Держатель угольных электродов

.80,РЕСПУБЛИК 5 С 3 16 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОЮУ по п.1, о т л и ч м, чтовставка вы нале штанги, а в траверсы выполне 2. Держате ю щ и й с я полнена в ма стальной голо но отверстие.АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(72) А.Л.Барсов, А.С.Беляев, Г.Е.Вольфсон, В.П.Никифоров и А.Н.Курохтин (71) Всесоюзный научно-исследователь- ский и проектный институталюминиевбй, магниевой и электродной проьваа ленности(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 452623, кл. С 25 С .3/12,.19702. Авторское свидетельство СССР 9 717155, кл. С 25 С 3/16, 1978, (54)(57) 1, деРзАткль Угольных элект- РОДОВ, включающий штангу и жестко соединенную с ней траверсу с голов-.,кой и ниппелями и расположенную между штангой и головкой траверсы промежуточную металлическу вставку,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью увеличения эксплуатационной.стойкости держателя, промежуточнаяметаллическая вставка выполнена изконцентрических стальных цилиндров,между которыми расположен токопроводящий материал,Изобретение относится к производству цветных металлов, в частности к токоподводам электродов при производстве алюминия электролизом расплавленных солей.Известна конструкция токоподвода анододержателя, в которой стальной стержень и алюминиевая штанга соединены сваркой трением 1 3.Недостатком известной конструкции является низкое качество сварки мате риалов с различными пластическими свойствами, как например, алюминия со, сталью. При осуществлении процесса сварки этих материалов трением поверхность стальной детали не 15 разогревается до пластического состояния, в то время как поверхность алюминиевой детали разогревается настолько, что при незначительном осевом сдавливании начинает течь, вследствие чего качественного внедрения одного металла в другой не происходит, а следовательно, и качество сварки остается низким. Не достигается достаточной надежности свар"25 ного соединения и при сварке тре 1 нием стали с алюминиевыми сплавами, обладающими наиболее плотной структурой металла и наибольшей жесткос- . тью по сравнению с алюминием. Так, например, сварка алюминия с содержа- ЗО нием 5% кремния, из которого, как правило, изготавливают штанги держателей, со сталью дает хрупкое сварное соединение, которое разрушается от воздействия даже незначи тельных динамических нагрузок, поэтому подобные сварные соединения не получили практического использования и в качестве промежуточного материала для сварки сталеалюминиевых 4 О токоподводяцих держателей принят технически чистый алюминий.НаибОлее близким к предлагаемому пс технической сущности и достигаемому результату является держатель упольных электродов, включаюций штангу и жестко соединенную с ней.траверсу с головкой и ниппелями и расположенную между штангой и головкой траверсы промежуточную металлическую вставкуГ 2 .50К недостаткам известной конструкции относится прежде всего малая ее жесткость обусловленная, относи,тельно высокой пластичностью алюминиевой вставки. Это снижает эксплуатационную надежность конструкции, так как от воздействия знакопеременных динамических нагрузок, возникающих в процессе транспортировки и эксплуатации, происходит деформация 60 нижней части держателя и разрушение сварных швов.Кроме тОго, вследствие значительного различия в пластичности материала вставки, штанги и траверсы 65 нарушается тепловой режим при сварке этих материалов трением. Менее плотный и мягкий металл вставки быстрее нагревается и начинает течь при осевом сжатии, создаваемой машиной по сварке трением, в то время, как металл других деталей еще не разогрелся до пластического состояния, что снижает качество сварки.Цель изобретения - увеличение эксплуатационной стойкости держателя.Укаэанная цель достигается тем, что в держателе угольных электродов, включающем штангу и жестко соединенную с ней траверсу с головкой и ниппелями и расположенную между штангой и головкой траверсы промежуточную металлическую вставку, промежуточная металлическая вставка выполнена из концентрических стальных цилиндров, между которыми расположен токопроводящий материал.Промежуточная металлическая вставка выполнена в токоподводяцем материале штанги, а в стальной головке ,траверсы выполнено отверстие.Кроме того, подлежацая сварке контактная поверхность вставки расчленяется на отдельные элементы с меньшей плоШадью сварки, что способствует улучшению качества сварки.При сборке держателя перед сваркой свариваемые концы промежуточной металлической вставки могут нагартовываться.На фиг,1 изображен держатель, об" щий вид, на. фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (по промежуточной вставке) .Держатель токоподводящий угольных электродов состоит из токоведуцей штанги 1, соединенной с помоцью промежуточной вставки 2 со стальной головкой 3 траверсы 4, в нижней части которой имеются цилиндрические ниппеля 5, промежуточная вставка 2 выполнена из концентрично расположенных стальных цилиндров 6 и 7; соединенных между, собой ребрами 8, геометрические полости между которыми заполнены металлом с низким по сравнению со сталью удельным сопротивлениемф стальная головка 3 имеет отверстие 9 в которое при сварке вставляют выступ 10 промежуточной вставки 2. Отверстие 9 в стальной. головке 3 и выступ 10 промежуточной вставки 2 могут быть выполнены ступенчатыми. Количество ступеней определяется плоцадью сечения сва риваемых элементов и технической возможностью сварочного оборудования.Сборка держателя осуществляется следующим образом.Стальные цилиндры б и 7 при помоци ребер 8 сваркой соединяют между собой, и в, образованные стенками этих цилиндров, кольцевые геомет1008283 НИИПИ Заказ 2277/37 Тир 1 Подписное л.Проектная,4 рические полости заливают расплавленный металл, образующий вместе со стальными цилиндрами 6 и 7 и ребрами 8 промежуточную вставку 2, сва,риваемые концы которой перед сваркой подвергают нагартовке. Затем промежуточную вставку 2 одним концом с 5 помощью трения сваривают со штангой 1, а к другому ее концу тем же методом приваривают стальную головку 3, которую электросваркой приваривают к траверсе 4. Сварка основного токо- О проводящего металла вставки 2 и стальных цилиндров б и 7 с контактной поверхностью стальной головки 3 осуществляется за одну технологическую операции одновременно.5Однако при необходимости стальные цилйндры б и 7 и основной металл ,вставки 2 могут соединяться с головкой 3 раздельно, В этом случае сначала сваркой трением соединяют 2 О основной металл вставки 2 с торцом головки 3, а.затем стальные цилинд- ры б и 7 электросваркой по наружному контуру приваривают к головке 3. Отверстие в головке 3 в этом случае выполняют сквозным.25Размещенные с зазором и концентрично.расположенные относительно друг друга и оси вращения тонкостенные стальные цилиндры, геометрические полости между которыми за полнены основным токоподводящим металломпридают вставке необходимую жесткость имеханическую проч ность.Благодаря количеству стальных ци линдров, концентрично расположенных относительно друг друга, и толщине их стенок можно получить одновременно необходимую механическую прочность и жесткость вставки, а та;же токо-проводность по основному металлу-заполнитеюво вставки.Заделанные в основной токопроводящий. материал вставки стальные цилиндры способствуют улучшению. . качества сварки, так как вступая45 торцами в контакт с поверхностью стальной детали бдагодаря трению однородных:по плотности материалов происходит более качественный разолиал ППП "Патентф, г.уж грев поверхности стальной детали держателя. При последующем осевом сжатии, доведенных до пластического состояния . материалов, происходит диффундирование одного металла в другой и качество сварки значительно. улучшается. Поскольку механическая прочность сварного кон-тактного соединения в основном обеспечивается приваркой стальнЫх цилиндров, токоподводящим налолнителем геометрического пространства между цилиндрами может быть и спольэован не технически чистый алюминий, а его сплав с кремнием илижелезом, который применяется для изготовления штанг токоподводящих держателей. Хрупкость их соединения со сталью в данном случае уже не является оп-ределяющим. В .этом случае промежуточная вставка может быть выполнена в токоподводящем материале штанги, что позволит сократить на одну опе- . рацию технологию сборки конструкции, а.именно сварку вставки со штангой.В этом случае, когда вставки вЫ- полнены совместно софштангой, ДМя упрощения сборки деталей йод сварку и повьааения гарантии по качеству сварки в головке траверсы выполняют отверстие, а . свариваемий торец штанги делают с выступом, чем рас-. членяют контактную плоскость сварки на отдельные элементы с меньшей площадью сварки. Этим достигается улуЧ- шение свариваемоети элементов кои" ;струкции держателя и его эксплуатационной надежности.Этому же способствует иагартовка свариваемых концов промежуточной вставки, так как при нагартовке уп" лотняется структура металла, снижается его пластичность, а это в свою очередь Обеспечйвает при трении, более равномерный разогрев сварива- емых деталей, а следовательно, улучшается качество сварки.Использование данной конструкции держателя позволит повысить срок его службы и исключить выход из строя конструкции из-за разрушения промежуточной вставки.