НЕРАСХОДУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОД Российский патент 2001 года по МПК H05B7/08 

Изобретение относится к области цветной и черной металлургии, в частности к электропечам с погруженными в шлаковый расплав нерасходуемыми электродами, предназначенными для плавки рудного сырья и обеднения оборотных шлаков в производстве тяжелых цветных металлов, и может быть использовано также на руднотермических печах в производстве ферросплавов.

Известны конструкции электродов, включающие тело электрода, на погруженную в расплав часть которого наносится защитный слой. Токоподвод осуществляется через бугель со щеками, которые обжимают тело электрода [А.с. СССР N 401024] . Известны также конструкции электродов, аналогичные предыдущей, но для защиты электрода он снабжен осевым каналом для продувки газа [А. с. СССР N 337019]. Недостатком перечисленных электродов является их расходуемость.

Наиболее близким по технической сущности является нерасходуемый электрод [Боборин С.В., Русаков М.Р., Мосиондз К.И. "Исследование работы и механизма защиты погруженных в шлаковый расплав электродов при рудной и обеднительной плавке". Доклады совещания "Электротермия-94". С-Петербург, 1994, стр. 162-170] , состоящий (фиг. 1) из водоохлаждаемой части 1 и металлического наконечника из карбидообразующего материала 2. Через водоохлаждаемую часть и металлический наконечник проходит осевой канал 3 для подачи восстановительного газа. Водоохлаждаемая часть, выполненная из электропроводного (магнитного) материала, снабжена устройствами для подвода 4 и отвода 5 охлаждающей жидкости. С целью уплотнения между наконечником и водоохлаждаемой рубашкой размещены прокладки 6. Устройство для подвода тока к металлическому наконечнику представляет собой электродержатель 7, закрепленный на водоохлаждаемой рубашке.

Недостатком указанного устройства являются низкие электрические характеристики (большое реактивное сопротивление 0,1-0,14 мкОм и потери электроэнергии при прохождении тока по электроду).

Целью настоящего изобретения является улучшение электрических характеристик электрода.

Поставленная цель достигается тем, что в нерасходуемом электроде, содержащем водоохлаждаемую рубашку и металлический наконечник из карбидообразующего материала, через которые проходит сквозной осевой канал, согласно изобретению, токоподвод к металлическому наконечнику осуществляется по цилиндрической трубе, выполненной из материала с высокой электропроводностью, например меди, труба помещена внутрь водоохлаждаемой рубашки из немагнитного материала, нижний конец указанной трубы наглухо крепится к металлическому наконечнику и сообщается с последним осевым каналом для продувки газа, а верхний конец выходит из водоохлаждаемой рубашки, которая герметично охватывает цилиндрическую трубу. Металлический наконечник может быть выполнен из немагнитной стали, например из жаропрочной немагнитной стали марки 12Х18Н9Т.

Размещение в осевом канале водоохлаждаемой рубашки, выполненной из немагнитного материала, цилиндрической трубы, выполненной из материала с высокой электропроводностью, позволяет использовать ее как для подачи защитного газа, так и для токоподвода к металлическому наконечнику. При прохождении электрического тока по цилиндрической трубе, выполненной из материала с высокой электропроводностью, например меди, и проходящей по оси электрода, ток проходит по участку (от верхнего конца трубы, к которому подводится ток, до нижнего, наглухо скрепленного с металлическим наконечником), обладающему минимальным реактивным сопротивлением из всех возможных вариантов конструкций токоподвода и путей прохождения тока. Кроме того, расположение токоподводящей трубы в водоохлаждаемой зоне снижает тепловые нагрузки и улучшает электрические характеристики токоподводящего устройства. Тогда как в прототипе конструкция узла токоподвода (через водоохлаждаемый держатель к металлическому водоохлаждаемому корпусу) ухудшает его электрические характеристики из-за значительного реактивного сопротивления участка электрической цепи, приходящегося непосредственно на электрод от держателя до рабочего конца электрода. Выполнение водоохлаждаемой рубашки из немагнитного материала сокращает потери электроэнергии на наведение вихревых токов в вышеуказанных металлических частях нерасходуемого электрода. Поэтому по сравнению с прототипом в заявляемой конструкции нерасходуемого электрода электрические характеристики последнего гораздо выше (соответственно 0,1-0,14 мкОм и 0,017 мкОм) [Еханович А.С. Справочник по физике и технике. М., Просвещение, 1976, с. 111, табл. 145], а потери электроэнергии соответственно меньше. При выполнении металлического наконечника из немагнитной стали дополнительно снижаются потери электроэнергии.

На фиг.2 представлена конструкция нерасходусмого электрода.

Нерасходуемый электрод включает:
- водоохлаждаемую рубашку 1, выполненную из немагнитной жаропрочной стали, с узлами подвода и отвода охлаждающей жидкости;
- металлический наконечник 2 из карбидообразующего материала с соплом 3;
- цилиндрическую трубу 4 из материала с высокой электропроводностью (меди), образующую сквозной канал 5, проходящий через водоохлаждаемую рубашку и наконечник, для продувки расплава восстановительным газом;
- устройство для подвода тока к металлическому наконечнику, представляющее собой электродержатель 6, присоединенный к верхнему концу медной трубы, причем верхний конец трубы расположен выше водоохлаждаемой рубашки;
- узел подвода восстановительного газа к цилиндрической трубе 7, расположенный выше токоподвода.

Нижний конец цилиндрической трубы 4 наглухо крепится к металлическому наконечнику 2 и сообщается с последним осевым каналом 3 для продувки газа, а верхний конец выходит из водоохлаждаемой рубашки 1, которая герметично охватывает вышеуказанную цилиндрическую трубу. Между водоохлаждаемой рубашкой и наконечником расположены медные уплотнительные пластины 6, которые служат также для улучшения электрического контакта цилиндрической трубы и наконечника.

Заявляемый нерасходуемый электрод работает следующим образом.

После подачи электроэнергии на электроды нерасходуемый электрод опускают вниз и, не доходя до уровня расплава 0,3-0,5 м, через осевой канал пропускают азот в количестве, необходимом для предотвращения заливки сопла. Погружают электрод в расплав при заданной мощности до необходимой величины заглубления, но не более чем длина наконечника. Включают подачу восстановительного газа, доводя его расход до заданной величины. При этом подачу азота прекращают или сохраняют при необходимой по технологическим требованиям величине. Электрический ток подается к нерасходуемому электроду через электродержатель, закрепленный на медной трубе. Через узел ввода водоохлаждаемой рубашки непрерывно подается охлаждающая жидкость.

Предлагаемая конструкция электрода позволяет улучшить его электрические характеристики в 6-8 раз, за счет улучшения электрических характеристик повышается стойкость электрода.

Список литературы
1. Авторское свидетельство СССР N 401024, 1971, кл. H 05 B 7/06.

2. Авторское свидетельство СССР N 337019, 1962, кл. C 21 C 5/56.

З. Боборин С.В., Русаков М.Р., Мосиондз К.И. "Исследование работы и механизма защиты погруженных в шлаковый расплав металлических электродов при рудной и обеднительной плавке". Доклады совещания "Электротермия-94", "Проблемы оптимизации технологического режима и методы расчета дуговых руднотермических печей". С-Петербург, 7-8 июня 1994 г., стр. 162-170.

4. Енахович А.С. Справочник по физике и технике. М., Просвещение, 1976, с. 111, табл. 145.

Изобретение относится к области цветной и черной металлургии и может быть использовано в электропечах с погруженными в шлаковый расплав нерасходуемыми электродами. Нерасходуемый электрод состоит из водоохлаждаемой рубашки металлического наконечника из карбидообразующего материала и устройства для подвода тока к наконечнику. Через водоохлаждаемую рубашку и наконечник проходит сквозной осевой канал, в котором размещена труба, выполненная из материала с высокой электропроводностью, например меди. Причем нижний конец трубы наглухо соединен с металлическим наконечником, а устройство для подвода тока соединено с верхним концом трубы. Металлический наконечник может быть выполнен из немагнитной стали. Технический результат - устройство позволяет улучшить электрические характеристики нерасходуемого электрода, повысив тем самым его стойкость. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Нерасходуемый электрод, включающий водоохлаждаемую рубашку и металлический наконечник из карбидообразующего материала, через которые проходит сквозной осевой канал, устройство для подвода тока к наконечнику, отличающийся тем, что в осевом канале водоохлаждаемой рубашки из немагнитного материала размещена цилиндрическая труба, выполненная из материала с высокой электропроводностью, например меди, нижний конец трубы наглухо скреплен с металлическим наконечником и сообщается с ним осевым каналом, а устройство для подвода тока соединено с верхним концом трубы. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что металлический наконечник выполнен из немагнитной стали, например стали марки 12Х18Н9Т.