DE1046213B

DE1046213B - Gewindenippel zum Verbinden von Kohleelektroden

Info

Publication number: DE1046213B
Application number: DEG22421A
Authority: DE
Inventors: Edward C Thomas
Original assignee: Great Lakes Carbon Corp
Current assignee: SGL Carbon Corp
Priority date: 1957-06-27
Filing date: 1957-06-27
Publication date: 1958-12-11

Description

DEUTSCHES

DieErfindung betrifft einen verbesserten Gewindenippel zum Verbinden von Kohle- und Graphitelektroden, wie sie in elektrothermisohen Öfen, verwendet werden·.

Bei der Verwendung in Elektroöfen werden Graphitelektroden wegen ihres Abbrennens gewöhnlich durch doppeltwirkende Körper aus Graphit, die mit Außengewinde versehen und in der Technik als Gewindenippel bekannt sind und ähnlich wirken wie ein Stehbolzen, derart verbunden, daß sie eine fortlauf ende Kette bilden. Verglichen mit den Elektroden, die er zusammenhalt, hat der Gewindenippel notwendigerweise einen verminderten Querschnitt. Damit er trotzdem die für seine Aufgabe notwendige mechanische Festigkeit besitzt und unter der thermischen Beanspruchung, die besonders beim Zurückziehen der heißen Elektrode aus dem Ofen und dem Abschrecken an der Luft auftritt, nicht reißt, wird der Gewindenippel aus besonders hochwertigen Koksarten gemacht und nach dem Brennen gewöhnlich noch imprägniert. Darüber hinaus wird der so vorbehandelte Nippel noch eingeschnitten oder mit Schlitzen versehen, die die thermische Spannung ausgleichen und ein Reißen unter der Abschreckung verhindern sollen. Solche geschlitzten Gewindenippel sind aus den deutschen Patentschriften 271541, 520394 und 531490, jeweils Fig. 1 der Zeichnungen, und aus der USA.-Patentschrift 1 040 830 an sich bekannt. Es wurde nun entdeckt, daß sich durch eine neuartige Schnittführung die Widerstandsfähigkeit der Gewindenippel weit über die aus den genannten Patentschriften bekannten Werte hinaus steigern läßt.

So ist ein Ziel der Erfindung das Vorsehen eines Gewindenippels aus Kohle mit parallel zur Achsrichtung über seine ganze Länge verlaufenden Längsschlitzen zum Verbinden von Kohleelektroden, gekennzeichnet durch einen oder mehr nichtradiale Längsschlitze, die sich bis zu einer Tiefe von mehr als 40 % des Hauptdurchmessers des Gewindenippels, in jedem Falle aber bis knapp zur Abtrennung eines Teils des Gewindenippels erstrecken.

Zum besseren Verständnis wird auf die Zeichnungen verwiesen, die eine Reihe von Ausführungsformen der Erfindung schematisch erläutern.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Gewindenippels 10, der drei Einschnitte 12 hat, die die Gewindegänge 11 durchschneiden.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den in Fig. 1 abgebildeten Gewindenippel auf der Linie 2-2.

Fig. 3 ist ein ähnlicher Querschnitt einer weiteren Ausführungsform, bei der vier Schlitze 12 verwendet werden.

Fig. 4 ist ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform, bei der gekrümmte Schlitze 13 verwendet werden.

Gewindenippel zum Verbinden
von Kohleelektroden

Anmelder:

Great Lakes Carbon Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,

Pienzenauerstr. 2, Patentanwälte

Edward C. Thomas, New York, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 5 ist ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform, die einen einzelnen Schlitz 14 in Form einer archimedischen Spirale hat.

Es wurde gefunden, daß durch die Anordnung eines oder mehrerer nichtradialer Längsschnitte oder -schlitze in einem Gewindenippel, der zum Verbinden von Kohle- oder Graphitelektroden benutzt werden soll, die entstandene Stoßstelle eine erheblich verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen mechanische und thermische Schocks aufweist, denen solche Stoßstellen in elektrothermischen Verfahren ausgesetzt sind. Diese Schlitze können in den Gewindenippeln aus Graphit durch einen Sägevorgang angelegt werden, wobei darauf zu achten ist, daß das Abtrennen eines wesentlichen Teils vom Gewindenippel (entweder eines peripheren oder zentralen Teils) vermieden wird.

Die Gewindenippelrohlinge können nach den üblichen Verfahren, z. B. aus Petroleumkoks, Anthrazit, Graphit, Abfällen von Kohleelektroden od. dgl. mit einer genügenden Menge von Pech oder bituminösem Material als Bindemittel hergestellt werden. Die Mischung wird gewöhnlich oberhalb des Schmelzpunktes des Bindemittels durchgeführt, um eine gute Durchmischung zu gewährleisten. Es können auch kleine Mengen viskoser Petroleumöle als Schmiermittel hinzugefügt werden, besonders wenn der Nippelwerkstoff durch einen Ziehtrichter stranggepreßt werden soll. Dann wird der gepreßte oder geschmolzene »grüne« Nippelwerkstoff gebrannt, um den Binder zu verkohlen, und danach kann der gebrannte Kohlekörper geeignet imprägniert und auf höhere Temperaturen erhitzt werden, um die Ausgangsstoffe zu graphitieren.

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Als nächster Schritt kann die Nippelmasse zu einem Gewindenippel bearbeitet werden, der entweder eine zylindrische oder die in Fig. 1 abgebildete verjüngte Form haben kann. Zuletzt werden die nichtradialen Schlitze oder Einschnitte in den Nippel geschnitten, und zwar in Längsrichtung in bezug auf die Achse des Nippels. Die Tiefe der Schlitze wird bis zu mehr als 40% des Hauptdurchmessers des Gewindenippels, in jedem Fall aber im wesentlichen bis knapp zur Abtrennung eines Teils des Gewindenippels geführt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden in einen Gewindenippelrohling, der wie oben beschrieben hergestellt wurde, drei von den nichtradialen Längsschlitzen so in den Gewindenippel geschnitten, daß sie ein Muster nach Fig. 2 bilden. Die Tiefe der Schlitze beträgt mehr als 40 % des Nippeldurchmessers.

Eine weitere Ausführungsform enthält vier nichtradiale Längsschlitze, die so eingeschnitten sind, daß sie in jedem Querschnitt des Gewindenippels ein symmetrisches Muster gerader Linien bilden, wobei jeder der Schlitze in einer Ebene liegt, die zu den Ebenen der beiden angrenzenden Schlitze senkrecht ist, wie es Fig. 3 zeigt.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der mindestens drei gekrümmte Schlitze so in den Gewindenippel geschnitten sind, daß sie in einem Querschnitt des Gewindenippels kurvenförmige Muster bilden und sich bis zu einer Tiefe von mehr als 40 % vom Hauptdurchmesser des Gewindenippels erstrecken.

In einer letzten Ausführungsform, die Fig. 5 wiedergibt, ist ein gekrümmter Schlitz so eingeschnitten, daß er im Querschnitt des Gewindenippels eine archimedische Spirale bildet, wobei dieser Schlitz natürlich eine größere Tiefe als 40% vom Hauptdurchmesser erreicht, ohne irgendwelche Teile des Gewindenippels abzutrennen. Es wurde gefunden, daß ein solcher Spiralschlitz, wie ihn Fig. 5 zeigt, drei oder mehr der in den obigen Ausführungsformen enthaltenen Schlitze gleichwertig ist.

Die Breite der Schlitze kann sich bei allen beschriebenen Ausführungsformen von 0,89 bis 3,18 mm belaufen. In manchen Fällen ist es günstig, wenn eine Beilage aus Karton od. dgl. in die Schlitze eingelegt wird, um dadurch dem Gewindenippel für den Zusammenbau größere Steifheit zu verleihen. Die anschließende Verwendung des Gewindenippels an einer Stoßstelle der Elektroden während des Ofenbetriebs hat eine Verkohlung der Beilagen zur Folge, bei der wenig Rückstand bleibt, der die Seitenwände der Schlitze an ihrer Beweglichkeit gegeneinander und an ihrer Funktion des Druckausgleichs hindern könnte. Dem gleichen Zweck wie eine Kartonbeilage kann ein Füllen der Schlitze mit einem kohlenstoffhaltigen Bindemittel (das bei Raumtemperatur im wesentlichen fest ist) vor dem Zusammenbau dienen.

Beispiel I

Ein Gewindenippel aus Graphit (von etwa 280 mm Durchmesser) ähnlich dem in Fig. 1 abgebildeten, aber nicht geschlitzt, wurde zur Verbindung von zwei Graphitelektroden (508 mm Durchmesser), die passende Gewindesockel hatten, verwendet. Die Baugruppe wurde in einen »Globar«-Ofen gesenkt und auf eine Temperatur von 1390° C erhitzt. Dann wurde die Baugruppe aus dem Ofen genommen, an freier Luft aufgehängt und abkühlen gelassen. Der Elektrodensockel riß nach 3V2 Minuten Kühlung.

Beispiel II

Ein Gewindenippel wie der im Beispiel I beschriebene wurde so eingesägt, daß er einen einzigen radialen Längsschlitz mit einer Tiefe von 60% des Hauptdurchmessers und einer Breite von 0,89 mm aufwies. Der Gewindenippel wurde zum Verbinden von zwei der oben beschriebenen Elektroden verwendet und die Baugruppe in ähnlicher Weise in den Ofen gesenkt und auf 1450° C erhitzt. Beim Herausnehmen zur Kühlung, wie im Beispiel I beschrieben, entwickelten sich keine Risse. Die zusammengebaute Stoßstelle wurde in den Ofen zurückgebracht und auf 1505° C erhitzt und erneut zur Abkühlung herausgenommen. Nach 4 Minuten Kühlen entwickelte sich in einem Sockel ein Riß.

Beispiel III

Ein Gewindenippel, wie im Beispiel II beschrieben, aber mit einer Schlitzbreite von 3,18 mm, wurde durch Erhitzen auf 1450° C, wie oben beschrieben, geprüft. Es entstand kein Sockelriß. Beim erneuten Erhitzen auf 1505° C entwickelte sich nach 5V2 Minuten Kühlung ein Riß,

Das Wort »Kohle«, wie es hier und in den Ansprüchen verwendet wird, soll sowohl den sogenannten »gasgebrannten« oder amorphen Kohlenstoff wie auch Graphit einschließen.

Claims

Patentansprüche:

1. Gewindenippel aus Kohle mit parallel zur Achsrichtung über seine ganze Länge verlaufenden Längsschlitzen zum Verbinden von Kohleelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindenippel einen oder mehr nichtradiale Längsschlitze hat, die sich bis zu einer Tiefe von mehr als 40°/» des Hauptdurchmessers des Gewindenippels, in jedem Falle aber bis knapp zur Abtrennung eines Teils des Gewindenippels erstrecken.

2. Gewindenippel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze in dem Querschnitt des Gewindenippels ein Muster gerader Linien bilden, wobei das Muster vorzugsweise symmetrisch ist.

3. Gewindenippel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei vier Schlitzen jeder in einer Ebene liegt, die zu den Ebenen der angrenzenden Schlitze senkrecht ist.

4. Gewindenippel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze im Querschnitt des Gewindenippels kurvenförmige Muster, wie eine archimedische Spirale, bilden.

5. Gewindenippel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die archimedische Spirale ihr Ende annähernd im Mittelpunkt des Querschnitts hat.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 271 541, 520394,
490;
USA.-Patentschrift Nr. 1 040 830.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen