DE9115816U1 - Mass for securing a screw connection between carbon or graphite electrodes - Google Patents
Mass for securing a screw connection between carbon or graphite electrodesInfo
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Description
SIGRI GmbH 8901 MeitingenSIGRI GmbH 8901 Meitingen
BeschreibungDescription
Masse zur Sicherung einer Schraubverbindung zwischen Kohlenstoff- oder GraphitelektrodenMass for securing a screw connection between carbon or graphite electrodes
Die Erfindung betrifft eine unter Temperatureinwirkung mindestens zum Teil schmelz- und verkokbare Masse zur Sicherung einer Schraubverbindung zwischen Elektroden aus Kohlenstoff oder Graphit mittels eines in stirnseitige Gewindeschachteln der zu verbindenden Elektroden eingreifenden, gewindetragenden Nippels aus Kohlenstoff oder Graphit oder mittels eines, an einer Stirnseite einer ersten Elektrode befindlichen, gewindetragenden Fortsatzes, der in das Gewinde einer stirnseitigen, dem Fortsatz und dessen Gewinde komplementären Ausnehmung einer zweiten Elektrode eingreift.The invention relates to a mass that can be at least partially melted and coked under the influence of temperature for securing a screw connection between electrodes made of carbon or graphite by means of a threaded nipple made of carbon or graphite that engages in the front threaded sockets of the electrodes to be connected or by means of a threaded extension located on a front side of a first electrode that engages in the thread of a front recess of a second electrode that is complementary to the extension and its thread.
Elektroden aus Kohlenstoff und/oder Graphit werden wegen ihrer elektrischen Leitfähigkeit, der guten Temperatur- und Medienbeständigkeit großtechnisch in elektrothermischen und elektrochemischen Prozessen eingesetzt. Die im Lichtbogenofen durchgeführten metallurgischen Verfahren haben hier neben z.B. der Calciumcarbid- oder der Siliciumherstellung sowie schmelzelektrolytischen Verfahren die größte Bedeutung.Electrodes made of carbon and/or graphite are used on a large scale in electrothermal and electrochemical processes due to their electrical conductivity and good temperature and media resistance. The metallurgical processes carried out in the arc furnace are of the greatest importance here, along with calcium carbide or silicon production, for example, and melt electrolytic processes.
Bei allen diesen Verfahren verbrauchen sich die Elektroden im Maße der chemischen Umsetzungen und der thermischen und mechanischen Bedingungen im Reaktionsgefäß. Sie werden deshalb ständig im Maße ihres Ver- In all of these processes, the electrodes are used up as a result of the chemical reactions and the thermal and mechanical conditions in the reaction vessel. They are therefore constantly replaced as they are used up.
brauchs nachgeführt. In wichtigen Prozessen geschieht dies wie z.B. im Lichtbogenofen bei der Stahlherstellung dadurch, daß an ein in der Anlage befindliches Elektrodenstück eine weitere Elektrode dadurch angekoppelt wird, daß auf die der Reaktionszone abgewandten Stirnseite der Elektrode eine zweite Elektrode mit einer ihrer Stirnseiten aufgesetzt wird und beide Elektroden mittels an ihren Stirnseiten vorhandenen Verankerungselementen auf mechanischem Wege fest verbunden werden. Auf diese Weise werden in der Praxis Elektrodenstränge aus drei und mehr Elektroden aufgebaut und betrieben.consumption. In important processes, this is done, such as in the arc furnace in steel production, by coupling another electrode to an electrode piece in the system by placing one of the faces of a second electrode on the face of the electrode facing away from the reaction zone and by mechanically connecting both electrodes using anchoring elements on their faces. In practice, electrode strings made up of three or more electrodes are constructed and operated in this way.
Als Verankerungselemente haben sich seit langem Gewindeverbindungen bewährt, wobei im wesentlichen zwei Typen zu unterscheiden sind. Beim zur Zeit am meisten verwendeten Typ befinden sich in beiden Elektrodenstirnseiten mit einem Gewinde versehene, zentrische Bohrungen, sogenannte Nippelschachteln. Beim Koppeln von zwei Elektroden miteinander oder beim Aufbau oder Vervollständigen eines Elektrodenstranges werden die zwei zusammengehörenden Enden der zu koppelnden Elektroden durch Eindrehen eines mit Gewinde versehenen Nippels in die mit Gewinden versehenen, in die Stirnseiten einer jeden Elektrode eingebrachten Bohrungen, die in Form und Gewindeausführung dem Nippel komplementär sind und durch nachfolgendes Anspannen der Verschraubung mit einer definierten Kraft formschlüssig und fest verbunden. Beim zweiten Verfahren befindet sich in jeder Elektrode in einer Stirnseite eine mit einem Gewinde versehene zentrische Bohrung und an der anderen Stirnseite ein sich über diese Stirnseite erhebender, der Bohrung und dem Gewinde auf der anderen Stirnseite komplementärer Fortsatz. Zum Verbinden von zwei Elektroden wird die eine Elektrode mit ihrem Fortsatz in die Bohrung der anderen Elektrode eingeführt und die formschlüssige und feste Verbindung der beidenThreaded connections have long proven themselves as anchoring elements, with two main types being distinguished. The currently most commonly used type has threaded, central holes in both electrode faces, so-called nipple boxes. When coupling two electrodes together or when building or completing an electrode string, the two ends of the electrodes to be coupled are connected in a form-fitting and firm manner by screwing a threaded nipple into the threaded holes in the faces of each electrode, which are complementary to the nipple in terms of shape and thread design, and then by tightening the screw connection with a defined force. In the second method, each electrode has a threaded, central hole in one face and an extension on the other face that rises above this face and complements the hole and the thread on the other face. To connect two electrodes, one electrode is inserted with its extension into the hole of the other electrode and the positive and firm connection of the two
Elektroden durch Festdrehen der die Kopplung herstellenden Gewinde hergestellt.Electrodes are made by tightening the threads that create the coupling.
In der betrieblichen Praxis hat es sich nun gezeigt, daß sich derartige Schraubverbindungen, speziell unter dem Einfluß von nicht vermeidbaren Vibrationen und elektrischen Feldern, lockern und sogar lösen können. Da solche Vorkommnisse zu schwerwiegenden Betriebsstörungen führen, hat man nach Mitteln für ein unter Betriebsbedingungen unlösbares Arretieren derartiger Verbindungen gesucht. Die deutsche Patentschrift DE 867 268 sowie die deutschen Auslegeschriften DE-AS 10 34 788 und 10 30 482 offenbaren hierzu die Einbringung von Pech in die den Zusammenhalt der Elektrodenverbindung bewirkenden Gewindegänge. Das Pech wird dazu in in den Gewindeschachteln der Elektroden oder in den Nippeln befindliche Bohrungen eingebracht. Es erweicht dann beim betriebsbedingten Erwärmen der Elektroden und fließt durch Verbindungskanäle in die Gewindegänge, wo es bei weiterem betriebsbedingten Erhitzen verkokt und dadurch eine feste stoffschlüssige Arretierung und eine Verbesserung des Stromübergangs hervorruft. Das Pech kann in die Bohrungen oder Bereitstellungsräume in gemahlener fester, in flüssiger Form oder in Form von Pechstiften eingebracht werden. Es kann auch Zusätze wie Füllstoffe enthalten.In practice, it has now been shown that such screw connections can loosen and even come off, especially under the influence of unavoidable vibrations and electric fields. Since such occurrences lead to serious operational disruptions, means have been sought to lock such connections in a way that cannot be released under operating conditions. The German patent DE 867 268 and the German publications DE-AS 10 34 788 and 10 30 482 disclose the introduction of pitch into the threads that hold the electrode connection together. The pitch is introduced into holes in the threaded sockets of the electrodes or in the nipples. It then softens when the electrodes are heated during operation and flows through connecting channels into the threads, where it cokes when heated further during operation, thereby creating a firm, material-locking connection and improving the current transfer. The pitch can be introduced into the holes or supply spaces in ground solid form, in liquid form or in the form of pitch sticks. It can also contain additives such as fillers.
In der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 15 65 076 ist ein Kitt zur Sicherung einer Nippelverbindung zwischen Kohleelektroden beschrieben, der bereits bei Temperaturen unterhalb 400 0C, d.h. bei Temperaturen, die unterhalb der Verkokungstemperatur von Pechen liegen, wirksam ist. Dieser Kitt enthält Kunstharz, Pech, Füllstoffe und Dextrin. Er läßt sich bei richtiger Zusammensetzung in für die spätere Verarbeitung günstige Formen bringen und er soll unbegrenzt lagerfähig sein. Beim Umgang mitIn the German publication No. 15 65 076 a putty is described for securing a nipple connection between carbon electrodes, which is effective even at temperatures below 400 0 C, ie at temperatures that are below the coking temperature of pitch. This putty contains synthetic resin, pitch, fillers and dextrin. With the right composition it can be made into shapes that are suitable for later processing and it is said to have an unlimited shelf life. When handling
diesem Kitt in der ständigen betrieblichen Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß er wegen seines Kunstharzgehaltes beim Lagern altert, bzw. in ihm langsam verlaufende Härtungsvorgänge stattfinden, so daß im betrieblichen Einsatz wegen zu hoher Viskosität ein Eintreten des Kitts in die Gewindegänge der Elektrodenverbindungen in ausreichendem Maße nicht stattfinden kann.However, in the continuous use of this putty in operation, it has been shown that due to its synthetic resin content, it ages during storage, or that slow hardening processes take place in it, so that during operational use, the putty cannot penetrate sufficiently into the threads of the electrode connections due to its high viscosity.
Ein wesentlicher Nachteil der bekannten, pechhaltigen Massen zum Arretieren von Elektrodenverbindungen ist ihr Gehalt an Stoffen, die krebserregend sein können. Diese Stoffe, die aus höherkondensierten aromatischen Ringsystemen bestehen, bilden sich unter dem Einfluß höherer Temperaturen aus niedermolekularen aromatischen Einheiten während des Herstellungsganges in den Pechen und kommen deshalb in allen Pechen vor. Als Bezugssubstanz für derartige krebserzeugende polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH) gilt die Verbindung Benzo(a)pyren (Gefahrstoffverordnung gemäß Bekanntmachung vom 25.09.1991). Der Grenzgehalt an PAH in Stoffen oder Zusammensetzungen, von dem ab eine Gefährdung angenommen wird, liegt derzeit bei 50 ppm (Gefahrstoffverordnung gemäß Bekanntmachung vom 25.09.1991). Der Gehalt an Benzo(a)pyren in Pechen liegt beim ungefähr 100-fachen dieses Wertes. Es besteht infolgedessen ein allgemeines Bedürfnis, den Umgang mit und die mögliche Freisetzung von derartigen Substanzen möglichst weitgehend einzuschränken oder zu verhindern.A significant disadvantage of the known pitch-containing masses for locking electrode connections is their content of substances that can be carcinogenic. These substances, which consist of highly condensed aromatic ring systems, form from low molecular weight aromatic units under the influence of higher temperatures during the production process in the pitches and are therefore present in all pitches. The reference substance for such carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) is the compound benzo(a)pyrene (hazardous substances ordinance as announced on September 25, 1991). The limit content of PAH in substances or compositions above which a hazard is assumed is currently 50 ppm (hazardous substances ordinance as announced on September 25, 1991). The content of benzo(a)pyrene in pitches is approximately 100 times this value. As a result, there is a general need to limit or prevent the handling and possible release of such substances as far as possible.
Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Zusammensetzung oder Masse für die Sicherung von Schraubverbindungen zwischen Elektroden aus Kohlenstoff oder Graphit zu schaffen, die einen Benzo(a)pyren-Gehalt unter 50 ppm oder deren Binder einen Benzo(a)pyren-Gehalt unterThe invention was therefore based on the object of creating a composition or mass for securing screw connections between electrodes made of carbon or graphite, which have a benzo(a)pyrene content of less than 50 ppm or whose binder has a benzo(a)pyrene content of less than
50 ppm aufweist, die mindestens zum Teil schmelz- und verkokbar ist, ein gutes Blähverhalten aufweist, die bereits bei Temperaturen ab 300 "C, d.h. in einem Temperaturbereich, in dem Peche noch nicht verkokt werden, eine gute Arretierwirkung entfalten und deren Arretierwirkung außerdem gleich gut oder besser als diejenige pechhaltiger Arretiermassen ist.50 ppm, which is at least partially meltable and cokable, has good expansion properties, which develops a good locking effect at temperatures from 300 °C, i.e. in a temperature range in which pitches are not yet coked, and whose locking effect is also as good or better than that of locking masses containing pitch.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Masse eine unter Temperatureinwirkung schmelz- und verkokbare, im wesentlichen aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehende Substanz (im folgenden als Binder bezeichnet) enthält, die folgendermaßen charakterisiert ist: Erweichungspunkt (DIN 52025): 50 bis 120 0C, Gehalt an in Toluol Unlöslichen: maximal 2,5 %, Gehalt an Benzo(a)pyren: kleiner 50 ppm, Viskosität bei 160 "C: 300 bis 8000 m Pa s.The object is achieved according to the invention in that the mass contains a substance which can be melted and coked under the influence of temperature and which consists essentially of carbon and hydrogen (hereinafter referred to as binder), which is characterized as follows: softening point (DIN 52025): 50 to 120 0 C, content of substances insoluble in toluene: maximum 2.5%, content of benzo(a)pyrene: less than 50 ppm, viscosity at 160 "C: 300 to 8000 m Pa s.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfinderischen Lösung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Embodiments and further developments of the inventive solution emerge from the subclaims.
Der Binder besteht aus einem komplexen Gemisch wärmepolymerisierter niedermolekularer Kohlenwasserstoffe und monozyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe, die Alkylseitenketten und Hydroxylgruppen enthalten können. Eine derartige Substanz ist im Handel, z.B. unter der Bezeichnung Rauxolit (Lieferant Verkaufsgesellschaft für Teererzeugnisse (VFT mbH)), erhältlich. Der Gehalt an Benzo(a)pyren in diesem Binder liegt unter 50 ppm, vorzugsweise aber unter 20 ppm und damit erheblich unter der als deklarationspflichtig und als bedenklich angesehenen Konzentration. Der Binder kann allein oder in Mischung mit Füllstoffen und anderen Zusätzen als Arretiermittel verwendet werden. Bei der letzteren Anwendungsart ist der Gehalt an Benzo(a)pyren in den Mischungen nochmals ent-The binder consists of a complex mixture of heat-polymerized low-molecular hydrocarbons and monocyclic aromatic hydrocarbons, which can contain alkyl side chains and hydroxyl groups. Such a substance is commercially available, e.g. under the name Rauxolit (supplier: Verkaufsgesellschaft für Teererzeugnisse (VFT mbH)). The content of benzo(a)pyrene in this binder is less than 50 ppm, but preferably less than 20 ppm and thus considerably below the concentration that is considered to be declarable and questionable. The binder can be used alone or in a mixture with fillers and other additives as a locking agent. In the latter application, the content of benzo(a)pyrene in the mixtures must be reduced again.
sprechend dem Anteil an Zusätzen verringert. Beim Erhitzen des Binders auf eine Temperatur von 550 0C nach DIN 51905 hinterbleibt ein Koksrückstand von ca. 50 Gew.-%. Beim Verkoken erfindungsgemäßer Zusammensetzungen in den Gewindegängen einer Elektrodenverbindung verankert sich der sich bildende Koks mit den Gewindeoberflächen der zu verbindenden Teile und bewirkt so, gegebenenfalls unter der Mitwirkung von zusätzlich zwischen einem Füllstoff und dem Binder gebildeten Koksbrücken, eine stoffschlüssige, feste Arretierung der Verbindung. Zur Erhöhung der Koksausbeute können den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auch kondensierend wirkende Mittel wie Schwefel, Phthalodinitril, Aldole, Chlornaphthaline oder Lewissäuren, wie z.B. wasserfreies AlCl3 oder FeCl3 zugesetzt werden. Bevorzugt ist hierbei ein Zusatz von Schwefel zu der Zusammensetzung, da Schwefel bei entsprechender Temperaturerhöhung neben einer kondensierenden auch eine blähende Wirkung in der Mischung entfaltet. Günstig sind Zusätze von 4 bis 12 % Schwefel. Neben die Koksausbeute erhöhenden Mitteln können dem Binder auch Füllstoffe aus der Gruppe Kohlenstoff oder Graphit zugesetzt werden. Verwendbar sind hier alle Sorten von Petrol-, Steinkohlenteerpech- oder auch Zechenkoks sowie Graphit oder Ruß. Als besonders vorteilhaft hat sich der Zusatz von Graphitpulver erwiesen, da dadurch gleichzeitig der Übergang des elektrischen Stromes in der Elektrodenverbindung begünstigt wird. Die Korngröße des Füllstoffs muß so gewählt werden, daß die Funktionsfähigkeit und die Verarbeitbarkeit der Masse gewährleistet ist. Als vorteilhaft hat sich ein Pulver mit einer Korngröße von 80 % kleiner 200 &mgr;&idiagr;&eegr; erwiesen. Es kann jedoch ohne weiteres von dieser Vorgabe, z.B. speziell zu feineren Körnungen hin, abgewichen werden. Der Fachmann kann durch einfache Versuche feststellen, welche Kornfeinheit für den jeweiligen Anwendungszweck amreduced depending on the proportion of additives. When the binder is heated to a temperature of 550 0 C according to DIN 51905, a coke residue of approx. 50 wt. % remains. When compositions according to the invention are coked in the threads of an electrode connection, the coke which forms anchors itself to the thread surfaces of the parts to be connected and thus, if necessary with the assistance of additional coke bridges formed between a filler and the binder, causes a material-locking, firm locking of the connection. To increase the coke yield, condensing agents such as sulphur, phthalonitrile, aldols, chloronaphthalenes or Lewis acids such as anhydrous AlCl 3 or FeCl 3 can also be added to the compositions according to the invention. The addition of sulphur to the composition is preferred here, since with a corresponding increase in temperature sulphur also has a swelling effect in the mixture in addition to a condensing effect. Additions of 4 to 12 % sulphur are advantageous. In addition to agents that increase the coke yield, fillers from the group carbon or graphite can also be added to the binder. All types of petroleum, coal tar pitch or mine coke as well as graphite or soot can be used here. The addition of graphite powder has proven to be particularly advantageous, as this simultaneously promotes the transfer of the electrical current in the electrode connection. The grain size of the filler must be selected so that the functionality and processability of the mass is guaranteed. A powder with a grain size of 80% smaller than 200 μηη has proven to be advantageous. However, it is easy to deviate from this specification, e.g. specifically towards finer grain sizes. The expert can determine by simple tests which grain fineness is best for the respective application.
günstigsten ist. Der Gehalt an festen Füllstoffen in der Masse sollte zwischen 0 und 62 Gew.-% liegen, was umgekehrt Bindergehalten zwischen 38 und 100 Gew.-% entspricht. Für die häufigsten Anwendungsfälle werden Zusammensetzungen mit guter Wirkung und Verarbeitbarkeit innerhalb der folgenden Rezepturgrenzen erhalten:The content of solid fillers in the mass should be between 0 and 62% by weight, which conversely corresponds to binder contents between 38 and 100% by weight. For the most common applications, compositions with good effectiveness and processability are obtained within the following formulation limits:
Binder 38 bis 100 Gew.-%, Füller 0 bis 50 Gew.-%, Schwefel 4 bis 12 Gew.-%.Binder 38 to 100 wt.%, filler 0 to 50 wt.%, sulfur 4 to 12 wt.%.
Für ein gutes Funktionieren der Masse ist neben einer guten Blähwirkung eine ausreichende Fließfähigkeit bei hohen Temperaturen Voraussetzung. Der Binder hat deshalb eine bei 160 "C mit üblichen Laborapparaturen gemessene Viskosität zwischen 300 und 8000 m PA s.In addition to a good expansion effect, sufficient flowability at high temperatures is a prerequisite for the mass to function well. The binder therefore has a viscosity of between 300 and 8000 m PA s measured at 160 °C using standard laboratory equipment.
Zur Herstellung der Arretiermasse werden nach einem ersten Verfahren die in Pulverform vorliegenden Rezepturbestandteile ohne Temperatureinwirkung gemischt. Die so hergestellte Pulvermischung kann bereits in die für die Aufnahme der Arretiermasse in den Verbindungselementen der Elektroden und in die in den Nippeln vorgesehenen Aufnahmeräume eingebracht werden. Die Aufnahmeräume, z.B. Bohrungen, werden nach dem Einbringen des Pulvers in bekannter Weise, z.B. mit Textil- oder Pappestopfen oder -Auflagen verschlossen, um ein vorzeitiges Herausfallen des Arretiermittels zu verhindern. Das Pulver kann auch nach dem Einfüllen in die Öffnungen festgepreßt werden. Ein Verschluß mit Stopfen erübrigt sich dann. Nach einem anderen Verfahren werden die Rezepturbestandteile in einem heizbaren Mischer, z.B. einem Z-Arm-Kneter bei Temperaturen von 100 bis 160 °C innig vermischt. Die Masse kann dann nach einer Verfahrensvariante in flüssiger Form, gegebenenfalls unter ZwischenschaltungTo produce the locking compound, the recipe components in powder form are mixed without the influence of temperature according to a first process. The powder mixture produced in this way can be introduced into the receiving spaces provided for the locking compound in the connecting elements of the electrodes and in the nipples. The receiving spaces, e.g. holes, are closed in a known manner after the powder has been introduced, e.g. with textile or cardboard plugs or pads, in order to prevent the locking agent from falling out prematurely. The powder can also be pressed into the openings after it has been filled. A closure with a plug is then unnecessary. According to another process, the recipe components are thoroughly mixed in a heatable mixer, e.g. a Z-arm kneader at temperatures of 100 to 160 °C. The mass can then be mixed in liquid form according to a process variant, if necessary with an intermediate
eines heizbaren Vorratsgefäßes mit Rühreinrichtung, in dem die Masse im geschmolzenen Zustand gehalten wird, in die Aufnahmeräume in den die Elektroden verbindenden Elementen eingegossen oder eingedrückt werden, wo sie alsbald erkaltet und nicht mehr herausfließen kann. Nach einer weiteren Variante wird die nach dem Heißmischen erhaltene flüssige oder plastische Mischung nach bekannten Verfahren, z.B. mittels einer Strangpresse zu zylindrischen Körpern verarbeitet. Für Zwecke der Zwischenlagerung haben diese Körper einen größeren Durchmesser (ca. 10 cm), für Zwecke der baldigen Weiterverarbeitung sind es dünne Stäbe, die die Durchmessermaße der in den Verbindungselementen befindlichen, sie später in Form von Stababschnitten aufnehmenden Bohrungen, beispielsweise 20 mm, haben. Selbstverständlich können die, allerdings bruchempfindlicheren dünnen Stäbe auch gelagert werden. Aus den großformatigen, für die Zwischenlagerung bestimmten Körpern können dann später im Maße des Bedarfs dünne Stäbe in einer jedem Fachmann bekannten Art und Weise mittels einer Strangpreßeinrichtung nachgepreßt werden. Es ist auch das direkte Einpressen aus derartigen Massepatronen oder -Kartuschen in entsprechende, in Nippeln befindliche Bohrungen aus einer in eine Nippelbearbeitungsstraße integrierten Strangpreßvorrichtung möglich. Welches der beschriebenen Verfahren angewendet wird, hängt von den jeweiligen betrieblichen Gegebenheiten und Anwendungsfällen ab. a heatable storage vessel with a stirring device in which the mass is kept in a molten state, into the receiving spaces in the elements connecting the electrodes, where it immediately cools down and can no longer flow out. According to another variant, the liquid or plastic mixture obtained after hot mixing is processed into cylindrical bodies using known methods, e.g. using an extrusion press. For the purposes of intermediate storage, these bodies have a larger diameter (approx. 10 cm), for the purposes of immediate further processing they are thin rods that have the diameter dimensions of the holes in the connecting elements that will later receive them in the form of rod sections, for example 20 mm. Of course, the thin rods can also be stored, although they are more fragile. From the large-format bodies intended for intermediate storage, thin rods can then later be pressed out as needed in a manner known to every expert using an extrusion press. It is also possible to press directly from such mass cartridges or cartridges into corresponding holes in nipples using an extrusion device integrated into a nipple processing line. Which of the described methods is used depends on the respective operational conditions and application.
Die Lagerung erfindungsgemäßer Massen oder des Binders allein ist bei üblichen Umgebungstemperaturen, d.h. bis zu 40 0C ohne Veränderung des Fließverhaltens bei hohen Temperaturen, des Blähverhaltens und der Arretierwirkung über lange Zeiträume problemlos möglich.The storage of the inventive compositions or of the binder alone is possible without any problems at normal ambient temperatures, ie up to 40 ° C, over long periods of time without any change in the flow behavior at high temperatures, the expansion behavior and the locking effect.
Zusammengefaßt hat die Erfindung folgende Vorteile:In summary, the invention has the following advantages:
- der Gehalt an Benzo(a)pyren als Leitsubstanz für cancerogene Stoffe in allein aus Binder bestehenden Arretiermassen oder in Arretiermassen, die außer dem Binder noch Füller und gegebenenfalls weitere Zusätze enthalten, liegt unter 50 ppm und damit um mindestens den Faktor 100 unter dem Benzo(a)pyrengehalt der bisher für diesen Zweck verwendeten Peche (siehe Tabelle 1).- the content of benzo(a)pyrene as a lead substance for carcinogenic substances in locking masses consisting solely of binders or in locking masses which, in addition to the binder, also contain fillers and possibly other additives, is less than 50 ppm and thus at least a factor of 100 lower than the benzo(a)pyrene content of the pitches previously used for this purpose (see Table 1).
- das Blähverhalten des Binders allein und der unter Verwendung des Binders hergestellten Arretiermittel ist mindestens gleich gut wie dasjenige der bisher verwendeten Peche oder der damit hergestellten Arretiermassen. In den meisten Fällen ergibt sich mit dem neuen Binder eine bessere Blähwirkung und damit ein besseres Eindringen des Arretiermittels in die Gewindegänge der Elektrodenverbindung als mit Pech (siehe Tabelle 1).- the expansion behavior of the binder alone and of the locking agents produced using the binder is at least as good as that of the pitches used previously or the locking masses produced with them. In most cases, the new binder results in a better expansion effect and thus a better penetration of the locking agent into the threads of the electrode connection than with pitch (see Table 1).
Beispiel
1Ar
Example
1
Beispiel
2retiermitte
Example
2
Beispiel
3»I , Erf i nc
Example
3
Beispiel
4lation
Example
4
5Example
5
Beispiel
6Locking
Example
6
Beispiel
7i ttel, Ver
Example
7
Bei spi el
8even
Example
8th
9Example
9
Rauxolit
EP 72OCMass with
Rauxolite
EP72OC
Rauxolit
EP 1140CMass with
Rauxolite
EP 114 0 C
EP 720CRauxolite
EP 72 0 C
EP 114OCRauxolite
EP114OC
Pech
EP 6O0CMass with
Bad luck
EP 6O 0 C
Pech
EP 7O0CMass with
Bad luck
EP 7O 0 C
Pech
EP 8O0CMass with
Bad luck
EP 8O 0 C
Pech
EP 850CMass with
Bad luck
EP 85 0 C
Pech
EP 950CMass with
Bad luck
EP 95 0 C
Lagerung
1 TagBloating test &bgr;,
storage
1 day
Lagerung
8 WochenBloating test /2>,
storage
8 weeks
Benzo (a ) -
py ren
[ppm]Salary of
Benzo (a ) -
py ren
[ppm]
- die Arretierwirkung erfindungsgemäßer Massen ist gegenüber verkoktem Pech oder pechgebundenen Arretiermassen deutlich verbessert (siehe auch Tabelle 2). Sie setzt im Gegensatz zu Pechen bereits bei 300 "C ein. Es wird dadurch möglich, auf Schwefel als Rezepturbestandteil zu verzichten, was aus Gründen des Umwelt- und Arbeitsschutzes günstig ist.- the locking effect of the masses according to the invention is significantly improved compared to coked pitch or pitch-bound locking masses (see also Table 2). In contrast to pitches, it starts at 300 °C. This makes it possible to dispense with sulphur as a recipe ingredient, which is advantageous for reasons of environmental and occupational safety.
- Zusammensetzungen gemäß der Erfindung sind unter normalen Umgebungsbedingungen unbegrenzt lagerfähig. Sie lassen sich nach allen bekannten Verfahren verarbeiten.- Compositions according to the invention have an unlimited shelf life under normal ambient conditions. They can be processed by all known methods.
Die beschriebene Lehre der Erfindung wird durch die folgenden Ausführungsbeispiele ergänzt.The described teaching of the invention is supplemented by the following embodiments.
54 Gew.-Teile Rauxolit, Erweichungspunkt (DIN 52025) 72 °C und 37,5 Gew.-Teile Elektrographitpulver der Korngröße 0,04 bis 0,2 mm wurden in einem Z-Arm-Kneter bei 110 bis 12 0 "C 15 Minuten lang gemischt. Sodann wurden der Mischung 8,5 Gew.-Teile Schwefelpulver hinzugefügt und unter Beibehaltung der Temperatur von 110 bis 120 0C weitere 10 Minuten gemischt. Die heiße Mischung wurde in eine Form, Innendurchmesser 200 mm überführt, darin zu einem Vorpreßling verdichtet und nach dem Abkühlen auf ca. 80°C als Vorpreßling in eine Strangpresse überführt und mittels dieser unter Beibehaltung der Temperatur von ca. 80 °C zu Stangen mit einem Format von 20 mm Durchmesser und 1400 mm Länge verpreßt. Die auf einer Kühlstrecke abgekühlten Stabe wurden sodann auf Holzpaletten gelagert.54 parts by weight of rauxolite, softening point (DIN 52025) 72 °C and 37.5 parts by weight of electrographite powder with a grain size of 0.04 to 0.2 mm were mixed in a Z-arm kneader at 110 to 12 0 "C for 15 minutes. 8.5 parts by weight of sulfur powder were then added to the mixture and mixed for a further 10 minutes while maintaining the temperature of 110 to 120 0 C. The hot mixture was transferred to a mold with an inner diameter of 200 mm, compacted therein to form a pre-pressed part and, after cooling to approx. 80 °C, transferred as a pre-pressed part to an extrusion press and pressed by this press while maintaining the temperature of approx. 80 °C into rods with a format of 20 mm diameter and 1400 mm length. The rods cooled on a cooling line were then stored on wooden pallets.
Unter Verwendung von Rauxolit, Erweichungspunkt (DIN 52 025) 114 "C wurden nach im Prinzip gleicher Verfahrensweise wie unter Beispiel 1 beschrieben, Stäbe mit den Maßen 20 mm Durchmesser &khgr; 1400 mm Länge hergestellt. Im Unterschied zu Beispiel 1 betrug die Temperatur beim Mischen im Z-Arm-Kneter 150 bis 155 0C und die Temperatur beim Pressen der Stäbe 120 °C.Using Rauxolit, softening point (DIN 52 025) 114 °C, rods with dimensions of 20 mm diameter x 1400 mm length were produced using essentially the same procedure as described in Example 1. In contrast to Example 1, the temperature during mixing in the Z-arm kneader was 150 to 155 ° C and the temperature during pressing of the rods was 120 °C.
Beispiele 3 und 4:Examples 3 and 4:
Auf einer Strangpresse wurden Stäbe der gleichen Abmessungen wie in den vorhergehenden Beispielen aus Rauxolit, Erweichungspunkt (DIN 52 025) 72 "C, allein, ohne Zusätze (Beispiel 3) und aus Rauxolit, Erweichungspunkt (DIN 52 025) 114 'C1 ebenfalls ohne Zusätze (Beispiel 4) in an sich allgemein bekannter Weise hergestellt.On an extrusion press, rods of the same dimensions as in the preceding examples were produced from Rauxolit, softening point (DIN 52 025) 72 °C, alone, without additives (Example 3) and from Rauxolit, softening point (DIN 52 025) 114 °C 1 also without additives (Example 4) in a generally known manner.
Beispiele 5, 6, I1 8 und 9 (Vergleichsbeispiele):Examples 5, 6, I 1 8 and 9 (comparative examples):
In im Prinzip gleicher Weise wie in den Beispielen 1 und 2 wurden aus fünf käuflich erworbenen Bindepechen, wie sie üblicherweise auch zur Herstellung von Arretiermassen verwendet werden, Stäbe hergestellt. Es handelte sich um Peche mit den folgenden Erweichungspunkten (DIN 52 025):In essentially the same way as in Examples 1 and 2, rods were made from five commercially purchased binding pitches, as are usually used to make locking compounds. These were pitches with the following softening points (DIN 52 025):
EP 60 0C (Beispiel 5),EP 60 0 C (Example 5),
EP 70 °C (Beispiel 6),EP 70 °C (Example 6),
EP 80 °C (Beispiel 7),EP 80 °C (Example 7),
EP 85 0C (Beispiel 8),EP 85 0 C (Example 8),
EP 95 0C (Beispiel 9).EP 95 0 C (Example 9).
Im Unterschied zu den Beispielen 1 und 2 entsprach die Temperatur beim Mischen im Z-Arm-Kneter der Temperatur des Erweichungspunktes des jeweils verwendeten Peches plus 40 0C und die Temperatur beim Pressen der Stäbe der Temperatur des Erweichungspunktes des jeweils verwendeten Peches plus ca. 20 "C.In contrast to Examples 1 and 2, the temperature during mixing in the Z-arm kneader corresponded to the temperature of the softening point of the pitch used plus 40 ° C and the temperature during pressing of the rods corresponded to the temperature of the softening point of the pitch used plus approx. 20 °C.
Mit den Arretiermassen gemäß den Beispielen 1 bis 9 wurden folgende Untersuchungen durchgeführt:The following tests were carried out using the locking masses according to Examples 1 to 9:
a) Blähtest nach 1 Tag Lagerung bei 55 ± 2 0Ca) Expansion test after 1 day storage at 55 ± 2 0 C
b) Blähtest nach 8 Kalenderwochen Lagerung bei 55 ± 2 0C.b) Bloating test after 8 calendar weeks storage at 55 ± 2 0 C.
c) Gehalt an Benzo(a)pyren.c) Benzo(a)pyrene content.
Der Wert für den Blähtest ist eine dimensionslose Größe ß. Er wurde folgendermaßen ermittelt: Stababschnitte mit den Abmessungen 2 0 mm Durchmesser &khgr; 40 mm Länge wurden bei Raumtemperatur in ein beidseitig offenes Glasrohr (Durchmesser 22 mm, Länge 500 mm) mittig eingelegt. Die so vorbereiteten Proben wurden in einen auf 280 "C erhitzten Ofen in genau waagrechter Lage eingelegt und für 60 Minuten dort belassen. Nach dem Entnehmen aus dem Ofen und Abkühlen der Probe wurde der durch das Blähen hervorgerufene Längenzuwachs (siehe Abbildung 1) ermittelt und dieser Wert ins Verhältnis zur Länge des Stababschnittes vor dem Einsetzen in den Ofen nach der Beziehung ß = T gesetzt.The value for the expansion test is a dimensionless quantity ß. It was determined as follows: rod sections with the dimensions 2 0 mm diameter x 40 mm length were placed in the middle of a glass tube (diameter 22 mm, length 500 mm) open on both sides at room temperature. The samples prepared in this way were placed in an oven heated to 280 "C in a precisely horizontal position and left there for 60 minutes. After removing the sample from the oven and allowing it to cool, the increase in length caused by the expansion was determined (see Figure 1) and this value was set in relation to the length of the rod section before insertion into the oven according to the relationship ß = T.
Die Bestimmung des Gehalts an Benzo(a)pyren erfolgte durch Extrahieren der zu untersuchenden Probe mit Toluol und nachfolgende gaschromatographische Analyse des Eluats mit massenspektrometrischer Detektion unter Verwendung von D 10 - Anthracen und D 12 - Perylen als internen Standards. Im Falle der Rauxolite mußte beiThe determination of the benzo(a)pyrene content was carried out by extracting the sample to be examined with toluene and subsequent gas chromatographic analysis of the eluate with mass spectrometric detection using D 10 - anthracene and D 12 - perylene as internal standards. In the case of the rauxolites,
dieser Methode der Toluolextrakt zusätzlich aufkonzentriert werden.This method allows the toluene extract to be further concentrated.
Die ermittelten Meßwerte sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Sie zeigen eindeutig, daß die erfindungsgemäßen Massen aus der Sicht des Gesundheits- und Umweltschutzes den pechhaltigen Massen weit überlegen sind und daß sie bei gleicher Lagerfähigkeit auch wesentlich bessere Bläheigenschaften haben.The measured values are shown in Table 1. They clearly show that the masses according to the invention are far superior to pitch-containing masses from the point of view of health and environmental protection and that they also have significantly better expansion properties with the same storage life.
Zur Feststellung der arretierenden Wirkung erfindungsgemäßer im Vergleich zu bekannten Massen wurden in die für die Aufnahme von Arretiermassen üblicherweise vorgesehenen Bohrungen von Außengewinde tragenden, doppelkonischen Graphitnippeln für Graphitelektroden, 500 mm Durchmesser, der Länge der Bohrungen entsprechende Abschnitte von Stäben, die nach den Bedingungen der Ausführungsbeispiele 2, 4 und 7 hergestellt worden waren, eingedrückt. Jeder der Nippel enthielt zwei beidseitig offene Bohrungen von 20,5 mm Durchmesser, die im rechten Winkel zur Längsachse des Nippels in 1/5 und in 4/5 der Höhe des Nippels durch die Längsachse geführt und mit Arretiermasse vollständig ausgefüllt worden waren. Durch jeden dieser Nippel wurden zwei mit entsprechenden gewindetragenden Nippelschachteln versehene Elektroden in bekannter Weise durch Verschrauben verbunden. Das Zudrehmoment betrug in allen Fällen 1765 Nm. Nach dem Zudrehen wurde zunächst das Aufdrehmoment der noch nicht arretierten Elektrodenverbindungen bestimmt. Danach wurden die mit Arretiermasse nach Beispiel 4 versehenen Elektrodenverbindungen auf 350 1C, die mit Arretiermasse nach den Beispielen 2 und 7 versehenen Elektrodenverbindungen auf 590 0C erhitzt und jeweils ca. 4 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde für jede dieserIn order to determine the locking effect of the inventive masses in comparison to known masses, sections of rods corresponding to the length of the bores, which had been manufactured according to the conditions of the embodiments 2, 4 and 7, were pressed into the bores of externally threaded, double-conical graphite nipples for graphite electrodes, 500 mm diameter, which were usually provided for receiving locking masses. Each of the nipples contained two bores open on both sides, 20.5 mm in diameter, which were guided through the longitudinal axis at right angles to the longitudinal axis of the nipple at 1/5 and 4/5 of the height of the nipple and were completely filled with locking mass. Two electrodes provided with corresponding threaded nipple boxes were connected by screwing through each of these nipples in a known manner. The tightening torque was 1765 Nm in all cases. After tightening, the unscrewing torque of the electrode connections that had not yet been locked was first determined. The electrode connections provided with locking compound according to Example 4 were then heated to 350 1 C, the electrode connections provided with locking compound according to Examples 2 and 7 were heated to 590 0 C and each was kept at this temperature for about 4 hours. After cooling to room temperature, a
Elektrodenverbindungen das Aufdrehmoment bestimmt. Die gemessenen Werte sind in Tabelle 2 verzeichnet.The tightening torque is determined by the electrode connections. The measured values are listed in Table 2.
Aufdrehmomente arretierter Elektrodenverbindungen. Zudrehmoment 1765 Nm. Alle angegebenen Werte in NmTightening torques for locked electrode connections. Tightening torque 1765 Nm. All values given in Nm
Beispiel 4,
Rauxolit, EP 1140CConnection
Example 4,
Rauxolite, EP 114 0 C
Beispiel 2,
Rauxolit, EP 1140C
+ Füller + Schwefelng with locking mass
Example 2,
Rauxolite, EP 114 0 C
+ Filler + Sulphur
Beispiel 7 , Vergleich,
Pech, EP 80 C + Füller
+ Schwefelaccording to
Example 7 , Comparison,
Pitch, EP 80 C + filler
+ Sulphur
der nicht thermisch
behände I ten
Verbi ndungenOnd torque
which is not thermal
nimble I ten
Links
2493
2962
Mi\teL" 2696
wert:2634
2493
2962
Wed \ teL " 2696
value:
2550
2955
Mittel-
wert:2579
2550
2955
Medium-
value:
2314
3276
Mittel- 2847
wert: -===---2952
2314
3276
Middle- 2847
value: -===---
der bei 350 0C
behände 11 en
VerbindungenTorque
which at 350 0 C
nimble 11 en
links
45763
42454
Mittel- 4
wer t:37226
45763
42454
Medium- 4
value:
der bei 490 0C
behandelten
Verbi ndungenTorque
which at 490 0 C
treated
Links
47338
4429830098
47338
44298
16025
21007
Mittel- 18277
wert:17800
16025
21007
Middle- 18277
value:
Aus den Meßwerten geht in überzeugender Weise hervor, daß die neuen Arretiermassen eine wesentlich bessere Arretierwirkung haben als die bekannten, unter Verwendung von Bindepech hergestellten Zusammensetzungen und daß die neue Bindersubstanz bereits deutlich unterhalb der Verkokungstemperatur von Pechen eine kräftige Arretierwirkung entfaltet.The measured values convincingly show that the new locking masses have a significantly better locking effect than the known compositions produced using binding pitch and that the new binding substance already develops a strong locking effect well below the coking temperature of pitch.
Claims (8)
dadurch gekennzeichnet, daßby means of a threaded nipple made of carbon or graphite which engages in the front threaded sockets of the electrodes to be connected or by means of a threaded extension located on a front side of a first electrode which engages in the thread of a front-side recess of a second electrode which is complementary to the extension and its thread,
characterized in that
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
DE9115816U DE9115816U1 (en) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Mass for securing a screw connection between carbon or graphite electrodes |
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DE9115816U DE9115816U1 (en) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Mass for securing a screw connection between carbon or graphite electrodes |
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