Штуцерное соединение для электрода печи
1. ШТУЦЕРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДА ПЕЧИ, содержащее штуцер с резьбой, свинчиваемые электроды с гнездами, имеющими резьбу для ввинчивания половины штуцера и плоскость соединения, отличающеес я тем, что, с целью повышения нгщежности соединения, со стороны соединенных плоскостей между нитками резьбы штуцераи нитками резьбы гнезд соединяемых электродов имеется зазор минимальной величины на уровне, расположенном между 0,1-0,25 высоты свинчиваемых резьбовых участков, при измерении его в каждом гнезде от его основания. N
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
3(51) Н 05 В 7/06
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н flATEHTY (21) 3001 605/22-03 (22) 05.11.80 (31) 7928144 (32) 09.11 ° 79 (33) Франция (46) 07.05.83. Бюл. М 17 (72) Жан-Мишель Будо, Мишель Лог и Клод Паризо (Франция) (71) Сосьете дез Электрод э Рефрак- тэр Савуа (Франция) (53) 621 .791 . 037(088 .8)
° (56) 1. Воскобойников В.Г. и др.
Общая металлургия. М., Металлургиздат, 1973, с, 293.
2. Патент Франции М 1241362, кл. Н 05 В 7/06, опублик. 1959 .
„.Я0„„101?177 А (54)(57) 1. ШТУЦЕРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ
ЭЛЕКТРОДА ПЕЧИ, содержащее штуцер с резьбой, свинчиваемые электроды с гнездами, имеющими резьбу для ввиичивания половины штуцера и плоскость соединения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности соединения, со стороны соединенных плоскостей между нитками резьбы штуцера и нитками резьбы гнезд соединяемых электродов имеется зазор минимальной величины на уровне, расположенном между 0,1-0,25 высоты свинчиваемых резьбовых участков, при измерении его в каждом гнезде от его основания.
Мвв
Ф
Ош в
1017177 зоне упора длинная сторона резьбы штуцера смещена на величину 0,080,20 мм в направлении основания гнезда °
6. Штуцерное соединение по пп. 1 и 4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с обеих сторон плоскости соединения соединяемых электродов резьба каждого гнезда имеет две эоны с различными наклонами по отношению к среднему наклону резьбы штуцера одна зона проходит от плоскости соединения в направлении основания гнезда, а другая - от основания гнезда в направле нии плоскости соединения.
7. Штуцерное соединение по пп. 14 и 6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в зоне упора длинная сторона резьбы гнезда смещена на величину
0,08 0,20 мм в направлении плоскости .соединения.
Изобретение относится к электроме.. таллургическому производству, в част-, ности к изготовлению электродов для электродуговых печей. Известно штуцерное соединение двух 5 электродов для изготовления электрода дуговой печи, включающее составные электроды с цилиндрическими гнез-, дами с резьбой и штуцер, имеющий нарезанную на образукщвй цилиндра резь- )(} бу и вворачиваемый в гнезда свинчивае. мых электродов (1}.
2. Штуцерное соединение по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с обеих сторон плоскости соединения двух соединяемых электродов резьба штуцера содержит зоны наклонаг одна зона с тангенсом угла наклона 0,1640,166 проходит от плоскости соединения в направлении конца штуцера, а другая зона с тангенсом угла наклона
0,185-0,195 проходит от конца штуцера в направлении плокости соединения.
3. Штуцерное соединение по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что штуцер имеет с обеих сторон плос-. кости соединения двух соединяемых электродов зону наклона, равную зоне наклона гнезда, заключенной между двумя зонами с раэличньва наклоном.
4. Штуцерное соединение по .пп. 13, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в соединении имеется эона упора, рас. положенная между 1/3 и 1/2 высоты свинчиваемых участков резьбы при иэ" мереник от основания каждого гнезда.
5. Штуцерное соединение по п. 4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в
Недостатки такого штуцерного соединения — слабость затяжки и возможность его раскручивания при эксплуа- 15 тации, что приводит к поломке собранного электрода по штуцеру, являющемуся наиболее слабым местом электрода.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо- } му результату является штуцерное соединение, включающее штуцер с резьбой, свинчиваемые электроды с гнездами, имеющими резьбу для ввинчивания поло- вины штуцера и плоскость соединения.
Чтобы избежать черезмерного зажима штуцера в гнезде электрода одну илж несколько раздвигающнх деталей помещают между некоторыми резьбовыми нитками штуцера и соответствующими реэьбовыми нитками гнезда. Эти раздвигающие детали должны быть из прочного материала, который не деформируется при рабочих температурах (2).8. Штуцерное соединение по пП. 1, 4-7, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что наклон резьбы изменяется по высоте штуцера и гнезда плавно.
Однако известное техническое решение не позволяет избежать разрывов штуцерных соединений, вызываемых термическими и термомеханическнми напряжениями. Кроме того, реализация повышенной плотности ниток резьбы, локализованных на одной стороне резьбы, представляет трудности с точки зрения обработки, что ведет к значительному увеличению стоимости изготовления штуцерных соединений.
Цель изобретения — повышение надежности соединения.
Поставленная цель достигается тем, что в штуцерном соединении для элект)рода печи, включающем штуцер с резь"
}5ой, свинчиваеые электроды с гнездами, имеющими резьбу для ввинчивания половины штуцера и плоскость сое. динеиия, со стороны соединенных плоскостей зазор между нитками резьбы штуцера и нитками резьбы гнезд соединяемых электродов имеется минимальной величины на уровне, расположенном между 0,1-0,25 высоты свинчиваемых резьбовых участков, при измерении его в каждом гнезде от его основания.
С обеих. сторон плоскости соединения двух соединяемых электродов резьба штуцера содержит две эоны наклона одна зона с тангенсом угла наклона
0,164 - 0,166 проходит от плоскости
:оедииения в направлении конца шту1017177" цера, а другая зона с тангенсом угла наклона 0,185 — 0,195 проходит от конца штуцера в направлении плоскости соединения.
Штуцер имеет с обеих сторон плоскости соединения двух соединяемых электродов зону наклена, равную зоне наклона гнезда, заключенной между двумя зонами с различным наклоном.
В соединении имеется зона упора, расположенная между 1/3 и 1/2 высоты .свинчиваемых участков резьбы при измерении от основания каждого гнезда.
В зоне упора длинная сторона резьбы штуцера смещена на величину 0,080,20 мм в направлении основания гнев- 15 да °
С обеих сторон плоскости соединения соединяемых электродов резьба каждого гнезда имеет две зоны с раз- личными наклонами по отношению к 20 среднему наклону резьбы штуцера: одна зона проходит от плоскости соединения н направлении основания гнезда,,а другая - от основания гнезда в направлении плоскости соединения. 25
В зоне упора длинная сторона резьбы гнезда смещена на величину 0,080,2 мм в направлении плоскости соединения.
Наклон резьбы изменяется по высоте штуцера и гнезда плавно.
Исследования показали, что многие разрывы штуцерных соединений являются результатом действий на них двух систем напряжений: напряжения растяжения, которые передаются усилиями натяжения на шту цере вдоль его оси и тангенциальными усилиями, действующими на стенки резьбовых гнезд электродов; механические напряжения, которые 40 большей частью действуют сбоку и могут согнуть электродные стержни.
Наибольшие напряжения образуются, с одной стороны, на уровне плоскости соединения электродов и, с другой 45 стороны, .на уровне оснований гнезд; а напряжения, действующие на стенки .гнезд, проходят в промежуточной зоне, .расположенной между половиной и. четвертью высоты резьбы гнезда, которая свинчена со штуцера (высоту измеряют от основания гнезда) .
Зазор между резьбовыми участками штуцера и резьбовыми участками каждого из двух гнезд электрода изменяют путем определения разности между диаметром боковой поверхности (основной диаметр) резьбы штуцера, и аналогичным диаметром гнезда электрода.
Наименьший зазор расположен между половиной и четвертью высоты резьбовой 60 части гнезда, свинченной со штуцера (измеряют от основания гнезда), а наибольший на двух концах резьбы.
Действующие на ствол электрода поперечные напряжения, стремящиеся 65 согнуть электрод, частично поглощаются небольшими поперечными перемеще- ниями концов штуцера у оснований резьбовых гнезд, и на уровне плоскос. ти соединения — небольшими перемещениями зоны большого диаметра штуцера по отношению к верхним кромкам стенок реэ бовых гнезд.
Кроме того, специальной обработкой реэьбовых. участков штуцера и гнезда получают кольцевую зону упора в осевом направлении на уровне трех ниток резьбы гнезда или соответствующей части штуцера, которая располагается главным образом между третью и половиной высоты свинченных вместе участков резьбы (измеряют от конца малого диаметра) . Эта эона упора поэ. воляет в момент ввинчивания штуцера в его гнездо останавливать ввинчивание облагодаря зажиму длинных стороН резьбы штуцера относительно длинных сторон резьбы гнезда.
На фиг. 1 представлено штуцерное соединение, поперечный разрез) на фиг. 2 — часть штуцера, поперечный разрезу на фиг. 3 — нитки резьбы шту. цера.
Штуцерные соединения состоят из двух электродов 1 и 2, сфединенных с помощью штуцера 3, имеющего резьбу с шагом четыре нитки на дюйм. Штуцер имеет две части типа усеченного конуса, обращенные друг к другу большими основаниями по экваториальной плос» кости 4 (фиг. 2). Согласно действующим международным нормам наклон каждого из этих усеченных конусов, выраженный тангенсом угла их образу)ааей с осью штуцера, составляет 1/6. У предлагаемого штуцера (фиг. 2) наклоН имеет две последовательные величины.
По длине АВ образующая резьбового конуса с осью ХУ имеет угол< .. 3a точкой В образующая BC с осью ХУ имеет угол p . В рассматриваемом варианте
tgd,=0, 165; tg 0, 190, т.е. угол а немного меньше, а угол Р значительно больше, чем установлено нормой.
Другая часть штуцера, симметричная относительно плоскости 4, обрабатыва-. ется идентичным образом.
Эти два аклона имеют наклоны, Гнезда электрода имеют резьбу с наклоном 1/6 по всей длине образующей (фиг. 1).. В предлагаемом штуцере, который имеет 26 ниток резьбы с обеих сторон экваториальной плоакости, двина AB соответствует 22 ниткам резьбы, а BC - 4 ниткам резьбы. Отсюда видно, что, когда штуцер будет ввинчиваться в гнездо электрода, то в зоне В будет образовываться минимальный зазор между нитками резьбы штуцера и нитками резьбы гнезда. 10171 Кроме того, между десятой и двенадцатой нитками резьбы штуцера от его конца образуют зону упора, поэво» ляка1ую точно остановить эавинчивание штуцера в этом гнезде, .путем смещения на долю миллиметра s направлении 5 конца малого диаметра штуцера инструмента, которьм нарезается резьба. За этой зоной положение инструмента вос" станавливается в соответствии с нормальной установкой. Ширина резьбовых 10 канавок иэ-эа смещения инструмента не изменяется, а изменяется только плотность самих ниток резьбы. Когда инструмент нарезает реэьбовую канавку от конца малого диаметра штуцера, 15 .смещенная резьбовая канавка 5 немно" ro сближена с резьбовой предшествующей канавкой 6 и немного удалена от резьбовой канавки 7, которая образована после установки инструмента в 0 нормальное положение, которое не позволяет ему сместиться, т.е. смещение инструмента производится последовательно,по некоторой длине резьбы, ;(фиг. 3) между точками 8 и 9. Восстановление инструмента в нормальное положение происходит по длине, находящейся между точками 20 и 11. Эти длины зависят от скорости, с которой производится регулировка, и периферийной скорости обработки. В данном случае канавка 5 размещена на 0,12 мм (сближена с канавкой 6), Так как ширина реэьбовых канавок постоянная, то такое смещение уменьшает расстояние между кромками 12 и 13 резьбовых 35 канавок 5 и 6 на ту же величину, что указывает на равное увеличение расстояния между кромками 14 и 15 реэьбовых канавок 5 и 7. В результате смещения резьбовой канавки 5 вся по- 40 верхность стороны резьбы, заключенная между кромкой 14 и основанием резьбовой канавки, играет роль упора в момент завинчивания штуцера в реэьбовое гнездо соответствующего злект- 45 рода, Длинная сторона резьбы, ориентированная в направлении основания гнезда, останавливает ввинчивание штуцера прежде, чем последний прижимается к основанию гнезда, и позволя,,ет сохранить в холодном состоянии в ,осевоь направлении зазор " между дру1ими длинными сторонами резьбы штуцера и соответствующими сторонами резьбы гнезда. Разрыва резьбовой нитки, которая играет роль упора, или нитки,. в которую он упирается, когда соединение имеет высокую температуру, не происходит. Наблкдается лишь небольшая деформация поверхностей в точках контакта. Не имеют места так- 60 же разрывы штуцера и стенок гнезда электродов, так как напрйжения, которые образуются на уровне зоны упора, меньше напряжений, способных выз. вать раэгыв штуцера или стенок-гнеэ77 б да в электроде. Это обеспечивается, в частности, тщательным выбором зоны упора, которая должна быть дрстаточно удалена от эоны соединения и не должна быть слишком близка к точке изменения наклона, так как именно в точке В (cM. фиг. 1 и 2) образуются наиболее значительные поперечные напряжения в момент повышения температуры штуцерного соединения в результате того, что зазоры в этой точке малы. Предпочтительно размещать зону упора за точкой В, между третью и половиной высоты свинченной резьбы (измеряют от концов малого диаметра), Величина смещения резьбы 0,12 мм близка к оптимальной, однако она может находиться в пределах О, 08 0,20 мм. Предлагаемые реэьбовые соединения могут быть выполнены и с шагом резьбы три нитки на дюйм. Необходимо избегать снижения плотности смещенных ниток резьбы, чтобы они могли выдерживать напряжения резьбового соединения. Смещение резьбовой канавки не только не уменьшает плотности смещенной нитки (ниток) резьбы, но наоборот, повышает плотность первой нитки резьбы. Если смещение имеет место в отношении двух — трех ниток резьбы, только первая нитка резьбы имеет повышенную плотность. Следукщие нитки резьбы сохраняют нормальную плотность. На штуцере в зоне В можно образовать кольцевую зону, охватывающую несколько ниток резьбы, обраэукщая которой параллельна обраэукхцей гнезда. В этом случае наклон штуцера имеет три последовательных величины. Но в любом случае зона В должна быть полностью заключена между десятой частью и четвертью высоты свинченного.участка резьбы (иэмеряют от основания гнезда). Модификация наклона и эоны упора, могут быть также реализованы на гнездах электрода, и тогда штуцер сохраняет свой наклон н свою резьбу беэ смещения ° Можно также предусмотреть распределение между штуцером и гнездами резьбы модификации наклона и смещения ниток резьбы в зоне упора. Если модификации наклона связаны с обработ кой резьбовых гнезд, наклон эоны, которая проходит от плоскости соединения в направлении основания гнезда, должен быть более крутым, чем средний наклон штуцера, и наоборот, нак лон эоны, которая проходит от основания гнезда в направлении к плоскости соединения, должен быть более крутой, чем средний наклон. Модификации наклона, которые позволяют варьировать зазор, могут также также на конце ниппеля, г резьбы наим где диаметр оказыва мы аименьший и, сл аемые на резьбу упора усилия .Вм могут оказаться слишком б есте с тем необходимо ольшими бы sà е, однако, чтообх ацепление между охватыв аемой и но б хватывахцей реэьбами б ыло достаточСл большим на уровне ре б эь ы упора. эт едов атель но, нельзя ра сполагать ния у резьбу вблизи плоскос ти соединегде зазор наибольший. г Применение предлагаем о соединения .электродов о ого штуце но- сниженне асх ов обеспечит ментов и расхода графитированных ри выплавке электростали. эле. Ъ 7 1017177 при необходимости производиться по крайней иере частично напра р эом.. Тогда обраэукщая шт штуцера и Обр зукщая резъбового гнезда б иметь по к aNí волинейн р ней мерв частично криволи что ув форму. Исследования пок - 5 аеханическне напряжени аэа.то ст жения, icoc рые ремятся искривить элек троды, .i выз очетаются с напряжениям и расширения ывавт pasprm напцельных со нений . Н соедин-, имм в апряжения проходят чере - 10 ум зоне, расположенной точно е э ми иежду десятой и четвертой частями вы соты резьбы. упор не долж зоне, где зазор наименьший g. a Составитель .А. Прусс Заказ 340 Корректор Е. Рошк /5 r, Ужгород жгород, ул. Проектная, 4 Тираж S45 ВНИИПИ Государственного к Подписное мит Москва, Ж-3 3035 5, Раушская наб., д 4 ю ° °
