Держатель угольного электрода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК. Э(51 С ЕНИ юл. РБеля кач научно тный и вой и 34Никифоров, ев, А.Н. Ма- -иеследованститут алю- электроднойствоСССР1970.во СССР детель3/16,тельст1/02,1.81. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕй ДВТОРСЯОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57) ДЕРЖАТЕЛЬ УГОЛЬНОГО ЭЛЕК -ТРОДА, включающий токоподводящуюштангу и соединенную с ней сваркойтрением траверсу с головкой и ниппелями и расположенный между ними составной металлический переходник,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения надежности и механической стойкости держателя, составной металлический переходниквыполнен в виде двух металлическихнасадок, расположенных на торцахтокоподводящей штанги и головкитраверсы, и установленной между ними металлической вставки, причемдлина вставки составляет 0,1-091041 б 06 Принятые пределы соотношенийдлины вставки (а к длине стальнойнасадки (а) обеспечивают условиянепрерывности деформаций стальнойи алюминиевой частей держателя за 35 счет смещения сварного соединенияразнородных металлов внутри стальнойнасадки, При этом увеличиваетсяжесткость и эксплуатационная надежность конструкции,Выбранные соотношения объемоввнутреннего пространства между насадками ( 7) к объему металла свариваемых торцов ( Ч) позволяют засчет улучшения качества сварки по высить механическую стойкость сваРного соединения держателя.Данные по жесткости и механической стойкости предлагаемой конструкции в сравнении с известной взависимости от принятых пределовприведены в таблице. 3Прочность кг/см Жесткость С, кг/см ОтношениеобъемовЧ(Отношениедлин аау Известная Предлагаемая 2,0210ниже предельного 0,05 2,1106 6 0,1 2,1 10 2/4 14,2 ниже предельного23 с 3, 3610 3/4 1 б Изобретение относится к производству цветных металлов методом электролиза из расплава их солей, в частности к производству алюминия, и может быть использовано при изготовлении сталеалюминиевых токоподводов к угольным анодам или катодам.Известен способ изготовления устройств для подвода тока к обожженному аноду, включающий соединение алюминиевого анододержателя, стального стержня, крестовины и ниппеля, где стальной стержень соединяют с алюминиевым анододержателем с помощью сзарки трением 1) .Однако под воздействием динамических нагрузок, возникающих в процессе транспортно-технологических операций, сварное соединение разнородных металлов быстро разрушается, что создает аварийные ситуации.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является держатель угольного электрода, включающий токоподводящую штангу и соединенную с ней сваркой трением траверсу с головкой и ниппелями и расположенный между ними составной металлический переходник 2 .Данному устройству присущи недостаточная надежность и механическая стойкость держателя.Цель изобретения - повышение надежности и механической стойкости держателя.Поставленная цель достигается тем, что в держателе угольного электрода, включающем токоподводящую штангу и соединенную с ней сваркой трением траверсу с головкой и ниппелями и расположенный между ними составной металлический переходник, составной металлический переходник выполнен в виде двух металлических насадок, расположенных на торцах токоподводящей штанги и головки траверсы, и ус- тановленной между ними металлической вставки, причем длина вставки составляет 0,1-0,9 длины насадки,Внутренние образующие насадок снабжены выступами и диаметрально расположенными перегородками, жестко заделанными в материал вставки приизготовлении. Предлагаемое техническое решение обеспечивает достаточновысокую механическую стойкость инадежность цельносварных держателей 5 угольного электрода, создает условия для получения наиболее качественного сварного соединения разнородных металлов, так как стальныенасадки жестко закрепленные с по мощью выступов или отверстий в материале штанги и вставки, а такжемежду собой и стальной головкойкронштейна создают достаточно высокую жесткость конструкции и передают динамические нагрузки на цельный,более жесткий материал, штанги. Указанные пределы выбраны по следующимпричинам: длина вставки не можетбыть менее 0,1 длины насадки, таккак плотность тока в шве превышаетпредел допустимого; а при длиневставки более 0,9 происходит преждевременная стыковка труднодеформируемых материалов. Отношение объемавнутреннего пространства между насадками к объему металла свариваемыхторцов вставки и штанги менее 3/4приводит к смещению линии сварки, аболее 5/4 - к разрыву места сварки. Известная Предлагае мая1041606 Продолжение таблицы Прочность кг/смОтношение.объемовЖесткость.С, кг/см Отношениедлин ала Предлагаемая Известная Известная Предлагаемая 2,110 2,1 10 2,1 10 4,4 10 а 0 5 4/4 28 4,26 10 3,36 106 0,7 5/4 16 35,8 выше пре- дельного 0,9 6/4 2,1 10на уровнепредельного 2,1 10 1,0 Размещенное в объеме между насадками контактное соединение разнородных металлов защищено от динамичес-. ких нагрузок, возникающих при транспортно-технологических операциях, а также от воздействия открытого пламени и электролита. Заключенные в пространстве между насадками контактные соединения промежуточной вставки со штангой и головкой траверсы дополнительно подвергаются осевому сжатию за счет усадки металла при сварке стальных насадок между собой и стальной головкой траверсы, Это придает элементам конструкции предварительно напряженное состояние, способствующее увеличению стойкости контактного соединения и увеличению срока его службы,Исключение воздействия динамических нагрузок непосредственно на контактный узел позволяет сократить металлоемкость конструкции держателя за счет сокращения длины стальной части головки кронштейна и, в свою очередь, с понижением сварного соединения анододержателя позволяет сократить металлоемкость анодной части электролиэеров.Закрепленная в металле вставки или штанги стальная перегородка, расположенная по диаметральной плоскости, улучшает качество сварного соединения алюминия со сталью, так как при трении сталь по стали голов,ки траверсы разогреваются до более высокой температуры и при осевом сдавливании деталей при сварке происходит лучшее молекулярное сцепление.На Ниг. 1 показан держатель, общий вид; на Ниг. 2 - взаимное расположение свариваемых деталей; на Ниг. 3 - вариант возможного исполнения конструкции.Держатель угольного электрода со,стоит из силуминовой штанги 1, песмреходной вставки 2, стальных насадок 3 и 4, снабженных боковыми отверстиями 5 и выступами б, в объемном пространстве между которыми помещено сварное контактное соединение 7., стальной головки 8, кронштейна 9, снабженного ниппелями 10. Вматериал переходной вставки 2 вмон.тирована полая перегородка 11. Переходная вставка 2 может быть выполнена как в форме стержня (Ниг. 1и 2) сплошного сечения, так и в виде полого элемента (фиг 3) из переходного токопроводящего металла, 3. который может свариваться с материалом штанги 1 и головки 8.Сборка конструкции осуществляется следующим образом. Стальные насадки З.и 4 путем за прессовки, сварки или заливки расплавленным металлом предварительносоединяют со штангой 1 и переходнойвставкой 2, внутри которой вмонтирована полая стальная перегородка .11,которая может являться частью стальной насадки или самостоятельньмэлементом конструкции. Затем переходную вставку 2 одним торцом приваривают к силуминовой штанге 1, приэтом доведенный до пластического состояния при трении металл штанги 1и вставки 2 осевым давлением выдавливается в объемное пространствомежду выступами б стальных насадок3 и 4. Избыточный металл штанги 1 ивставки 2 через боковые отверстия 5. выдавливаются из объемногопространства между стальных насадок 3 и 4,где образуется сварное контактноесоединение 7, Далее, второй торец 60 вставки 2 тем же порядком соединяютсо стальной головкой 8 кронштейна 9,причем в первоначальный момент вконтакт со стальной головкой 8 вступает выступающий торец стальной неу регородки 11 (фиг. 2). С его помо1041606Ф Составитель А. Арнольдедактор А. Долинич Техред А,Бабинец Коррект яско 43 Подписи твенного комитета СССР ретений и открытий 35, Раушская наб., д, 4 Заказ 7072/28ВН Тираж И Государ делам изо Москва, Ж 130 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная щью торец головки 8 разогревается допластического состояния, а . перегородка в это время от трения изнашивается и в контакт с головкой 8вступает металл вставки 2. Далеепроцесс соединения вставки 2 с головкой 8 кронштейна 9 происходит поописанной схеме. После этого производят сварку стальных насадок 3 и4 между собой и со стальной головкой 8 кронштейна 9. Держатель в электролизерах работает следующим образом,Электрический ток от ошиновки электролизера поступает в верхнюю часть штанги 1 и по ее сечению через переходную вставку 2, соединенную со стальной головкой 8, поступает к кронштейну 9, по которому ток распределяется на ниппеля 10, на которых закрепляется угольный блок, являющийся в зависимости от назначения электролизера анодом или катодом данного электролизера. Использование предлагаемойконструкции держателя в алюминиевойпромышленности обеспечивает по сравнению с известными увеличение моторесурса конструкции держателя до5 наработка на отказ стальной части всвязи с науглераживанием стали безпромежуточных ремонтов контактногосоединения алюминия со сталью; исключение аварийных ситуаций в про-,10 цессе транспортно-технических операций при эксплуатации; снижениеэксплуатационных расходов за счетувеличения срока службы и расходастального проката на изготовление и5 ремонт.Внедрение предлагаемой конструкции за счет снижения эксплуатационных расходов, увеличения срокаслужбы и сокращения металлоемкостипозволит получить 100-120 тыс,рзкономии в расчете на серию электролиза. Кроме того, создаются условиябезопасной эксплуатации конструкциии поднимается культура обслуживанияэлектролизных ванн,