专利名称：具有接头的石墨电极的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有接头的被用于炼钢电炉中的石墨电极。更具体地说，本发明涉及一种石墨电极，其中通过电极部分的接头的电流被减小，从而抑制接头处的发热，防止螺纹接头的拉断。
为了连接用于电炉的石墨电极部分，一般使用具有槽螺纹螺栓的螺纹接头。螺纹接头3被旋进石墨电极部分1、2的插座中，如
图1所示。
随着大负荷炼钢电炉的发展，石墨电极处于大的电气负载和机械载荷下。因此主要在接头处经常发生石墨电极(以后简称为电极)的拉断。
如所公知，在最近的直流炼钢电炉中，电极中心部分的温度比一般交流炼钢电炉较高。因此，位于电极中心部分的螺纹接头处于高温下，结果使得易于发生拉断。
现在参照说明被连接的电极部分的图2说明拉断是如何发生的。在图2中，三个电极部分在接点“a”和“b”相连，并作为一个整体由保持臂5悬挂着。和接点“a”相比，节点“b”受到较高的电极部分的机械载荷并由于原料之类撞击电极的末端而产生弯曲扭矩而受到较高的横向机械载荷。虽然这些载荷在“a”点较高，大多数情况下，首先在接点“a”的螺纹接头中发生拉断，此外，电极的外圆周表面由于氧化而磨损并因而变弱没有关系，除螺纹接头处外，接头不会发生在电极部分。因此，拉断的主要原因在于热负荷而不是机械负荷。
以前已提出过通过改进螺纹接头和螺栓的形状，使得减小在这些部分上的应力集中来防止电极接头部分的拉断。象日本实用新型专利公开号NO.57-45,676和NO.58-958，还提出过通过在插座的底部和螺纹接头的末端之间夹上导电材料，从而阻止发生局部电流(日本实用新型专利NO.63-36,639)，或通过改进螺纹接头的结构，使得容易吸收其热膨胀(日本实用新型专利NO.59-1,357)。
以前的防止电极拉断的措施在于改进螺纹接头的形状或夹以导电材料，如上所述，但是并未提到减少通过螺纹接头的电流。因为在现在的直流电炉中螺纹接头的温度尤其高，所以已知的方法不能达到满意的结果。
例如，在具有30英寸的电极的直流电炉中，通过螺纹接头的电流和通过电极各部分之间相接触部分的电流根据两者的面积比各占50％。然而，因为螺纹接头被旋进插座中并用其固定，所以螺纹接头的密度增加，因而使其电阻率减少。因而，和电极部分之间的接触部分相比，电流更容易通过螺纹接头。
本发明的目的在于提供一种新的石墨电极，通过减少流过螺纹接头的电流而抑制其过热来防止其接点的拉断。
本发明人阐明了石墨电极拉断的原因，进行了各种研究，并采取了合适的解决措施。然后，本发明人发现，即使通过抑制通过螺纹接头的电流也根本不妨碍通过电极接点的电流。
这样完成的本发明便形成了一种石墨电极，它包括通过插座和螺纹接头彼此相连的电极部分，其特征在于，在连接表面上放置电绝缘材料，从而减少通过螺纹接头的电流。
按照本发明的石墨电极包括在其每一端彼此轴向连接的电极部分；形成在所述端部的插座，呈阴螺纹形式，沿轴向伸入电极部分本体中，并在其上具有螺纹表面；螺纹接头，呈阳螺纹形式，被旋进一对电极部分的插座中并具有螺纹表面；以及置于螺纹接头和插座的螺纹表面之间的电绝缘材料。
所述电绝缘材料可以是具有绝缘性能和耐受500℃或更高温度的任何种类的材料。具体地说，BN，Ca(OH)2，Al2O3，SiO2之类的粉末都是合适的。其中，六方晶系的BN具有润滑性能，当把其施于螺纹接头或插座的表面上时，螺纹接头可以光滑地连接到插座上。六方晶系的BN也具有高的电绝缘性能和耐热性，因而是最合适的。
下面参照附图对本发明更加详细地进行说明。
图1是说明石墨电极和螺纹接头的连接部分的图。
图2是说明由螺纹接头刚性连接的石墨电极的图。
图3说明在石墨电极和螺纹接头之间的连接部分进行温度测量的位置。
图4是电流流通时间和温度之间的关系曲线。
电绝缘材料被加在螺纹接头3的螺纹表面，或插座4的螺纹表面，或加在两者的螺纹表面上。这可以是处于在水或有机溶剂中的悬浮粉末的形式。得到的悬浮液通过喷撒或刷涂可以容易地施加在上述的表面上。最好在水中加入表面活性剂。最好用丁酮和二甲基乙醚作有基溶剂。电绝缘材料可以不加在螺纹接头的顶面3a或底面3b上，因为在这些表面3a和3b和连接的电极部分1和2之间通常形成间隙，使得没有电流通过它们流过1、2。电绝缘材料的合适厚度通常由1到10μm，但是合适的厚度应当在证实施加的绝缘材料绝对不会妨碍电流流通之后确定。在这方面，注意在螺纹接头3和插座4之间的极高的绝缘会引起妨碍电流流通，使得炼钢电炉的操作困难。最好在电极顶部和底部之间的电位基本上不变，但螺纹接头的中心温度由于施加电绝缘材料减少20至200℃。
电绝缘材料最好施加在包括顶部3a和底部3b的螺纹接头3和/或插座4的整个表面上。不过也可以施加在上部表面或下部表面上。
下面以例子和对照例的形式说明本发明。
对照例1按照JIS(Japanese Industrial Standard)限定的长60英寸直径6英寸的电极部分60用于实验室实验。在螺纹接头的整个表面上涂上石灰。把散布在水中的熟化的石灰通过喷涂进行涂覆。涂覆量为每个螺纹接头3g熟化石灰。在涂覆之后，螺纹接头在20℃下进行干燥。6英寸的电极部分如图3所示用螺纹接头2连接。在电压为36.0V，电流密度为37.6A/cm2的条件下使交流电流从电极的一端流到另一端。
为了比较，在不涂石灰的上述的电极上流过同样的交流电流。注意，在对照例中的电压为36.0V，仍然保持电流密度相同。
在电流流通期间，利用位于螺纹接头的中心点“C”的热电偶和位于离开点“C”的距离等于螺纹接头长度的点“d”的另一个热电偶测量温度，如图3所示。结果如表4所示。
实际上没有因施加电绝缘材料而增加电压，因此，没有因施加电绝缘材料而妨碍电流流通。在螺纹接头中心“c”和电极中心“d”测量的温度，在涂石灰时比不涂石灰时的低。而且，在点“d”和点“C”之间的温差，在涂石灰时比不涂石灰时较小。似乎是由于涂覆石灰而使表面温度升高而点“d”和点“c”的温度降低。
对照例2在Okayama Plant of Tokyo Steed Mfg.Co.，Ltd.使用实际的电炉进行了实验。所用电炉是具有直径为30英寸长度为110英寸的石墨电极的直流炼钢电炉。六方晶系的氮化硼(BN)粉末被散布在丁酮和二甲基乙醚的混合溶剂中。通过喷涂在每个螺纹接头的下半部上涂覆氮化硼悬浮液。每个螺纹接头涂的BN大约为1g，总共对62个接头进行了实验。在29个螺纹接头中，只在螺纹接头上涂BN，而在其余的33个螺纹接头中则在螺纹接头和要与螺纹接头的下半部连接的下部插座涂以等量的BM。
为了比较，在34例中未在螺纹接头上涂BN。
对于涂BN的每一情况以及未涂BN的情况保持电炉的操作条件相同。结果如表1所示。
表1螺纹接头的拉断数 拉断率(％)/所用的螺纹接头数未涂BN13/34 38.2只在螺纹接头的下表面上涂BN2/29 6.9在螺纹接头的下表面和下部插座上涂BN0/33 0在这些实验中，每次拉断发生在图2所示的连接部分“a”。
如上所述，螺纹接头的拉断被大大减少了。这是由于改进了螺纹接头和电极部分之间的接触的缘故，这是由控制通过它们的电流流通达到的，并因而减少了它们之间的温度差。以前在底部电极部分插座经常发生破裂并因而使底部电极部分脱落。这种故障也可以通过减少温差来避免。因此本发明具有很多实际优点。
权利要求
1.一种石墨电极，包括由插座(4)和螺纹接头(3)相互连接的电极部分(1，2)，其中在连接表面上具有电绝缘材料，用来减少通过螺纹接头(3)的电流。
2.如权利要求1的石黑电极，其特征在于电绝缘材料存在于螺纹接头(3)和插座(4)的螺纹表面之间。
3.如权利要求2的石墨电极，其特征在于所述的电绝缘材料被加于螺纹接头(3)的螺纹表面上或加于插座(4)的螺纹表面上。
4.如权利要求2的石墨电极，其特征在于所述电绝缘材料被加在螺纹接头(3)和插座(4)两者的螺纹表面上。
5.如权利要求1至4任一个的石墨电极，其特征在于所述的电绝缘材料从由BN，Ca(OH)2，Al2O3，和SiO2构成的组中选择。
6.如权利要求5的石墨电极，其特征在于所述的电绝缘材料悬浮在溶剂中被涂在螺纹表面上。
7.如权利要求6的石墨电极，其特征在于所述电绝缘材料被涂在螺纹接头(3)或插座(4)下半个表面上或上半个表面上。
8.如权利要求6的石墨电极，其特征在于所述电绝缘材料被涂在螺纹接头(3)和插座(4)的下半个表面或上半个表面上。
全文摘要
为了防止包括电极部分(1，2)且由插座(4)和螺纹接头(3)互相连接的石墨电极的拉断，在连接表面上涂上电绝缘材料，从而减少通过螺纹接头(3)的电流。
文档编号H05B7/00GK1147191SQ9611096
公开日1997年4月9日 申请日期1996年6月21日 优先权日1995年6月21日
发明者等等力政男, 深井孝行, 关口仪重, 金泽修, 山下裕行 申请人:昭和电工株式会社, 东京制铁株式会社