RU2226752C1

RU2226752C1 - Fitting for joining electrodes of steel-smelting electric arc furnace and its manufacturing process (alternatives)

Info

Publication number: RU2226752C1
Application number: RU2002126383/06A
Authority: RU
Inventors: Эдгар Э. ШУМАХЕР (DE); Эдгар Э. ШУМАХЕР; В.Н. Хлопонин (RU); В.Н. Хлопонин; Эвальд А. ШУМАХЕР (DE); Эвальд А. Шумахер; И.В. Зинковский (RU); И.В. Зинковский
Original assignee: Хлопонин Виктор Николаевич; Шумахер Эвальд Антонович
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2004-04-10

Abstract

FIELD: ferrous metal industry; electric arc furnaces and electrodes used in them. SUBSTANCE: fitting is, essentially, double-ended threaded biconical or cylindrical body provided with longitudinal through hole. The latter accommodates aluminum or copper metal that protrudes beyond this body and encloses it at ends. Resistivity of this metal is lower than that of fitting body metal. Fitting manufacture processes include production of fitting body using following well-known procedures: making longitudinal through hole or holes in fitting body; filling hole in fitting body with metal by pouring it, by means of threaded joint between rods, or by wedging the rods. In all cases metal should enclose fitting body on both ends. EFFECT: reduced resistance to electric current flow through electrode string. 13 cl, 14 dwg

Description

Изобретение относится к черной металлургии, точнее к производству стали в электродуговых печах и применяемым при этом электродах.The invention relates to ferrous metallurgy, and more specifically to the production of steel in electric arc furnaces and the electrodes used for this.

В современных электродуговых печах постоянного и переменного тока применяют электроды, соединяемые в колонну (“свечу”) при помощи ниппелей. При этом используют угольные и графитированные электроды, отдавая предпочтение применению последних. В промышленности в основном применяют наращиваемые электроды, имеющие круглое сечение и обработанные на станках торцы, при этом по продольной оси электрода сделаны отверстия (“гнезда”) с резьбой. В отверстие на половину длины ввинчивают ниппель, обычно изготовленный практически из того же материала, что и электроды. Ниппеля могут быть цилиндрическими или биконическими с наружной резьбой. Преимущественно применяют биконические ниппели (см. Электрические промышленные печи: Дуговые печи и установки специального нагрева. А.Д. Свечинский и др. - М.: Энергоиздат. 1981, с. 81 и 82).In modern electric arc furnaces of direct and alternating current, electrodes are used that are connected to the column (“candle”) using nipples. In this case, carbon and graphite electrodes are used, preferring the use of the latter. In industry, they mainly use stackable electrodes having a circular cross section and ends machined on machine tools, while holes along the longitudinal axis of the electrode (“sockets”) are made with threads. A nipple is usually screwed into the hole half the length, usually made of practically the same material as the electrodes. The nipples can be cylindrical or biconical with an external thread. Biconical nipples are mainly used (see. Electric industrial furnaces: Arc furnaces and special heating installations. A.D. Svechinsky et al. - M .: Energoizdat. 1981, p. 81 and 82).

Известен ниппель для соединения электродов электродуговой печи, являющийся телом с биконической или цилиндрической наружной поверхностью с резьбой и двумя торцевыми поверхностями (см., например, отмеченный источник, с. 81, рис. 3.20).A nipple for connecting electrodes of an electric arc furnace is known, which is a body with a biconical or cylindrical outer surface with a thread and two end surfaces (see, for example, marked source, p. 81, Fig. 3.20).

Недостаток известного ниппеля состоит в создании в процессе работы печи повышенного сопротивления протеканию электрического тока по электродной колонне в резьбе, сочленяющей ниппель и соединяемые электроды. Этот недостаток приводит к повышенному (в сравнении с соединяемыми электродами) разогреву ниппеля, к его расширению и созданию в теле соединяемых электродов повышенных тангенциальных напряжений. Последние увеличивают вероятность разрушения электродов при работе печи (см., например, W.Frohs “Optimization of graphite electrode columns for electric arc furnaces”. MPT International 2/1999, p. 46-48).A disadvantage of the known nipple is the creation during operation of the furnace of increased resistance to the flow of electric current through the electrode column in the thread articulating the nipple and the connected electrodes. This disadvantage leads to increased (in comparison with the connected electrodes) heating of the nipple, to its expansion and the creation of increased tangential stresses in the body of the connected electrodes. The latter increase the likelihood of electrode destruction during furnace operation (see, for example, W. Frohs “Optimization of graphite electrode columns for electric arc furnaces”. MPT International 2/1999, p. 46-48).

Известен ниппель для соединения электродов электродуговой печи, являющийся телом с биконической наружной поверхностью с резьбой и двумя торцевыми поверхностями с по меньшей мере одним сквозным продольным отверстием (см., например, патент ФРГ № 2203226, Н 05 В 7/14 от 24.01.72).Known nipple for connecting electrodes of an electric arc furnace, which is a body with a biconical outer surface with a thread and two end surfaces with at least one through longitudinal hole (see, for example, the Federal Republic of Germany patent No. 2203226, N 05 V 7/14 from 01.24.72) .

Этот известный ниппель по совокупности существенных признаков наиболее близок предлагаемому, поэтому принят за прототип.This well-known nipple in the aggregate of essential features is closest to the proposed one, therefore it is taken as a prototype.

Существенные недостатки известного ниппеля проявляются в процессе работы печи и состоят в следующем. Согласно указанному патенту в процессе сборки электродной колонны в полость ниппеля размещают смолу, которая по мере разогрева ниппеля и электродов коксуется и сочленяет электроды и ниппель в единое целое. При этом образующийся из смолы коксующийся материал и материал электродов в конечном итоге имеют одну и ту же природу, поэтому имеют практически близкие параметры удельного электросопротивления. Следовательно применение известного ниппеля не решает задачу устранения существенного разогрева электродов и ниппеля на участке их сочленения, приводит к появлению повышенных тангенциальных напряжений, увеличивает вероятность разрушения электродов при работе печи. К тому же, применение известного ниппеля усложняет процесс соединения электродов в электродную колонну.Significant disadvantages of the known nipple are manifested during the operation of the furnace and are as follows. According to the said patent, in the process of assembling the electrode column, a resin is placed in the nipple cavity, which, as the nipple and the electrodes are heated, cokes and joins the electrodes and the nipple into a single unit. In this case, the coking material formed from the resin and the electrode material ultimately have the same nature, therefore, they have almost similar electrical resistivity. Therefore, the use of the known nipple does not solve the problem of eliminating significant heating of the electrodes and the nipple at the junction, leads to the appearance of increased tangential stresses, increases the likelihood of electrode destruction during operation of the furnace. In addition, the use of the known nipple complicates the process of connecting the electrodes into the electrode column.

Предлагаемый ниппель свободен от указанных недостатков. В нем предусмотрено, при его применении, существенное снижение сопротивления протеканию электрическою тока в сочленении соединяемые электроды - ниппель. При этом основные операции соединения электродов в электродную колонну полностью сохраняется, т.е. процесс сборки не усложняется.The proposed nipple is free from these drawbacks. It provides, when applied, a significant reduction in resistance to the flow of electric current in the joint connected electrodes - nipple. In this case, the basic operations of connecting the electrodes to the electrode column are completely preserved, i.e. the assembly process is not complicated.

Перечисленные технические результаты достигаются за счет того, что ниппель для соединения электродов электродуговой сталеплавильной печи, являющийся телом с биконической или цилиндрической наружной поверхностью с резьбой и двумя торцевыми поверхностями и с по меньшей мере одним сквозным продольным отверстием, согласно предложению в отверстии расположен металл, удельное электросопротивление которого на несколько порядков ниже, чем у материала тела ниппеля, этот металл выступает за пределы тела ниппеля и охватывает его по торцевым поверхностям, при этом диаметр металла за пределами ниппеля не превышает диаметр торцевой поверхности тела ниппеля. Причем отверстие заполнено алюминием. Кроме того, отверстие заполнено медью. К тому же, резьба на наружной поверхности тела ниппеля продолжена на наружной поверхности металла, выступающего за пределы ниппеля.The listed technical results are achieved due to the fact that the nipple for connecting the electrodes of an electric arc steel furnace, which is a body with a biconical or cylindrical outer surface with a thread and two end surfaces and with at least one through longitudinal hole, according to the proposal, the metal has a specific electrical resistivity which is several orders of magnitude lower than that of the material of the body of the nipple, this metal extends beyond the body of the nipple and covers it along the end faces surfaces, while the diameter of the metal outside the nipple does not exceed the diameter of the end surface of the body of the nipple. Moreover, the hole is filled with aluminum. In addition, the hole is filled with copper. Moreover, the thread on the outer surface of the body of the nipple is continued on the outer surface of the metal protruding beyond the limits of the nipple.

Известен способ изготовления ниппеля для соединения электродов электродуговой сталеплавильной печи, включающей получение тела ниппеля с биконической или цилиндрической наружной поверхностью с резьбой и двумя торцами и с по меньшей мере одним сквозным продольным отверстием (см., например, патент ФРГ № 2203226, Н 05 В 7/14 от 24.01.72).A known method of manufacturing a nipple for connecting the electrodes of an electric arc steelmaking furnace, including receiving the body of the nipple with a biconical or cylindrical outer surface with a thread and two ends and with at least one through longitudinal hole (see, for example, the Federal Republic of Germany patent No. 2203226, Н 05 В 7 / 14 dated 24.01.72).

Этот способ изготовления ниппеля для соединения электродов электродуговой печи по совокупности существенных признаков наиболее близок предлагаемым, поэтому принят за прототип.This method of manufacturing a nipple for connecting the electrodes of an electric arc furnace for the combination of essential features is the closest to the proposed, therefore, taken as a prototype.

Недостатком известного способа является то, что в нем не предусмотрено размещение в отверстии тела ниппеля металла, удельное электросопротивление которого существенно ниже, чем у материала тела ниппеля. Тем самым известный способ изготовления ниппеля не предусматривает получение ниппеля с высокими показателями по пропусканию электрического тока через электродную колонну, составной частью которого он является.The disadvantage of this method is that it does not provide for the placement in the hole of the body of the nipple metal, the electrical resistivity of which is significantly lower than that of the material of the body of the nipple. Thus, the known method of manufacturing the nipple does not provide for the nipple with high rates of transmission of electric current through the electrode column, of which it is an integral part.

Предлагаемые способы изготовления ниппеля свободны от указанного недостатка. В них предусмотрено размещение в продольном отверстии ниппеля металла со сверхнизким в сравнении с телом ниппеля удельным электросопротивлением. Тем самым предусмотрено изготовление ниппеля, который, будучи примененным в электродной колонне электродуговой сталеплавильной печи, существенно снизит сопротивление протеканию электрического тока. Тем самым улучшаются технико-экономические показатели работы электропечи. Важным достоинством предлагаемых способов изготовления ниппеля является получение ниппеля, не меняющего технологические приемы соединения электродов в электродную колонну, что важно для условий эксплуатации электродуговой сталеплавильной печи.The proposed methods for the manufacture of nipples are free from this drawback. They provide for the placement in the longitudinal hole of the metal nipple with an ultra-low electrical resistivity in comparison with the body of the nipple. This provides for the manufacture of a nipple, which, when used in the electrode column of an electric arc steelmaking furnace, will significantly reduce the resistance to electric current flow. This improves the technical and economic performance of the electric furnace. An important advantage of the proposed methods for manufacturing the nipple is to obtain a nipple that does not change the technological methods of connecting the electrodes into the electrode column, which is important for the operating conditions of the electric arc steel furnace.

Перечисленные технические результаты достигаются за счет того, что в способе изготовления ниппеля, включающего получение тела ниппеля с биконической или цилиндрической наружной поверхностью с резьбой и двумя торцами и с по меньшей мере одним сквозным продольным отверстием, согласно предложению сочленение тела ниппеля и металла с охватом тела ниппеля металлом с обоих торцев осуществляют путем заливки жидкого металла в сквозное продольное отверстие и его последующей кристаллизации, при этом заливку осуществляют при вертикальном расположении тела ниппеля.These technical results are achieved due to the fact that in the method of manufacturing the nipple, including obtaining the body of the nipple with a biconical or cylindrical outer surface with a thread and two ends and with at least one through longitudinal hole, according to the proposal, the joint of the body of the nipple and the metal with the body of the nipple metal from both ends is carried out by pouring liquid metal into a through longitudinal hole and its subsequent crystallization, while pouring is carried out with vertical arrangement nipple body position.

В способе изготовления ниппеля, включающего получение тела ниппеля с биконической или цилиндрической наружной поверхностью с резьбой и двумя торцами и со сквозным продольным отверстием, согласно предложению сочленение тела ниппеля и металла с охватом тела ниппеля металлом с обоих торцев осуществляют путем резьбового соединения металлических стержней. При этом, осуществляют резьбовое соединение двух стержней, имеющих по меньшей мере две ступени, с резьбой на/в ступенях с меньшим диаметром, при этом резьбовое соединение располагают внутри сквозного продольного отверстия в теле ниппеля. Кроме того, осуществляют резьбовое соединение стержня, имеющего по меньшей мере две ступени, с наружной резьбой на ступени с меньшим диаметром со стержнем с внутренней резьбой, при этом резьбовое соединение располагают вне сквозного продольного отверстия в теле ниппеля. Помимо этого, осуществляют резьбовое соединение стержня меньшего диаметра с наружной резьбой на обоих концах с двумя стержнями большего диаметра с внутренней резьбой, при этом оба резьбовые соединения располагают вне сквозного продольного отверстия в теле ниппеля.In a method for manufacturing a nipple, including obtaining a nipple body with a biconical or cylindrical outer surface with a thread and two ends and with a through longitudinal hole, according to the proposal, the joint of the nipple body and the metal with the body of the nipple covered by metal from both ends is carried out by threaded connection of metal rods. In this case, a threaded connection of two rods having at least two stages is carried out with a thread on / in the steps with a smaller diameter, while the threaded connection is located inside a through longitudinal hole in the body of the nipple. In addition, a threaded connection of a rod having at least two steps is made with an external thread on a step with a smaller diameter and a shaft with an internal thread, the threaded connection being located outside a through longitudinal hole in the body of the nipple. In addition, a threaded rod of a smaller diameter is made with an external thread at both ends with two rods of a larger diameter with an internal thread, while both threaded connections are located outside a through longitudinal hole in the body of the nipple.

В способе изготовления ниппеля, включающего получение тела ниппеля с биконической или цилиндрической наружной поверхностью с резьбой и двумя торцами и со сквозным продольным отверстием, согласно предложению сочленение тела ниппеля и металла с охватом тела ниппеля с обоих торцев осуществляют путем клинового соединения металлических стержней, при этом расстояние между охватывающими поверхностями металла превышает расстояние между торцами ниппеля и клиновое соединение снабжено возможностью нормированного стягивания соединяемых электродов. Помимо этого, осуществляют соединение двух стержней, имеющих по меньшей мере по две ступени, с коническими поверхностями на/в ступенях с меньшим диаметром, при этом клиновое соединение располагают внутри сквозного отверстия в теле ниппеля. Кроме того, осуществляют клиновое соединение стержня меньшего диаметра с наружной клиновой поверхностью, на обоих концах, с двумя стержнями большего диаметра с внутренней клиновой поверхностью, при этом оба клиновые соединения располагают вне сквозного продольного отверстия. К тому же, осуществляют клиновое соединение стержня, имеющего по меньшей мере две ступени, с конической поверхностью на ступени с меньшим диаметром, со стержнем с внутренней конической поверхностью, при этом клиновое соединение располагают вне сквозного продольного отверстия в теле ниппеля.In the method of manufacturing a nipple, including obtaining the body of the nipple with a biconical or cylindrical outer surface with a thread and two ends and with a through longitudinal hole, according to the proposal, the joint of the body of the nipple and the metal with the body of the nipple from both ends is carried out by the wedge connection of metal rods, while the distance between the female metal surfaces exceeds the distance between the ends of the nipple and the wedge connection is provided with the possibility of normalized contraction of the connected ele Trodena. In addition, two rods having at least two steps are connected to conical surfaces on / in steps with a smaller diameter, and the wedge connection is located inside the through hole in the body of the nipple. In addition, a wedge connection of a rod of a smaller diameter with an outer wedge surface, at both ends, with two rods of a larger diameter with an internal wedge surface, with both wedge joints located outside a through longitudinal hole, is carried out. In addition, a wedge connection of a rod having at least two steps is carried out with a conical surface on a step with a smaller diameter, with a rod with an internal conical surface, and the wedge connection is located outside the through longitudinal hole in the body of the nipple.

Ниппель для соединения электродов электродуговой сталеплавильной печи и способы его изготовления пояснены чертежами на фиг.1-14.The nipple for connecting the electrodes of an electric arc steel furnace and methods for its manufacture are illustrated by the drawings in figures 1-14.

На фиг.1 показан разрез ниппеля с биконической наружной поверхностью и сквозным продольным отверстием, в котором расположен металл, залитый в жидком состоянии и закристаллизовавшийся, выступающий за пределы тела ниппеля с охватом тела ниппеля с обоих его торцев, с резьбой на наружной поверхности тела ниппеля, продолженной на наружной поверхности металла, выступающего за пределы ниппеля; на фиг.2 - то же, что на фиг.1, но без резьбы на наружной поверхности металла; на фиг.3 - то же, что на фиг.2, но выступающая за пределы тела ниппеля часть металла выполнена цилиндрической формы; на фиг.4 показан ниппель с цилиндрической поверхностью и с резьбой на теле ниппеля, продолженной на наружной поверхности металла, выступающего за пределы тела ниппеля; на фиг.5 - то же, что на фиг.4, но без резьбы на наружной поверхности металла; на фиг.6 - то же, что на фиг.1, но с несколькими (двумя на фиг.) сквозными продольными отверстиями в теле ниппеля; на фиг.7 - пример соединения двух электродов с помощью ниппеля, показанного на фиг.1, снабженного резьбой на биконической поверхности тела ниппеля и на поверхности металла вне тела ниппеля; на фиг.8-10 показаны разрезы ниппеля с биконической поверхностью, когда сочленение тела ниппеля и металла с охватом тела ниппеля металлом с обоих торцев осуществлено путем резьбового соединения металлических стержней; на фиг.11-13 показан разрез ниппеля с биконической поверхностью, когда сочленение тела ниппеля и металла с охватом тела ниппеля металлом с обоих торцев осуществлено путем клинового соединения и на фиг.14 приведен пример соединения двух электродов с помощью ниппеля, показанного на фиг.11.Figure 1 shows a section of a nipple with a biconical outer surface and a through longitudinal hole in which metal is deposited in a liquid state and crystallized, protruding beyond the body of the nipple with a nipple body covering from both its ends, with a thread on the outer surface of the nipple body, continued on the outer surface of the metal protruding beyond the limits of the nipple; figure 2 is the same as in figure 1, but without thread on the outer surface of the metal; figure 3 is the same as in figure 2, but protruding beyond the body of the nipple part of the metal is made of a cylindrical shape; figure 4 shows a nipple with a cylindrical surface and with a thread on the body of the nipple, continued on the outer surface of the metal protruding beyond the body of the nipple; figure 5 is the same as in figure 4, but without thread on the outer surface of the metal; in Fig.6 - the same as in Fig.1, but with several (two in Fig.) through longitudinal holes in the body of the nipple; Fig.7 is an example of the connection of two electrodes using the nipple shown in Fig.1, threaded on the biconical surface of the body of the nipple and on the surface of the metal outside the body of the nipple; on Fig-10 shows sections of the nipple with a biconical surface, when the joint of the body of the nipple and the metal with the coverage of the body of the nipple with metal from both ends is carried out by threaded connection of metal rods; 11-13 show a section of the nipple with a biconical surface when the joint of the nipple body and the metal with the body of the nipple covered by metal from both ends is wedged and Fig. 14 shows an example of connecting two electrodes using the nipple shown in Fig. 11 .

Ниппель (графитированный или угольный) имеет тело 1 и сквозное продольное отверстие, в котором расположен металл 2. Удельное электрическое сопротивление металла 2 на два порядка ниже удельного электрического сопротивления материала ниппеля 1. В основном теле ниппеля имеется одно отверстие (фиг.1-5 и 8-13), но их число может быть большим (фиг.6). Металл выступает за пределы тела ниппеля 1 и выступающая часть металла 3’ и 3’’ охватывает обе торцевые поверхности ниппеля 4. Тело ниппеля 1 выполнено биконическим (фиг.1-3, 6, 8-13) или цилиндрическим (фиг.4 и 5) с наружной поверхностью 5, на которой всегда имеется резьба 6. Эта же резьба может быть продолжена на выступающей поверхности металла 3’ и 3’’ (фиг.1, 4, 6, 8-10). Выступающая часть металла 3’ и 3’’ имеет коническую (фиг.1, 2, 6, 8-13) или цилиндрическую (фиг.3-5) форму. Не зависимо от формы выступающей части металла 3’ и 3’’ ее диаметр не превышает диаметра торцевой поверхности 4 тела ниппеля 1 с обеих его сторон. Последнее определено условиями сборки электродов в электродную колонну с помощью ниппелей. Длина тела ниппеля L (фиг.7 и 14) определена функцией ниппеля по соединению электродов в электродную колонну и нормирована в зависимости от диаметра соединяемых электродов. Диаметр сквозного продольного отверстия d в теле ниппеля 1 определен условием пропускания основной части электрического тока (при работе ниппеля в сочленении электроды - ниппель) через металл 2, заполнивший это сквозное продольное отверстие, минуя резьбовое соединение 6. Естественно на выбор диаметра отверстия d оказывают также влияние условия работоспособности ниппеля. Высота h металла 3’ и 3’’ за пределами тела ниппеля 1 для ниппелей с резьбой на наружной поверхности металла, выступающего за пределы ниппеля (фиг.1, 4, 6, 8-10), взаимосвязана с площадью сечения металла 2, заполнившего сквозное продольное отверстие в теле ниппеля (т.е. со значением πd²/4), т.е. условием пропускания электрического тока, минуя сочленение электрод-ниппель-электрод.The nipple (graphite or carbon) has a body 1 and a through longitudinal hole in which the metal 2 is located. The electrical resistivity of the metal 2 is two orders of magnitude lower than the electrical resistivity of the material of the nipple 1. The main body of the nipple has one hole (Figs. 1-5 and 8-13), but their number may be large (Fig.6). The metal extends beyond the body of the nipple 1 and the protruding part of the metal 3 'and 3''covers both end surfaces of the nipple 4. The body of the nipple 1 is made biconical (Figs. 1-3, 6, 8-13) or cylindrical (Figs. 4 and 5 ) with the outer surface 5, on which there is always a thread 6. The same thread can be continued on the protruding surface of the metal 3 'and 3''(Figs. 1, 4, 6, 8-10). The protruding part of the metal 3 'and 3''has a conical (figure 1, 2, 6, 8-13) or cylindrical (figure 3-5). Regardless of the shape of the protruding part of the metal 3 'and 3'', its diameter does not exceed the diameter of the end surface 4 of the body of the nipple 1 on both sides thereof. The latter is determined by the conditions of assembly of the electrodes into the electrode column using nipples. The length of the body of the nipple L (Fig.7 and 14) is determined by the function of the nipple by connecting the electrodes to the electrode column and normalized depending on the diameter of the connected electrodes. The diameter of the through longitudinal hole d in the body of the nipple 1 is determined by the condition that the main part of the electric current is passed (when the nipple works in the joint, the electrodes are the nipple) through the metal 2, which fills this through longitudinal hole, bypassing the threaded connection 6. Naturally, the choice of the diameter of the hole d is also affected working conditions of the nipple. The height h of the metal 3 'and 3''outside the body of the nipple 1 for threaded nipples on the outer surface of the metal protruding beyond the nipple (Figs. 1, 4, 6, 8-10) is interconnected with the cross-sectional area of the metal 2 that fills the through a longitudinal opening in the body of the pin (i.e., the value πd ^2/4), i.e. the condition of passing electric current, bypassing the joint electrode-nipple-electrode.

Ниппели, изображенные на фиг.1, 4 и 6, а также на фиг.8-10 изначально соединяют электроды 7 и 8 в электродную колонну так, как показано на фиг.7 (изначально, т.е. до расплавления металла 2 в рабочем пространстве электродуговой печи, что будет пояснено ниже при описании работы ниппеля). При этом торцевые поверхности металла 9’ и 9’’, выходящего за пределы тела ниппеля, не контактируют с торцевыми поверхностями 10’ и 10’’ гнезда в теле соединяемых электродов. В то же время ниппели, изображенные на фиг.1, 4, 6, 8-10, т.е. имеющие резьбу 11’ и 11’’ на наружной поверхности металла 3’ и 3’’, выступающего за пределы тела ниппеля 1, контактируют по резьбе 11’ и 11’’ с соответствующей резьбой в гнездах соединяемых электродов 7 и 8. Ниппели, изображенные на фиг.2, 3 и 5, такого контакта с соединяемыми электродами не имеют, т.к. у них отсутствует резьба 11’ и 11’’ на наружной поверхности металла 3’ и 3’’, выступающего за пределы ниппеля 1.The nipples shown in Figs. 1, 4 and 6, as well as in Figs. 8-10, initially connect the electrodes 7 and 8 to the electrode column as shown in Fig. 7 (initially, i.e., before the metal 2 is melted in the working the space of the electric arc furnace, which will be explained below in the description of the operation of the nipple). In this case, the end surfaces of the metal 9 ’and 9’ ’extending beyond the body of the nipple do not contact the end surfaces 10’ and 10 ’’ of the socket in the body of the electrodes being connected. At the same time, the nipples shown in figures 1, 4, 6, 8-10, i.e. having a thread 11 'and 11' 'on the outer surface of the metal 3' and 3 '' protruding beyond the body of the nipple 1, are in contact with the threads 11 'and 11' 'with the corresponding thread in the sockets of the connected electrodes 7 and 8. The nipples shown on figure 2, 3 and 5, such contact with the connected electrodes do not have, because they do not have a thread 11 ’and 11’ ’on the outer surface of the metal 3’ and 3 ’’ that protrudes beyond the nipple 1.

Сочленение тела ниппеля 1 и металла с охватом тела ниппеля 1 по обоим торцам 4 металлом 3’ и 3’’, выступающим за пределы тела ниппеля, может быть обеспечено путем заливки металла (фиг.1-6), путем резьбового соединения 12 (фиг.8-10) или путем клинового соединения 13 (фиг.11-13). При этом резьбовое и клиновое соединения обеспечивают сочленение по меньшей мере двух металлических стержней (фиг.8, 9, 11 и 12) с охватом тела ниппеля 1 металлом по торцам 4. Число сочленяемых стержней может составлять три (фиг.10 и 13). Резьбовое соединение 12 или клиновое соединение 13 при этом располагают внутри сквозного продольного отверстия в теле ниппеля 1 (фиг.8 и 11) или вне его (фиг.9, 10, 12 и 13).The articulation of the body of the nipple 1 and the metal with the body of the nipple 1 at both ends 4 of the metal 3 'and 3' ', protruding beyond the body of the nipple, can be achieved by pouring metal (Fig.1-6), by a threaded connection 12 (Fig. 8-10) or by wedge connection 13 (11-13). At the same time, threaded and wedge connections provide articulation of at least two metal rods (Figs. 8, 9, 11 and 12) with a metal body covering the nipple 1 at the ends 4. The number of articulated rods can be three (Figs. 10 and 13). The threaded connection 12 or the wedge connection 13 are placed inside the through longitudinal hole in the body of the nipple 1 (Fig. 8 and 11) or outside it (Fig. 9, 10, 12 and 13).

При реализации сочленения тела ниппеля и металла с охватом тела ниппеля по торцам 4 металлом, указанный охват может быть выполнен с плотным контактом металла 3’ и 3’’ с торцами 4 тела ниппеля 1 (фиг.1-6 и фиг.8-10), но может быть выполнен с зазором (фиг.11-13) при реализации указанного сочленения с помощью клинового соединения. В последнем случае расстояние между охватывающими поверхностями металла L_M превышает расстояние между торцами 4 тела ниппеля L (фиг.12) и клиновое соединение 13 снабжено возможностью затягивания на величину, гарантирующую наличие зазора между указанными поверхностями металла и ниппеля (разности L’_M-L>0 на фиг.14) при нормированном соединении электродов 7 и 8 в колонну. Таким образом, обеспечивают нормированное соединение электродов 7 и 8 и после реализации этого соединения расстояние между охватывающими поверхностями металла L’_M всегда превышает расстояние L между торцами 4 тела ниппеля 1 (фиг.14). Для облегчения процесса соединения электродов 7 и 8 при использовании клинового соединения 13 и реализации указанных условий может быть использован частичный разрез 14 (фиг.14) одной из контактирующих конических поверхностей. При этом под нормированным соединением электродов понимают известные рекомендации по моментам стягивания электродов в электродную колонну в зависимости от размеров их диаметров (см., например, “News and Recommendations for AC and DC Arc Funace Applications” SGL Carbon’s “Recommended Joint Torque”. January, 1999).When implementing the articulation of the body of the nipple and the metal with the body of the nipple at the ends 4 of the metal, this coverage can be made with a tight contact of the metal 3 'and 3''with the ends 4 of the body of the nipple 1 (Fig.1-6 and Fig.8-10) , but can be performed with a gap (11-13) when implementing the specified articulation using a wedge connection. In the latter case, the distance between the female metal surfaces L _M exceeds the distance between the ends 4 of the body of the nipple L (Fig. 12) and the wedge connection 13 is provided with the possibility of tightening by an amount guaranteeing the presence of a gap between the indicated surfaces of the metal and the nipple (difference L ' _M -L> 0 in FIG. 14) with a normalized connection of the electrodes 7 and 8 into the column. Thus, a normalized connection of the electrodes 7 and 8 is provided, and after the implementation of this connection, the distance between the female metal surfaces L ' _M always exceeds the distance L between the ends 4 of the body of the nipple 1 (Fig. 14). To facilitate the process of connecting the electrodes 7 and 8 when using a wedge connection 13 and the implementation of these conditions, a partial section 14 (Fig. 14) of one of the contacting conical surfaces can be used. In this case, a normalized electrode connection is understood to mean well-known recommendations on the moments of electrode tightening into an electrode column depending on their diameter (see, for example, “News and Recommendations for AC and DC Arc Funace Applications” SGL Carbon's “Recommended Joint Torque.” January, 1999).

Способ изготовления ниппелей, представленных на фиг.1-6, включает получение по известной технологии тела ниппеля 1 с биконической или цилиндрической наружной поверхностью 5, на которой нарезана резьба 6, с двумя торцами 4. В теле ниппеля просверлено по меньшей мере одно сквозное продольное отверстие.A method of manufacturing the nipples shown in figures 1-6, includes obtaining, according to known technology, the body of the nipple 1 with a biconical or cylindrical outer surface 5, on which a thread 6 is cut, with two ends 4. At least one through longitudinal hole is drilled in the body of the nipple .

Тело ниппеля 1 устанавливают вертикально в разъемную форму. В указанной форме выполнены отверстия строго по форме тела ниппеля 1, кроме того, имеются по вертикали сверху и снизу полости за пределами тела ниппеля, в том числе верхняя полость формы открыта наружу. Диаметр этих полостей не превышает диаметр торцевого сечения ниппеля. Сверху через эту открытую полость заливают металл, которым заполняют сквозное продольное отверстие в теле ниппеля и полости за пределами ниппеля. В качестве заливаемого металла используют алюминий или медь. Оба эти металлы имеют удельное электросопротивление на несколько порядков ниже, чем у графита или угля, из которых изготовлено тело ниппеля 1. В основном используют алюминий, так как большинство сталей, получаемых в электродуговых сталеплавильных печах, имеют в своем составе алюминий. Для электродуговой печи, плавящей медьсодержащие стали, в качестве металла, заливаемого в ниппель, используют медь.The body of the nipple 1 is installed vertically in a detachable form. In this form, holes are made strictly according to the shape of the body of the nipple 1, in addition, there are vertically above and below the cavity outside the body of the nipple, including the upper cavity of the form open outward. The diameter of these cavities does not exceed the diameter of the end section of the nipple. From above, through this open cavity, metal is poured, with which a through longitudinal hole is filled in the body of the nipple and the cavity outside the nipple. As the poured metal, aluminum or copper is used. Both of these metals have a specific electrical resistance several orders of magnitude lower than that of graphite or coal, from which the body of nipple 1 is made. Aluminum is mainly used, since most of the steels obtained in electric arc steel-smelting furnaces have aluminum in their composition. For an electric arc furnace melting copper-containing steels, copper is used as the metal poured into the nipple.

Путем заливки обеспечивают выход заливаемого металла за пределы тела ниппеля в начале в нижней части формы (3’’ на фиг.1-6), затем, к концу заливки металла, с охватом тела ниппеля по его торцевым поверхностям (3’ и 3’’ на фиг.1-6). Начало процесса кристаллизации металла обеспечивают снизу залитого металла путем дополнительного охлаждения формы снизу, или утеплением залитого металла сверху, или тем и другим мероприятием одновременно. Этим избегают образования пустых полостей в закристаллизовавшемся металле из-за его усадки. После застывания металла ниппель удаляют из формы и нарезают резьбу 11’ и 11’’ на наружной поверхности выступающей части металла 3’ и 3’’, если это предусмотрено конструкцией ниппеля (фиг.1, 4 и 6).By casting, the metal to be poured out beyond the limits of the nipple body at the beginning in the lower part of the mold (3 '' in Figs. 1-6), then, by the end of the metal pouring, with the nipple body covered over its end surfaces (3 'and 3' ' figure 1-6). The beginning of the process of crystallization of the metal is provided from the bottom of the poured metal by additional cooling of the mold from below, or by warming the poured metal from above, or both at the same time. This avoids the formation of empty cavities in the crystallized metal due to its shrinkage. After the metal has hardened, the nipple is removed from the mold and a thread 11 ’and 11’ ’is cut on the outer surface of the protruding part of the metal 3’ and 3 ’’, if this is provided for by the design of the nipple (Figs. 1, 4 and 6).

Способ изготовления ниппелей, представленных на фиг.8-10, включает получение по известной технологии тела ниппеля 1, например, с биконической поверхностью 5. На эту поверхность нарезают резьбу 6. Тело ниппеля 1 ограничено двумя торцами 4. В теле ниппеля просверлено одно сквозное продольное отверстие по центру ниппеля. Сочленение тела ниппеля 1 и металла с охватом тела ниппеля металлом 3’ и 3’’ с обоих торцев 4 ниппеля осуществляют путем резьбового соединения 12 металлических стержней из алюминия или меди. Металлические стержни изготавливают путем, например, резания. За счет резьбового соединения стягивают тело ниппеля 1 металлическими стержнями с охватом металлом 3’ и 3’’ тела ниппеля по обоим торцам 4.A method for manufacturing the nipples shown in Figs. hole in the center of the nipple. The joint of the body of the nipple 1 and the metal with the coverage of the body of the nipple with metal 3 ’and 3’ ’’ on both ends 4 of the nipple is carried out by threaded connection of 12 metal rods of aluminum or copper. Metal rods are made by, for example, cutting. Due to the threaded connection, they tighten the body of the nipple 1 with metal rods with a metal coverage of 3 ’and 3’ ’of the body of the nipple at both ends 4.

Резьбовое соединение располагают внутри сквозного продольного отверстия в теле ниппеля (фиг.8), при этом используют два металлических стержня, имеющих по меньшей мере по две ступени.A threaded connection is placed inside a through longitudinal hole in the body of the nipple (Fig. 8), using two metal rods having at least two steps.

Диаметр меньшей ступени стержня несколько (на доли мм) меньше диаметра сквозного продольного отверстия в теле ниппеля. Диаметр большей ступени стержней не превышает диаметра торца ниппеля 4. На меньшей ступени каждого стержня нарезают резьбу (наружную и внутреннюю соответственно). Стержни вставляют в продольное отверстие ниппеля и стягивают за счет свинчивания резьбового соединения, чем обеспечивают сочленение тела ниппеля и металла с охватом тела ниппеля металлом с обоих торцев.The diameter of the smaller step of the rod is somewhat (by a fraction of mm) less than the diameter of the through longitudinal hole in the body of the nipple. The diameter of the larger stage of the rods does not exceed the diameter of the end face of the nipple 4. At the lower stage of each rod, threads are cut (external and internal, respectively). The rods are inserted into the longitudinal opening of the nipple and tightened by screwing the threaded connection, which ensures the articulation of the body of the nipple and the metal with the coverage of the body of the nipple with metal from both ends.

Резьбовое соединение располагают вне сквозного продольного отверстия в теле ниппеля (фиг.9). В этом случае по резьбе соединяют металлический стержень, имеющий по меньшей мере две ступени, с наружной резьбой на конце ступени с меньшим диаметром, со стержнем с внутренней резьбой. Диаметр ступени стержня с наружной резьбой несколько (на доли мм) меньше диаметра сквозного продольного отверстия в теле ниппеля. Больший диаметр двухступенчатого стержня и диаметр стержня с внутренней резьбой одинаковы и не превышает диаметр торцев тела ниппеля. Стержень малым диаметром вставляют в продольное отверстие ниппеля и за счет свинчивания резьбового соединения стягивают тело ниппеля, обеспечивая сочленение тела ниппеля и металла с охватом тела ниппеля металлом с обоих торцев.The threaded connection is located outside the through longitudinal hole in the body of the nipple (Fig.9). In this case, a metal rod having at least two steps is connected by thread to an external thread at the end of a step with a smaller diameter, to a shaft with an internal thread. The diameter of the step of the rod with an external thread is somewhat (by a fraction of mm) smaller than the diameter of the through longitudinal hole in the body of the nipple. The larger diameter of the two-stage rod and the diameter of the rod with an internal thread are the same and do not exceed the diameter of the ends of the body of the nipple. A small diameter rod is inserted into the longitudinal opening of the nipple and, by screwing up the threaded connection, tighten the body of the nipple, providing articulation of the body of the nipple and the metal with the nipple covering the metal from both ends.

Резьбовое соединение располагают вне сквозного продольного отверстия в теле ниппеля (фиг.10). В этом случае металлический стержень меньшего диаметра с наружной резьбой на обоих концах вставляют в продольное сквозное отверстие в теле ниппеля и с двух сторон на него свинчивают металлические стержни большего диаметра с внутренней резьбой. Тем самым стягивают тело ниппеля с охватом его металлом с обоих торцев.The threaded connection is located outside the through longitudinal hole in the body of the nipple (figure 10). In this case, a metal rod of a smaller diameter with an external thread at both ends is inserted into a longitudinal through hole in the body of the nipple, and metal rods of a larger diameter with an internal thread are screwed onto it from both sides. Thus, the body of the nipple is pulled together with its metal from both ends.

Заключительным этапом технологии изготовления ниппелей, представленных на фиг.8-10, является нанесение резьбы 11’ и 11’’ на наружной выступающей части металла 3’ и 3’’, если это предусмотрено конструкцией ниппеля.The final step in the manufacturing technology of the nipples shown in Figs. 8-10 is the application of threads 11 ’and 11’ ’on the outer protruding part of the metal 3’ and 3 ’’, if provided by the design of the nipple.

Способ изготовления ниппелей, представленных на фиг.11-13, включает получение по известной технологии тела ниппеля 1 с биконической или цилиндрической наружной поверхностью 5, на которой нарезана резьба 6, с двумя торцами 4. В теле ниппеля просверлено одно сквозное продольное отверстие по центру тела ниппеля. Сочленение тела ниппеля 1 и металла с охватом тела ниппеля металлом 3’ и 3’’ с обоих торцев 4 осуществляют путем клинового соединения 13 (фиг.11-13).A method of manufacturing the nipples shown in Figs. 11-13 includes obtaining, according to known technology, a nipple body 1 with a biconical or cylindrical outer surface 5, on which a thread 6 is cut, with two ends 4. One through hole is drilled in the body of the nipple in the center of the body nipple. The articulation of the body of the nipple 1 and the metal with the coverage of the body of the nipple with a metal 3 ’and 3’ ’’ from both ends 4 is carried out by means of a wedge connection 13 (Figs.

По аналогии с резьбовым соединением на фиг.8-10 клиновое соединение располагают внутри сквозного продольного отверстия (фиг.11) или вне сквозного продольного отверстия (фиг.12 и 13). Диаметральные параметры сочленяемых металлических стержней и их число аналогичны описанному изготовлению ниппелей с резьбовым соединением. Отличие состоит, во-первых, в использовании вместо резьбового соединения клинового с уклоном 1:10 или 1:6; во-вторых, в линейных размерах сочленения тела ниппеля и металла. Линейные параметры клинового соединения назначают такими, чтобы после соединения металлических стержней и тела ниппеля, расстояние между охватывающими тело ниппеля поверхностями металла L_M было больше высоты тела ниппеля 1, т.е. размера L (см. фиг.12, аналогично фиг.11 и 13). При этом, при назначении этой разницы в размерах L_M и L учитывают, что в процессе сборки электродов в электродную колонну с нормированным их стягиванием разница L_M-L уменьшится до L’_M-L (фиг.14), но последняя обязательно должна иметь место, т.е. L’_M>L. Более того, для гарантированного обеспечения этих условий в процессе изготовления клинового соединения на одной из деталей, образующих клиновое соединение, наносят продольный разрез 14 (например, на фиг.14 разрез показан на охватывающей детали клинового соединения).By analogy with the threaded connection in FIGS. 8-10, the wedge connection is located inside the through longitudinal hole (FIG. 11) or outside the through longitudinal hole (FIGS. 12 and 13). The diametric parameters of articulated metal rods and their number are similar to the described manufacture of threaded nipples. The difference consists, firstly, in the use of a wedge with a slope of 1:10 or 1: 6 instead of a threaded connection; secondly, in the linear dimensions of the junction of the body of the nipple and metal. The linear parameters of the wedge connection are assigned such that, after connecting the metal rods and the body of the nipple, the distance between the metal surfaces covering the body of the nipple L _{M is} greater than the height of the body of the nipple 1, i.e. size L (see Fig. 12, similarly to Figs. 11 and 13). Moreover, when assigning this difference in sizes L _M and L, it is taken into account that during the assembly of the electrodes into the electrode column with normalized constriction, the difference L _M -L will decrease to L ' _M -L (Fig. 14), but the latter must have place i.e. L ' _M > L. Moreover, to ensure that these conditions are guaranteed during the manufacture of the wedge joint, a longitudinal section 14 is applied to one of the parts forming the wedge connection (for example, in Fig. 14, the section is shown on the covering part of the wedge connection).

Отличие изготовления предложенного ниппеля с клиновым соединением металлических стержней, обеспечивающим сочленение тела ниппеля и металла с охватом тела ниппеля металлом с обоих торцев, от рассмотренного технического решения этой же задачи с использованием резьбового соединения состоит также в полном отсутствии необходимости наносить резьбу 11’ и 11’’ на наружной выступающей части металла 3’ и 3’’, что станет ясным из рассмотрения работы предложенного ниппеля.The difference in the manufacture of the proposed nipple with a wedge-shaped connection of metal rods, providing articulation of the body of the nipple and the metal with the nipple body covered by metal from both ends, from the considered technical solution to the same problem using a threaded connection also consists in the complete absence of the need to apply threads 11 'and 11' ' on the outer protruding part of the metal 3 'and 3' ', which will become clear from consideration of the work of the proposed nipple.

Предложенный ниппель работает следующим образом.The proposed nipple works as follows.

По общепринятой технологии осуществляют удлинение электродной колонны путем соединения электрода 7, эксплуатируемого в колонне, с новым электродом 8 (фиг.7), при этом соединение осуществляют с помощью, например, биконического ниппеля, полученного путем заливки металла и его кристаллизации (фиг.1 и 6) или путем резьбового соединения (фиг.8-10). Применение ниппеля не изменяет технологию соединения электродной колонны, которая полностью сохраняется и отличие состоит лишь в том, что в соединяемых электродах при их изготовлении должно быть предусмотрено развитие (углубление) гнезда под ниппель на величину высоты h металла 3’ и 3’’, выступающего за пределы ниппеля.According to conventional technology, the electrode column is elongated by connecting the electrode 7 operating in the column with a new electrode 8 (Fig. 7), the connection being carried out using, for example, a biconical nipple obtained by pouring metal and crystallizing it (Fig. 1 and 6) or by threaded connection (Fig.8-10). The use of the nipple does not change the technology of connecting the electrode column, which is completely preserved and the only difference is that in the electrodes to be connected, during their manufacture, development (deepening) of the socket under the nipple must be provided for the height h of the metal 3 'and 3' ', which protrudes the limits of the nipple.

Известно, что в процессе работы электродуговой сталеплавильной печи до входа электродной колонны в рабочее пространство печи температура электродов (и ниппеля) постепенно повышается до 600...660°С. Известно также, что температура плавления, например, алюминия находится на уровне 660°С. Следовательно на этом участке работы электродной колонны электрический ток по резьбе 11’ будет поступать из электрода 8 в алюминий 3’, по нему попадать в стержень 2 в отверстии ниппеля и из него через алюминий 3’’ и резьбу 11’’ в электрод 7. Тем самым электрический ток при минимальном сопротивлении обойдет резьбовое соединение электрод-ниппель-электрод. Положительные последствия такого протекания электрического тока по электродной колонне настолько очевидны, что здесь не рассматриваются.It is known that during the operation of an electric arc steelmaking furnace, before the electrode column enters the furnace working space, the temperature of the electrodes (and nipple) gradually rises to 600 ... 660 ° C. It is also known that the melting temperature of, for example, aluminum is at the level of 660 ° C. Therefore, in this area of operation of the electrode column, the electric current through the thread 11 'will come from the electrode 8 to aluminum 3', through it to get into the rod 2 in the hole of the nipple and from it through aluminum 3 '' and the thread 11 '' to the electrode 7. most electric current with minimum resistance will bypass the threaded connection electrode-nipple-electrode. The positive consequences of such an electric current flowing through the electrode column are so obvious that they are not considered here.

По мере опускания электродной колонны в рабочее пространство электродуговой печи общий уровень температуры электродов постепенно начинает превышать 660°С, в результате металл в ниппеле расплавляется с образованием в верхнем электроде 8 превышения жидкого металла над торцем ниппеля, равного величине h₁ (фиг.7). Значение h₁ будет меньше h, начальной высоты этого металла в твердом состоянии. Это определено наличием предусмотренных полостей в электродах (размеров гнезд под ниппель). Однако формирующееся соотношение h₁<h не влияет на выполнение ниппелем своих основных функций по соединению электродов 7 и 8. В то же время значение высоты h₁ влияет на описанную картину протекания электрического тока через ниппель, минуя резьбовое соединение ниппеля с электродами 7 и 8.As the electrode column lowers into the working space of the electric arc furnace, the total temperature level of the electrodes gradually begins to exceed 660 ° C, as a result, the metal in the nipple melts with the formation in the upper electrode 8 of an excess of liquid metal over the end of the nipple equal to the value of h ₁ (Fig. 7). The value of h ₁ will be less than h, the initial height of this metal in the solid state. This is determined by the presence of the provided cavities in the electrodes (the size of the nests under the nipple). However, the emerging ratio h ₁ <h does not affect the nipple's performance of its basic functions in connecting the electrodes 7 and 8. At the same time, the value of the height h ₁ affects the described pattern of electric current flowing through the nipple, bypassing the threaded connection of the nipple with electrodes 7 and 8.

После того, как металл (например, алюминий) в ниппеле расплавится, важное значение имеет соотношение площади контакта жидкого металла в верхней части между электродом 8 и жидким металлом и площади сечения металла 2 в сквозном продольном отверстии ниппеля. Значение первой из этих площадей должно превышать (в крайнем случае быть равным) значение второй. Т.е., например, при цилиндрической полости в электроде за пределами биконической части ниппеля (фиг.3) обеспечивают соотношение h₁·π·D≥n·πd²/4, где D - диаметр цилиндрического отверстия в гнезде электрода, n - число сквозных продольных отверстий в ниппеле. При этом в этом соотношении предпочтение отдают превышению левой части над правой. Заметим, что наличие резьбы 11’ и 11’’ на выступающей части металла 3’ и 3’’ (фиг.1, фиг.4 и 6, 8-10) и соответствующей резьбы в электроде, в гнезде под ниппель, увеличивает площадь контакта расплавившегося жидкого металла в ниппеле с поверхностью электрода. Следовательно позволяет обходиться меньшим количеством металла, заливаемого в ниппель при его изготовлении, тем самым, в конечном итоге уменьшается часть металла, попадающего из ниппеля в сталь в процессе плавки. Поэтому при применении предлагаемого ниппеля предпочтение отдают ниппелям с наличием наружной резьбы 11’ и 11’’ на поверхности металла 3’ и 3’’, выступающего за пределы ниппеля.After the metal (for example, aluminum) in the nipple melts, the ratio of the contact area of the liquid metal in the upper part between the electrode 8 and the liquid metal and the cross-sectional area of the metal 2 in the through longitudinal hole of the nipple is important. The value of the first of these areas should exceed (in extreme cases, be equal to) the value of the second. That is, for example, in a cylindrical cavity in the electrode outside biconical nipple part (3) provide a ratio h ₁ · π · D≥n · πd ^2/4, where D - diameter of the cylindrical hole in the electrode socket, n - the number of through longitudinal holes in the nipple. Moreover, in this ratio, preference is given to exceeding the left side over the right. Note that the presence of threads 11 'and 11''on the protruding part of the metal 3' and 3 '' (Fig. 1, Figs. 4 and 6, 8-10) and the corresponding thread in the electrode, in the socket under the nipple, increases the contact area molten liquid metal in a nipple with an electrode surface. Consequently, it allows you to do with a smaller amount of metal poured into the nipple during its manufacture, thereby ultimately reducing the part of the metal entering the nipple into the steel during the smelting process. Therefore, when using the proposed nipple, preference is given to nipples with the presence of an external thread 11 'and 11''on the surface of the metal 3' and 3 '', protruding beyond the limits of the nipple.

В процессе работы ниппеля в рабочей зоне печи основная часть электрического тока, пропускаемого электродной колонной, при подходе к сочленению электрод 8 - ниппель - электрод 7 поступает в жидкий металл в теле ниппеля, имеющий сверхнизкое в сравнении с графитом (углем) удельное электросопротивление; далее электрический ток проходит по этому металлу, и из него поступает в электрод 7. Таким образом электрический ток “обходит” резьбовое соединение 6 электродов 7 и 8 с телом ниппеля 1 (фиг.7). Тем самым максимально устраняется повышенный разогрев тела ниппеля 1. В остальном тело ниппеля 1 и его резьба 6 выполняют в процессе работы электродной колонны общеизвестные функции по прочному соединению электродов 7 и 8.In the process of operation of the nipple in the working zone of the furnace, the main part of the electric current passed by the electrode column, when approaching the junction, the electrode 8 - nipple - electrode 7 enters the liquid metal in the body of the nipple, which has an ultra-low electrical resistivity in comparison with graphite (coal); Further, an electric current passes through this metal, and from it enters the electrode 7. Thus, the electric current “bypasses” the threaded connection 6 of the electrodes 7 and 8 with the body of the nipple 1 (Fig. 7). This maximally eliminates the increased heating of the body of the nipple 1. In the rest, the body of the nipple 1 and its thread 6 perform well-known functions in the process of operation of the electrode column for the durable connection of the electrodes 7 and 8.

Работа предложенного ниппеля, в котором сочленение тела ниппеля и металла с охватом металлом обоих торцев ниппеля выполнено с помощью клинового соединения (фиг.11-13), отличается от описанной (на фиг.7) в начале работы электродной колонны, точнее до ее разогрева до температуры плавления металла в ниппеле.The work of the proposed nipple, in which the joint of the body of the nipple and the metal with the metal covering both ends of the nipple is made using a wedge connection (11-13), differs from that described (in Fig.7) at the beginning of the operation of the electrode column, more precisely, until it is heated to the melting point of the metal in the nipple.

Это отличие состоит в том (фиг.14), что до расплавления металла (алюминия) в ниппеле электрический ток из электрода 8 протекает через поверхности контакта 9’ (ниппель) – 10’ (электрод), поступает в алюминий 3’, из него в алюминий 2, затем по нему в алюминий 3’’ и через контакт поверхностей 9’’-10’’ в электрод 7. В конечном итоге реализуется аналогичная представленной на фиг.7 картина прохождения основной части электрического тока из электрода 8 в электрод 7, минуя их сочленения по резьбе 6 с телом ниппеля 1.This difference is (Fig. 14) that, before the metal (aluminum) in the nipple melts, the electric current from the electrode 8 flows through the contact surfaces 9 '(nipple) - 10' (electrode), enters the aluminum 3 ', from it to aluminum 2, then through it into aluminum 3 '' and through the contact of surfaces 9 '' - 10 '' into electrode 7. Ultimately, the picture of the passage of the main part of the electric current from electrode 8 to electrode 7 is realized, similar to that shown in Fig. 7 their joints on thread 6 with the body of the nipple 1.

По мере расплавления алюминия в теле ниппеля различия в работе ниппелей, представленных на фиг.1-6 и 8-13, нивелируются.As the aluminum melts in the body of the nipple, differences in the operation of the nipples shown in figures 1-6 and 8-13 are leveled.

Вопрос выбора принципа реализации сочленения тела ниппеля и металла с охватом металлом обоих торцев ниппеля (заливкой металла, использованием резьбового соединения или применением клинового соединения) определяется реальными условиями производства ниппелей и их эксплуатации. В массовом производстве ниппелей и электродов предпочтение отдают способам изготовления ниппелей с применением резьбового или клинового соединений. В этом случае на станках путем резания из поковок формируют металлические стержни для последующей сборки с телом ниппеля. В индивидуальных случаях, в частности, в местах использования ниппелей и электродов (т.е. в сталеплавильных цехах) предпочтение отдают реализации указанного сочленения металла и тела ниппеля путем заливки металла и его последующей кристаллизации.The question of choosing the principle of realizing the joint of the body of the nipple and the metal with the metal covering both ends of the nipple (pouring metal, using a threaded connection, or using a wedge connection) is determined by the actual conditions for the production of nipples and their operation. In the mass production of nipples and electrodes, preference is given to methods for manufacturing nipples using threaded or wedge joints. In this case, on the machines by cutting from forgings form metal rods for subsequent assembly with the body of the nipple. In individual cases, in particular in places where nipples and electrodes are used (i.e., in steelmaking workshops), preference is given to the implementation of the indicated joint of the metal and the body of the nipple by pouring the metal and its subsequent crystallization.

Применение предложенного ниппеля для соединения электродов в электродную колонну в электродуговых печах существенно снижает электрическое сопротивление прохождению электрического тока через сочленение электрод-ниппель-электрод. Это снижение уменьшает разогрев соединяемых электродов и особенно ниппеля, что положительно сказывается в целом на работе электродной колонны. При этом полностью сохраняются операции, реализуемые в промышленности по наращиванию электродной колонны, т.е. процесс сборки колонны не усложняется. Способы изготовления предложенного ниппеля также не влияет на основные операции, реализуемые при сборке электродных колонн.The use of the proposed nipple for connecting the electrodes to the electrode column in electric arc furnaces significantly reduces the electrical resistance to the passage of electric current through the electrode-nipple-electrode joint. This decrease reduces the heating of the connected electrodes and especially the nipple, which positively affects the overall operation of the electrode column. At the same time, operations implemented in the industry for the extension of the electrode column, i.e. the process of assembling the column is not complicated. Methods of manufacturing the proposed nipple also does not affect the basic operations implemented during the assembly of electrode columns.

Claims

1. The nipple for connecting the electrodes of an electric arc steel furnace, made in the form of a body with a biconical or cylindrical outer surface with a thread and two end surfaces and with at least one through longitudinal hole, characterized in that the hole has a metal whose electrical resistivity is lower than that of the material of the body of the nipple, this metal extends beyond the body of the nipple and covers it along the end surfaces, while the diameter of the metal outside the body of the nipple does not exceed the diameter of the end second surface of the pin body.

2. The nipple according to claim 1, characterized in that the hole is filled with aluminum.

3. The nipple according to claim 1, characterized in that the hole is filled with copper.

4. The nipple according to claim 1, characterized in that the thread on the outer surface of the body of the nipple is continued on the outer surface of the metal protruding outside the nipple.

5. The method of manufacturing the nipple according to claim 1, including obtaining the body of the nipple with a biconical or cylindrical outer surface with a thread and two ends and with at least one through longitudinal hole, the joint of the body of the nipple and the metal with the body of the nipple metal from both ends carried out by pouring liquid metal into the through longitudinal hole of the body of the nipple and its subsequent crystallization, while pouring is carried out with a vertical arrangement of the body of the nipple.

6. The method of manufacturing the nipple according to claim 1, including obtaining the body of the nipple with a biconical or cylindrical outer surface with a thread and two ends and with a through longitudinal hole, the articulation of the body of the nipple and the metal with the body of the nipple covered by metal from both ends is carried out by threaded connection of metal rods .

7. The method of manufacturing the nipple according to claim 6, characterized in that a threaded connection of two rods is carried out having at least two steps with thread on or in steps with a smaller diameter, the threaded connection being located inside a through longitudinal hole in the body nipple.

8. The method of manufacturing the nipple according to claim 6, characterized in that the threaded connection of the rod having at least two steps is carried out with the external thread on the steps with a smaller diameter with the shaft with an internal thread, the threaded connection being located outside the through longitudinal hole in the body of the nipple.

9. The method of manufacturing the nipple according to claim 6, characterized in that a threaded connection of a rod of a smaller diameter with an external thread at both ends is made with two rods of a larger diameter with an internal thread, while both threaded connections are located outside the through longitudinal hole.

10. The method of manufacturing the nipple according to claim 1, including obtaining the body of the nipple with a biconical or cylindrical outer surface with a thread and two ends and with a through longitudinal hole, the articulation of the body of the nipple and the metal with the body of the nipple metal from both ends is carried out by the wedge connection of metal rods while the distance between the female surfaces of the metal exceeds the distance between the ends of the nipple and the wedge connection is equipped with the possibility of normalized contraction of the connected electrodes.

11. The method of manufacturing the nipple of claim 10, characterized in that the wedge connection of two rods having at least two steps, with a conical surface on or in steps with a smaller diameter, the wedge connection is located inside the through hole in the body of the nipple.

12. The method of manufacturing the nipple according to claim 10, characterized in that the wedge connection of the rod of smaller diameter with the outer wedge surface at both ends, with two rods of larger diameter with the inner wedge surface, while both wedge connections are located outside the through longitudinal hole in the body nipple.

13. The method of manufacturing the nipple according to claim 10, characterized in that the wedge connection of the rod having at least two steps, with a conical surface on the step with a smaller diameter, with a rod with an inner conical surface, while the wedge connection is placed outside through longitudinal holes in the body of the nipple.