ПОДОВЫЙ ЭЛЕКТРОД МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 1996 года по МПК H05B7/06 F27B3/08 C22B9/21 

Изобретение относится к подовому электроду для металлургической печи постоянного тока, предназначенной для обработки металлов в жидком состоянии, в частности, стали.

Из заявки ЕР-А-0.178.981, кл. НО5В 7/08, 1986 известен половый электрод, включающий массивную свинцовую часть, расположенную между корпусом электрода, пересекающего стенку, и насадкой из металла хорошего проводника тепла и электричества, снаружи стенки в удлинении корпуса электрода. Таким образом электрический контакт между корпусом электрода и насадкой проводником улучшается. Однако, это исполнение части электрода из массивной свинцовой детали не предусмотрено для решения проблемы, связанной с зажиганием электрических дуг, когда расплавленный свинец из железного лома просачивается вокруг электрода.

Из заявки ЕР-56.225, кл. F27В 3/08, 1987 известен также электрод, образуемый истираемой стальной деталью, которая полностью покрывает верхний конец охлаждаемого медного бруса, пересекающего шахту печи и служащего электрическим соединением истираемой детали. Слой металла небольшой теплопроводности и высокой энтапии плавления предусмотрен между истираемой (изнашиваемой) деталью и медным брусом, чтобы абсорбировать местные перегревы истираемой детали, которые в отсутствие указанного металлического слоя могли бы передаваться путем проводимости медного бруса и вызывать расплавление. Этот электрод также не позволяет решить проблему, затронутую выше.

Известен наиболее близкий к изобретению электрод этого типа, который описан во французском патенте, опубликованном под N 2 572 873, кл. НО5В 3/О3, 1986, включающим металлический брус, насадку из материала хорошего проводника тепла и электричества и втулки, также хорошего проводника тепла и электричества. Насадка и втулка интенсивно охлаждаются водой. Втулка окружает брус на части его длины с радиальным зазором, так чтобы оставить свободное кольцеобразное пространство между ними.

Этот электрод имеет следующий недостаток. Железный лом, плавящийся в печи для получения жидкой стали, часто содержит свинец. Этот свинец плавится, собирается на дне печи рядом с электродом, проникает между огнеупорами печи и металлическим брусом и неравномерно распределяется в свободном пространстве между муфтой и брусом. Таким образом свинец, накопленный неравномерно в свободном пространстве, создает незначительные местные контакты, которые вызывают электрическое зажигание между втулкой и брусом. Эти электрические зажигания разрушают втулку.

Настоящим изобретением решается задача создать подовый электрод для металлургической электропечи с постоянным током, функционирование которого не нарушалось бы из-за присутствия свинца в железном ломе.

Это достигается тем, что подовый электрод металлургической печи постоянного тока, содержащий металлический брус, один конец которого контактирует с ванной для расплавленного металла, а другой выступает за пределы днища печи, охлаждаемую водой втулку из теплопроводящего и электропроводящего материала, насадку, размещенную на конце бруса, выступающего за пределы днища, выполненную из теплопроводящего и электро-проводящего материала и контактирующую с охлаждаемой втулкой, которая установлена концентрично вокруг выступающей за пределы днища части металлического бруса с кольцевым зазором между брусом и насадкой, по изобретению, снабжен кольцевой деталью из тяжелого металла с низкой температурой плавления, охватывающей брус так, что тяжелый металл в расплавленном состоянии поступает в кольцевой зазор.

В первом варианте исполнения кольцевая деталь из тяжелого металла размещена на верхней части втулки.

Во втором варианте исполнения кольцевая деталь размещена внутри кольцевого зазора.

Предпочтительно, чтобы для изготовления кольцевой детали использовался тяжелый металл с низкой точкой плавления, например, свинец. Когда такой электрод находится под напряжением, он нагревается и нагревает свинец, который плавится. Расплавленный свинец заполняет затем все пространство между металлическим брусом и втулкой хорошим проводником тепла и электричества.

Количества расплавленного свинца достаточно, чтобы обеспечить хороший тепловой и электрический контакт между брусом и втулкой, являющейся хорошим проводником. Расплавленный свинец из железного лома добавляется к уже присутствующему свинцу и не создает мелких локальных контактов, вызывающих электрические зажигания. Следовательно, электрических зажиганий (разрядов) больше не возникает. Далее дано более детальное описание изобретения с использованием двух прилагаемых чертежей.

Фиг. 1 вид в разрезе подового электрода, согласно первому варианту выполнения изобретения.

Фиг. 2 вид в разрезе подового электрода, согласно второму варианту выполнения изобретения.

В первом варианте исполнения, представленном на фиг. 1, электрод имеет металлический брус 1, который расположен в днище 2 металлургической печи постоянного тока, такой какой является дуговая печь для получения жидкой стали путем расплавления железного лома. Брус может, например, быть стальной заготовкой.

Брус 1 одним своим концом 3 находится в контакте с жидкой сталью 4, содержащейся в печи. Другой конец 5 бруса 1 выступает за пределы днища 2 печи. Этот конец 5 снабжен медной насадкой 6, охлаждаемой путем циркуляции воды 7. Насадка 6 находится в тесном контакте с линейным медным соединителем 8 и соединена с клеммой электропитания, не показанной на чертеже. Насадка 6 имеет диаметр немного больше диаметра бруса 1.

Медная втулка 9 является хорошим проводником тепла и электричества и установлена концентрично вокруг выступающей за пределы днища 2 части металлического бруса 1. Эта втулка 9 находится в тесном контакте с насадкой 6 и линейным соединителем 8. Втулка 9 снабжена на внешней части спиральной канавкой 10 и окружена рубашкой (оболочкой) 11, образующей контур, в котором может циркулировать вода и интенсивно охлаждать втулку 9.

Втулка 9 имеет внутренний диаметр, равный внешнему диаметру насадки 6. Этот диаметр больше диаметра бруса 1 и между втулкой 9 и брусом 1 остается свободный зазор 14.

Над втулкой 9 размещена кольцевая деталь 15, охватывающая брус 1 и закрывающая зазор 14. Кольцевая деталь 15 изготавливается из тяжелого металла с низкой точкой плавления, предпочтительно из свинца.

Комплект крепится на днище 2 печи пластиной 16 с винтом 17.

Когда электрод находится под напряжением, электрический ток нагревает брус 1, который путем проводимости нагревает кольцевую деталь 15, которая быстро плавится, и расплавленный свинец заполняет зазор 14, обеспечивая прекрасный электрический и тепловой контакт между брусом 1 и втулкой 9, при этом объем металлического кольца 15 рассчитан так, чтобы быть равным или больше объема зазора 14. Свинец из железного лома, проникая между днищем 2 и брусом 1, добавляется к расплавленному свинцу, не нарушая электрический контакт.

Во втором варианте исполнения, представленном на фиг. 2, электрод состоит из металлического бруса 21, выполненного, например, из стальной заготовки, пересекающего днище 22 металлургической электропечи с постоянным током.

Конец 23 бруса 21 контактирует с жидкой сталью 24. Другой конец 25 снабжен медной насадкой, охлаждаемой путем циркуляции воды 27.

Брус 21 охватывается втулкой 35, выполненной из тяжелого металла с низкой точкой плавления, например, свинца.

Втулка 35 окружена втулкой 29, являющейся хорошим проводником тепла и электричества, выполненной, например, из меди. Эта втулка 29 идентична втулке 9 на фиг. 1. Она окружена рубашкой (обшивкой) 31, которая может через отверстия 32 и 33 получать воду. Комплект закреплен на днище 22 печи пластиной 36 и винтом 37.

Электрод соединен с клеммой электропитания на чертеже (не представлена) линейным соединителем 28.

Когда электрод находится под напряжением, он в соответствии с эффектом Джоуля нагревается и заставляет расплавляться свинец втулки 35, которая затем обеспечивает отличный электрический контакт между брусом 21 и втулкой 29. Расплавленный свинец из железного лома добавляется к свинцу втулки 35, не нарушая электрические контакты и поэтому не вызывая электрические зажигания (разряды).

В первом варианте выполнения изобретения во время первого плавления кольцевой детали 15 свинец находится в том же месте, что и во втором варианте выполнения. Однако, первый вариант исполнения имеет преимущество в более легкой конструкции электрода, т.к. зазор 14 имеет обычно небольшой размер и проще заставить туда стекать свинец автоматически во время первого расплавления, чем размещать втулку 35 небольшой толщины во время сборки различных частей электрода.

Использование: в области металлургии, в конструкциях металлургической печи постоянного тока. Сущность изобретения: подовый электрод содержит металлический брус, один конец которого контактирует с ванной для расплавленного металла, а другой выступает за пределы днища печи, втулку, охлаждаемую водой и выполненную из материала, являющегося хорошим проводником тепла и электричества, размещенную на конце бруса, выступающего за пределы днища, насадку из материала - хорошего проводника тепла и электричества - контактирующую с охлаждаемой втулкой. Втулка установлена концентрично вокруг выступающей за пределы днища части металлического бруса с кольцевым зазором между брусом и насадкой. Брус охватывает кольцевая деталь (КД) из тяжелого металла c низкой температурой плавления, в качестве которого можно использовать свинец. Тяжелый металл в расплавленном состоянии поступает в кольцевой зазор, КД может быть размещена внутри кольцевого зазора. Возможно также размещение КД на верхней части втулки. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Подовый электрод металлургической печи постоянного тока, содержащий металлический брус, один конец которого контактирует с ванной для расплавленного металла, а другой выступает за пределы днища печи, охлаждаемую водой втулку из теплопроводящего и электропроводящего материала, насадку, размещенную на конце бруса, выступающего за пределы днища, выполненную из теплопроводящего и электропроводящего материала и контактирующую с охлаждаемой втулкой, при этом втулка установлена концентрично вокруг выступающей за пределы днища части металлического бруса с кольцевым зазором между брусом и насадкой, отличающийся тем, что он снабжен кольцевой деталью из тяжелого металла с низкой температурой плавления, охватывающей брус так, что тяжелый металл в расплавленном состоянии поступает в кольцевой зазор. 2. Электрод по п. 1, отличающийся тем, что кольцевая деталь размещена на верхней части втулки. 3. Электрод по п. 1, отличающийся тем, что кольцевая деталь размещена внутри кольцевого зазора. 4. Электрод по пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве тяжелого металла с низкой температурой плавления используют свинец.