Устройство ниппельного соединения электродов
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в производстве и эксплуатации графитированных электродов. Устройство ниппельного соединения электродов содержит выполненный по диаметру ниппеля продольный паз, соединенный со сквозным отверстием, расположенным на торце ниппеля, и делящий его на две соединенные части, которые преобразуют радиальное термическое расширение ниппеля в упругую деформацию изгиба, что исключает растрескивание ниппельного гнезда. Применение устройства позволит избежать растрескивания ниппельного гнезда на мощных сталеплавильных печах, а также при замене электродов или ниппелей с отличающимися коэффициентами термического расширения (КТР), что, в свою очередь, сократит удельный расход электродов у потребителей. 2 ил.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в производстве и эксплуатации графитированных электродов диаметром от 250 до 710 мм.
Известно, что при эксплуатации графитированных электродов и ниппелей на сталеплавильных печах возникает растрескивание ниппельного гнезда. Причины, определяющие эксплуатационную стойкость в условиях высоких температур, тепловых ударов, разнице коэффициентов теплового расширения (КТР) электрода и ниппеля, рассмотрены, например, в статье УДК 621.792.8:621.3.035.2 авторами Фоминой В.Н., Гольдштейн Л.М. и др. под названием «Сравнительное исследование коэффициентов термического расширения ниппелей и электродов», в сборнике «Производство углеродных материалов», М., НИИ Графит, 1983, стр.83-86.
В работе А.Н. Селезнева «Углеродистое сырье для электродной промышленности». Москва, Информационно издательский дом «Профиздат», 2000, автор характеризует свойства электродной продукции ведущих фирм мира, в том числе коэффициент термического расширения (КТР), который имеет разные значения у всех фирм, в том числе и Российских. См., например, Технические условия ТУ 1911-109-052-2003. Уралэлектродин, г.Челябинск.
Ведущая европейская фирма SGL CARBON GROUP в своем проспекте указывает значение КТР и, кроме того, приводит температурное поле электродной свечи, из которого видно, что разность температуры ниппеля и электрода достигает более 600°С, следовательно, в мощной печи всегда возникает термическое напряжение даже при равных КТР ниппеля и электрода.
Известен также патент Японии №49-30776, 1970, в котором важное значение отводится выбору (КТР) электрода ниппеля в радиальном направлении, определена зависимость между диаметрами электрода и ниппеля перед и при пропускании электрического тока.
Известно также «Устройство, повышающее прочность ниппелей в соединении электродов», описанное в заявке Зубова Э.Ф. RU 2000102170/06, опубликованное 20.01.2002 г. Известное устройство компенсирует механическое напряжение ниппеля его предварительным сжатием, с последующей фиксацией напряжения сжатия вдоль оси ниппеля, но не обеспечивает компенсацию напряжения в радиальном направлении соединения ниппеля и ниппельных гнезд электродов.
Задачей настоящего изобретения является создание механического компенсирующего устройства, позволяющего снизить, практически погасить, в радиальном направлении температурные напряжения между ниппелем и электродом в процессе их эксплуатации на плавильной печи.
Для достижения этой цели в известном биконическом ниппеле по его диаметру выполнен продольный паз, соединенный со сквозным отверстием, расположенным на торце ниппеля. Паз и отверстие делят ниппель на две соединенные части.
На фиг.1 - продольный разрез устройства, на фиг.2 - вид сверху.
Устройство ниппельного соединения электродов, например, диаметром 610 мм состоит из биконического ниппеля 1 и ниппельных гнезд 2 двух электродов. По диаметру ниппеля выполнен паз 3 шириной от 2,0 до 3,5 мм, соединенный со сквозным отверстием 4 диаметром 20-25 мм, расположенным на торце ниппеля.
Устройство работает следующим образом. При опережающем нагревании ниппеля 1 радиальные размеры его начинают превосходить сопряженные радиальные размеры ниппельных гнезд 2, происходит изгиб двух частей ниппеля вокруг отверстия 4, компенсируя увеличивающиеся взаимно перпендикулярные диаметральные размеры в ширине паза 3. Радиальное термическое напряжение сжатия ниппеля и растяжение ниппельного гнезда могут быть практически полностью погашены, предохраняя ниппельное гнездо от растяжения. Смотри, например, справочник П.И. Орлов «Основы конструирования». М.: Машиностроение, 1988, т. 1, стр.254-257. Момент сопротивления и механическая прочность ниппеля от выполнения продольного паза и отверстия практически изменяются незначительно.
Устройство ниппельного соединения электродов, содержащее электроды с ниппельными гнездами и биконический ниппель, отличающееся тем, что по диаметру ниппеля выполнен продольный паз, соединенный со сквозным отверстием, расположенным на торце ниппеля, и делящий его на две соединенные части.
