186609. lajstromszámú szabadalom • Elektróda ívkemencékhez
1 A találmány tárgya elektróda ívkemencékhez, amely elektróda fémből kiképezett felső szelvényből, és szénből kiképezett elfogyó, alsó szelvényből áll. A szelvények lényegében hengeres alakúra vannak kiképezve, és egymással csavarozható csőkapcsolóval vagy valamilyen hasonló kötőelemmel vannak összekapcsolva. A felső szelvényben egy folyadékkal töltött hűtőszerkezet van elhelyezve, amely egy előremenő és egy visszafutó csatornával van ellátva, továbbá a felső szelvény, előnyösen annak alsó tartományában egy további hőálló réteggel is védve van. Elektroacél réz, korund, szilícium stb. ívkemencékben történő előállítása során eddig leggyakrabban grafitelektródát alkalmaztak áramvezető elemként. A szokásos elektródát egy sor csavarozható csőkapcsolóval vagy hasonló kötőelemmel összekapcsolt grafit egységből alakították ki, és gyakran három ilyen elektródát is be kellett építeni áramvezető elemként egy-egy kemencébe, például akkor, ha az olvasztás nagyon magas hőmérsékleten ment végbe. Ismeretesek olyan elektródák is, amelyek több elem kombinációjából vannak kiképezve. Ezeknek az elektródáknak van egy fém része, amelyre csavarozással, például csőkapcsolóval egy elemi szénből készült elektródacsúcs van felerősítve. A DE 1 565 751 sz. közrebocsátási irat egy olyan elektródát ismertet ívkemencékhez, amely egy felső fémből készült fejrészből, egy alsó fémből készült fejrészből, a két fejrészt összekapcsoló villamos vezetékékből, egy ezeket a vezetékeket és az alsó fejrészt 'magábafoglaló kerámia elemből, és egy az alsó fejrészre erősíthető, cserélhető elektródacsúcsból áll. A DE 28 45 367 sz. közrebocsátási irat egy olyan folyadékhűtéses elektródát ismertet, amely tartalmaz egy az elektróda tartókarjára erősített hengeres befogó szerkezetet, egy erre a szerkezetre erősített, és az elektróda áramát vezető fém hűtőrendszert, amelynek a szabad végén egy csavarmenet van kiképezve az elektródacsúcs felcsavarozására. Tartalmaz továbbá az elektróda egy csőalakúra kiképezett hőámyékoló elemet, amely a hűtőrendszert a kemencéhez közel eső tartományban megfelelő távolságban és megfelelő térbeli elrendezésben tartja. A 12 573 sz. Európa-bejelentésben egy olyan öszszetett elektróda van ismertetve, ahol a fémrész külső fém csatlakozói a belső fém hűtőrendszertől szigetelten vannak elhelyezve. A fém hűtőrendszer alsó tartományában egy kampókkal rögzített kerámiaréteg van kiképezve, amely a csavarozható cső kapcsol ónak olyan magasságáig van kiképezve, amíg a szén rész is tart. Ez a fajta elektróda elvileg már régóta ismert. Erre utal az 1912-ben közzétett DE 268660 sz. szabadalmi leírás. Ezek az összetett elektródák az ívkemencékben végzett folyamatok során igen nagy igénybevételeknek vannak kitéve. Az igénybevétel elsősorban a magas működési hőmérséklet, amely például elektroacél előállításakor fellép, ahol egyébként is gyakran alkalmazzák ezeket az elektródákat. A magas hőmérséklet következtében a szén oldalsó része oxidálódik, és emiatt veszteségek lépnek fel. Fennáll a veszélye annak is, hogy oldalirányban elkúszik, rossz esetben egészen a szénrész fölé, és ott esetenként zárlatot is okoz. Ezen túlmenően az elektródában eltérő hőmérsékletek alakulnak ki, nevezetesen más lesz a hőmérséklet a hűtőrendszer előremenő és visszafutó csatornájában, továbbá a szén-tartomány-2 ban, az áramvezető és a hűtőrendszerhez képest. Ebből a szempontból a legveszélyeztetebb tartománynak a csavarozható csőkapcsoló tartománya számít. Az elektródák ezenkívül erős mechanikai igénybevételnek is ki vannak téve, egyrészt a kemence billentésekor, vagy azoknak a különböző rezgéseknek a fellépésekor, ami például a tart ókar nagy holtjátéka következtében esetleg fellép, de mechanikai igénybevételt jelent az olvadékba csúszó fémhulladék is, vagy a hulladék lerakódása a szigetelésre. Ehhez járul még az a világszerte 10-15 éve elterjedt jelenség is, hogy az olvasztási idő csökkentése érdekében az elektródák villamos és termikus terhelését növelik meg. Az elektródával szemben támasztott követelmények állandóan nőnek, ugyanakkor nőnek a szén minőségével szemben támasztott követelmények is, legyen az elektróda tiszta szénből vagy akár hűtött fém és szén kombinációjából. Ezeknél a fent említett eljárásoknál elsősorban a grafitrészekkel szemben támasztott követelmények, vagyis a grafit sűrűségével, fajlagos villamos ellenállásával és rugalmasságával szemben támasztott követelmények nőttek meg. Ennek hatására nemcsak a grafitálásá eljárás intenzitása nőtt meg, azaz a grafitálást hosszabb ideig és magasabb hőmérsékleten hajtják végre, hanem az azt követő sűrítési eljárások ideje is megnőtt. Ennek a követelménynek a teljesítéséhez a grafitálási eljárás során a grafittá való átalakulás is teljesebb kell legyen, ami azt is jelenti, hogy kiinduló anyagként csak jó minőségű petrokoksaot lehet alkalmazni. Ennek a drága petrokémiai alapanyagokból készített primer koksznak az alkalmazása további nehézségeket jelent, elsősorban azt, hogy az ilyen koksz előállításához szüksége? kénszegény kőolaj c?ak korlátozott mennyiségben áll a rendelkezésünk«, a másik hátrány pedig az, hogy a megfelelő g.afitáltság eléréséhez igen sok villamos energiára van szükség További meglévő hátrányként kell még azt megemlíteni, hogy a hűtött fémrész és az arra elhelyezett grafitrészek közötti hőmérsékletkülönbség olykor az 500 °K-t is elérheti, ami a csavarozható csőkapcsolónak jelent igen nagy igénybevételt, mivel igen nagy hőtágulási és termikus igénybevételi különbségekkel kell számolnunk. A találmány feladatát abban látja, hogy olyan elektródát hozzon létre ívkemencékhez, amely elektróda az ivkemencékben uralkodó igen magas mechanikai, termikus és villamos igénybevétellel szemben ellenálló. A találmánnyal egy olyan elektródát kívánunk létrehozni, amelynél a hűtött fémrész és a szénrész úgy vannak egymáshoz illesztve, hogy a gyakorlatban egy jól használható elektródát képeznek, ugyanakkor az elektróda az eddigieknél egyszerűbben előállítható és üzemeltetése is gazdaságosabb. A találmány szerinti elektróda lényege abban van, hogy a szénrész csak részben van grafitált szerkezetű elemekből kiképezve, de lehet attóímentesen is. A találmány szerinti elektróda kialakításánál area a megállapításra támaszkodtunk, hogy ha az elektródába olyan rosszabb minőségű szénanyagot építünk be, amelyet eddig ívkemencékhez egyáltalában nem volt szokás a nem megfelelő volta miatt alkalmazni, akkor egy megfelelő kombinációs elektródával igen jó tapasztalatokat értünk el. Különösen előnyösnek mutatkozott olyan kombinációs elektróda alkalmazása, ahol az elektróda szén anyaga csak részben volt grafit szemcse szerkezetű elemekből kialakítva, vagy 186.609 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
