Спосіб виготовлення стикового з’єднання електродів дугової електропечі

Номер патенту: 26476

Опубліковано: 11.10.1999

Автори: ТАОН Бернар, БЕГЕЄН Філіпп

Є ще 2 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ изготовления стыкового соединения электродов дуговой электропечи для электрического и механического присоединения графитовых или углеродных электродов, расположенных встык к друг другу, при котором на концах электродов устанавливают муфту с внутренней резьбовой нарезкой, в которую ввинчивают ниппель с двойной конической нарезкой, выполненной из графита или углерода с просверленными радиально в его частях, имеющих форму усеченного конуса, по меньшей мере, четырьмя глухими отверстиями, размещенными по два напротив друг друга по одной и той же оси или по разным осям в разных плоскостях, но остающимися перпендикулярными оси симметрии ниппеля, служащими резервуарами для заполнения твердым обладающим электрической проводимостью клеем, который обычно имеет форму цилиндрической палочки и предназначен при нагревании электродов при пуске их в эксплуатацию для заполнения путем отекания пустого пространства между смежными резьбами ниппеля и муфты и зазора между ниппелем и муфтой, отличающийся тем, что резервуары заполняют отдельно и попеременно клеем на основе смолы, смешанной с пенящимся агентом на основе серы, и синтетическим клеем, состоящим из смеси термоотверждаемой смолы типа фенольной с низким молекулярным весом и, в качестве катализатора, гексамина или гексаметилентетрамина (CH2)6N4, плавящейся при температуре выше 60°C, образуя при этом жидкую фазу с вязкостью менее 2500 сантипуаз в диапазоне температур от 90° до 120°C и полимеризующейся при температуре выше или равной 120°C при постепенном нагревании стыка и электродов при их использовании.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гексамин берут в количестве от 8 до 12%.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что вязкость синтетического клея в диапазоне температур от 100° до 110°C ниже 500 сантипуаз.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что температура полимеризации синтетического клея заключена преимущественно в диапазоне между 120° и140°C.

5. Способ по одному из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что процентное содержание углерода в синтетическом клее выбирают превышающим 55% по весу.

Текст

1. Способ изготовления стыкового соединения электродов дуговой электропечи для электрического и механического присоединения графитовых или углеродных электродов, расположенных встык к друг другу, при котором на концах электродов устанавливают муфту с внутренней резьбовой нарезкой, в которую ввинчивают ниппель с двойной конической нарезкой, выполненной из графита или углерода с просверленными радиально в его частях, имеющих форму усеченного конуса, по меньшей мере, четырьмя глухими отверстиями, размещенными по два напротив друг друга по одной и той же оси или по разным осям в разных плоскостях, но остающимися перпендикулярными оси симметрии ниппеля, служащими резервуарами для заполнения твердым обладающим электрической проводимостью клеем, который обычно имеет форму цилиндрической палочки и предназначен при нагревании электродов при пуске их в эксплуатацию для заполнения путем стекания пустого пространства между смежными резьбами ниппеля и муфты и зазора между ниппелем и муфтой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что резервуары заполняют отдельно и попеременно клеем на основе смолы, смешанной с пенящимся агентом на основе серы, и синтетическим клеем, состоящим из смеси термоотверждаемой смолы типа фенольной с низким молекулярным весом и, в качестве катализатора, гексамина или гексаметилентетрамина (СН2) N , плавящейся при температуре выше 60°С, образуя при этом жидкую фазу с вязкостью менее 2500 сантипуаз в диапазоне температур от 90° до 120°С и полимеризующейся при температуре выше или равной 120°С при постепенном нагревании стыка и электродов при их использовании. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что гексамин берут в количестве от 8 до 12%. 3. Способ по п. 1 или 2, о т л ичаю щ и й с я тем, что вязкость синтетического клея в диапазоне температур от 100° до 110°С ниже 500 сантипуаз. 4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю щийся тем, что температура полимеризации синтетического клея заключена преимущественно в диапазоне между 120° и 140°С. 5. Способ по одному из пп. 1-4, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что процентное содержание углерода в синтетическом клее выбирают превышающим 55% по весу. О 26476 Предлагаемое изобретение касается способа изготовления стыкового соединения, предназначенного для присоединения друг к другу встык жестким и неподвижным образом расходуемых электродов из графита или из углерода, используемых в дуговых электрических печах. Изготовленные из углерода или графита по предлагаемому способу электроды предназначены для электрических печей, в частности, для дуговых электрических печей и расходуются в процессе их использования в работающей электропечи. Замена израсходованных электродов осуществляется по мере их выгорания путем присоединения нового отрезка электрода к остатку предыдущего отрезка. Эти отрезки электродов имеют на своих концах специальные соединительные муфты с внутренней резьбовой нарезкой, в которые завинчиваются соединительный элемент с двойной конической резьбовой нарезкой или ниппель, изготовленный также из графита или углерода. Пустое пространство между соответствующими резьбовыми частями ниппеля и втулок обычно заполняется цементом или клеем, являющимися хорошими проводниками электрического тока. Этот узел образует соединение электродов, которое должно обеспечить постоянную механически достаточно прочную и электрически эффективную связь между отдельными отрезками электрода дуговой электрической печи. Изготовление соответствующим способом такое стыковое соединение отрезков электрода подвергается в процессе эксплуатации электропечи многочисленным механическим и термическим напряжением, которые могут стать причиной неполадок, весьма вредных для нормального функционирования данной электропечи. К таким неполадкам можно отнести, например, ослабление затяжки или даже полное нарушение соединения свинченных муфты и ниппеля. Поэтому стыковое соединение отрезков электрода изготавливают таким образом, чтобы оно могло противостоять механическим вибрациям и ударам, вызываемым коротким замыканием электрической дуги или просто некоторыми маневрами и манипуляциями в процессе, например, загрузки электрической дуговой плавильной печи или выпуска металла. Оно должно также надежно противостоять термическим напряжениям, приводящим в процессе эксплуатации к различным по величине расширениям углеродсодержащих элементов, образующих 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 данное стыковое соединение. Эти термические напряжения могут быть усилены в случае появления в соединении ниппеля с муфтой зон плохого электрического контакта или даже полного прекращения такого контакта, где возрастающее электрическое сопротивление вызывает локальный перегрев стыкового соединения в результате эффекта Джоуля. Существенный прогресс в преодолении упомянутых выше недостатков при изготовлении простого винтового соединения отрезков электродов дуговой электропечи был достигнут с началом использования изготовления стыковых соединений электродов, каждое из которых содержитв качестве заполняющей пустоты резьбового соединения массы клеящее вещество на основе углеродсодержащих продуктов. При этом физико-химические характеристики такого клеевого вещества адаптированы к термическому циклу, воздействию которого подвергается данный стык электродов, с тем, чтобы сохранить в процессе этого цикла постоянную и эффективную механическую и электрическую связь между отдельными отрезками электрода. В том, что касается заполнения пустот в резьбовом соединении муфты с ниппелем упомянутым выше клеевым веществом одной из наиболее распространенных на сегодняшний день технологий выполнения этой операции является введение твердого при температуре окружающей среды углеродсодержащего клея в специально предусмотренные выемки или полости в теле ниппеля, служащие резервуарами. Упомянутый выше углеродсодержащий клей, который представляет робой вяжущую композицию, составленную чаще всего на основе смолы или пека, размещается в упомянутых выше резервуарах ниппеля перед его соединением с муфтой электрода. Изготовленный таким образом стыковое соединение двух отрезкой быстро нагревается, постепенно •перемещаясь по направлению к плавильной ванне электропечи, что приводит к постепенному размягчению, а затем и к растеканию клея, содержащегося в резервуарах, по внутренним пространствам, оставшимся свободными в резьбовом соединении ниппеля с муфтой. Заполнив эти пустоты, клей в процессе продолжающегося нагрева стыкового соединения твердеет перед коксованием начиная с температуры порядка 400°С и вплоть до температуры порядка 80042 и образует твердые отложения на стенках упомяну 26476 тых выше пустот резьбового соединения, обеспечивая, таким образом, постоянную и достаточно эффективную механическую и электрическую связь муфты электрода с ниппелем. Изготовление стыкового соединения электродов описанного выше типа с резервуарами для клея существуют на практике в весьма многочисленных вариантах, которые стали объектами многочисленных патентов на изобретения, таких, например, как патенты США №№ 2510230, 2828162 и 3419296. В том, что касается состава клея, наиболее часто используемых в стыковых соединениях электродов описанного выше типа, они представляют собой вяжущие композиции на основе смолы или пека, включающие коксующиеся, но вязкие при достаточно низкой температуре, органические вяжущие, такие, например, как гудрон, битум, синтетическая смола, например, в соответствии с патентом США № 3055739 или патентом Франции № 1230258, или такие, как декстрин и синтетическая термоотверждаемая смола в соответствии с патентом США № 3524011 или патентом Франции № 1485912. Эти вяжущие композиции дают возможность с одной стороны, упорядочить последовательность и равномерность распределения пластичной смолы, собственная вязкость которой в диапазоне температур от 100 до 200°С может изменяться в весьма широких пределах, и, с другой стороны, способствовать, благодаря наличию в составе клея термоотверждаемой синтетической смолы, затвердеванию клея при температуре выше 200 или 300°С. Практически же наличие в составе клея термоотверждаемого материала уже начинает ме_шать свободному растеканию клея, то есть его надлежащему распределению по имеющимся пустотам, в зоне температур, предусмотренных для осуществления этого процесса, то есть в диапазоне от 100 до 200°С. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Недостатком описанных выше стыковых соединений отдельных отрезков электрода, дающих в ряде случаев вполне удовлетворительные результаты, оказывается неприспособленность для использования на электродах дуговых электропечей, в которых применяются новые технологии защиты от окисления, состоящие в максимально возможном охлаждении электродов, в частности, разбрызгиванием воды на них, и нанесении в случае необходимости специального защитного противоокислительного слоя на их поверхность путем распыления водного раствора соответствующей соли, например, фосфата алюминия (см. европейский патент № 0334007), в зоне, заключенной между контактными зажимами электродов и задвижкой электропечи. В этом случае цикл нагрева электродов и, следовательно, цикл нагрева стыковых соединений отдельных их отрезков, полностью изменяется таким образом, что известные на сегодняшний день типы стыковых соединений с резервуарами, в которых размещаются известные клеящие вещества в качестве заполняющей пустоты резьбовых соединений массы уже оказываются не в состоянии обеспечить надлежащим образом постоянную и эффективную механическую и электрическую связь между отдельными отрезками электрода. Дело в том, что продолжительное выдерживание (в течение 5 и даже 10 ч) электродов при температуре, находящейся в диапазоне от 150 до 250°С с последующим резким поднятием этой температуры, до значений, превышающих 500°С при переходе перемещающегося электрода сквозь заслонку печи в ее внутреннюю полость, не позволяет с использованием всего лишь одного типа клея на основе смолы или пека обеспечить достаточно быстрое затвердевание заполняющей резьбовое соединение массы до разогрева стыкового соединения до температуры в 500°С, в результате чего появляется вполне реальная опасность ослабления затяжки резьбового соединения муфты с ниппелем и даже его отвинчивания, а также опасность ненормального перегрева данного стыкового соединения отдельных отрезков используемого электрода. Обозначенная выше проблема обеспечения надлежащего распределения клея и равномерного заполнения всех имеющихся в резьбовом соединении пустот представляется практически решенной при 50 использовании новых клеевых композиций на основе смолы, включающих специальные добавки, предназначенные для того,' чтобы способствовать распростраИзвестен также способ изготовления нению клея в процессе его нагревания 55 стыкового соединения дуговой электропевместе с данным стыковым соединением чи для электрического и механического отрезков электрода и облегчить его надприсоединения графитовых или углеродлежащее распределение в пустотах резьных углеродов (см. патент Франции № бового соединения при температуре на1380545). Электроды по указанному пачиная от 100°С. тенту расположены встык к друг другу, 7 26476 при котором на концах электродов устанавливают муфту G внутренней резьбовой нарезкой, в которую ввинчивают ниппель с двойной конической нарезкой, выполненной из графита или углерода с просверленными радиально в его частях, имеющих форму усеченного конуса четырьмя глухими отверстиями. Отверстия размещены по два напротив друг друга по одной и той же оси или по разным осям в разных плоскостях, но остающимися перпендикулярными оси симметрии ниппеля, которые служат резервуарами для заполнения твердым обладающим электрической проводимостью клеем в форме цилиндрической палочки. В качестве последней используется цемент. Указанный способ, как наиболее близкий по совокупности признаков к заявляемому, выбран в качестве прототипа. Недостатком способа, описанного в патенте Франции № 1380545 является невозможность обеспечения постоянной и эффективной механической и электрической связи между электродами резьбового соединения в виду быстрого затвердевания клеевого состава пустот внутреннего пространства резьбового соединения ниппеля с муфтой до начала его коксования. В основу изобретения поставлена задача создать такой способ изготовления стыкового соединения электродов дуговой электропечи для электрического и механического присоединения графитовых или углеродных электродов, который путем отдельного и попеременного заполнения резервуаров клеевым составом с последующим плавлением его и полимеризацией путем отекания в пустое пространство между смежными резьбами ниппеля и муфты и зазора между ниппелем и муфтой позволяет обеспечить постоянную и эффективную механическую связь между электродами. Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления стыкового соединения электродов дуговой электропечи для электрического и механического присоединения графитовых или углеродных электродов, расположенных встык друг к другу, при котором на концах электродов устанавливают муфту с внутренней резьбовой нарезкой, в которую ввинчивают ниппель с двойной конической нарезкой, выполненный из графита или углерода с просверленными радиально в его частях, имеющих форму усеченного конуса, по меньшей мере, четырьмя глухими отверстиями, размещенными по два напротив 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 8 друг друга по одной и той же оси или по разным осям в разных плоскостях, но остающимися перпендикулярными оси симметрии ниппеля, служащими резервуарами для заполнения путем стекания пустого пространства между смежными резьбами ниппеля и муфты и зазора между ниппелем и муфтой, резервуары заполняют отдельно и попеременно клеем на основе смолы, смешанной с пенящимся агентом на основе серы, и синтетическим клеем, состоящим из смеси термоотверждаемой смолы типа фенольной с низким молекулярным весом и, в качестве катализатора, гексамина или гексаметилентетрамина (CH2)6N4, плавящейся при температуре выше 60°С, образуя при этом жидкую фазу с вязкостью 2500 сантипуаз в диапазоне температур от 90°С до 120°С и полимеризующейся при температуре выше или равной 120°С при постепенном нагревании стыка и электродов при их использовании. Кроме того, в способе гексамин берут в количестве от 8 до 12%. Кроме того, в способе вязкость синтетического клея в диапазоне температур от 100 до 110°С ниже 50 сП. Кроме того, в способе температура полимеризации синтетического клея заключена преимущественно в диапазоне между 120 и 140°С. Кроме того, в способе процентное содержание углерода в синтетическом клее выбирают превышающим 55 мас.%. Причинно-следственная связь между признаками изобретения и достигаемым результатом состоит в том, что предлагаемый способ изготовления стыкового соединения отрезков электродов за счет заполнения отдельно и попеременно образованных соответствующим образом резервуаров между муфтой с внутренней резьбовой нарезкой и ввинченным в нее ниппелем двойной нарезкой при плавлении его и полимеризации при постепенном нагревании стыка и электродов в процессе их использования позволяет обеспечить достаточно быстрое затвердевание клеевого состава, заполняющее пустоты внутреннего пространства резьбового соединения ниппеля с муфтой до разогрева стыкового соединения до 500°С обеспечивает эффективное и надежное приклемвание ниппеля к муфте электрода во всем диапазоне эксплуатационных температур вплоть до температуры порядка 600°С, до которой электрод дуговой электрической печи может нагреваться вблизи плавильной ванны. 26476 Предлагаемый синтетический клей обладает необходимой сопротивляемостью термическим напряжениям, воздействующим на соединительные стыки в ходе термического цикла для охлаждения электродов дуговых электрических печей. Новый клей обладает необходимыми физико-химическими свойствами, такими как: - стабильность в твердом состоянии вплоть до температуры как минимум 60°С для того, чтобы удержаться в резервуарах ниппеля в течение любого срока хранения до начала эксплуатации и в любых климатических условиях такого хранения; - плавление в диапазоне температур от 90 до 120°С, сопровождающееся снижением собственной вязкости до величины менее 2500 сП с последующим быстрым застыванием и отверждением в диапазоне температур от 120 до 150°С; - хорошая стабильность в термическом смысле вплоть до температуры как минимум 400°С, то есть до температуры Начала коксования, с сохранением коэффициента связанного углерода в соетаве клея на уровне не менее 50% при условии обеспечения надежной механической и электрической связи в стыке даже после коксования клея вплоть до температуры порядка 800°С. Изготовление стыкового соединения отрезкой электродов по предлагаемому способу содержащее раздельно в специальных выемках или резервуарах, устроенных в теле ниппеля с одной стороны, клеящее вещество на основе смолы или пека в соответствии с известными технологиями фиксации таких стыковых соединений, способно обеспечить удовлетворительные характеристики механической и электрической связи между отдельными отрезками электрода при температурах, превышающих 400°С, и с другой стороны, плавящийся и термоотверждаемый при достаточно низких температурах клей, который должен быть в состоянии надлежащим образом реагировать на термические напряжения, возникающие в процессе упомянутого выше нового теплового цикла функционирования электродов в диапазоне температур от температуры окружающей среды. При таком способе изготовления соединительного стыка очевидно, что в некоторых частных случаях, когда максимальная эксплуатационная температура реализованного в упомянутом выше стыке клеевого соединения не превышает 500°С, может оказаться выгодным несколько увеличить число резервуаров, заполненных 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 10 плавящимся и термоотверждаемым при относительно низкой температуре клеем, за счет соответствующего уменьшения числа резервуаров, заполненных клеем на основе смолы, или даже вообще испопьзовать в этих резервуарах только упомянутый выше легкоплавкий термоотверждаемый при достаточно низких температурах клей. Предлагаемое изобретение позволяет изготовить стыковое соединение, предназначенное для присоединения друг к другу встык жестким и неподвижным образом отдельных отрезков электродов из графита или из углерода, концы которых содержат муфту с внутренней резьбовой нарезкой, в которую завинчивается соединительный элемент с двойной или двусторонней резьбой на ее наружной поверхности или ниппель, в теле которого просверлены специальные отверстия, служащие резервуарами для размещения электропроводного клея в твердом состоянии. Изготовленное по предлагаемому способу стыковое соединение характеризуется тем, что резервуары заполняют отдельно и попеременно синтетическим клеем, представляющим собой термоотверждаемую синтетическую смолу, которая в присутствии специального упомянутого катализатора плавится при температуре выше 60°С, образуя при этом жидкую фазу с собственной вязкостью менее 2500 сП в диапазоне температур от 90 до 120°С, и полимеризуется при температуре 120°С и выше. После многочисленных экспериментов с различными углеродсодержащими клеящими веществами выяснилось, что наиболее подходящими в данном случае являются фенольные синтетические смолы с низким молекулярным весом, ^очка плавления которых перемещается п область температур выше 60°С после добавления в качестве катализатора полимеризации некоторого количества гексамина (гексаметилентетрамина (CH:)6N4). Приемлемой пропорцией содержания этого катализатора можно считать наличие от 1 до 20% гексамина от веса смолы, предпочтительная порция составляет от 8 до 12% гексамина от веса смолы. Таким образом удается получить наилучшие условия компромисса между текучестью клеящего вещества в диапазоне температур от 90 до 120°С, когда должно осуществляться распределение и растекание этого клеящего вещества по пустотам затянутого резьбового соединения муфты электрода с ниппелем, и отверждением в ре 11 26476 зультате полимеризации в диапазоне температур от 120 до 150°С, когда должно происходить затвердевание кокса. Таким образом, в диапазоне температур от 90 до 120аС, то есть в условиях плавления смеси, и предпочтительно при температурах от 100 до 110°С, собственная вязкость клея должна быть ниже 2500 сП. В предпочтительном варианте она составляет менее 500 сП, для того, чтобы обеспечить достаточную скорость растекания и распределения упомянутой выше катализированной синтетической смолы из резервуаров ниппеля по свободным пространствам в затянутом резьбовом соединении муфты электрода с ниппелем перед тем, как температура данного соединительного стыка возрастает от 120 до 150°С. В предпочтительном варианте в более узком диапазоне температур от 120 до 140°С, будет происходить затвердевание клеящего состава в результате полимеризации синтетической фенольной смолы. Результаты пооведенных экспериментов дают возможность констатировать, что, с одной стороны, количество используемого катализатора очевидным образом влияет на скорость процесса полимеризации фенольной смолы, но практически не оказывает влияния на температуру начала этого процесса, и что, с другой стороны, при добавлении в смолу катализатора в количестве от 8 до 12 мас.%, скорость отверждений смеси оказывается максимальной и характеризуется практически полной полимеризацией за время порядка получаса при температуре смеси 130рС. Наконец, отметим, что в диапазоне температур от 150°С до 400°С, когда клеевые составы на основе природной смолы или пека оказываются малоэффективными, полимеризованная синтетическая фенольная смола демонстрирует весьма высокую стабильность в отличие от множества других термоотверждаемых синтетических смол на основе углерода. Эта стабильность характеризуется, в частности, температурой разложения и коксования такого клеящего состава, составляющей порядка 400°С, а также процентным содержанием связанного углерода, контролируемым термогравиметрическими методами и составляющим примерно 55% и даже до 60% в оптимальных условиях, когда к фенольной смоле добавлено от 8 доя 12% гексамина. Так, тестовые проверки эффективности и стабильности клеевого соединения, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 12 состоящие в разъединении в тисках двух графитовых пластин, смещенных друг относительно друга и склеенных вместе по поверхности своих перекрывающихся частей органическим клеем в соответствии с предлагаемым изобретением, содержащим 12% гексамина и прогретым в течение получаса при температуре 130°С, показали, что эти пластины были практически неразделимы без их разрушения при последовательном их нагреве до температуры 140, 170, 200, 400 и 450°С. Разделение пластин в условиях испытаний оказа-' лось возможным только при температуре в 500°С. При температуре 600°С клеевое соединение практически перестало существовать. Способ по предлагаемому изобретению осуществляется следующим образом. Для наглядного пояснения заявляемого способа на чертеже представлен продольный разрез изготавливаемого стыкового соединения электрода по плоскости, проходящей через ось симметрии этого соединения и через оси сверления глухих отверстий в теле ниппеля, служащих резервуарами для клеевого состава. В изготавливаемом стыковом соединении ниппель 1 с двойной конической нарезкой выполняют из графита или углерода, ввинчивают в муфты 2 с внутренней резьбовой нарезкой. В частях ниппеля 1, имеющих форму усеченного конуса, ближе к торцам с наименьшим диаметром просверлены радиально, по осям, перпендикулярным оси симметрии ниппеля, по меньшей мере, четыре глухих отверстия 3, которые служат резервуарами для 1 охлажденного и сформованного в виде цилиндрических палочек клеящего вещества. Резервуары расположены таким образом, чтобы в момент расплавления жидкий клей из этих резервуаров мог не только растечься под действием силы тяжести и распределиться в оставшихся незаполненными пространствах затянутого резьбового соединения 4, но и проникнуть в свободные пространства или зазоры 5, специально устроенные между ниппелем и муфтами 2, под действием эффекта расширения, следующего за небольшим газовыделением, сопровождающим реакцию полимеризации клея при температуре выше 130°С. Как показано на чертеже глухие отверстия, служащие в качестве резервуаров, просверлены попарно друг напротив друга по одной и той же оси, причем сами оси сверления отверстий лежат в плоскости, проходящей через ось сим 13 26476 метрии стыка. Эта предпочтительная для практической реализации предлагаемого изобретения конфигурация может, тем не менее, быть модифицирована или изменена и может содержать, например, различные по расположению в пространство оси сверления для каждого отверстия, но при условии, что все эти оси остаются перпендикулярными по отношению к оси симметрии стыка, хотя и могут располагаться в различных плоскостях. Для практического использования предлагаемого изобретения прежде всего заготавливается смесь фенольной смолы с низким молекулярным весом и гексамина в порошкообразном состоянии в качестве катализатора полимеризации этой смолы (гранулометрический состав порошкообразного гексамина на 90% по весу составляет частицы размером менее 75 мкм и не более 1% по вес "хвостов", то есть частиц размером до 150 мкм), вводимого в смолу постепенно с доведением его содержания до уровня от 8 до 12% по весу от веса смолы, нагретой до температуры как минимум 90°С, но предпочтительно не более 110°С. Подготовленная таким образом жидкая однородная смесь охлаждается и затем отливается в виде цилиндрических столбиков, которыми после загустевания и твердения смеси заполняют глухие отверстия 3 ниппеля 1, служащие резервуарами и показанные на чертеже. Заполнение резервуаров столбиками упомянутого выше состава чередуется при этом с заполнением резервуаров аналогичными столбиками из клея известного состава на основе природной смолы или пека, смешанных с серой (составляющей от 15 до 20% веса смеси). 5 10 15 20 25 30 35 40 Начиная с момента своего включения в эксплуатацию, определяемого присоединением нового отрезка электрода к торцу работающего электрода, стыковое соединение в соответствии с предлагаемым 45 изобретением подвергается воздействию термического цикла, характерного для охлаждаемых электродов дуговых электропечей. В соответствии с этим термическим циклом стыковое соединение доволь- 50 но быстро примерно за 1-2 часа, разогревается до температуры, заключенной в диапазоне от 150 до 250°С. После этого в течение нескольких часов температура этого соединения поддерживается в этом 55 указанном выше диапазоне температур и не выходит за его пределы Затем происходит достаточно быстрый разогрев данного соединительного стыкт до температуры выше 500°С в процессе приближе 14 ния стыка к крышке правильной ванны и дальнейший его разогрев до температуры 800°С и даже до 900°С в непосредственной близости от поверхности расплавленного в печи металла или другого материала. Этот термический цикл, являющийся специфическим для специально охлаждаемых электродов дуговой электрической печи, реализуется практически без отклонения от описанного выше течения и, следовательно, без повреждения смешанного стыкового соединения стыка отдельных отрезков электрода, в котором в соответствии с предлагаемым изобретением комбинируется использование известного клея на основе природной смолы или пека с использованием синтетического термоотверждаемого при достаточно низкой температуре клея, промышленные характеристики которого конкретизируются в приведенной ниже серии примеров практического применения, касающихся соединительных ниппелей с резервуарами для соединения отдельных отрезков графитового электрода диаметром 600 мм для дуговой электрической печи. П р и м е р 1. Изготовленное по предлагаемому способу стыковое соединение известного типа без применения фиксирующего резьбовое соединения клея. Стыки отрезков электрода соединяются при помощи ниппелей без клея и их резьбовые соединения затягиваются с моментом 1275 Нм в холодном состоянии. После прогрева в течение 1 ч при температуре 140°С необходимый для развинчивания стыка момент составляет 2304 Нм. После прогрева в течение 1 ч при температуре 600°С необходимый для развинчивания стыка момент практически равен нулю. П р и м е р 4. Изготовление по предлагаемому способу стыковое соединение известного типа с использованием клея для фиксации резьбового соединение. Стыки отрезков электрода соединяются при помощи ниппелей с использованием только клеящей мастики на основе природ юй смолы в смеси с серой известного и описанного выше состава и их резьбовые соединения затягиваются в холодном состоянии с,таким же, как и в примере 1, моментом, составляющим 1275 Нм После прогрева в течение 1 ч при температуре 140°С необходимый для развинчивания данного стыка момент составляет 2470 Нм. После прогрева в течение 1 ч при температуре 600°С необходимый для раз 15 26476 винчивания данного стыка момент превышает 6180 Нм, то есть превышает возможности использования испытательного стенда. П р и м е р З . Стыки отрезков элект- 5 рода соединяются при помощи ниппелей с использованием только синтетического клея на основе фенольной смолы типа R333|P| с низким молекулярным весом, распространяемой на рынке фирмой 10 Борден, смешанной после плавления при температуре 90°С с 25% по весу гексамина для образования клеящей смеси, плавящейся при температуре 65°С, имеющей собственную вязкость при темпера- 15 туре 110°С менее 2000 сантипуаз, остаток связанного углерода порядка 56% и полимеризующейся при температурах начиная с 130°С. Момент затяжки резьбового соедине- 20 ния стыка идентичен примерам 1 и 2 и составляет 1275 Нм в холодном состоянии стыка. После прогрева в течение 1 ч при температуре 140°С необходимый для развин- 25 чивания стыка момент составляет 5280 Нм. После прогрева в течение 1 ч при температуре 600°С необходимый для отвинчивания стыка момент составляет 1465 Нм. П р и м е р 4. Условия испытаний в 30 данном примере воспроизводят условия испытаний, соответствующие примеру 3, однако здесь упомянутый в этом примере синтетический клей приготовлен путем добавления к фенольной смоле типа R 333 35 гексамина в количестве 9% по весу в составе смеси для получения после плавления при температуре 90°С синтетического клея, плавящегося при температуре 70°С, обладающего собственной вязкост- 40 ью в жидком состоянии при температуре 110°С меньше 500 сантипуаз, характеризуемого остатком связанного углерода на уровне порядка 60% и полимеризующегося при температурах, выше или равных 45 130°С. Момент затяжки резьбового соединения стыка в холодном состоянии идентичен предыдущим примерам и составляет 1275 Нм. 50 После прогрева в течение 1 ч при температуре 140°С необходимый для развинчивания стыка момент превышает 6180 Нм, то есть превышает возможности использования испытательного стенда. 55 После прогрева в течение 1 ч при температуре 600°С необходимый для развинчивания стыка момент составляет 1650 Нм. П р и м е р 5. Условия испытаний в данном примере воспроизводят условия 16 испытаний, соответствующие примеру 3, однако здесь упомянутый в этом примере синтетический клей приготовлен путем добавления к фенольной смоле типа R333(p) гексамина в количестве 12% по весу в составе смеси для получения после плавления при температуре 90°С синтетического клея, плавящегося при температуре 75°С, обладающего в жидком состоянии собственной вязкостью меньше 250 сантипуаз при температуре 110°С, характеризуемого остаточным содержанием связанного углерода, превышающим 60%, и полимеризующегося при нагревании начиная с температуры в 130°С. Момент затяжки резьбового соединения стыка в холодном состоянии идентичен предыдущим примерам и составляет 1275 Нм. После разогрева в течение 1 ч при температуре 140°С необходимый для развинчивания стыка момент превышает 6180 Нм, то есть превышает возможности использования испытательного стенда. После разогрева в течение 1 ч при температуре 600°С необходимый для развинчивания стыка момент составляет 1765 Нм. П р и м е р б . Условия испытаний в данном примере воспроизводят оптимальные условия использования смешанного стыкового соединения отдельных отрезков электрода в соответствии с предлагаемым изобретением, согласно которым два диагонально противоположных резервуара ниппеля, показанных на фиг.1, заполнены синтетическим клеем в виде упомянутых выше заранее отформованных столбиков, приготовленных в соответствии с условиями, изложенными в примере 5 (добавление к фенольной смоле 12% гексамина по весу), а два других диагонально противоположных резервуара показанного на фиг.1 ниппеля заполнены клеем на основе природной смолы или пека в консистенции мастики с добавлением серы в качестве пенообразующего средства в соответствии с описанием условий проведения испытаний в примере 2, представляющем известное на сегодняшний день состояние данной области техники и технологии. Момент затяжки резьбового соединения стыка в холодном состоянии идентичен предыдущим примерам и составляет 1275 Нм. После прогрева в течение 1 ч при температуре 140°С необходимый для развинчивания стыка момент превышает 6180 I 17 26476 18 Нм, то есть превышает возможности использования испытательного стенда. что комбинация этого синтетического клея с клеем на основе природной смолы или пека, который был ИЗВЄСТЄІІ ранее, позволяет лолучить соединительный стык, меИз приведенного выше описания серии проведенных заявителем испытаний 5 ханически и электрически эффективный на протяжении всего термического цикла следует, что клеевое соединение, реалиохлаждаемого электрода. И, наконец, отзованное с использованием синтетичесметим, что содержание гексамина более кого клея, содержащего от 8 до 12% гек20% приводит к деградации характериссамина, является наиболее эффективным при низких температурах, начиная со 10 тик клея в соответствии с предлагаемым изобретением, особенно при низких тем140°С, поскольку полимеризация такого пературах. клея осуществляется весьма быстро, и Упорядник Техред М. Келемеш Коректор М. Куль Замовлення 512 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: B23K 9/24, H05B 7/14

Мітки: спосіб, з'єднання, дугової, стикового, електропечі, виготовлення, електродів

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/10-26476-sposib-vigotovlennya-stikovogo-zehdnannya-elektrodiv-dugovo-elektropechi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб виготовлення стикового з’єднання електродів дугової електропечі</a>

Подібні патенти