Графітований електрод

Винахід відноситься до галузі кольорової металургії і може бути використаний при виробництві графітованих електродів. Відомий графітований електрод, який має форму циліндра, а з обох кінців гнізда з гвинтовою нарізкою (Окороков М.В. Дуговые сталеплавильнеє печи. - Металлургия, 1971. - С.144 - 145). Найбільш близьким до заявляємого по технічній суті являється графітований електрод циліндричної форми, який має з обох кінців гнізда з внутрішньою нарізкою (Электроды и ниппели графитированные. ГОСТ 4426 - 80). Як у першому так і у другому відомих пристроях графітований електрод має по всій довжині циліндричну форму. У процесі експлуатації наприклад, у дугових сталеплавильних печах, електрод утримується електродоутримувачем і електричний струм передається за допомогою головки електродотримача, яка вміщує хомут, охоплюючий електрод та щоки, прижаті до електроду. Поверхня щоки, яка обернена до електроду, виконана по його діаметру. Однак неможливо виготовити щоки та електрод точно по номінальному діаметру без відхилення розмірів. Так, наприклад, для електроду діаметром 500мм граничні відхилення розмірів від номінального: верхнє +3мм, нижнє - 2мм (Электроды и ниппели графитированные. ГОСТ 4426 - 80). Різниця складає 5мм. Нема щільного контакту щокелектроду. Теоретично контактуючі поверхні стикаються (прилягають) лише у кількох точках, фактично складають незначну долю номінальної площі зіткнення стичних поверхонь. В цих невеликих по площі контактах виділяється велика кількість тепла. Тільки втрати енергії складають в них 10 - 12% усієї енергії (Соседов В.П., Чалих Е.Ф. Графитация углеродистых материалов. - М.: Металлургия, 1987. - С.74). В основу винаходу поставлена задача удосконалити конструкцію графітованого електроду шляхом зміни форми площі контакту електрода зі щокою так, щоб створити щільний контакт, що забезпечить надійний електричний контакт між ними, зниження перехідного опору та втрат електричної енергії, за рахунок щільного прилягання їх поверхонь. Поставлена задача досягається тим, що у графітованому електроді, циліндричної форми, який має з обох кінців гнізда з гвинтовою нарізкою, згідно з винаходом по усій довжині електроду виконаний зріз, площина якого паралельна осі електроду, що забезпечить щільний контакт цієї площини з контактною щокою. Збільшиться площа фактичного зіткнення поверхонь, а це означає зниження електричного опору контакту і збитку електричної енергії, що йде на нагрів у місті контакту. На фіг.1 поданий сам графітований електрод; на фіг.2 - те ж, вид збоку; на фіг.3 - загальний вид з'єднання електроду з головкою електродотримача. Електрод 1 має циліндричну форму 1, площину 2 по усій його довжині. Ця площина 2 параллельна осі електроду 1. Головка електродотримача має хомут 3, охоплюючий електрод 1, і щоку 4. Щока 4 своєю плоскою контактною частиною притиснута до площини 2 електроду 1. Площа площини контактної частини щоки 4 новина бути не менше площі поперечного перетину електроду 1. Пристрій працює таким чином. Електричний струм подається від пічного трансформатору завдяки короткої мережі (трансформатор 1 коротка мережа не подані на кресленні) до щоки 4 і вже від щоки 4 до електроду 1. Щока 4 усією своєю площиною контактної частини щільно притиснута до площини 2, електроду 1. Місце їх зіткнення називається контактним зіткненням. При плоскій формі контактного зіткнення фактична площа зіткнутих площин зростає, а електричний опір при цьому знижується. Контактне зіткнення характеризується його електричним опором: чим воно нижче, тим вища якість контактного зіткнення, тим краща передача електричної енергії. Це підтверджується формулою з теорії контактних зіткнень де r - дольовий електричний опір, Ом × см; P - тиск на контакт, Па; s - руйнуюче зусилля при тиску, Па; n - кількість точок зіткнення. З цієї формули витікає те, що опір провідників тим менше, чим менше електричний опір провідників і чим менше міцність матеріалу складаючих контакт, чим вище тиск (зусилля) і чим більше точок зіткнення, тобто чим вище клас обробки. Цього можна досягти у поданому пристрою графітованого електроду 1. Відомо, що набагато легше обробити плоску площину з високою якістю, ніж виготувати електрод круглого перетину з мінімальними і відхиленнями розмірів. Для перехідного опору контакту можно застосувати спростовану формулу де A - підсумкова площа зіткнення. З цього витікає те, що перехідний опір контактного зіткнення тим менше, чим більша підсумкова площа фактичного зіткнення, що має місце у поданому винаході. Зниження електричного опору контактного зіткнення між щокою 4 і площиною 2 електроду 1, приводить до зниження витрат енергії на нагрів, а це приведе до економії електричної енергії, що йде на плавління металу, і це насамперед зменшує час, ідучий на розплав та рафінування металу, і до підвищення виробництва печі у цілому.