DD286927A5 - Kohlenstoffelektrode mit verbindungselement (i) - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Kohlenstoffelektroden mit Verbindungselementen, die insbesondere bei der Stahlerzeugung in Lichtbogenoefen Anwendung finden. Erfindungsgemaesz befindet sich an der einen Stirnseite der Elektrode ein Innenkegelstumpf mit einer zylindrischen Gewindebohrung im Grund und an der anderen Stirnseite ein paszfaehiger Auszenkegelstumpf mit einem angearbeiteten zylindrischen Gewindezapfen.{Kohlenstoffelektrode; Verbindungselement; Nippel; Kegelstumpf; Gewinde; Kohlenstoff; Gewindezapfen; kraftschluessige Verbindung; UEbergangswiderstand; Bruchanfaelligkeit}

Description

Die Erfindung betrifft Kohlenstoffelektroden mit Verbindungselemente^ die insbesondere bei der Stahlerzeugung in Lichtbogenofen bzw. bei elektrochemischen und elektrothermlschen Prozessen Anwendung finden.

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Kohlenstoffelektroden werden in elektrothermischen Prozessen als Stromzuführungselemente verwendet, wobei die Wärmeerzeugung entweder über einen Lichtbogen am Fußpunkt der Elektrode, ζ. B. in Lichtbogenöfen zur Stahlerzeugung, oder als direkte Stromwärme z. B. in Ferrolegierungsöfen erfolgt.

Je nach AriV.'cndur.gsfal! werden Kohlenstoffelektroden aus Elektrographit oder sogenanntem armorphem Kohlenstoff eingesetzt.

Kohlenstoffelektroden werden üblicherweise durch Verbindungselemente, sogenannte Nippel, zu Strängen verbunden, die sich irn Betrieb verbrauchen. In Abhängigkeit vom Verbrauch der jeweils untersten Eloktrode werden die Strange nachgesetzt und, sofern erforderlich, der Strang am oberen Ende durch eine neue Elektrode ergänzt.

Die Verbindungselemente sind bikonische Nippel, die ebenfalls aus Kohlenstoff bestehen, und jeweils zur Hälfte ihrer Länge in Gewindebohrungen an den Stirnseiten der Elektroden, den sogenannten Schachteln, eingeschraubt wer lon. Somit wird eine Pressung der Stirnseiten der miteinander verbundenen Elektroden ermöglicht.

Die Verbindungsstellen im Elektrodenstrang sind während des Betriebes im Lichtbogenofen starken mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt.

Durch die unterschiedliche thermische Ausdehnung von Nippel und Schachtel infolge verschiedener Werkstoffeigenschaften entstehen thermomechanisch^ Spannungen, die zum Bruch des Stranges führen können. Weiterhin besitzen die einzelnen Kontaktflächen bei den beschriebenen Elektrode-Nippel-Elektrode-Verbindungen oft einen voneinander abweichenden Kontaktspannungsabfall. Die dadurch bedingten unterschiedlichen Übergangswiderstände und die damit verbundene Erwärmung der Vorbindungsstellen sind eine häufige Ursachefürdas Versagen der Elektrodenverbindung. Die Strombelastung der Elektrodenstränge wird durch die Belastbarkeit der Nippel-Schachtel-Verbindung beeinflußt.

Durch den Angriff seitlicher Kräfte an den Elektrodenstrang wird die Gewindeschachtel am Schachteig, und am stärksten beansprucht. Zur Überwindung der genannten Nachteile hat es zahlreiche Vorschläge gegeben, die im wesentlichen auf Veränderungen des Gewindes, der Nippel-Schachtel-Geometrie bzw. der Einführung von male-female Elektrodenverbindungen mit kegeligem Gewindezapfen beruhen.

Diese Lösungen haben den Nachteil, daß die Elektrodenverbindung nur über Teile der Gewindeflankon erfolgt und damit die erforderliche mechanische Stabilität und elektrische Leitfähigkeit für bestimmte Anwendungsfälle nicht ausreichend ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Elektrodenverbindung anzugeben, die einfach herstellbar ist und einen geringen Übergangswiderstand und eine geringe Bruchanfälligkeit des Elektrodenstranges aufweist.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neun Elektrodenverbindung anzugeben. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sich an dereinen Stirnseite der Elektrode ein !nnonkegolstumpf mit einer zylindrischen Gewindebohrung im Grund befindet und an der anderen Stirnseite ein Außenkegelstumpf mit einem zylindrischen Gewindezapfen am Ende angearbeitet ist, wobei c.ir Uowindezapfen des Außonkegels in die Gewindebohrung am Grunde des Innenkegels der nächsten Elektrodo kraftschlüssig dingreift. Der Neigungswinkel d^s Kegelstumpfes ist dabei so gestaltet, daß durch das Eindrehen des kegelförmigen Außenteiles in das paßförmige Innenteil der nächsten Elektrode eine kraft- und formschlüssige Verbindung entsteht, die infolge der Selbsthemmung ein Aufdrehen der Elektrodenverbindung verhindert. Weiterhin wird durch die über dip gesamte Mantelfläche des Kegelstumpfes gleichmäßig verteilte große Kontaktfläche eine Verbesserung der mechanischen Festigkeit und der elektrischen Leitfähigkeit gegenüber den bekannten Elektrodenverbindungen erreicht. Durch dyn Einsatz gleicher Werkstoffqualitäten für beide Teile der Elektrodenverbindung werden gegenüber der herkömmlichen Nippel-Schachtel-Verbindung die thermomochanischen Spannungen reduziert und damit die Stabilität des Elektrodenstranges erhöht. Die Anfertigung spezieller Verbindungselemente (Nippel) entfällt und der Bearbeitungsaufwand ist reduziert.

Ausführungsbelsplal Die Erfindung soll an einem Beispiel näher erläutert werden (Skizze 1).

An einer Graphitelektrode 1 wird an der einen Stirnseite ein Innenkegelstumpf 2 mit einem Neigungswinkel 3 eingearbeitet. Im Kegelgrund wird elno Gewindebohrung 4 eingebrach;. An der gegenüberliegenden Stirnseite der Elektrode 1 wird ein paßfähiger Außenkegelstumpf G mit einem Gewindezapfen β ausgearbeitet. Zwei so hergestellte Elektroden werden durch Eindrehen des Außenkegels mit Gewindezapfen der einen Elekrode' in den Innenkegel mit Gewindehülse der anderen Elektrode kraftschlüssig verbunden. Die sichere Funktion der kraftschlüssigen Verbindung wird durch Einhalten eines bestimmten vom Elektrodendurchmesser abhängigen Drehmomentes beim Eindrehen gewährleistet.

Claims (1)

1. Kohlenstoffelektrode mit Verbindungselement, gekennzeichnet dadurch, daß sich an der einen Stirnseite der Elektrode ein !nnenkegelstumpf mit einer zylindrischen Gewindebohrung im Grund und an der anderen Stirnseite ein paßfähiger Außenkegelstumpf mit einem angearbeiteten zylindrischen Gewindezapfen befindet.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung

   Anwbndungsgeh'et der Erfindung