TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine selbstbackende Elektrode sowie ein Ver- fahren zum Betrieb dieser Vorrichtung.

STAND DER TECHNIK

Die Technologie der selbstbackenden Elektroden, sogenannte Söderbergelektroden, geht auf den Beginn des 20 Jahrhunderts zurück. Unter dem Begriff Söderbergelektrode sind selbstbackende bzw. selbstkalzinierende Elektroden mit folgendem technischen Prinzip zu verstehen: Eine Elektrodenmasse (stückig und fest bei Raumtemperatur), umfassend Kohlenstoffträger wie Anthrazit, Petrolkoks, Graphit und einem Steinkohleteerpechbin der schmilzt durch elektrisch zugeführte Energie und Prozesswärme bei 1 20 - 200°C auf und bildet eine flüssige bis pastöse, unverkokte Masse. Über 500°C und darüber geht die Elektrodenmasse in den festen, sprich verkokten Zustand über und ihr elektrischer Wider- standswert nimmt ab. An der Elektrodenspitze, welche von einem Plasma oder Lichtbo gen umgeben wird, liegt die Elektrodenmasse bei Temperaturen von über 2000°C in ei nem graphitierten Zustand vor. Primär kommt diese Elektrodentechnologie im Elekt- rolichtbogenofen, beispielsweise bei der Reduktion von Ferrolegierungen zum Einsatz. Die Söderbergelektrode für Schmelz-Reduktionsöfen zur Produktion von Silizium umfasst ein zylindrisches Gehäuse in Form eines Blechmantels, wobei innerhalb des Blechmantels eine kontinuierlich verlängerbare Graphitelektrode geführt wird, welche entsprechend kleiner ist d.h. einen geringeren Durchmesser aufweist als der Blechmantel. Der Blech mantel wird fortwährend mit Elektrodenmasse, beispielsweise in Form von Briketts, be- füllt. Um den Verlust des Blechmantels durch Abbrand auszugleichen, werden weitere Blechmäntel angeschweisst und der Mantel in vertikaler Richtung versetzt. Die Graphit elektrode, deren Hauptfunktion das Halten der Söderbergmasse ist, kann innerhalb des Blechmantels in vertikaler Richtung auf und ab bewegt werden. Durch die Abwärtsbewe- gung der Graphitelektrode wird die Elektrodenmasse innerhalb des Blechmantels bewegt. Die Graphitelektrode wird durch aneinanderfügen einzelner Graphitelektrodestücke ste tig verlängert. Jener Bereich in welchem ein Graphitelektrodenstück an ein weiteres Gra phitelektrodenstück angrenzt und mit diesem verbunden ist, wird als Nippelzone be zeichnet. Durch das sogenannte Nachsetzen und das Verlängern der Graphitelektrode wird jener Teil der Elektrode, welcher sich aufgrund des Reduktionsprozesses verbraucht (sogenannter Elektrodenabbrand), verlängert. Der Energieeintrag welcher aus der Elekt rodenmasse die gebackene und elektrisch leitfähige Elektrode entstehen lässt, resultiert zum einen aus der Prozesswärme des Ofens und zum anderen aus dem Stromdurchgang, welcher über Kontaktbacken in den Mantel eingeleitet wird. Der Einsatz einer Graphit- elektrode welche im Kern der eigentlichen Söderbergelektrode verläuft, die Elektroden masse entsprechend hält und aufgrund von guter elektrische Leitfähigkeit auch zum Stromtransport beiträgt, hat sich seit Jahren als gängige Technologie bei der Herstellung von Silizium-Metallen durchgesetzt. Man spricht in diesem Zusammenhang von der Composite Technologie. Als problematisch an der Söderbergelektrode mit Graphitelektrode im Kern hat sich je doch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Graphits erwiesen. Der Wärmetransport innerhalb der Graphitelektrode führt zu einem großen Temperaturgradienten zwischen Elektroden oberfläche und Elektrodenmitte. Das Nachsetzen, sprich die relative Bewegung der Elekt rodenmasse zum Blechmantel wird dadurch mitunter erschwert. Ferner ist darauf zu ach- ten, dass die Graphitelektrode im Zentrum angeordnet ist, da ansonsten eine ungleich- mässige Stromverteilung zu einem unsymmetrischen Backen führt und damit einherge- hende mechanische Spannungen resultieren, welche die Materialeigenschaften der selbstbackenden Elektrode negativ beeinflussen. In solchen Fällen kommt es vermehrt zu unerwünschten Elektrodenbrüchen. Ferner stellen die Nippelzonen Schwachstellen in der Graphitelektrode dar, welche einen Elektrodenbruch ebenfalls begünstigen. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es mindestens einen aus dem Stand der Technik bekannten Nachteil zu lösen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausfüh rungsarten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die erfindungsgemässe Vorrichtung für eine selbstbackende Elektrode, wobei die Elekt rode mindestens drei Zonen aufweist, nämlich eine erste Zone mit unverkokter kohlen stoffhaltiger Masse, eine zweite Zone, welche an die erste Zone anschliesst, in der die kohlenstoffhaltige Masse in einer pastösen bis flüssigen Form vorliegt und eine dritte Zo ne, welche an die zweite Zone anschliesst, in welcher die kohlenstoffhaltige Masse ver- kokt vorliegt, umfasst ein in vertikaler Richtung (y) heb-, und senkbares Rohr und ein verlängerbares Eialteelement zur Aufnahme von Zugkräften. Beim Eialteelement handelt es sich um ein verlängerbares starres Element, beispielsweise eine Stange oder ein verlän gerbares flexibles Element, beispielsweise ein Seil. Beide Elemente bestehen zu mindes tens teilweise aus einem temperaturfesten Material mit einer Temperaturbeständigkeit von mindestens 1 000°C. Als Material kommt z.B. ein hochwarmfester Stahl oder Mate rialien basierend auf Carbon Faser zum Einsatz. Mindestens die erste und die zweite Zo ne der Elektrode werden von einem zylindrischen Gehäuse umgeben. Das Rohr verläuft teilweise innerhalb des zylindrischen Gehäuses, passiert die erste und die zweite Zone und endet oberhalb der dritten Zone. Das Halteelement verläuft teilweise innerhalb des

Rohrs und teilweise ausserhalb des Rohrs. Ein erstes Ende des Halteelements ist mit einem Befestigungselement lösbar verbindbar, ein zweites Ende des Halteelements mündet in die dritte Zone und ist dort verankert. Das Rohr dient dazu Schub- oder Druckkräfte auf die kohlestoffhaltige Masse aus zu üben. Es kann in vertikaler Richtung angehoben und gesenkt werden. Auf diese Weise kann die kohlenstoffhaltige Masse relativ zum zylindrischen Gehäuse bewegt werden. Bei diesem Vorgang spricht man vom Nachsetzen. Das Rohr weist hierzu entsprechende Mit tel auf die diese vertikale Bewegung ermöglichen. Diese Mittel sind mit der baulichen An- lagenstruktur, welche die erfindungsgemässe Vorrichtung umgibt verbunden. Bei den Mitteln handelt es sich beispielsweise um zwei, in vertikaler Richtung gesehen, gegen überliegend angeordnete Klemmringe, welche durch eine Nachsetzhydraulik, beispiels weise Versetzzylinder miteinander verbunden sind. Beim ersten Klemmring spricht man vom oberen Klemmring und beim zweiten Klemmring, welcher in vertikaler Richtung ge- sehen, unterhalb des ersten Klemmrings liegt, vom sogenannten unteren Klemmring. Das Rohr verläuft innerhalb dieser beiden Klemmringe und wird von diesen klemmend gehal ten. Das Nachsetzen kann folgendermaßen beschrieben werden: Der untere der beiden Klemmringe wird geöffnet, der obere Klemmring hält das Rohr klemmend fest und wird hydraulisch in Richtung des unteren Klemmrings abgesenkt. Der untere Klemmring wird geschlossen und hält das Rohr klemmend fest. Der obere Klemmring wird geöffnet und hydraulisch in seine Ausgangsposition, nach oben bewegt.

Bevorzugt ist das Rohr so dimensioniert, dass bereits vorhandene Mittel zum Nachsetzen, welche ursprünglich für die Graphitelektrode eingesetzt wurden, verwendbar sind. Beim Nachsetzen wird das Rohr innerhalb der ersten und der zweiten Zone vertikal bewegt, jedoch nicht innerhalb der dritten Zone, da das Rohr hier in die kohlestoffhaltige Masse einbacken würde. Das Rohr drückt gegen die dritte Zone.

In einer beispielhaften Ausführungsform ist an einem Ende des Rohrs, welches oberhalb der dritten Zone endet, ein Abschlusselement vorgesehen welches den Nachsetzvorgang unterstützt.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist an jenem Abschnitt des Rohrs welcher innerhalb des zylindrischen Gehäuses verläuft ein Mitneh mer vorgesehen, welcher bei einem Senken des Rohrs gegen die erste Zone der Elektrode drückt. Dieser Mitnehmer unterstützt beim Nachsetzen die Bewegung der kohlenstoff- haltigen Masse relativ zum zylindrischen Gehäuse. Der Mitnehmer ist so ausgestaltet, dass das kontinuierliche Befüllen mit stückiger kohlenstoffhaltiger Masse ungehindert möglich ist. Eine beispielhafte Ausführungsform ist eine sternförmige Anordnung einzel ner Mitnehmerelemente an der Aussenseite des Rohrs. Je nach Ausführungsform kann nur ein Mitnehmer oder ein Abschlusselement oder beides am Rohr vorgesehen sein. In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist das Rohr mit Öffnungen oder Perforationen, beispielsweise Lochungen oder Schlitze, versehen. Dadurch kann die Söderbergmasse ins Innere des Rohres gelangen. Dies ist insbesondere anzuwenden, wenn das Rohr (vorzugsweise aus Aluminium) bis in die Zone 3 reicht und zum Nachsetzen (Drücken) verwendet wird. In diesem Fall bedarf es keine Mitnehmer. Das Rohr muss dann kontinuierlich verlängert werden kann und somit das Anbringen von Mitnehmern zur Unterstützung des Nachsetzvorgangs nicht nötig ist. In einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist das Rohr konzentrisch zum zylindrischen Gehäuse der Elektrode angeordnet. Diese Anordnung ist ideal für die Verteilung der Zug- und Druckkräfte.

In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Rohr aus Metall, beispielsweise aus Stahl. Ein Münden in die dritte Zone zu vermeiden, da dies zu einem schädlichen Eiseneintrag führen würde.

In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das Rohr aus einem Nichteisen- Metall, beispielsweise Aluminium, gefertigt (und mündet in die dritte Zone).

Die zweite Funktion des Rohrs ist, das verlängerbare Eialteelement welches teilweise in- nerhalb des Rohrs verläuft zu schützen. Dies trifft insbesondere in der ersten Zone zu in der die kohlenstoffhaltige Masse in unverkokter Form vorliegt.„Unverkokt" bedeutet die kohlenstoffhaltige Masse liegt u.a. stückig, beispielsweise in Form von Briketts vor die, wie bei der Söderbergtechnologie üblich, kontinuierlich zugeführt werden. Insbesondere in dieser Zone wäre das Eialteelement ansonsten einer hohen mechanischen Beanspru- chung ausgesetzt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Eialteelement zumin dest teilweise aus Carbon Fasern gefertigt. Carbon Fasern sind in der Regel empfindlich gegen Scher- und Knickbewegungen, es bedarf eines wirksamen Schutzes gegen reiben de und schlagende Beanspruchungen, welche insbesondere in der ersten Zone auftritt. Das Rohr übernimmt diese Schutzfunktion. Das Eialteelement dient in erster Finie dazu die Elektrode zu halten. Dieses nimmt ein Elektrodengewicht von mehreren Tonnen auf. Fer ner ist eine Temperaturbeständigkeit von 1 000°C und mehr zu gewährleisten, da das Eialteelement ansonsten die notwendige Eialtefunktion nicht ausüben könnte. Neben dem Rohr weist die erfindungsgemässe Vorrichtung das bereits erwähnte verlän gerbare Halteelement zur Aufnahme von Zugkräften auf. Ein erstes Ende des Halteele ments ist mit einem Befestigungselement lösbar verbunden. In einer bevorzugten Aus führungsform ist das Befestigungselement als ein Bolzen ausgebildet, in welchen das Halteelement einhängbar ist oder als eine Klemme in welche das Halteelement ein- klemmbar ist. Das zweite Ende des Halteelements mündet in die dritte Zone. Die kohlen stoffhaltige Masse liegt hier in verkokter Form, sprich fester Form vor. Jener Bereich des Halteelements, welcher in dieser Zone verläuft, ist dort„eingebacken", sprich verankert.

In einer Ausführungsform ist das Halteelement ein Seil in Form eines Faserverbunds aus hitzestabilen Fasern, beispielsweise in Form eines Gewebes, Gestrick, Gewirk, Geflecht oder mit unidirektionaler Faserorientierung oder als Kombination davon. In einer beson deren Ausführungsform ist das Seil ein Geflecht mit vorzugsweise lockerer Flechtung, um Knickstellen und Friktion bei Zugbelastung minimisieren bzw. eliminieren zu können und eine maximale Zugfestigkeit erreichen zu können. In einer weiteren Ausführungsform ist das Seil ein geflochtenes Schlauchgewebe aus Car bon Fasern, welches überlappend (beispielsweise ca. 20 cm) als Schlaufe geformt wird und mittels Kohlefasergarn vernäht wird. Ein Schlaufenelement hat eine für den Ofen und den Anwender optimierte Schlaufenlänge (eine Schlaufenlänge von 4m entspricht dann einer Verlängerung der Elektrodenaufhängung von 2m). In einer Ausführungsform um- fasst das Seil eine Mehrzahl an miteinander verbundenen Schlaufen. Eine zweite Schlaufe durchgreift eine erste Schlaufe. Zwischen erster und zweiter Schlaufe ist ein Kontaktbe reich, der die zweite Schlaufe in einen ersten Schlaufenteil und einen zweiten Schlaufen teil teilt. Eine dritte Schlaufe durchgreift die beiden Schlaufenteile der zweiten Schlaufe. Zwischen der zweiten und der dritten Schlaufe ist ein Kontaktbereich, der die dritte Schlaufe in einen ersten Schlaufenteil und einen zweiten Schlaufenteil teilt (usw. ). Auf diese Weise kann das Seil kontinuierlich und endlos verlängert werden.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Kontraktbereich (bzw. die Kontaktbereiche) zwischen aufeinanderfolgenden Schlaufen mit einem synthetischen Faserverbund (bei- spielsweise ein Gewebe, Gestrick, Gewirk, Geflecht oder mit unidirektionaler Faserorien tierung oder als Kombination davon) als Hülle zum Schutz des Kontaktbereichs und zur Förderung der Elastizität der Schlaufenkette überzogen. Bei den synthetischen Fasern handelt es sich beispielsweise um Aramid- und/oder Paraaramidfasern, wie Kevlar® (Po- ly(p-phenylen-terephthalamid), Nomex® (Aramid aus m-Phenylendiamin und Isoph- thalsäure), Twaron®, Technora, Teijinconex, Phenol-Formaldehydfasern, wie Kynol, Polyamid/Polyimidfasern wie Kermel, Polybenzimidazolfasem oder Fasergemischen dar aus.

In einer weiteren Ausführungsform können in der Schlaufenkette ein oder mehrere zu sätzliche Flaltepunkte (als Verankerungen in der Söderbergmasse) in regelmässigen oder unregelmässigen Abständen von beispielsweise 1 0 cm bis 30 cm geschaffen werden. Dazu werden kurze Kohlefaserteile, beispielsweise Seilstücke oder Kordeln, die an den Enden mit Knoten versehen sind, in die Schlaufe eingeflochten oder durch die Schlaufe hindurchgesteckt. In einer beispielhaften Anordnung sind die kurzen Kohlefaserteile mit einem Abstand von ca. 20 cm als Querglied eingeknüpft. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die Kohlefaserteile von einer Länge zwischen 1 5 cm und 40 cm und einem Durchmesser zwischen 1 0 mm und 20 mm.

In einem Kontaktbereich resultiert eine Verdickung, da hier zwei Schlaufenteile mit einer weiteren Schlaufe in Verbindung stehen. Diese Verdickung hat sich als vorteilhaft für die Verankerung des Halteelements in der kohlenstoffhaltigen Masse insbesondere für jene in der dritten Zone erwiesen.

In einer anderen Ausführungsform ist das Halteelement eine Stange, die umfasst eine Mehrzahl an einzelner mit einander wirkverbundene Stangenelemente umfasst. Die ein- zelnen Stangenelemente werden durch Wirkverbinden ihrer Enden zu einer Stange ver bunden. Auf diese Weise wird die Stange kontinuierlich verlängert. Unter Wirkverbinden ist beispielsweise ein Verschrauben oder eine Steckverbindung zu verstehen.

Beim erfindungsgemässen Verfahren für den Betrieb der erfindungsgemässen Vorrich tung wird in einem ersten Schritt, durch eine vertikale Senkbewegung des Rohrs die koh- lestoffhaltige Masse der drei Zonen relativ zum Gehäuse bewegt. Dieser Schritt wird peri odisch wiederholt, bis das Rohr das Ende der zweiten Zone erreicht hat. Anschliessend erfolgt die Entlastung des Halteelements durch Reduktion der auf das Halteelement wir kenden Zugkräfte, gefolgt von der Verlängerung des Halteelements und Sicherung des verlängerten Halteelements mittels Befestigungselement. Dann wird die Zugkraft auf das verlängerte Halteelement aufgebracht und das Rohr angehoben bis es sich wieder inner halb der ersten Zone befindet. Danach erfolgt wieder der erste Schritt.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt die Verlängerung des Halteelements in dem das Halteelementende, welches mit dem Befestigungselement verbindbar ist durch Verbinden mit mindestens einer weiteren Schlaufe oder mit mindestens einem weiteren Stangenelement verlängert wird.

KURZE ERLÄUTERUNG ZU DEN FIGUREN

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: Figur 1 zeigt schematisch eine teilweise Schnittdarstellung ( Längsschnitt) durch eine selbstbackende Elektrode mit erfindungsgemässer Vorrichtung, wobei das Halteelement als Seil ausgebildet ist und das Rohr mit Mitnehmern ausgestal tet ist. Figur 2a zeigt schematisch einen Teil des Halteelements und seinen Aufbau aus den einzelnen Schlaufen.

Figur 2b zeigt schematisch eine einzelne Schlaufe des Flaltelementes, die mit durchge steckten Kohlefaserteilen und einer Hülle im Kontaktbereich versehen ist.

Figur 3 zeigt schematisch eine teilweise Schnittdarstellung ( Längsschnitt) durch eine selbstbackende Elektrode mit erfindungsgemässer Vorrichtung, wobei das

Halteelement als Stange mit einzelnen Stangenelementen ausgebildet ist und das Rohr mit Mitnehmern ausgestaltet ist.

Figur 4 zeigt schematisch eine teilweise Schnittdarstellung ( Längsschnitt) durch eine selbstbackende Elektrode mit erfindungsgemässer Vorrichtung, wobei das Halteelement als Seil ausgebildet ist und das Rohr (ohne Mitnehmer) perfo riert ist.

WEGE ZU R AUSFÜ HRUNG DER ERFIN DU NG

In Figur 1 wird schematisch eine teilweise Schnittdarstellung durch die selbstbackende Elektrode mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung gezeigt. Die Elektrode 1 umfasst ein zylindrisches Gehäuse 2 in Form eines Blechmantels, welches kontinuierlich mit stückiger kohlenstoffhaltiger Masse ( Briketts) befüllt wird. Am zylindrischen Gehäuse 2 sind Mittel 9 angeordnet, mit welchen das Gehäuse in vertikaler Richtung bewegt werden kann. Man spricht vom Mantel-Nachsetzen. Diese Mittel sind mit der baulichen Anlagenstruk tur, welche die erfindungsgemässe Vorrichtung umgibt verbunden (in Figur 1 nicht sicht bar). Bei den Mitteln handelt es sich beispielsweise um zwei, in vertikaler Richtung gese hen, gegenüberliegend angeordnete Mantelklemmringe 91 und 92, welche durch eine Nachsetzhydraulik, beispielsweise Versetzzylinder 93 miteinander verbunden sind. Beim ersten Mantelklemmring 91 spricht man vom oberen Mantelklemmring 91 und beim zweiten Mantelklemmring 92, welcher in vertikaler Richtung gesehen, unterhalb des ersten Mantelklemmrings liegt, vom sogenannten unteren Mantelklemmring 92. Das zylindrische Gehäuse 2, sprich der Blechmantel verläuft innerhalb dieser beiden Mantel- klemmringe 91 , 92 und wird von diesen klemmend gehalten. Das Mantel-Nachsetzen erfolgt durch wechselseitiges Öffnen der Mantelklemmringe 91 , 92 und entsprechende vertikale Bewegungen ausgelöst durch die Nachsetzhydraulik, sprich der Versetzzylinder 93. Das Mantel-Nachsetzen kann folgendermaßen beschrieben werden: Der untere der beiden Mantelklemmringe 92 wird geöffnet, der obere Mantelklemmring 91 hält das zylindrische Gehäuse 2 klemmend fest und wird hydraulisch in Richtung des unteren Mantelklemmringe 92 abgesenkt. Der untere Klemmring 92 wird geschlossen und hält das zylindrische Gehäuse 2 klemmend fest. Der obere Mantelklemmring 91 wird geöff net und hydraulisch in seine Ausgangsposition nach oben bewegt. Über sogenannte Kontaktbacken 3, ebenfalls angeordnet am zylindrischen Gehäuse 2, wird der Elektrode 1 elektrische Energie zugeführt. Als eine weitere Energieguelle dient die vom Schmelzgut abgegebene thermische Energie. Durch den Energieeintrag, geht die stückige kohlen stoffhaltige Masse, auch als unverkokte Söderbergmasse bezeichnet, in einen pastösen bis flüssigen und anschliessend in einen festen Zustand über. Beim festen Zustand spricht man auch von einer verkokten Söderbergmasse. In Figur 1 ist dies vereinfacht als drei Zonen 4, 5 und 6 dargestellt. Die erste Zone 4 umfasst unverkokte kohlenstoffhaltige Masse. In der zweiten Zone 5 liegt diese Masse in pastöser bis flüssiger und in der dritten Zone 6 in verkokter Form vor. Zone 6 ist in Figur 1 nur teilweise dargestellt. Bei dieser Zone handelt es sich um jenen Bereich der Elektrode 1 welcher in die Reaktionszone des Ofens eintaucht (in Figur 1 nicht sichtbar). In der Reaktionszone des Ofens wird Erz (Si0 ₂ ) durch Kohlenstoffzugabe (z.B. Elolzkohle, aschearme Kohle und Holzschnitzel ) zu metal lischem Silizium reduziert. Die notwendige elektrische Energie (Lichtbogen oder Plasma) wird durch Elektrode 1 zugeführt. Die Elektrode 1 verbraucht sich dabei.

In Figur 1 dargestellt ist ein Rohr 7. Dieses ist teilweise ausserhalb der Elektrode (Bereich 71 ) und teilweise innerhalb der Elektrode (Bereich 72 ) angeordnet. Ein Abschnitt des Rohrs 7, welcher im Bereich 72 angeordnet ist, passiert die erste und die zweite Zone 4, 5. Das Rohr 7 erreicht die dritte Zone 6, in welcher der Kohlenstoff in verkokter und da- mit in fester Form vorliegt, nicht. In der in Figur 1 schematisch dargestellten Ausfüh rungsform ist das Rohr 7 konzentrisch zum zylindrischen Gehäuse 2 angeordnet.

Wie in Figur 1 ebenfalls ersichtlich, verläuft teilweise innerhalb des Rohrs 7 ein Halteele ment 1 00 ausgebildet als Seil 1 0. Das Rohr 7 schützt das Halteelement 1 00 ausgebildet als Seil 1 0 vor mechanischer Beschädigung, insbesondere in der ersten Zone 4 der Elekt- rode, in welcher die kohlenstoffhalte Masse unverkokt, häufig in Form von scharfkanti gem stückigem Material vorliegt. Anders als das Rohr 7 mündet ein zweites Ende 1 02 des Halteelements 1 00, welches nicht mehr vom Rohr 7 umgeben wird, in der dritten Zone 6 der Elektrode. Es ist dort in der verkokten kohlestoffhaltigen Masse fixiert, sprich„einge backen" (zweites Ende 1 02 des Halteelements 1 00 in Figur 1 nicht vorständig sichtbar). Ein erstes Ende 1 01 des Halteelements, welches dem zweiten Ende 1 02 gegenüberliegt, ist mit einem Befestigungselement 1 1 lösbar verbunden. Beim Befestigungselement 1 1 handelt es sich beispielsweise um Klemmmittel oder, wie in Figur 1 schematisch gezeigt, um einen Bolzen 1 1 0 in welchem das Halteelement 1 00 ausgebildet als Seil 1 0 einge hängt ist und von welchem das Halteelement 1 00 ausgebildet als Seil 1 0 wieder gelöst werden kann. Das Halteelement 1 00 dient in erster Linie dazu Zugkräfte aufzunehmen und die Elektrode 1 zu halten.

In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform umfasst das Halteelement 1 00 ausgebil det als Seil 1 0 mehrere ineinandergreifende Schlaufen 1 3. Das erste Halteelementende 1 01 ausgebildet als erste Schlaufe 1 3 ist im Bolzen 1 0 eingehängt. Das Halteelement

1 00, ausgebildet als Seil 1 0 ist kontinuierlich verlängerbar in dem eine Schlaufe 1 3 mit einer zweiten Schlaufe 1 3 und die zweite Schlaufe 1 3 mit einer dritte Schlaufe 1 3 (usw.) verbunden wird. Eine Schlaufe 1 3 ist als ein geschlossener Ring ausgebildet. Die einzel nen Schlaufen sind aus Carbon Faser gefertigt. Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Schlaufen 1 3 und der Möglichkeit diese einzelnen Schlaufen 1 3 mit einander zu verbin den ist in Figuren 2a und 2b dargestellt.

In jenem Bereich 71 des Rohrs 7, welcher ausserhalb der Elektrode verläuft, sind Mittel 8 zum vertikalen Bewegen des Rohrs 7 vorgesehen. Diese Mittel sind mit der baulichen Anlagenstruktur, welche die erfindungsgemässe Vorrichtung umgibt verbunden (in Figur 1 nicht sichtbar).

Bei solchen Mitteln 8 handelt es sich beispielsweise um zwei, in vertikaler Richtung ge genüber angeordnete Klemmringe 81 , 82, welche durch einen Versetzzylinder 83 mitei nander verbunden sind. Beim ersten Klemmring 81 spricht man vom oberen Klemmring und beim zweiten Klemmring, welcher in vertikaler Richtung gesehen, unterhalb des ers- ten Klemmrings liegt, vom sogenannten unteren Klemmring 82. Das Rohr verläuft inner halb dieser beiden Klemmringe 81 , 82 und wird von diesen klemmend gehalten. Das Nachsetzen kann folgendermaßen beschrieben werden: Der untere der beiden Klemm ringe 82 wird geöffnet, der obere Klemmring 81 hält das Rohr klemmend fest und wird hydraulisch in Richtung des unteren Klemmrings 82 abgesenkt. Der untere Klemmring 82 wird geschlossen und hält das Rohr 7 klemmend fest. Der obere Klemmring 81 wird ge öffnet und hydraulisch in seine Ausgangsposition, nach oben bewegt.

Bei Betätigung der Mittel 8 bewegt sich das Rohr 7 innerhalb der unverkokten kohlen stoffhaltigen Masse der ersten Zone 4 und der pastös bis flüssigen Masse der zweiten Zone 5 und übt dabei entsprechende Schub-, und/oder Druckkräfte auf die dritte Zone 6 aus. Im Reduktionsprozess wird die verkokte kohlenstoffhaltige Masse aus der dritten Zone 6 verbraucht. Gleiches gilt auch für das Halteelement 1 00, insbesondere für jenen Bereich des Halteelements, welcher in der dritten Zone 6 verläuft. Durch das Nachsetzen erfolgt die kontinuierliche Zufuhr an verkokter kohlenstoffhaltiger Masse, welche durch den kontinuierlichen Elektrodenabbrand stetig aufgebraucht wird. Zur Unterstützung des Nachsetzvorgangs, ist an der Aussenseite des Rohrs 7 optional ein Mitnehmer 1 2 vorge sehen, welcher bei der vertikalen Bewegung des Rohres 6 gegen die unverkokte kohlen stoffhaltige Masse der ersten Zone 4 drückt. Das Halteelement 1 00 ist kontinuierlich ver längerbar. In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform wird die Schlaufe 1 3, welche das erste Ende 1 01 des Halteelements 1 00 bildet vom Bolzen 1 1 0 gelöst und mit einer weite ren Schlaufe 1 3, welche dann wieder in den Bolzen 1 1 0 eingehängt wird verbunden. Auf diese Weise wird das Halteelement 1 00 kontinuierlich, nach Bedarf verlängert.

In Figur 2a sind Teile des Halteelements 1 00, ausgebildet aus einzelnen miteinander ver bundenen Schlaufen 1 3 eines Seils 1 0 dargestellt. Jede der Schlaufen 1 3 ist, in der in Fi- gur 2 dargestellten Ausführungsform, als ein geschlossener Ring ausgebildet. Ein bei spielhaftes Material für die Schlaufen 1 3 ist ein Gewebe aus Carbon Faser. Schematisch dargestellt ist die dritte Zone 6 bestehend aus verkokter fester Söderbergmasse. In dieser dritten Zone ist das zweite Halteelementende 1 02„eingebacken" sprich fixiert. In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform umfasst das zweite Halteelementende 1 02 zwei Schlaufen 1 3A und 1 3B. Die beiden Schlaufen 1 3A und 1 3B sind durch eine dritte Schlaufe 1 3C miteinander verbunden. Die dritte Schlaufe 1 3C durchgreift dabei die bei den Schlaufen 1 3A und 1 3B. Es resultiert ein Kontaktbereich 1 30 zwischen den beiden Schlaufen 1 3A und 1 3B und der dritten Schlaufe 1 3C. Wie in Figur 2 dargestellt, umfasst die Schlaufe 1 3C dann einen ersten Schlaufenteil 1 3C und einen zweiten Schlaufenteil 1 3C". Die nächstfolgende Schlaufe 1 3D durchgreift diese beiden Schlaufenteile. Zwi schen dem ersten Schlaufenteil 1 3C, zweiten Schlaufenteil 1 3C" und der Schlaufe 1 3D resultiert dann ein Kontaktbereich 1 31 . Die Schlaufe 1 3D umfasst einen ersten Schlau fenteil 1 3D' und einen zweiten Schlaufenteil 1 3D". Eine nächstfolgende Schlaufe 1 3E (in Figur 2 als strichlinierter Pfeil angedeutet) durchgreift den ersten Schlaufenteil 1 3D' und den zweiten Schlaufenteil 1 3D". Es resultiert ein Kontaktbereich 1 32 zwischen den bei den Schlaufenteilen 1 3D' und 1 3D". Die Schlaufe 1 3E umfasst einen ersten Schlaufenteil 1 3 E' und einen zweiten Schlaufenteil 1 3E", welche von der nächstfolgenden Schlaufe 1 3F durchgriffen werden (in Figur 2a nicht mehr sichtbar). Je nach gewünschter Länge umfasst das Halteelement 1 00 eine bestimmte Anzahl an Schlaufen, die in der vorgängig beschriebenen Art miteinander verbunden sind. In der in Figur 2a dargestellten Ausfüh rungsform eines Halteelements 1 00, wie es bei der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Einsatz kommt, ist das zweite Halteelementende 1 02 durch zwei Schlaufen 1 3A und 1 3B ausgebildet, welche durch die dritte Schlaufe 1 3C verbunden sind. Es ist denkbar, dass anstelle der beiden Schlaufen 1 3A und 1 3B ein anderes Verankerungselement, bei- spielsweise eine Art Haken zum Einsatz kommt, mit Hilfe das zweite Halteelementende 1 02 in der verkokten Söderbergmasse verankert ist. Das zweite Halteelementende 1 02 (in Figur 2 nicht sichtbar) ist in einer bevorzugten Ausführungsform in der gleichen Art ausgebildet wie beispielsweise die in Figur 2a dargestellte Schlaufe 1 3D. Die beiden Schlaufenteile 1 3D' und 1 3D" sind in den Bolzen 1 0 eingehängt (vgl. Figur 1 ) und bilden das Ende des Halteelements 1 00. Alternativ kann zwischen den Schlaufenteilen und dem Bolzen 1 0 ein zusätzliches weiteres Verankerungselement, z.B. ebenfalls ein Haken vor gesehen sein, der die beiden Schlaufenteile mit dem Bolzen verbindet. Figur 2b zeigt eine vergrösserte Ansicht der Schlaufe 1 3 D (gemäss Figur 2a ) mit Schlau fenteilen 1 3D' und 1 3 D" und deren Kontaktbereiche 1 31 und 1 32 mit Schlaufen 1 3C bzw. 1 3E. Der Kontaktbereich 1 31 ist mit einem Überzug bzw. Hülle 1 34 aus einem Faserverbund versehen. Die Schlaufe 1 3D ist mit zusätzlichen Haltepunkten 1 33 in Form von Kohlefaserteilen mit Knoten an den Enden versehen.

Figur 3 zeigt die Darstellung aus der Figur 1 mit dem Unterschied, dass das Halteelement 1 00 als eine Stange 20 aufgebaut aus einzelnen Stangenelementen 21 ausgebildet ist. Durch Aneinanderreihung der Stangenelemente ( 21 ) kann die Stange ( 20) nach Bedarf verlängert werden. Die Stangenelemente ( 2 1 ) sind an Ihren Enden wirkverbunden, bei- spielsweise durch eine Steck-, oder eine Schraubverbindung.

Das erste Ende des Halteelements 1 01 umfasst ein Befestigungsmittel 1 1 , welches in der Ausführungsform der Figur 3 beispielsweise als Klemme ausgebildet ist in welchen ein Ende des Stangenelements ( 2 1 ) einklemmbar ist ( Klemme in Figur 3 nicht sichtbar).

Figur 4 zeigt die Darstellung aus der Figur 1 mit dem Unterschied, dass das Rohr 7a per- foriert ist und keine Mitnehmer an der Aussenseite des Rohrs 7a vorgesehen sind. Er kennbar ist auch, dass das Rohr 7a in die dritte Zone 6 mündet. Die Perforationen 7b ermöglichen der unverkokten, kohlenstoffhaltige Masse ins Innere des Rohres 7a zu ge langen, wodurch sich die Verwendung von Mitnehmern gemäss Figur 1 ( 1 2 ) zur Aus übung von Druck gegen die unverkokten, kohlenstoffhaltigen Masse der ersten Zone 4 erübrigt.

BEZEICHNUNGSLISTE 1 Elektrode

2 Zylindrisches Gehäuse

3 Kontaktbacken

4 erste Zone (unverkokte Söderbergmasse)

5 zweite Zone (pastös bis flüssige Söderbergmasse)

6 dritte Zone (verkokte, feste Söderbergmasse)

7 Rohr

7a Rohr ( perforiert)

7b Perforationen

71 Rohrbereich ausserhalb der Elektrode

72 Rohrbereich innerhalb der Elektrode

8 Mittel zum vertikalen Bewegen des Rohrs

9 Mittel zum vertikalen Bewegen des zylindrischen Gehäuses

1 0 Seil

1 00 Eialteelement 101 erstes Halteelementende

102 zweites Halteelementende

11 Befestigungselement

12 Mitnehmer

13 A, B, C, D, E Schlaufen

13 C, C", D', D" Schlaufenteile

130, 131, 132 Kontaktbereich

133 Haltepunkte

134 Hülle