DD201960A5

DD201960A5 - Elektrode fuer lichtbogenoefen

Info

Publication number: DD201960A5
Application number: DD81234357A
Authority: DD
Inventors: Hans-Georg Bauer; Dieter H Zoellner; Josef Otto; Josef Muehlenbeck; Friedrich Rittmann; Claudio Conradty; Inge Lauterbach-Dammler; Horst Sonke
Original assignee: Conradty Nuernberg
Priority date: 1980-10-27
Filing date: 1981-10-26
Publication date: 1983-08-17
Also published as: YU255781A; GB2089629A; FI813341L; ZA817413B; NO813606L; PT73883A; FI813341A7; DE3142428A1; IN156503B; DK471781A; ES8302996A1; NZ198755A; PT73883B; ES507052A0; JPS5776789A; EP0051074A1; GR82295B; US4466105A; BR8106905A; TR21876A

Abstract

Elektroden fuer Lichtbogenoefen aus einem oberen Abschnitt (5) aus Metall und einem ersetzbaren unteren Abschnitt (6) aus sich gegebenenfalls nur langsam verbrauchendem Material, die eine im wesentlichen zylindrische Form aufweisen und durch eine Verschraubung, z.B. einen Schraubnippel (1) oder dergleichen miteinander verbunden sind, wobei der obere Abschnitt (5) eine Fluessigkeits-Kuehleinrichtung mit einem Vorlaufkanal (2) und einem Ruecklaufkanal (3) aufweist, und zumindest ein Teil des oberen Abschnittes (5) durch eine hochtemperaturfeste, isolierende Beschichtung (4) geschuetzt ist, wobei ein innerer Teil (16) und ein aeusserer Teil (17) des oberen Abschnittes (5) voneinander loesbar ausgebildet sind, der innere Teil (16) im wesentlichen bis in die Naehe des Schraubnippels (1) fortgefuehrt ist, und der innere Teil (16) zumindest in einem Teilbereich mit einer hochtemperaturfesten, isolierenden Beschichtung (4) versehen ist, die ein loesbar aufgesetztes Formteil darstellt. Die Elektroden sind insbesondere fuer die Elektrostahlerzeugung unter Verwendung von Schrott geeignet. Sie sind reparatur- und wartungsfreundlich und besitzen Notlauf-Eigenschaften.

Description

Elektrode für Lichtbogenofen

Anwendungsgebiet^.

Die Erfindung ist anwendbar an Elektroden für Lichtbo-/-, genöfen aus einem oberen Abschnitt aus Metall und einem ersetzbaren unteren Abschnitt aus sich verbrauchendem bzw. langsam sich verbrauchendem Material, die eine im wesentlichen zylindrische Form aufweisen und durch eine Verschraubung, z.B. einen Schraubnippel oder dergleichen, miteinander verbunden sind, wobei der obere Abschnitt eine Flüssigkeits-Kühleinrichtung mit einem Vorlaufkanal und einem Rücklaufkanal aufweist, und'zumindest ein Teil des oberen Abschnittes durch eine hochtemperaturfeste, isolierende Beschichtung geschützt ist.

Derartige Elektroden sind bereits aus der BE-PS 867 876 5' bekannt. Bei den dort beschriebenen Elektroden ist der Metallschaft, der das Kühlsystem enthält, durch eine au Ben..liegende hochtemperaturbeständige Masse überzogen. Hierbei handelt es sich offensichtlich um eine kontinuierliche Beschichtung, zu deren Haftungsverbesserung Haken im Metallschaft eingezogen sind.

Ähnliche Elektroden sind auch in der GB-PS 1 223 162 beansprucht, bei denen der gesamte Metallschaft mit einer schützenden keramischen Beschichtung beaufschlagt ist.

Nach dieser Lösung wird darauf geachtet, daß die keramische Beschichtung in möglichst geringer Stärke vorliegt und auch in den Metallschaft selbst zur Isolierung der dort laufenden Rohre zu erheblichem Anteil eindringt. Diese Rohre stellen gleichzeitig die Kühlwasserführung .

als auch die elektrische Verbindung zu dem Verbrauchselektrodenteil . aus Graphit dar.

In der europäischen Patentanmeldung 793O28O9.3 ist eine Elektrode beschrieben, bei der der seitlich außen.liegende metallische Kontakt des Metallschaftes gegenüber dem' innen liegenden metallischen Kühlungssystem isolierend gelagert '5 ist. Im unteren Teil des metallischen Kühlungsschaftes ist dann wiederum eine mit Haken gesicherte keramische Beschichtung vorgesehen, die sich bis auf etwa die Höhe der Schraubnippelverbindung erstreckt.

In der DE-AS 27 39 483 ist ebenfalls eine Elektrode des eingangs genannten Typs beschrieben, bei der die Flüssigkeitskühlung .. u. a. durch direkt an der Außenwandung geführte Ringkanäle sichergestellt ist. Dabei ist Wert darauf gelegt, daß der Flüssigkeitsrücklauf unmittelbar an der . äußeren Mantellinie des Metallschaftes angrenzt, so daß die Außenwandung des Metallschaftes gleichzeitig die Innenwandung des Rücklaufkanals darstellt. Zur Erleichterung von Wartungsarbeiten u-nd Überprüfungen ist es schließlich möglich, den gesamten inneren Teil aus dem äußeren Teil des oberen Abschnittes herauszunehmen. Hierzu ist es erforderlich, die Schraubbolzen eines Ringflansches zu lösen und nach Beendigung der Flüssigkeitszuführung und Entleerung des Kühlungssystems die innere Struktur auszuheben. Die Elektrode erlaubt jedoch im Falle auftretender Beschädigungen im Bereich des oberen Abschnittes noch keine schnelle, relativ einfache Reparaturmöglichkeit. Auch führt eine mechanische Beschädigung des oberen Abschnittes oder auch durch Kurzschluß aufgrund der außenliegenden Ringkanäle sowie Rückführleitungen direkt zu Wassereinbrüchen und gegebenenfalls den hiermit verbundenen Explosionen.

Elektroden für Lichtbogenofen sind starker Beanspruchung ausgesetzt. Diese erklärt sich aus den hohen Arbeitstemperaturen, z.B. bei der Elektrostahlherstellung, bei der

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solche Elektroden am häufigsten eingesetzt werden. Durch den Lichtbogen, der nur im Idealfall an der unteren Elektrodenspitze in die Schmelze führt, ergeben sich auch Verluste durch Seitenoxidation. Schließlich besteht die Gefahr der Wanderung oder der seitlichen Ansetzung des Lichtbogens, die im Störungsfall auch oberhalb des Verbrauchsteiles erfolgen kann und zu Kurzschlüssen führt. Darüber hinaus sind die Elektroden unterschiedlichen Temperaturen im Vorlauf und Rücklauf des Kühlmittels sowie im Bereich des 'Verbrauchsteiles gegenüber der Stromzuführungs- und Kühlungseinheit unterworfen. Eine besonders gefährdete Stelle stellt hierbei der.Bereich des Schraubnippels dar.

Beim Einfahren der Elektroden, durch Siedeverzüge und in die Schmelze einrutschende Schrotteile ergeben sich zusätzlich erhebliche mechanische Belastungen. Aufgrund der hohen Anforderungen an Elektroden bedürfen diese der ständigen Verbesserung.

Ziel_der_Erfindung^

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Elektroden hoher Aktivität mit geringem Strom- und Spannungsabfall· in der Zuführung zu schaffen, die möglichst wenig störungsanfällig, aber auch herstellungs- und reparaturfreundlich sind. Die Elektroden sollen insbesondere im Falle der unerwünschten Verschiebung des Lichtbogens oder übermässiger mechanischer Beanspruchung selbst im Falle von Teilbeschädigungen, eine Weiterführung des Elektrodenvorgangs in gegenüber herkömmlichen Elektroden verbesserter Weise gestatten.

Diese Aufgabe wird durch eine Elektrode der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass

-4- ^₁₁ y τ ^ w s w

(a) ein innerer Teil und ein äußerer Teil des oberen Abschnittes voneinander lösbar ausgebildet sind, (b) vrobei der innere Teil im wesentlichen bis in die Nähe des Schraubnippels fortgeführt, ist, und (c) der innere Teil zumindest in einem Teilbereich mit einer hochtemperaturfesten, isolierenden Beschichtung versehen ist, die ein. lösbar aufgesetztes Formteil darstellt. ·

Nach einer bevorzugsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode sind der 'innere Teil und der äußere Teil· des oberen Abschnitts voneinander derart lösbar ausgebildet, daß der innere Teil die Flüssigkeitsführungskammer mit Vorlauf- und Rücklaufkanal enthält .

Der äußere Teil.stellt die Anschlußelektrode dar und kann aus dem gleichen Metall, z.B. Kupfer, bzw. Metallegierung oder anderen Materialien bestehen wie der innere Teil. In dem. äußeren Teil können Kühlbohrungen oder dergleichen eingebracht sein. Desweiteren ist es auch möglich, im äußeren Teil Halterungsbohrungen, z.B. zur Führung und Lagerung von darunter liegenden isolierenden Schutzschichten, vorzusehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode ist der innere Teil lediglich in einem - Teilbereich von dem äußeren Teil ummantelt, so daß der Metallschaft insgesamt aus einem oben liegenden Bereich größeren und einem unten liegenden Bereich geringeren Durchmessers gebildet sein kann. ' .

OB-

Der innere Teil der Elektrode ist bis in die Nippelverbindung geführt, mit der der obere Abschnitt aus Metall und der verbrauchbare untere Abschnitt verbunden sind. Die Flüssigkeitskühleinrichtung des inneren Teils, die in diesem axial verläuft, wird mit Vorteil bis in den Schraubnippel

selbst eingeführt, da dieser, je nach eingesetztem Material, besonderer Hitzebeancpruchung ausgesetzt sein kann.

Die Verbindung von innerem und äußerem Teil kann auf mehrfache Weise erfolgen. Dabei liegt die Verbindungslinie im Regelfall parallel zur Elektrodenachse. Beispielsweise kann die lösbare Verbindung durch ein Gewinde oder durch entsprechende Einpassung der Teile erfolgt sein. Ee.son- . ders bevorzugt ist es, wenn der innere Teil als Einpaßstück in Kegel-- oder Konusform ausgebildet ist, wobei der

äußere und innere Teil gegebenenfalls in einem Teilbereich zusätzlich ein Gewinde aufweisen können.

An den äußeren Teil können Anschlußbacken, z.B. über Taschen oder Halterungen befestigt-sein, mit denen die . Stromzuführung für die Elektrode in Verbindung steht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an dem äußeren,;Teil Taschen befestigt, in denen Graphitplatten oder -segmente zur Stromzuführung eingebracht sind.

Die hochtemperaturfeste, isolierende Beschichtung, die erfindungsgemäß ein Formteil darstellt, kann ein Einzelrohr sein. Das Formteil "kann aber auch mit Vorteil eine Serie von Rohrabschnitten, Segmenten, Halbschalen oder dergleichen umfassen, die den unteren Bereich des oberen Abschnittes der Elektrode bis in den Bereich des Schraubnippels, gegenbenenfalls darüber hinaus, umgeben. Das Material des isolierenden Formteils kann z.B. aus hochtemperaturf ester Keramik bestehen, aber auch z.B. Graphit darstellen, das mit einem isolierenden Coating beaufschlagt ist. Derartige isolierende, hochtemperaturfeste keramische oder andere Materialien sind bekannt.

Durch den Einsatz-eines lösbar aufgesetzten Formteiles, 35. insbesondere in Form einer Serie von Rohrabschnitten, Seg-

_mm C _ fls^ %ä? β *&? ^P. M «Sis'

menten oder Halbschalen wird eine Reihe von Vorteilen,, auf die noch einzugehen ist, erzielt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsforin der erfindungs— gemäßen Elektrode ist das isolierende Formteil zwischen einem unteren Teilbereich des oberen Abschnittes aus Metall und dem unteren, sich.verbrauchenden Abschnitt derart angeordnet, daß die in Richtung der Elektrodenachse laufenden Außenkanten des Formteiles und die des äußeren .Bereiches des oberen Abschnittes aus Metall im wesentlichen zueinander bündig sind.

Bei der erfindungsgemäßen Elektrode bestehen keine Einschränkungen im Hinblick auf das Gegenlager, auf dem das

15' Formteil getragen ist. Es kann dies ein ebenfalls aus hochtemperaturbeanspruchbarem, isolierenden Material bestehendes Gegenstück, der Schraubnippel selbst, gegebenenfalls sogar ein Teil des Verbrauchsteiles selbst oder eine Kombination hiervon darstellen. Im allgemeinen wird jedoch das isolierende Formteil nicht allein auf dem Verbrauchsteil aufsitzen, sondern' ••zumindest teilweise durch ein nicht-"verbrauchbares", hitzebeständiges, isolierendes Material getragen sein.

Die Lage des Formteiles kann naturgemäß bei der Herstellung der Elektrode in geeigneter Form gesteuert werden. In einer bevorzugten Form der erfindungsgemäßen Elektrode kann das isolierende Formteil aber auch während des Betriebes der Elektrode, ohne daß die Elektrode aus dem Ofen geführt werden muß, durch in dem oberen Abschnitt vorgesehene Bohrungen mittels Stiften, Gewindeschrauben etc., auf das Gegenlager, z.B. durch die zusätzliche Vorsehung von Federn, gedrückt werden. Unabhängig von der Vorsehung von Bohrungen, Gewindeschrauben oder dergleichen, kann es aber auch vorteilhaft sein, das

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isolierende Formteil derart gleitend oder lose gegenüber dem MetallschafL aufzusetzen, daß bei Ausfall eines Teilsegmentes oder Abbruch des Einzelrohres, z.B. durch mechanische Beschädigung, die verbleibenden intakten Teilsegmente oder das Einzelrohr selbst nachzurutschen vermögen, bzw. in Richtung der Elektrodenlängsachse beweglich sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode ist darauf gerichtet, daß zwischen dem'isolierenden, hochtemperaturfesten Formteil und dem innen liegenden Teil des Metallschaftes eine elektrisch leitende, hochtemperaturbeständige Zwischenschicht eingebracht ist. Analog zu dem außen.liegenden, isolierenden Formteil kann die elektrisch leitende Zwischenschicht ebenfalls ein Einzelrohr, aber auch eine Serie von Rohrabschnitten, Seg- menten, Halbschalen oder dergleichen darstellen. Anstelle von vorgeformten Formteilen kann jedoch auch elektrisch leitender, hochtemperaturfester Filz oder Gewebe als solche Zwischenschicht Anwendung finden. Für manche Anwendungszwecke der erfindungsgemäßen Elektrode kann auch die 'elektrisch leitende Zwischenschicht aus einer Kombination einer Reihe von z.B. Rohrabschnitten mit hochtemperaturf estern Filz bzw. Geweb.e bestehen. Der Einsatz von hochtemperaturfestern-leitenden Filz bzw. Fasern, Vliesen oder Geweben ist insbesondere bei solchen Anwendungszwecken bevorzugt, wo die Elektrode im Betrieb mechanischen Erschütterungen oder Vibrationen ausgesetzt ist. Durch die Einbringung der Filze etc. können die außen liegenden isolierenden Teile elastisch abgefangen werden, was zur zusätzlichen Stabilisierung der Elektrode beiträgt.

-8- fg U ϊ «# U S W

Soweit es auf eine extreme Sicherheitsauslegung der Elektrode ankommt, ist es noch zusätzlich möglich, den innen liegenden Metallschaft, der durch die elektrisch isolierende und die elektrisch leitende Beschichtung geschützt ist, zusätzlich mit einer hochbeanspruchbaren, leitenden dünnen Beschichtung zu beaufschlagen. Diese kann beispielsweise ein Kerainik-Coating darstellen.

Die elektrisch leitende Zwischenschicht kann beispielsweise aus leitender Keramik, Graphit, keramischen, mineralischen oder Kohlenstoffasern, Geweben oder Filzen oder einer Kombination hiervon bestehen.

Je nach Anwendungszweck der Elektrode ist es möglich, sowohl das isolierende Formteil als auch die leitende Zwischenschicht auf Halterungen aufzusetzen, die vorzugsweise am Metall der inneren Kühlungseinheit angefügt sein können. Dies wird aber primär bei solchen Anwendungen der Elektroden in Betracht gezogen, wo es auf die freie Beweglichkeit bzw. das "Nachrücken" intakter (isolierender bzw. elektrisch leitender) Einzelsegmente im Falle der Beschädigung eines unterliegenden Segmentes nicht ankommt.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, daß das isolierende Formteil nicht den gesamten Bereich des zu schützenden Metallschaftes umfaßt, wobei in einer Zone, wo mit geringerer Beanspruchung gerechnet werden kann, anstelle des weitergeführten Formteile eine isolierende, hochfeuerfeste Spritzmasse, die mit Haltestücken verankert .ist' ^zum Einsatz kommt. Derartige isolierende Spritzmassen sind an sich bekannt, die mit Haltestücken, die z.B. angelötet v/erden, befestigt werden können.

Die Verbindung von oberem und unterem Abschnitt kann besonders zweckmäßig durch einen Nippel vorgenommen werden, der metallseitig zylindrisch und zum Verbrauchsteil hin konisch ausgebildet ist. Dieser Teil der Konstruktion hat sich bei Versuchen besonders bewährt. Als Material des Nippels wird insbesondere !•detail, und hierunter mit Vorteil Gußeisen, in Betracht gezogen, da die Widerstandswerte letzteren Materials dem von Graphit, woraus das Verbrauchsteil üblicherweise gebildet ist, ähnlich sind. Aufgrund der hohen Temperaturwechselbeständigkeit v/erden aber auch Nippelverbindungen aus Graphit selbst in Betracht gezogen.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann der untere Abschnitt aus mehreren Einheiten bestehen, die

15''.; durch eine oder mehrere Nippelverbindungen gehalten sind, wobei die Anordnung der Verbrauchseinheiten neben- oder untereinander erfolgen kann. Der Einsatz eines "Einschubstückes" aus Graphit zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt, wobei der untere verbrauchbare Abschnitt an das Einschubstück mit einer Nippelverbindung, z.B. aus Graphit angeschlossen sein kann, bringt einen Vorteil dadurch, daß die Nippelverbindung zwischen Metallschaft und Graphit-Einschubstück kühler bleibt und das verbrauchbare Stück vollständig verbraucht werden kann, ohne daß sich eine Gefährdung des oberen Abschnittes ergibt. Andernfalls müßte bei einem verbrauchbaren Endstück eine Sicherheitszone zum Schutz des Nippels und des unteren Bereiches des oberen Abschnittes verbleiben, wobei diese Sicherheitszone verloren wäre. Im übrigen ist es möglich, und auch in manchen Fällen sinnvoll, die Elektrode in ihrem Verbrauchsteil aus einer Anzahl von Rohren, Stäben und/oder Platten auszubilden, welche jeweils eine Vorzugsrichtung übereinstimmend mit der Stromführungsrichtung aufweisen. Derartige Anordnungen sind in der europäischen Patentanmeldung der erstgenannten An-

-ίο - £ υ τ υ. υ ι ü

melderin Nr ausführlich behandelt, auf

die in diesem Zusammenhang ausführlich Bezug genommen wird, und deren diesbezügliche Lehre hiermit vollständig mit eingeschlossen sein soll

5

Schließlich kann es im.Hinblick auf die Temperaturbeanspruchung des Nippels günstig sein, die Nippel seitlich zum Ausgleich der Thermo spannungen einzuschlitzen.·

Durch die erfiridungsgemäßen Elektroden wird eine Reihe von'Vorteilen erzielt. Zunächst sind das isolierende Formteil wie auch die elektrisch leitende Beschichtung • bei der Herstellung einfach in gezielter Position einbringbar. Durch die Verwendung eines isolierenden, außen liegenden Massivteiles' kann die mechanische Beanspruch-• barkeit verbessert werden. Dies ist inbesondere für Elektroden wichtig, die zur Herstellung von Elektrostahl zum Einsatz kommen. Durch das Eintauchen von Schrotteilen in .die Schmelze kann es zu erheblichen Bewegungen der Schmelze mit entsprechender mechanischer Belastung kommen. Durch die Aufgliederung der isolierenden/ aber auch der leitenden Zonen in Segmente ist es im Falle von Störungen bzw. Beschädigungen nicht erforderlich, die gesamte Elektrode auszutauschen, da der Schaden durch die Einbringung des entsprechenden Teilstücks ökonomisch und schnell behebbar ist. Durch die lose Aufsetzung des isolierenden Formteiles, aber auch der leitenden Beschichtung, soweit diese aus F.ormteilen gebildet ist, kommt es im Falle einer mechanischen oder anderweitigen Zerstörung unten liegender Schutzsegmente zu einem "automatischen" Nachgleiten der oben liegenden Segmente, was gegebenenfalls durch·. angebrachte Federn zusätzlich gesichert ist. Daher ist die. Elektrode auch im-Falle·einer bereits erfolgten Beschädigung weiterhin arbeitsfähig, da der am meisten

gefährdete unten liegende Elektrodenbereich, der der Arbeit szone der Elektrode am nächsten liegL, durch das Nachgleiten intakter Elemente "automatisch" geschützt wird. Mechanische Erschütterungen durch einrutschende · Schrotteile, -Siedeverzüge etc/, v/erden durch die federnde Lagerung der Isolierschicht im axialen Teil der Elektrode wie auch die Innenpolsterung der elektrisch leitenden Beschichtung aus Fasern, Kohle filzen und Geweben ate., in besonders günstiger Weise abgefangen.

Obwohl das isolierende Formteil bzw. die isolierende Beschichtung, wenn diese aus einer Serie von Einzelsegmenten, Halbschalen oder dergleichen besteht, ein gewisses Spiel durch die Art der axialen wie auch die Innenab-Stützung besitzen kann, ergibt sich beispielsweise aufgrund des Nut-Feder-Systems der Segmente ein vollständiger und umfassender Schutz des empfindlichen Metallbereiches der Elektrode. Kommt es trotzdem zu einer Beschädigung des "Schutzschildes" der Elektrode, kann diese im Regelfall noch bis zum ohnehin notwendigen Ersatz des Verbrauchsteiles weiterarbeiten. Bei der Herausnahme der Elektrode kann dann der entsprechende Ersatz des beschädigten Einzelsegmentes etc. ohne weiteren Aufwand leicht erfolgen.

Die innen liegende elektrisch leitende Beschichtung aus hochtemperaturfestern Material, wie leitender Keramik oder Graphit bzw. den Kohlefilzen etc., vermag der Elektrode schließlich Notlaufeigenschaften zu verleihen. Kommt es .' zum Bruch des äußeren Ringes, so ist die innen liegende, elektrisch leitende Beschichtung in der Lage, den Temperaturen eines 'sich eventuell bildenden Lichtbogens zu widerstehen. Dadurch wird der relativ empfindliche,

innen liegende Metallschaft vor der Hitze des gegebenenfalls seitlich ansetzenden Lichtbogens geschützt, so daß es nicht zu einem sofortigen Ausfall der Elektrode kommt. Letzteres ist bei herkömmlichen Elektroden dann zu befürchten, wenn die außen liegende, isolierende Beschichtung mechanisch oder auf andere Weise zerstört ist und der Lichtbogen direkt auf dem Metallschaft ansetzt, der dann den auftretenden extremen Temperaturen des Lichtbogens nicht gewachsen ist.

. .

Durch die erfindungsgemäße Aufteilung des Metallschaftes ergeben sich ebenfalls günstige Elektrodeneigenschaften. Durch die im inneren Teil geführte Wasserführung bleibt diese - auch bei mechanischer Beschädigung des äußeren

15' Teiles intakt. Es ist deshalb bei einer Beschädigung des Außenbereiches des oberen Abschnittes nicht erforderlich, die Kühlflüssigkeitszufuhr zu stoppen, die Elektrode zu entleeren etc. Durch die einfache Ablösbarkeit des äußeren Abschnittes'kann dieser im Falle einer Beschädigung als Bauteil leicht ausgewechselt werden, während die herkömmlichen Konstruktionen eine vollständige Reparatur des Metallschaftes bzw. dessen Austausch erfordern. Durch die seitliche Stromzuführung, z.B. über Graphitkontaktbacken bzw. -segmente, die z.B. in Haltetaschen angefügt sind, ist es bei Störungen im Bereich der innen liegenden Flüssigkeitsführung nicht erforderlich, die Elektrode als Ganzes aus der Kontaktschiene auszuführen/ da lediglich der Innenteil ausgelöst werden kann. Durch die Ausbildung des oberen Bereiches in einen Abschnitt größeren und einen Abschnitt kleineren Durchmessers läßt sich die hochtemperaturbeständige, isolierende Schutzschicht in besonders kompakter und zweckmäßiger Form anschließen,

wobei es dann z.B. nicht erforderlich sein muß, den äußeren Teil, wenn dieser auf den Bereich der Stromzuführung beschränkt ist, zusätzlich isolierend zu schützen.

Nachstehend werden besonders bevorzugte Elektrodenkonstruktionen der Erfindung in den Fig. 1 bis 5 gezeigt. Es, sind insbesondere Elektroden dargestellt, bei denen der obere Abschnitt aus leitendem Metall einen oberen Teil größeren Durchmessers und einen unteren Teil geringeren Durchmessers' aufweist. Der Teil geringeren Durchmessers ist durch das isolierende:... Formteil und die leitende Beschichtung abgedeckt. Diese Anordnung ist im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt, wenngleich die Erfindung weder hierauf noch auf die besonders vorteilhaften Ausführungsformen gemäß nachstehenden Figuren beschänkt ist. In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Es zeigen:

Fig. 1, 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Elektrode;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Elektrode, bei der der durch Isolie-

. rungen geschützte Bereich nicht vollständig

sowie der anschließende Verbrauchsteil nicht gezeigt sind; . .

Fig. 4 einen Querschnitt durch den oberen Abschnitt aus Metall bzw. dessen Teilbereich größeren

Durchmessers; - . '

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den. unteren Elektro denabschnitt mit eingeschobenem Zwischenstück

Bei der Elektrode,ζ.B. gemäß Fig. 1, wird das Kühlmedium, im Regelfall Wasser, durch den Vorlaufkanal 2 ein- und durch den Rücklaufkanal 3 zurückgeführt. Das Kühlsystem liegt im' inneren Teil. 16,auf das der äußere Teil 17 aufgesetzt ist. Dabei tritt das Kühlmedium auch in eine Kammer innerhalb des Schraubnippels 1, der z.B. aus Gußeisen gebildet ist, ein. Der obere Abschnitt 5 aus Metall, z.B. Cu, besteht aus einem oberen Bereich größeren Durchmessers und einem tieferliegenden Bereich geringeren Durchmessers, der bis in den Schraubnippel 1 eingezogen ist, der die Verbindung zu dem unteren Abschnitt 6 aus .verbrauchsfähigem Material, z.B. Graphit, bildet. Das isolierende Formteil 4 1st durch ein Gegenlager 7, z.B. aus hochtemperaturbeständiger, isolierender Keramik, gelagert. Im oberen Bereich ist das isolierende Formteil 4 durch die Oberkante des Bereiches größeren Durchmessers des Metallschaftes begrenzt. An das isolierende Formteil 4 schließt· sich die elektrisch leitende Zwischenschicht 11 an, die nach innen durch den vorgezogenen, innen liegenden'Metallschaft bzw. dessen Abschnitt geringeren Durchmessers Ί2 begrenzt ist. Bei der in Fig. 1 gezeigten Elektrode sind sowohl das isolierende Formteil 4 als auch die elektrisch leitende'Zwischenschicht 11 in Segmente unterteilt, die beim Ausbrechen eines (unteren) Segmentes in Richtung der Elektrodenachse gleitfähig sind.

Aus den Figuren 1 bis 3 sind einige der bevorzugten Verbindungsmöglichkeiten von innerem Teil 16 und äußerem Teil 17 als Einpaßstück, gegebenenfalls zusätzlich mit Teilgewinde, ersichtlich. Über Bohrungen 8 können Stifte 9 oder dergleichen .geführt sein, die über die Feder 10 die isolierende Beschichtung 4 auf einem Gegenlager 7 halten. Das Isolierteil kann zusätzlich durch Halterungen 14 befestigt sein. Im äußeren Teil sind Kühlbohrungen

15 gezeigt, während außen Anschlußbacken 18, z.B. aus Graphit, gezeigt sind. Die£s können in Halterungen oder Taschen 19, die am Außenrand des Metallschaftes befestigt sind, gehalten werden, was auch in Fig. 4 zum Ausdruck kommt. .

Aus Fig. 2 geht die Verwendung von Halbschalen im Verband bzw. von Ringen, z.B. aus Graphit, der mit einem isolierenden Coating beschichtet ist, in Kombination mit leitendem Filz. 13,· z.B. aus Kohlefaser, hervor. Zwischen dem' vorgezogenen, innen liegenden Metallteil 12 und dem leitenden Filz 13 ist ein elektrisch leitender Schutzring, der ebenfalls segmentiert ist, z.B. aus Keramik, wie ZrOp, SnOp, SiO, etc. oder Graphit, zusätzlich eingezogen. Die Verwendung von. leitendem/ schwingungsdämpfendem Material, wie Filz, etc. in Kombination mit elektrisch leitenden Massivteilen aus Keramik oder Graphit ist bei der, erfindungsgemäßen Elektrode besonders bevorzugt.

In Fig. 5 ist schließlich ein Einschubstück 21 aus Graphit gezeigt, das über einen, zum Ausgleich von Thermospannungen geschlitzten Nippel' 1, der z.B. aus Kupfer mit Vorteil besteht, mit dem oberen Abschnitt 5 verbunden ist. Das Einschubstück 21 ist dann über eine weitere Nippelverbindung 22, die' vorzugsweise aus Graphit gebildet ist, an das eigentliche Verbrauchsteil angeschlossen.

Claims

• /
Erf indu.ngsanspru.ch

1. Elektrode für Lichtbogenöfen aus einem oberen Ab-"schnitt (5) aus Metall und einem ersetzbaren unteren unteren Abschnitt (6) aus sich verbrauchendem bzw.langsam sich verbrauchendem ^terial, die eine im wesentlichen zylindri-,-sehe Form aufweisen und durch eine Verschraubung, z.B.. einen

Schraubnippel (1) oder dergleichen,-miteinander verbunden sind, wobei der obere Abschnitt (5) eine Flüssigkeits-' Kühleinrichtung mit einem Vorlaufkanal (2) und einem

Rücklaufkanal (3) aufweist, und zumindest ein Teil -]q des oberen Abschnitts (5) durch eine hochtemperatur-

feste, isolierende Beschichtung (4) geschützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) .ein innerer Teil (16) und ein äußerer Teil (17) des obexen Abschnittes (5) voneinander lösbar ausgebildet sind,

(b)' wobei der innere Teil (16). im wesentlichen bis in die Nähe des Schraubnippels (1). fortgeführt ist , . und

(c) der innere Teil (16) zumindest in einem Teilbereich' mit einer hochtemperaturfesten, isolierenden Beschichtung (4) versehen ist, -die ein lösbar aufgesetztes Formteil darstellt.

2; Elektrode nach Punkt - .1, dadurch gekennzeichnet , daß der innere Teil (16) die Flüssigkeits-Führungskammer mit Vorlauf- und Rücklaufkanal (2, 3) darstellt.

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3. Elektrode nach Punkt 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Teil (17) die Anschlußelektrode darstellt.
4. Elektrode nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 3,· dadurch gekennzeichnet, daß· der äußere Teil (17) Kühlbohrungen (15) und/oder Halterungsbohrungen (8) aufweist.
5. Elektrode nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil (16) nur in seinem oberen Bereich von dem äußeren Teil (17) ummantelt-ist.

15· 6. Elektrode nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Verbindung des inneren Teils (16) und des äußeren Teils (17) in der Elektrodenachse liegt und durch ein Gewinde oder durch entsprechende Ein-' passung bewirkt ist.
7. Elektrode nach einem oder mehreren der Punkte...

1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Verbindung des inneren Teils (16) und des.äußeren Teils (17) durch Einpassung in Kegeloder Konusform gebildet ist, wobei 'gegebenenfalls der äußere und der innere Teil (17, 16) in einem Teilbereich zusätzlich ein Gewinde aufweisen können.
8. Elektrode nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem äußeren Teil (17) Anschlußbacken (18), die vorzugsweise aus Graphit bestehen, über Taschen bzw. Halterungen (19) befestigt sind.
9. Elektrode nach einem oder mehreren der Punkte- -1 bis S, dadurch gekennzeichnet daß die Flüssigkeits-Kühleinrichtung des inneren Teils bis in den Schraubnippel (1) eingeführt ist.
10. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden . Punkte., dadurch gekennzeichnet ,. daß die isolierende Beschichtung (4)'ein Einzelrohr, eine Serie von Rohrabschnitten, Segmenten oder Halbschalen .umfaßt, die den unteren Bereich des oberen Abschnittes (5) bis zum oder bis in die Nähe des Schraubnippels (1) umgeben.
11. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehen-

den Punkte, .. dadurch geke'nnzeichn' e t , daß das Formteil (4) und die Außenkanten des oberen Abschnitts (5) im wesentlichen zueinander bündig ..angeordnet sind. .
12. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenv den ' Punkte,--. dadurch gekennzeichn e t ,. daß das Formteil (4) zwischen einem Einschnitt des Metalls des oberen Abschnittes (5) und einem etwa im Bereich des- Schraubnippels (1) angeordneten Gegenlager (7) bzw. dem Schraubnippel (1) selbst oder einer Kombination hiervon getragen ist.
13. Elektrode nach einem oder mehreren der· vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeich-" net, daß das Formteil durch in Bohrungen (8) des Metallteils geführte Stifte bzw. Gewindeschrauben (9), vorzugsweise federnd, auf dem Gegenlager (7) gehalten wird.
14. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Formteil (4) und dem oberen Abschnitt geringeren Durchmessers (12) eine elektrisch, leitende, hochtemperaturbeständige Zwischenschicht (11) eingebracht ist.
15.. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet,-daß die elektrisch leitende Zwischenschicht (11) aus einem Einzelrohr, einer Serie von Rohrabschnitten, Segmenten, Halbschalen oder hochtemperaturfestem Filz (13) bzw. Gewebe oder einer Kombination hiervon besteht.
16. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte,. dadurch gekennzeichnet ,.; daß das innen liegende Material (12) mit einer hochbeanspruchbaren, leitenden Beschichtung, vorzugsweise aus Keramik, gecoatet ist.
17. 'Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden

Punkte, .. dadurch gekennzeichne t , daß das isolierende Formteil (4) aus hochtemperaturfester Keramik oder mit isolierendem Coating'beschichtetem Graphitrohr besteht.
18. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, - dadurch gekennzeich-' net, daß die elektrisch leitende Zwischenschicht (11) aus Keramik, Graphit, keramischen oder minera- lischen Geweben, Filzen oder einer Kombination hiervon besteht.
19. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet , daß das isolierende Formteil (4) und/oder die leitende Zwischenschicht (11) auf Halterungen

(14) aufgesetzt ist bzw. sind, die vorzugsweise am Metall der inneren Kühlungseinheit angefügt sind.
20. ' Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, dadurch gekenn z" ~e~±^ c hnet, daß das isolierende Formteil (4) im oberen Bereich des Metallteils teilweise ersetzt ist durch isolierende, hochfeuerfeste Spritzmasse, die mit Haltestücken verankert ist.
21. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, . dadurch gekennzeic hn e t , daß das isolierende Formteil (4) und/oder die elektrisch leitende Zwischenschicht (11) derart gelagert sind,daß bei Ausfall eines Teilsegmentes ' oder Beschädigung des Einzelrohres die verbleibenden intakten Teilsegmente oder das Einzelrohr selbst in Richtung der Elektrodenlängsachse zur Beanspruchszone beweglich sind.

.
22. Elektrpde nach einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte", . dadurch gekennzeichnet, daß die Verschraubung durch einen Nippel

(1) .vorgenommen ist, der metallseitig zylindrisch und zum Verbrauchsteil hin konisch ausgebildet ist.
23. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet , daß der Nippel (1) aus Metall, insbesondere Gußeisen oder Graphit, besteht.-
24. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte dadurch gekennzeichnet, daß der untere Abschnitt (6) aus mehreren Einheiten besteht, die durch eine oder mehrere Nip-

. 5 pelverbindungen (1) gehalten sind, wobei die Anordnung der Einheiten neben- und/oder untereinander vorgenommen ist.
25. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, ,'dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil (16) des oberen Abschnittes (5) und der untere Abschnitt (6) neben oder unabhängig von einer Nippelverbindung (1) miteinander verschraubt sind. . .

.
26. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, dadurch g-ekennnzeich-

n e t -, daß der bzw. die Schraubnippel (1) geschlitzt . ist bzw. sind.
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