DE2203226A1

DE2203226A1 - Verfahren zur Herstellung einer vorlaeufigen Anordnung eines Elektrodenabschnitts mit einem Anschlussstueck

Info

Publication number: DE2203226A1
Application number: DE19722203226
Authority: DE
Inventors: Gazda Irving William
Original assignee: Great Lakes Carbon Corp
Current assignee: SGL Carbon Corp
Priority date: 1971-02-09
Filing date: 1972-01-24
Publication date: 1972-08-17
Also published as: ES399438A1; FR2124392A1; AU3789772A; DE2203226B2; CA947052A; ZA72179B; US3717911A; BE778769A; JPS54535B1; FR2124392B1; GB1334627A; IT949660B; BR7200698D0

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. ΕΙΤΧ,Ε · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE

D.8000 MÖNCHEN 81 · ARABEUASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

Great Lakes Carbon Corporation, New York, N.Y./USA

Verfahren zur Herstellung einer vorläufigen Anordnung eines Elektrodenabschnitts mit einem Anschlußstück

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Graphitelektroden, wie sie in Lichtbogenelektroöfen und ähnlichen Einrichtungen verwendet werden, in denen die Elektroden beim Gebrauch abschmelzen und kontinuierlich in den Ofen oder sonstige Einrichtungen, in denen sie verwendet werden, nachgeschoben werden müssen.

Um dieses kontinuierliche Nachschieben zu erleichtern, sind die Elektrodenabschnitte an jedem Ende mit einer geeigneten Bohrung und einem Gewinde versehen, wodurch mit

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Hilfe eines entsprechend geformten und mit Gewinde versehenen Anschlußstückes eine Vereinigungsstelle vorgesehen ist. Auf diese Art und Weise wird eine neue Elektrode mit der abschmelzenden vereinigt, indem ein Anschlußstück in die Bohrung entweder des neuen oder des teilweise abgeschmolzenen Elektrodenabschnittes eingesetzt und die aus dem Elektrodenabschnitt und Anschlußstück zusammengesetzte Anordnung mit dem anderen Elektrodenabschnitt vereinigt wird. Die Anschlußstücke und entsprechenden Bohrungen in den Elektrodenabschnitten können parallel zur Anschlußstückachse verlaufende, mit Gewinde versehene Seiten besitzen. Es ist jedoch allgemein eher üblich und vorteilhaft, das Anschlußstück konisch zu formen, so daß sein größter Durchmesser in der Mitte und damit in der Kontaktebene der Elektrodenabschnitte liegt. Ein solches konisches Anschlußstück wird in eine entsprechend konische, mit Gewinde versehene Bohrung bzw. Fassung des Elektrodenabschnittes eingeschraubt, wobei das Ende mit kleinerem Durchmesser bzw. die Unterseite des Anschlußstückes am tiefsten in den Elektrodenkörper eindringt. Beim Versehen der konischen Anschlußstücke mit einem Gewinde für die Vereinigung von Elektrodenabschnitten verbleibt die Gewindetiefe allgemein gleichmäßig, ob sie nun an den Enden kleineren Durchmessers oder in der Mitte mit großem Durchmesser gemessen wird. Üblicherweise ist auch an der zusammengebauten Vereinigungsstelle jeweils eine Gewindeflanke belastet, und zwar die in größerer Nähe des geometrischen Zentrums des Anschlußstückes, und eine Flanke nicht belastet, und zwar die der belasteten Flanke gegenüberliegende (d.h. die unbelastete Gewindeflanke ist in größerer Nähe der Stirnseiten des Anschlußstückes, und die belastete Gewindeflanke ist dem geometrischen Zentrum des Anschlußstückes näher. In der vorliegenden Erfindung werden die Flanken dementsprechend definiert). Die belastete Flanke trägt im allgemeinen die

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meiste oder gesamte zwischen Anschlußstück und Elektrodenabschnitten auftretende Druckspannung.

Bei dieser Art einer Verbindungsstelle besteht bei der zuerst zusammengebauten Hälfte wenig oder gar kein Abstand an der unbelasteten Planke, während ein maximaler Abstand an der unbelasteten Flanke der angeschlossenen zweiten Hälfte auftritt.

Bei solchen Verbindungen lockerten sich die Elektrodenabschnitte nicht selten und schraubten sieh aus den verbindenden Anschlußstücken, wodurch häufig große Strom- und/oder Graphitmaterialverluste aufgrund erhöhten elektrischen Widerstandes an den Ver - einigungssteilen auftraten, und/oder ein Elektrodenabschnitt sich vollständig abschraubte und in das Metallbad am Boden des Ofens fiel.

Es besteht die voll erkannte Notwendigkeit, die beschriebenen Abstandsunterschiede gleichmäßiger zu verteilen, um aufgrund von mangelndem Fxpansionsraum auftretende und ein Reißen der Vereinigungsstelle bewirkende Wärmespannungen zu reduzieren oder ihnen entgegenzuwirken, und es wurden durch Fachleute verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Gewindeabstandes zu bewerkstelligen. Dieses Problem und mehrere Lösungen dafür werden z.B. in den US-PS 2 970 854, 2 957 716, 3 o88 762, 3 134 Öl6, 3 I²^o 967, 3 517 95* und 3 517 957 und auch in dem deutschen Patent 1 091 253 erörtert.

Die mit dem Lockerwerden von Elektrodenabschnitten oder deren Abschrauben vom Anschlußstück verbundenen Schwierigkeiten sind ebenfalls bereits erkannt. Die US-PS 2 5I0 230, 2 735 705, 2 828 162, 2 862 748 und 3 o4ö 433 bieten Lehren für typische Arten an, die zur Überwindung dieses Problems vorgeschlagen wurden.

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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine gleichmäßigere Verteilung des Abstandes zwischen den Gewindegängen des Anschlußstückes und der Elektrodenfassungen und eine sich daraus ergebende Reduktion thermaler Spannungen zwischen einem Anschlußstück und den Elektrodenabschnitten, in die es geschraubt ist, vorzusehen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Verbindung zwischen den Elektrodenabschnitten und Anschlußstücken fester und weniger anfällig gegen ein Abschrauben zu machen. Es wird eine neuartige und vorteilhafte Lösung angeboten, diese Erfordernisse oder Ziele gleichzeitig zu erfüllen.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch ein Verfahren zur Herstellung einer vorläufigen Anordnung eines Elektrodenabschnittes mit einem Anschlußstück zur Verwendung bei einer aus der vorläufigen Anordnung und einem zweiten Elektrodenabschnitt bestehenden Elektroden-Vereinigungsstelle, wobei das Anschlußstück ein Gewinde und der Abschnitt eine mit entsprechendem Gewinde versehene Passung aufweist, die sich von einer Stirnfläche des Abschnitts nach innen erstreckt, gekennzeichnet durch Schaffung einer an einem Punkt der Stirnfläche der einen Anschlußstückhälfte beginnenden und an einem Punkt der Stirnfläche der anderen Anschlußstückhälfte endenden Bohrung, Voranordnen des Anschlußstückes in der Passung des Elektrodenabschnittes durch Einschrauben des mit einer Bohrung versehenen Endes des Anschlußstückes in das Innengewinde der Fassung in der Weise, daß ein Raum zwischen der Unterseite des Anschlußstückes und dem Boden der Fassung in dem Elektrodenabschnitt und ein Abstand zwischen den unbelasteten Gewindeflanken des Anschlußstückes und den gegenüberliegenden Gewindeflächen der Elektrodenfassung geschaffen wird, wobei die unbelasteten Gewindeflächen näher an den Stirnseiten des Anschlußstückes als an seiner geometrischen Mitte liegen, Einführen einer ausreichenden Menge eines heißen, nicht

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gasförmigen, verkohlbaren, fließfähigen Mediums durch das offene Bohrungsende des Anschlußstückes, so daß das Medium unmittelbar nach seiner Einführung den Raum zwischen der Unterseite des Anschlußstückes und dem Passungsboden des Elektrodenabschnittes wenigstens im wesentlichen füllt ohne sich nachträglich auszudehnen, und Ermöglichen, daß das heiße, fließfähige Material zum Befestigen des Anschlußstückes im Elektrodenabschnitt, zum Festhalten der vorläufigen Anordnung und des Gewindeabstandes und zur Schaffung von Raum für die thermale Ausdehnung der Gewinde der Verbindung durch Abkühlen auf Raumtemperatur im wesentlichen erhärtet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist.

Fig. 1 ist ein vertikaler Querschnitt durch eine erfindungsgemäße vorläufige Anordnung eines Anschlußstückes mit einem Elektrodenabschnitt,

Fig. 2 zeigt eine zusätzliche Einrichtung, nämlich eine Zentriervorrichtung, welche als vorübergehend verwendete Anordnungseinrichtung gebraucht werden kann, um die erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen bzw. die vorläufigen Anordnungen herzustellen,

Fig.3a, 3b, Jc und Jd zeigen Ausführungsformen von vier verschiedenen Bohrungs - richtungen und/oder -anordnungen im Anschlußstück, welche außer der einfachen Verwendung nur einer zentralen Bohrung gemäß Fig. 1. und 2 erfindungsgemäß verwendet werden können,

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Fig. 4 zeigt eine Verbindungssteile im fertig zusammengebauten Zustand, bei der die vorläufige Anordnung gemäß Fig. 1 und 2 verwendet wurde, und zwar gleich nach Zusammenbau, und

Fig. 5 entspricht Fig. 4, außer daß in ihr der Zustand der Verbindungsstelle gezeigt ist, nachdem ein Teil des verkohlbaren Materials geschmolzen und aus dem Raum zwischen Anschlußstückunterseite und Fassungsboden nach unten geflossen ist.

Gemäß Fig. 1 ist das wie bereits festgestellt vorzugsweise konische Anschlußstück 1 in eine entsprechend konisch geformte und mit einem Gewinde versehene Fassungdes Elektrodenabschnitts 2 eingeschraubt. Das Anschlußstück ist mit einer zentralen, axialen oder längs verlaufenden Bohrung 8 versehen, welche sich in Längsrichtung von einer Stirnfläche 6 des Anschlußstücks zu seiner anderen Stirnfläche 9 erstreckt.

Der größte Durchmesser des Anschlußstückes beträgt 27,J5o cm, der Durchmesser der längsverlaufenden Bohrung 2,858 cm und derjenige des Elektrodenabschnitts 2 50,80 cm. Die Steigung am Anschlußstück beträgt drei Windungen pro 2,54 cm und die Verjüngung 1 : 6, d.h. der Radius nimmt vom Maximaldurchmesser um 2,54 cm je 15*24 cm der Anschlußstücklänge ab. Das Anschlußstück ist so tief in die Fassung eingeschraubt, bis sein allgemein mit j5 bezeichneter größter Durchmesser ungefähr mit der Ebene der Stirnfläche 4 des Elektrodenabschnittes übereinstimmt und bis das Anschlußstück wirklich dicht eingeschraubt ist, d.h. bis die Gewinde vom Anschlußstück und Elektrodenfassungsabschnitt sich vollständig erfaßt haben. Das Anschlußstück wird dann in der Fassung vorangeordnet, indem es z.B. um

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eine Achtelwindung (d.h. um 45°) zurückgedreht wird, um auf diese Weise einen Abstand zwischen den unbelasteten Planken des Anschlußstückgewindes und der mit Gewinde versehenen Elektrodenfassung vorzusehen. Eine vorübergehend verwendete Anordnungseinrichtung in Form einer Zentriervorrichtung wird beim Einführen des Anschlußstückes gebraucht (näheres siehe Besprechung von Fig. 2). Ein heißes, fließfähiges, jedoch nicht gasförmiges, sich im wesentlichen nicht ausdehnendes, verkohlbares Material wird dann durch die Bohrung 8 in ausreichender Menge eingeführt oder -gedrückt, so daß es unmittelbar nach Einführung den Raum zwischen Unterseite 6 des Anschlußstückes und Boden 7 der Elektrodenabschnittsfassung ohne nachträgliche Expansion wenigstens im wesentlichen füllt (weiteres über die fließfähigen, verkohlbaren Materialien und ihre Art oder Zusammensetzung nachstehend). Das heiße, fließfähige, verkohlbare Material wird - und das ist typisch - überreichlich verwendet und erstreckt sich teilweise nach oben durch die längslaufende Bohrung bis zur Höhe lo, die in der Regel wenigstens in der Mitte der Bohrung ό liegt, und vorzugsweise bis zu einer Höhe, mit der sowohl die Bohrung 8 als auch der Raum 5 im wesentlichen gefüllt ist. Bei Abkühlen des Materials auf Zimmertemperatur wird es fest und füllt leere Bereiche im Raum 5 im wesentlichen oder vollständig und dient ebenfalls dazu, das Anschlußstück in der gewünschten Lage in der Elektrodenfassung zu befestigen. Durch das Festwerden des Materials wird das Anschlußstück auch in der beschriebenen vorangeordneten Stellung und mit Gewindeabstand gehalten, wodurch auch Raum für eine thermale Expansion der Gewinde der Verbindung gesorgt ist. Durch die Voranordnung des Anschlußstückes wird auch bewirkt, daß die oberen Flächen oder belasteten Flanken 11 (nämlich die dem geometrischen Zentrum des Anschlußstückes näheren Flanken) die entsprechenden Gewinde-

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flächen der Fassung berühren, wodurch auch eine kleine Lücke bzw. ein Abstand 12 an den nicht belasteten Flanken oder Seiten 13 des Gewindes, nämlich den dem Ende 6 des Anschlußstückes näheren Flanken geschaffen wird. Aus der vorstehenden Besprechung ergibt sich, daß das vorläufige Anordnen und Voranordnen der Teile natürlich vor Einsetzen der vorläufigen Anordnung in einer Elektrodensäule durchgeführt wird.

Die Bohrung 8 kann auch außermittig angebracht werden. Typische Ausführungsarten sind in Fig. 3* JiSl₃ J5b und 5c dargestellt. In Fig. Ja verläuft die Bohrungsachse parallel zur Anschlußstückachse. In Fig. 3b erstreckt sich die Bohrung in Längsrichtung des Anschlußstückes von einer Stirnfläche zur anderen Stirnfläche desselben, verläuft jedoch in einem Winkel zur Anschlußstückachse. In Fig. 3c beginnt die Bohrung an einer Stelle an einer Stirnfläche einer Anschlußstückhälfte und endet (wie auch die Bohrungen von Fig. 1, Ja und 3b) an einem Punkt an der Oberfläche der anderen Anschlußstückhälfte, jedoch erstreckt sie sich nicht ganz bis zur unteren Stirnfläche des Anschlußstücks. Mit anderen Worten: Der Bohrungsausgang liegt an der mit Gewinde versehenen Sejtenflache des Anschlußstückes. Letztere Lage ist nicht so vorteilhaft wie ein Ausgang an einer Stelle der Stirnfläche, kann jedoch auch zum Einführen des heißen, fließfähigen Materials in die Bohrung verwendet werden und gehört zum Bereich der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist das Austrittsende der Bohrung an der mit Gewinde versehenen Seitenfläche vorzugsweise näher am Ende als an der Mitte des Anschlußstückes, liegt jedoch auch in der Regel in einem Abstand von wenigstens einem Sechstel der Länge des Anschlußstückes von seinem Ende.

In Fig. 3d ist die Verwendung zweier seitlicher oder allgemein quer verlaufender Bohrungen 8a und 8b ge-

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zeigt, welche die Längsbohrung 8 in einem Winkel schneiden bzw. in Verbindung mit ihr stehen. Diese Bohrungen haben in der Regel einen kleineren Durchmesser als die Längsbohrung 8. In Fig. Ja, ya, J5c und Jd sind auch typische Anordnungen des verkohlbaren Materials im Hohlraum 5 und den Bohrungen 8, 8a und 8b der vorläufigen Anordnung gezeigt, ehe das freie Ende des Anschlußstückes der vorläufigen Anordnung mit dem anderen Elektrodenabschnitt verbunden wird.

Die Erfindung soll das Voranordnen des Anschlußstücks in seiner Lage schützen, durch das ein Abstand zwischen den unbelasteten Planken des AbstandsStückes und dem Gewinde der Elektrodenabschnittsfassung geschaffen wird, ungeachtet der Art und Weise, wie das Voranordnen des Anschlußstückes durchgeführt wird, wenn nur die anderen Erfindungsschritte angewendet werden. Jedoch ist die Verwendung eines Hilfsmittels bzw. einer vorübergehend angebrachten Anordnungseinrichtung, z.B. einer Zentriervorrichtung, vorteilhaft, um eine optimale Voranordnung des Anschlußstückes vorzusehen.

Das Zurückdrehen des Anschlußstückes um 45° bei der eben beschriebenen Ausführungsform ist für ein Anschlußstück mit angegebener Steigung und Konizität zufriedenstellend. Allgemein ausgedrückt hängt die Anzahl der Rückdrehungsgrade von Steigung und Konizität des Anschlußstückes ab, weil der Abstand zwischen den Gewinden eine Punktion dieser beiden Variablen ist. Für genormte Anschlußstücke mit einer l/5-Steigung und einer Konizität von 1 : 6 liegen die Rückdrehungsgrade in der Regel zwischen ungefähr und ungefähr 9o°j für Normanschlußstücke mit einer l/4-Steigung (vier Windungen pro 2,54 cm und ein Verjüngungsgrad

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von 1 : 6) liegen die abgesetzten Grade in der Regel zwischen ungefähr 6o° und ungefähr 135°·

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist eine solche Zentriervorrichtung gezeigt, die zum Voranordnen des Anschlußstückes in der Elektrodenfassung und Schaffung eines Abstandes zwischen der unbelasteten Gewindeflanke des Anschlußstückes und dem Innengewinde des Elektrodenabschnitts, in welchem das Anschlußstück geschraubt ist, verwendet wird.

Die Zentriervorrichtung besteht aus einer mit Innengewinde versehenen Platte 18, die auf ein Ende des Anschlußstückes 1 geschraubt ist. Schwenkbare Rollen 19 sind durch Bohrungen in der Zentrierplatte mit Luftzylindern 17 mit Bohrungen von 3*81 cm Durchmesser verbunden. In der Regel werden drei Schwenkrollen und drei Luftzylinder verwendet, wobei die Schwenkrollen in einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß sie ein gleichseitiges Dreieck an der Fläche 4 des Elektrodenabschnitts 2 bilden. Eine (nicht gezeigte) Luftquelle versorgt die Luftzylinder 17 mit Druckluft. Die Anordnung ist derart, daß die Schwenkrollen 19 in einer Richtung gegen die Fläche des Elektrodenabschnitts drücken, während die Gewindeplatte 18 das Anschlußstück 1 in entgegengesetzter Richtung zieht, auf diese Weise einen axialen Druck auf das Anschlußstück ausübt und es in der Fassung des Elektrodenabschnitts voranordnet, und so einen Abstand zwischen den nichtbelasteten Flanken I^ des Anschlußstückgewindes und dem Gewinde des Elektrodenabschnitts schafft. (Die Axial- oder Längsrichtung und die Querrichtung ist in Fig. 1 gezeigt)

Bei der folgenden Besprechung der Herstellung einer aus Anschlußstück und Elektrodenabschnitt bestehenden vorläufigen Anordnung wird weiterhin die Anordnung von Fig. 2 beschrieben.

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Elektrodenabschnitt und Anschlußstück wie auch der Durchmesser der in Längsrichtung verlaufenden Bohrung 8 haben die gleiche Größe wie gemäß Fig. I beschrieben. Das Anschlußstück 1 ist wirklich dicht in der Passung des Elektrodenabschnitts 2 eingeschraubt, d.h. die Gewinde von Anschlußstück und Fassung erfassen sich vollständig. Die vorher beschriebene Zentriervorrichtung wird dann dadurch mit der Anordnung verbunden, daß die 5*°8 cm dicke Platte l8 auf das freie Ende des Anschlußstückes aufgeschraubt wird. Dann wird die Zentriervorrichtung durch Beaufschlagung der Luftzylinder 17 mit 14,1 kg/cm² "angedreht" (die Schwenkrollen 19 berühren die Fläche 4 des Elektrodenabschnitts 2). Dadurch wird an einer vom Elektrodenabschnitt fortweisenden Richtung eine axiale Kraft auf das Anschlußstück ausgeübt. Während diese Axialkraft noch ausgeübt wird, wird das Anschlußstück um 45 zurückgedreht, wodurch ein Abstand zwischen den unbelasteten Flanken 1J> des Anschlußstückgewindes und den gegenüberliegenden Flanken des Fassungsgewindes entsteht und das Anschlußstück auf diese Weise in der Fassung des Elektrodenabschnitts vorangeordnet wird. Dieser Axialdruck verursacht auch, daß die belasteten Flanken 11 des Anschlußstückgewindes (nämlich die dem geometrischen Zentrum des Anschlußstücks näheren Flanken) in unmittelbarem und engen Kontakt mit dem entsprechenden Gewinde der Elektrodenfassung verbleiben. Steinkohlenpech mit einem Schmelzpunkt.von loo C wird auf 2oo C erhitzt und eine abgemessene Menge dieses heißen, geschmolzenen, fließfähigen Mediums durch die Längsbohrung 8 und in den Hohlraum 5 zwischen der Unterseite 6 des Anschlußstückes und dem Boden 7 der Fassung eingespritzt. Eine ausreichende Pechmenge wird verwendet, damit unmittelbar nach ihrer Einführung und ohne daß sie sich nachträglich ausdehnt, der Raum 5 im wesentlichen gefüllt wird und das Pech sich weiter nach oben gut bis in die Längsbohrung 8 erstreckt, z.B. bis zu einer Höhe gemäß Fig. 1. Die aus Anschlußstück.und Elektrodenabschnitt

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bestehende vorläufige Anordnung wird in einer festgelegten Lage gehalten, bis das geschmolzene Pechmaterial sich im wesentlichen auf Zimmertemperatur abgekühlt hat, wodurch das Pech im wesentlichen fest wird und wonach der Druck verringert und die Vorrichtung entfernt wird. (Die Abkühlzeit beträgt in der Regel fünf bis zehn Minuten.) Das Pech erhärtet bei einer Temperatur, die im wesentlichen die gleiche wie ihr Schmelzpunkt ist. Die besondere (schwimmende) Lage des Anschlußstückes in der Elektrodenfassung, wie sie vorher durch die Zentriervorrichtung geschaffen wurde, wird durch das Pestwerden des Pechs festgehalten, welches ebenfalls das Anschlußstück in der Passung fest anbringt. Die vorläufige Anordnung ist daher die gewünschte Voraussetzung für eine anschließende Verwendung an einer Elektrodenvereinigungsstelle, indem die vorläufige Anordnung mit einem zweiten Elektrodenabschnitt verbunden wird.

Eine offensichtliche Gefahr beim Verschicken einer vorläufigen Anordnung von Elektrode und Anschlußstück ist die Möglichkeit der Beschädigung während des Transports. Die vorliegende Erfindung sieht eine Überwindung dieser Schwierigkeit dadurch vor, daß der ganze freie bearbeitete. Bereich, nämlich Gewinde und Stirnfläche des Anschlußstückes (und in der Regel ebenfalls die Stirnfläche des Elektrodenabschnitts) mit einem geeigneten Schutz wie geformtes Polyurethanschaumharz geschützt wird. Das mit einem Innengewinde versehene Fassungsende des Elektrodenabschnitts der vorläufigen Anordnung kann in der Regel auch mit einem genormten Stirnseitenschutz, nämlich auf die Stirnseite gebundene Pappe bedeckt werden. Diese Schutzhüllen werden natürlich entfernt, ehe die vorläufige Anordnung mit dem anderen Elektrodenabschnitt der Verbindungsstelle vereinigt wird.

Die vorläufige Anordnung wird gemäß schematischer Darstellung von Fig. 4 mit einem zweiten Elektrodenabschnitt

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vereinigt. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß das herausragende Ende des Anschlußstückes in die Fassung des zweiten Elektrodenabschnitts eingeschraubt wird, bis die Stirnflächen der beiden durch das Anschlußstück vereinigten Teile sich planar berühren. Man wird bemerken, daß in dem dargestellten Zustand die Vereinigung gerade durchgeführt wurde und die aus Elektrode 2 und Anschlußstück 1 bestehende vorläufige Anordnung oben und die zweite Elektrode 2o, mit der die vorläufige Anordnung verbunden wurde, an der Unterseite der Verbindungsstelle dargestellt ist. Diese Anordnung der Elektrodenabschnitte zueinander ist wesentlich für den Erfolg der erfindungsgemäß hergestellten Vereinigungen. Der zweite Elektrodenabschnitt, mit dem die vorläufige Anordnung verbunden wird, ist die obere Elektrode in der Elektrodensäule eines Lichtbogenelektroofens vor dem Arbeitsschritt des Einschraubens, nach welchem natürlich der Elektrodenabschnitt der vorläufigen Anordnung die obere Elektrode in der Säule wird. Das Herstellen der Verbindung und das Anordnen der Elektrodenabschnitte sind Zusammenbautechniken sowohl für angestellte und abgestellte öfen. Das Material im Hohlraum 5 und in der Bohrung 8 in dieser Figur 4 befindet sich noch in festem Zustand und ist noch nicht geschmolzen.

Bei Erwärmung aer auf diese Weise angeordneten Vereinigungsstelle - wie es bei Verwendung derselben in einer Elektrodensäule eines Stahlofens der Fall ist - erreicht die Vereinigungsstelle zuerst eine Temperatur, die hoch genug ist, das Pech zu schmelzen und auf diese Weise ein Abwärtsfließen eines Teils desselben aus dem Hohlraum 5 durch Bohrung 8 in Richtung eines entsprechenden Hohlraums 5a zwischen dem anderen Ende des Anschlußstücks 1 und dem Boden der Fassung im Elektrodenabschnitt 2o zu bewirken. (In der Ausführungsform gemäß Fig. Jc würde das Pech noch

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in Richtung des unteren Hohlraums fließen, auch obwohl der Ausgang der Bohrung am Gewinde an der Oberfläche des

ist

Anschlußstücks/und nicht an der anderen Stirnfläche des letzteren Endes.) Wenn in dieser Ausfuhrungsform das Pech auf diese Weise schmilzt, fließt der größte Teil desselben in den Hohlraum 5^a* aber ein Teil davon verbleibt im Hohlraum 5* insbesondere in den peripherischen Teilen desselben. Wenn die Vereinigungsstelle dann weiter erwärmt wird, erhärtet und verkohlt das Pech in beiden Hohlräumen und befestigt dadurch das Anschlußstück in beiden Passungen der vereinigten Elektrodenabschnitte.

Erfindungsgemäß kann verschiedenes Material dazu verwendet werden, den Raum 5 zwischen der Unterseite des Anschlußstücks und dem Boden der Elektrodenfassung auszufüllen, um das Anschlußstück in der Elektrodenfassung der vorläufigen Anordnung schwimmend zu halten und das Anschlußstück in einer bestimmten Lage in der Elektrodenfassung zu halten und außerdem später die Funktion zu erfüllen, die Elektrodenabschnitte an dem Anschlußstück zu befestigen, wenn die vorläufige Anordnung in eine Elektrodenvereinigungsstelle eingebracht und die Vereinigungsstelle bei Betätigung erwärmt wird. Pech und Teer ist besonders geeignet.

In jedem Fall muß das verwendete Material bei Raumtemperatur (und vorzugsweise auch bis zu einer Temperatur von wenigstens ungefähr 5o°C) fest sein und bei Erhitzung (vorzugsweise auf relativ niedrige Temperaturen wie z.B. zwischen ungefähr loo°C und ungefähr 15o°C) leicht in ein nicht gasförmiges, fließfähiges Medium schmelzen oder zerfließen (so daß es leicht zur Fertigstellung der vorläufigen Anordnung und später auch zur Fertigstellung der Vereinigungsstelle der Elektroden verwendet werden kann), muß bei Abkühlung auf Raumtemperatur (vorzugsweise bei Erreichen einer Temperatur von ungefähr 8o°C) wieder erhärten, muß verkohlbar sein (d.h. nach Erwärmung eine wesentliche Menge

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Kohlerückstand zurücklassen, so daß es seine Befestigungsfunktion bei der Fertigstellung der Elektrodenvereinigungsstelle erfüllen kann, wenn die Vereinigungsstelle auf eine Temperatur erwärmt wird, welche warm genug ist, das Material wieder schmelzen und dann verkohlen zu lassen), und das sich bei dem Übergang vom flüssigen zum festen Zustand nicht wesentlich ausdehnt, wie es bei schäumenden Arten der Fall ist (so daß sein Volumen bei der Rückverwandlung aus dem festen in den flüssigen Zustand nicht wesentlich verändert wird, wenn die Elektrodenvereinigungsstelle bei Betätigung erwärmt wird).

Vorteilhafte Materialarten enthalten wesentliche Mengen von Pech, z.B. alle Pech- oder Pech-Kohlemehlkombinationen, oder Pech vermischt mit kleineren Mengen von Kohleaggregat und Weichmacher, z.B. ein Gemisch aus mindestens ungefähr 50 Teilen Pech und bis zu ungefähr 50 Teilen Kohleaggregat, vorzugsweise Mehl, wobei der Ausdruck "Mehl" in der Regel ein Material bezeichnet, dessen Partikelgröße durch ein Sieb von o,'o3J> nmlichter Maschenweite fallen würde, eine Höchstmenge von Yp würde auf einem Sieb mit lichter Maschenweite von o,4l7 mm verbleiben, und 5° bis 55 % davon würden durch ein Sieb mit lichter Maschenweite von o,o7^ mm fallen. Bei dem Pech kann es sich entweder um Steinkohlen- oder Petroleumpech handeln. "Kohleaggregat" soll Material wie (vorzugsweise) fein gemahlene Graphitpartikel bezeichnen, fein gemahlene kalzinierte oder Rohpetroleum-Kokspartikel, fein gemahlene Kohle-partikel und -gemische, vrobei das Kohleaggregat vorzugsweise insgesamt auch kleiner als eine lichte Maschemieite von 1,651 mm ist.

Das Material kann ebenfalls einen kleineren Prozentsatz Weichmacher enthalten, wie z.B. bis zu ungefähr 5 Gew.-% des verkohlbaren Materials oder Pechs um eine weniger brüchige vorläufige Anordnung herzustellen. Als Weichmacher oder weich machende Mittel verwendbare typische Materialarten sind

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Cetylessig, Kerosin, Teer und Pech mit niedrigerem Schmelzpunkt etc.

Bei Zusammensetzen eines oben beschriebenen, vorläufig mit einem Anschlußstück vereinigten Elektrodenabschnitts mit einem zweiten Elektrodenabschnitt einer Lichtbogenofensäule oder -reihe ist das Anschlußstück in dem sich ergebenden, aus drei Elementen bestehendem Vereinigungsstück (nämlich den beiden Elektrodenabschnitten, in die das Anschlußstück jeweils halb eingeschraubt ist) in der Weise angeordnet, daß der Abstand zwischen den unbelasteten Planken der
Gewinde beider Anschlußstückhälften in den Fassungen der
Elektrodenabschnitte der endgültig zusammengebauten Vereinigungsstelle im wesentlichen gleichmäßig verteilt ist, wobei der gemäß dem Stand der Technik übliche und fehlerhafte Zustand, daß an den unbelasteten Gewindeflanken des zuerst
zusammengebauten halben Anschlußstückes kein und an den unbelasteten Gewindeflanken der zweiten Hälfte des Anschlußstückes ein maximaler Hohlraum besteht, beseitigt ist. Folglich werden die thermalen Spannungen zwischen dem Anschlußstück und den Elektrodenabschnitten, in welche es geschraubt ist, reduziert, mit dem Erfolg, daß das Ausmaß des Zerreißens und Brechens der Vereinigungsstelle bei Betätigung
des Ofens reduziert ist.

Die Nutzwirkung des Zentrierens oder schwebenden
Anordnens des Anschlußstückes in der Vereinigungsstelle ist daher, daß weniger mechanische Störungen und Ausfälle bei
Betätigung des Ofens vorkommen. Außerdem sind weitere Vorteile mit der erfindungsgemäßen Herstellung einer vorläufigen Anordnung von Anschlußstück und Elektrodenabschnitt
verbunden. Z.B. wird eine Störung durcli Abschrauben der
Elektrodenabschnitte tatsächlich verhindert, und zwar wegen der durch Zentrieren des Anschlußstücks erreichten gleichmäßigeren Gewindebelastung. Auch wirkt das gleiche Ma-

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terial, das zur Fertigstellung der vorläufigen Anordnung verwendet wird, um die Vereinigungsstelle in einer festen Lage zur Verwendung im Ofen zu sichern, wodurch einem AuseLnanderschrauben der Elektrodenvereinigungsstelle weiterhin entgegengewirkt wird. Auf diese Weise werden zwei verschiedene Punktionen erfüllt, welche bei Verfahren nach dem Stand der Technik nur mit Hilfe von zwei getrennten und verschiedenen Lösungen der beiden Probleme durchgeführt werden konnten: a) schwebende Anordnung des Anschlußstücks, und b) Befestigen des Anschlußstücks in den Passungen der Elektrodenabschnitte.

Wie in Verbindung mit Fig. J5d angegeben, gehört die Möglichkeit der Verwendung von einer oder mehreren Bohrungen im Anschlußstück außer der in den Zeichnungen gezeigten Längsbohrung zum Bereich der Erfindung. Eine solche Bohrung oder solche Bohrungen können z.B. an einem oder an beiden Enden des Anschlußstückes angebracht und in Winkelform miteinander verbunden sein oder die sich längs durch das Anschlußstück erstreckende Bohrung schneiden, oder diese Bohnng oder Bohrungen können an der Oberfläche des Anschlußstückes Schlitzform haben und sich in Längsrichtung des Anschlußstücks von dicht am größten Durchmesser gelegenen Punkten zu einem Ende des Anschlußstücks erstrecken und auf diese Weise mit dem Hohlraum zwischen der Unterseite des AnschlußstUcks und dem Boden der Elektrodenfassung in Verbindung stehen. Diese zusätzliche Bohrung oder Bohrungen bzw. Schlitz oder Schlitze können manchmal vorteilhafterweise zu Hilfe genommen werden, um die Verbindung zwischen Anschlußstück und dem Elektrodenabschnitt oder den Elektrodenabschnitten, mit denen es verbunden wird, zu verstärken, insbesondere in Fällen, wo es unwahrscheinlich ist, daß die Notwendigkeit auftritt, das Anschlußstück von einem Elektrodenabschnitt oder.beiden Elektrodenabschnitten, mit denen es verbunden wurde, abzulösen.

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Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, daß bei Vorliegen eines Grundes zum Abschrauben eines Elektrodenabschnitts vom Änschlußstück (nach Verkohlung) dieses bei bestimmten Ausführungsformen leicht und steuerbar durchführbar ist, indem dem Zudrehmoment entgegenwirkende Drücke angewendet werden, welche von der gleichen Größenordnung oder etwas höher als der Zudrehmoment sind, mit dem die Vereinigungsstelle zusammengebaut wurde. Dies ist bei vielen gemäß dem Stand der Technik vereinigten Anordnungen nicht möglich, ohne daß dabei eine mechanische Beschädigung oder Zerstörung eines oder mehrerer der vereinigten Elemente verursacht würde. Dies ist bei vielen nach dem Stand der Technik vereinigten Anordnungen nicht möglich, ohne eine mechanische Beschädigung oder Zerstörung eines oder mehrerer der vereinigten Elemente zu verursachen.

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Claims

Patentansprüche-

1. Verfahren zur Herstellung einer vorläufigen Anordnung eines Elektrodenabschnittes mit einem Anschlußstück zur Verwendung bei einer aus der vorläufigen Anordnung und einem zweiten Elektrodenabschnitt bestehenden Elektroden-Vereinigungsstelle, wobei das Anschlußstück ein Gewinde und der Abschnitt eine mit entsprechendem Gewinde versehene Fassung aufweist, die sich von einer Stirnfläche des Abschnitts nach innen erstreckt, gekennzeichnet durch Schaffung einer an einem Punkt der Stirnfläche der einen Anschlußstückhälfte beginnenden und an einem Punkt der Stirnfläche der anderen Anschlußstückhälfte endenden Bohrung, Voranordnen des Anschlußstückes in der Fassung des Elektrodenabschnittes durch Einschrauben des mit einer Bohrung versehenen Endes des Anschlußstückes in das Innengewinde der Fassung in der Weise, daß ein Raum zwischen der Unterseite des Anschlußstückes und dem Boden der Fassung in dem Elektrodenabschnitt und ein Abstand zwischen den unbelasteten Gewindeflanken des Anschlußstückes und den gegenüberliegenden Gewindeflächen der Elektrodenfassung geschaffen wird, wobei die unbelasteten Gewindeflächen näher an den Stirnseiten des Anschlußstückes als an seiner geometrischen Mitte liegen, Einführen einer ausreichenden Menge eines heißen, nicht gasförmigen, verkohlbarai, fließfähigen Mediums durch das offene Bohrungsende des Anschlußstückes, so daß das Medium unmittelbar nach seiner Einführung den Raum zwischen der Unterseite des Anschlußstückes und dem Fa.^sungsboden des Elektrodenabschnittes wenigstens im wesentlichen füllt, ohne sich nachträglich auszudehnen, und Ermöglichen, daß das heiße, fließfähige Material zum Befestigen des Anschlußstückes im Elektrodenabschnitt, zum

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Pesthalten der vorläufigen Anordnung und des Gewindeabstandes und zur Schaffung von Raum für die thermale Ausdehnung der Gewinde der Verbindung durch Abkühlen ε,αχ Raumtemperatur im wesentlichen erhärtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück in der Fassung des Elektrodenabschnitts durch eine vorübergehend verwendete Anordnungseinrichtung vorläufig angeordnet und die genannte Anordnungseinrichtung von dem Anschlußstück abgenommen wird, nachdem letzteres im Elektrodenabschnitt in einer bestimmten Lage vorläufig angeordnet wurde.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorübergehend verwendete Anordnungseinrichtung eine Zentriervorrichtung ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bohrung in Längsrichtung von einer Stirnfläche des Anschlußstücks zu seiner anderen Stirnfläche erstreckt.

5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze ichnet , daß das heiße, fließfähige, verkohlbare Material eine wesentliche Menge Pech enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß das heiße, fließfähige, verkohlbare Material aus Pech besteht, welches mit kleineren Weichmacherund Kohleaggregatmengen vermischt ist.

7· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Menge heißen, fließfähigen, verkohlbaren Materials, die

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durch das offene Ende der Bohrung im Anschlußstück eintritt,ausreicht, um vor dem Abkühlen sowohl die Bohrung im Anschlußstück als auch den Raum zwischen der Unterseite des Anschlußstücks und dem Boden der Passung des Elektrodenabschnitts im wesentlichen zu füllen.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück von Hand fest angezogen wird, soweit es in die Elektrodenfassung geht und dann ein kleines Stück zurückgezogen wird, um den Gewindeabstand zu schaffen.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der herausragende Teil und die Oberfläche des Anschlußstücks an einem Ende der vorläufigen Anordnung durch eine Hülle geschützt werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einschrauben des herausragenden Endes des Anschlußstückes in die Passung eines zweiten Elektrodenabschnittes, bis die Stirnflächen der beiden durch das Vereinigungsstück vereinigten Abschnitte sich planar berühren, wobei der zweite Elektrodenabschnitt die obere Elektrode in einer Elektrodensäule für einen Lichtbogenelektroofen ist, und Erhitzen der Elektrodenvereinigungsstelle, so daß ein Teil des im wesentlichen festen verkohlbaren Materials zuerst flüssig wird und aus dem Raum, in den es eingeführt wurde und in dem es sich verfestigte, nach unten fließt, und zwar durch die Bohrung im Anschlußstück in Richtung des Raumes zwischen dem entgegengesetzten Ende des Anschlußstücks und dem Passungsboden des zweiten Elektrodenabschnitts, wonach das verkohlbare Material sich verfestigt und verkohlt und dadurch das Anschlußstück in den Fassungen der vereinigten Elektrodenabschnitte befestigt.

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