Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в электродной и электрометаллургической промышленности для сборки электродов.
Известен способ сборки электрода из отдельных секций, имеющих на торцах резьбовые ниппельные гнезда и соединяющихся между собой с помощью резьбового ниппеля, на который навинчиваются две секции электрода [1] .
Недостатком известного способа является малая надежность соединения из-за возможности развинчивания секций при эксплуатации электродов, а также сложная технология восстановления ниппельных гнезд, применяемая при их разрушении.
Известен способ сборки электрода из отдельных секций, при котором используют резьбовой ниппель с продольными канавками на наружной поверхности, заполняемыми перед свинчиванием секций клеящим веществом [2] .
Данный способ предотвращает развинчивание секций при эксплуатации электрода, но может быть использовано только при применении для сборки секций с резьбовыми ниппельными гнездами и резьбовых ниппелей.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ сборки электродов, при котором осуществляют механическую обработку сочленяемых поверхностей секций электрода, наносят на них жаростойкий клей, соединяют секции и производят термообработку соединения [3] .
Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что для склеивания используется токопроводящий клей, который при высоких плотностях тока, особенно в периферийной части электрода, может являться причиной катастрофического разрушения соединения из-за потери прочности в микрозонах при высоких температурах. По этой причине в известном способе соединяемые секции помещают в стальной кожух в месте соединения, просверливают кожух и секции, в отверстия вводят арматурную проволоку и концы ее приваривают к кожуху. Эти дополнительные операции усложняют технологию сборки.
Цель изобретения - упрощение технологии сборки электрода и повышение надежности соединения секций электрода между собой.
Это достигается тем, что в способе сборки электродов, при котором осуществляют механическую обработку сочленяемых поверхностей секций электрода, нанесение на них жаростойкого клея, соединение секций и термообработку клеевого соединения, жаростойкий клей наносят на все сочленяемые поверхности секций электрода в зоне от его оси до 0,29. . . 0,46 его диаметра.
Заданный режим термообработки клеевого соединения поддерживают путем нагрева одной или обеих соединяемых секций с помощью кольцеобразных источников тепла, располагаемых на расстоянии 1. . . 2,5 диаметра электрода от места стыковки секций.
Перед соединением секций на торцовые контактные поверхности этих секций в кольцевой зоне от наружной поверхности электрода до 0,6. . . 0,93 его диаметра наносят токопроводящую пасту.
При соединении секций электрода с ниппельными гнездами без резьбы с использованием ниппеля с резьбой или без резьбы на вертикальных или наклонных безрезьбовых поверхностях гнезд и ниппеля перед нанесением на них клея выполняют горизонтальные канавки глубиной 0,5. . . 5 мм, шириной 0,005. . . 0,1 и шагом 0,025. . . 0,5 высоты контактных поверхностей.
Нижний предел границ зоны, в которой сочленяемые поверхности секций электродов смазываются перед соединением жаростойким клеем, определен из соотношений диаметров ниппелей и электродов. Верхний предел границ этой зоны определен экспериментально. При превышении этого предела слой клея попадает в зону с повышенной плотностью тока, в которой возможно образование микротрещин в клеевом соединении, дающих при вибрациях электрода начало катастрофическому разрушению этого соединения. При нанесении клея на всю торцовую поверхность соединяемых секций в периферийном кольце в границах 1. . . 0,93 диаметра электрода всегда наблюдали образование микротрещин и выгорание клея, что приводило к разрушению всего клеевого соединения по торцу.
Размещение источников тепла для проведения термообработки клеевого соединения на расстоянии 1. . . 2,5 диаметра электрода от места стыковки соединяемых секций оптимизирует режим нагрева. При размещении нагревателя ближе чем 1 диаметра от места стыка возникает неравномерность нагрева периферийной и центральной частей электрода и соответственно клеевого слоя. Превышение этого расстояния более 2,5 диаметра электрода увеличивает время термообработки и расход энергии на нее.
Нанесение на торцовые контактные поверхности соединяемых секций электрода в зоне от его наружной поверхности до 0,6. . . 0,93 его диаметра токопроводящей пасты увеличивает электропроводность соединения. Предельные границы этой зоны определены из соотношения диаметров ниппеля и электрода (0,6) и экспериментально по наблюдаемым границам разрушения клеевого соединения (0,95).
При применении безьрезьбовых поверхностей ниппельных гнезд и ниппеля прочность клеевого соединения резко повышается при выполнении на этих вертикальных или наклонных поверхностях канавок глубиной 0,5. . . 5 мм, шириной 0,005. . . 0,1 высоты указанных поверхностей и с шагом 0,025. . . 0,5 этой высоты.
При глубине канавки менее 0,5 мм ее влияние на прочность клеевого соединения резко уменьшается. При глубине канавки более 0,5 мм клей вытекает из канавки при его нанесении на контактные поверхности и размеры клеевого замка, который образует канавка, не увеличиваются. Шаг, с которым выполняются канавки, определен необходимостью иметь как минимум одну канавку (шаг равен 0,5 высоты контактной поверхности) и соотношением высоты этой поверхности и ширины канавки (0,025).
П р и м е р 1. Электрод диаметром 550 мм собирали из секций, снабженных по торцам ниппельными гнездами. Ниппельное гнездо одной секции было получено путем механической обработки обломанного торца секции и не имело резьбы. На контактные наклонные поверхности ниппельного гнезда в зоне от оси до 0,3 диаметра электрода нанесли клей марки ФТК-СВК ТУ-4807-250-91. Этим же клеем смазали поверхность ниппеля и соединили секции между собой. С помощью кольцевой газовой горелки, расположенной на расстоянии 1,5 диаметра электрода от стыка, провели термообработку клеевого соединения по заданному режиму. Собранный электрод использовали для плавки в ДСП. Разрушения по месту соединения не было.
П р и м е р 2. Электрод диаметром 550 мм собирали с использованием одной секции с гладким ниппельным гнездом и ниппеля без резьбы. На наклонные контактные поверхности гнезда и ниппеля нанесли путем механической обработки по четыре горизонтальные канавки. Контактные поверхности гнезд и ниппеля в зоне от оси до 0,3 диаметра электрода смазали клеем марки ФТК-СВТ, а на торцовые контактные поверхности соединяемых секций нанесли слой графитовой пасты. После соединения секций провели термообработку клеевого слоя с помощью кольцевой газовой горелки, установленной как в примере 1. При использовании электрода в электропечи разрушения по месту соединения не было.
П р и м е р 3. Электрод диаметром 550 мм собирали с использованием двух обломков секций. Торцовые поверхности обломков выровняли механической обработкой и выполнили в них ниппельные гнезда цилиндрической формы глубиной 100 мм и диаметром 150 мм. На вертикальных стенках гнезд выполнили по шесть горизонтальных канавок глубиной 1 мм и шириной 3 мм (0,03 высоты). На стенках цилиндрического ниппеля выполнили 10 канавок тех же размеров (шаг 0,1 высоты ниппеля). На вертикальные стенки гнезд и ниппеля, а также на торцовую поверхность секций в зоне от оси до 0,4 диаметра нанесли жаростойкий клей марки ФТК-СВТ. На остальную поверхность торца нанесли графитовую пасту. Термообработку клеевого соединения произвели с помощью кольцевой газовой горелки, размещенной на расстоянии 2 диаметра от стыка. Готовый электрод успешно использовали в плавке.
Применение изобретения позволяет без сложной механической обработки (нарезание конической резьбы) восстановить пришедшие в негодность из-за нарушения резьбовых соединений гнезд секции электрода, что значительно сократит расход электродов на выплавку стали и снизит ее себестоимость. (56) 1. Свечанский А. Д. и др. Электрические промышленные печи. М. : Энергия, 1970, с. 77.
2. Авторское свидетельство СССР N 678731, кл. H 05 B 7/14, 1978.
3. Патент Румынии N 84755, кл. H 05 B 7/06, 1982.
Существо изобретения: при сборке секций клей наносят на все сочленяемые поверхности в зоне от оси до 0,29 . . . 0,46 диаметра электрода. Проводят термообработку с помощью кольцевых нагревателей, размещаемых на расстоянии 1 - 2,5 диаметра электрода от места соединения секций. В зоне торцовых поверхностей соединяемых секций электрода от его наружной поверхности до 0,6 . . . 0,93 диаметра перед соединением секций наносят токопроводящую пасту. При использовании для сборки секций с безрезьбовыми ниппельными гнездами и безрезьбового ниппеля на наклонные и вертикальные поверхности гнезд и ниппеля механической обработкой наносят канавки глубиной 0,5 . . . 5 мм, шириной 0,005 . . . 0,1 и с шагом 0,026 . . . 0,5 глубины ниппельного гнезда. 3 з. п. ф-лы.
