DD286927A5

DD286927A5 - CARBON ELECTRODE WITH CONNECTING ELEMENT (I)

Info

Publication number: DD286927A5
Application number: DD33169889A
Authority: DD
Inventors: Manfred Deutzer; Thomas Rosentreter; Frank Schwaiger; Klaus Schubert; Joachim Schulz
Original assignee: Veb Elektrokohle Lichtenberg,De
Priority date: 1989-08-11
Filing date: 1989-08-11
Publication date: 1991-02-07

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}The invention relates to carbon electrodes with connecting elements, which are used in particular in the steel production in arc furnaces. According to the invention, there is an internal truncated cone with a cylindrical threaded bore in the base at the one end side of the electrode and a fitting eccentric truncated cone with an attached cylindrical threaded trunnion at the other end face. Connecting element; Nipple; Truncated cone; Thread; Carbon; Threaded stem; strong connection; Transition resistance; Bruchanfaelligkeit}

Description

Die Erfindung betrifft Kohlenstoffelektroden mit Verbindungselemente^ die insbesondere bei der Stahlerzeugung in Lichtbogenofen bzw. bei elektrochemischen und elektrothermlschen Prozessen Anwendung finden.The invention relates to carbon electrodes with connecting elements which are used in particular in steelmaking in electric arc furnace or in electrochemical and electrothermal processes.

Characteristic of the known technical solutions

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.Carbon electrodes are used in electrothermal processes as power supply elements, the heat being generated either via an arc at the base of the electrode, ζ. B. in electric arc furnaces for steelmaking, or as direct current heat z. B. takes place in Ferroegierungsöfen.

Je nach AriV.'cndur.gsfal! werden Kohlenstoffelektroden aus Elektrographit oder sogenanntem armorphem Kohlenstoff eingesetzt.Depending on AriV.'cndur.gsfal! are used carbon electrodes made of electrographite or so-called armor carbon.

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.Carbon electrodes are usually connected by connecting elements, so-called nipples, to strings that consume in operation. Depending on the consumption of each lowermost electrode, the strands are replenished and, if necessary, the strand is supplemented at the upper end by a new electrode.

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.The connecting elements are biconical nipples, which are also made of carbon, and each half of their length in threaded holes on the end faces of the electrodes, the so-called boxes, screwed who lon. Thus, a pressing of the end faces of the interconnected electrodes is made possible.

Die Verbindungsstellen im Elektrodenstrang sind während des Betriebes im Lichtbogenofen starken mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt.The joints in the electrode strand are exposed during operation in the electric arc furnace strong mechanical and thermal loads.

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.Due to the different thermal expansion of nipple and box due to different material properties arise thermomechanically ^ tensions that can lead to breakage of the strand. Furthermore, the individual contact surfaces in the described electrode-nipple-electrode connections often have a different contact voltage drop. The resulting different contact resistances and the associated heating of the Vorbindungsstellen are a frequent cause of the failure of the electrode connection. The current load of the electrode strands is influenced by the load capacity of the nipple-box connection.

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.By attacking lateral forces on the electrode strand, the threaded box on the Schachteig, and the most stressed. To overcome the disadvantages mentioned, there have been numerous proposals, which are based essentially on changes in the thread, the nipple-box geometry or the introduction of male-female electrode connections with tapered threaded pin.

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.These solutions have the disadvantage that the electrode connection takes place only over parts of the thread flank and thus the required mechanical stability and electrical conductivity for certain applications is not sufficient.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Elektrodenverbindung anzugeben, die einfach herstellbar ist und einen geringen Übergangswiderstand und eine geringe Bruchanfälligkeit des Elektrodenstranges aufweist.The aim of the invention is to provide an electrode connection which is easy to produce and has a low contact resistance and low susceptibility to breakage of the electrode strand.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

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.The invention has for its object to provide a nine electrode connection. According to the invention, the object is achieved in that at one end face of the electrode is a nnonkegolstumpf with a cylindrical threaded hole in the bottom and on the other end face an outer truncated cone is worked with a cylindrical threaded pin at the end, wherein c.ir Uowindezapfen the Außonkegels in the threaded bore at the bottom of the inner cone of the next Elektrodo frictionally engings. The inclination angle d ^ s truncated cone is designed so that a positive and positive connection is formed by the screwing of the conical outer part in the mating inner part of the next electrode, which prevents a loosening of the electrode connection due to the self-locking. Furthermore, an improvement of the mechanical strength and the electrical conductivity over the known electrode connections is achieved by the over dip entire lateral surface of the truncated cone uniformly distributed large contact surface. By dyn use of the same material qualities for both parts of the electrode connection, the thermomochanischen voltages are reduced compared to the conventional nipple-box connection and thus increases the stability of the electrode strand. The preparation of special fasteners (nipples) is eliminated and the processing cost is reduced.

Ausführungsbelsplal The invention will be explained in more detail using an example (Sketch 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.On a graphite electrode 1, an internal truncated cone 2 with an angle of inclination 3 is incorporated on the one end face. In the cone bottom, elno tapped hole 4 is introduced ;. At the opposite end face of the electrode 1, a mating outer truncated cone G is worked out with a threaded pin β. Two electrodes thus produced are non-positively connected by screwing the outer cone with threaded pin of a Elekrode 'in the inner cone with threaded sleeve of the other electrode. The safe function of the non-positive connection is ensured by maintaining a certain dependent on the electrode diameter torque when screwing.

Claims

Carbon electrode with connecting element, characterized in that there is a mating truncated cone with a cylindrical threaded bore in the base and at the other end face a mating external truncated cone with an attached cylindrical threaded pin on one end face of the electrode.

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Appearance of the invention