УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА Российский патент 2007 года по МПК H05B7/12 

Настоящее изобретение основано на известном устройстве для охлаждения графитовых электродов дуговых печей с помощью охлаждающей воды, которую разбрызгивают по поверхности этих электродов (DE-A-19806332). Это устройство охлаждения имеет под электрододержателем, закрепленным на рукаве электрододержателя, разбрызгивающее кольцо, образованное подающей охлаждающую воду трубой и снабженное обращенными к поверхности электродов распылительными соплами. Когда распыленные струи одновременно смачивают поверхность электрода, за счет такого охлаждения снижается расход электрода и обеспечивается также защита зажимных приспособлений электрода от слишком сильного теплового воздействия. Однако случается, что отдельные сопла полностью или частично закупориваются, например брызгами расплава, и при этом распыленные струи не достигают электрода совсем или не достигают предусмотренной области его поверхности.

В основе настоящего изобретения лежит задача преодоления этого недостатка. Эта задача решается посредством того, что распылительные сопла оснащают средствами подвода сжатого воздуха, который служит для лучшего распределения и, в данном случае, также для направления охлаждающей воды на подлежащие охлаждению части. Преимущественно, эти средства выходят в отверстия распылительных сопел. Благодаря изобретению охлаждение становится более эффективным, и снижается расход охлаждающей среды. Достаточное охлаждение может быть сохранено благодаря лучшему распределению даже в том случае, когда выйдут из строя одно или несколько распылительных сопел. Подвод сжатого воздуха также усиливает распыленные струи, так что брызги из ванны расплава уже не могут так легко фиксироваться. Дополнительно, выход из строя сопел из-за действия брызг расплава может быть предотвращен с помощью того, что под соплами предусмотрен экран, перекрывающий непосредственное направление разлета брызг от ванны или электрической дуги к соплам.

Является известным (см. DE-C-19624481) охлаждение электрода посредством смеси воды и воздуха. Однако происходит это не с помощью распылительных сопел, которые расположены открытыми под электрододержателем в области, подверженной воздействию брызг расплава. Вместо этого электрод омывается охлаждающей средой внутри плотно окружающей его трубы, которая образует радиальный фиксатор электрода и как таковая составляет часть электрододержателя. Она запитывается в эту трубу посредством распределенных по периметру отверстий впуска воды и испаряется внутри трубы. Труба обеспечивает равномерное распределение по периметру электрода. Вода должна полностью испариться в трубе с тем, чтобы не достигать в жидком состоянии расплава, где она может привести к взрыву. Для того чтобы количество подведенной воды могло быть ограничено на испаряемый внутри трубы объем, вода может быть смешана с воздухом, который подается через отдельный ввод в отверстия впуска воды.

При этом известно также электрическое изолирование устройства охлаждения электрода от электрододержателя с тем, чтобы не допустить электрического пробоя, при котором могут быть повреждены как устройство охлаждения, так и электрододержатель. Вследствие этого обеспечивается защита не только устройства охлаждения, но и самого электрододержателя. Эта защита электрододержателя может быть улучшена, по сравнению с существующей в настоящее время конструкцией устройства охлаждения, за счет того, что устройство охлаждения электрода по существу закрывает электрододержатель с нижней стороны. Оно выполнено занимающим большую площадь и имеет внешний контур, который подобен электрододержателю или одинаков с ним (если смотреть снизу). Оно может быть закреплено на неподвижных частях электрододержателя. Оно может свободно выступать под подвижные части электрододержателя или, что более целесообразно, опираться на них таким образом, чтобы смещения этих частей при зажиме не препятствовали опиранию.

Для соединения и соответственно опирания устройства охлаждения электрода на электрододержатель должны быть предусмотрены разъемные крепежные приспособления. Чтобы они не выходили из строя под действием печи, они должны быть расположены над охлажденными частями устройства охлаждения электрода. Целесообразно, чтобы они были доступны со стороны.

Изобретение ниже более подробно поясняется с помощью чертежей, на которых представлен предпочтительный вариант исполнения. На них показаны:

на Фиг.1 - вид сбоку электрододержателя с устройством охлаждения;

на Фиг.2 - вид снизу электрододержателя с устройством охлаждения;

на Фиг.3 - частичный разрез по линии А-А на Фиг.1;

на Фиг.4 - показанная на Фиг.1 деталь «X»; и

на Фиг.5 - показанная на Фиг.4 деталь «Y».

На переднем конце 1 рукава электрододержателя с помощью фланцев 2 закреплен электрододержатель 3, который состоит из задней, стержневидной части 4 с соединенными с ней неподвижной зажимной колодкой (губкой) 5 и подвижной зажимной колодкой (губкой) 6. Такая конструкция известна из уровня техники и снабжена подходящими средствами привода и подвода охлаждающей среды.

Под электрододержателем 3 расположено устройство 10 охлаждения электрода, которое имеет внешнюю форму горизонтальной пластины, чьи очертания, как показано, в частности, на Фиг.2, по существу совпадают с очертаниями электрододержателя 3. В своей передней области она образует кольцевую деталь 11, которая охватывает электрод 12.

Охлаждающее устройство представляет собой плоский полый короб, образованный нижней стенкой 14, верхней стенкой 15 и охватывающей наружной стенкой 16. В области кольцевой детали 11 внутрь нее введена внутренняя стенка 17. С заднего конца 18 короб также закрыт подходящей стенкой и через трубопровод 19 соединен с источником охлаждающей воды.

Устройство 10 охлаждения связано с неподвижной частью 4 электрододержателя с помощью четырех крепежных приспособлений, которые на Фиг.2 в целом обозначены ссылочной позицией 20. Соответствующие крепежные приспособления могут быть предусмотрены на неподвижной зажимной колодке 5. Их конструкция подробно представлена на Фиг.3. На нижней пластине 21 электрододержателя имеются цапфы 22, которые своим выступающим участком 23 взаимодействуют с углублением 24 устройства 10 охлаждения и закреплены там с помощью устанавливаемого сбоку болта 25. Головка болта 25 посажена в углубление, защищенное пластиной 26, которая подходящим образом закреплена с возможностью разъема.

Цапфа 22 является электрически изолирующей. Например, она может быть выполнена целиком из электрически изолирующего материала. В представленном варианте исполнения она состоит из первой пластины 30, сваренной с нижней пластиной 21, изолирующей пластины 31 и соединенной с ней с помощью винтов пластины 32 под цапфу, причем винты 33 с помощью изолирующих вкладышей 34 электрически отделены от пластины 32 под цапфу. Из этого следует, что устройство 10 охлаждения электрически отделено от электрододержателя. Само собой разумеется, что и трубопровод 19 подвода охлаждающей воды также соответствующим образом изолирован.

Кольцевая деталь 11 устройства охлаждения может свободно перемещаться относительно закрепленной с помощью только что описанных крепежных приспособлений задней части устройства охлаждения. Лучше, если эта деталь дополнительно опирается на подвижную зажимную деталь 6. Для этого предусмотрено приспособление 35, которое более подробно изображено на Фиг.4. От зажимной колодки 6 выступает вниз опора 36, которая заканчивается изолирующей пластиной 37. На верхней стороне кольцевой детали 11 устройства охлаждения закреплена опорная плита 38 скольжения, которая накладывается на изолирующую пластину 37. Зажим 6 электрода может свободно перемещаться над этим опорным приспособлением в пределах заданной области, причем без потери опоры.

Дополнительное изолирование этих контактных колодок может способствовать тому, что не возникает образования токопроводящего мостика через пыль.

Устройство охлаждения действует как защитный тепловой экран, защищающий от действия тепла электрододержатель, и благодаря этому может существенно повысить срок службы последнего. Оно может быть легко смонтировано впоследствии на уже имеющихся конструкциях. Так как монтажные винты 25 защищены и таким образом гарантировано, что они остаются в работоспособном состоянии, то можно рассчитывать на более легкий и быстрый монтаж и/или соответственно демонтаж этих винтов.

Чтобы обеспечить возможность монтажа устройства охлаждения на уже установленном (введенном внутрь) электроде, можно предусмотреть, чтобы кольцевая деталь 11 устройства охлаждения была выполнена разъемной (составной).

Кольцевая деталь 11 устройства охлаждения также выполнена полой, как и его задняя часть. В стенке 17 расположены сопловые отверстия 40, через которые происходит разбрызгивание на поверхность электрода 12 охлаждающей воды, которая находится под избыточным давлением во внутреннем пространстве 41 устройства охлаждения. В отверстие 40 под углом выходит отверстие 42, отходящее от канала 43 сжатого воздуха, который приварен к внутреннему периметру стенки 17 возле ряда распылительных отверстий 40. Этот канал соединен не показанным здесь образом с трубопроводом 44 подачи сжатого воздуха (Фиг.1), который электрически изолирующим образом подсоединен к устройству 10 охлаждения.

Подвод сжатого воздуха к распылительным соплам 40 способствует распределению охлаждающей воды и образованию раздробленных (распыленных газом) струй. В этом случае поверхность электрода лучше смачивается и, соответственно, повышается охлаждающий эффект.

На Фиг.5 можно видеть, что нижняя стенка 14 по внутреннему периметру кольцевой детали 11 устройства охлаждения сильнее выступает вовнутрь за стенку 17. Благодаря этому устья сопловых отверстий 40 гораздо лучше экранированы снизу и защищены от брызг, которые могут привести к их закупорке.

Изобретение относится к устройствам охлаждения электрода. Это устройство расположено под электрододержателем. Оно имеет распылительные сопла для распыления охлаждающей воды, направленные на электрод. Сопла оснащены средствами подвода сжатого воздуха. Изобретение позволяет защитить электрододержатель при образовании дуги, улучшить распылительное охлаждение сопла. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Расположенное под электрододержателем устройство (10) охлаждения электрода, которое имеет направленные на электрод (12) распылительные сопла (40) для распыления охлаждающей воды, отличающееся тем, что сопла оснащены средствами (42, 43) подвода сжатого воздуха.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство (42) подвода сжатого воздуха выходит в отверстия распылительных сопел (40).3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ряд распылительных сопел (40) расположен на или в стенке (17) устройства охлаждения и вдоль этого ряда со стенкой (17) соединен трубопровод (43) подачи сжатого воздуха с помощью соединительных отверстий (42), ведущих к отверстиям распылительных сопел (40).4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что под выходными отверстиями распылительных сопел (40) предусмотрен экран (44), перекрывающий непосредственное направление разлета брызг от ванны или электрической дуги к выходным отверстиям.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно имеет под распылительными соплами (40) проходящую поперек продольной оси электрода стенку (14), край (44) которой для образования упомянутого экрана выступает дальше к электроду, чем сопла (40).6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что оно электрически изолировано от электрододержателя (3).7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно по существу закрывает электрододержатель (3) с нижней стороны.8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно закреплено на неподвижных частях (4, 5) электрододержателя (3) и опирается на его подвижную часть (6).9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разъемные крепежные и/или опорные приспособления (22, 25) для устройства (10) охлаждения электрода расположены над его охлажденными частями.10. Устройство по п.9, отличающиеся тем, что разъемные крепежные и/или опорные приспособления (22, 25) доступны со стороны.