beim Lichtbogenofen setzt sich beispielsweise der Verbrauch an Graphitelektroden wie folgt zusammen: Vom Gesamtverbrauch sind etwa 50% Abbrand der Elektrodenspitze, etwa 45% seitlicher Elektrodenabbrand und etwa 5% Verluste durch Elektrodenbruch.

[0004] Es sind verschiedene Anstrenungen unternommen worden, um den Verbrauch an Graphitelektroden zu senken. Da der Spitzenabbrand durch den Betrieb des Ofens gegeben ist, hat man die Bemühungen vor allem auf die Verringerung des seitlichen Abbrandes gerichtet. Bekannt sind Elektroden, bei denen der obere Teil nicht aus Graphit, sondern aus einem Metall besteht, beispielsweise aus einem Kupferrohr, das durch ein Kühlmedium gekühlt wird. An diesem Oberteil ist mittels eines Gewindenippels aus Graphit oder Metall eine verzehrbare Spitze aus Graphit befestigt. Die aus Metall bestehenden Elektrodenteile des Oberteils weisen den Nachteil auf, dass sie höheren Wärmeverlusten unterliegen und die Gefahr des Durchbrennens bei Kontakt mit leitenden Teilen, z.B. Stahlschrott, besteht. Um den letzteren Nachteil zu vermeiden, wurde vorgeschlagen, die Elektrodenteile aus Metall umfangseitig elektrisch zu isolieren. Die hierzu verwendeten bekannten Isoliermittel weisen jedoch keine genügende Haltbarkeit auf. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass solche Elektrodenteile aus Metall nur schwer in herkömmliche Elektrodenhalterungen eingespannt werden können und bei der Stromzuführung Schwierigkeiten auftreten.

[0005] Weiter ist es bekannt, zum Vermeiden des seitlichen Abbrandes die aus Graphit bestehenden Elektrodenteile zu beschichten oder zu imprägnieren. Beide Verfahren sind jedoch sehr aufwendig. Zudem können auch hier Schwierigkeiten bei der Stromzuführung in der Elektrodenhalterung auftreten.

[0006] Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrundeliegt, das Verfahren der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass eine wesentliche Verminderung des seitlichen Abbrandes mit vertretbarem Aufwand erreicht wird, ohne dabei die Elektrode in ihrer äusseren Form zu ändern oder zusätzliche Massnahmen vorzusehen.

[0007] Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass der dauerhafte Oberteil aus Graphit oder Kohle hergestellt und durch ein im Innern desselben geführtes Kühlmedium unter Abbrandtemperatur gekühlt wird.

[0008] Für die Durchführung des Verfahrens dient eine Elektrode, bei der der dauerhafte Oberteil mit zwei oder mehr sich in Längsrichtung über die Gesamtlänge des Oberteils erstreckenden Metallrohren, z.B. aus Kupfer, versehen ist, in denen das Kühlmedium zirkuliert.

[0009] Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer stromleitenden Elektrode,

Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung der Elektrode nach Fig. 1, teilweise im Schnitt, und

Fig. 3 eine Draufsicht der Elektrode nach Fig. 2.

[0010] Die in Fig. 1 dargestellte stromleitende Elektrode setzt sich aus drei Elektrodenteilen I, II, III zusammen, von denen die Teile I, II den dauerhaften Oberteil und der Teil III die verzehrbare Spitze der Elektrode bilden. Am oberen Ende ist die Elektrode durch eine Deckplatte 1 abgedeckt, die über den Querschnitt der Elektrode vorsteht, um ein Durchrutschen durch die Elektrodenhalterung zu vermeiden. Unter der Deckplatte 1 ist ein Teil der Elektrodenhalterung 2 erkennbar, die zur Aufnahme der Elektrode in nicht näher dargestellter Weise ausgebildet ist. An der Deckplatte 1 ist zudem ein Tragbügel 3 befestigt.

[0011] Die Elektrodenteile I, II, III sind durch im Zentrum des Elektrodenquerschnitts angeordnete Gewindenippel 4, 5 fest verschraubt. Der Gewindenippel 4 kann ebenfalls aus Graphit oder aber aus Kupfer hergestellt sein, während der Gewindenippel 5, wie noch gezeigt wird, zweckmässig aus Kupfer hergestellt ist. Anstelle des Nippels 4 kann eine Feder-Nut-Verbindung verwendet werden. Die Elektrode muss nicht aus den in Fig. 1 dargestellten drei Teilen I, II, III zusammengesetzt sein. Der Oberteil kann entweder nur aus einem einzigen Elektrodenteil oder aber aus mehr als zwei Elektrodenteilen bestehen.

[0012] Die erfindungsgemässe Ausbildung der Elektrode wird anhand von Fig. 2 und 3 näher erläutert. Der Nippel 4 ist hier nicht mehr vollständig gezeichnet, da er gegenüber bekannten Ausführungen unverändert bleibt. Durch die Elektrodenteile I, II des dauerhaften Oberteils erstrecken sich mehrere, in das Elektrodenmaterial eingebettete Kupferrohre 6, von denen eines in Fig. 2 dargestellt ist. Die Kupferrohre 6 sind an ihren Enden mit einem Aussengewinde versehen, auf das am oberen Ende Muttern 7 mit einem Flansch und am unteren Ende Muttern 9 aufgeschraubt sind.

[0013] Am unteren Ende des Oberteils ist eine Zwischenplatte 10 angeordnet, durch die sich die Kupferrohre 6 erstrecken und die von den Muttern 9 gehalten wird. In der Zwischenplatte 10 ist bei jeder Rohrmündung eine Ausnehmung 11 vorgesehen, in die zwei konische Ringe 12, 13 aus Weichkupfer eingelegt sind und die durch die Mutter 9 zusammengepresst werden, so dass ein gutleitender Kontakt

Ansprüche

11. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallrohre (6) in Serie geschaltet und durch an der Deckplatte (1) und in dem Nippel (5) vorgesehene Verbindungskanäle (22, 23) verbunden sind.

12. Elektrode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskanäle auf der Oberseite der Deckplatte (1) Rohrbögen (23) sind.

Zeichnung