ЭЛЕКТРОДОДЕРЖАТЕЛЬ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ Российский патент 2008 года по МПК F27B3/10 F27D11/10 H05B7/101 

Изобретение относится к электрометаллургии, а именно дуговым плавильным и ковшевым электропечам переменного и постоянного тока для плавки и нагрева металла, оснащенным электрододержателями с токопроводящими рукавами.

Известен электрододержатель дуговой электропечи, содержащий токоведущий рукав, механизм зажима электрода и головку с контактными щеками, в котором токоведущий слой рукава выполнен в виде монолитной полой заготовки из алюминиевого сплава, армированного пучком стальных труб (см. патент РФ RU 2145469 С1).

Известен также принятый за прототип электрододержатель дуговой печи, несущий токопроводящий рукав которого выполнен в виде полой однослойной заготовки прямоугольной или овальной формы с каналами водяного охлаждения (см. описание германского патента DE 4236158 С1 от 17.3.94 г. Fig.1).

Недостатком известных конструкций электрододержателя является необходимость значительного увеличения его периметра и массы для достижения необходимого значения момента инерции и уменьшения в результате этого вибрации рукава электрододержателей под действием ударных коротких замыканий и резонансных явлений.

Для устранения вышеуказанных недостатков известных конструкций электрододержателя и обеспечения по необходимой жесткости при минимальных габаритах наружного периметра предлагается конструкция электрододержателя, состоящего из головки с хомутом и контактной пластиной для передачи тока от гибких кабелей короткой сети к контактной пластине и механизма зажима/разжима электрода. Отличительная особенность предлагаемой конструкции электрододержателя, обеспечивающая его преимущества перед известными конструкциями, заключается в том, что форма поперечного сечения токопроводящего рукава представляет собой эллипс (внутренняя часть), вписанный в прямоугольник (наружная часть) рукава.

Благодаря вышеописанной конструкции достигаются следующие преимущества заявляемого электрододержателя по сравнению с известными аналогами:

- обеспечивается необходимая жесткость, препятствующая вибрации электрододержателя под действием ударных токов короткого замыкания при минимальных наружных габаритах поперечного сечения токопроводящего рукава;

- обеспечивается однородность материалов, используемых при изготовлении рукава, благодаря чему исключаются процессы эрозии при протекании тока через поверхность раздела разнородных металлов. Это свойство важно при изготовлении рукава методом сварки, литья или штамповки;

- обеспечивается надежное экранирование механизма зажима/разжима электрода от воздействия внешних электромагнитных полей благодаря двойному экрану.

Особые преимущества заявляемый рукав приобретает в случае использования для его изготовления алюминиевых сплавов, обладающих малой плотностью, высокой электропроводностью и высокой прочностью, хотя в принципе для изготовления рукава можно использовать другие металлы, в частности сплавы на основе меди.

При исследовании отличительных признаков заявляемого электрододержателя не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся конструктивного исполнения токопроводящего рукава. Проведенный в процессе оформления заявки на предложенное изобретение поиск по научно-техническим источникам информации и выявлению источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, не позволил обнаружить аналог, характеризующийся признаками, тождественными существенным признакам данного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков, позволил выявить ряд существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков заявленной конструкции электрододержателя, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «новизна».

Дополнительный поиск известных решений для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» не выявил признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного электрододержателя или вытекающие явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

На фиг.1 изображен заявленный электрододержатель, вид сбоку, а на фиг.2 и фиг.3 - сечение рукава электрододержателя.

Электрододержатель включает головку, состоящую из хомута (1) с контактной пластиной (2) для передачи тока к графитированному электроду (14), токопроводящий рукав (3) для передачи тока от гибких кабелей (4) к контактной пластине (2) и пружинно-гидравлический механизм (5) зажима/разжима электрода (14). В поперечном сечении (фиг.2) рукав выполнен в форме эллипса (6), вписанного в прямоугольник (7). Толщина стенок эллипсной и прямоугольной частей составляет 0,5-1,5 глубины проникновения тока частотой 50 Гц в материал рукава (3). Нижний предел (0,5) отражает минимальную толщину рукава, обеспечивающую экранирование электромагнитного поля от проникновения в осевую полость рукава. Верхний предел (1,5) обусловлен необходимостью обеспечить достаточную механическую прочность рукава при эксплуатационных коротких замыканиях и резонансных явлениях.

Четыре периферийные полости рукава (8), (9), (10) и (11), ограниченные наружной поверхностью внутренней части (6) рукава эллиптического сечения и внутренней поверхностью наружной части (7) рукава прямоугольной формы, служат для протока охлаждающей воды. Пятая осевая полость (12), ограниченная внутренней поверхностью эллиптической части рукава, служит для размещения пружинно-гидравлического механизма (5) зажима/разжима электрода. В осевой полости рукава (3) последовательно с тягами пружинно-гидравлического механизма встроен датчик (13) измерения усилий зажима электрода. Токоведущий рукав заявленного электрододержателя может быть выполнен в виде сборной конструкции, составленной из четырех элементов (фиг.3), соединенных с помощью сквозных сварных швов (15), проходящих вдоль длины рукава через точки пересечения его наружного периметра и главных осей его поперечного сечения. В качестве материала рукава может быть использован любой металл или сплав с хорошей электрической проводимостью и достаточной механической прочностью. В частности, этим требованиям отвечает алюминиевый сплав АД 31.

Работа заявленного электрододержателя осуществляется следующим образом.

Хомут (1) под действием пружины пружинно-гидравлического механизма зажима/разжима (5) электрода прижимает графитированный электрод (14) к контактной пластине (2), обеспечивая передачу к нему тока, протекающего от гибких кабелей (4) через токопроводящий рукав (3). Проток воды в полостях (8), (9), (10) и (11) рукава (3) обеспечивает хорошее охлаждение рукава в процессе плавки, а также контактной пластины (2) электрододержателя. При необходимости перепуска или смены электрода пружина механизма (5) сжимается под действием гидропривода, освобождая электрод от давления контактной пластины. Усилие зажима электрода передается датчику (13). В случае недостаточного усилия зажима электрода оно может быть отрегулировано посредством изменения хода пружины пружинно-гидравлического механизма (5).

Таким образом, вышеперечисленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого электрододержателя следующих совокупных условий:

- заявляемое изобретение предназначено для использования в металлургии для плавки и нагрева металла в дуговых плавильных и ковшевых электропечах;

- подтверждена возможность реализации заявленного изобретения с помощью описанных в заявке средств и методов;

- преимущество изобретения состоит в возможности увеличения надежности срока службы электрододержателя в результате увеличения жесткости его конструкции при уменьшении габаритов, увеличения эффективности экранирования элементов механизма зажима электрода от электромагнитных полей, а также индикации усилий зажима электрода. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение относится к электрометаллургии, а именно к дуговым плавильным и ковшевым печам для плавки и нагрева металла. Электрододержатель состоит из головки с контактной пластиной, токопроводящего рукава и пружинно-гидравлического механизма зажима или разжима электрода, оснащенного датчиком усилия зажима или разжима электрода. Поперечное сечение токопроводящего рукава имеет форму эллипса, вписанного в прямоугольник. Толщина стенок эллипсной и прямоугольной частей составляет каждая 0,5-1,5 глубины проникновения тока частотой 50 Гц в материал рукава. Четыре периферийные полости рукава служат для протока охлаждающей воды, а осевая полость - для размещения механизма зажима или разжима электрода. Изобретение позволяет повысить надежность и срок службы электрододержателей в результате увеличения жесткости их конструкции при уменьшении габаритов, увеличить эффективность экранирования элементов механизма зажима электродов от воздействия внешних электромагнитных полей, а также исключить процессы эрозии при протекании тока за счет использования однородных материалов. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электрододержатель дуговой печи, состоящий из головки с хомутом и контактной пластины для подведения тока к графитированному электроду, токопроводящего рукава, передающего ток от гибких кабелей к контактной пластине, и пружинно-гидравлического механизма зажима или разжима электрода, отличающийся тем, что поперечное сечение токопроводящего рукава выполнено в форме эллипса, вписанного в прямоугольник, толщина стенок эллипсной и прямоугольной частей которого составляет каждая 0,5-1,5 глубины проникновения тока в материал рукава.2. Электрододержатель по п.1, отличающийся тем, что рукав имеет четыре периферийные полости, ограниченные наружной поверхностью эллипсной и внутренней поверхностью прямоугольной частей рукава, для протока охлаждающей воды и образованную внутренней поверхностью эллипсной части рукава осевую полость для размещения пружинно-гидравлического механизма зажима или разжима электрода.3. Электрододержатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что токопроводящий рукав выполнен в виде сборной конструкции, составленной из четырех элементов, соединенных с помощью сквозных сварных швов, проходящих вдоль длины рукава через точки пересечения наружного периметра и главных осей его поперечного сечения.4. Электрододержатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что пружинно-гидравлический механизм зажима или разжима электрода оснащен датчиком усилия зажима электрода.