DE1076845B

DE1076845B - Nippelverbindung mit zylindrischem oder konischem Nippel fuer Kohle- und Graphitelektroden fuer Elektrostahloefen

Info

Publication number: DE1076845B
Application number: DEF23046A
Authority: DE
Inventors: Herbert Kunzke
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1957-05-17
Filing date: 1957-05-17
Publication date: 1960-03-03

Description

Die Elektroden der Stahlöfen sind im Betrieb sehr hohen Temperaturen und beim Ausfahren einem schroffen Temperaturwechsel ausgesetzt. Beim Abkühlen der Elektroden besteht anfänglich ein Temperaturgefälle von etwa 1500 bis 1800° C. Infolge dieses Temperaturunterschiedes treten Spannungen auf, die die Elektroden bis zur Grenze der Belastbarkeit beanspruchen. Am stärksten gefährdet sind die Stoßstellen, wo in den durch das Gewinde ohnehin geschwächten Querschnitten erhebliche zusätzliche Spannungen auftreten. Diese Spannungen sind wesentlich bedingt durch die üblichen Trapez- und Kordelgewinde, die die Nippelschachtel trotz erheblichen Gewindespiels am Schrumpfen hindern. So sprengt insbesondere bei den gebräuchlichen konischen Nippeln der noch heiße Nippel infolge ungenügenden radialen Spiels die schroff abgekühlten Sahachteln.

Die in den Schachtel wandungen auftretenden Spannungen können noch erhöht werden durch Exzentrizitäten, die sich beim Anstücken oder im Betrieb einstellen, und durch extreme Erhitzung des Nippels, z. B. infolge von mangelhaftem Stromübergang an den Elektrodenstoßflächen.

Wie die immer wieder auftretenden Schachtelrisse und Brüche beweisen, ist das dargestellte Problem durch die Nippelverbindungen bekannter Art noch nicht befriedigend gelöst.

Es wurde nun eine Nippelverbindung mit zylindrischem oder konischem Nippel mit Sägegewinde für Kohle- und Graphitelektroden für Elektrostahlöfen gefunden, bei welcher die an den Verbindungsstellen der Elektroden auftretenden Spannungen auf die durch die kalorischen Eigenschaften der Werkstoffe und die Querschnittsschwächung bedingte Höhe reduziert und Schachtelrisse sowie Brüche vermieden werden. Erfindungsgemäß ist die Nippelverbindung dadurch gekennzeichnet, daß die tragende Gewindefläche eine Flankenneigung von 90° (Fig. 1) zur Längsachse des Nippels oder eine leichte Hinterschneidung (Fig. 2) aufweist und in jede Stirnseite des Nippels ein Zentrierstift, der bei Betriebstemperatur schmilzt, eingesetzt ist. Der mit einem Sägegewinde versehene Nippel besitzt ferner im mittleren Teil eine Freidrehung von drei oder mehr Gewindegängen, und die Stoßflächen der Elektroden sind zweckmäßig kegelig oder ballig ausgebildet. Das Gewindespiel ist hierbei so bemessen, daß es die Schrumpfung der Schachtel aufnehmen kann. Dadurch wird erreicht, daß keine mechanisch bedingten radialen Ringspannungen auftreten können; auch durch das Schrumpfen der Schachtel entstehen keine (thermischen) Ringspannungen.

Eine Nippelverbindung gemäß der Erfindung ist in beispielsweiser Ausführung in Abb. 1 dargestellt, wo-Nippelverbindung mit zylindrischem

oder konischem Nippel

für Kohle- und Graphitelektroden

für Elektrostahlöfen

Anmelder:

Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft

vormals Meister Lucius & Brüning,

Frankfurt/M., Brüningstr. 45

Herbert Kunzke, Frankfurt/M.,
ist als Erfinder genannt worden

bei 1 den Nippel, 2 das Sägegewinde, 3 die mittlere Freidrehung, 4 den bei Betriebstemperatur schmelzenden Zentrierstift, 5 den Nippelboden, 6 die Stoßflächen der Elektroden und 7 die Schachtel bedeutet. Nach Einschlagen der Zentrierstifte in die Stirnseiten der Nippel wird die Annippelung bzw. Anstückelung in der üblichen Weise durchgeführt. Die Zentrierstifte, die in eine zentrale Aussparung der Elektroden eingreifen, bewirken in Verbindung mit der kegeligen oder balligen Gestaltung der Elektrodenstoßflächen eine koaxiale Lage aller Teile.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Nippelverbindung bietet gegenüber den bekannten Nippelverbindungen den Vorteil, daß sich die radialen Schrumpfungen der Schachtel 7 beim Abkühlen ungehindert durch den Nippel ausspielen können und daß beim Annippeln bzw. Anstückeln sowie unter dem Einfluß der Eigengewichte bei frei hängenden Elektroden im wesentlichen nur axiale Spannungen in Schachteln und Nippeln auftreten. Durch die Zentrierstifte und die kegeligen oder balligen Stoßflächen, die beispielsweise unter einem Winkel von 50 bis 70° verlaufen, ist ein axialer Sitz der Verbindungsstellen gewährleistet. Die bei Betriebstemperatur schmelzenden Zentrierstifte hindern im Gegensatz zu verkokenden Einlagen und Verkittungen in keiner Weise die axialen Relativbewegungen des Nippels gegen die Elektroden, die infolge der verschiedenen Wärmedehnungen oder Schrumpfungen eintreten.

Die Freidrehung 3 des Nippels, die über das zur Gewindefertigung erforderliche Maß erheblich hinausgeht — sie kann beispielsweise das Vierfache oder mehr der Ganghöhe betragen —, gestattet das Anbringen einer wirksamen Vorspannung, die in Verbin-

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dung mit dem Sägegewinde keine wesentlichen Radialoder Tangentialspannungen verursacht.

Durch die kegeligen oder balligen Stoßflächen wird eine erhebliche Vergrößerung der Kontaktflächen und eine Entlastung des Nippels vom Stromfluß bewirkt.-Die Nippeltemperatur wird dadurch im wesentlichen nur durch die Wärmeleitung bestimmt, und Schachtelfrakturen infolge extremer Werte für die Nippeltemperatur treten nicht mehr auf.

In vielen Fällen kann man jedoch auch auf die kegeligen oder balligen Stoßflächen der Elektroden verzichten und plane Stoßflächen anordnen, weil das verwendete Sägegewinde das Anbringen einer erheblichen Vorspannung erlaubt, die auch bei dieser Anordnung einen relativ guten Kontakt sichert. Es ist jedoch vorteilhaft, in diesen Fällen beim Anstücken eine Zentriervorrichtung an sich bekannter Art zu verwenden, um beim Verschrauben achsengleiche Lage der Elektroden zu sichern.

Selbstzentrierung des Nippels kann aber auch erreicht werden durch Hinterschneiden der tragenden Flanke, wie in Abb. 2 dargestellt. Die in die Stirnflächen des Nippels eingeschlagenen Stifte 4 dienen dann nur noch zur Einhaltung der zwischen Nippelstirnfläche und Elektrodenaussparung erwünschten Distanz. Wesentliche Vorteile gegenüber dem Bekannten bietet die Erfindung insbesondere dadurch, daß die im Betrieb und beim Ausfahren der Elektroden an der Nippelverbindung auftretenden Radial- und Tangentialspannungen auf ein erträgliches Maß reduziert werden und daß sie ein Hindernis für die sich in der Stahlwerkspraxis immer deutlicher abzeichnende Entwicklung nach größeren Elektrodendurchmessern ausräumt.

Claims

Patentansprüche:

1. Nippelverbindung mit zylindrischem oder konischem zentriertem Nippel mit Sägegewinde für Kohle- und Graphitelektroden für Elektro» stahlöfen, dadurch gekennzeichnet, daß die tragende Gewindefläche eine Flankenneigung von 90° (Fig. 1) zur Längsachse des Nippels oder eine leichte Hinterschneidung (Fig. 2) aufweist und in jede Stirnseite des Nippels ein Zentrierstift (4), der bei Betriebstemperatur schmilzt, eingesetzt ist.

2. Nippelverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nippel im mittleren Teil eine Freidrehung (3) von drei oder mehr Gewindegängen aufweist.

3. Nippelverbindung nach Ansprüchen 1 und 2, bei der die Stoßflächen der Elektroden eine Zentrierung aufweisen, gekennzeichnet durch eine ballige oder kegelige Ausbildung der Stoßflächen (6) der Elektroden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 887 854, 901 221.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen