CN107846744A - 一种基于常温加工、高温使用的石墨电极接头尺寸的确定方法 - Google Patents

一种基于常温加工、高温使用的石墨电极接头尺寸的确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种基于常温加工、高温使用的石墨电极接头尺寸的确定方法，其特点是：包括以下步骤：实验室测定石墨电极本体和电极接头的热膨胀系数；计算石墨电极接头常温状态下的大端、小端直径尺寸、半头长；计算石墨电极接头常温状态下的锥度。具有尺寸确定合理、连接使用可靠、效果显著的优点。

Description

一种基于常温加工、高温使用的石墨电极接头尺寸的确定 方法
技术领域
本发明涉及石墨电极生制品生产，是一种基于常温加工、高温使用的石墨电极接头尺寸的确定方法。
背景技术
石墨电极是用于电炉冶炼的导电放电产品，其原理为电流通过电极在电极端部产生放电现象，其现象为电弧光，电弧光加热废钢使废钢融化。石墨电极使用过程中是不断续接的，其连接石墨电极的产品为石墨电极接头，被连接的石墨电极称为石墨电极本体。存在的问题是，石墨电极本体和石墨电极接头在使用过程中会出现胀裂现象，其原因是，由于石墨电极使用中连接的要求，石墨电极本体与石墨电极接头采用螺纹连接，连接部分为锥形体，其石墨电极本体端部被车出锥形的接头孔，石墨电极本体及其石墨电极接头加工是在常温下进行，而石墨电极本体及其石墨电极接头使用是处于高温加热状态，由于热膨胀的影响，常温下符合标准、紧密配合的石墨电极本体与石墨电极接头的螺纹连接在使用状态下会出现胀裂现象，因此石墨电极本体及其石墨电极接头的加工必须在常温时就把使用状态温度因素考虑进去。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的缺点，提供一种基于常温加工、高温使用的石墨电极接头尺寸的确定方法，以保证热态下两者保持同等锥度，避免石墨电极本体和石墨电极接头互相之间发生热应力效应。
本发明解决技术问题的方案是：一种基于常温加工、高温使用的石墨电极接头尺寸的确定方法，其特征是：包括以下步骤：
1)实验室测定石墨电极本体和电极接头的径向线性热膨胀系数和轴向线性热膨胀系数；
2)根据公式⑴计算石墨电极接头常温状态下的大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸：
a石墨电极本体高温状态下的接头孔大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸为：
L2＝L1(Δt×α1+1) ⑴-1
b石墨电极接头高温状态下的大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸为：
L4＝L3(Δt×α2+1) ⑴-2
c由于石墨电极本体和石墨电极接头处于同一温度下，故令L2＝L4，则
L1(Δt×α1+1)＝L3(Δt×α2+1)，因此，
L3＝[L1(Δt×α1+1)]÷(Δt×α2+1) ⑴
式⑴-1、⑴-2和⑴中：L3——石墨电极接头常温状态下的大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸；
L1——石墨电极本体常温状态下的接头孔大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸；
Δt——高温至常温的温度差；
α1——石墨电极本体从常温到高温之间的平均线性热膨胀系数(1/℃)，本公式为实验室测定的石墨电极本体的径向线性热膨胀系数或轴向线性热膨胀系数；
α2——石墨电极接头从常温到高温之间的平均线性热膨胀系数(1/℃)，本公式为实验室测定的石墨电极接头的径向线性热膨胀系数或轴向线性热膨胀系数；
3)根据公式⑵计算常温状态下的石墨电极接头的锥度
石墨电极接头的锥度＝(L32-L31)÷D ⑵
式中：L32——石墨电极接头常温状态下的大端直径尺寸；
L31——石墨电极接头常温状态下的小端直径尺寸；
D——石墨电极接头常温状态下的半头长。
本发明的有益效果是：其以石墨电极本体和石墨电极接头在使用状态的高温环境紧密配合为标准，采用基孔制，以石墨电极本体的大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸为基准孔，以石墨电极接头大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸为配合轴，依据石墨电极本体和石墨电极接头从常温到高温之间的平均线性热膨胀系数，提供了常温加工石墨电极接头的大端直径尺寸、小端直径尺寸和锥度的计算确定方法，保证了使用状态的高温环境下两者具有同等锥度，避免了石墨电极本体和石墨电极接头互相之间发生热应力效应的产生，从而解决了常温加工的石墨电极接头在使用状态的高温环境下与石墨电极本体接头孔锥度不同步的问题，避免了石墨电极本体和石墨电极接头在使用过程中会出现胀裂现象的发生，减少了石墨电极本体和石墨电极接头的损耗。具有尺寸确定合理、连接使用可靠、效果显著的优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1，本实施例一种基于常温加工、高温使用的石墨电极接头尺寸的确定方法，采用基孔制，以石墨电极本体的大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸为基准孔，以石墨电极接头大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸为配合轴，用于400UHP的超高功率石墨电极本体及石墨电极接头的接头尺寸确定，石墨电极本体直径φ400.00㎜，石墨电极接头孔直径φ222.25㎜，半头长为177.80㎜，常温为0℃，高温为700℃，包括以下步骤：1)实验室测定石墨电极本体和电极接头的线性热膨胀系数，见表1；
表1 400UHP石墨电极本体和石墨电极接头的线性热膨胀系数和常温尺寸
2)根据公式⑴计算石墨电极接头常温状态下的大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸：
大端直径尺寸：L3＝[L1(Δt×α1+1)]÷(Δt×α2+1)
＝[222.25(700×2.69×10-6+1)]÷(700×3.33×10-6+1)＝222.1507㎜；
小端直径尺寸：L3＝[L1(Δt×α1+1)]÷(Δt×α2+1)
＝[162.98(700×2.69×10-6+1)]÷(700×3.33×10-6+1)＝162.9072㎜；
半头长尺寸：L3＝[L1(Δt×α1+1)]÷(Δt×α2+1)
＝[177.80(700×2.02×10-6+1)]÷(700×1.44×10-6+1)＝177.8721㎜；
3)根据公式⑵计算常温状态下的石墨电极接头的锥度
石墨电极接头的锥度＝(L32-L31)÷D＝(222.1507-162.9072)÷177.8721＝0.3331°。
由上述可知：
本实施例的常温状态下石墨电极本体接头孔尺寸为：大端直径φ222.25㎜；小端直径尺寸φ162.98㎜；半头长度尺寸177.80㎜；
本实施例的常温状态下石墨电极接头尺寸为：大端直径φ222.1507㎜；小端直径尺寸φ162.9072㎜；半头长度尺寸177.8721㎜；接头锥度0.3331°。
实施例2，本实施例一种基于常温加工、高温使用的石墨电极接头尺寸的确定方法，采用基孔制，以石墨电极本体的大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸为基准孔，以石墨电极接头大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸为配合轴，用于450UHP的石墨电极本体及石墨电极接头的接头尺寸确定，石墨电极本体直径φ450.00㎜，石墨电极接头孔直径φ241.30㎜，半头长为152.40㎜，常温为0℃，高温为700℃，包括以下步骤：
1)实验室测定石墨电极本体和电极接头的线性热膨胀系数，见表2；
表2 450UHP石墨电极本体和石墨电极接头的线性热膨胀系数和常温尺寸
2)根据公式⑴计算石墨电极接头常温状态下的大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸：
大端直径尺寸：L3＝[L1(Δt×α1+1)]÷(Δt×α2+1)
＝[241.30(700×2.82×10-6+1)]÷(700×3.39×10-6+1)＝241.2036㎜；
小端直径尺寸：L3＝[L1(Δt×α1+1)]÷(Δt×α2+1)
＝[190.50(700×2.82×10-6+1)]÷(700×3.39×10-6+1)＝190.4241㎜；
半头长尺寸：L3＝[L1(Δt×α1+1)]÷(Δt×α2+1)
＝[152.40(700×1.89×10-6+1)]÷(700×1.27×10-6+1)＝152.4661㎜；
3)计算常温状态下的石墨电极接头的锥度
石墨电极接头的锥度＝(L32-L31)÷D(241.2036-190.4241)÷152.4661＝0.3331°。
由上述可知：
本实施例的常温状态下石墨电极本体接头孔尺寸为：大端直径φ241.30㎜；小端直径尺寸φ190.50㎜；半头长度尺寸152.40㎜；
本实施例的常温状态下石墨电极接头尺寸为：大端直径φ241.2036㎜；小端直径尺寸φ190.4241㎜；半头长度尺寸152.4661㎜：接头锥度0.3331°。
实施例3，本实施例一种基于常温加工、高温使用的石墨电极接头尺寸的确定方法，采用基孔制，以石墨电极本体的大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸为基准孔，以石墨电极接头大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸为配合轴，用于600UHP的石墨电极本体及石墨电极接头的接头尺寸确定，石墨电极本体直径φ600.00㎜，石墨电极接头孔直径φ317.5.00㎜，半头长为228.60㎜，常温为0℃，高温为700℃，加工时以石墨电极本体的接头孔为基准，包括以下步骤：
1)实验室测定石墨电极本体和电极接头的线性热膨胀系数，见表3；
表3 600UHP石墨电极本体和石墨电极接头的线性热膨胀系数和常温尺寸
2)根据公式⑴计算石墨电极接头常温状态下的大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸：
大端直径尺寸：L3＝[L1(Δt×α1+1)]÷(Δt×α2+1)
＝[317.50(700×2.76×10-6+1)]÷(700×2.91×10-6+1)＝317.4667㎜；
小端直径尺寸：L3＝[L1(Δt×α1+1)]÷(Δt×α2+1)
＝[241.30(700×2.76×10-6+1)]÷(700×2.91×10-6+1)＝241.2747㎜；
半头长尺寸：L3＝[L1(Δt×α1+1)]÷(Δt×α2+1)
＝[228.60(700×1.56×10-6+1)]÷(700×1.28×10-6+1)＝228.6448㎜；
3)计算常温状态下的石墨电极接头的锥度
石墨电极接头的锥度＝(L32-L31)÷D(317.4667-241.2747)÷228.6448＝0.3332°。
由上述可知：
本实施例的常温状态下石墨电极本体接头孔尺寸为：大端直径φ371.50㎜；小端直径尺寸φ241.30㎜；半头长度尺寸228.60㎜；
本实施例的常温状态下石墨电极接头尺寸为：大端直径φ371.4667㎜；小端直径尺寸φ241.2747㎜；半头长度尺寸228.6448㎜；接头锥度0.3332°。

Claims (1)

1.一种基于常温加工、高温使用的石墨电极接头尺寸的确定方法，其特征是：包括以下步骤：
1)实验室测定石墨电极本体和电极接头的径向线性热膨胀系数和轴向线性热膨胀系数；
2)根据公式⑴计算石墨电极接头常温状态下的大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸：
L3＝[L1(Δt×α1+1)]÷(Δt×α2+1) ⑴
式中：L3——石墨电极接头常温状态下的大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸；
L1——石墨电极本体常温状态下的接头孔大端直径尺寸或小端直径尺寸或半头长度尺寸；
Δt——高温至常温的温度差；
α1——石墨电极本体从常温到高温之间的平均线性热膨胀系数(1/℃)，本公式为实验室测定的石墨电极本体的径向线性热膨胀系数或轴向线性热膨胀系数；
α2——石墨电极接头从常温到高温之间的平均线性热膨胀系数(1/℃)，本公式为实验室测定的石墨电极接头的径向线性热膨胀系数或轴向线性热膨胀系数；
3)根据公式⑵计算头常温状态下的石墨电极接头的锥度
石墨电极接头的锥度＝(L32-L31)÷D ⑵
式中：L32——石墨电极接头常温状态下的大端直径尺寸；
L31——石墨电极接头常温状态下的小端直径尺寸；
D——石墨电极接头常温状态下的半头长。
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CN1147191A (zh) * 1995-06-21 1997-04-09 昭和电工株式会社 具有接头的石墨电极
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