DE3688699T2 - Elektrisch leitender Ziegel. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen elektrisch leitenden Ziegel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• In Gleichstrom-Lichtbogenöfen werden häufig elektrisch leitende Ziegel als Teil des Herdanschlusses (Bodenelektrode) verwendet. Diese Steine enthalten oft ein Oxydmaterial, welches mit Graphitflocken oder -schuppen vermischt ist. Das Oxydmaterial kann aus Oxyden des Magnesiums, Aluminiums, Siliziums oder Zirkoniums bestehen. Ein Problem im Zusammenhang mit solchen Ziegeln besteht darin, gleichzeitig eine ausreichende Wärmeisolation und eine gute elektrische Leitfähigkeit zu erreichen. Aus diesen Gründen hat es sich als notwendig erwiesen, den Boden dicker zu machen als dies anderenfalls nötig sein würde. Gerichtete elektrische Leiter in Gestalt von Graphitflocken stellen zugleich gerichtete Wärmeleiter dar.
• Ähnlich Probleme bestehen bei anderen Lichtbogenöfen, bei denen leitende Ziegel erforderlich sind, oder bei Tiegelöfen, wie z. B. Gleichstromtiegelöfen.
• Die Erfindung zielt auf die Schaffung eines elektrisch leitenden Ziegels, der sich durch eine relativ hohe Wärmeisolation und gleichzeitige gute elektrische Leitfähigkeit auszeichnet.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird einen elektrisch leitender Ziegel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welcher erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen genannt.
• Durch das Pressen der Ziegel erzielt man eine gewisse Ausrichtung der Flocken oder Schuppen (die Ausrichtung erfolgt im Sinne der Figur in senkrechter Richtung, wenn in horizontaler Richtung gepreßt wird). Die Löcher in dem Ziegel sorgen für eine gute Wärmeisolation, ohne den Stromfluß in nennenswerter Weise zu beeinträchtigen. Obwohl aus Festigkeitsgründen die Löcher nicht als durchgehende Löcher ausgebildet sind, bewirken sie eine gute Wärmeisolation gegen einen Wärmestrom vom Ofen zur Außenseite, d. h. zum Boden in der Figur. Dies kann auch so ausgedrückt werden, daß bei der Herstellung elektrisch leitender Ziegel durch eine spezielle Ausführung der Preßform eine gerichtete Porosität senkrecht zu der Richtung erreicht wird, in der sich die Graphitflocken oder anderen leitenden Flocken während des Preßvorganges ausrichten. Auf diese Weise wird eine kleinere Wärmeleitfähigkeit ohne nennenswerte Reduzierung der elektrischen Leitfähigkeit erreicht.
• Eine Vergrößerung der Porosität führt zu einer verbesserten Wärmeisolation. Durch Beeinflussung der Porosität in dieser Weise erhält man daher hohle Ziegel der in der Bauindustrie verwendeten Art, wobei die Isolierfähigkeit verbessert ist. Aus elektrischen Gründen muß jedoch eine Lagenstruktur erreicht werden, in welcher die Lagen miteinander verbunden sind. Aus diesem Grunde sollten die Löcher in horizontaler Richtung flach sein und so im Ofenboden orientiert sein, daß ihre Längsausdehnung senkrecht zu der Richtung der Flocken verläuft. Wie bereits erwähnt, sollten die Löcher aus Gründen der Festigkeit und der Preßtechnik nicht als durchgehende Löcher ausgebildet sein. Die größten Druckbeanspruchungen sind Ausdehnungskräfte in seitlicher Richtung und nicht der ferrostatische Druck. Nicht kontinuierliche Löcher und eine kleine Gesamthohlquerschnittsfläche sollten so bemessen werden, daß die Ziegel die Fähigkeit haben, seitlichem Druck zu widerstehen.
• Die Konvektion in den Löchern ist wegen der geringeren Temperaturdifferenz klein. Die Oberfläche der Löcher kann zweckmäßigerweise mit Farbe überzogen werden, oder mit einer keramischen Oberflächenschicht, die einen niedrigen Emissionskoeffizienten hat, um die Wärmestrahlung von einer Wandseite eines Loches zu der gegenüberliegenden Wandseite klein zu halten. Die Löcher sind so orientiert, daß das Eindringen von Schmelze nur parallel zu der Grenzschicht zwischen der Bodenauskleidung und der Schmelze stattfinden kann.
• Die Ziegel gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung in Form eines Beispiels genauer dargestellt. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Ausführungsform eines Ziegels gemäß der Erfindung, der einen Teil des Erdanschlusses oder der Bodenelektrode eines Gleichstrom-Lichtbogenofens bildet, in welchem/welcher eine bestimmte Schicht aus Ziegeln besteht, die entsprechend der Figur elektrisch leitend sind. Der elektrische Strom wird vertikal durch den Ziegel von der Schmelze 1 zu der Seite des Herdanschlusses 2 geleitet. Wie aus der Figur hervorgeht, sind die Graphitflocken 3 in Richtung von der Schmelze 1 zu dem Herdanschluß 2 gerichtet. Der Strom fließt in der durch die Pfeile 4 angedeuteten Richtung. Die Löcher 5 sind teilweise quer zur Richtung des Stromes 4 angeordnet und haben einen länglichen Querschnitt, zum Beispiel oval, wobei die breite Seite senkrecht zur Richtung der Flocken und des Stromes verläuft. Die drei oberen Löcher des Ziegels sind durch gestrichelte Linien angedeutet. Die anderen Löcher sind jedoch von ähnlicher Art, und, wie die Figur zeigt, sind die Löcher derart gegenseitig versetzt angeordnet, daß sich für den Strom ein Zickzackpfad bildet auf seinem Wege zwischen den Löchern längs der Flocken zu der kalten Seite, d. h. zu dem Herdanschluß 2. Die Ausrichtung der Flocken wird dadurch erreicht, daß sie sich während des Preßvorganges senkrecht zur Preßrichtung orientieren. Die Löcher sind senkrecht zu dieser Richtung der Flocken angeordnet. Wie die Figur zeigt, erstrecken sich die Löcher zumindest über die Hälfte der horizontalen Breite der Ziegel; jedoch können auch andere Längen, und zwar sowohl kürzere wie auch längere, vorkommen.
• Die Ziegel können in dem Herdanschluß von Gleichstrom-Lichtbogenöfen angeordnet werden oder im Boden oder der Wand eines Lichtbogenofens, in welchem elektrische Ziegel verlangt werden, oder in Gleichstrom-Tiegelöfen. Die an die leitenden Körner angrenzende Masse kann aus normalem Oxydmaterial bestehen, wie zum Beispiel Magnesium-, Aluminium-, Silizium-, oder Zirkoniumoxyd oder anderen Oxyden.
• Die Graphitflocken können ersetzt oder ergänzt werden durch Metallspäne, die ebenfalls elektrisch leitend sein können.
• Die oben beschriebenen Anordnungen können in vielfacher Weise im Rahmen der folgenden Ansprüche abgewandelt werden.

Claims (3)

1. Elektrisch leitender Ziegel der Flocken oder Schuppen aus Graphit oder anderem elektrisch leitendem Material in Flocken- oder Schuppenform (3) enthält, wobei der Ziegel in seine endgültige Form gepreßt wird und im Ziegel eine Anzahl von Löcher (5) angeordnet ist, die nicht vollständig durch den Ziegel hindurchgehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher sich mit ihrer Längsrichtung im wesentlichen senkrecht zu der vorherrschenden Orientierungsrichtung der Flocken oder Schuppen (3) verlaufen.

2. Ziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Löcher (5) unrund ist, zum Beispiel oval, wobei sich die breiteren Seiten im wesentlichen senkrecht zu der Richtung der genannten Flocken oder Schuppen erstrecken.

3. Ziegel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziegel dafür bestimmt sind, im Boden und/oder der Wand eines Lichtbogenofens angeordnet zu werden, in welchem elektrisch leitende Ziegel erforderlich sind, oder im Boden eines Gleichstrom-Lichtbogenofens, möglicherweise eines Tiegelofens, bei dem die Ziegel in der Herdverbindung oder dem Bodenelektrodenteil enthalten sind.