183789. lajstromszámú szabadalom • Elektróda ívkemencéhez
1 183 789 2 A találmány tárgya elektróda ívkemencékhez, amely elektróda fémből készült felső szelvényből és elfogyó vagy lassan elfogyó anyagból készült alsó szelvényből áll, amely felső és alsó szelvény egy csavarozható csőkapcsoló vagy hasonló elem segítségével van egymással összekapcsolva, továbbá a felső szelvény egy folyadékos hűtőszerkezetet tartalmaz, amely egy előremenő és egy visszafutó csatornával van ellátva, továbbá a felső szelvény legalább részben, előnyösen az alsó résztartományában egy védőbevonattal van ellátva. A fenti elektródához hasonló elektródát ismertet a BE 867 876 sz. szabadalmi leírás. Ennél az elektródánál a fémrész, amely a hűtőrendszert foglalja magába, egy külső nagy hőállóságú anyaggal van bevonva. Ebben az esetben nyilvánvalóan egy folytonos védőrétegről van szó, amelynek jobb tapadása érdekében a fémrészbe kapaszkodó horgok vannak kiképezve. Szintén hasonló elektródát ismertet a GB 1 223 162 sz. szabadalmi leírás is. Ennél az elektródánál a teljes fémrész egy védő kerámiaréteggel van bevonva. Ennél a megoldásnál arra kell különösen ügyelni, hogy a kerámiaréteg vékony legyen, és hogy magába a fémrészbe is be van vive, és az ott futó csövek nagy részét is szigeteli. Ezek a csövek nemcsak a hűtővíz vezetésére szolgálnak, hanem az elektródának a grafitból készült elfogyó részéhez is kapcsolatot biztosítanak. Végül a 79 302 809.3 sz. Európa bejelentés egy olyan elektródát ismertet, ahol a fémrésznek az oldalt lévő kívülfekvő fém érintkezői a belső fém hűtőszerkezettől szigetelten vannak csapágyazva. A fém hűtőszerkezet alsó tartománya horgokkal biztosított kerámiaréteggel van borítva, amely réteg körülbelül a csavarozható csőkapcsoló magasságáig van kiképezve. Az ívkemencékben alkalmazott elektródák általában igen nagy igénybevételnek vannak kitéve. Ez a nagy igénybevétel egyrész a nagy működési hőmérséklet következtében lép fel, például elektroacél előállításánál, ahol is egyébként ezeket az elektródákat a leggyakrabban alkalmazzák. A kemencén belül kialakuló körülmények következtében, valamint amiatt, hogy az ív csak ideális esetben lép fel csupán az elektródának az olvadékba merülő alsó csúcsrésze között, további veszteségek adódnak az oldalsó oxidáció következtében. További veszélyt jelent az, hogy az ív esetenként elhúzódhat vagy oldalirányba eltolódhat, tehát például az elfogyó rész fölött is képződhet, aminek esetenként rövidzár lehet a következménye. További hátrányként jelentkezik, hogy az elektródában kialakított hűtőrendszer előremenő és visszafutó csatornájában a hűtőközeg hőmérséklete különböző, valamint eltérő hőmérsékleti értékek alakulnak ki az elfogyó részben és az áramhozzávezetés és a hűtőegység tartományában is. Hőmérsékletigénybevétel szempontjából legveszélyeztetettebb terület a csavarozható csőkapcsoló tartománya. További hátránya a fenti elektródának, hogy az olvadékba bekerülő hulladékok az elektróda mechanikus sérülését is okozhatják. Egy további ismert elektródát ír le a DE 27 30 884 sz. szabadalmi leírás, ahol olyan elektróda van ismertetve, amely egy, az elektródát tartó karra felerősített, és a folyadékhűtést magába foglaló köpenyt tartalmaz, továbbá egy a köpenyben tengelyirányban eltolhatóan kialakított belső 2 magot. Ennél az elektródánál a köpeny és a benne áttolhatóan kiképezett mag között egy szigetelőréteg van kiképezve. A köpeny alsó tartományában pedig egy szerkezet van, amely a mágneses teret létrehozza. Az ilyen típusú elektródák több hátrányos tulajdonsággal rendelkeznek. Ilyen a fellépő „kéményhatás”, amely oldalsó beégést hoz létre, amely ugyan kisebb méretű, mint a hagyományos grafitelektródáknál, de létezik. További hátránya ennek az elektródának, hogy a hőmérséklet az elektróda belsejében egy hosszabb tartományon belül fejti ki a hatását, aminek következtében a grafit jobban oxidálódik. Végül ezeknek az elektródáknak viszonylag nagy az energiaigénye. A DE 28 45 367 sz. szabadalmi leírásban egy olyan elektróda van ismertetve, amely az elektróda csúcsához elhelyezett folyadékhűtéses tartószerkezettel van ellátva, amely tartószerkezet egy fémcsőből kialakított hőámyékolással van ellátva, amely az áramvezető hűtőrendszertől villamosán szigetelve van, és amelyet a hűtőrendszer és a fémcső között elhelyezett tűzálló massza hűt. A fent említett fémcső a DE 807 312 sz. szabadalmi leírásban is ismertetve van. Azáltal, hogy a fémcső és a hűtőrendszer közötti tér tűzálló anyaggal ki van öntve, vagy ki van töltve, egy oldhatatlan kapcsolat alakul ki a hűtőrendszer és a fémcső között, amely további hátrányokat jelent, például egy esetlegesen fellépő hirtelen nagy hőmérsékletváltozás esetén vagy az elektróda ellenőrzésekor vagy javításakor. A találmány célja, hogy olyan elektródát hozzon létre, amely elektróda nagy üzembiztonsággal működik, továbbá a hozzávezetéskor kis áram és feszültségveszteség lép fel, a zavarokra nem érzékeny, ugyanakkor előállítása és javítása egyszerű és gyors. A találmány szerinti elektródával azt a célt is meg kívánjuk valósítani, hogy az esetlegesen fellépő oldalirányú íveltolódás esetében, valamint az elektróda esetleges részleges megsérülése esetében is az elektródával elkezdett folyamatot be lehessen fejezni. A találmány szerinti elektróda lényege abban van, hogy a védőbevonatot egy oldhatóan elhelyezett köpeny képezi, amely köpeny mechanikus igénybevételnek jól ellenáll és elektromosan vezető anyagból készült. A találmány szerinti elektróda kialakítása azon a felismerésen alapul, hogy ha egy mechanikus igénybevételnekjól ellenálló anyagból képezünk ki egy köpenyt, akkor különlegesen robusztus kivitelű elektródák állíthatók elő, amelyek a bevezetőben említett előnyökkel rendelkeznek. Az előzetesen elvégzett kísérletek és számítások azt mutatták, hogy a felső szelvény védelme a legkedvezőbben egy olyan oldhatóan elhelyezett köpeny segítségével valósítható meg, amely azután biztosítja mind a mechanikus, mind a termikus hatásokkal szembeni ellenállást, amely köpeny alacsony olvadáspontú igen j ó vezetőképességű fémből van kiképezve. Az elektródáknál az érzékeny fémrész védelmére eddig alkalmazott megoldások, vagyis amikor a vízhűtéssel ellátott fémrész és a grafitból készült aktív rész között közvetlenül egy szigetelő kerámiaréteg van elhelyezve, az elektróda működése közben fellépő igénybevételnek, különösen pedig a szélsőségesen változó hőmérsékleti igénybevételnek nem tudtak kellőképpen eleget tenni. Viszont abban az esetben, ha a találmány szerinti megoldást alkalmazzuk, vagyis a nagy mechanikai igénybevételnek ellenálló, villamosán vezető és oldhatóan elhelyezett szigetelőréteg-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
