190717. lajstromszámú szabadalom • Hőálló védőburkolat elektroacélgyártás elektródjainak fémrészéhez
1 190 717 2 A találmány tárgya védőburkolat hőálló anyagokból elektroacélgyártás kombinált elektródjainak fémrészéhez. Az elektroacélgyártás ívkemencéiben már ismertek különböző kombinált elektródok. Ezek az elektródok fémes felső részből és hozzá csatlakoztatott fogyó alsó részből állnak, amelyeknek anyaga szén és a felső résszel csavaros karmantyúval vagy hasonlóval, esetleg közvetlenül össze van kötve. A magas hőmérséklet, az esetleges ívvándorlás, a folyékony salak vagy fémfürdő felfreccsenése vagy más behatások miatt már korábban is javasoltak különböző védőburkolatokat. A 12 573. számú európai közrebocsátási irat közvetlenül a fémszárra ráfekvő védőbevonatot ismertet tűzálló anyagból, illetve salakból. Az 1 223 162 számú egyesült királyságbeli szabadalmi leírásból ismert megoldás szerint hűtőkígyóként kiképzett fémcsövet ágyaznak kerámiamasszába, amely például kristályosított, üvegszerű szillimanit alapú anyagokból vagy alumínium-oxid tartalmú tűzálló anyagokból állhat. A megoldás azonban ívkemencéknél a gyakorlati üzemeltetés során nem alkalmazható. Ugyanis az elektródok itt gyakran erős mechanikai terhelésnek vannak kitéve a fellépő rezgés, a freccsenő olvadt fém nekicsapódása és az elektród üzemközbeni továbbítása, illetve karbantartó kezelése következtében, ami a kerámiarész gyors sérüléséhez vezet. Ismert továbbá a 4 145 564 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásból olyan kerámiaanyag, amely elektromosan vezet, és amely alakos elemként az elektród fémszárára felfekszik. Ezek a keramikus alakos elemek fémes akasztóelemekre vannak felhelyezve, illetve fémes távtartók tartják őket. Nem adnak meg azonban speciális példát a hőálló kerámiaanyagra. Az ilyenfajta védőburkolat sem alkalmas azonban hosszabb használatra az elektroacélgyártásban. Történtek tájékozódó jellegű kísérletek hőálló aluminátokból készített kerámiagyűrűkkel, azonban ezek során — mindamellett, hogy maguk a kerámia védőelemek nem sérültek meg — eltávolíthatatlan fém- és salakmaradványok alakultak ki, amelyek többé már nem tették lehetővé az elektród kiemelését az ívkemence tetején át. Továbbá az üzemvitel során a fémszárban megfigyelt igen magas hőmérsékleti értékek sem engedhetők meg biztonsági okokból, de az energiaveszteség miatt sem. A találmánnyal célunk kombinált elektródok fémrészéhez való olyan védőburkolatok létrehozása, amely hosszú üzemidőn át az ívkemencék gyakorlati üzemeltetése során megoldja az elektród megfelelő védelmét és egyúttal lehetővé teszi az elektród energetikailag kedvező üzemeltetését anélkül, hogy akadályozná a mechanikai kezeléstkarbantartást, beleértve az elektród ívkemencébe való ki- és behelyezését. A kitűzött célt a találmánnyal úgy érjük el, hogy olyan hőálló anyagokból előállított védőburkolatot hozunk létre az elektroacélgyártás kombinált elektródjainak fémrészéhez, amely szénösszetevőből és legalább egy keramikus komponensű összetevőből álló burkolóanyag. A szénösszetevő mennyisége a burkolóanyagban általában mintegy 20-80 tömegszázalék, 'a fennmaradó rész a keramikus komponens. A találmány szerint különösen előnyös, ha a szénmennyiség 35-60 tömeg%, ezen belül pedig különösen kedvező tartomány a 40-55 tömeg %. A szénösszetevőn és a keramikus komponensen felül a védőburkolat előállítására szolgáló kompozíció járulékosan kötőanyagot, telítőanyagot és hasonló segédanyagokat is tartalmazhat, amelyek összességükben a teljes anyagmennyiségnek legfeljebb mintegy 15 tömeg %-át tehetik ki. Jóllehet ilyen járulékos kötőanyag, telítőanyag és hasonló adalék nem mindig szükséges, a szénösszetevő és a keramikus komponens fajtájától függően mégis gyakran előnyösnek bizonyul mintegy 1-9 tömeg%-nyi tömegű kötő- és telítőanyag használata a teljes anyagmennyiségre vonatkoztatva. A kötő- és telítőanyag szolgálhat az egyes összetevők pl. szénösszetevő pórusmentesebb, sűrűbb és jobban egybenmaradó konzisztenciájának elérésére, de a szénösszetevő és a kerámia összetevő közötti kedvezőbb kapcsolat elérésére is. Kötőanyagként és telítőanyagként például olyan anyagok jönnek számításba, amelyek a kokszból kiinduló elektrografit gyártásra szolgálnak, amelyek között például a szurkot, kátrányt, kátrányszurkot, fenolgyantákat említhetjük meg. A burkolóanyag azonban olyan keramikus összetevők felhasználásával is kialakítható, amelyek önmagukban is legalább részleges kötőtulajdonságokkal rendelkeznek, ilyenek lehetnek pl. a képlékeny, nagy tűzállóságú anyagok. A találmány szerint előnyös, ha a burkolóanyagban levő szénösszetevőben grafitos szén van, amely általában a szénösszetevő összmennyiségének mintegy 25-90 tömeg %-át teszi ki. Szokásosan akkor érhető el kedvező eredmény, ha a grafitos szén mennyisége a szénösszetevőn belül 40-80 tömeg % tartományon belül van a szénösszetevő mennyiségére vonatkoztatva. A találmány szerint az elektroacélgyártásnál támasztott követelményektől függően különböző fajta választási lehetőségek állnak fenn a szénösszetevőt illetően. így pl. a grafitos szén mind természetes grafitból, mind elektrografitból vagy ezek keverékéből is lehet. A szénösszetevő fennmaradó nem grafitos része pedig lehet antracit, kohó-bányakoksz, kátrányszurok-koksz, petrolkoksz, korom stb. eredetű, és így a szénösszetevő például különböző eredetű grafitok különböző tulajdonságú antracittal, koksszal való keverékéből alakítható ki. Amennyiben az elektroacélgyártás során az elektród nagyon mostoha körülményeknek van kitéve, így például ha nagyfrekvenciás (HP), illetve ultrahangfrekvenciás (UHP) árammal táplálják, akkor rendszerint előnyös, ha a szénösszetevő teljes mennyisége grafitból áll. Különösen kedvezőek az eredmények, ha a grafit természetes eredetű. A természetes grafitok közül is előnyösebbek a nagypikkelyes flintgrafitok. Természetes grafitok alkalmazása esetén az olyan minőségek részesítendők előnyben, amelyek mentesek az alacsony olvadáspontú szennyezőanyagoktól vagy az olyan járulékos anyagoktól, amelyek oxigén jelenlétében magas hőmérsékleten gáznemű anyagokat képeznek avagy ilyenek leadására képesek, mint pl. a pitit, magas hőmérsékleten bomló karbonátok stb. Nem feltétlenül szükséges azonban, hogy a szénösszetevő grafitos szenet tartalmazzon, így egyes esetekben a szénösszetevő teljesen grafitmentes is lehet. Ez olyan esetekben jöhet szóba, ha az elektród az elektroacélgyártás során kevésbé mostoha üzemi körülményeknek van kitéve. Általában véve akkor érhető el a használhatósági idő növekedése, a hőátadás javulása, ha a burkolóanyagban nagyobb a grafit aránya. Ez egyrészt a szénösszetevő fajtájával, másrészt mennyiségével befolyásolható. 5 10 15 2C 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
