Узел соединения секций полого углеграфитового электрода дуговой электропечи Советский патент 1992 года по МПК H05B7/14 

Изобретение относится к производству электродов для электрометаллургии и касается соединения электродов.

В процессе эксплуатации электродов происходит разогрев в зоне контакта электрод-электрод и электрод-ниппель из-за высокого контактного электросопротивления и зазоров в местах контакта, что приводит к появлению термомеханических напряжений. Наряду с термомеханическими напряжениями в зоне стыка электродов действуют напряжения от свинчивания, собственного веса электрода и его изгиба. Совместное действие этих напряжений приводит к образованию трещин и разрушению ниппельного соединения, что ведет к увеличению расхода электродов.

Известны технические решения, в которых электроды для дуговых сталеплавильных печей имеют осевой канал. Полые электроды из углерода и графита применяются в дуговых печах, где полый тип электрода снижает потери энергии в линии и позволяет увеличить мощность плавки печи при снижении расхода энергии. Известно также, что такие полые электроды соединяются ниппельными, винтовыми соединениями в целях получения 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.).

Такие электродные соединения механически слабее, чем сплошные части эпектро- дов. Чтобы обеспечить механическую

vi vi

4 СЛ

ю

00

прочность соединения, ниппель обычно изготавливают из более прочного графита. Более плотный ниппель имеет высокий коэффициент термического расширения, по сравнению с гнездом электрода, что приводит к термическим напряжениям внутри соединения во время работы печи. Наличие зазоров на стыке двух электродов приводит к высокому температурному полю в этих местах, при этом повышаются термонапряжения.

В современных дуговых печах, где используются электроды большого диаметра (555-1205 мм) на высоких токовых нагрузках дополнительные термомеханически,е напряжения на стыке электродов приводят к выходу из строя ниппельного гнезда и электрода в целом.

Цель изобретения - повышение прочности соединения за счет снижения разогрева в ниппельном соединении.

Поставленная цель достигается тем, что предлагается соединение, в котором ниппель не проводит ток вообще, либо проводит ток по уменьшенной площади контакта. Для этого в предлагаемом узле соединения секций полого электрода каждая секция соединения снабжена установленными внутри нее с торцов углеграфитовыми втулками с выполненными в них резьбовыми отверстиями. Втулки установлены таким образом, что наружный торец каждой втулки смещен внутрь полой секции от ее наружного торца. При этом каждая втулка может быть закреплена в трубе с помощью электропроводного клея, а в другом варианте исполнения-спомощьюнеэлектропроводного клея. Для подачи газа внутрь канала резьбовые отверстия во втулках выполняются сквозными,

Предлагаемое соединение отличается от прототипа тем, что каждый электрод соединения выполняется составным из угле- графитовой трубы и закрепленных по ее внутреннему диаметру с двух концов втулок с выполненными в них резьбовыми отверстиями для установки ниппелей, причем, втулки установлены таким образом, что наружный торец каждой втулки смещен внутрь трубы от ее наружного торца.

На фиг, 1, 2, 3 показано предлагаемое соединение.

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 расстоянии h от торца электрода 7, которое выбирается из

условия невозникновения дуги между втулками при пропускании тока по ниппельному гнезду; ниппель 8,

Возможны несколько вариантов установки втулок 5 и б (ниппельного гнезда) в электрод. Авторы предлагают два способа: с помощью неэлектропроводного и электропроводного клея.

При установке втулок с помощью клея

его тип выбирается из числа известных термостойких клеев исходя из условия создания прочного клеевого соединения, работающего при t - 3000°.

По одному варианту в каждую секцию

полого электрода с обработанной поверхностью аксиального канала и выполненным на торце поднутрением наносится тонкий слой термостойкого неэлекторопроводного клея, например, на основе окислов и силикатов

титана (соотношение 2:3) (см.Петрова А.П. Термостойкий клей, М., Химия, 1978, с. 164) на длину ниппельной втулки. В аксиальный канал секции электрода устанавливаются втулки с выполненными в них резьбовыми

отверстиями для ниппелей таким образом, что наружный торец каждой втулки смещен внутрь секции полого электрода от ее наружного торца. Клей отверждается при t 110-120°С в течение 15 часов. После отверждения секции электродов и ниппели собираются в электродную свечу обычным способом. Клеевое соединение выдерживает температуру до 3000°С. Аналогично производится сборка электрода с помощью термостойкого электропроводного клея, например, типа Арзамит-5 (ТУ 6-05-1133-82 разработан Тюменским заводом пластмасс) на основе фенолфор- мальдегидной смолы с графитовым наполнителем (соотношение 3:1).

В аксиальный канал секции электрода с обработанной поверхностью наносится тонкий слой клея на длину ниппельной втулки, затем устанавливаются втулки с выпол5 ценными в них резьбовыми отверстиями для ниппелей на расстоянии от торца секции, которое выбирается из условия невозникновения дуги между втулками при пропускания тока по ниппельному гнезду.

0 Клей отверждается при температуре 100°С. После отверждения клея секции электрода и ниппели собираются в электродную свечу обычным способом. Известно, что разрушающее напряжение клеевых сое5 динений при сдвиге для различных марок клея составляет 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 единая монолитная конструкция.

Электродная свеча из полых электродов, собранных с помощью неэлектропроводного клея, работает следукж(им образом. При соединении полых электродов в свечу в резьбовые отверстия втулок 5 и 6 вворачивают ниппели 8 и стягивают торцы электродов 1 и 2 до получения плотного и качественного контакта между торцами свинчиваемых электродов, Верхний электрод свечи закрепляют в электрододержате- ле (не показан) и пропускают электрический ток через свечу. Ток распространяется 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 соединения и всей электродной свечи.

Электродная свеча из полых электродов, собранных с помощью электропроводного клея, работает аналогично. Отличие состоит лишь в проводимости тока. Электропроводный клей не изолирует втулки 5 и 6 (ниппельное гнездо) от электродной трубы. Ток распространяется в теле полого электрода, в стенках втулок 5 и 6 (ниппель- ного гнезда) и в ниппеле 8. За счет введения полости между соседними втулками 5 и б, образованными за счет смещения торцов втулок внутрь трубы, ток проходит по ниппелю, соединяющему втулки, При таком варианте распространения токовых потоков уменьшается поверхность контакта соединяемых электродов, а следовательно, снижаются контактные сопротивления и выделение тепла в зоне стыка электродов, уменьшаются термомеханические напряжения.

Таким образом, применение предлагаемого соединения электродов устраняет опасность разрушения полого электрода от действия термомеханических напряжений в зоне стыка электродов.

Формула изобретения 1. Узел соединения секций полого угле- графитового электрода дуговой электропечи, содержащий резьбовой ниппель, установленный в резьбовых гнездах соединяемых секций, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности соединения, каждая из соединяемых секций снабжена установленной внутри нее углеграфитовой втулкой, причем наружный торец втулки смещен внутрь секции от ее наружного торца, а резьбовое гнездо выполнено во втулке.

2.Узел соединения поп. отличающийся тем, что втулка закреплена в секции посредством электропроводного клея.

3.Узел соединения по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что втулка закреплена в секции посредством неэлектропроводного клея.

Существо изобретения: в соединении электродов, выполненных с осевым каналом, каждый электрод соединения выполнен составным из углеграфитрвой трубы. С торцов трубы по ее внутреннему диаметру закреплены углеграфитовые втулки с выпол2 ненными в них резьбовыми отверстиями. Втулки закреплены таким образом, что наружный торец каждой втулки смещен внутрь трубы от ее наружного торца. Если втулки закреплены с помощью незлектропровод- ного клея, то ток распространяется лишь в теле полого электрода, а ниппель и ниппельное гнездо изолированы от электрода, тем самым снижаются термические нагрузки на ниппель. Полость, образованная междуторцами смежных втулок, снижает поверхность контакта соединяемых электродов, тем самым снижаются термические нагрузки на ниппель.Полость, образованная между торцами смежных втулок, снижает поверхность контакта соединяемых электродов, тем самым снижаются контактные сопротивления и выделение тепла в зоне стыка. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. СП С

5 /

2 L

#Ш.Ј