ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ Советский патент 1928 года по МПК H05B7/06 

Предлагаемое изобретение имеет целью уменьшить до минимума потерю в напряжении посредством подводки тока к месту, расположенному, по возможности, ближе к расплавленному материалу. Это имеет особенно большое значение в печах, работающих токами большой силы при относительно низком напряжении (например, при электролитической добыче алюминия). Такие печи часто работают, например, с напряжением в 6-75 вольт, при силе тока, от 8000 до 25000 ампер и больше, поэтому, потеря напряжения в электродах или контактах бывает крайне значительна. Во избежание потерь в печах с низким напряжением пользуются короткими электродами, питание которых производится при помощи больших медных или железных стержней. Последние часто вкладываются в верхний конец электродов и служат для их подвески. По мере израсходования электродов они постепенно опускаются вниз, пока не сделаются слишком короткими и негодными для дальнейшего употребления. Поэтому, всегда получается остаток электрода, который должен быть удален: так как электроды сами по себе вообще коротки, то этот остаток составляет значительную часть целого электрода. Непрерывные самообжигающиеся электроды иногда применяются в такого рода печах, но при этом получаются затруднения при вводе тока весьма большой силы.

На схематических чертежах фиг. 1 изображает вертикальный разрез электрода, снабженного горизонтальными винтовыми контактами: фиг. 2 - вертикальный разрез электрода, снабженного коническими, наклоненными вниз и внутрь контактами (контакты внизу снабжены резьбой и сделаны в виде полых тел, т.-е. они имеют форму толстостенных трубок, закрытых в нижнем своем конце); фиг. 3 - вертикальный разрез электрода, снабженного наклонными внутрь и вниз контактами, имеющих вид двойных клиньев; фиг. 4 - один из контактов по фиг. 3; фиг. 5 - вертикальный разрез электрода, снабженного контактами, вставленными в предварительно спекшиеся куски угля (показанные на правой стороне электрода контакты укреплены посредством ввинчивания в куски угля, а на левой стороне контакты - конические и укреплены посредством забивания в конические отверстия кусков угля); фиг. 6 - горизонтальный разрез через электрод фиг. 5. На всех фигурах одинаковые части обозначены одинаковыми цифрами: 1 - электрод; 2 - стержни (контакты); 3 - контакты или зажим подвижного провода 4, который служит для подачи электрического тока; 5 (фиг. 3) - отверстие, из которого вынут контакт; 6 (фиг. 5) - предварительно спекшийся кусок угля или графита; 7 - расплавленная загрузка печи.

Предлагаемое изобретение особенно рекомендуется для самообжигаемых электродов, но может быть также применено к обыкновенным угольным и графитовым электродам. Ток подводится к электроду помощью контактов, которые проникают вглубь электродной массы, при чем эти контакты подводят ток близко к действующему концу электрода, внешние же концы контактов связаны с источником тока, например, при помощи подвижных проводов и расположены таким образом, что каждый контакт или его присоединение могут быть передвинуты вверх по мере того, как электрод расходуется. Контакты должны состоять из материала, который по отношению к электроду обладает высокой удельной проводимостью, преимущественно из металла, но во многих случаях из графита. В последнем случае не надо удалять контактов, так как они могут быть израсходованы вместе с остальной частью электрода, по мере того, как последний постепенно погружается в расплавленный материал, который не будет засорен этими контактами, когда же контакты сделаны из другого металла засоряющего материал, то желательно удалять их до входа в расплавленный материал.

Вследствие высокой точки плавления и необходимой механической крепости, в случае применения высоких температур, вставляемые контакты делаются, преимущественно, из железа или стали; однако, можно также применять и другие металлы, например, медь или обтянутое медью железо или другие металлы с высокой точкой плавления. С целью легкого освобождения контактов они делаются клинообразными или из нескольких клинообразных частей, или коническими, или снабженными внешней нарезкой, так что они могут вывинчиваться из электрода. Для более легкого освобождения контактов из окружающей электродной массы, в особенности, в случае самообжигаемых электродов, применяется охлаждение контактов во время их удаления. Контакты могут быть, например, полыми, т.-е иметь форму толстостенных трубок, закрытых с одного конца, и могут быть охлаждаемы путем вдувания воздуха или воздуха и воды. Это вызывает сокращение металла и отделение от припекшейся к ним массы.

Обыкновенно выгодно располагать контакты в несколько рядов вокруг электрода, один ряд над другим, при чем все контакты в любом определенном ряду одинаково должны отстоять от острия электрода. Таким образом, обеспечивается равномерное распределение тока между контактами того ряда, который находится в употреблении; поэтому, уменьшается до минимума потеря в напряжении, вызываемом сопротивлением. Когда электрод спущен до точки, при которой возможно засорение расплавленного продукта контактом, то электрические присоединения переводятся на верхний ряд, а нижний контактный ряд удаляется.

Во избежание излишнего расходования электродов можно образующиеся после удаления контактов отверстия в электроде заполнять любым способом, например, посредством утрамбовывания в них электродного материала. Рекомендуется устанавливать контакты наклонно, внутрь и вниз, например, под углом, приблизительно в 45° к оси электрода, так как это улучшает их действие и облегчает их удаление.

Вместо того, чтобы, как выше, описано, располагать контакты рядами, их можно установить также по спиралям или неправильно, но в большинстве случаев предпочитается вышеописанное расположение. Зажимы или держатели, несущие электрод, могут быть так располагаемы, чтобы контакты проходили между ними, когда электрод опускается. Можно, однако, применять и зажимы такой формы, при которой получающееся от удаления контакта отверстие в электроде получалось бы сзади зажима, вследствие чего оно будет защищено зажимом против проникания в него воздуха и вызываемого этим раз′едания, до погружения отверстия в расплавленный материал.

Металлические контакты могут быть неподвижно (по с′емно) вставлены в предварительно обожженные, либо аморфные, либо графитированные куски угля, перед тем, как их устанавливают на места в электродную массу; при этом, наружные поверхности кусков угля могут быть сделаны шероховатыми или могут быть обработаны иным способом для облегчения приставания электродной массы после спекания. Металлический контакт удаляется тогда из куска угля в желаемый момент, путем вывинчивания или иным способом. Если вставленные контакты установлены наклонно вниз, то важно обеспечить хороший контакт с электродной массой в нижнем их конце, а, по желанию, верхние части контактов могут быть отделены от окружающей их электродной массы посредством картона, который, конечно, скоро обугливается, но облегчает удаление контакта, так как он препятствует плотному приставанию верхней части контакта к окружающей массе.

Вставленные контакты могут быть сделаны из металла с низкой точкой плавления или быть таковым обложены, например, алюминием, который не засоряет печи. Например, могут быть установлены алюминиевые трубки в материале самообжигаемого электрода и уже в эти трубки могут быть вставлены контакты или присоединены другим способом. Алюминий вблизи наружной части контакта расплавится, но несмотря на это хороший контакт остается между контактным стержнем и расплавленным алюминием.

При непрерывных самообжигаемых электродах контакты могут быть снабжены ребрами связанными с металлической рубашкой электрода. Ребра могут быть расположены так, чтобы рубашка и ребра были механически независимы, т.-е. могли бы передвигаться независимо как относительно электрода, так и относительно оправы электрода. В некоторых случаях можно работать без электродной рубашки или она может быть упрощена, так что она будет иметь вид жестяного цилиндра, с соответствующими отверстиями или уступами для контактов. Последние могут быть установлены на места и подпираться снаружи, после чего вокруг них может быть утрамбована электродная масса.

1. Электрод для электрических печей, характеризующийся тем, что он снабжен на боковой поверхности выступающими над ней и входящими в тело электрода стержнями 2, которые назначены для соединения подвижными кабелями с источником тока и устроены так, чтобы по мере расходования электрода и приближения токоподводящих контактов 3 к расплавленной ванне было возможно, путем удаления этих стержней или отсоединения кабелей, переносить подводку тока к вышерасположенной части электрода 1 (фиг. 1-6).

2. Форма выполнения охарактеризованного в п. 1 электрода, отличающаяся тем, что цилиндрические или конические отверстия 5 в теле электрода, служащие для помещения токоподводящих стержней, устроены с наклоном к действующему концу электрода (фиг. 2 и 3).

3. При охарактеризованном в п.п. 1 и 2 электроде применение токоподводящих стержней, снабженных нарезкой для ввинчивания их в тело электрода (фиг. 1 и 2).

4. При охарактеризованном в п.п. 1-3 электроде применение полых охлаждаемых токоподводящих стержней (фиг. 2).

5. При охарактеризованном в п.п. 1-4 электроде применение токоподводящих стержней, имеющих медную или из иного, хорошо проводящего ток металла, сердцевину, снабженную оболочкой из металла с более высокой температурой плавления, например, железной.

6. Применение охарактеризованного в п.п. 1-5 электрода в качестве самоспекающегося электрода.

7. Форма выполнения охарактеризованного в п. 6 электрода, отличающаяся тем, что токоподводящие стержни 2 укреплены в кусках 6 угля или графита, предварительно обожженных и заложенных в электродную массу (фиг. 5 и 6).