DE1565269C

DE1565269C - Device for the production of arc electrodes

Info

Publication number: DE1565269C
Application number: DE19651565269
Authority: DE
Inventors: Stig Montelius Nils Erik Vasteraas Hassellof Aake Surahammar Johnsson, (Schweden)
Original assignee: Allmanna Svenska Elektnska AB, Vasteraas (Schweden)
Priority date: 1964-08-04
Filing date: 1965-07-23
Publication date: 1973-05-30

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Herstellen von Lichtbogenelektroden, die keinen Wasserstoff oder Wasserdampf abgeben, gegebenenfalls ein Kernteil aufweisen und im übrigen aus einem mit Flußmittel, Bindemittel oder anderen Zusätzen v.ejcv: setzten pulverförmigen Ausgangsmaterial bestehen, welches unter Aufwendung von Druck zusammengefügt ist.The invention relates to a device for manufacturing of arc electrodes that do not emit hydrogen or water vapor, if necessary Have core part and otherwise made of a flux, binder or other additives v.ejcv: consist of powdered starting material, which is put together with the application of pressure is.

Umhüllte Schweißelektroden werden üblicherweise so hergestellt, daß auf einen. Kerndraht mit verhältnismäßig niedrigem Drußfc- irr einer oder mehreren ■ Druckrichtungen der Elektrodenmantel in feuchtem Zustand aufgedrückt und danach der Mantel durch Erwärmung im wesentlichen von dem wasserhaltigen Bindemittel der Plastizierungsmittel oder von dem Wassergehalt anderer Zusätze des Mantels befreit wird. Ein Nachteil dieser Methode ist, daß das Wasser oder der in gewissen Verbindungen des Mantels enthaltene Wasserstoff-iucht; vollständig entferntSwirdi'- >■>. und man beim Schweißen einen gewissen Wasserstoffgehalt im Schweißgut bekommt, der schädlich ist, insbesondere beiyjjpchbeständigem, mehr:.,oderff5 weniger hochlegiertem Stahl.Covered welding electrodes are usually manufactured so that on one. Core wire with relatively low Drußfc- irr one or more ■ pressure directions the electrode jacket is pressed in the wet state and then the jacket is freed by heating essentially from the water-containing binder of the plasticizing agent or from the water content of other additives in the jacket. A disadvantage of this method is that the water or the hydrogen contained in certain compounds of the mantle iucht; completely removedSwirdi'->■>. and when welding you get a certain hydrogen content in the weld metal, which is harmful, especially in the case of resistant steel, more:., orff5 less high-alloy steel.

Es ist auch bereits bekannt, ummantelte Schweißelektroden herzustellen, wobei der Elektrodenmantel durch Aufpressen einer..Masse, die als PlastifizieT. rungsmittel mindestens eine organische Substanz mit^; einer hohen Viskosität enthält, gebildet und derart^ getrocknet wird, daß in diesem keine organischen, im Schweißgut eine Porenbildung. bewirkenden Substanzen verbleiben (schweizerische Patentschrift 299 790). Es ist hier'· auf chemischem Weg geglückt; Wasserstoffsprödigkeit zu vermeiden, was auf mechanischem Weg noch nicht erreicht worden ist.It is also already known to produce coated welding electrodes, the electrode coating being produced by pressing on a mass which is known as a plasticizer. at least one organic substance containing ^; contains a high viscosity, is formed and is dried in such a way that no organic pores are formed in the weld metal. causing substances remain (Swiss patent 299 790). It was successful here chemically; Avoid hydrogen embrittlement, which has not yet been achieved mechanically.

Man hat auch bei der Herstellung von Pulverkörpern für Atomreaktoren diese Körper mittels Gas bei bestimmten Druck und eingebettet in einem äußeren Pulvermantel, das von einer Hülle umgeben ist, kompaktiert, wobei man hauptsächlich an den Seiten des Körpers eine gewisse geringere Kompaktierung unter gleichzeitiger Entgasung des Inhalts erhält. Man hat den Pulverkörper dabei gleichzeitig auf Sinterungstemperatur erwärmt. Es ist im Prinzip auch bekannt, an Stelle von Gas ein flüssiges Druckmittel anzuwenden.These bodies are also used in the manufacture of powder bodies for nuclear reactors by means of gas at certain pressure and embedded in an outer powder coating, which is surrounded by a shell is, compacted, with some less compaction mainly on the sides of the body with simultaneous degassing of the contents. You have the powder body at the same time heated to sintering temperature. In principle, it is also known to use a liquid pressure medium instead of gas apply.

Ein Nachteil dieser bekannten Methoden und der damit hergestellten Pulverkörper ist Jie begrenzte Kompaktierung und der nicht allseitige Druck, wodurch man keine allseitige Kompaktierung erhielt. Die angewandten Hüllen konnten nicht allseitig verschlossen werden und ließen somit keine isostatische Kompaktierung zu.A disadvantage of these known methods and the powder bodies produced with them is limited Compaction and the non-all-round pressure, which did not result in all-round compaction. The covers used could not be closed on all sides and thus left no isostatic Compaction too.

Bei der Herstellung beispielsweise von Graphitelektroden für Lichtbogenofen u. dgl. verwendet man als Ausgangsmaterial gemahlene Rohkohle, die mit einem Bindemittel zusammengebacken und vermischt wird, d: h. mit mehr oder weniger wasserhaltigem bzw. Wasserstoff enthaltenden Pech. Der derart zusammengebackene Körper wird dann zwecks Graphitisierung auf 3000 bis 6000⁰C erwärmt. Trotz dieser Behandlung sind die Elektroden oft nicht frei von Wasserstoff. Auch bei anderen Arten der. Elektrodenherstellung kommt die Verwendung von wasserstoffhaltigen Bindemitteln mit ähnlichen Nachteilen vor.In the production of graphite electrodes for electric arc furnaces and the like, for example, ground raw coal is used as the starting material, which is baked and mixed with a binding agent, i.e. with more or less hydrous or hydrogen-containing pitch. The body thus baked together is then heated ^{to 3000 to 6000 ° C. for the purpose of graphitization.} Despite this treatment, the electrodes are often not free from hydrogen. Also with other types of. For electrode manufacture, the use of hydrogen-containing binders occurs with similar disadvantages.

Ein anderer Nachteil bei der üblichen Elektrodenherstellung ist, daß man keine zufriedenstellende Homogenität der Elektroden erhält, was ihre Brenneigenschaften beeinträchtigt.Another disadvantage with conventional electrode manufacture is that it is not satisfactory The homogeneity of the electrodes is maintained, which affects their burning properties.

Aufgabe der Erfindung ist die Ausbildung einer Einrichtung, mit der Lichtbogenelektroden der eingangs genannten Art hergestellt werden können, die ohne Verwendung organischer Bindemittel nur unter Aufwendung von Druck ein homogenes und gleichmäßig verdichtetes Gefüge des" pulverförmigen Ausgangsmaterials besitzen und weder Wasserdampf noch Wasserstoff abgeben.The object of the invention is to design a device with which the arc electrodes of the initially mentioned type can be produced without the use of organic binders only under Application of pressure a homogeneous and evenly compacted structure of the "powdery starting material own and emit neither water vapor nor hydrogen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zum Verdichten der Bestandteile in der Pulvermetallurgie —z.B. aus der USA. Patentschrift 2725 288— bekannte, die Bestandteile einschließende, nachgiebige und einem hohen Druck aussetzbare Hülle enthält, wobei als Hülle ein Beutel, ein gekrümmtes Rohr oder, wie bebekannt, ein gerades· Rohr anwendbar sind,*die für eine isostatische Druckeinwirkung von außen allseits -geschlossen sind. Die F.onn der Hülle und deren übrigen Eigenschaften lassen zu, daß man isostatisch und unter Erwärmung pressen kann, wobei unter anderem einwintern stattfindet Man vermeidet auch das Einmischen von schädlichen Zusätzen in der Pulvermasse, da deren Verdichtung auf mechanischem Weg erreicht werden kann, d. h. durch isostatisches Pressen. Der allseitige Druck, den man mit Hilfe von Gas oder Flüssigkeit als Druckmittel erhält und dem man den Beutel oder die Rohre aussetzen kann, bewirkt ein allseitiges Zusammenpressen des eingeschlossenen Pulvers und der übrigen Bestandteile, und man erhält eine sehr homogene und beständige Elektrode mit guten Brenneigenschaften und ohne Wasserstoffgehalt.The device according to the invention is characterized in that it is used for compressing the constituents in powder metallurgy - e.g. from the USA. Patent Specification 2725 288 - known, the components enclosing, resilient and highly pressurizable shell contains, as Sheath a bag, a curved tube or, as is known, a straight tube can be used, * those for an isostatic pressure from the outside -closed on all sides. The F.onn of the shell and their other properties allow that you can press isostatically and with heating, with other wintering takes place one also avoids the mixing of harmful additives in the powder mass, since their compression on mechanical Way can be reached, d. H. by isostatic pressing. The pressure on all sides with the help of gas or liquid as a pressure medium and to which the bag or the tubes are exposed can, causes the enclosed powder and the other components to be compressed on all sides, and a very homogeneous and stable electrode with good burning properties is obtained and without hydrogen content.

Die Einrichtung kann zur Herstellung herkömmlicher Elektroden verwendet werden, wie z. B. von Schweißelektroden mit einer Hülle, die ein Pulver mit Legierungszusätzen, Flußmittel, Reduktionsmittel, Bindemittel usw. enthält, wobei der Vorteil der erhöhten Homogenisierung und somit der besseren Brenneigenschaften erhalten wird; auch lassen sich mit ihr Graphitelektroden für Lichtbogenofen herstellen. The device can be used to manufacture conventional electrodes, such as e.g. B. from Welding electrodes with a sheath containing a powder with alloy additives, flux, reducing agent, Contains binders, etc., with the advantage of increased homogenization and thus better Burning properties is obtained; it can also be used to produce graphite electrodes for electric arc furnaces.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt, es zeigtIn the drawing, an example embodiment of the device according to the invention is shown, it shows

F i g. 1 einen Elektrodenkörper unter isostatischem Druck,F i g. 1 an electrode body under isostatic pressure,

Fig.2 eine alternative Ausführung der nachgiebigen Hülle undFig.2 shows an alternative embodiment of the flexible envelope and

F i g. 3 das gleichzeitige Pressen mehrerer Elektrodenkörper. F i g. 3 the simultaneous pressing of several electrode bodies.

In Fig. 1 ist eine Einrichtung für die Elektrodenherstellung nach der Erfindung gezeigt, die sich auf die Herstellung von Schweißelektroden bezieht. In einem Beutel 11 ist ein Kerndraht von niedriglegiertem Stahl 12 eingeschlossen, der in Elektrodenpulver 13 aus Aluminium, Titanium, Ferromangan, Kryolit, Erdalkalimetallkarbonat und Flußspat eingebettet ist. Der Beutel 11 mit seinem Inhalt wird in eine Druckkammer 14 eingeschlossen, die mit einem Druckmittel gefüllt ist. Von einer Druckerzeugungsanlage 15, z. B. von einer Pumpe oder einem Kompressor, wird ein isostatischer Druck auf den Beutel mit Inhalt ausgeübt. Der Druck muß über 1000 atü, vorteilhaft über 2500 bis 4000 atü gehalten werden, aber es können auch Drücke bis zu 10 000 atü und höher angewendet werden. Durch die isostatische Druckbehandlung erhält man ganz oder teilweise ohne Hilfe eines wasserstoffhaltigen Bindemittels, z. B. Wasser, eine homogene Elektrode, die gegebenenfalls einer nachfolgenden Sinterung mit oder ohne Gasdruck ausgesetzt werden kann.In Fig. 1 a device for the electrode production according to the invention is shown, which relates to relates to the manufacture of welding electrodes. In a bag 11 is a core wire of low alloy Steel 12 enclosed, which is in electrode powder 13 made of aluminum, titanium, ferromanganese, Cryolite, alkaline earth metal carbonate and fluorspar is embedded. The bag 11 with its contents is enclosed in a pressure chamber 14 which is filled with a pressure medium. From a pressure generation system 15, e.g. B. from a pump or a compressor, an isostatic pressure is applied exercised the bag with its contents. The pressure must be kept above 1000 atmospheres, advantageously between 2500 and 4000 atmospheres but pressures up to 10,000 atmospheres and higher can also be used. Through the isostatic pressure treatment is obtained in whole or in part without the aid of a hydrogen-containing one Binder, e.g. B. water, a homogeneous electrode, which optionally with a subsequent sintering or can be exposed without gas pressure.

Die Einrichtung kann auch zur Herstellung von Rohrelektroden verwendet werden. Hierbei dient als nachgiebige Hülle das Elektrodenrohr aus Stahl, Kupfer usw., in das pulverförmiges Material eingeschlossen ist. Das Rohr kann gerade oder gebogen sein, eventuell in Form einer Spule, zwecks Verwendung in Schweißautomaten. Das Rohr wird an beiden Enden gedichtet und danach dem isostatischen Druck ausgesetzt.The device can also be used to manufacture tubular electrodes. This serves as a resilient sheath the electrode tube made of steel, copper, etc., enclosed in the powdery material is. The tube can be straight or curved, possibly in the form of a coil, for use in automatic welding machines. The tube is sealed at both ends and then the isostatic Exposed to pressure.

Der Druck kann in kaltem Zustand¹ ausgeübt werden; darauf kann nur Sinterung oder ein zweiter Druckprozeß unter Erwärmung folgen, bei dem auch die Sinterung stattfindet, oder man kann auch denThe pressure can be applied in the cold state ¹ ; this can only be followed by sintering or a second printing process with heating, in which sintering also takes place, or one can also use the

ίο isostatischen Druck gleichzeitig mit einer Erwärmung anwenden.ίο isostatic pressure at the same time as heating use.

Der Beutel 11 kann durch einen Gummikörper 16 mit mehreren Löchern 17 für die Elektroden (F i g. 2) ersetzt werden.The bag 11 can be replaced by a rubber body 16 with several holes 17 for the electrodes (FIG. 2) be replaced.

Man kann in einer Druckkammer mehrere, eventuell eine große Anzahl Beuteln mit Elektroden (F i g. 3) einschließen und diese gleichzeitig einem isostatischen Druck aussetzen.
Außer Gas oder Flüssigkeit können als Druckmittel verschiedene feste Materialien verwendet werden, die elastisch oder in anderer Weise nachgiebig oder in Pulverform sind.Several, possibly a large number of bags with electrodes (FIG. 3) can be enclosed in a pressure chamber and these can be subjected to isostatic pressure at the same time.
In addition to gas or liquid, various solid materials can be used as pressure medium, which are elastic or otherwise compliant or in powder form.

Bei der Schweißelektrodenherstellung kann das Pulver im Hinblick auf seine Menge und Zusammensetzung längs der Elektrodenlänge variiert werden.When producing welding electrodes, the powder can be used in terms of its quantity and composition can be varied along the length of the electrode.

Bei der Herstellung von Graphitelektroden für Lichtbogenofen wird das Kohlenpulver in einen Beutel oder in eine andere nachgiebige Hülle in ähnlicher Weise eingebracht, wonach die Graphitisierung in einem geeigneten Ofen ausgeführt werden kann.In the manufacture of graphite electrodes for electric arc furnaces, the carbon powder is converted into a Bag or in another flexible envelope placed in a similar manner, after which the graphitization can be carried out in a suitable oven.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Device for the production of arc electrodes which do not emit hydrogen or water vapor, optionally have a core part and otherwise consist of a powdered starting material mixed with flux, binding agent or other additives, which is put together under the application of pressure, characterized by a for compressing the components ( 13) known in powder metallurgy, the components enclosing, resilient and a high pressure exposed shell (11; 16), the shell being a bag (11), a rubber body (16), a curved tube or, as known, a straight tube are applicable, which for an isostatic pressure action of ^; are closed on all sides on the outside.