RU1774528C

RU1774528C - Connection of sections of carbon-graphite hollow electrode of electric arc furnace

Info

Publication number: RU1774528C
Application number: SU904875762A
Authority: RU
Inventors: Николай Васильевич Негуторов; Константин Константинович Дубовиков; Михаил Юрьевич Бабкин
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1990-07-19
Publication date: 1992-11-07

Abstract

Существо изобретени : в соединении электродов, выполненных с осевым каналом , каждый электрод соединени выполнен составным из углеграфитрвой трубы. С торцов трубы по ее внутреннему диаметру закреплены углеграфитовые втулки с выпол2 ненными в них резьбовыми отверсти ми. Втулки закреплены таким образом, что наружный торец каждой втулки смещен внутрь трубы от ее наружного торца. Если втулки закреплены с помощью незлектропровод- ного кле , то ток распростран етс лишь в теле полого электрода, а ниппель и ниппельное гнездо изолированы от электрода, тем самым снижаютс термические нагрузки на ниппель. Полость, образованна междуторцами смежных втулок, снижает поверхность контакта соедин емых электродов, тем самым снижаютс термические нагрузки на ниппель.Полость, образованна между торцами смежных втулок, снижает поверхность контакта соедин емых электродов, тем самым снижаютс контактные сопротивлени и выделение тепла в зоне стыка. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. СП СSUMMARY OF THE INVENTION: in the connection of electrodes made with an axial channel, each connection electrode is made of a composite carbon-fiber pipe. Carbon graphite bushings with threaded holes made in them are fixed from the ends of the pipe along its inner diameter. The bushings are fixed in such a way that the outer end of each sleeve is biased into the pipe from its outer end. If the bushings are fixed with a non-conductive adhesive, the current propagates only in the body of the hollow electrode, and the nipple and nipple socket are isolated from the electrode, thereby reducing the thermal load on the nipple. The cavity formed between the adjacent bushes of the adjacent sleeves reduces the contact surface of the connected electrodes, thereby reducing the thermal load on the nipple. The cavity formed between the ends of the adjacent bushings reduces the contact surface of the connected electrodes, thereby reducing the contact resistance and heat generation in the joint zone. 2 C.p. f-ls, 2 ill. THX

Description

Изобретение относитс к производству электродов дл электрометаллургии и касаетс соединени электродов.The invention relates to the production of electrodes for electrometallurgy and relates to the connection of electrodes.

В процессе эксплуатации электродов происходит разогрев в зоне контакта электрод-электрод и электрод-ниппель из-за высокого контактного электросопротивлени и зазоров в местах контакта, что приводит к по влению термомеханических напр жений . Нар ду с термомеханическими напр жени ми в зоне стыка электродов действуют напр жени от свинчивани , собственного веса электрода и его изгиба. Совместное действие этих напр жений приводит к образованию трещин и разрушению ниппельного соединени , что ведет к увеличению расхода электродов.During the operation of the electrodes, heating occurs in the electrode-electrode and electrode-nipple contact zone due to the high contact electrical resistance and gaps at the contact points, which leads to the appearance of thermomechanical stresses. Along with thermomechanical stresses in the area of the junction of the electrodes, there are stresses due to make-up, self-weight of the electrode and its bending. The combined action of these voltages leads to cracking and destruction of the nipple joint, which leads to an increase in electrode consumption.

Известны технические решени , в которых электроды дл дуговых сталеплавильных печей имеют осевой канал. Полые электроды из углерода и графита примен ютс в дуговых печах, где полый тип электрода снижает потери энергии в линии и позвол ет увеличить мощность плавки печи при снижении расхода энергии. Известно также, что такие полые электроды соедин ютс ниппельными, винтовыми соединени ми в цел х получени непрерывной электродной свечи, при этом ниппели либо полые, либо наполненные, либо частично просверлены (прототип) (авт.св. № 465759 МКИ Н 05 В 7/06, F 27 D 11 /08 за 1973 г.).Technical solutions are known in which the electrodes for arc steel furnaces have an axial channel. Hollow electrodes made of carbon and graphite are used in arc furnaces, where a hollow type of electrode reduces energy losses in the line and allows to increase the melting power of the furnace while reducing energy consumption. It is also known that such hollow electrodes are connected by nipple, screw connections in order to obtain a continuous electrode plug, while the nipples are either hollow, filled or partially drilled (prototype) (Aut. St. No. 465759 MKI N 05 V 7 / 06, F 27 D 11/08 for 1973).

Такие электродные соединени механически слабее, чем сплошные части эпектро- дов. Чтобы обеспечить механическуюSuch electrode compounds are mechanically weaker than the solid parts of the electrodes. To provide mechanical

vi vivi vi

4 СЛ4 SL

юYu

0000

прочность соединени , ниппель обычно изготавливают из более прочного графита. Более плотный ниппель имеет высокий коэффициент термического расширени , по сравнению с гнездом электрода, что приводит к термическим напр жени м внутри соединени во врем работы печи. Наличие зазоров на стыке двух электродов приводит к высокому температурному полю в этих местах, при этом повышаютс термонапр жени . bond strength, nipple is usually made of more durable graphite. The denser nipple has a high coefficient of thermal expansion compared to the electrode socket, which leads to thermal stresses inside the joint during operation of the furnace. The presence of gaps at the junction of the two electrodes leads to a high temperature field in these places, while the thermal stresses increase.

В современных дуговых печах, где используютс электроды большого диаметра (555-1205 мм) на высоких токовых нагрузках дополнительные термомеханически,е напр жени на стыке электродов привод т к выходу из стро ниппельного гнезда и электрода в целом.In modern arc furnaces, where large-diameter electrodes (555-1205 mm) are used at high current loads, additional thermomechanically, the voltages at the junction of the electrodes lead to the exit from the pin socket and the electrode as a whole.

Цель изобретени - повышение прочности соединени за счет снижени разогрева в ниппельном соединении.The purpose of the invention is to increase the strength of the joint by reducing the heating in the nipple joint.

Поставленна цель достигаетс тем, что предлагаетс соединение, в котором ниппель не проводит ток вообще, либо проводит ток по уменьшенной площади контакта. Дл этого в предлагаемом узле соединени секций полого электрода кажда секци соединени снабжена установленными внутри нее с торцов углеграфитовыми втулками с выполненными в них резьбовыми отверсти ми . Втулки установлены таким образом , что наружный торец каждой втулки смещен внутрь полой секции от ее наружного торца. При этом кажда втулка может быть закреплена в трубе с помощью электропроводного кле , а в другом варианте исполнени -спомощью неэлектропроводного кле . Дл подачи газа внутрь канала резьбовые отверсти во втулках выполн ютс сквозными,The object is achieved in that a connection is provided in which the nipple does not conduct current at all or conducts current through a reduced contact area. For this purpose, in the proposed assembly of the connection sections of the hollow electrode, each section of the connection is equipped with carbon graphite bushings installed inside it from the ends with threaded holes made therein. The bushings are installed in such a way that the outer end of each sleeve is biased into the hollow section from its outer end. In this case, each sleeve can be fixed in the pipe with an electrically conductive adhesive, and in another embodiment, with a non-conductive adhesive. To supply gas into the channel, the threaded holes in the bushings are made through,

Предлагаемое соединение отличаетс от прототипа тем, что каждый электрод соединени выполн етс составным из угле- графитовой трубы и закрепленных по ее внутреннему диаметру с двух концов втулок с выполненными в них резьбовыми отверсти ми дл установки ниппелей, причем, втулки установлены таким образом, что наружный торец каждой втулки смещен внутрь трубы от ее наружного торца.The proposed connection differs from the prototype in that each connection electrode is made up of a carbon-graphite pipe and fixed on its inner diameter from two ends of the bushings with threaded holes made therein for mounting the nipples, and the bushings are mounted so that the outer end each sleeve is biased into the pipe from its outer end.

На фиг, 1, 2, 3 показано предлагаемое соединение.In Fig, 1, 2, 3 shows the proposed connection.

Соединение содержит (фиг. 1): полые электроды 1 и 2 с аксиальным каналом 3 и 4 и выполненным на торце поднутрением; втулками (ниппельными гнездами) 5 и 6 (сквозным центральным отверстием или без него), закрепленными по внутреннему диаметру полых электродов на рассто нии h от торца электрода 7, которое выбираетс изThe connection contains (Fig. 1): hollow electrodes 1 and 2 with an axial channel 3 and 4 and an undercut made at the end; bushings (nipple sockets) 5 and 6 (through the central hole or without it), fixed along the inner diameter of the hollow electrodes at a distance h from the end of the electrode 7, which is selected from

услови невозникновени дуги между втулками при пропускании тока по ниппельному гнезду; ниппель 8,non-arising conditions between the bushings while passing current through the nipple socket; nipple 8,

Возможны несколько вариантов установки втулок 5 и б (ниппельного гнезда) в электрод. Авторы предлагают два способа: с помощью неэлектропроводного и электропроводного кле .There are several options for installing the bushings 5 and b (nipple socket) in the electrode. The authors offer two methods: using non-conductive and conductive glue.

При установке втулок с помощью кле When installing bushings with glue

его тип выбираетс из числа известных термостойких клеев исход из услови создани прочного клеевого соединени , работающего при t - 3000°.its type is selected from among the known heat-resistant adhesives based on the condition of creating a durable adhesive joint operating at t - 3000 °.

По одному варианту в каждую секциюOne option for each section

полого электрода с обработанной поверхностью аксиального канала и выполненным на торце поднутрением наноситс тонкий слой термостойкого неэлекторопроводного кле , например, на основе окислов и силикатовa hollow electrode with a machined surface of the axial channel and an undercut made at the end, a thin layer of heat-resistant non-electrically conductive adhesive is applied, for example, based on oxides and silicates

титана (соотношение 2:3) (см.Петрова А.П. Термостойкий клей, М., Хими , 1978, с. 164) на длину ниппельной втулки. В аксиальный канал секции электрода устанавливаютс втулки с выполненными в них резьбовымиtitanium (ratio 2: 3) (see Petrova A.P. Heat-resistant adhesive, M., Khimi, 1978, p. 164) on the length of the nipple sleeve. In the axial channel of the electrode section are installed sleeves with threaded

отверсти ми дл ниппелей таким образом, что наружный торец каждой втулки смещен внутрь секции полого электрода от ее наружного торца. Клей отверждаетс при t 110-120°С в течение 15 часов. После отверждени секции электродов и ниппели собираютс в электродную свечу обычным способом. Клеевое соединение выдерживает температуру до 3000°С. Аналогично производитс сборка электрода с помощью термостойкого электропроводного кле , например, типа Арзамит-5 (ТУ 6-05-1133-82 разработан Тюменским заводом пластмасс) на основе фенолфор- мальдегидной смолы с графитовым наполнителем (соотношение 3:1).holes for the nipples so that the outer end of each sleeve is biased into the hollow electrode section from its outer end. The adhesive cures at a temperature of 110-120 ° C for 15 hours. After curing, the electrode sections and nipples are assembled into the electrode plug in the usual manner. Adhesive joint withstands temperatures up to 3000 ° C. The electrode is assembled in a similar manner using heat-resistant electrically conductive glue, for example, Arzamit-5 type (TU 6-05-1133-82 developed by the Tyumen Plastic Plant) based on phenol-formaldehyde resin with graphite filler (3: 1 ratio).

В аксиальный канал секции электрода с обработанной поверхностью наноситс тонкий слой кле на длину ниппельной втулки , затем устанавливаютс втулки с выпол5 ценными в них резьбовыми отверсти ми дл ниппелей на рассто нии от торца секции , которое выбираетс из услови невозникновени дуги между втулками при пропускани тока по ниппельному гнезду.A thin layer of glue is applied to the axial channel of the surface-treated electrode section on the length of the nipple sleeve, then sleeves are installed with 5 threaded holes for nipples that are valuable in them at a distance from the end face of the section, which is selected from the condition that the arc does not occur between the bushings when current flows through the nipple the nest.

0 Клей отверждаетс при температуре 100°С. После отверждени кле секции электрода и ниппели собираютс в электродную свечу обычным способом. Известно, что разрушающее напр жение клеевых сое5 динений при сдвиге дл различных марок кле составл ет 10-70 МПа при комнатной температуре и 5-15 МПа при температуре 2500°С и превышает предел прочности электродного графита на разрыв. Таким образом , клеевое соединение работает как едина монолитна конструкци .0 The adhesive cures at a temperature of 100 ° C. After the adhesive has cured, the electrode sections and nipples are assembled into the electrode plug in the usual manner. It is known that the failure shear stress of adhesive joints for different grades of adhesive is 10-70 MPa at room temperature and 5-15 MPa at 2500 ° C and exceeds the tensile strength of electrode graphite. Thus, the adhesive joint works as a single monolithic structure.

Электродна свеча из полых электродов , собранных с помощью неэлектропроводного кле , работает следукж(им образом. При соединении полых электродов в свечу в резьбовые отверсти втулок 5 и 6 вворачивают ниппели 8 и ст гивают торцы электродов 1 и 2 до получени плотного и качественного контакта между торцами свинчиваемых электродов, Верхний электрод свечи закрепл ют в электрододержате- ле (не показан) и пропускают электрический ток через свечу. Ток распростран етс лишь в теле полого электрода, Неэлектропровод- ный клей изолирует ниппель и ниппельное гнездо от электрода. Таким образом, отсутствие тока в ниппельном гнезде обеспечивает снижение термической нагрузки на ниппель, повышает надежность работы ниппельного соединени и всей электродной свечи.An electrode candle made of hollow electrodes assembled using a non-conductive adhesive works as follows (this way. When connecting hollow electrodes, the nipples 8 are screwed into the threaded holes of the bushings 5 and 6 and the ends of the electrodes 1 and 2 are pulled together to obtain a tight and high-quality contact between the ends make-up electrodes, the upper electrode of the candle is fixed in an electrode holder (not shown) and electric current is passed through the candle.The current propagates only in the body of the hollow electrode, non-conductive adhesive insulates the nipple nipple socket from the electrode Thus, the absence of current in the nipple socket reduces the thermal load on the nipple, increases the reliability of the nipple connection and the entire electrode plug.

Электродна свеча из полых электродов , собранных с помощью электропроводного кле , работает аналогично. Отличие состоит лишь в проводимости тока. Электропроводный клей не изолирует втулки 5 и 6 (ниппельное гнездо) от электродной трубы . Ток распростран етс в теле полого электрода, в стенках втулок 5 и 6 (ниппель- ного гнезда) и в ниппеле 8. За счет введени полости между соседними втулками 5 и б, образованными за счет смещени торцов втулок внутрь трубы, ток проходит по ниппелю , соедин ющему втулки, При таком варианте распространени токовых потоков уменьшаетс поверхность контакта соедин емых электродов, а следовательно, снижаютс контактные сопротивлени и выделение тепла в зоне стыка электродов, уменьшаютс термомеханические напр жени .An electrode of a candle made of hollow electrodes assembled using an electrically conductive glue works similarly. The only difference is the current conductivity. The conductive adhesive does not isolate bushings 5 and 6 (nipple socket) from the electrode tube. The current propagates in the body of the hollow electrode, in the walls of the sleeves 5 and 6 (nipple socket) and in the nipple 8. Due to the introduction of a cavity between adjacent bushings 5 and b, formed by displacing the ends of the sleeves into the pipe, the current passes through the nipple, connecting sleeves. In this embodiment, the distribution of current flows decreases the contact surface of the connected electrodes, and therefore, the contact resistances and heat generation in the joint area of the electrodes are reduced, thermomechanical stresses are reduced.

Таким образом, применение предлагаемого соединени электродов устран ет опасность разрушени полого электрода от действи термомеханических напр жений в зоне стыка электродов.Thus, the use of the proposed electrode connection eliminates the risk of destruction of the hollow electrode from the action of thermomechanical stresses in the area of the junction of the electrodes.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION 1. A junction assembly of sections of a hollow carbon-graphite electrode of an electric arc furnace, comprising a threaded nipple installed in the threaded sockets of the joined sections, characterized in that, in order to increase the strength of the connection, each of the connected sections is provided with a carbon-graphite sleeve installed inside it, moreover, the outer end of the sleeve is biased into the section from its outer end, and the threaded socket is made in the sleeve.

2. The connection node pop. characterized in that the sleeve is secured in the section by means of an electrically conductive adhesive.

3. The connection unit according to claim 1, with the exception that the sleeve is fixed in the section by means of a non-conductive adhesive.

5 /

4.

2 L

# Ш.Ј