Stromleitende Elektrode für metallurgische Öfen

Abstract

 Eine solche Elektrode setzt sich aus Teilstücken (5) aus Graphit und einem keramischen Unterteil (2) zusammen, an den die verzehrbare Graphitspitze (14) anschliesst. Im Innern der Elektrode ist ein Kühlsystem aus Kupferrohren (4) angeordnet, das sich bis zu einem Kupfernippel (8) erstreckt, an der die verzehrbare Graphitspitze (14) befestigt ist. Der keramische Elektrodenteil (2) verhindert, dass die Elektrode durch hochspritzende Schlacken beschädigt wird, wodurch die Lebensdauer der Elektrode in einfacher Weise wesentlich erhöht werden kann.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine stromleitende Elektrode für metallurgische Oefen mit einer verzehrbaren Elektrodenspitze und einem flüssigkeitsführenden Kühlsystem, sowie ein Verfahren zum Beschichten der Elektrode.

[0002] In der EP-Patentanmeldung Nr. 82109375.4 ist eine Graphit-oder Kohleelektrode für metallurgische Oefen beschrieben, die durch ein inneres Kühlsystem unter die Abbrandtemperatur 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.

[0003] Das wasserführende Kühlsystem der Elektrode dient zudem in Verbindung mit den Endflanschen als Spannsystem, so dass der Graphitkörper auch aus mehreren Stücken zusammengestellt werden kann.

[0004] In Abhängigkeit von der Ofenfahrweise, beispielsweise wenn mit einer Schaumschlacke gearbeitet wird, kann es vorkommen, dass Spritzer der heissen aggresiven 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.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Elektrode der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass diese Erosion durch einfache Mittel vermieden und dadurch die Haltbarkeit der Elektrode verbessert werden kann. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass zur Vermeidung von chemischer Erosion in ihrem untern Bereich der Graphit durch mindestens einen keramischen Formstein ersetzt ist.

[0006] Da es möglich ist, den Stromfluss über das Kühlsytem aus Kupfer zu leiten, kann in vorteilhafter Weise im unteren Teil der gekühlten Elektrode der Graphit durch einen keramischen Formstein ersetzt werden, der eine gute Wärmeleitfähigkeit hat und resistent gegen aggresive Schlacken ist. Hier haben sich beispielsweise kohlenstoffhaltige A1₂0₃- oder Mg0-Steine bewährt. Anstelle eines einzigen Formsteins können zwei oder mehr Formsteine eingesetzt werden. Zweckmässig können der Formstein und die Formsteine armiert sein, wobei als Armierung z.B. Stahlwolle verwendet werden kann.

[0007] 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.

[0008] Die Kupferrohre mit Kühlwasserzulauf und -ablauf sind mit 4 bezeichnet. In diesem Beispiel sind zwei Graphitschüsse 5 mit einem Graphitnippel 6 verbunden. Im oberen Graphitschuss 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 angenippelt 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.

[0009] Die Flanschen 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 Verspannung 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 der 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.

[0010] 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.

Ansprüche

1. Stromleitende Elektrode für metallurgische Oefen mit einer verzehrbaren Elektrodenspitze und einem flüssigkeitsführenden Kühlsystem, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von chemischer Erosion in ihrem unteren Bereich der Graphit durch mindestens einen keramischen Formstein ersetzt ist.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Formstein aus einem gut wärmeleitenden Materal besteht.

3. Elektrode nach Anspruch 1 mit mehreren Formsteinen, dadurch gekennzeichnet, dass die keramischen Formsteine aus einem gut wärmeleitenden Material bestehen.

4. Elektrode nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Formsteins bzw. der Formsteine ein oder mehrere Tonerde- oder Magnesiumsteine sind.

5. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstein bzw. die Formsteine armiert sind.

6. Elektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung Stahlwolle ist.

Zeichnung