DE1029959B - Threaded nipple made of carbon material and method of manufacturing the threaded nipple - Google Patents
Threaded nipple made of carbon material and method of manufacturing the threaded nippleInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft einen Gewindenippel aus Kohlenstoffmaterial zum Verbinden von Kohlenstoffelektroden mit entsprechenden Gewindeschachteln und betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen des Gewindenippels.The invention relates to a threaded nipple made of carbon material for connecting carbon electrodes with corresponding threaded boxes and also relates to a method for manufacturing the threaded nipple.
Beim Betrieb von Elektroöfen, wie sie zum Schmelzen von Legierungsstählen und zur Herstellung von Kalziumcarbid, Eisenlegierungen und anderen Produkten dienen, werden gasgetrocknete Kohlenstoff- und Graphitelektroden verwendet, um einen Lichtbogen hoher Temperatur zwischen dem Stirnende der Elektrode und dem zu schmelzenden Material herzustellen. Da die von diesen Elektroden geleitete Stromstärke sehr hoch ist und sehr oft mehr als 40 000 Amp. für eine Elektrode von 500 mm Durchmesser beträgt, treten infolge sehr hoher Temperaturen und Wärmestöße sehr schwere Betriebsverhältnisse auf. Eine Elektrodenstoßstelle, die eine unterbrochene Leitung darstellt, bietet dem Durchfluß des elektrischen Stromes einen hohen Widerstand. - Die Stoßstellen oder Gewindenippel in einer Elektrodensäule sind deshalb heißer als die Elektrodenkörper selbst. Dieses Betriebsverhältnis in Verein mit der Gefügeschwäche durch maschinelle Bearbeitung der Elektrodenfassung macht die Stoß- oder Verbindungsstelle anfällig gegen Absplittern. Bei der Beschickung vieler dieser Öfen und beim Abgießen von Metall oder anderem Material aus diesen Öfen wird der Ofen und/oder die Elektrodensäule geschwenkt, so daß die Elektrodensäule Erschütterungen, mechanischen Spannungen und Stoßen zusätzlich zu dem erwähnten Wärmestoß ausgesetzt ist.When operating electric furnaces, such as those used for melting alloy steels and for producing calcium carbide, Iron alloys and other products are used, gas-dried carbon and graphite electrodes are used used to create a high temperature arc between the face end of the electrode and the to produce melting material. Because the amperage conducted by these electrodes is very high and very high often more than 40,000 amps for an electrode with a diameter of 500 mm, occur as a result of very high temperatures and heat shocks on very severe operating conditions. An electrode joint that has an interrupted Represents conduction, offers a high resistance to the flow of electrical current. - The joints or threaded nipples in an electrode column are therefore hotter than the electrode body itself Operating relationship in conjunction with the structural weakness due to machining of the electrode holder makes the joint or connection point susceptible to splintering. When loading many of these ovens and when pouring metal or other material from these furnaces, the furnace and / or the electrode column pivoted so that the electrode column shocks, mechanical stresses and impacts in addition to that mentioned thermal shock is exposed.
Es ist bisher üblich, eine Säule oder einen Strang aus Kohlenstoff- oder Graphitelektroden herzustellen, in dem die Elektrodenabschnitte miteinander mittels eines Gewindenippels verbunden sind. In der Mitte jedes Endes dieser Elektrodenabschnitte ist eine Fassung vorhanden, in die ein Nippelverbindungsteil eingesetzt wird, dessen Außenumriß dem Umriß der Elektrodenfassung entspricht. Zur Zeit sind Fassungsteil und Nippelteil mit Gewinde versehen, das bei Graphitelektroden ein Trapezgewinde ist. Eine derartige Verbindungsstelle ist oft die Quelle von hohem elektrischem Widerstand, weil eine unterbrochene Berührung zwischen den Gewindeflächen der Fassung und des Nippels und zwischen den Stirnflächen der Elektrodenabschnitte vorhanden ist. Die Elektrodensäule ist außerdem oft an dieser Verbindungsstelle wegen der bereits erwähnten Beanspruchungen sehr schwach. Außerdem besteht für gewöhnlich ein Unterschied in den Wärmeausdehnungskoeffizienten, und zwar sowohl in der Längsrichtung und in der Querrichtung zwischen dem Kohlenstoff der Fassung und dem Kohlenstoff des Nippels, so daß sehr oft die Fassung reißt. Wenn die Elektrodensäule während des Ofenganges verbraucht wird, können die gespaltenen Fassungsenden oder wesentliche Abschnitte der Elektrode in das Metall fallen. Eine Rüttelung der Elektrodensäule hat auch oftIt has hitherto been customary to produce a column or a strand of carbon or graphite electrodes in which the electrode sections are connected to one another by means of a threaded nipple. In the middle of each end these electrode sections is a socket into which a nipple connection part is inserted, the The outer outline corresponds to the outline of the electrode holder. The socket part and nipple part are currently included Provided a thread, which is a trapezoidal thread in the case of graphite electrodes. One such junction is often the Source of high electrical resistance due to interrupted contact between the thread surfaces the socket and the nipple and between the end faces of the electrode sections is present. the The electrode column is also often at this connection point because of the stresses already mentioned very weak. In addition, there is usually a difference in the coefficient of thermal expansion, and both in the longitudinal direction and in the transverse direction between the carbon of the socket and the carbon of the nipple, so that the socket tears very often. If the electrode column is used up during the furnace cycle the split socket ends or substantial portions of the electrode can be buried in the metal fall. The electrode column also often shook
Gewindenippel aus KohlenstoffmaterialThreaded nipple made of carbon material
und Verfahren zur Herstellungand method of manufacture
des Gewindenippelsof the threaded nipple
Anmelder:Applicant:
Great Lakes Carbon Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)Great Lakes Carbon Corporation,
New York, NY (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37,Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37,
und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,and Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, Munich 27,
PatentanwältePatent attorneys
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. Februar 1966Claimed priority:
V. St. v. America February 23, 1966
Leslie H. Juel, Lewiston, N. Y.,Leslie H. Juel, Lewiston, N.Y.,
und Bruce L. Bailey, Niagara Falls, N. Y. (V. St. A.),and Bruce L. Bailey, Niagara Falls, N.Y. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors
ein Lockern der Elektrodenverbindungsstelle zur Folge, so daß sich die Elektrodenabschnitte aus dem Verbindungsnippel herausschrauben.a loosening of the electrode connection result, so that the electrode sections come out of the connection nipple unscrew.
Es sind bereits Versuche unternommen worden, die erwähnten Schwierigkeiten zu beheben. Bei dem einen Verfahren wird eine Kombination aus mechanischen und klebenden Bauteilen verwendet, während ein anderes Verfahren eine durch Dübel hergestellte Verbindung bevorzugt. Es sind auch andere Verfahren vorgeschlagen worden, um den elektrischen Widerstand der Verbindungsstellen zu senken oder das Aufreißen und Herausdrehen der Elektroden aus dem Nippel zu verhüten. Zu diesem Zweck sind beispielsweise die Zwischenräume zwischen den Kontaktflächen mit einer Verbindungsmasse gefüllt worden, die aus einem kohlenstoffartigen Material, beispielsweise Kohlenstoff oder Graphit mit oder ohne Zusatz von Teer oder Pech besteht, und es sind auch flüssige Bindemittel, beispielsweise Stärkezucker, Melasse usw., verwendet worden.Attempts have already been made to overcome the difficulties mentioned. With the one Method uses a combination of mechanical and adhesive components while another Method preferred a connection produced by dowels. Other methods are also suggested been used to lower the electrical resistance of the joints or to tear them open and unscrewed to prevent the electrodes from coming out of the nipple. For this purpose, for example, the spaces between the contact surfaces have been filled with a connecting mass, which consists of a carbon-like material, for example It is made of carbon or graphite with or without the addition of tar or pitch, and they are also liquid Binders such as starch sugar, molasses, etc. have been used.
Die Verbindungen haben sich in wirtschaftlicher Hinsicht als nicht zufriedenstellend erwiesen, da vielen dieser Verbindungen beim Karbonisieren während des Ofenganges die genügenden Zementiereigenschaften fehlt oder weil diese Massen unbearbeitbar sind und von den die Öfen bedienenden Personen nur schwer gehandhabt werden können. Es ist auch eine Kohlenstoff- oder Graphit-The compounds have been found to be unsatisfactory from an economic point of view as many of these Connections during carbonization during the kiln cycle lack sufficient cementing properties or because these masses are unworkable and are difficult to handle by the people operating the ovens can. It is also a carbon or graphite
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verbindung vorgeschlagen worden, in der ein Vorrats- nelle Bearbeitung hergestellt wird. Bei großen Graphitbehälter für ein karbonisierbares Material, z. B. Kohlen- elektroden verläuft die Fassung kegelförmig von der teerpech, am Boden der Fassung des Elektrodenkörpers Stirnseite der Elektrode. Ein entsprechend geformter oder in einer koaxialen Bohrung des Nippels vorgesehen Graphitnippel wird zusammen mit dieser Fassung verist, die zusätzlich noch maschinell hergestellte Innen- 5 wendet. Fassung und Gewindenippel werden mit Gekanäle aufweist, in denen das Pech aus dem Vorrats- winde versehen, und zwar üblicherweise mit einem Trapezbehälter zwischen die aneinanderliegenden Flächen der gewinde. Bei amorphen oder gasgetrockneten Elektroden Gewindeabschnitte der Fassung und des Nippels fließen haben Fassung und Gewindenippel im allgemeinen die kann. Diese Verbindungsart ist aus verschiedenen Grün- Form eines vollwandigen Zylinders, und der Gewindeden wirtschaftlich nicht von Erfolg gewesen. 10 nippel hat im Gegensatz zu dem Trapezgewinde einesCompound has been proposed in which a stock processing is produced. In the case of large graphite containers for a carbonizable material, e.g. B. carbon electrodes, the socket runs conically from the tar pitch, at the bottom of the socket of the electrode body, the end face of the electrode. An appropriately shaped graphite nipple or a graphite nipple provided in a coaxial bore of the nipple is veristed together with this socket, which also turns inside machine-made 5. The socket and the threaded nipple are provided with ducts in which the pitch from the storage winch is provided, usually with a trapezoidal container between the adjacent surfaces of the thread. In the case of amorphous or gas-dried electrodes, threaded sections of the holder and the nipple generally have the ability to flow. This type of connection has not been economically successful from various green forms of a solid cylinder and the thread. 10 nipple has one in contrast to the trapezoidal thread
Gegenüber diesen bekannten Ausführungen kennzeich- Graphitnippels ein Rundgewinde.Compared to these known designs, graphite nipples have a round thread.
net sich der Gewindenippel aus Kohlenstoffmaterial zum Ein Gewindenippel mit den erwähnten verbessertennet the threaded nipple made of carbon material to a threaded nipple with the mentioned improved
Verbinden von Kohlenstoffelektroden mit entsprechen- Eigenschaften wird dadurch hergestellt, daß der Ge-Connection of carbon electrodes with corresponding properties is produced by the fact that the
den Gewindeschachteln dadurch, daß die im Kohlenstoff- windenippel mit einer ziemlich großen Menge einer ver-the threaded boxes by the fact that the threaded nipples in the carbon thread are treated with a fairly large amount of
material vorhandenen Poren des Gewindenippels von der i-5 flüssigbaren kohlenstoffhaltigen Masse imprägniert wird,material existing pores of the threaded nipple is impregnated by the i-5 liquidable carbonaceous mass,
gesamten Außenfläche her nach innen mit einer verflüssig- um die vorhandenen Poren über die gesamte Oberflächeentire outer surface facing inwards with a liquefied to the existing pores over the entire surface
baren karbonisierbaren Masse auf eine Tiefe gefüllt sind, des Gewindenippels und auch einen Teil der vorhandenenbaren carbonizable mass are filled to a depth, the threaded nipple and also part of the existing
die 10 bis 75 °/0 der vorhandenen gesamten Porosität des Hohlräume im Innengefüge des Gewindenippels zu füllen,to fill the 10 to 75 ° / 0 of the existing total porosity of the cavities in the inner structure of the threaded nipple,
Gewindenippels beträgt, während im Bereich der Längs- während gleichzeitig eine genügend große Menge an inThreaded nipple is, while in the area of the longitudinal while at the same time a sufficiently large amount of in
achse des Gewindenippels vorhandene ungefüllte Poren 20 dem porigen Innengefüge des Gewindenippels eing&-axis of the threaded nipple existing unfilled pores 20 the porous inner structure of the threaded nipple in & -
ein Gas enthalten. schlossener Luft oder einem anderen Gas im Bereich dercontain a gas. closed air or another gas in the area of the
Bei dem Verfahren zum Herstellen eines derartigen Längsachse des Gewindenippels zurückgehalten wird.In the process for producing such a longitudinal axis, the threaded nipple is retained.
Gewindenippels wird eine verflüssigbare karbonisierbare Beim Erwärmen des Gewindenippels dehnt sich die eüVThe threaded nipple becomes a liquefiable, carbonizable When the threaded nipple is heated, the eüV expands
Masse unter Anwendung äußeren Druckes eingebracht, geschlossene Luft oder das eingeschlossene Gas aus undMass introduced under application of external pressure, closed air or the enclosed gas from and
und ein Gas wird in dem Teil der nicht zu füllenden Poren 25 drückt die verflüssigte Masse aus dem Gewindenippeland a gas is in the part of the not to be filled pores 25 pushes the liquefied mass from the threaded nipple
im Bereich der Längsachse des Gewindenippels gehalten. auf die Oberfläche des Gewindenippels und zwischen dieheld in the area of the longitudinal axis of the threaded nipple. on the surface of the threaded nipple and between the
Gegenüber den bekannten Verbindungsnippeln werden Gewindeflächen des Gewindenippels und der FassungCompared to the known connection nipples, there are threaded surfaces of the threaded nipple and the socket
hierdurch folgende Vorteile erzielt: sowie in einem geringeren Ausmaß zwischen die Stirn-this achieves the following advantages: and to a lesser extent between the forehead
1. In den inneren Poren des Gewindenippels wird keine flächen der Elektroden. Die flüssige Masse wird dann Luft oder kein anderes Gas eingeschlossen, wie dies bei 30 beim Erwärmen der Verbindung oder des Anschlusses den bekannten Nippeln der Fall ist. Es wird infolgedessen karbonisiert, und es wird infolgedessen eine feste Bindung kein von innen her wirkender Gasdruck auf das Im- zwischen den Gewindeflächen des Nippels und der prägnierungsmittel ausgeübt, wenn eine Erwärmung bei Fassung sowie zwischen den Stirnflächen der Elektroden der Aufwärmung der Elektroden erfolgt. Es verbleibt hergestellt. Wie später noch erläutert wird, ist das Drehdaher eine sehr große Menge des Imprägnierungsmittels 35 moment, das zum Zerbrechen der Verbindung erforderinnerhalb des Gewindenippels und dient nicht zu einer lieh ist, etwa viermal so groß wie das Drehmoment, das die Verbindungsstelle verkittenden Oberflächenkarbo- zum Zerbrechen einer Verbindung erforderlich ist, die nisierung. nicht erwärmt worden ist.1. There will be no electrodes in the inner pores of the threaded nipple. The liquid mass will then Air or no other gas trapped, as at 30 when heating the joint or port the well-known nipples is the case. It is carbonized as a result, and it becomes a strong bond as a result no gas pressure acting on the inside between the threaded surfaces of the nipple and the impregnation agent exerted when there is a heating in the frame as well as between the end faces of the electrodes the electrodes are heated up. It remains established. As will be explained later, this is twisted a very large amount of the impregnation agent within the moment required to break the connection of the threaded nipple and does not serve to borrow a is about four times as large as the torque that Surface carbide cementing the joint is required to break a joint that nization. has not been heated.
2. Es ist gegenüber den bekannten Verfahren eine Es ist bekannt, daß in allen Kohlenstoff- und Graphitwesentlich geringere Imprägnierungsmittelmenge er- 40 körpern, die durch Trocknen und Graphitisieren von aus forderlich, die einen mit Pech imprägnierten Mantel um Kohlenstoffmassen und Kohlenteerpechbindemitteln bedie Außenfläche des Gewindenippels und um eine in dem stehenden geformten Stücken hergestellt sind, eine geinneren des Gewindenippels eingeschlossene gashaltige wisse innere Porosität vorhanden ist, und zwar infolge Zone bildet. Beim Erwärmen der Elektrodenverbindung der Vergasung des Bindemittels beim Trocknen. Die dehnt sich das eingeschlossene Gas aus und drückt im 45 Porositätsgröße kann durch wiederholtes Imprägnieren wesentlichen das gesamte Imprägnierungsmittel aus dem mit Pech und nachfolgendem Trocknen und Graphiti-Gewindenippel heraus und zwischen die angrenzenden sieren etwas geregelt werden, jedoch bleibt immer noch Kohlenstoffoberflächen der Elektrodenverbindung. Es eine gewisse innere Porosität zurück. Bei der Erfindung tritt infolgedessen eine wesentliche Ersparnis an Im- wird nun die restliche oder zurückbleibende innere Porosiprägnierungsmittehnenge ein. 50 tat ausgenutzt, indem eine geregelte Menge der vorhan-2. Compared to the known processes, it is known that all carbon and graphite contain significantly lower amounts of impregnating agent, which are produced by drying and graphitizing required, which uses a pitch-impregnated jacket around carbon masses and coal tar pitch binders Outer surface of the threaded nipple and around one in the standing molded pieces are made, an inner one of the threaded nipple enclosed gaseous white internal porosity is present, as a result Zone forms. When heating the electrode connection the gasification of the binder during drying. the the enclosed gas expands and expresses in the 45 porosity size can by repeated impregnation essentially the entire impregnation agent from the pitch and subsequent drying and graphite threaded nipple something to be settled out and between the adjoining siers, but still remains Carbon surfaces of the electrode connection. It returns some internal porosity. In the invention As a result, there is a substantial saving in the remaining or remaining inner porosity impregnation middle tendon tightness a. 50 act was exploited by a regulated amount of the existing
3. Bei den bekannten Gewindenippeln besteht kein denen Poren in bestimmt begrenzten Flächen des GeUnterschied zwischen der Wirksamkeit eines völlig im- windenippels als ein Vorratsbehälter für eine verflüssigprägnierten Gewindenippels und eines teilweise imprä- bare, karbonisierbare Masse, vorzugsweise Kohlenteergnierten Gewindenippels. Im vorliegenden Falle besteht pech, verwendet wird. Wichtig ist jedoch, daß nicht alle ein sehr deutlicher Unterschied, weil die bekannten Elek- 55 vorhandenen Innenporen des Gewindenippels mit der trodennippel infolge der Karbonisierung des imprägnier- verflüssigbaren karbonisierbaren Masse gesättigt oder ten Nippels eine ziemlich große Menge an zusätzlichem gefüllt werden, weil in diesem Falle die gefundenen erKohlenstoff enthalten, während der neue Gewindenippel wünschten Eigenschaften der Verbindung nicht nutzbar eine Kleinstmenge an karbonisiertem Imprägnierungs- gemacht werden können und sogar schädlich sind. Es mittel aufweist. 60 ist auch wichtig, daß eine genügende Menge der ver-3. In the case of the known threaded nipples, there are no pores in certain limited areas of the difference between the effectiveness of a fully threaded nipple as a reservoir for a liquefied one Threaded nipple and a partially impregnable, carbonizable mass, preferably coal tarnished Threaded nipple. In the present case there is bad luck, is used. It is important, however, that not all a very clear difference, because the well-known internal pores of the threaded nipple with the electrode nipple saturated or as a result of the carbonization of the impregnation liquefiable carbonizable mass ten nipples a rather large amount of additional fill, because in this case the found carbon included, while the new threaded nipple desired properties of the connection cannot be used a tiny amount of carbonized impregnation can be made and are even harmful. It has medium. 60 it is also important that a sufficient amount of the
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben. flüssigbaren karbonisierbaren Masse in die Poren ge-The invention is described with reference to the drawing. liquidable carbonizable mass into the pores
In der Zeichnung zeigt drückt wird, damit sie anschließend eine genügende Bin-In the drawing shows is pressed so that it then has a sufficient bond
Fig. 1 eine Ansicht eines aus Kohlenstoffmaterial be- dung der Verbindungsstellen herstellt. Wesentlich ist,1 shows a view of the connection points made of carbon material. What is essential is
stehenden Gewindenippels, und daß die Kohlenstoffnippel ohne Evakuieren der Porenstanding threaded nipple, and that the carbon nipple without evacuating the pores
Fig. 2 ist eine Ansicht einer aus Kohlenstoff bestehen- 65 imprägniert werden und daß die vorhandenen Poren derFig. 2 is a view of a made of carbon 65 are impregnated and that the existing pores of the
den Elektrode. Gewindenippel von der gesamten Außenfläche nachthe electrode. Threaded nipple from the entire outer surface
Die Verbindungsstellen für eine Säule von Kohlenstoff- innen durch Druckbeaufschlagung über eine kontrollierteThe junctions for a column of carbon inside by pressurization through a controlled
oder Graphitelektroden werden dadurch geformt, daß an Tiefe gefüllt werden, die gleich ist oder dargestellt wirdor graphite electrodes are formed by filling at depth that is equal to or represented
jedem Ende jedes Elektrodenkörpers der Säule eine von 10 bis 75% der vorhandenen gesamten Porosität,at each end of each electrode body of the column one of 10 to 75% of the total porosity present,
koaxiale Fassung oder Gewindeschachtel durch maschi- 70 während die eingeschlossene Luft oder das eingeschlossenecoaxial socket or threaded box by machi- 70 while trapped air or trapped
andere Gas im restlichen Teil der vorhandenen Poren des inneren Nippelgefüges zurückgehalten wird.other gas is retained in the remaining part of the existing pores of the inner nipple structure.
Bei der bevorzugten Ausführung wird ein aus Kohlenstoff oder Graphit bestehender vollwandiger Teil auf den allgemeinen Umriß der Elektrodenfassung, in die er eingeschraubt wird, maschinell bearbeitet. Der maschinell bearbeitete Kohlenstoffnippel wird dann ohne Druckbeaufschlagung in Kohlenteerpech getaucht, das einen Erweichungspunkt zwischen 60 und 120° C hat, wobei eine Temperatur von etwa 250° C unter einem Druck von 3,5 kg/cm2 so lange aufrechterhalten wird, bis etwa 10 bis 75% der vorhandenen Poren einwärts der gesamten Oberfläche mit Pech gefüllt worden sind. Dieser Vorgang kann auch in einer Gewichtsprozentzunahme des Kohlenstoffnippels ausgedrückt werden, die zwischen 1 bis 15 % beträgt und von der inneren Porosität oder Dichte des Kohlenstoffnippels abhängt. Der imprägnierte Gewindenippel wird dann aus dem flüssigen Pech herausgehoben, gekühlt und genau bearbeitet. Der Gewindenippel zeigt dann eine saubere, nicht klebende Oberfläche. Wenn ein in dieser Weise vorbereiteter Gewindenippel in einer Elektrodenverbindung verwendet und die Verbindung für die Dauer von 24 Stunden auf 700° C erwärmt wird, beträgt das Drehmoment, das erforderlich ist, um die Verbindung bei Raumtemperatur aufzubrechen, das Dreibis Vierfache des Drehmomentes, das benötigt wird, um eine Verbindung aufzubrechen, die kein Zementierungsmittel enthält und die in ähnlicher Weise thermisch behandelt wird.In the preferred embodiment, a solid part made of carbon or graphite is machined to the general outline of the electrode socket into which it is screwed. The machined carbon nipple is then immersed without pressurization in coal tar pitch, which has a softening point between 60 and 120 ° C, with a temperature of about 250 ° C under a pressure of 3.5 kg / cm 2 is maintained until about 10 until 75% of the existing pores inward of the entire surface have been filled with pitch. This process can also be expressed in a percentage increase in weight of the carbon nipple, which is between 1 and 15% and depends on the internal porosity or density of the carbon nipple. The impregnated threaded nipple is then lifted out of the liquid pitch, cooled and precisely machined. The threaded nipple then shows a clean, non-sticky surface. If a threaded nipple prepared in this way is used in an electrode connection and the connection is heated to 700 ° C for 24 hours, the torque required to break the connection at room temperature is three to four times the torque required to break a bond that does not contain a cementing agent and that is similarly thermally treated.
Unter dem hier verwendeten Ausdruck » verflüssigbare karbonisierbare Masse« ist die Verwendung von Stoffen zu verstehen, die bei Raumtemperatur fest oder wenig plastisch sind, beispielsweise natürliche Teere und Peche, einschließlich Harzpech, Holzpech, Gilsolit, Kohlenteerpech und Pechen aus Petroleum. Der Ausdruck umfaßt auch die Verwendung von synthetischen Harzen, wie sie beispielsweise durch die Kondensation von Phenol und Formaldehyd und ähnlichen Stoffen erhalten werden, ferner Kunstharze, die durch die Kondensation von Furfural und Furfurylalkohol mittels saurer oder alkalischer Katalysatoren hergestellt sind, oder Kunstharze, die durch Polymerisation von Substanzen, wie beispielsweise Styrol und Butadien, Acrylkunstharz usw., hergestellt werden. Vorzugsweise wird ein Kohlenteerpech mit einem Erweichungspunkt von 60 bis 120° C verwendet, und zwar aus wirtschaftlichen Gründen und weil dieses Material einen günstigen Koksrückstand oder Rohkoks hat.As used here, »liquefiable carbonizable mass «means the use of substances that are solid or little at room temperature are plastic, for example natural tars and pitches including resin pitch, wood pitch, gilsolite, coal tar pitch and pitch from petroleum. The term also includes the use of synthetic resins such as them obtained, for example, through the condensation of phenol and formaldehyde and similar substances, also synthetic resins, which are produced by the condensation of furfural and furfuryl alcohol by means of acidic or alkaline Catalysts are made, or synthetic resins that are produced by polymerizing substances such as Styrene and butadiene, acrylic resin, etc., can be produced. A coal tar pitch is preferred with a softening point of 60 to 120 ° C used, for economic reasons and because this material has a cheap coke residue or raw coke.
In Fig. 1 ist ein Gewindenippel 11 aus Kohlenstoff mit Trapezgewinde 12 dargestellt. Der Gewindenippel kann also in eine entsprechende gewindetragende Elektrodenfassung eingeschraubt werden. Der Innenabschnitt 15 des Gewindenippels hat einen porigen Aufbau, der bei 14 und 16 beispielsweise mit einem Kohlenteerpech imprägniert ist, das die Poren der Wände und der Endflächen des Gewindenippels auf eine Strecke von etwa dem halben Radius durchdringt und füllt. Ähnlich ist in Fig. 2 ein aus armorphem Kohlenstoff bestehender Gewindenippel 11 mit einem Rundgewinde 13 dargestellt. Der Gewindenippel wird an eine aus armorphem Kohlenstoff bestehende Elektrode geschraubt, die eine mit entsprechendem Gewinde versehene zylindrische Fassung oder Gewindeschachtel aufweist. Die gasgefüllten Poren sind bei 15 und die mit Imprägnierungsmittel gefüllten Poren bei 14 und 16 dargestellt.In Fig. 1, a threaded nipple 11 made of carbon with a trapezoidal thread 12 is shown. The threaded nipple can thus be screwed into a corresponding thread-bearing electrode holder. The inner section 15 of the threaded nipple has a porous structure, which is impregnated at 14 and 16 with a coal tar pitch, for example is that the pores of the walls and the end faces of the threaded nipple to a distance of about penetrates and fills half the radius. Similarly, in Fig. 2, there is one made of amorphous carbon Threaded nipple 11 is shown with a round thread 13. The threaded nipple is attached to an amorphous carbon existing electrode screwed, which has a correspondingly threaded cylindrical socket or threaded box. The gas-filled pores are at 15 and those filled with impregnating agent Pores shown at 14 and 16.
In jeder Ausführung füllt der ImprägnierungsVorgang vorzugsweise und notwendigerweise die vorhandenen Poren des Gewindenippels von der gesamten Oberfläche nach innen auf eine vorbestimmte Tiefe, die am besten in Ausdrücken der vorhandenen Gesamtporosität des Gewindenippels ausgedrückt oder dargestellt wird und die 10 bis 75% der vorhandenen Gesamtporosität beträgt. Hierdurch wird im Gewindenippel ein ziemlich scharf umgrenzter Kern (15 in Fig. 1 und 2) belassen, dessen Poren nicht mit Imprägnierungsmittel getränkt sind, sondern eingeschlossene Luft oder ein anderes Gas enthalten, das beim Betrieb des Gewindenippels verwendet wird.In every execution, the impregnation process fills preferably and necessarily the existing pores of the threaded nipple from the entire surface inward to a predetermined depth, which is best in terms of the existing total porosity of the threaded nipple is expressed or represented and which is 10 to 75% of the total porosity present. As a result, a fairly sharply delimited core (15 in FIGS. 1 and 2) is left in the threaded nipple, its Pores are not soaked with impregnation agent, but contain trapped air or another gas, that is used when operating the threaded nipple.
Bei Ausführung der Erfindung wird nicht nur ein maschinell vorbereitetes Nippelrohstück wie bei der oben beschriebenen bevorzugten Ausführung getränkt, sondern das Imprägnieren kann auch an einem fertigbearbeiteten Gewindenippel geschehen, wobei die Oberfläche von überschüssigem Pech gereinigt wird. Dieser Reinigungsvorgang wird selbsttätig ausgeführt, wenn ein maschinell vorbereitetes Werkstück imprägniert wird und dann ein abschließender Bearbeitungsvorgang folgt. In beiden Fällen hat der fertiggestellte Gewindenippel eine saubere Oberfläche, die mit einem klebrigen Material nicht verunreinigt ist. Dies steht im Gegensatz zu dem pech-' artigen Überzugsmaterial, das früher verwendet wurde, um die Elektrodenverbindungen zu kitten, das aber stets von den Bedienungspersonen als Nachteil angesehen wurde.In practicing the invention, not only is a machine-prepared nipple blank as in the above described preferred embodiment soaked, but the impregnation can also be done on a finished Threaded nipples happen, whereby the surface is cleaned of excess pitch. This cleaning process is carried out automatically if a machine prepared workpiece is impregnated and then a final machining process follows. In both Cases, the finished threaded nipple has a clean surface that is not contaminated with a sticky material is. This is in contrast to the pitch-like coating material that was previously used, to cement the electrode connections, but this is always seen as a disadvantage by the operators became.
Zur weiteren Verdeutlichung werden die nachfolgenden Beispiele gegeben. In dieser Gruppe von Beispielen wurden kegelförmige Graphitnippel von 215 mm Höhe und 290 mm Durchmesser verwendet. Diese Nippel wurden in handelsübliches, zum Imprägnieren dienendes Kohlenteerpech eingetaucht, das in einem Autoklav auf einer Temperatur von 220° C und unter einem Druck von 3,5 kg/cm2 gehalten wurde. Nach dem Herausnehmen aus dem Autoklav wurden die Nippel abschließend mit Gewinde versehen und wurden in Elektrodenfassungen von 355 mm Durchmesser eingeschraubt. Die Verbindung wurde mit einem Schraubenschlüssel auf 81 mkg festgezogen. Die Elektrodenverbindung wurde dann für die Dauer von 24 Stunden in einem Ofen bei 700° C erwärmt, wurde dann auf Raumtemperatur abgekühlt und mit einem Drehmomentschlüssel zerbrochen. Die erzielten Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt:The following examples are given for further clarification. In this group of examples, conical graphite nipples 215 mm high and 290 mm in diameter were used. These nipples were immersed in commercially available impregnating coal tar pitch which was kept in an autoclave at a temperature of 220 ° C. and under a pressure of 3.5 kg / cm 2 . After removal from the autoclave, the nipples were finally provided with a thread and screwed into electrode holders with a diameter of 355 mm. The connection was tightened to 81 mkg with a wrench. The electrode joint was then heated in an oven at 700 ° C. for 24 hours, then cooled to room temperature and broken with a torque wrench. The results obtained are shown in the table below:
in Gewichts
prozentUnlucky task
in weight
percent
Hohlräume
in 0ZoImpregnated
Cavities
in 0 zo
in mkg
zum Brechen
der VerbindungTorques
in mkg
to break
the connection
2
3
4
51 (raw)
2
3
4th
5
2,45
1,83
1,9
7,30
2.45
1.83
1.9
7.3
33,6
25,1
26,09
100,00
33.6
25.1
26.09
100.0
243,0
337,0
270,0
Bruch im Ofen83.7
243.0
337.0
270.0
Break in the oven
Andere Kohlenstoff- und Graphitverbindungsnippel sind in ähnlicher Weise zusammengesetzt worden, wobei Petroleumpech (Erweichungspunkt 100° C) und Harzpech als die Imprägnierstoffe für die Verbindungsnippel verwendet wurden. In allen Fällen wurde gefunden, daß das zum Zerbrechen der Verbindung nach der Wärmebehandlung erforderliche Drehmoment mindestens das Dreifache des Drehmomentes betrug, das erforderlich war, um eine ähnlich behandelte Verbindung zu zerbrechen, in der kein Zementierungsmittel verwendet wurde. Es wurde ferner gefunden, daß das Zementierungsmittel über die Zwischenflächen der Gewindeabschnitte der Fassung und des Nippels gleichmäßig verteilt war. Die entstehende zementierte Verbindung verringerte Fassungssplitterungen, die bei den üblichen Ausführungen auftreten. Es wurde auch nicht gefunden, daß sich die Elektrodenteile aus dem Nippel herausschraubten.Other carbon and graphite connector nipples have been assembled in a similar manner, with Petroleum pitch (softening point 100 ° C) and resin pitch as the impregnating substances for the connecting nipples were used. In all cases it was found that this caused the breakage of the joint after the heat treatment required torque was at least three times the torque required was to break a similarly treated joint in which no cementing agent was used became. It has also been found that the cementing agent over the interfaces of the threaded portions the socket and the nipple was evenly distributed. The resulting cemented joint diminished Socket splinters that occur with the usual designs. It was also not found that unscrew the electrode parts from the nipple.
Die hier beschriebenen Elektrodenverbindungen können durch Verfahren geformt werden, die ähnlich oder gleichwertig den im besonderen dargestellten Verfahren sind, und es können andere verfiüssigbare kohlenstoffhaltige Massen verwendet werden, die gleichwertig den beschriebenen Stoffen sind, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.The electrode connections described herein can be formed by methods that are similar or equivalent The processes specifically illustrated are, and there may be other liquefiable carbonaceous Compounds are used which are equivalent to the substances described without departing from the scope of the invention to leave.
Claims (5)
enthalten.Windenippels existing unfilled pores a gas
contain.
Kohlenteerpech ist, das einen Erweichungspunkt
zwischen 60 und 120° C hat.2. Threaded nipple according to claim 1, characterized in that the carbonizable mass is a
Coal tar pitch is that has a softening point
between 60 and 120 ° C.
bestehenden Gewindenippels nach den Ansprüchen 1 ;': bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß verflüssigbare kar- :' bonisierbare Masse unter Anwendung äußeren Druckes ■■ eingebracht und daß ein Glas in dem Teil der nicht i!; zu füllenden Poren im Bereich der Längsachse des':. Gewindenippels gehalten wird.5. Method of making one from carbon
existing threaded nipple according to claims 1; ': to 4, characterized in that liquefiable carbonizable mass is introduced using external pressure and that a glass is placed in the part of the non- i !; pores to be filled in the area of the longitudinal axis of the ':. Threaded nipple is held.
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