JP3669662B2 - 電気炉用黒鉛電極の接続構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鋼用電気炉、製銅用電気炉など、金属の精錬、溶解用電気炉において使用される黒鉛電極の接続構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気炉用黒鉛電極は、先端部分がアーク放電に伴う高温度による昇華、酸化、あるいはスラグによる浸蝕などによって損耗するため、使用中の電極に随時新しい電極を接続していくことが必要であるが、従来、その接続は、図8に示すような方式により行われている。すなわち、図8において、新しい電極1を使用中の電極2に接続する場合、接続すべき電極1、2の端面に、ネジ部を有する切頭円錐状のソケット4、4を穿設し、ソケット4、4のネジ部と螺合するネジ部を形成した同材質の黒鉛からなるニップル3をソケット4、4に嵌合して、ニップル3を介して電極1、2を接続する。
【0003】
図9は図8のA1部の詳細断面を示したものであるが、電極1、2の接続方法は、まず、図9に示すように、電極1の下端面のソケット4に、ソケット4のネジ部5に螺合するネジ部6を形成したニップル6の上半分を嵌合する。ついで、上部から電極1をホイストなどで軸線XY方向に吊りながら、電極2の上端面のソケット4に、電極1の下端面に突出しているニップル3の下半分に対峙させ、電極1を治具により回転させ、電極2のソケット4をニップル3と螺合させ、両電極1、2を軸線XY方向に接続することにより行われる。
【0004】
この接続方式においては、電極の使用中に、ソケット部とニップルとの熱膨張の差により生じる熱応力に起因して、図9に示すように、ニップル3がソケット4に嵌合した状態において、ニップル3最先端のネジ部のネジ山6aが螺合するソケット4のネジ部のネジ谷5aの先端部Bに応力集中が起こり、この部分に亀裂Cが発生するという問題点がある。亀裂が発展すると電極が使用中に落下するおそれもあり、操業上大きな問題となる。
【0005】
一方、電気炉の操業中に、電極がスクラップとの衝突などにより曲げ応力などの外力を受けた場合、ソケットの底部に応力が集中して電極が折損する問題を解消するために、図10に示すように、ニップル3の最先端のネジ山6aが螺合するソケット4のネジ部からソケット4の底面4Bまでの間を、円周方向に延びる曲面状のソケット底部9に成形し、ニップルのネジ部6はソケットのネジ部5の全てと螺合した後、ソケットのネジ部5の下方へ延びるようにすることが提案され、当該ソケット底部9の形成によってソケットの底部への応力集中が50%以上減少することが報告されている。(アメリカ特許第4,161,619 号明細書)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のソケット底部の形成によっても、ソケットとニップルとの熱膨張差により生じる熱応力に起因するソケットのネジ底の亀裂を防止することは可能であるが、ソケットの底面4Bまで曲面加工を行わなければならず、またソケットの底部に大きな空洞を形成することも、強度上必ずしも望ましくない。
【0007】
本発明は、前記熱応力に起因するソケットのネジ谷の亀裂発生を解消するために、ネジ谷先端部Bでの応力集中とニップルの最先端のネジ部が螺合するソケットのネジ部の形状との関係について種々の観点から実験、検討を加えた結果としてなされたものであり、その目的は、電極の使用中にソケットのネジ谷での亀裂が回避でき、そのためのソケットのネジ谷の加工も簡単に行うことができる電気炉用黒鉛電極の接続構造を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための請求項1による電気炉用黒鉛電極の接続構造は、黒鉛電極の端面にネジ部を有するソケットを穿設し、該ソケットに前記ソケットのネジ部と螺合するネジ部を形成したニップルを嵌合し、該ニップルを介して別の黒鉛電極をその軸線方向に接続する構造において、ニップル最先端のネジ部のネジ山と螺合するソケット底部の上部に位置するソケットのネジ部のネジ谷が曲面状に成形され、前記ニップル最先端のネジ部のネジ山が曲面状に成形されたネジ谷内に納まっていることを特徴とする。
【0009】
請求項2による電気炉用黒鉛電極の接続構造は、請求項1において、ニップル最先端のネジ部のネジ山が螺合するソケットのネジ部のネジ谷の少なくとも直前のネジ山が除去され、該除去部が曲面状に成形されてネジ谷を形成していることを特徴とする。また、請求項3による電気炉用黒鉛電極の接続構造は、請求項1において、前記ニップル最先端のネジ部のネジ山が螺合するソケットのネジ部のネジ谷の直前およびその前のネジ山が除去され、該除去部が曲面状に成形されてネジ谷を形成していることを特徴とする。
【0010】
請求項4による電気炉用黒鉛電極の接続構造は、黒鉛電極の端面にネジ部を有するソケットを穿設し、該ソケットに前記ソケットのネジ部と螺合するネジ部を形成したニップルを嵌合し、該ニップルを介して別の黒鉛電極をその軸線方向に接続する構造において、ニップル最先端のネジ部のネジ山が螺合するソケット底部の上部に位置するソケットのネジ部のネジ谷に、曲面状の凹部が設けられていることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明においては、図8に示すように、黒鉛電極の端面にネジ部を有するソケットを穿設し、該ソケットに前記ソケットのネジ部と螺合するネジ部を形成したニップルを嵌合し、該ニップルを介して別の黒鉛電極をその軸線方向に接続する構造において、ニップル最先端のネジ部のネジ山と螺合するソケット底部の上部に位置するソケットのネジ部のネジ谷を含むネジ谷近傍が曲面状に成形されて、ニップル最先端のネジ部のネジ山が、曲面状に成形されたネジ谷内に納められた構成をそなえている。以下、図面により、その実施態様を説明する。図1、図3、図5は図8のA1部の詳細断面図である。なお、従来と同じ部材には、同一の符号を付した。
【0012】
実施態様1
図1、図2に示すように、ニップル3がソケット4に嵌合した状態において、ニップル3最先端のネジ部のネジ山6aが螺合するソケット4のネジ部のネジ谷5aの少なくとも直前のネジ山5ab(ネジ谷5aとその前のネジ谷5bとの間のネジ山)が除去され、該除去部が曲面状に成形されて、より曲率の大きいネジ谷7を形成している態様である。
【0013】
実施態様2
図3、図4に示すように、ニップル3がソケット4に嵌合した状態において、ニップル3最先端のネジ部のネジ山6aが螺合するソケット4のネジ部のネジ谷5aの直前のネジ山5ab(ネジ谷5aとその前のネジ谷5bとの間のネジ山)およびその前のネジ山5bc(ネジ谷5bとその前のネジ谷5cとの間のネジ山)が除去され、該除去部が曲面状に成形されて、さらに曲率の大きいネジ谷7を形成している態様である。
【0014】
ニップルは、半長および逃げにバラツキがあるため、ネジ切り長さにバラツキが生じ、実用化されている電極についての実測例からみると、ニップルの最先端のネジ部のネジ山6aが螺合する可能性のあるソケットのネジ部のネジ谷は、ソケットの最深ネジ谷から1.34〜3.28周の範囲である。すなわち、ニップルの最先端のネジ山6aが一周する間に噛み合うソケットのネジ谷は、最大の場合、3.28周となるから、実施態様2に示すようにソケット側のネジ山を3山分除去しておけば、寸法にバラツキが生じた場合でも、本発明の目的を達成することが可能となる。
【0015】
実施態様3
図5〜7に示すように、ニップル3がソケット4に嵌合した状態において、ニップル3最先端のネジ部のネジ山6aが螺合するたソケット底部の上部に位置するソケット4のネジ部のネジ谷5aに、曲面状の凹部8が設けられている態様である。凹部8の形状は、図6に示すように、断面U字形の溝でもよく、図7に示すように、適当な曲率をもつ断面円形の溝でもよい。なお、図6、図7は図5のA2部の詳細を示す拡大断面図である。
【0016】
本発明においては、ニップル最先端のネジ部のネジ山6aが螺合するソケットのネジ部のネジ谷5a部分の曲率半径を大きくすることにより、応力分散を図り、ネジ谷5aの先端部における亀裂発生を防止する。本発明では、ソケットの底面まで曲面加工する必要はなく、ニップル最先端のネジ部のネジ山6aが螺合するソケットのネジ部のネジ谷5aを含むようにネジ山の1つあるいは2つを切削するとともに、その部分を曲面加工するのみで足りるから、ブレードによる成形は簡単である。ソケットの底部は従来の形状が維持され、ソケットの底部における大きな空洞部の形成が避けられる。
【0017】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例1
直径28インチ、長さ2700mmの円柱状の黒鉛電極に、図3、図4に示すように、ソケット(ソケット深さ:288.40mm、ネジ切り長さ:279.40mm、ネジ山高さ:3.16mm、ネジピッチ:6.350mm、口径:368.33mm、ネジ谷曲率半径:0.57mm)を穿設し、ニップル(長さ:558.80mm、先端部直径:271.78mm、有効径:374.65mm)を嵌合した。なお、ニップル最先端のネジ部のネジ山6aが螺合するソケットのネジ谷5aの部分に形成した曲面状のネジ谷7の曲率半径は7.332mmとした。
【0018】
実際に操業中の製鋼用電気炉の黒鉛電極10本に、上記のニップルを介して接続する方式を適用して5日間連続操業した後、この間、電極のソケットのネジ部を調査した結果、ネジ谷には亀裂などの損傷は全く認められなかった。
【0019】
【発明の効果】
本発明によれば、電気炉用黒鉛電極の端面にネジ部を有するソケットを穿設し、該ソケットに前記ソケットのネジ部と螺合するネジ部を形成したニップルを嵌合し、該ニップルを介して黒鉛電極をその軸線方向に接続する黒鉛電極の接続構造において、電極の使用中に、熱応力に起因して、ソケットのネジ部のネジ谷に生じる亀裂などの損傷を回避できる電極接続構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の接続構造の一実施例を示す要部断面図である。
【図2】図1の部分詳細断面図である。
【図3】本発明の接続構造の他の実施例を示す要部断面図である。
【図4】図3の部分詳細断面図である。
【図5】本発明の接続構造のさらに他の実施例を示す要部断面図である。
【図6】図5の部分詳細断面図である。
【図7】図5の部分詳細断面図である。
【図8】黒鉛電極の接続構造の概要を示す断面図である。
【図9】従来の接続構造を示す要部断面図である。
【図10】従来の接続構造の一改良案を示す要部断面図である。
【符号の説明】
1 電極
2 電極
3 ニップル
4 ソケット
4B ソケットの底面
5 ソケットのネジ部
5a 6aと螺合するソケットのネジ谷
6 ニップルのネジ部
6a ニップル最先端のネジ山
5b ソケットのネジ谷
5c ソケットのネジ谷
5ab 5aの直前のソケットのネジ山
5bc その前のソケットのネジ山
7 ネジ谷
8 凹部
9 ソケット底部
Claims (4)
- 黒鉛電極の端面にネジ部を有するソケットを穿設し、該ソケットに前記ソケットのネジ部と螺合するネジ部を形成したニップルを嵌合し、該ニップルを介して別の黒鉛電極をその軸線方向に接続する構造において、ニップル最先端のネジ部のネジ山と螺合するソケット底部の上部に位置するソケットのネジ部のネジ谷が曲面状に成形され、前記ニップル最先端のネジ部のネジ山が曲面状に成形されたネジ谷内に納まっていることを特徴とする電気炉用黒鉛電極の接続構造。
- ニップル最先端のネジ部のネジ山が螺合するソケットのネジ部のネジ谷の少なくとも直前のネジ山が除去され、該除去部が曲面状に成形されてネジ谷を形成していることを特徴とする請求項1記載の電気炉用黒鉛電極の接続構造。
- ニップル最先端のネジ部のネジ山が螺合するソケットのネジ部のネジ谷の直前およびその前のネジ山が除去され、該除去部が曲面状に成形されてネジ谷を形成していることを特徴とする請求項1記載の電気炉用黒鉛電極の接続構造。
- 黒鉛電極の端面にネジ部を有するソケットを穿設し、該ソケットに前記ソケットのネジ部と螺合するネジ部を形成したニップルを嵌合し、該ニップルを介して別の黒鉛電極をその軸線方向に接続する構造において、ニップル最先端のネジ部のネジ山が螺合するソケット底部の上部に位置するソケットのネジ部のネジ谷に、曲面状の凹部が設けられていることを特徴とする電気炉用黒鉛電極の接続構造。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09305697A JP3669662B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 電気炉用黒鉛電極の接続構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09305697A JP3669662B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 電気炉用黒鉛電極の接続構造 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH10270163A JPH10270163A (ja) | 1998-10-09 |
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JP09305697A Expired - Fee Related JP3669662B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 電気炉用黒鉛電極の接続構造 |
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JP (1) | JP3669662B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101129530B1 (ko) * | 2008-11-21 | 2012-03-29 | 황보기철 | 전기아크 반응장치에 사용되는 전극봉 어셈블리 |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP09305697A patent/JP3669662B2/ja not_active Expired - Fee Related
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KR101129530B1 (ko) * | 2008-11-21 | 2012-03-29 | 황보기철 | 전기아크 반응장치에 사용되는 전극봉 어셈블리 |
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