DE1294578B

DE1294578B - Verfahren zur Sicherung der Schraubverbindung zwischen Kohle- oder Graphitelektroden und Sicherungsformling zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1294578B
Application number: DEC30708A
Authority: DE
Inventors: Klier Gregor; Dipl-Chem Konrad; Koziol
Original assignee: FA C CONRADTY
Current assignee: FA C CONRADTY
Priority date: 1963-08-16
Filing date: 1963-08-16
Publication date: 1969-05-08
Also published as: GB1049146A; US3322446A; AT257184B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Siehe- schrauben mechanisch verletzt oder zerstört wird, ist rung der Schraubverbindung zwischen Kohle- oder durch das deutsche Gebrauchsmuster 1 816 805 be-Graphitelektroden elektrischer Öfen, bei dem in Aus- kanntgeworden. Der flüssige Kitt kommt hier nach sparungen des Verbindungsnippels oder der Elektro- Zerstörung der Hülle mit den zu kittenden Flächen den eine Mischung aus einem hart- und blähbaren 5 innig in Berührung und füllt alle Poren und Spalten Kunstharz und einem Füllstoff eingebracht wird. aus, so daß er nach seiner Erhärtung, die durch An-

Bei bekannten Verfahren dieser Art, z. B. deutsche Wesenheit von Härtungskatalysatoren beschleunigt Auslegeschrift 1 057 261, wird die Mischung in der werden kann, fest mit den zu verbindenden Teilen Form des allgemein üblichen Elektrodenkittes einge- verankert ist.

bracht. Alle diese Verfahren haben eines gemeinsam: io Alle diese Vorschläge, denen die gleiche Auffas-Sie basieren ohne Ausnahme auf einer mehr oder sung zugrunde liegt, nämlich daß auf ein Zusammenweniger starren Zusammenkittung der Bauteile der kitten der Bauteile aus Gründen der Sicherheit gegen Elektrodenverbindung. Es wird also stets eine den Lockern nicht verzichtet werden kann, entsprechen Nippel bzw. Zapfen und die Elektroden verbindende, jedoch nicht ganz den Anforderungen des Elektrogeschlossene Kittnaht bzw. Kittbrücke geschaffen, 15 ofenbetriebes. Es hat sich gezeigt, je intensiver bzw. welche der Lockerung entgegenwirken soll. Unter- starrer die Verbindung zwischen Nippel und Elekschiede bestehen dabei lediglich in der flächenmäßi- troden je nach Verfahren hergestellt wird, desto gen Ausdehnung und Placierung der Kittnähte bzw. größer ist die Gefahr der Sprengung der Elektroden-Kittbrücken, in der Art, Zusammensetzung und gewindeschachteln infolge der mechanischen Stöße Menge der verwendeten Kittmasse, wie auch in ihrer 20 der Schmelze oder sonstigen Erschütterungen des Handhabung, die je nach Verfahren mehr oder weni- Ofens. Die im Bereich der Elektrodenschraubverbinger kompliziert, arbeitsaufwendig und belastend für dung stets vorherrschenden Temperaturunterschiede das Ofenpersonal ist. verursachen bekanntlich beträchtliche Wärmespan-

Die französiche Patentschrift 1 279 818 sieht z. B. nungen. Es muß daher alles vermieden werden, was die Verwendung eines Kittes vor, der zu 40 bis 60 25 diese Spannungen zusätzlich erhöht. Bei Verbindun-Teilen aus einem flüssigen Bakelitharz-Bindemittel, gen, die mittels einer in die Gewindegänge eingezu 30 bis 50 Teilen aus Pechpulver großer Härte mit brachten Kittmasse gegen Lockern gesichert sind, einem Erweichungspunkt von über 150° C und zu wird dem keineswegs Rechnung getragen. Die den 10 bis 20 Teilen aus Kokspulver mittlerer Korngröße, Strom- und Wärmeübergang hemmenden Kittrückkleiner als 0,1 mm, besteht und vor Einschrauben 30 stände auf den tragenden Gewindeflanken einerseits des Nippels in die Elektroden in genau abgemessener und der Verlust des Gewindespiels und damit der Menge, vorzugsweise mit Hilfe eines Beutels, z.B. Dehnungsmöglichkeit der Elektrodenteile andereraus Polyäthylen, auf ejnen Teil der Gewindezone des seits bewirken häufig einen derart ungünstigen Span-Nippels oder der Elektroden, der so lang wie breit ist nungszustand, daß Schachtelrisse und Elektroden- und der eventuell zusätzlich fensterförmig ausgespart 35 brücke die unausweichliche Folge sind, ist, aufgetragen oder eingedrückt wird. Während des Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das

Zusammenschraubens der Verbindung sowie bei Er- Verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalwärmen dringt der flüssige Kitt in die Gewinde- ten, daß auch an den Arretierungsstellen im Betrieb zwischenräume und ergibt nach Erhärten und Ver- ein gewisses Spiel erhalten bleibt. Diese Aufgabe wird koken die bereits obenerwähnten, geschlossenen 40 dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Ober-Kittbrücken bzw. Kittnähte, die die Elektrodenstrang- flächen der Aussparungen mit einer nach Aushärten bauteile starr miteinander verbinden und so ein des Kunstharzes verrottbaren, sich zersetzenden und Lockern der Schraubverbindung verhindern. dadurch ein gewisses Spiel hinterlassenden Trenn-

Im Falle der durch die deutsche Patentschrift schicht ausgekleidet werden und daß in die Ausspa-1 030 482 bekanntgewordenen Verwendung von 45 rungen feste Sicherungsformlinge aus einer Kunst-Pechstiften bzw. papierumhüllten Pechpatronen, die harz-Füllstoff-Mischung eingelegt werden, die vom im Bereich der Nippelenden in vom Gewinde aus- Einlegen bis zum Verkoken nicht zerfließen. Hiergehenden radialen oder diametral durchlaufenden durch wird eine zuverlässig gegen Aufdrehen ge-Ausnehmungen untergebracht sind, kommt die Arre- sicherte Elektrodenverbindung geschaffen, welche tierung folgendermaßen zustande: Das in den Patro- 50 die Vorteile eines nicht eingekitteten Schraubnippels nen enthaltene Pech mit einem Schmelzpunkt von besitzt und deren Art und Wirkung allen Anforde-75 bis 200° C schmilzt bei Erwärmen der zusammen- rungen des modernen Elektroofenbetriebs gerecht geschraubten Verbindung, fließt aus den Ausnehmun- wird.

gen in die schraubenförmigen Gewindezwischen- Als Trennschicht innerhalb der Bohrungen bzw.

räume und ergibt hier in einem Temperaturbereich 55 Aussparungen kommen neben Papier alle die Matevon 500 bis 800° C die den Nippel mit den Elek- rialien in Frage, die Filme liefern, welche den Blähtroden verbindenden geschlossenen Pechkoks- und Härtungstemperaturen der Sicherungsformlinge brücken. Die Papierumhüllungen der Kittmasse die- standhalten und erst danach verrotten, sich zersetzen nen dort lediglich der Wärmeisolation, um ein vor- bzw. verflüchtigen und somit ein gewisses Spiel zeitiges Schmelzen des Peches zu verhindern. 60 hinterlassen.

Eine gegen Lockern durch Kitten gesicherte Je Elektrodenverbindung werden im allgemeinen

Schraubnippelverbindung, deren Kittstelle dagegen zwei, wenn notwendig eventuell mehrere Sicherungszwischen Elektrodenschachtelboden und Stirnbereich formlinge in der erfindungsgemäßen Weise verwendes Nippels gelagert ist und bei der der einzubrin- det. Ihre Placierung kann an verschiedenen Stellen im gende Kitt in abgepackter Menge sich in einer Hülle 65 Bereich der Elektrodenverbindung vorgenommen aus Polyäthylen befindet, die nach Zusammenschrau- werden. Eine der bevorzugten Anordnungen sieht ben der Nippelverbindung thermisch und/oder unter eine Unterbringung der Formlinge in sich senkrecht Einwirkung chemischer Stoffe oder beim Zusammen- in die Gewindezone des Nippels erstreckenden Boh-

rungen vor. Zu den bevorzugten Stellen gehört auch die Stirnfläche der aufzunippelnden Elektrode. Hier können die Sicherungsformlinge in parallel zur Längsachse der Elektrode angeordneten Bohrungen gelagert werden.

Während der Erwärmung der zusammengeschraubten Elektrodenverbindung gehen die Sicherungsformlinge in einen zähplastischen Zustand über, vergrößern — ohne zu zerfließen — aufblähend ihr Volumen, kommen — je nach Anordnung — mit der ihnen gegenüberliegenden Elektrodenschachtelwand oder der Stirnfläche der angrenzenden Elektrode in Berührung, wachsen hier auf einer Fläche, die der Größe der Aussparungen entspricht, spannungsfrei fest, erhärten rasch, verkoken und verwandeln sich somit in stabile Riegel, die mit dem einen Teil der Elektrodenverbindung innig verschweißt sind und zugleich in den Bohrungen bzw. Aussparungen des anderen Teiles rasten, hier jedoch wegen der Trennschicht keine Haftung aufweisen, dadurch ein gewisses Spiel beibehalten und somit eine Sperrung der Drehmöglichkeit der Elektrodenstrangbauteile bewirken, bei der das angestrebte Gewindespiel der Verschraubung unverändert erhalten bleibt und die Dehnungsmöglichkeit der verbundenen Teile in keiner Weise eingeschränkt wird.

Die erfindungsgemäße Verriegelung übt keinerlei Druck auf die zusammengeschraubten Teile aus, und die den Strom- und Wärmeübergang hemmenden Pech- und Kunstharzrückstände auf den tragenden Gewindeflanken der Schraubverbindung, die bei den bisher bekanntgewordenen Verfahren stets zu erhöhten Wärmespannungen innerhalb der Verbindung geführt haben, werden vermieden. Da zwischen den Riegeln und dem Schraubnippel keine Verbindung besteht, kann im Falle eines Elektodenbruchs der Nippel ohne jegliche Nachbearbeitung wiederverwendet werden.

Als Harzkomponente für die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Sicherungsformlinge eignet sich besonders ein Phenol-Novolak-Hexamethylentetramin-Harz mit einer Härtungszeit bei 150° C von 2 bis 5 Minuten, Mahlfeinheitsgrad von kleiner als 0,070 mm und einem Hexamethylentetramin-Gehalt von 8 bis 10 Gewichtsprozent. Dieses Harz ergibt eine hervorragende Frühfestigkeit und eine sehr gute Spätfestigkeit.

Die Sicherungsformlinge, die mit diesem Harz zubereitet werden, können infolge ihrer hervorragenden Lagerfähigkeit bereits vom Elektrodenhersteller in die Elektrodenstrangbauteile eingebracht werden. Dem Ofenpersonal stehen damit Nippel und Elektroden mit vollkommener Sicherungsautomatik zur Verfügung. Die Teile brauchen also nur noch zusammengeschraubt werden. Das lästige Kitten in Ofennähe entfällt.

Mit solchen Sicherungsformlingen bestückte Nippel und Elektroden können selbst bei einer Temperatur von 50° C jahrelang ohne jegliche Qualitätsminderung gelagert werden. Die Spaltung des im Formling befindlichen Hexamethylentetramins beginnt sehr langsam erst ab 10° C, besonders aber von 150° C an setzt die Blähwirkung und Härtung sehr schnell, beinahe schlagartig ein. Aus dem betreffenden Formling entwickelt sich dann innerhalb von einigen Minuten der die Schraubverbindung sichernde Riegel.

Die gemäß der Erfindung verwendeten Sicherungsformlinge können auf verschiedenen Wegen sehr leicht hergestellt werden. Ein bevorzugtes Verfahren ist die Formpressung aus einer im Trockenmischer homogenisierten Mischung, welche zu 20 bis 95 Gewichtsprozent aus einem feinstgemahlenen Phenol-Novolak-Hexamethylentetramin-Harz, und zu 5 bis 80 Gewichtsprozent aus feingemahlenen Füllstoffen, z. B. Graphit, Koks und/oder Siliziumkarbid, besteht.

Das Verfahren nach der Erfindung kann auch in der Weise abgewandelt werden, daß statt der festen Sicherungsformlinge in die Aussparungen eine mit einem Lösungsvermittler, z. B. Spiritus, angefeuchtete Harz-Füllstoff-Mischung eingeknetet wird, die vom Einlegen bis zum Verkoken nicht zerfließt.

Der Preß- oder Knetmischung, aus der die Sicherungsformlinge hergestellt werden, können eventuell gasabspaltende Treibmittel, wie z. B. Benzolsulfohydrazid, sowie Plastifizierungsmittel, wie z. B. feingemahlenes Pech, zugesetzt werden. Die spätere Haftfestigkeit der Formlinge kann, wenn notwendig, dadadurch gesteigert werden, daß ihre freie Stirnfläche mit einem zähflüssigen Harz, ζ. B. Phenol-Resol, überzogen wird.

Die beiliegende Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gesicherten Schraubverbindung. Der Nippel ist mit α und die Elektrodenschachtel mit b bezeichnet.

Während F i g. 1 die Schraubverbindung unmittelbar nach dem Nippelungsvorgang zeigt, solange der erfindungsgemäße Sicherungsformling c noch nicht zu blähen begonnen hat und die Trennschicht d noch vorhanden ist, wird durch F i g. 2 bildlich veranschaulicht, wie der in eine Bohrung oder Aussparung eingebrachte Sicherungsformling c nach entsprechender Erwärmung der Verbindungsstelle sein Volumen stark vergrößert hat, an der gegenüberliegenden Elektrodenschachtelwand festgewachsen ist und in der Bohrung infolge Zerstörung der Trennschicht durch den dadurch entstandenen Zwischenraum e ein gewisses Spiel hat.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Sicherung der Schraubverbindung zwischen Kohle- oder Graphitelektroden elektrischer öfen, bei dem in Aussparungen des Verbindungsnippels oder der Elektroden eine Mischung aus einem hart- und blähbaren Kunstharz und einem Füllstoff eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Aussparungen mit einer nach Aushärten des Kunstharzes verrottbaren, sich zersetzenden und dadurch ein gewisses Spiel hinterlassenden Trennschicht ausgekleidet werden und daß in die Aussparungen feste Sicherungsformlinge aus einer Kunstharz-Füllstoff-Mischung eingelegt werden, die vom Einlegen bis zum Verkoken nicht zerfließen.

2. Sicherungsformlinge zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer im Trockenmischer homogenisierten Mischung, welche zu 20 bis 95 Gewichtsprozent aus einem feinstgemahlenen Phenol-Novolak-Hexamethylentetramin-Harz und zu 5 bis 80 Gewichtsprozent aus feingemahlenen Füllstoffen, z. B. Graphit, Koks und/oder Siliziumkarbid besteht, in vorzugsweise zylindrischer Form gepreßt sind.

3. Sicherungsformlinge zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß sie gasabspaltende Treibmittel, wie z. B. Benzolsulfohydrazid, enthalten.

4. Sicherungsformlinge zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Plastifizierungsmittel, wie z.B. feingemahlenes Pech, enthalten.

5. Sicherungsformlinge zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre freie Stirnfläche mit einem zähflüssigen Harz, z. B. Phenol-Resol, überzogen ist.

6. Verfahren zur Sicherung der Schraubverbindung zwischen Kohle- oder Graphitelektroden elektrischer öfen, bei dem in Aussparungen des Verbindungsnippels oder der Elektroden eine Mischung aus einem hart- und blähbaren Kunstharz und einem Füllstoff eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Aussparungen mit einer nach Aushärten des Kunstharzes verrottbaren, sich zersetzenden und dadurch ein gewisses Spiel hinterlassenden Trennschicht ausgekleidet werden und daß in die Aussparungen eine mit einem Lösungsvermittler, z.B. Spiritus, angefeuchtete Harz-Füllstoff-Mischung eingeknetet wird, die vom Einlegen bis zum Verkoken nicht zerfließt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen mit Papier ausgekleidet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen