VÁSTAGO ROSCADO PARA ELECTRODOS DE CARBONO Y CONJUNTO DE ELECTRODO CON UN VÁSTAGO.

Un vástago roscado (11, 15) para su conexión en un encastre (3,

4) formado con una rosca interna (19), comprendiendo el vástago (11, 15):

un cuerpo de vástago que tiene un eje central, porciones extremas primera (11a, 15a) y segunda (11b, b), un plano medio (M) definido entre dichas porciones extremas, y una rosca externa (20); y teniendo dicho cuerpo de vástago un saliente que forma una superficie (12) de apoyo que se extiende radialmente más allá de dicha rosca externa (20) y que está orientada hacia una de dichas porciones extremas; y

dicho cuerpo de vástago está formado para conectar electrodos (1, 2) de carbono formados con al menos un encastre (3) que tiene la rosca interna (19); y

dicha superficie (16) de apoyo forma parte de un reborde formado integralmente en dicho cuerpo de vástago; y

en de dicho plano medio (M) o en sus inmediaciones, dicha primera porción extrema (11a, 15a) tiene un diámetro menor que dicha porción extrema (11b, 15b), dicha superficie de apoyo está formada como una superficie anular saliente (12) de dicha segunda porción extrema (11b, 15b) y dicha superficie de apoyo está orientada (12) en una dirección de dicha primera porción extrema (11a, 15a), caracterizado porque cada una de dichas porciones extremas primera (15a) y segunda (15b) tiene una porción cónica (15c) formada con dicha rosca externa (20).

Vástago roscado para electrodos de carbono y conjunto de electrodo con un vástago roscado Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención versa acerca de un vástago roscado, especialmente para conectar electrodos de carbono que tienen al menos un encastre con una rosca interna. El vástago tiene un eje central que discurre por toda su longitud, dos porciones extremas, un plano medio que se encuentra entre las dos porciones extremas y al menos una rosca externa. Además, la invención versa acerca de un conjunto de electrodo con una conexión roscada que comprende un electrodo y un vástago.

El documento US-A-4639928 da a conocer un vástago roscado según el preámbulo de la reivindicación 1.

Los electrodos de carbono, especialmente electrodos de grafito, se usan en la industria del acero para fundir metales en hornos electrotérmicos, como los hornos de arco. En los hornos de arco se hace pasar corriente eléctrica a través del electrodo formando un arco entre el electrodo y el metal para generar el calor necesario para fundir el metal. El arco eléctrico y las altas temperaturas en el interior del horno, que pueden alcanzar los 1500º C o inc luso más, hacen que se consuma lentamente el extremo inferior del electrodo, que se extiende dentro del horno en estrecha proximidad con el metal fundido. Por lo tanto, generalmente se une una serie de electrodos para formar una columna de electrodos a la que se hace avanzar progresivamente al interior del horno. Para compensar el acortamiento de la columna de electrodos, se atornillan electrodos adicionales al extremo superior de la columna.

Los electrodos se unen en las columnas por medio de un vástago (a veces denominado macho roscado de acoplamiento) que conecta los extremos de electrodos contiguos. Normalmente el vástago tiene la forma de dos secciones macho roscadas opuestas que pueden tener forma cilíndrica o cónica. El vástago es atornillado en encastres roscados coincidentes proporcionados en ambas caras extremas de los electrodos.

Durante el transporte, normalmente el vástago está roscado firmemente en uno de los encastres del electrodo para evitar el aflojamiento del vástago debido a las vibraciones y similares. Este montaje de un vástago roscado en el encastre del electrodo es denominado normalmente encastre monotrodado. Para su uso en un horno, el encastre monotrodado se une a otro electrodo atornillando la porción saliente del vástago en su encastre expuesto para construir una columna.

Cuando un horno está en uso, se ejercen reiteradamente corrientes que superan los 100.000 A, así como momentos o pares de torsión, sobre la columna de electrodos debido a la oscilación del encofrado del horno. La columna está sometida también a vibraciones o impactos constantes por el material de carga, que puede también poner tensión en el vástago. Las tensiones mecánicas, eléctricas y térmicas extremas ejercidas sobre el vástago pueden provocar grietas en el vástago y, más comúnmente, rajas en el encastre superior monotrodado. Se ha descubierto que estas rajas también son provocadas por diferentes coeficientes de expansión térmica (CTE) del vástago y el electrodo. Esto es especialmente así si el vástago está firmemente enroscado en el encastre para su transporte. Entonces, las espiras de la rosca del vástago y el encastre monotrodado están en contacto pleno, de modo que la dilatación diferente de la CTE del vástago y el encastre lleva a los problemas mencionados anteriormente, particularmente cuando la unión se acerca al baño de metal caliente en un horno, en el que las temperaturas son mayores y las tensiones, particularmente en el encastre monotrodado, se vuelven más extremas debido a las diferencias en CTE.

Para evitar estos efectos no deseados, el vástago puede estar ligeramente desenroscado del encastre monotrodado para que las roscas tengan únicamente un contacto holgado. Para evitar que el vástago se desenrosque del todo del encastre monotrodado, normalmente se insertan pasadores de plástico en orificios que se extienden desde la cara del encastre del electrodo hasta el interior del vástago. Así, se proporcionan holguras entre las roscas internas del encastre monotrodado y las roscas externas del vástago para permitir una dilatación diferente de la CTE del vástago y del encastre monotrodado. Sin embargo, el procedimiento para centrar y sujetar el macho roscado de acoplamiento en el encastre antes del envío al cliente es engorroso, lleva mucho tiempo y depende mucho de la destreza del operador. Además, durante el transporte, los pasadores de plástico a menudo no son suficientes para contener al macho roscado de acoplamiento en un encastre monotrodado y el resultado de ello puede ser un daño en la rosca. Este daño puede dejar restos internos en el encastre monotrodado que impidan el debido apriete cuando se añade el electrodo al horno. El aflojamiento puede entonces avanzar hasta que algunas superficies de contacto se separen físicamente una de otra, lo que lleva a un aumento en la resistencia eléctrica de la conexión. Las superficies que siguen en contacto son sometidas a una mayor densidad de corriente, lo que lleva a un sobrecalentamiento localizado. En consecuencia, el extremo inferior de la columna de electrodos puede desprenderse y caer en el acero fundido, lo que interrumpe el arco eléctrico y termina el proceso de fundición.

Alternativamente, las piezas de plástico pueden ser encoladas a las roscas del vástago y/o al encastre monotrodado. Este procedimiento se denomina normalmente “conexión”. El vástago puede ser entonces atornillado firmemente en el encastre monotrodado para su transporte y no es necesario aflojar el conectador del encastre monotrodado antes

de conectar el vástago con un electrodo adicional. En el horno, el material plástico de las rocas se funde y desaparece, de modo que se mantienen las holguras entre las roscas internas del encastre monotrodado y las roscas externas del vástago para permitir una dilatación diferente de la CTE. Sin embargo, es engorroso montar las piezas plásticas y difícil obtener holguras de dimensiones definidas.

Resumen de la invención En consecuencia, es un objeto de la presente invención proporcionar un vástago roscado para electrodos de carbono y un conjunto de electrodo con un vástago roscado que superan las desventajas anteriormente mencionadas de los dispositivos y procedimientos de este tipo general conocidos hasta la fecha y proporcionar un vástago roscado que evite el aflojamiento y el agrietamiento.

Con los objetos anteriores y otros a la vista, se proporciona, según la invención, un vástago roscado según la reivindicación 1.

El cuerpo de vástago roscado está formado para conectar electrodos de carbono formados con al menos un encastre que tiene la rosca interna.

En otras palabras, se proporciona un pasador roscado que tiene un saliente con una superficie de apoyo que se extiende radialmente más allá de la rosca externa y que está orientada hacia una de las porciones extremas. El saliente formado en el vástago permite que un apoyo definido sitúe el vástago con respecto a un encastre de un electrodo. De aquí que no sea posible atornillar firmemente el vástago en un electrodo, de modo que las espiras de la rosca estén en pleno contacto. Además, el saliente del vástago entra en contacto con una cara correspondiente del electrodo de tal modo que se proporcionen huecos abiertos entre la rosca interna del electrodo y la rosca externa del vástago. Esto evita que las roscas del vástago se acoplen por completo en las roscas del encastre durante el montaje en el departamento de acabado antes del envío de un encastre monotrodado. Estos huecos abiertos, que previamente solo eran posibles con la fijación o la conexión anteriormente mencionadas del vástago, permiten la dilatación de la CTE del vástago en el encastre monotrodado. En consecuencia, se reduce la incidencia de rajas del encastre en la conexión roscada, las cuales pueden llevar a rajas en toda la longitud, roturas del cuerpo y aflojamiento de la unión. Además, un encastre monotrodado, es decir, un vástago atornillado en el encastre de un electrodo, sigue siendo estable durante el transporte y la manipulación, ya que las fuerzas ejercidas sobre el saliente del vástago son suficientes para evitar el aflojamiento del vástago. Además, se alivian las tensiones circunferenciales en el encastre monotrodado, lo que contribuye más a minimizar la formación de rajas.

Cuando un electrodo es monotrodado insertando un vástago antes de su envío, se sabe que mide lo que... [Seguir leyendo]

1. Un vástago roscado (11, 15) para su conexión en un encastre (3, 4) formado con una rosca interna (19) , comprendiendo el vástago (11, 15) :

un cuerpo de vástago que tiene un eje central, porciones extremas primera (11a, 15a) y segunda (11b, 5 15b) , un plano medio (M) definido entre dichas porciones extremas, y una rosca externa (20) ; y teniendo dicho cuerpo de vástago un saliente que forma una superficie (12) de apoyo que se extiende radialmente más allá de dicha rosca externa (20) y que está orientada hacia una de dichas porciones extremas; y dicho cuerpo de vástago está formado para conectar electrodos (1, 2) de carbono formados con al menos 10 un encastre (3) que tiene la rosca interna (19) ; y dicha superficie (16) de apoyo forma parte de un reborde formado integralmente en dicho cuerpo de vástago; y en de dicho plano medio (M) o en sus inmediaciones, dicha primera porción extrema (11a, 15a) tiene un diámetro menor que dicha porción extrema (11b, 15b) , dicha superficie de apoyo está formada como una 15 superficie anular saliente (12) de dicha segunda porción extrema (11b, 15b) y dicha superficie de apoyo está orientada (12) en una dirección de dicha primera porción extrema (11a, 15a) , caracterizado porque cada una de dichas porciones extremas primera (15a) y segunda (15b) tiene una porción cónica (15c) formada con dicha rosca externa (20) .

2. El vástago roscado según la reivindicación 1 en el que al menos una de dichas porciones extremas primera y 20 segunda tiene una porción cilíndrica (15d) formada entre dicho plano medio (M) y dicha porción cónica (15c) .

3. El vástago roscado según la reivindicación 2 en el que dicha superficie (12) de apoyo se extiende de forma sustancialmente perpendicular y adyacente a dicha porción cilíndrica (15d) .

4. El vástago roscado según las reivindicaciones 2 o 3 en el que dicha rosca (20) está formada con espiras en

dicha porción cónica (15c) y dichas espiras tienen una altura reducida en una porción de las mismas que define 25 dicha porción cilíndrica (15d) .

5. El vástago roscado según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4 en el que dicha porción cilíndrica (15d) está formada como una reducción en diámetro de dicha porción cónica (15c) .

6. Un conjunto de electrodo que comprende:

un electrodo (1) de material de carbono formado con un encastre (3) que tiene una rosca interna (19) y un 30 extremo inferior;

un vástago (11, 15) de material de carbono formado con una rosca externa (20) para conectarse a dicho electrodo (1) y dos porciones extremas;

teniendo cada uno de dicho electrodo (1) y dicho vástago (11, 15) una superficie (12, 13, 16, 17) de apoyo configurada para entrar en contacto con la otra superficie de apoyo respectiva referida (12, 13, 16, 17) 35 cuando dicho vástago (11, 15) se enrosca en dicho encastre (3) , antes de que dicha porción extrema de dicho vástago (11, 15) alcance dicho extremo inferior de dicho encastre (3) ;

en el que dicha superficie (16) de apoyo forma parte de un reborde formado integralmente en dicho cuerpo de vástago;

caracterizado porque cada una de dichas porciones extremas primera (15a) y segunda (15b) tiene una 40 porción cónica (15c) formada con dicha rosca externa (20) .

7. El conjunto de electrodo según la reivindicación 6 en el que dicha superficie (12) de apoyo de dicho vástago (11, 15) está definido en un saliente formado en una de dichas dos porciones extremas y dicho saliente se proyecta radialmente más allá de dicha rosca externa (20) .

8. El conjunto de electrodo según las reivindicaciones 6 o 7 en el que dicha porción extrema de dicho vástago (11,

45 15) está formada con una porción sustancialmente cilíndrica (15d) adyacente a dicha superficie (12) de apoyo de dicho vástago (11, 15) .

9. El conjunto de electrodo según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8 en el que dicha rosca externa (20) de dicho vástago (11, 15) y dicha rosca interna (19) de dicho encastre (3, 4) tienen espiras de rosca con un paso sustancialmente uniforme, un pie, una cresta y un perfil con forma sustancialmente de V en el que al menos una de dichas roscas interna y externa está formada con una rampa con forma de cuña en dicho pie y en el que dichas crestas de otra rosca respectiva colindan con dichas rampas con forma de cuña cuando dicho vástago (11, 15) es atornillado en dicho encastre (3, 4) .