DE2226230C3 - Vorgefertigter Bestandteil einer Graphitelektrode - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen vorgefertigten, für den Versand geeigneten Bestandteil einer Graphitelektrode für elektrische Öfen, bestehend aus einem an beiden Enden Gewindeschachteln aufweisenden Elektrodenabschnitt, einem doppelkonischen, derart in eine der Schachteln geschraubten Gewindenippel, daß nur die Stoßflächen zwischen den dem Schachtelboden abgekehrten Gewindeflanken des Nippels an den Gewindegängen der Schachtel anliegen, und einer den Raum zwischen Schachtelboden und NippelstirrJläche sowie zwischen den nichttragenden Gewindeflanken wenigstens zum Teil ausfüllenden Kittmasse.

In Lichtbogenofen verwendete Graphitelektroden — unter dem Begriff »Graphitelektroden« sollen im folgenden ebenfalls Elektroden aus Kohlenstoff verstanden werden — brennen während des Ofenbetriebs ab, so daß von Zeit zu Zeit zur Ergänzung der verlorenen Substanz neue Elektrodenabschnitte anzufügen sind. Derartige Verbindungen werden bevorzugt durch Einschrauben von Gewindenippeln in die Schachteln der Elektrodenabschnitte hergestellt und durch Einbringen von geeigneten Kittmassen zusätzlich gegen Lockern gesichert.

Infolge der verschieden starken Erwärmung und der nichtidentischen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Nippeln und Elektrodenabschnitten entstehen beim Erwärmen und Abkühlen der Elektrode Spannungen in der Verbindungsstelle, die schließlich zum Bruch führen können. Besonders große mechanische Spannungen entstehen dann, wenn die Nippel asymmetrisch in die Schachteln geschraubt wurden, und es sind zur Vermeidung von fehlerhaften Verbindungen eine symmetrische Verschraubung gewährleistende Verfahren vorgeschlagen worden. Die vorgeschlagenen Verfahren sind insoweit nachteilig, als die Verbindungen zwischen den Elektrodenteilen vom Benutzer der Elektroden herzustellen sind und die als vorteilhaft erkannten Maßnahmen dort oftmals nur zum Teil realisiert werden.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bekannt (DE-OS 18 04 685), einen Teil der Verbindung vorzufertigen, nämlich beim Hersteller der Elektroden vor deren Versand in eine Schachtel des Elektrodenabschnitts einen doppelkonischen Gewindenippel einzuschrauben und dabei einen Spielraum zwischen den nichtbelasteten Flanken des Nippelgewindes und dem Gewinde der Elektrodenschachtel vorzusehen und den Nippel so in der Elektrodenschachtel zu fixieren, daß der Gewindespielraum erhalten bleibt Das schwierige und häufig fehlerhafte Einschrauben des Nippels durch den Benutzer der Elektroden wird dadurch vermieden und der neue Elektrodenabschnitt kann auch unter den Betriebsbedingungen eines Elektrostahlwerks ohne Schwierigkeiten auf den festgelegten Nippel geschraubt werden.

Nach der deutschen Offenlegungsschrift 18 04 685 wird zur Herstellung von vorgefertigten Elektrodenverbindungen ein in eine Zentriervorrichtung eingespannter doppelkonischer, gegebenenfalls vorgewärmter Gewindenippel satt in die Schachtel eines Elektrodenabschnitts geschraubt und anschließend unter gleichzeitiger Anlegung einer axialen Zugspannung um einen Winkelbetrag von etwa 45 bis 150° aus dem Schachtelgewinde herausgedreht. Zur Fixierung des Nippels sind nach der DE-OS 18 04 685 expandierbare Metalle und durch radiale Bohrungen der Schachtelwand eingeführte Klebstoffe oder Sperrstifte geeignet.

Das bekannte Verfahren führt indessen nur dann zu einer symmetrischen Verschraubung des Nippels mit dem Elektrodenabschnitt, wenn mit Hilfe der offenbarten Maßnahmen — sattes Anziehen des Nippels und anschließendes Herausdrehen um einen Winkelbetrag von etwa 45 bis 135° — das Zusammenfallen von Nippelgrößtdurchmesser und Elektrodenstirnflächen gewährleistet ist. Diese Voraussetzung für eine symmetrische Verschraubung kann mit Hilfe der bekannten Maßnahmen nur dann erreicht werden, wenn Nippel- und Schachteltoleranzen zufällig aufeinander abgestimmt sind. Andernfalls werden die Toleranzen an der zuerst eingeschraubten Nippelhälfte zwar durch genaue Einhaltung des richtigen Rückdrehwinkels ausgeglichen, können sich aber dann an der zweiten Nippelhälfte addieren, und die durch den Größtdurchmesser bestimmte Basisebene des doppelkonischen Nippels liegt entweder oberhalb oder unterhalb der Nippelstirnfläche. Im ersten Fall ergibt sich beim Aufschrauben des zweiten Elektrodenabschnitts beim Elektrodenverbraucher ein kleineres, im zweiten Fall ein größeres Spiel zwischen Nippel und Elektrodenabschnitt bezogen auf das Spiel der vorgefertigten Verbindung. Beim Ofenbetrieb entstehen in der Verbindung zwischen Nippel und Elektrodenabschnitt entsprechend größere mechanische Spannungen, oder der elektrische Übergangswiderstand wird unzulässig groß. Außerdem ist zur Herstellung der bekannten vorgefertigten Verbindung eine aufwendige Zentrier- und Spannvorrichtung erforderlich, die zudem bis zu Fixierung des Nippels in der Elektrodenschachtel den Nippel trägt, so daß kurze Fertigungszeiten nur durch Verwendung einer Vielzahl von Zentrier- und Spannvorrichtungen zu erreichen sind.

Es ist bekannt, zur Symmetrierung des Nippels in der Verbindung vor dem Zusammenschrauben Distanzstükke zwischen Schachtelboden und Nippelstirnfläche einzulegen. Diese Distanzstücke können zusammendrückbar sein und in beide Gewindeschachteln eingelegt

werden (DE-AS 10 23 534), so daß der Nippel beim Zusammenschrauben durch die für das Zusammendrük- t ken erforderliche Kraft etwa in die Symmetrielage gedrückt wird. Es kann aber auch nur ein starres Distanzstück in die zuerst zu verschraubende Gewindeschachtel eingebracht werden, das so bemessen sein muß, daß der Nippel sich gerade bis zur erforderlichen Tiefe einschrauben läßt (DE-AS 12 72 4721 Beids bekannten Nippelverbindungen sollen am Ofen hergestellt werden und sind nicht zur Herstellung einer vorgefertigten Einheit aus Elektrodenabschnitt und Nippel gedacht

Der Erfindung liegt He Aufgabe zugrunde, einen Elektrodenteil der eingangs genannten Art anzugeben, der sich leicht herstellen läßt und in der fertig zusammengeschraubten Elektrode eine möglichst symmetrische Verteilung des Gewindespiels auf die beiden Nippelhälften ergibt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen Schachtelboden und Stirnfläche des Nippels und/oder auf den dem Schachtelboden zugekehrten nichttragenden Gewindeflanken des Nippels deformierbare Distanzstücke angeordnet sind, daß der Nippel im Bereich der Symmetrieebene mit einer vor oder nach dem Schneiden des Gewindes angebrachten zylindrisehen Abflachung versehen ist, auf der die Symmetrieebene durch eine schmale Kerbe oder Rille oder einen Farbstrich markiert ist, und daß die markierte Symmetrieebene mit der Ebene der Elektrodenstirnfläche zu- : sammenfällt.

Die Distanzstücke bestehen nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung aus bei höheren Temperaturen carbonisierbaren Materialien, z. B. aus cellulosehal-'.i tigen Erzeugnissen, wie Papier oder Pappe, oder nach '■; einer weiteren Ausgestaltung aus klebefähigem Material, wie z. B. Hartpech.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen vorgefertigten Elektrodenteils bestehen insbesondere darin, daß auf den fixierten Nippel beim Elektrodenverbraucher zu schraubende zweite Elektrodenabschnitte das gleiche Spiel zwischen den nichttragenden Nippelflanken und dem Schachtelgewinde aufweisen, wie die vorgefertigte ,, Verbindung selbst, mit höchstens der einfachen Herstellungstoleranz. Die mechanische Belastung der • Verbindung zwischen zwei Elektrodenabschnitten wird ^r durch die erfindungsgemäße vorgefertigte Verbindung ' verringert, und insbesondere werden möglicherweise bruchauslösende Spannungsspitzen vollständig vermieden. Die Symmetrieebene eines Doppelkegels ist durch die Durchdringungslinie der beiden Kegelhälften gegeben. An einem Gewindenippel ist infolge der von einer zur anderen Hälfte durchlaufend geschnittenen Gewinde die Symmetrieebene nicht mehr zu erkennen. Zu ihrer Markierung ist es vorteilhaft, den Nippel vor oder nach dem Schneiden des Gewindes durch einen Drehstahl, Fräser oder dergleichen, dessen Schneidkanten parallel zur Rotationsachse des Nippels angeordnet ist, im Bereich der Durchdringungslinie abzuflachen. Zur genauen Fixierung der Symmetrieebene wird im Bereich der Abflachung gleichzeitig oder anschließend eine schmale Kerbe oder Rille eingedreht, oder ein Farbstrich gezogen.

in F i g. 1 ist die Markierung der Symmetrieebene beispielhaft erläutert. Der doppelkonische Nippelrohling 1 wurde im Bereich der Durchdringungslinie mit der Abflachung 2 versehen und die Durchdringungslinie gleichzeitig durch die umlaufende Kerbe 3 fixiert. Wie F i g. 2 zeigt, sind Abflachung 2 und Kerbe 3 an einem fertigen mit Gewinde versehenen Nippel nur noch an einem Teil des die Symmetrieebene kreuzenden Gewindegangs sichtbar.

Vor dem Einschrauben des Gewindenippels in die Elektrodenschachtel werden deformierbare Distanzstücke, deren Stärke etwa der üblichen Abweichung der Maße von Nippel- und Schachtelgewinde vom Sollwert entspricht, in die Schachtel eingelegt oder an einer oder mehreren Stellen auf die dem Schachtelboden zugekehrten Flanken des Nippelgewindes geklebt.

Die durch Einschrauben des Nippels bis zur Markierung vorgegebene Symmetrierung wird durch die Dictanzstücke fixiert, und zusätzliche Maßnahmen, wie das Anheben des Nippels und Fixierung durch expandierbare Metalle, Kitte oder Sperrstift^ können entfallen.

Die Symmetrierung wird anschließend durch Härten einer Kittmasse in dem Raum zwischen Schachtelboden und Nippelstirnfläche und/oder zwischen den nichttragenden Gewindeflanken dauerhaft festgelegt. Die Epoxidharze, Furanharze oder Phenolformaldehydharze, vorzugsweise Härtungskatalysatoren, wie z. B. Benzolsulfonsäure sowie gegebenenfalls ein Treibmittel wie Benzolsulfosäurehydrazin enthaltenden Kittmassen werden vor dem Einschrauben des Nippels in den Schachtelboden eingelegt oder sie sind in quer zur Nippelachse verlaufenden Bohrungen in Form von Stiften angeordnet. Werden die Verbindungen etwa mit Infrarotstrahlern erwärmt, so zerfließt die erweichende Kittmasse und härtet unter Bildung eines festen Verbunds von Elektrodenabschnitt und Nippel aus.

Die aus carbonisierbaren Materialien wie Papier und dergleichen oder Hartpech bestehenden Distanzstücke bilden während der Erhitzung der F.lektrode im Betrieb einen elektrisch leitfähigen Koks, durch den der Übergangswiderstand in der Elektrodenverbindung vermindert wird. Aus Hartpech-Distanzstücken gebildeter Pechkoks trägt zudem zu der mechanischen Verklammerung von Nippel und Elektrodenabschnitt bei.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorgefertigter, für den Versand geeigneter Bestandteil einer Graphitelektrode für elektrische öfen, bestehend aus einem an beiden Enden Gewindeschachteln aufweisenden Elektrodenabschnitt einem doppelkonischen, derart in eine der Schachteln geschraubten Gewindenippel, daß nur die Stoßflächen zwischen den dem Schachtelboden abgekehrten Gewindeflanken des Nippels an den Gewindegangen der Schachtel anliegen, und einer den Raum zwischen Schachtelboden und Nippelstirnfläche sowie zwischen den nichttragenden Gewindeflanken wenigstens zum Teil ausfüllenden Kittmasse, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schachtelboden und Stirnfläche des Nippels und/ oder auf den dem Schachteiboden zugekehrten nichttragenden Gewindeflanken des Nippels deformierbare Distanzstücke angeordnet sind, daß der Nippel im Bereich der Symmetrieebene mit einer vor oder nach dem Schneiden des Gewindes angebrachten zylindrischen Abflachung versehen ist, auf der die Symmetrieebene durch eine schmale Kerbe oder Rille oder einen Farbstrich markiert ist, und daß die markierte Symmetrieebene mit der Ebene der Elektrodenstirnfläche zusammenfällt.