Контактная щека дуговой электропечи Советский патент 1992 года по МПК H05B7/11 

Изобретение относится к области электрометаллургии, в частности может быть использовано в дуговых рудно-термических электропечах черной и цветной металлургии и химической промышленности.

Известна конструкция катаной контактной щеки с просверленными водоохлаждае- мыми каналами. Щека выполнена из медной плиты с просверленными каналами, в которые введены тоководоподводящие трубы.

Такая конструкция щеки обладает существенным недостатком, связанным с выполнением вертикальных каналов длиной более одного метра. Технология изготовления длинных каналов производится пушечным сверлом. При изготовлении щеки происходит увод сверла наружу, т.е. при изготовлении имеет место значительный процент брака.

Известна так же конструкция трубчатой контактной щеки Щека содержит медную плиту с закрепленной на ней тоководоподводящей U-образной трубой и накладкой для упора нажимного кольца.

Недостаток конструкции трубчатой щеки состоит в том, что трубы, контактируя с электродом, деформируют его и тем самым затрудняют нормальный перепуск электрода.

Целью изобретения является снижение расхода меди и увеличение срока службы контактной щеки путем повышения эффективности теплоотвода.

Указанная цель достигается тем, что в известной конструкции контактной щеки, содержащей медную плиту с закрепленной на ней U-образной токоподводящеи трубой и накладкой для упора нажимного кольца, U-образная тоководеподводящая труба закреплена на плите с наружной стороны и герметично закрыта коробом, заполненным на 50-70% объема сыпучим материалом, в котором .установлена дополнительно введенная L-образная труба с отверстиями на горизонтальной части, примыкающей к госл С

vj

х|

to

00

о

-&ь

ризонтальному участку U-образной трубы, в верхнем торце короба установлены выходные патрубки, а накладка прикреплена снаружи короба и выполнена со сквозным вертикальным пазом, патрубки выполнены направленными в сторону наружной поверхности электрода.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на: фиг. 1 - показан общий вид контактной щеки-, фиг. 2 - показан разрез Б-Б (продольный разрез) фиг.З - показан разрез А-А (разрез в плане);фиг. 4 - показан разрез Б-Б (продольный разрез верхней части щеки) фиг. 5 - показан узел I (крепление коробки к корпусу); фиг. 6 - показан вид в плане при круглом электроде.

Контактная щека дуговой электропечи содержит медный корпус 1, соединенный с тоководоподводящей U-образной трубой 2 с отогнутой верхней частью 3. Корпус 1 примыкает к поверхности электрода 4 корпус 1 снабжен наружной накладкой 5 под упор нажимного кольца. Накладка 5 выполнена со сквозным вертикальным пазом 6. Снаружи накладки 5 установлена через электроизолирующую прокладку металлическая плита 7.

Корпус 1 снабжен полой герметичной коробкой 6, расположенной по контуру корпуса с внешней его стороны, заполненной на 50-70% объема сыпучим материалом 9. Через верхнюю часть коробки 8 в ее полость введена U-образная труба 2, выходные патрубки 10, направленные на электрод 4 и L-образная труба 11, на горизонтальном участке которой выполнены отверстия 12, направленные вверх. Накладка 5 приварена к наружной поверхности корпуса 1 и коробки 8.

На верхних торцах трубы 2 приварены приемные втулки 13, в которые введены то- коподводящие трубы 14.

Коробка 8 может быть соединена с корпусом 1 с болтовым соединением 15 через уплотняющую прокладку 1&.

Контактная щека дуговой электропечи работает следующим образом. Электрический ток подается к щеке через трубу 14 и далее через трубу 2 попадает на корпус 1, т.к. труба 2 приварена к корпусу 1. Далее ток передается на электрод 4, так как корпус 1 примыкает к поверхности электрода 4. Прижим щеки к электроду 4 осуществляется упором нажимного кольца электрододержа- теля через плиту 7 и накладку 5.

При эксплуатации электропечи постоянно подается сжатый воздух через L-об- разную трубу 11, который выходит через отверстия 12 в полость коробки 8, которая на 50-70% объема заполнена сыпучим материалом 9. В качестве сыпучего материала используется высокотеплопроводные материалы, например, окись алюминия, циркония, кварцевый песок или зерна из любого

другого огнеупорного высокотемпературного материала.

Сыпучий материал 9 при определенном расходе воздуха или газа может перейти в псевдоожиженное кипящее состояние,

0 которое, как известно, характеризуется высокими значениями коэффициента теплоотдачи от нагретой щеки к погруженному в нее теплообменнику, роль которого выполняет U-образная труба 2. Поэтому от щеки будет

5 отводиться повышенное количество тепла. Заполнение объема сыпучим материалов на 50-70% объясняется тем обстоятельством, что сыпучий материал, через который снизу пропускают сжижающий воздух или

0 газ, при определенной скорости переходит из плотного слоя в псевдоожиженноэ состояние. Дальнейшее увеличение скорости сжиженного газа сопровождается интенсивным ростом коэффициента теплоотдачи

5 от кипящего слоя сыпучего материала и увеличением высоты слоя, занимаемого сыпучим материалом. Данное явление наблюдается вплоть до достижения максимального коэффициента теплоотдачи,

0 которая имеет место при оптимальной скорости ожижения сыпучего материала. Дальнейшееувеличениескоростипропускаемого через слой сыпучего материала сопровождается ростом высоты слоя,

5 занимаемым в рабочем пространстве щеки, и постепенным уменьшением коэффициента теплоотдачи от сыпучего материала к помещенной в него тепловоспринимающей поверхности. При дальнейшем увеличении

0 количества подаваемого газа имеет место резкое уменьшение коэффициента теплоотдачи и массовый вынос сыпучего материала из рабочего объема. На основе проведенных экспериментов установлено, что опти5 мальная высота слоя зернистого материала в рабочем пространстве контактных щек составляет 50-70%. Отработанный воздух или газ отводится через патрубки 10, направленные на электрод 4 (см, фиг, 4), благодаря

0 чему электрод 4 получает дополнительное тепло, которое может улучшить условия для коксования в нем электродной массы. Если в этом нет необходимости, патрубки 10 могут быть направлены вверх,

5 От контактной щеки, подверженной нагреву как от джоулевого тепла, так и от печных газов с колошника печи, тепло в предлагаемой конструкции отводится как в известной конструкции за счет контакта теплообменника с металлом щеки и выносимых с водой, а также за счет повышенного коэффициента теплоотдачи от псевдоожи- женного слоя к теплообменнику и кроме этого, за счет горячего воздуха или газа, выходящего через патрубки 10.

В результате такого охлаждения щеки на 3-5° повышается температура отводящей тепло от щеки воды. Это снизит температуру в наиболее горячих точках контактной щеки, что окажет влияние на продолжительность безаварийной работы контактной щеки.

Количество подаваемого сжижающего газа зависит от гранулометрического соста- ва сжижающего газа. С целью увеличения количества ожижающего газа и уменьшения его возможного выноса целесообразно использовать крупные частицы сыпучего материала порядка 2-3 мм. При этом линейная скорость ожижающего газа будет порядка 1,5-2,0 м/с и выше.

Предлагаемая конструкция может быть использована как для крупного (см. фиг. 6), так и прямоугольного электрода 4. В пред- лагаемой конструкции из меди выполняется лишь корпус 1 и токоподводящая труба 2, что же касается коробки 8, то она может быть выполнена из маломагнитной стали. Поскольку в корпусе 1 отсутствуют сверле- ные каналы для охлаждения щеки, то его толщина выполняется заметно меньшей, что дает экономию расхода меди, идущей на изготовление щеки,

Предлагаемая конструкция контактной щеки предусматривает возможность соединить коробку 8 с корпусом 1 болтовым соединением 15 через уплотняющую прокладку 16. Такое конструктивное исполнение может оказаться весьма удобным при ремонте контактной щеки, связанном с заменой сыпучего материала 9 или заменой самой коробки 8.

Формула изобретения

1.Контактная щека дуговой электропечи, содержащая медную плиту с закрепленной на ней U-образной тоководопод- водящей трубой и накладкой для упора нажимного кольца, отличающаяся тем, что, с целью снижения расхода меди и увеличения срока службы щеки путем повышения эффективности теплоотвода, U-образная тоководоподводящая труба закреплена на плите с наружной стороны и герметично закрыта коробом, заполненным на 50-70% объема сыпучим материалом, в котором установлена дополнительно введенная L-ообразная труба с отверстиями на горизонтальной части, примыкающей к горизонтальному участку U-образной трубы, в верхнем торце короба установлены выходные патрубки, а накладка прикреплена снаружи короба и выполнена со сквозным вертикальным пазом.

2.Контактная щека по п. 1. отличающаяся тем, что патрубки выполнены направленными в сторону наружной поверхности электрода.

ff-S L

& /3

Существо изобретения: То ко водо под водящая труба закреплена на плите с наружной стороны и герметично закрыта коробом, заполненным на 50-70% обьема сыпучим материалом, в который погружена U-образ- ная труба с отверстиями на горизонтальной части, выходные патрубки введены в верхний торец короба. Накладка прикреплена снаружи короба и выполнена со сквозным вертикальным пазом, обращенным в сторону плиты. 6 ил.

fur.f ри/-г

1$

Фиг.4