DE2040511A1 - Method for making a graphite electrode - Google Patents

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2040511 Dipj.-lng. H. Sauerland · Dr.-lng. R. König Patentanwälte · 4οοα Düsseldorf · Cecilienallee 76 · Telefon 43273a2040511 Dipj.-lng. H. Sauerland · Dr.-lng. R. King Patent Attorneys · 4οοα Düsseldorf · Cecilienallee 76 · Telephone 43273a

13.August 1970 III/my/ 26 073August 13, 1970 III / my / 26 073

BRITISH STEEL CORPORATIONBRITISH STEEL CORPORATION

33 Grosvenor Place, London S.W,1, England33 Grosvenor Place, London SW, 1, England

"Verfahren zum Herstellen einer Graphitelektrode""Method for producing a graphite electrode"

Graphitelektroden für Lichtbogenöfen unterliegen der Oxydation, die zu einem beträchtlichen Gewichtsverlust führt, dem häufig durch einen Elektrodendurchmesser Rechnung getragen wird, der größer ist als er ohne die Oxydationsverluste im Hinblick auf eine maximale Stromdichte erforderlich wäre βGraphite electrodes for electric arc furnaces are subject to oxidation, which leads to a considerable weight loss, which is often taken into account by an electrode diameter which is greater than it without the oxidation losses in view of a maximum current density required would be β

Es sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden, die Elektroden mit einem Überzug zu versehen, um den Gewichtsverlust durch Oxydation zu verringern,, So wird in der britischen Patentschrift 1 026 055 vorgeschlagen, auf die Elektrodenoberfläche zunächst einen Aluminiumüberzug und dann einen feuerfesten Überzug aufzubringen und die beiden Überzüge mittels eines Lichtbogens miteinander zu verschmelzen. Die in diesem Zusammenhang vorgeschlagenen Verfahren zum Auftragen der überzüge haben sich in der Praxis als zu aufwendig erwiesen. Sie verlangen eine Anord-Various proposals have been made to provide the electrodes with a coating to reduce weight loss by oxidation, so it is proposed in British Patent 1,026,055 the electrode surface first to apply an aluminum coating and then a refractory coating and the to fuse the two coatings together by means of an electric arc. The ones proposed in this context Methods for applying the coatings have been found in Practice proved to be too expensive. You request an order

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nung der Elektrode zwischen rotierenden Haltern und ein Aufsprühen des Aluminiums und danach das Auftragen einer wässrigen Aufschlämmung des Feuerfestpulvers, während die Elektrode um eine horizontale Achse rotiert. Danach wird die Elektrode zum Trocknen der Überzüge bei etwa 16O° in einen Ofen gebracht. Schließlich muß die Elektrode erneut zwischen den rotierenden Haltern eingespannt werden, um die beiden Schichten mittels eines Lichtbogens zu verschmelzen. Danach wird die gesamte Behandlung wiederholt, doch muß die etwa 1 t wiegende Elektrode vor dem Auftragen der nächsten wässrigen Aufschlämmung zunächst abkühlen. Nach dem Verschmelzen der zweiten Feuerfestschicht wird eine dickere Aluminiumschicht aufgetragen, um eine gut leitende Oberfläche für die Stromführung zu schaffen. Es kann jedoch auch eine dritte wässrige Aufschlämmung aufgetragen und verschmolzen werden, wonach erst die dickere Deckschicht aus Aluminium aufgetragen wird. Die zahlreichen Verfahrensschritte sind nicht nur zeitraubend sondern verlangen auch einen unter Umständen mehrmaligen Transport der schweren Elektroden zwischen den rotierenden Haltern und dem Trockenofen.The electrode is placed between rotating holders and the aluminum is sprayed on, followed by the application of a aqueous slurry of the refractory powder while the electrode rotates about a horizontal axis. After that, will the electrode to dry the coatings at about 160 ° in brought an oven. Finally, the electrode must be clamped again between the rotating holders in order to to fuse the two layers by means of an electric arc. After that, the entire treatment is repeated, however, the electrode, which weighs about 1 t, must first cool down before the next aqueous slurry can be applied. After the second refractory layer has been fused, a thicker layer of aluminum is applied to make a well to create a conductive surface for conducting electricity. However, a third aqueous slurry can also be applied and fused, after which the thicker top layer of aluminum is applied. the Numerous procedural steps are not only time-consuming but may also require multiple steps Transport of the heavy electrodes between the rotating holders and the drying oven.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, das vorerwähnte Verfahren zum Auftragen von Schutzschichten wesentlich zu vereinfachen und zu verbessern. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, den metallisierten Feuerfestüberzug durch Heißspritzen der feuerfesten Bestandteile und des Metalls auf die Elektroden und anschließendes Einschmelzen des Überzugs herzustellen.The object on which the invention is based now consists in the aforementioned method for applying protective layers to simplify and improve significantly. To solve this problem, it is proposed to use the metallized Refractory coating by hot spraying the refractory components and the metal onto the electrodes and subsequent melting of the coating.

Vorteilhafterweise wird zunächst eine Metall-, vorzugsweise Aluminiumschicht thermisch aufgespritzt, ehe die Feuerfestschicht aufgespritzt wird, um auf diese Weise insbesondere eine bessere Haftung der Feuerfestschicht zuAdvantageously, a metal, preferably aluminum, layer is first thermally sprayed on before the Refractory layer is sprayed on, in particular in order to achieve better adhesion of the refractory layer in this way

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erreichen. Zwar ergibt sich eine gewisse Diffusion zwischen der Aluminium- und der Feuerfestschicht, doch muß die aufgespritzte Feuerfestschicht in jedem Falle Metall enthalten, um ihr eine ausreichende Leitfähigkeit zu verleihen; hierbei kann es sich um ein mit feuerfesten Bestandteilen vermischtes Metallpulver handeln, das alsdann in eine Umhüllung, beispielsweise aus Zelluloseacetat gebracht wird, die beim Spritzen zerstört wird,· das Metall kann jedoch auch als Hülle für die Feuerfestbestandteile dienen. Sofern die Umhüllung aus Zelluloseacetat besteht, das beim Spritzen völlig zerstört wird, bildet sie einen flexiblen Förderstrang zum Spritzgerät. Besteht die Um- Ireach. There is a certain diffusion between the aluminum and the refractory layer, but the sprayed-on refractory layer must always be metal included in order to give it sufficient conductivity; this can be one with refractory components act mixed metal powder, which is then placed in an envelope, for example made of cellulose acetate which is destroyed during spraying, · however, the metal can also be used as a cover for the refractory components to serve. If the cover consists of cellulose acetate, which is completely destroyed when spraying, it forms one flexible conveying line to the sprayer. Is the order I

hüllung aus dem Metall des Feuerfestüberzugs, so kann sie aus Aluminium bestehen und beispielsweise einen Außendurehmesser von 3 mm und einen Innendurchmesser von 2 mm besitzen.Casing made of the metal of the refractory coating, it can consist of aluminum and, for example, an outer diameter knife of 3 mm and an inner diameter of 2 mm.

Für das erfindungsgemäße Heißspritzen eignen sich die üblichen Geräte, wie sie beispielsweise zum Flammspritzen verwendet werden. Ein ausreichender überzug ergibt sich bereits bei einem einmaligen Spritzen, wenngleich sich bei zweimaligem Spritzen bessere Ergebnisse einstellen. Sofern zwei Feuerfestüberzüge aufgetragen werden, muß jeder für sich eingeschmolzen werden. Die Deckschicht aus Aluminium kann auch durch Spritzen und Verschmelzen auf- " getragen werden, um einen guten Kontakt mit den Elektrodenhaltern sicherzustellen. The usual ones are suitable for the hot spraying according to the invention Devices such as those used for flame spraying. A sufficient coating results even with a single injection, although better results are achieved with two injections. If two refractory coatings are applied, each must be melted down for themselves. The aluminum top layer can also be applied by spraying and fusing. to ensure good contact with the electrode holders.

In die Umhüllung kann jedes der in der britischen Patentschrift 1 026 055 beschriebenen Feuerfest-Materialien eingebracht werden. Insbesondere eignen sich Verbindungen von Bor, Aluminium, Silizium, Titan, Zirkonium, Chrom und Molybdän mit oder ohne Bor, Aluminium, Silizium und Molybdän oder deren Legierungen. Außerdem können dieAny of those described in the UK patent may be placed in the envelope 1 026 055 described refractory materials be introduced. Compounds of boron, aluminum, silicon, titanium, zirconium and chromium are particularly suitable and molybdenum with or without boron, aluminum, silicon and molybdenum or their alloys. In addition, the

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Feuerfest-Materialien Oxyde, Borate, Karbonate, Silikate und Halogene der Alkalimetalle enthalten. Erforderlich ist in jedem Falle ein festhaftender feuerfester überzug, der genug Aluminium oder anderes Metall enthält, um eine hinreichende Leitfähigkeit zu garantieren. Die Bestandteile der Feuerfest-Mischung sollten weitestgehend dieselbe Teilchengröße von vorzugsweise 200 BSS-mesh besitzen. Refractory materials oxides, borates, carbonates, silicates and halogens of the alkali metals. In any case, a firmly adhering fire-resistant coating is required, that contains enough aluminum or other metal to guarantee adequate conductivity. The parts the refractory mixture should have largely the same particle size of preferably 200 BSS mesh.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele des näheren erläutert: The invention is explained in more detail below using two exemplary embodiments:

Beispiel 1example 1

Eine Graphitelektrode mit einem Durchmesser von etwa 60 cm und einer Länge von 2,40 m wurde zwischen rotierenden Haltern angeordnet. Alsdann wurden als erste Schicht 3,6 kg Aluminium unter Verwendung eines Aluminiumdrahtes und eines Lichtbogen-Spritzgerätes gleichmäßig auf die Elektrodenoberfläche aufgetragen.A graphite electrode with a diameter of about 60 cm and a length of 2.40 m was placed between rotating brackets. Then the first shift was 3.6 kg Apply aluminum evenly to the electrode surface using an aluminum wire and an arc sprayer applied.

Auf die Aluminiumschicht wurde alsdann eine feinkörnige Feuerfest-Hischung aus 3096 Aluminium, 15% Silizium, 40% Siliziumkarbid und 15% Borsäure aufgetragen; die Mischung befand sich in einer Umhüllung aus Zelluloseacetat mit einem Durchmesser von 4,8 mm. Die die Feuerfest-Mischung enthaltende flexible Hülle wurde mit einer Geschwindigkeit von 90 cm/min dem Spritzgerät zugefügt; auf diese Weise werden insgesamt 1,63 kg der Mischung aufgetragen.A fine-grain refractory mixture of 3096 aluminum, 15% silicon, 40% Silicon carbide and 15% boric acid applied; the mixture was in a casing made of cellulose acetate with a diameter of 4.8 mm. The the refractory mix flexible sheath containing was added to the sprayer at a rate of 90 cm / min; to this Thus, a total of 1.63 kg of the mixture are applied.

Der überzug wurde dann mittels eines elektrischen Lichtbogens bei einer Stromstärke von 200 Amp. und einer Ro-The coating was then electric arc at a current of 200 Amp. and a Ro-

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tationsgeschwindigkeit der Elektrode von 1,8m/min eingeschmolzen. Dabei wanderte der Lichtbogen mit einer Steigung von 6,4 mm in Form einer Schraubenlinie über die Elektrodenoberfläche.The electrode was melted down at a speed of 1.8 m / min. The arc moved over with a pitch of 6.4 mm in the form of a helix the electrode surface.

Danach wurde jeder der drei Verfahrensschritte, nämlich das Aufspritzen unter Verwendung von Aluminiumdraht und eines Strangs mit der Feuerfest-Mischung sowie das Verschmelzen der aufgetragenen Schichten wiederholt.After that, each of the three procedural steps, viz spraying using aluminum wire and a strand with the refractory mixture and fusing of the applied layers repeatedly.

Beispiel 2 " Example 2 "

Auf eine Elektrode mit den in Beispiel 1 angegebenen Abmessungen wurde unter Verwendung eines aluminiumumhüllten Strangs mit einem Außendurchmesser von 3,2 mm und einem Innendurchmesser von 2 mm ein Überzug aufgespritzt. Der Inhalt des Aluminiumstrangs bestand aus einer Mischung von 35% Aluminiumpulver, 15% Siliziumpulver, 40% Siliziumkarbid und 10% Borsäure. Während des Aufspritzens rotierte die Elektrode mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 54 m/min, wobei einem Lichtbogen-Spritzgerät zwei Stränge mit jeweils einer Geschwindigkeit von 2,4 m/min bei einer Wanderungsgeschwindigkeit des Spritzstrahls von 76 mm über die Elektrodenoberfläche zugeführt werden. Danach wurde der Überzug unter den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen verschmolzen und das Aufbringen und Verschmelzen einmal wiederholt.To an electrode with the dimensions given in Example 1 was made using an aluminum-coated strand with an outer diameter of 3.2 mm and a coating was sprayed on to an inside diameter of 2 mm. The content of the aluminum strand consisted of a mixture of 35% aluminum powder, 15% silicon powder, 40% Silicon carbide and 10% boric acid. During the spraying rotated the electrode at a peripheral speed of 54 m / min, with an arc sprayer two Strands at a speed of 2.4 m / min each with a migration speed of the spray jet of 76 mm above the electrode surface. Thereafter, the coating was made under those given in Example 1 Conditions fused and the application and fusing repeated once.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird das Aufbringen des Überzugs wesentlich vereinfacht, weil die Elektrode während der ganzen Behandlung zwischen den Haltern verbleibt und bis zur endgültigen Fertigstellung des Über-The method according to the invention makes the application the coating is much easier because the electrode remains between the holders during the entire treatment and until the final completion of the

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zugs nicht herausgenommen zu werden braucht, weil eine Ofentrocknung nicht erforderlich iet. Außerdem verhält sich die mit dem Überzug versehene Elektrode überraschenderweise besser als die unter Verwendung der oben beschriebenen wässrigen Aufschlämmung Überzogenen Elektroden; insbesondere werden die Neigung der Elektroden im Ofen und der Gewichtsverlust verringert. So konnte festgestellt werden, daß der aufgespritzte Überzug bei der Verwendung einer Elektrode gemäß Beispiel 1 in einem Lichtbogenofen zum Erschmelzen von Stahl innerhalb einer Entfernung von 250 cm von deren Ende erhalten blieb, während der Überzug bei einer ähnlichen, jedoch nach dem eingangs erwähnten Verfahren Überzogenen Elektrode nur in einem Abstand von 270 cm, gerechnet vom Ende, erhalten blieb.does not need to be removed because it does not need to be dried in the oven. Also behaves Surprisingly, the coated electrode performs better than that using the one described above aqueous slurry coated electrodes; in particular, the inclination of the electrodes in Oven and the weight loss decreased. It was found that the sprayed-on coating in the Use of an electrode according to Example 1 in an arc furnace for melting steel within a Distance of 250 cm from the end of which was retained, while the coating at a similar one, but after the Method mentioned at the beginning Coated electrode only obtained at a distance of 270 cm, calculated from the end stayed.

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Claims (7)

BRITISH STEEL CORPARATION 33 Grosveiior Place, London S.W. 1. England SSt SSS3E S5 SS *S SSSE SSSS S» SS»S2> S5 fiKSC Sv .ItSS SSrSESSkSS 23»SSS£ Sk SS S» 2SSS SS SS SS SS* SS SS*SSS>SSSX Patentansprüche:BRITISH STEEL CORPARATION 33 Grosveiior Place, London S.W. 1. England SSt SSS3E S5 SS * S SSSE SSSS S »SS» S2> S5 fiKSC Sv .ItSS SSrSESSkSS 23 »SSS £ Sk SS S» 2SSS SS SS SS SS * SS SS * SSS> SSSX Patent claims: 1. Verfahren zum Herateilen einer mit einem überzug aus Feu- erfest-Material und Metall versehenen Graphitelektrode für Lichtbogenöfen, dadurch gekenn ζ el chn e t, daß das Feuerfestmaterial als trockenes Pulver in einer Umhüllung durch Heißspritzen mit dem Metall aufgetragen und der überzug eingeschmolzen wird, 1. A method for producing a graphite electrode provided with a coating of refractory material and metal for electric arc furnaces, characterized in that the refractory material is applied as a dry powder in a coating by hot spraying with the metal and the coating is melted, 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spritzgerät ein Strang aus einer mit einer Mischung aus dem Feuerfestmaterial und dem Metall gefüllten, flexiblen und beim Heißspritzen zerstörbaren Umhüllung zugeführt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the spraying device is supplied with a strand of a flexible envelope which is filled with a mixture of the refractory material and the metal and which can be destroyed during hot spraying. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spritzgerät ein Strang zugeführt wird, dessen Umhüllung aus dem Metall des Elektrodenüberzugs besteht.3. The method according to claim 1, characterized in that that the sprayer is supplied with a strand, the casing of which is made of the metal of the electrode coating consists. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3$ dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Metallschicht heiß aufgesprüht und alsdann ein Feuerfestüberzug aufgesprüht wird.4. The method according to one or more of claims 1 to 3 $, characterized in that a metal layer is first sprayed on while hot and then a refractory coating is sprayed on. 109809/1836109809/1836 — σ —- σ - 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung oder die Umhüllung als Metall Aluminium enthalte5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the mixture or the cladding contains aluminum as a metal 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Metall- und zwei Feuerfestschichten aufgespritzt und verschmolzen werden»6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that that two metal and two refractory layers were sprayed on and fused will" 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aluminiumdeckschicht heiß aufgesprüht wird«7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that a Aluminum top layer is hot sprayed on " 109809/Ί836109809 / Ί836