CH384103A - Verfahren zur Verbindung zweier kohlenstoffhaltiger Elektroden mittels eines doppelkonischen Gewindenippels - Google Patents
Verfahren zur Verbindung zweier kohlenstoffhaltiger Elektroden mittels eines doppelkonischen GewindenippelsInfo
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Description
Verfahren zur Verbindung zweier kohlenstoffhaltiger Elektroden mittels eines doppelkonischen Gewindenippels Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbindung zweier kohlenstoffhaltiger Elektro den mittels eines doppelkonischen Gewindenippels, der mit Innengewindeschachteln der zu verbindenden Elektroden in Eingriff gebracht wird unter Zwischen fügung von Kitt. Verbindungen dieser Art sind bekannt. Dem erfindungsgemässen Verfahren liegt zunächst als eine Aufgabe zugrunde, in diese Verbindungen vorgegebene Kittmengen einzubringen, ohne dass die Ausbildung von zusätzlichen Speicherräumen und Speichervorrichtungen erforderlich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Kitt zwischen die zu verbindenden Teile in plastischen, leicht zerstörbaren Verpackungs hüllen eingebracht wird. Vorzugsweise besteht die Verpackungshülle aus einem Material, das bei Tem peraturen unter 100 C thermisch zerfällt, jedoch unter 60 C thermisch fest ist. Besonders ist flexibles Material geeignet. Insbesondere kann die Hülle aus Polyäthylenfolie bestehen. Es kann aber auch der Kitt mit einer gehärteten Gelatineaussenschicht über zogen werden. Auch andere Verpackungshüllen, die den genannten Bedingungen genügen, sind geeignet. Sie haben vorzugsweise die Form von Beuteln oder zylindrischen Dosen. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele be schrieben. Da die Hülle als Transportbehälter für den Kitt keinen grossen Kräften unterliegt, kann sie ver hältnismässig dünn ausgebildet werden, so dass sie durch den ausgeübten mechanischen Druck beim Zu sammenbrechen der Nippelverbindung leicht zerstört wird. Man wird ein solches Hüllenmaterial verwen- den, das allein schon durch die thermische Einwir kung zerstört wird, wenn der Nippel zusammen geschraubt ist und beim Einsetzen der Elektrode in den Ofen sich erhitzt. Der Vorteil einer elastischen Hülle ist darin zu sehen, dass an die Plastizität des Kittes keine sehr hohen Anforderungen zu stellen sind, da ja die Kittmasse zunächst durch den Hüllbeutel zusammengehalten ist. Zweckmässig wird eine Kitt masse verwendet, die eine Pechkomponente, eine vor der Verkokung des .Peches härtende Kunststoff komponente, gegebenenfalls eine Feststoffkompo- nente, und zusätzlich eine Treibmittelkomponente enthält. Bei der Erwärmung der eingelegten Kitt masse wird die Hülle zerstört, der Kitt dehnt sich unter Einwirkung der Treibmittelkomponente aus und es tritt bereits eine Frühhärtung durch die Kunststoff komponente ein. Beim weiteren Verlauf der Erhitzung wird das Pech und der Kunststoff verkoken und damit die Spät festigkeit der Kittstelle gewährleistet. Zweckmässig ist es, die zu verkittenden Kohleflächen mit einem Här- tungskatalysator zu tränken, so dass es schnell zur Frühfestigkeit kommt, sobald die Hülle zerstört ist. Dieser Härtungskatalysator wirkt auf die Hülle zer störend und unterstützt damit die Zerstörung durch Wärmeeinwirkung oder durch mechanische Ein flüsse. Als Treibmittel für die Kittmasse haben sich Zugaben von 2 bis 101/o auf das Kittgesamtgewicht von Benzolsulfosäurehydrazid erwiesen. Auch Am monphosphor-Phosphat von 2 bis 101/o, bezogen auf das Kittgesamtgewicht, ist für den vorliegenden zweck geeignet. Als Härtungskatalysator verwendet man zweckmässig Chloranil, das oxydierend auf das als Hülle verwendete Polyäthylen einwirkt und somit die anfänglich isolierende Zwischenschicht zwischen Kohle und Kittmasse zerstört. Die abgepackte Kittmenge soll so bemessen sein, dass der verfügbare Zwischenraum zwischen Stirn fläche und Schachtelboden nur etwa -1/, ausgefüllt wird. Statt der bisher genannten Kitte kann auch reiner Kunstharz-Graphit-Kitt verwendet werden. Man ist praktisch unabhängig von der Viskosität des angewen deten Kittes. Es werden an die Konsistenz keine be sonderen Anforderungen gestellt. So kann es sich auch um einen heterogenen Kunstharz-Pech-Feststoff- Kitt handeln. Als besonders vorteilhaft wurde zum Beispiel ein Kitt erkannt, welcher ein thermisch härtbares Kunstharz enthält, welches fähig ist, das feingemahlene Pech anzuquellen. Ein derartiger Kitt wird unten als Beispiel angegeben. Diese Harz-Pech-Kitte werden - wie bereits aus geführt - vorzugsweise mit Treibmitteln kombiniert. Die Treibmittel können in Form anorganischer Oder organischer Verbindungen zugesetzt werden. Wichtig ist jedoch, dass bei Verwendung von Treibmitteln die plastische Kittmasse eine derartige Oberflächenspan nung hat, dass tatsächlich ein Schäumen des Kittes eintritt und das Treibmittel nicht in grossen Blasen, ohne den Kitt tatsächlich aufzublähen, entweicht. Be sonders geeignet für Kitte mit Treibmittel sind daher die Harz-Pech-Kombinationen, besonders wenn das Pech zumindest angequollen vorliegt. Des weiteren hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn Härtungskatalysatoren verwendet werden, die die thermische Härtung des Kittes nach der entsprechen den Verteilung durch chemische Reaktionen (Konden sation) überlagern und verstärken. Es können auch Treibmittel verwendet werden, die als Zersetzungsprodukte Härtungskatalysatoren liefern. Damit ist sichergestellt, dass die Härtung erst nach dem Schäumen (Treibwirkung) eintritt. Die derart kombinierten Kitte liefern bei Erhitzung einen schaumartigen Koks. Dieser schaumige Koks hält die Verbindung starr fest, da er bei Erhitzung in splitterige Bruchteile zermalmt wird, die das Ge winde blockieren und damit eine Lockerung des Ge windes gegen Aufdrehen auch unter dem Einfluss von Vibrationsbeanspruchungen unterbinden. Anderseits ermöglicht er ein gewaltsames Aufdrehen der Ge windevertiefung, weil er durch die Drehbewegung zerrieben wird. Dies ist ein entscheidender Vorteil gegenüber den in üblicher Weise verwendeten Verrie- gelungskitten, bei deren Verwendung das Gewinde beim Aufschrauben gegebenenfalls unter Bruch von Nippel oder Elektrodenschachtel zerstört wird. Die Notwendigkeit eines Aufschraubens von Elektroden- Nippelverbindungen tritt im übrigen in Stahlwerken bei Gewaltbrüchen der Elektrodenströme häufig auf. Kann man derartig gebrochene Verbindungen, zum Beispiel bei gebrochenem Nippel, wieder aufschrau ben, so kann man die Elektroden ohne Verlust wieder verwenden. Mit dem erwähnten Kitt ist dies möglich. Im Falle einer starren Verriegelungsverkittung ist man hingegen auf das Abschneiden der Elektroden und das Anbringen neuer Gewinde angewiesen. Vorzugsweise verläuft quer zu den Gewinden des Nippels und/oder der Elektroden von der Stirnseite des Nippels bzw. von den Schachtelböden der Elek- troden-Innengewindeschachteln aus mindestens eine mit Kitt zu füllende Rille, die auch bis über die Stirn seite des Nippels reichen kann. Die Verteilungsrillen im Nippel und/oder in der Elektrode ermöglichen das Einbringen des Kittes in sämtliche Gewindegänge. Ausserdem stellen sie ein Überdruckventil dar, durch das der Gasdruck, der aus den Kondensations- und Verkokungsabgasen der Kitte bzw. aus den Treibmit teln entsteht, abgebaut werden kann, ohne eine Spren gung der Elektrodenverbindung und vor allem der Elektrodenschachtelwand zu verursachen. Grund sätzlich genügt eine Verteilungsrille an einem Nippel. Zweckmässigerweise werden zwei oder mehrere Rillen symmetrisch um den Nippelumfang verteilt angeordnet. Weiter können die Rillen im Nippel und(oder in den Elektroden bis zum Äquator oder zu den Stirnflächen der Elektrode geführt sein. Hierdurch ist es möglich, dass der aufgetriebene Kitt bis in die Nippelstirnfläche eindringt. Es ergibt sich somit eine zusätzliche Verkittungswirkung. Diese Stirnflächen verkittung wird noch durch vorzugsweise radial in den Elektrodenstirnflächen angeordnete Vertiefungen erhöht. Das Einbringen des abgepackten Kittes erfolgt vor dem Zusammenschrauben von Nippel und Elek troden, die vorzugsweise derart bemessen sind, dass sich die Kitthüllen in den Räumen zwischen den Nippelstirnseiten und Gewindeschachtelböden befin den. Diese Räume können derart bemessen sein, dass bei zusammengeschraubter Verbindung die Hüllen noch nicht zerstört werden, sondern erst unter Ein wirkung von Hitze und der Treibmittel des Kittes. Die Erhitzungstemperaturen liegen dabei um 100 C Der Kitt dringt dann in die fertig verschraubte Nippel verbindung ein, verkittet also nur die nach festgezoge ner Nippelverbindung noch freien Zwischenräume zwischen Nippel und Schachtelgewinde. Die letzt genannte Massnahme hat noch den weiteren Vorteil, dass der Hohlraum zwischen den Nippelstirnflächen und den Elektrodenschachtelböden nicht exakt be messen sein muss. Viskose Kitte mit Treibmittel werden durch die Rillen optimal verteilt. Es bildet sich keine Kittplatte zwischen Nippelstirnfläche und Elektrodenschachtelboden, sondern es erfolgt eine regelrechte Gewindeverkittung, während zwischen Nippelstirnfläche und Schachtelboden nur ein schau miger Kokskuchen ausgebildet ist. Bei den vorbekannten Verkittungen ist die Dosie rung dagegen sehr genau zu halten. Auch die Hohl räume zwischen Nippelstirnseiten und Elektroden schachtelböden müssen genau bearbeitet werden, was die Herstellung erschwert und die Produktionskosten erhöht. Endlich wird mit der Verkittungsart noch ein zu sätzlicher Effekt erreicht, welcher von grösster techni scher Bedeutung ist. Es ist bekannt, dass der Nippel in derartigen Gewindeverbindungen symmetrisch sitzen muss, da das vorgesehene Gewindespiel zwischen Nippel und Schachtelgewinde bei ungleichmässigen Ausdehnungen von Nippel und Schachtel in beiden Schachteln zum Tragen kommen kann. Beim asymme trischen Einschrauben des Nippels (Einschrauben in die unterste Schachtel bis zur beidseitigen Flanken anlage) dagegen besteht die Gefahr, dass der Nippel in der unteren Schachtel festsitzt und die Elektroden schachtel sprengt, während er in der oberen Schach tel zu locker sitzt und daher aus der Gewindeschach tel herausfallen kann, wenn extreme Beanspruchungen vorliegen. Es sind bereits mehrfach Massnahmen vor geschlagen worden, um das asymmetrische Einschrau ben zu verhindern. Mit der beschriebenen Verkittung gelingt dies zwangläufig und ohne zusätzlichen Auf wand. Man kann auch einen Kittbeutel verwenden, der so prall gefüllt ist, dass dessen Höhe (Dicke) auch unter leichtem Einschraubdruck grösser ist als der grösstmögliche Abstand zwischen Schachtelboden und Nippelstirnfläche im eingeschraubten Zustand, so dass das weitere Einschrauben nur durch mechanische Zerstörung des plastischen Kittbeutels möglich ist. Ist der Kittbeutel-wie beschrieben- ausgebildet, so kann der Nippel in die erste Schachtel von Hand aus nicht so tief eingeschraubt werden, dass das Gewinde mit beiden Flanken anliegt. Im Gegenteil wird der Äqua tor des Nippeis noch über den Elektrodenrand heraus stehen. Der Nippel ist sozusagen gepolstert auf dem Kittbeutel gelagert. Das zweite Kittpolster kann nun auf die freien Nippelstirnflächen gelegt und die zweite Elektrodenschachtel aufgeschraubt werden, ebenfalls ohne grösseren Aufdrehwiderstand, bis der Schachtelboden am Kittpolster anliegt. Nun muss durch das weitere Zudrehen der Kittbeutel zerdrückt oder gesprengt werden. Dies erfolgt annähernd in beiden Schachtelhälften zugleich und durch das wei tere Einschrauben wird der Kitt aus dem Beutel in den Hohlraum zwischen Nippel und Schachtel aus gedrückt und praktisch erst beim Erhitzen durch die Treibwirkung des Kittes über die Rillen in den durch das Gewindespiel gebildeten freien Gewinderaum gebracht. Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungs beispiel der Erfindung erläutert. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfin dungsgemässe Elektroden-Nippelverbindung. Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1. Fig.3a-3e zeigt den Annippelungsvorgang bei Verwendung eines prall gefüllten Kittbeutels. Fig. 4 zeigt das Plattdrücken und die Zerstörung eines Kittbeutels. Fig.5 zeigt einen Schnitt durch eine verkittete Nippelverbindung. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleichartige Teile. Die zu verbindenden Elektroden 1 und 2 sind mit Innengewindeschachteln 3 versehen, in die ein doppel konischer Gewindenippel 4 eingreift. In den Räumen zwischen den Stirnseiten 5, 6 des Nippels 4 und den Böden 7, 8 der Elektroden schachteln befinden sich in Hüllen die abgemessenen Kittmengen 9 und 10. Der Nippel 4 ist mit vier durchgehenden Längs rillen 12 versehen. Die Tiefe der Rillen ist der Ge windetiefe gleich. Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch einen Gewinde grat. An den Stirnseiten sind die Elektroden 1 und 2 mit radial verlaufenden Rillen 13, 14 versehen. In Fig. 3a-3c ist gezeigt, wie durch die prall ge füllten Kittbeutel eine Symmetrierung des Nippels be züglich seiner Lage am Äquator zur Nippelstossstelle ohne zusätzlichen Aufwand ermöglicht wird. Fig. 4 zeigt, wie ein prall gefüllter Kittbeutel durch das Einschrauben platt gedrückt wird und zerstört werden kann. Fig. 5 zeigt einen Schnitt einer verkitteten Nippel verbindung, nachdem die Verbindung bereits heiss geworden ist und verkokt ist. Durch das heraus geschnittene Elektrodenstück erkennt man, wie sich der Kitt vom Schachtelboden aus über die Verteilungs- rille in das Nippelgewinde und in die Stossstelle zwi schen die Elektroden verteilt. In der Praxis hat sich gezeigt, dass der im Ge winde verteilte Kitt besonders schnell und günstig hält. Bekanntlich werden die Elektroden, wenn sie im kalten Zustand in den Ofen eingesetzt sind, durch die hohe Strombelastung der Elektroden in den ersten Phasen des Betriebes (Einschmelzperiode) grossen Erschütterungsbeanspruchungen ausgesetzt. Ein Gross teil des Stromes verläuft von der Elektrodenschachtel über das Nippelgewinde durch den Nippel. Die hohen übergangswiderstände durch den verringerten Lei terquerschnitt im Gewinde verursachen eine Joule'sche Erwärmung, welche wiederum für die rasche Aus härtung des im Gewinde sitzenden Kittes besonders günstig und vorteilhaft ist. Man kann diesen Effekt noch dadurch steigern, dass man beim Annippelungs- vorgang entgegen jeder bisher üblichen Praxis und Vorstellung die Stossflächen der Elektroden isoliert etwa durch Einbringen einer dünnen Papier- oder Kunststoffolie. Dadurch fliesst in den ersten Minuten des Betriebes der gesamte Strom durch den Nippel und bewirkt dadurch eine sehr rasche Erhärtung des Kittes, wodurch wiederum die isolierende Kunst stoffolie an der Stirnfläche sehr rasch zerstört wird und die Stromleitung dann auch von den Stirnflächen übernommen wird.
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Verbindung zweier kohlen stoffhaltiger Elektroden mittels eines doppelkonischen Gewindenippels, der mit Innengewindeschachteln der zu verbindenden Elektroden in Eingriff gebracht wird unter Zwischenfügung von Kitt, dadurch gekennzeich net, dass der Kitt zwischen die zu verbindenden Teile in plastischen, leicht zerstörbaren Verpackungshüllen eingebracht wird. II. Verbindung zweier kohlenstoffhaltiger Elek troden mittels eines doppelkonischen Gewindenippels, hergestellt gemäss dem Verfahren nach Patentan spruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kitt zwischen den zu verbindenden Teilen in plastischen, leicht zerstörbaren Verpackungshüllen befindet.III. Verwendung der Verbindung nach Patent anspruch 1I in einem Stahlschmelz-Lichtbogenofen, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden aus Graphit sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kitthüllen so prall gefüllt sind, dass ihre Dicke auch unter leichtem Einschraubdruck grösser ist als der grösstmögliche Abstand zwischen den Böden der Elektrodengewindeschachteln und den Nippelstirnflächen im eingeschraubten Zustand. 2.Verbindung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungshülle aus einem Material besteht, das bei Temperaturen unter 100 C thermisch zerfällt, jedoch unter 600C thermisch fest ist. 3. Verbindung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Verpackungs hülle flexibel ist. 4. Verbindung nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungshülle aus Poly- äthylenfolie besteht. 5. Verbindung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungshülle aus einer auf den Kitt aufgebrachten Gelatineaussenschicht be steht. 6.Verbindung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackungshülle die Form eines Beutels hat. 7. Verbindung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Kitt bei Raumtemperatur plastisch ist. B. Verbindung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Kitt verkokbares Pech ent hält. 9. Verbindung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass der Kitt einen thermisch härt- baren Kunststoff enthält. 10. Verbindung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Kitt einen fein gepulverten Feststoff enthält. 11.Verbindung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass der Kitt ein ihn durch Erwär mung und/oder chemische Reaktion schaumartig auftreibendes Treibmittel enthält. 12. Verbindung nach Unteranspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kitt Härtungskata- lysatoren beigegeben sind, die die thermische Härtung des Kitts beschleunigen. 13. Verbindung nach den Unteransprüchen 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kitt ein heterogener Kunststoff-Pech-Feststoff-Kitt ist. 14.Verbindung nach den Unteransprüchen 7, 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die plastische Komponente des Kitts eine Kunststoff-Pech-Mischung ist. 15. Verbindung nach den Unteransprüchen 7, 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kitt feingemahlenes Pech und einen thermisch härtbaren Kunststoff enthält, um das feingemahlene Pech an zuquellen. 16. Verbindung nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel aus organischen undloder anorganischen Verbindungen besteht. 17. Verbindung nach Unteransprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Treibmittel verwen det wird, das als Zersetzungsprodukt Härtungskataly- satoren liefert. 18.Verbindung nach Unteranspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel ein aromatisches Sulfohydrazid, z. B. Benzolsulfosäurehydrazid, ist. 19. Verbindung nach Unteranspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel ein thermisch zersetzliches Ammonsalz, z. B. Ammonphosphat, ist. 20. Verbindung nach Unteranspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Treibmittels 2 bis 10'i'c, bezogen auf das Kittgesamtgewicht, beträgt. 21.Verbindung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Härtungskatalysator Chlor- anil ist. 22. Verbindung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass quer zu den Gewinden des Nippels und/oder der Elektroden von den Stirnseiten des Nippels bzw. von den Schachtelböden der Elek- troden-Innengewindeschachteln aus mindestens eine mit Kitt zu füllende Rille verläuft. 23. Verbindung nach Unteranspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen im Nippel und/oder den Elektroden bis zum Äquator des Nippels oder zu den Stirnflächen der Elektroden geführt sind. 24.Verbindung nach Unteranspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen bis über die Stirnseiten des Nippels bzw. bis in die Schachtelböden der Elektrodeninnengewinde verlaufen. 25. Verbindung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass an den Elektrodenstirnflächen in die Elektrodenschachtel einmündende Vertiefungen vorgesehen sind. 26. Verbindung nach Unteranspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen radial verlaufen. 27.Verbindung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kitthüllen in den Räu men zwischen den Nippelstirnseiten und den Gewinde schachtelböden der Elektroden befinden. 28. Verbindung nach Unteranspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Nippelstirnflächen und die Schachtelböden der Elektrodeninnengewinde mit einem Härtungskatalysator vorbehandelt sind. 29.Verbindung nach Unteransprüchen 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Räume derart be messen sind, dass bei zusammengesehraubter Verbin dung die Hüllen noch nicht zerstört werden, sondern die Zerstörung erst beim Erhitzen und/oder unter Einwirkung des Treibmittels im Kitt erfolgt. 30. Verbindung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Stossflächen der Elektroden durch verkokbare Isolierstoffschichten voneinander isoliert sind. 31. Verbindung nach Unteranspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass diese Isolierung aus Papier- oder Kunststoffolie besteht.
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