專利名稱:直流電弧爐底電極的制作方法
本發(fā)明屬于通過放電加熱裝置的電極領域。主要適用于直流電弧爐的底電極。
直流電弧爐，特別是工業(yè)煉鋼用的直流電弧爐的特點是高功率，具有電極消耗低、能耗少、爐料壽命長、熔池溫度均勻、對電網(wǎng)的干擾小等優(yōu)點，故在國際上得到了較快的發(fā)展。
在直流電弧爐中，底電極是一個重要的組件或一項重要技術。在現(xiàn)有技術中，IRCID-Clecim型直流電弧爐的底電極是外水冷鋼柱式。在鋼柱下部有水冷套，底部有水冷底墊通水冷卻。根據(jù)功率電流的大小確定電極的支數(shù)，為埃斯科冶金公司(S.M..E)提供的75噸、84MVA直流電弧爐就安裝了3支這種底電極。公告號為CN2122461U的中國專利，也提供了一種直流電弧爐的底電極。該底電極是采用兩種不同性能的材料聯(lián)接而成。電極上端為上小下大的園錐空心體，電極底座上端與電極上端緊密結合成一體，電極底座下有冷卻水道和兼作水道入口的空心電極，并與爐底殼聯(lián)接成一體。
上述底電極結構及其用水冷卻電極的方法，存在的缺點是1、耗水量大，而且為了造成湍流，還需要較高的水壓。
2、存在潛在的不安全因素，本發(fā)明的目的在于提供一種導電效率高、承載功率大、冷卻效果好及安全長壽的直流電弧爐底電極。
針對上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案其底電極由銅鋼焊接而成。底電極上端與鋼水接觸部分采用普碳鋼制成，底電極下端由紫銅做成。底電極上端和底電極下端呈倒“U”型，中間是一個口朝下的圓柱形腔體，底電極下端套裝在底電極上端的“U”型腔內(nèi)。使其水噴咀和霧化噴咀直伸到接近底電極下端“U”型腔體的頂部。底電極上端和底電極下端通過托圈裝配在絕緣耐火材料上，絕緣耐火材料由大法蘭將底電極固定在電爐爐底鋼板上。底電極周圍砌有耐火材料套磚，保護底電極。底電極通過電極夾和導電銅排(或母線)與電源正極相連。
冷卻系統(tǒng)由水噴咀、霧化噴咀、小水管、進水管、進氣管、排泄管和外套管組成；小水管和外套管分別與水噴咀和霧化噴咀相接相通，兩者套裝在底電極下端的U型園柱形腔體內(nèi)，并靠近頂部，進水管和進氣管與外套管相接相通。且進水管和進氣管上均裝有快速切斷閥。
在一個直流電弧爐爐底可安裝一根或多根底電極。每根底電極下端內(nèi)可包含1組成或多組水噴咀和霧化噴咀。
底電極的冷卻方法是以壓縮空氣和被壓縮空氣霧化的水為冷卻介質(zhì)，噴至底電極下端“U”型銅體內(nèi)腔表面的內(nèi)冷卻方式對電極進行冷卻。其冷卻作用是靠噴至冷卻表面細小水滴蒸發(fā)吸熱完成的。冷卻后的排出物是僅含少量水的氣、水混合物。
本發(fā)明在正常情況下既可采用氣-水霧冷卻，又可采用全水冷卻。正常情況下，采用氣-水霧化冷卻，當生產(chǎn)過程中一旦供氣系統(tǒng)發(fā)生故障時，能快速切換成水冷，進行全水冷卻，保證生產(chǎn)正常進行。當恢復供氣后，又可立即切換成氣-水霧化冷卻。
具體的冷卻參數(shù)如下當采用氣-水霧化冷卻時，水壓為0.15-0.5Mpa。水流量0.02-1.5M3/hr；氣體壓力0.4-0.8Mpa，氣體流量50-1500NM3/hr。
當采用全水冷卻時，水壓為0.2-0.5Mpa，流量為1.5-20M3/hr。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)、既可氣-水混合氣體冷卻，又可全水冷，適用面廣。
(2)、克服了風冷底電極冷卻系統(tǒng)設備龐大、復雜的缺點，又排除了水冷底電極潛在的不安全因素。
(3)、結構簡單，冷卻效果好。
(4)、易于修補維護，與優(yōu)質(zhì)保護套磚和爐底耐火材料相配合，可實現(xiàn)高壽命。
(5)、易于啟動，開新爐或冷啟動時，也無需輔助電極幫助。
現(xiàn)結合
附圖對本發(fā)明作進一步說明。
附圖為本發(fā)明直流電弧爐底電極的結構示意圖。
圖中，1為爐底耐火材料，2為底電極上端，3為底電極下端，4為托圈，5為絕緣耐火材料，6為爐底殼鋼板，7為大法蘭，8為電極夾和導電銅排，9為連接法蘭，10為外套管，11為小水管，12為進水管，13、14為快速切斷閥，15為進氣管，16為氣-水(或水)排泄管，17為水噴咀，18為霧化噴咀，19為底電極下端內(nèi)表面，20為耐火材料套磚。
底電極由底電極上端2和底電極下端3組成，底電極上端2由碳鋼制成，底電極下端3由紫銅制成。
底電極上端2和底電極下端3均為倒“U”型結構。中間是一個口朝下的園柱形腔體。底電極下端3通過焊接套裝在底電極上端2的“U”型園柱腔體中；底電極上端2和底電極下端3通過托圈4裝配在絕緣耐火材料5上；絕緣耐火材料5固定在大法蘭7上，法蘭7固定在爐底殼鋼板6上；整個底電極周圍砌有優(yōu)質(zhì)耐火材料保護套磚20；電極夾和導電銅排8夾持在底電極下端3上；小水管11與外套管10分別與水噴咀17和霧化噴咀18相接相通，兩者套裝在底電極下端3的“U”型園柱形腔體內(nèi)，并靠近頂部；進水管12和進氣管15與外套管10相接相通，并由快速切斷閥13、14控制；氣-水(或水)排泄管16與底電極下端3的“U”型腔體相通。
由水噴咀17、霧化噴咀18、小水管11、進水管12、進氣管15、排泄管16和外套管10組成冷卻系統(tǒng)。
當氣-水霧化冷卻工作時，關閉快速切斷閥13，打開快速切斷閥14，高壓氣體由進氣管15進入外套管10，由進水管11引入并由水噴咀17噴出的水經(jīng)由霧化噴咀18霧化，形成分散細小水滴，然后噴出，直接到達底電極下端3的U型腔體的頂部及四周，使底電極下端3得到良好冷卻，通過熱傳導作用，進而有效地冷卻底電極上端2，達到整個電極的良好冷卻效果。
當供氣系統(tǒng)發(fā)生故障時，關閉快速切斷閥14，切斷進氣管15，并打開快速切斷閥13，水經(jīng)進水管12進入外套管10，并通過霧化噴咀17，這時水通道起作用，將水噴至底電極下端3的U型腔體頂部和周圍，達到冷卻目的。
實施例一在0.5噸、650KVW的直流電弧爐上，安裝了本發(fā)明底電極1支，底電極中只有1組水噴咀和霧化噴咀，分別采用氣-水霧化冷卻和水冷卻方式對底電極進行冷卻，進行直流電弧爐冶煉操作。
采用氣-水霧化冷卻底電極的參數(shù)如下水壓0.15Mpa 水流量0.02-0.03M3/hr氣壓0.4Mpa 氣流量50-100NM3/hr采用全水冷卻底電極的冷卻參數(shù)如下水壓0.2Mpa 水流量2M3/hr試驗結果，冶煉平穩(wěn)、安全，底電極未發(fā)生過任何故障。該直流電弧爐采用本發(fā)明所述的底電極及其冷卻方法，其底電極壽命大于1000次。
實施例二在30噸、15000KVA直流電弧爐上，安裝了兩支本發(fā)明底電極，每支底電極中安裝有7組由水噴咀和霧化噴咀組成的冷卻系統(tǒng)。
在該直流電弧爐上，分別對底電極采用氣-水霧化冷卻和全水冷卻進行冶煉操作。
采用氣-水霧化冷卻底電極的冷卻參數(shù)如下水壓0.3Mpa， 水流量1M3/hr.支氣壓0.5Mpa 氣流量10003M3/hr采用全水冷卻底電極的參數(shù)如下水壓0.3Mpa 水流量10M3/hr.支經(jīng)使用證明，該底電極安全、可靠，該直流電弧爐底電極的壽命預計將大于1000次。
權利要求
1.一種直流電弧爐底電極，包含由鋼制作的底電極上端(2)和由銅制作的底電極下端(3)、砌在底電極周圍的耐火材料和由進水管、排水管及冷卻水管組成的冷卻系統(tǒng)，且底電極上端(2)和底電極下端(3)焊接而成，其特征在于[1]、底電極上端(2)和底電極下端(3)均呈倒“U”型結構，中間是一個口朝下的園柱形腔體；[2]、底電極下端(3)套裝在底電極上端(2)的U型園柱形腔體內(nèi)；[3]、冷卻系統(tǒng)由水噴咀(17)、霧化噴咀(18)、小水管(11)、進水管(12)、進氣管(15)、排泄管(16)和外套管(12)組成；小水管(11)和外套管(10)分別與水噴咀(17)和霧化噴咀(18)相接相通，兩者套裝在底電極下端(3)的U型園柱形腔體內(nèi)，并靠近頂部，進水管(12)和進氣管(15)與外套管(10)相接相通。
2.根據(jù)權利要求
1所述的底電極，其特征在于底電極上端(2)和底電極下端(3)通過托圈(4)裝配在絕緣耐火材料(5)上；絕緣耐火材料(5)固定在大法蘭(7)上，大法蘭(7)固定在爐底殼鋼板(6)上。
3.根據(jù)權利要求
1所述的底電極，其特征在于在一個直流電弧爐底部可安裝一根或多根底電極。
4.根據(jù)權利要求
1或3所述的底電極，其特征在于一根底電極下端(3)內(nèi)可包含1組或多組水噴咀(17)和霧化噴咀(18)。
5.根據(jù)權利要求
1所述的底電極，其特征在于進水管(12)和進氣管(15)上均裝有快速切斷閥(13、14)。
專利摘要
本發(fā)明屬于通過放電熱裝置的電極領域。主要適用于直流電弧爐。其特征在于底電極由帶倒U形腔體的底電極讓端和底電極下端組成。底電極下端焊接在底電極上端U形腔體內(nèi)。水噴嘴和霧化噴嘴直伸至底電極下端的U腔體頂部，為內(nèi)冷卻結構。底電極訴冷卻方法在正常情況下采用氣－水霧化冷卻，當供氣系統(tǒng)發(fā)生故障時，可迅速世換成全水冷。本發(fā)明克服了風冷底電極冷卻系統(tǒng)設備龐大復雜的缺點，又排除水冷底電極的潛在不安全因素。
文檔編號F27D11/10GKCN1048141SQ94101453
公開日2000年1月5日 申請日期1994年3月3日
發(fā)明者劉瀏, 張孟亭, 郭征, 劉運興, 丁永良 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (5),