EP0063711A1 - Elektrode für Lichtbogenöfen und deren Verwendung - Google Patents

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EP0063711A1
EP0063711A1 EP82102771A EP82102771A EP0063711A1 EP 0063711 A1 EP0063711 A1 EP 0063711A1 EP 82102771 A EP82102771 A EP 82102771A EP 82102771 A EP82102771 A EP 82102771A EP 0063711 A1 EP0063711 A1 EP 0063711A1
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EP
European Patent Office
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electrode according
lower section
electrode
carbon material
electrodes
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EP82102771A
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English (en)
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Dieter H. Dr. Dipl.-Chem. Zöllner
Inge Dr. Dipl.-Chem. Lauterbach-Dammler
Franz Schieber
Friedrich Rittmann
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Arc Technologies Systems Ltd
Original Assignee
Arc Technologies Systems Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • H05B7/02—Details
    • H05B7/06—Electrodes
    • H05B7/08—Electrodes non-consumable
    • H05B7/085—Electrodes non-consumable mainly consisting of carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • H05B7/02—Details
    • H05B7/10—Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding electrodes
    • H05B7/101—Mountings, supports or terminals at head of electrode, i.e. at the end remote from the arc

Definitions

  • the invention relates to a. Electrode for arc furnaces made of an upper section made of metal and an edible lower section made of carbon material, which have a substantially cylindrical shape and are connected to one another by a screw nipple or the like or also directly, the upper section being a liquid cooling device with a flow channel and a Has return channel and the upper portion can preferably be protected in its lower region by a high temperature resistant coating, and their use.
  • Arc furnaces for the production of electrical steel, copper, Corundum, cobalt, silicon, etc. have so far been operated with graphite electrodes as current-carrying elements; ben.
  • An electrode string is usually exposed; several graphite units connected to one another by screw connections or the like.
  • Three electrode strands are often used as current-carrying elements per furnace for these electrothermal high-temperature melting processes.
  • electrodes for electric arc furnaces consist of an upper metallic head piece, a lower metallic head piece, both interconnecting electrical conductors, a ceramic mass including these conductors and the lower head piece, and one lower head piece consist of replaceable attached electrode tip.
  • a liquid-cooled electrode is also known from DE-OS 28 45 367, which has a cylindrical clamping part fastened to the electrode support arm, a metallic cooling system fastened to it, carrying the electrode current, which carries a threaded part at the free end for screwing on the electrode tip, and a tubular heat shield that the cooling system in which the Contains furnace atmosphere exposed area at a distance and in a fixed spatial assignment to it.
  • a combination electrode emerges from the European patent laid-open specification 12 573, in which the laterally external metallic contact of the metal shaft is mounted in an insulating manner with respect to the internal metallic cooling system.
  • a ceramic coating secured with hooks is provided, which extends to approximately the height of the screw nipple connection with which a carbon part is attached.
  • Such combination electrodes have in principle been known for a long time, e.g. from DE-PS 268 660 issued in 1912.
  • the invention is therefore based on the object of providing an electrode for arc furnaces of the type mentioned at the beginning, in which the metal shaft and carbon material are matched to one another in such a way that the electrode can be operated in a manner which is less susceptible to faults.
  • this is intended to reduce electrode downtime and simplify the manufacturing process for the carbon parts that form the lower section of the electrode.
  • This object is achieved by creating an electrode of the type mentioned at the outset, which is characterized in that the lower section is made of fine-grained, high-strength, highly graphitic carbon material with a bulk density of at least 1.70 g / cm 3 is formed.
  • the lower section is connected to the upper section of metal generally by a nipple made of metal such as cast iron or copper, but preferably graphite.
  • a nipple made of metal such as cast iron or copper, but preferably graphite.
  • another type of fastening with the upper section made of metal can also be selected, if necessary.
  • This is provided with a liquid cooling device, which is usually formed from at least one flow and one return channel.
  • the cooling device preferably also reaches the upper outer region of the nipple with its inlet channel, which is particularly preferred.
  • the upper section extends over 40 to 80%, preferably 60 to 80%, of the total length of the electrode.
  • the advantages of the invention are already achieved when the lower section is formed from fine-grained, high-strength, highly graphitic carbon material with a bulk density of at least 1.70 g / cm 3 , particularly advantageous results are obtained with bulk densities in the range from 1.75 to 1 , 92 g / cm 3 reached. Therefore, the use of the latter carbon materials is particularly favorable.
  • the carbon material that the lower section of the forms the electrode according to the invention can have a specific electrical resistance of less than 6 ⁇ mm 2 / m in a preferred embodiment of the invention.
  • the carbon material has a thermal conductivity of more than 200 W / mK.
  • the fine-grained, high-strength, highly graphitic carbon material forming the lower section can advantageously be chosen such that the bending strength is more than 15 N / mm 2 .
  • an electrode of the type mentioned at the outset is particularly advantageous in which the lower section made of fine-grained, highly graphitic carbon material has a bulk density of 1.75 to 1.92 g / cm 3 , a specific electrical resistance of 6 6 ⁇ mm 2 / m, and a thermal conductivity of ⁇ 200 W / mK and a bending strength of more than 15 N / mm 2 .
  • carbon material with a maximum grain size of 1 to 3 mm is used with particular advantage.
  • the carbon material used in the lower section of the electrode according to the invention can be produced particularly cheaply from high-quality premium coke using binding agents and impregnating agents.
  • particularly good lower sections are obtained at a graphitization temperature above 2900 ° C.
  • the diameter of the lower section is smaller than that of the upper section made of metal and also smaller than that of full graphite electrodes for a given load.
  • the diameter of the lower section is advantageously in the range from 150 to 500 mm.
  • the lower section has a threaded box on one end face and a threaded pin on the other end face. It is hereby possible to connect the lower section directly to the upper section made of metal without an intermediate nipple and also to screw the remainder of the previously used lower section onto the underside of the new lower section.
  • the lower section has a central bore of 20 to 50 mm in diameter which is similar to hollow electrodes, but better not non-continuous.
  • the lateral surface of the lower section can also advantageously be unprocessed.
  • the electrodes can have a smaller dimension than conventional electrodes.
  • the electrodes have considerable shock resistance and greater resistance to side erosion.
  • the carbon electrode parts can be pressed, annealed, impregnated and graphitized more easily than is the case with larger dimensioned electrodes.
  • the electrode according to the invention can advantageously be used for the production of non-ferrous metals, such as copper and cobalt, but also for the production of corundum, silicon, etc. '.
  • the electrode is preferred for the production of electrical steel.
  • the electrode according to the invention is particularly suitable for the production of electrical steel in the so-called “high power” or “ultra high power” range at current intensities of 40 to 80 KA, the diameter of the lower section then being in the range of approximately 400 to 600 mm Find.
  • a particularly preferred current load for the electrodes according to the invention is in the range from 50 to 75 KA for the aforementioned diameters of the carbon part.
  • An embodiment of an electrode according to the invention is shown in longitudinal section in the figure below. the invention is not limited to this.
  • the cooling medium usually water
  • the cooling medium also enters a chamber inside the screw nipple 1, which is formed, for example, from cast iron.
  • the upper section 5 made of metal here consists of an upper area of larger diameter and a lower-lying area of smaller diameter, which is drawn into the screw nipple 1, which is the connection to the lower section 6 made of carbon material, which is made of fine-grained, high-strength, highly graphitic carbon material with a bulk density of at least 1.70 g / cm 3 .
  • the high-temperature-resistant coating 4 is formed from a number of individual molded parts which can be carried on a bearing 7.
  • the high-temperature-resistant insulation 4 is adjoined here by an electrically conductive intermediate layer 11, which is delimited on the inside by the drawn-in, inner metal shaft or its section of smaller diameter 12.
  • bores can also be provided through which inserted pins ensure a good fit of the high-temperature-resistant molded parts via a spring.
  • Current can be supplied to the electrode via the jaws 18.
  • the object of the invention is not limited to the construction shown in the figure. So are Particularly advantageous in the context of the invention, constructions which have deviations from the electrode type shown in the figure.
  • the metal shaft has an essentially constant diameter. Rings made of high-temperature-resistant material - preferably graphite - can be screwed onto these.
  • the cooling system can preferably be designed in such a way that the cooling medium flows around the nipple in its upper outer region, but this does not enter the nipple itself.
  • An electrically conductive intermediate layer is not always provided in such constructions.
  • the carbon material of the consumable lower section is formed from fine-grained, high-strength, highly graphitic carbon material with a bulk density of at least 1.7 g / cm 3 .
  • An electrode was used, the upper section of which was made of copper and which was cooled with water via a system of flow and return channels.
  • the copper shaft that was inside the furnace atmosphere was protected by a high temperature resistant coating.
  • the lower section was screwed to the metal shaft via a graphite nipple.
  • the lower section had a smaller diameter than the upper section, which was approximately 350 mm.
  • the specific electrical resistance was 5.1 ⁇ mm 2 / m.
  • the electrode had a central bore of 30 mm in diameter.
  • Three electrodes were inserted into an oven with a capacity of 50 t, in which piece of scrap was used as the input material.
  • the furnace was operated with three phases with a maximum phase current of 50 KA at a voltage of 490 V.
  • the electrode according to the invention could be used in continuous operation, with a graphite consumption of -3.1 kg / t liquid steel.

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Abstract

Es wird eine Elektrode für Lichtbogenöfen aus einem oberen Abschnitt (5) aus Metall und einem verzehrbaren unteren Abschnitt (6) aus Kohlenstoffmaterial, die eine im wesentlichen zylindrische Form aufweisen und durch einen Schraubnippel (1) oder dergleichen oder auch indirekt miteinander verbunden sind, beschrieben, wobei der obere Abschnitt eine Flüssigkeits-Kühleinrichtung aus einem Vorlaufkanal (2) und einem Rücklaufkanal (3) aufweist und der obere Abschnitt vorzugsweise in dessen unterem Bereich durch eine hochtemperaturfeste Beschichtung (4) geschützt sein kann, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der untere Abschnitt aus feinkörnigem, hochfestem, hochgraphitischem Kohlenstoffmaterial mit einer Rohdichte von mindestens 1,70 g/cm3 gebildet ist.
Die Elektrode besitzt eine bevorzugte Verwendung zur Herstellung von Elektrostahl.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine . Elektrode für Lichtbogenöfen aus einem oberen Abschnitt aus Metall und einem verzehrbaren unteren Abschnitt aus Kohlenstoffmaterial, die eine im wesentlichen zylindrische Form aufweisen und durch einen Schraubnippel oder dergleichen oder auch direkt miteinander verbunden sind, wobei der obere Abschnitt eine Flüssigkeits-Kühleinrichtung mit einem Vorlaufkanal und einem Rücklaufkanal aufweist und der obere Abschnitt vorzugsweise in dessen unterem Bereich durch eine hochtemperaturfeste Beschichtung geschützt sein kann, sowie deren Verwendung.
  • Lichtbogenöfen zur Erzeugung von Elektrostahl, Kupfer, Korund, Kobalt, Silizium, etc., werden bisher mit Graphitelektroden als stromzuführenden Elementen betrie; ben. Üblicherweise setzt sich ein Elektrodenstrang aus ; mehreren, miteinander durch Schraubverbindungen oder dergleichen verbundenen Graphiteinheiten zusammen. Häufig werden drei Elektrodenstränge als stromführende Elemente pro Ofen für diese elektrothermischen Hochtemperaturschmelzprozesse eingesetzt.
  • Es sind auch bereits Kombinationselektroden aus einem Metallschaft, an denen durch eine Schraubverbindung, wie Nippel, etc., eine Spitze aus Kohlenstoffmaterial angefügt ist, für den Lichtbogenofenbetrieb beschrieben worden.
  • So sind in der DE-OS 1 565 751 Elektroden für elektrische Lichtbogenöfen beschrieben worden, die aus einem oberen metallischen Kopfstück, einem unteren metallischen Kopfstück, aus beide miteinander verbindenden elektrischen Leitern, aus einer diese Leiter und das untere Kopfstück einschliessenden keramischen Masse und aus einem unteren Kopfstück auswechselbar befestigten Elektrodenspitze bestehen.
  • Eine flüssigkeitsgekühlte Elektrode ist auch aus der DE-OS 28 45 367 bekannt, die einen am Elektrodentragarm befestigten zylindrischen Einspannteil, ein an dieser befestigtes, den Elektrodenstrom führendes metallisches Kühlsystem, das am freien Ende einen Gewindeteil zum Aufschrauben der Elektrodenspitze trägt, und einen rohrförmigen Hitzeschirm, der das Kühlsystem in dem der Ofenatmosphäre ausgesetzten Bereich mit Abstand und in fester räumlicher Zuordnung zu diesem enthält, aufweist.
  • Aus der europäischen Patentoffenlegungsschrift 12 573 geht eine Kombinationselektrode hervor, bei der der seitlich aussenliegende metallische Kontakt des Metallschaftes gegenüber dem innenliegenden metallischen Kühlungssystem isolierend gelagert ist. Im unteren Teil des metallischen Kühlungsschaftes ist eine mit Haken gesicherte keramische Beschichtung vorgesehen, die sich bis etwa auf die Höhe der Schraubnippelverbindung erstreckt, mit der ein Kohlenstoffteil angefügt ist.
  • Derartige Kombinationselektroden sind im Prinzip bereits seit längerer Zeit bekannt, so z.B. aus der im Jahre 1912 ausgegebenen DE-PS 268 660.
  • Bei den heute üblichen Elektrodensträngen treten erhebliche Verluste an Kohlenstoffmaterial, unter anderem durch Seitenoxidation auf. Bei den Vollstrangelektroden aus Kohlenstoffmaterial sind daher Versuche unternommen worden, durch Imprägnierung oder durch Aufbringung von Schutzschichten, wie keramischen und/oder metallischen Coatings, diesem unerwünschten Effekt entgegenzuwirken. Diese Massnahmen haben einerseits aber nur begrenzte Wirkung, führen andererseits aber auch zu einer Verteuerung der Elektroden.
  • Bei den vorstehend angeführten Kombinationselektroden aus Metallschaft und angeschraubtem Kohlenstoffteil kann sich, je nach Konstruktion und Länge des in den Ofen eingeführten Metallschaftes, eine Verminderung der Seitenoxidation ergeben. Aber auch diese Elektroden bedürfen einer weiteren Verbesserung im Hinblick auf eine Verminderung der Seiten- und Spitzenoxidationsverluste.. Auch bedürfen Metallschaft und hiermit verbundenes Kohlenstoffmaterial zum Erhalt optimaler Betriebsbedingungen und eines wenig störungsanfälligen Betriebes unter Minimierung der Bruchverluste der Elektroden einer ständigen Verbesserung.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode für Lichtbogenöfen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Metallschaft und Kohlenstoffmaterial aufeinander derart abgestimmt sind, dass ein wenig störungsanfälliger Betrieb der Elektrode möglich ist. Insbesondere soll es möglich sein, den Verbrauch der Kohlenstoffmaterialien durch Seitenoxidation und hohe Bruchraten, insbesondere bei extremer Strombelastung der Elektroden zu senken. Gleichzeitig soll hierdurch eine Verminderung der Elektrodenausfallzeiten und eine Vereinfachung des Herstellungsverfahrens der Kohlenstoffteile, die den unteren Abschnitt der Elektrode ausbilden, erreicht werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Schaffung einer Elektrode der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der untere Abschnitt aus feinkörnigem, hochfesten, hochgraphitischen Kohlenstoffmaterial mit einer Rohdichte von mindestens 1,70 g/cm3 gebildet ist.
  • Der untere Abschnitt ist mit dem oberen Abschnitt aus Metall im allgemeinen durch einen Nippel verbunden, der aus Metall, wie Gusseisen oder Kupfer, vorzugsweise aber Graphit besteht. Anstelle des Nippels kann aber gegebenenfalls auch eine andere Befestigungsart mit dem oberen Abschnitt aus Metall gewählt werden. Dieser ist mit einer Flüssigkeits-Kühleinrichtung versehen, die üblicherweise aus mindestens einem Vorlauf- und einem Rücklaufkanal gebildet ist. Die Kühleinrichtung erreicht mit ihrem Zulaufkanal vorzugsweise auch den oberen äusseren Bereich des Nippels, was besonders bevorzugt ist. In alternativer Weise ist es aber auch möglich, den Nippel gegebenenfalls mit dem Kühlsystem selbst zu durchströmen.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es günstig, wenn der obere Abschnitt sich über 40 bis 80 %, vorzugsweise 60 bis 80 %, der Gesamtlänge der Elektrode erstreckt.
  • Wenngleich die Vorteile der Erfindung bereits dann erreicht werden, wenn der untere Abschnitt aus feinkörnigem, hochfesten, hochgraphitischen Kohlenstoffmaterial mit einer Rohdichte von mindestens 1,70 g/cm3 gebildet ist, werden besonders vorteilhafte Ergebnisse bei Rohdichten im Bereich von 1,75 bis 1,92 g/cm3 erreicht. Daher ist die Verwendung der zuletzt genannten Kohlenstoffmaterialien besonders günstig.
  • Das Kohlenstoffmaterial, das den unteren Abschnitt der erfindungsgemässen Elektrode ausbildet, kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 6 Ωmm2/m aufweisen.
  • Es ist auch günstig, wenn das Kohlenstoffmaterial eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 200 W/mK aufweist. Schliesslich kann das den unteren Abschnitt bildende .feinkörnige, hochfeste, hochgraphitische Kohlenstoffmaterial mit Vorteil derart gewählt werden, dass die Biegefestigkeit mehr als 15 N/mm2 beträgt.
  • Somit ist eine Elektrode der eingangs genannten Art besonders vorteilhaft, bei der der untere Abschnitt aus feinkörnigem, hochgraphitischen Kohlenstoffmaterial eine Rohdichte von 1,75 bis 1,92 g/cm3, einen spezifischen elektrischen Widerstand von ≤ 6 Ωmm2/m, eine Wärmeleitfähigkeit von ≥ 200 W/mK und eine Biegefestigkeit von mehr als 15 N/mm2 aufweist.
  • Bei der Herstellung des unteren Abschnittes wird mit besonderem Vorteil von Kohlenstoffmaterial ausgegangen, das eine maximale Korngrösse von 1 bis 3 mm aufweist. Das in dem unteren Abschnitt der erfindungsgemässen Elektrode zum Einsatz gelangende Kohlenstoffmaterial kann besonders günstig aus hochwertigem Premiumkoks unter Verwendung von Binde- und Imprägnierungsmitteln hergestellt werden. Bei der Verwendung der genannten oder gegebenenfalls auch anderer Ausgangsstoffe werden bei einer Graphitierungstemperatur über 2900°C besonders gute untere Abschnitte erhalten.
  • Nach einer bevorzugtenAusführungsform der erfindungsgemässen Elektrode ist der Durchmesser des unteren Abschnittes geringer als der des oberen Abschnittes aus Metall und auch geringer als derjenige von Vollgraphitelektroden bei vorgegebener Belastung. Der Durchmesser des unteren Abschnittes liegt vorteilhaft im Bereich von 150 bis 500 mm.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung besitzt der untere Abschnitt an der einen Stirnseite eine Gewindeschachtel und an der anderen Stirnseite einen Gewindezapfen. Es ist hierdurch möglich, den unteren Abschnitt direkt ohne zwischengeschalteten Nippel mit dem oberen Abschnitt aus Metall zu verbinden und ausserdem das Reststück des vorher verwendeten unteren Abschnittes an die Unterseite des neuen unteren Abschnittes anzuschrauben.
  • Bei den Ausführungsformen der erfindungsgemässen Elektrode, bei denen auf die Zwischenschaltung eines Nippels verzichtet worden ist, ergeben sich auch hierdurch Vorteile, zumal der Übergangsbereich vom unteren zum oberen Abschnitt aufgrund der dort gegebenen Temperaturdifferenz und unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten der jeweiligen Materialien bei den vorbekannten Kombinationselektroden besonders störungsanfällig ist.
  • Im übrigen kann es auch vorgesehen sein, dass der untere Abschnitt eine ähnlich zu Hohlelektroden durchgehende, besser jedoch nicht durchgehende, zentrische Bohrung von 20 bis 50 mm Durchmesser aufweist. Auch kann mit Vorteil die Mantelfläche des unteren Abschnittes unbearbeitet sein.
  • Durch die Bereitstellung der erfindungsgemässen Elektrode werden eine Reihe von Vorteilen erzielt. Die Elek1 troden können bei vorgegebener Belastung eine geringere Dimensionierung als herkömmliche Elektroden aufweisen. Im übrigen hat sich gezeigt, dass die Elektroden eine erhebliche Schockfestigkeit und eine grössere Beständigkeit gegen Seitenabbrand aufweisen. Durch die Ausbildung geringerer Dimensionierungen des Kohlenstoffteils lassen sich die Kohlenstoffelektrodenteile einfaeher pressen, glühen, imprägnieren und graphitieren, als dies bei grösser dimensionierten Elektroden der Fall ist.
  • Die erfindungsgemässe Elektrode kann mit Vorteil zur Herstellung von Buntmetallen, wie Kupfer und Kobalt, aber auch zur Herstellung von Korund, von Silizium, etc., 'eingesetzt werden.
  • Ihre bevorzugte Verwendung findet die Elektrode jedoch zur Herstellung von Elektrostahl. Die erfindungsgemässe Elektrode eignet sich besonders für die Herstellung von Elektrostahl im sogenannten "High Power"- oder "Ultra High Power"-Bereich bei Stromstärken von 40 bis 80 KA, wobei dann Durchmesser des unteren Abschnittes im Bereich von ca. 400 bis 600 mm Anwendung finden. Eine speziell bevorzugte Strombelastung für die erfindungsgemässen Elektroden liegt im Bereich von 50 bis 75 KA bei den vorgenannten Durchmessern des Kohlenstoffteils.
  • Nachstehend wird eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Elektrode im Längsschnitt in der Figur gezeigt, wobei die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.
  • Bei der gezeigten Elektrode wird das Kühlmedium, im Regelfall Wasser, durch den Vorlaufkanal 2 ein- und durch den Rücklaufkanal 3 zurückgeführt. 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 besteht hier 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 Kohlenstoffmaterial darstellt, das aus feinkörnigem, hochfesten, hochgraphitischen Kohlenstoffmaterial mit einerRohdichte von mindestens 1,70 g/cm3 gebildet ist. Die hochtemperaturfeste Beschichtung 4 ist aus einer Anzahl einzelner Formteile gebildet, die auf einem Lager 7 getragen sein können. An die hochtemperaturfeste Isolierung 4 schliesst sich hier eine elektrisch leitende Zwischenschicht 11 an, die nach innen durch den vorgezogenen, innenliegenden Metallschaft bzw. dessen Abschnitt geringeren Durchmessers 12 begrenzt ist.
  • Neben den Kühlbohrungen 15 können zusätzlich Bohrungen vorgesehen sein, durch die eingeführte Stifte über eine Feder für einen guten Sitz der hochtemperaturfesten Formteile sorgen. über die Backen 18 kann der Elektrode Strom zugeführt werden.
  • Der Gegenstand der Erfindung ist jedoch nicht auf die in der Figur gezeigte Konstruktion beschränkt. So sind z.B. im Rahmen der Erfindung Konstruktionen besonders vorteilhaft, die Abweichungen zu dem in der Figur gezeigten Elektrodentyp aufweisen. Bei solchen Elektroden, die im Rahmen der Erfindung bevorzugt sind, weist der Metallschaft einen im wesentlichen konstanten Durchmesser auf. Auf diesen können Ringe aus hochtemperaturfestem Material - mit Vorzug solche aus Graphit - aufgeschraubt werden. Das Kühlungssystem kann hierbei mit Vorzug derart ausgebildet sein, dass der Nippel in seinem oberen äusseren Bereich durch das Kühlmedium umströmt wird, dieses aber in den Nippel selbst nicht eintritt. Eine elektrisch leitende Zwischenschicht ist bei solchen Konstruktionen nicht immer vorgesehen. Solche und andersartige Ausführungsformen der erfindungsgemässen Elektrode sind im Rahmen der Erfindung mit eingeschlossen, soweit das Kohlenstoffmaterial des ver- 'zehrbaren unteren Abschnittes aus feinkörnigem, hochfesten, hochgraphitischen Kohlenstoffmaterial mit einer Rohdichte von mindestens 1,7 g/cm3 gebildet ist.
  • Der Einsatz der erfindungsgemässen Elektrode wird im nachstehenden Beispiel veranschaulicht:
    • BEISPIEL:
  • Es wurde eine Elektrode verwendet, deren oberer Abschnitt aus Kupfer bestand, das über ein System aus Vor- und Rücklaufkanal mit Wasser gekühlt wurde. Der Kupferschaft, der innerhalb der Ofenatmosphäre befindlich war, war durch eine hochtemperaturfeste Beschichtung geschützt. An dem Metallschaft war der untere Abschnitt über einen Graphitnippel angeschraubt. Der untere Abschnitt besass gegenüber dem oberen Abschnitt einen geringeren Durchmesser, der bei etwa 350 mm lag. Der spezifische elektrische Widerstand lag bei 5,1 Ωmm2/m. Die Elektrode wies eine zentrische Bohrung von 30 mm Durchmesser auf.
  • Drei Elektroden wurden in einen Ofen mit 50 t Fassungsvermögen eingeführt, in dem als Einsatzgut stückiger Schrott befindlich war. Der Ofen wurde mit drei Phasen mit einem maximalen Phasenstrom von 50 KA bei einer Spannung von 490 V betrieben.
  • Die erfindungsgemässe Elektrode konnte im Dauerbetrieb eingesetzt werden, wobei sich ein Graphitverbrauch von -3,1 kg/t flüssiger Stahl ergab.

Claims (16)

1. Elektrode für Lichtbogenöfen aus einem oberen Abschnitt aus Metall und einem verzehrbaren unteren Abschnitt aus Kohlenstoffmaterial, die eine im wesentlichen zylindrische Form aufweisen und durch einen Schraubnippel oder dergleichen oder auch direkt miteinander verbunden sind, wobei der obere Abschnitt eine Flüssigkeits-Kühleinrichtung mit einem Vorlaufkanal und einem Rücklaufkanal aufweist und der obere Abschnitt vorzugsweise in dessen unterem Bereich durch eine hochtemperaturfeste Beschichtung geschützt sein kann, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Abschnitt aus feinkörnigem, hochfesten, hochgraphitischen Kohlenstoffmaterial mit einer Rohdichte von mindestens 1,70 g/cm3 gebildet ist.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohdichte im Bereich von 1,75 bis 1,92 g/cm3 liegt.
3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische elektrische Widerstand weniger als 6 Ωmm2/m beträgt.
4. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Wärmeleitfähigkeit grösser als 200 W/mK ist.
5. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Biegefestigkeit mehr als 15 N/mm2 beträgt,
6. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Rohdichte 1,75 bis 1,92 g/cm3, der spezifische elektrische Widerstand ≤ 6 Ωmm2/m, die Wärmeleitfähigkeit > 200 W/mK und die Biegefestigkeit mehr als 15 N/mm2 beträgt.
7. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der untere Abschnitt aus Kohlenstoffmaterial eine maximale Korngrösse im Bereich von 1 bis 3 mm aufweist.
8. Elektrode nach einem oder mehreren der.vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Kohlenstoffmaterial aus hochwertigem Premiumkoks unter Verwendung von Binde- und Imprägnierungsmittel hergestellt worden ist.
9. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Graphitierung bei einer über 2900°C liegenden Temperatur durchgeführt worden ist.
10. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Durchmesser des unteren Abschnittes geringer als der des oberen Abschnittes aus Metall und auch geringer als der von Vollgraphitelektroden bei vorgegebener Belastung ist.
11. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Durchmesser im Bereich von 150 bis 500 mm liegt.
12. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der untere Abschnitt an der einen Stirnseite eine Gewindeschachtel und an der anderen Stirnseite einen Gewindezapfen aufweist.
13. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der untere Abschnitt eine durchgehende zentrische Bohrung von 20 bis 50 mm Durchmesser aufweist.
14. Elektrode nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Mantelfläche des unteren Abschnittes unbearbeitet ist.
15. Verwendung der Elektroden nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von Elektrostahl.
16. Verwendung nach Anspruch 15 im HP- oder UHP-Bereich bei Stromstärken von 40 bis 80 KA und Durchmessern des unteren Abschnittes von 400 bis 600 mm.
EP82102771A 1981-04-23 1982-04-01 Elektrode für Lichtbogenöfen und deren Verwendung Expired EP0063711B1 (de)

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DE19813116221 DE3116221A1 (de) 1981-04-23 1981-04-23 Elektrode fuer lichtbogenoefen und deren verwendung
DE3116221 1981-04-23

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EP0063711B1 EP0063711B1 (de) 1985-08-21

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ID=6130709

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP82102771A Expired EP0063711B1 (de) 1981-04-23 1982-04-01 Elektrode für Lichtbogenöfen und deren Verwendung

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