DE7640006U1

DE7640006U1 - ELECTRODE STRAND FOR ELECTRIC ARC FURNACES

Info

Publication number: DE7640006U1
Application number: DE19767640006
Authority: DE
Original assignee: C Conradty Nuernberg & Co Kg 8505 Roethenbach GmbH
Current assignee: C Conradty Nuernberg & Co Kg 8505 Roethenbach GmbH
Priority date: 1976-12-21
Filing date: 1976-12-21
Publication date: 1980-03-06

Description

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C.Conradty Nürnberg GmbH & Co KG D-8505 Röthenbach a.d. Pegnitz GrünthalC.Conradty Nürnberg GmbH & Co KG D-8505 Röthenbach a.d. Pegnitz Grünthal

"Elektrodenstrang für elektrische Lichtbogenofen.""Electrode string for electric arc furnaces."

Pie Erfindung betrifft einen aus Kohlenstoffelektroden und Verbindungsnippeln gebildeten Elektrodenstrang für elektrische Lichtbogenofen, bei dem zwischen dem Gewinde der Elektrodenschachteln und dem Schachtelboden eine Hinterschneidung des Gewindes bis mindestens auf den Gewindeaußendurchmesser vorgesehen ist (DT-AS 22 34The invention relates to one made of carbon electrodes and connecting nipples formed electrode string for electric arc furnace, in which between the thread of the electrode boxes and the box bottom is provided with an undercut of the thread up to at least the outer thread diameter is (DT-AS 22 34

Unter Kohlenstoffelektroden sind hierbei Elektroden zu verstehen, die sowohl aus graphitiertem wie auch aus nichtgraphitiertbm Kohlenstoffmaterial bestehen.Carbon electrodes are to be understood here as electrodes which consist of both graphitized and non-graphitized carbon material.

Bei Elektrodensträngen dieser Art hat die Hinterschneidung des Schachtelgewindes den Zweck, hohe Materialbelastungen im Bereich zwischen Gewinde und Boden der Elektrodenschachtel zu vermeiden.In electrode strands of this type, the purpose of the undercut of the box thread is to prevent high material loads in the area between the thread and the bottom of the electrode box.

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Diese Belastungen ergeben sich durch mechanische und thermische Einwirkungen vor allem während des Einsatzes im heißen Schmelzofen und auch dann, wenn die heißen Elektroden nach dem Abstich der Schmelze aus dem OfenThese loads result from mechanical and thermal effects especially during use in the hot melting furnace and also when they are hot Electrodes after tapping the melt from the furnace

herausgezogen werden. Mechanische Einwirkungen entstehen einerseits durch die Frequenz des durchfließenden elektrischen Stromes, die ein starkes Vibrieren der Elektroden hervorruft und andererseits dadurch, daß die Elektroden senkrechten und seitlichen Belastungskräften unterliegen, die durch wechselseitige stoßartige Berührungen zwischen dem Elektrodenstrang und noch nicht geschmolzenen Metall- bzw. Schrottklumpen hervorgerufen werden. Thermische Einwirkungen und daraus folgende. Belastungen ent-Lehen durch unterschiedliche Materialdehnungen, insbesondere dann, wenn der Nippel quer zur Elektrodenlängsachse eine höhere Wärmedehnung aufweist als die Elektrodenschachtel, z.B. beim schnellen Abkühlen eier Schachtel außerhalb des Ofens.be pulled out. Mechanical effects arise on the one hand from the frequency of the flowing through electric current, which causes a strong vibration of the electrodes and on the other hand by that the electrodes are subject to vertical and lateral loading forces caused by mutual shock-like Contact between the electrode string and not yet melted lumps of metal or scrap be evoked. Thermal effects and the resulting effects. Burdens borrowed from different Material expansions, especially when the nipple has a higher thermal expansion transversely to the longitudinal axis of the electrode than the electrode box, e.g. when the egg box cools down quickly outside the oven.

Aufgrund der Dehnungskräfte D zwischen Nippel und Eiektrodenscnacntel una aufgrund der vertiJtaiicraire ν una möglicher Querkräfte Q ergeben sich vor allem folgende Materialepannungen im Bereich des Schachtelbodens, die in Fig. 1 dargestellt sind, nämlich Umfangsspannung <τ^, hervorgerufen durch die Aufweitung der Schachtel, Biegespannung ö'k und Schub spannung T*, ebenfalls hervorgerufen durch die Aufweitung der Schachtel und das gleichzeitige Nichtaufweiten des steifen Schachtelbodens, sowie Zugspannung <f"_z, verursacht durch diejenigen Nippelkräfte, die auf die schrägen Gewindeflanken in Richtung der Schachtelöffnung einwirken. Mit diesen Spannungen entstehen im ■Übergangsbereich zum Schachtelboden und insbesondere in den angrenzenden ersten, vom Nippel belasteten Gewindegängen der Schachtel' zusätzlich hohe Kerbspannungen 6^, Aus diesem Grund besteht dort die Gefahr des Aufreißens der Due to the expansion forces D between the nipple and the electrode pin and due to the vertical forces ν and possible transverse forces Q, the following material tensions arise in the area of the box bottom, which are shown in FIG ö'k and shear stress T *, also caused by the expansion of the box and the simultaneous non-expansion of the rigid box _{bottom, as well as tensile stress <f "z} , caused by those nipple forces that act on the inclined thread flanks in the direction of the box opening. With these tensions arise in the ■ transition area to the box bottom and especially in the adjacent first, loaded by the nipple thread turns of the box 'additional high notch stresses 6 ^. For this reason there is a risk of the

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Schachtelwand, wodurch der durch die Schraubverbindung angehängte Elektrodenstrang abfallen kann.Box wall, whereby the electrode string attached by the screw connection can fall off.

Es sind Gewindehinterschneidungen gemäß DIN 76 bekannt, die gegenüber einem einfachen Gewindeauslauf eine erkennbare Verminderung der Kerbspannungen im Schachtelgrund dadurch bewirken, daß die Hinterschneidung wie eine sogenannte Entlastungskerbe auf die scharfen Gewindekerben einwirkt. Berücksichtigt man, daß das Material der Elektrode sehr grobkörnig und spröde ist, dann wird durch diese Hinterschneidung noch keine ausreichende Lösung des Problems erreicht, weil die vorhandenen. Spannungen aufgrund des sich im Gewindeauslauf in Höhe und Breite verjüngenden Gewindequerschnitts noch so groß sein können, daß sie zum Ausbrechen des Gewindes und damit zum Anreißen und nachfolgenden Bruch der Gewindeschachtel führen.There are thread undercuts according to DIN 76 known, which compared to a simple thread runout a recognizable Reduce the notch stresses in the bottom of the box by making the undercut like a so-called Relief notch acts on the sharp thread notches. Taking into account that the material of the electrode is very coarse-grained and brittle, this undercut does not provide a sufficient solution of the problem achieved because the existing. Tensions due to the thread runout in height and width tapering thread cross-section can still be so large that they break out of the thread and thus to tear and subsequent breakage of the threaded box.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die Elektrodenverbindung so auszubilden, daß ein weiterer Abbau der Spannungen im Ubergangsbereich vom Gewinde zum Schächteiboden hin,erreicht wird, sodaß dort Zerstörungen des aieKxroaensiranges una aamix Kostspielige uexneDsunterbrechungen und Elektrodenverluste vermieden werden.The object of the invention is therefore to design the electrode connection so that another Reduction of the tensions in the transition area from the thread to the bottom of the shaft is achieved, so that there is destruction des aieKxroaensiranges una aamix costly exchange interruptions and electrode losses can be avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bereich der Hinterschneidung das Gewinde der Schachtel auf einer Länge von wenigstens einem Gewindegang einen verkürzten Gewindequerschnitt aufweist, dessen zur Schachtelöffnung hinweisende Gewindeflanke durch die Verkürzung unter einem Winkel von oc ^ 90° geschnitten ist.This object is achieved according to the invention in that the thread of the box in the area of the undercut has a shortened thread cross-section over a length of at least one thread turn, the thread flank of which pointing towards the box opening due to the shortening is cut at an angle of oc ^ 90 °.

Dadurch wird erreicht, daß das verkürzte Schachtelgewinde nicht mehr aufgrund der Belastung durch das entsprechende Nippelgewinde ausbrechen kann, da es durch den stumpfen oder im'Grenzfall 90°-Winkelet einen wesentlich breiteren Restquerschnitt behält.This ensures that the box thread is shortened can no longer break out due to the load from the corresponding nipple thread, as it is through the obtuse or in the limit 90 ° angle retains a much wider residual cross-section.

Erfaßt die Verkürzung durch einen großen Winkel <vc mehrere Gänge des Schachtelgewindes, dann wird darüberhinaus erreicht, daß hier nur die Spitze des Nippelgewindes Belastungskräfte auf das Schachtelgewinde überträgt. Dies ermöglicht ein elastisches Nachgeben des Nippelgewindes. Aufgrund beider Vorteile sind Schac^telrisse an dieser Stelle bei den üblichen Überlastungen nicht mehr zu erwarten.Detects the shortening due to a large angle <vc several Turns of the box thread, then it is also achieved that here only the tip of the nipple thread Transferring load forces to the box thread. This enables elastic yielding of the nipple thread. Because of both advantages, there are shell cracks in this Place no longer to be expected with the usual overloads.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsvorschlags kann die zentrisch zur Längsachse der Elektrode angeordnete Hinterachneidung des Schachtelgewindee ringförmig und parallel zum Schachtelboden oder schraubenförmig mit der Steigung des Schachtelgewindes um wenigstens 360° verlaufen. Ferner hat es sich abhängig von der Elastizität und Festigkeit unterschiedlicher Elektroden- und Nippelm&terialien ale vorteilhaft herausgestellt, die Hinterschneidung -im Querschnitt gesehen- in dem, das Gewinde der Schachtel verkürzenden Bereich mit einem geraden, gekrümmten oder abgewinkelten Verlauf zu versehen oder mit einem stufenförmigen Sprung zu beginnen. I Ferner kann die Schachtel auch so ausgebildet sein, daß die Hinterschneidung -im Querschnitt gesehen- anschlieasend an den das Gewinde der Schachtel verkürzenden Bereich in eine Krümmung übergeht, die direkt in den Schachtelboden einläuft oder daß diese Krümmung in einen weiteren geraden oder abgewinkelten Bereich übergeht, an den sich dann erst die Übergangskrümmung zum Schachtelboden hin anschließt. Als Krümmungsradien kommen dabei entweder ein einziger oder mehrere ineinander übergehende, verschieden große Radien in Frage.According to an advantageous embodiment of the proposed invention The rear incision of the box thread arranged centrally to the longitudinal axis of the electrode can be annular and parallel to the box bottom or helically with the pitch of the box thread by at least Run 360 °. Furthermore, depending on the elasticity and strength of different electrode and nipple m & materials all beneficially highlighted the Undercut - seen in cross section - in the area shortening the thread of the box with a straight, curved or angled course or start with a stepped jump. I Furthermore, the box can also be designed so that the undercut - seen in cross section - leashes to the shortening the thread of the box Area merges into a curvature that runs directly into the bottom of the box or that this curvature into a further straight or angled area where only then the transition curve to the bottom of the box adjoins. The radii of curvature are either a single one or several merging, different sized radii in question.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is explained below with reference to the in the drawing illustrated embodiments explained in more detail. In the drawing show:

Fig. 1 eine Darstellung des Belastungs- und Spannunnszustandes im Schachtelgrund ,1 shows the load and tension condition in the box base,

Fig. 2 eine Schnitzansicht des Schachtelgewindes mit der erfindungsgemäßen Hinterschneidung mit ringförmigem und zum Schachtel boden parallelem Verlauf,Figure 2 is a carved view of the box thread with the undercut according to the invention with a ring-shaped course parallel to the bottom of the box,

Fig. 3 einen Ausschnitt der Hinterschneidung von3 shows a detail of the undercut from

Fig. 2, mit einem Teil des einwirkenden Nippels,Fig. 2, with part of the acting nipple,

Fig. 4 eine Schnittansicht des Schachtelgewindes mit der erfindungsgemäßen Hinterschneidung mit schraubenförmigem Verlauf, entsprechend der Gewindesteigung.Fig. 4 is a sectional view of the box thread with the undercut according to the invention with helical course, according to the thread pitch.

Der in Fig. 1 dargestellte Belastungszustand gilt für alle in der Zeichnung gezeigten Elektrodenverbindungen, bei denen in eine ElektrodenschacKtes 1 ein Nippel 2 eingeschraubt ist. Es gilt dabei, die qualitativ skizzierten Spannungsgrößen möglichst gering zu halten.The load condition shown in Fig. 1 applies to all electrode connections shown in the drawing which a nipple 2 is screwed into an electrode tube 1. It applies here, the qualitatively outlined To keep stress levels as low as possible.

Durch die neuartige, in Fig. 2 gezeigte Ausbildung der Hinterschneidung 4 des Gewindes der Schachtel 1 werden nun die Querschnitte 5 und 6 des Gewindeauslaufes 3 derart verkürzt, daß eine oder mehrere zur Schachtel öffnung hinweisende Gewindeflanken 11 un-The novel design of the undercut 4 of the thread of the box 1 shown in FIG. 2 the cross-sections 5 and 6 of the thread run-out 3 are now shortened in such a way that one or more for Box opening pointing thread flanks 11 un-

ter einem Winkel ί£;^90 geschnitten werden, also in der Regel unter einem stumpfen Winkel. Der zugehörige Ausschnitt in Fig. 3 läßt die Form der Querschnitte 5 und 6 des Schachtelgewindes und ihre Belastung durch den Nippelgang 7 noch deutlicher erkennen. Der durch diese Konstruktion erreichte Vorteil liegt darin, daß der durch den drückenden Nippelgang 7 belastete Restquerschnitt 5 des Schachtelgewindes nicht mehr ausbrechen kann, da er durch den stumpfen Winkel oC eine wesentlich größere Gewindebreite b behält, und daß damit a.uch nicht mehr die Gefahr eines Aufreissens der Schachtel an dieser Stelle besteht. Da sich darüber hinaus der Nippelgang 7 nur noch über einen Teil der Breite seiner Flanke 10 am nächsten, verkürzten Restquerschnitt 6 des Schachtelgewindes abstützt, wird bei Belastung ein elastisches Nachgeben des Nippclganges erreicht. Dies bedeutet, daß zumindest der letzte Nippelgang 7 hinsichtlich der ihm möglichen Kraftübertragung noch nicht maximal beansprucht wird, so daß kein so starker Belastungswechsel zur Hinterschneidung 4 hin entsteht, wie dies bei der herkömmlichen Formgebung der Fall ist.cut at an angle ί £; ^ 90, i.e. usually at an obtuse angle. The corresponding detail in FIG. 3 shows the shape of the cross-sections 5 and 6 of the box thread and their loading by the nipple passage 7 even more clearly. The advantage achieved by this construction is that the residual cross-section 5 of the box thread, which is burdened by the pressing nipple passage 7, can no longer break out, since it retains a much larger thread width b due to the obtuse angle oC, and thus also no longer poses a risk the box is torn open at this point. Since, in addition, the nipple thread 7 is only supported over part of the width of its flank 10 on the closest, shortened residual cross-section 6 of the box thread, elastic yielding of the nipple thread is achieved under load. This means that at least the last nipple passage 7 is not yet maximally stressed with regard to the force transmission possible for it, so that there is no such strong change in load towards the undercut 4 as is the case with the conventional design.

Dadurch werden die im Schachtelgrund vorhandenen Materialspannungen im Bereich der Hinterschneidung 4 einschließlich des Bereichs der gekürzten Gewindequerschnitte 5 und weitgehend abgebaut. Die in den Figuren 2 und 3 gezeigte Hinterschneidung 4 ist ringförmig- und parallel zum Schachtelboden 12 und läßt sich mit einem einfachen Formstahl auf einer Drehbank erzeugen.This eliminates the material stresses in the bottom of the box in the area of the undercut 4 including the area of the shortened thread cross-sections 5 and largely dismantled. The undercut 4 shown in Figures 2 and 3 is ring-shaped and parallel to the box bottom 12 and can be produced with a simple structural steel on a lathe.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist die Hinterschneidung 4 beim Fräsen des Schachtelgewindes hergestellt worden. Dabei entsteht unmittelbar über dem Schachtelboden 12 eine zusätzliche schraubenförmige Kante 13, die jedoch für die Haltbarkeit der Schachtel 1 nicht nachteilig ist, da die höheren Materialspannungen auf den Bereich der gekürzten Gewindequerschnitte 5 und 6 beschränkt sind. Fig. 4 zeigt außerdem die Möglichkeit, der Hinterschneidung 4 im Bereich der gekürzten Gewindequerschnitte 5 und 6 einen gekrümmten Verlauf zu geben und die Krümmung mit sich kontinuierlich ändernden Radien auszuführen. Diese Krümmung kann direkt in den Schachtelboden einlaufen aber auch in einen weiteren abgewinkelten oder geraden Bereich übergehen, an den sich dann die Ubergangskrümmung zum Schauhtelboden hin anachließt.In the embodiment shown in FIG. 4, the undercut is 4 was made when milling the box thread. This arises directly above the bottom of the box 12 an additional helical edge 13, which however for the durability of the box 1 is not disadvantageous, since the higher material stresses on the area of the shortened Thread cross-sections 5 and 6 are limited. FIG. 4 also shows the possibility of the undercut 4 in the area of the shortened thread cross-sections 5 and 6 one to give a curved course and to execute the curvature with continuously changing radii. This curvature can run directly into the bottom of the box but also merge into another angled or straight area, to which then the transition curve to the swing floor decreases.

In den Zeichnungsfiguren ist nicht dargestellt, daß die Hinterschneidung im Bereich der gekürzten Gewindequerschnitte auch einen abgewinkelten Verlauf haben und/oder mit einem stufenförmigen Sprung versehen werden kann, ohne daß sich dadurch die Spannungsverhältnisse für die Schachtel nachteilig verändern. Außerdem ist nicht dargestellt, daß die Hinterschneidung -im Querschnitt gesehen- anschließend an den das Gewinde der Schachtel verkürzenden Bereich einen gekrümmten Verlauf aufweist, an den eich ein weiterer gerade verlaufender Bereich und danach die Ubergangskrüminung zum Schachtelboden hin anschließen.The drawing figures do not show that the undercut is in the area of the shortened thread cross-sections also have an angled course and / or can be provided with a stepped jump, without thereby changing the tension conditions for the box disadvantageously. In addition, it is not shown that the undercut - seen in cross section - adjoins the thread of the box shortening area has a curved course to which a further straight area and then the transition curve to the bottom of the box connect.

Claims

• · • · «at» claims for protection

1. Electrode strand made of carbon electrodes and connecting nipples for electric arc furnaces, in which between the Thread of the electrode boxes and the box bottom an undercut of the thread up to at least the outer thread diameter is provided, characterized in that the thread of the box in the area of the undercut (4-) (1) has a shortened thread cross-section (5) over a length of at least one thread turn, the latter of which towards the box opening indicating thread flank (11) is cut by the shortening at an angle oC ^ 90 °.

2. Electrode string according to claim 1, characterized in that that diq undercut (4-) ring-shaped and centric to Longitudinal axis of the electrode and parallel to the box bottom (12).

3. Electrode assembly according to claim 1, characterized in that the undercut (4) is helical with the slope of the box thread runs through at least 360 ° and centrically to the longitudinal axis of the electrode.

4 ·. Electrode string according to one of Claims 1 to 3 »characterized characterized in that the undercut (4) - in cross section seen - has a straight course in the area which shortens the thread of the box (1).

5. Electrode string. according to one of claims 1 to 3 »characterized in that the undercut (4) - in cross section seen - in the area which shortens the thread of the box (1), has a curved course.

6. Electrode string according to one of claims 1 "to 3, characterized in that the undercut (4-) in the Cross-section seen - has an angled course in the area which shortens the thread of the box (1).

7- electrode string according to one of claims 1 to 3 » characterized in that the undercut (4) - seen in cross section - in the area that shortens the thread of the box (1), a step-shaped jump having.

ε. Electrode string according to one of Claims 4 to 7, characterized in that the undercut (4-) adjoins the area which the thread of the box (1) shortened, has a curved course that merges directly into the box bottom (12).

9 electrode string according to one of claims 4 to 7, characterized in that the undercut (A-), then to the area which shortens the thread of the box (1) has a curved course, to the This is followed by another straight area and then the transition curve to the bottom of the box.

10. Electrode string according to one of claims 5, 8 and 9 » characterized in that the undercut (4 ·) has curvatures in different areas, each are provided with a single radius.

11. Electrode assembly according to one of claims 5, 8 and 9, characterized in that the undercut (4-) has curvatures in different areas, each of which is provided with mutually merging redia of different sizes.