CN1027314C - 直流电弧炉 - Google Patents

Abstract

在一个直流电弧炉中，电弧在下炉缸下面伸展的大电流导线(18)的作用下朝离开供电装置(19)的方向偏转。这使下炉缸壁的一个部分过热。将炉衬层设计成使其朝向供电装置(19)张开的第一区段由一种导电率比其第二区段的材料的导电率低的材料构成，电弧就会回复对称地燃烧。此外还可以通过不均匀的炉衬层达致电弧的有针对性的偏转。

Description

本发明涉及一种直流电弧炉，该直流电弧炉具有一个被一个金属外壳包围住的下炉缸、至少一个接成阴极的电极、和至少一个导电炉底，炉底含有一层或多层炉衬层，这些炉衬层具有导电砖或其它起同样作用的填料并放置在一个覆盖着大部份炉底的接触板上，该接触板构成接成阳极并放置在一个底板上的导电炉底，所述接触板配设有多个穿过底板上的开孔并通过导线连接到靠近下炉缸设置的供电装置上的连接装置。

本发明引用了例如美国专利说明书4，550，413所公开的现有技术。

在大容量的直流电弧炉中，在电流进线和出线内流动的大电流引起电弧偏转。电弧不是垂直地燃烧，而是朝向炉壁，从而使该部位过热。

通过将电流进线和出线特别布置在下炉缸的下面并靠近下炉缸，就可以实现电弧的“定中心”。因此，在US-A-4，550，413和US-A-4，577，326中建议将这些导线敷设成使由流通的直流电流所形成的磁场对称地作用到电弧上。但是，这些措施是昂贵的，不但提高了成本而且也增大了炉子的占地面积。另一个技术方案是，使电极连同电极夹持装置可相对于下炉缸水平移动，以补偿电流进入和流出的不对称性。这个措施也是很昂贵的，因为在炉盖内要设有足够的空间来让电极移动。

尽管电流引线导致电弧的不符合要求的偏转，但是在实践中完全 有可能使电弧有针对性地沿一个方向或另一方向偏转，以在例如一个偏心的底部放液口区域内或在连续装料的炉子的所要求的区域内产生更多的热量。这只有通过电极相对于下炉缸作水平移动才有可能，但这些措施总是很昂贵的。

本发明的目的在于提供一种用简单的措施来达致电弧作有针对性的偏转与/或实现对称化的直流电弧炉。

实现本发明的目的技术方案在于，为了有针对性地偏转电弧，炉底的炉衬层分成几个区段，其中一个或多个区段的炉衬层用一种其导电率比其余区段的炉衬层的的材料的导电率低的材料构成。

为此，炉衬层在其朝向供电装置的区段最好至少部分由一种其导电率比其余区段的炉衬层的材料的导电率至少低25%的材料构成。

在具有偏心底部放液口的电弧炉中，在底部放液口区域的炉衬层的导电率低于其余区域的炉衬层的导电率是有利的。这样，电弧就朝向底部放液口偏转，从而使该处有更多的热量引入金属液内。

在采用海绵铁或废料连续装料的电弧炉中，电弧的偏转可以通过使在装料区的炉衬层的导电率比其余区域的炉衬层的导电率低来实现。距上述的情况类似，这将使电弧朝向装料区偏转，从而提高该处的供热。

本发明的优点特别体现在，不需要昂贵的在下炉缸的下面布线或靠近下炉缸布线或移动电极来实现有针对性的电弧偏转，这种偏转能按需要进行对称化，或有意地使电弧按一个预定方向偏转。由于炉衬层总是要定期更新的，现有的电弧炉也就可以装备本发明的炉衬层。

本发明的一些结构形式以及可达致的优点，借助于附图在下面进行详细说明。

在附图中示意地示出本发明的一个实施例，其中，

图1以纵向剖视图示出一种带有底部放液口的直流电弧炉的一个 实施例;

图1a是图1的一个细部图，示出在炉底的电连接装置;

图2是图1的电弧炉的下炉缸底的俯视图;

图3是图1的电弧炉的炉衬层的一个俯视图;具有在装料区带有增加供热的附加装置。

图4是图1的电弧炉的炉衬层的一个俯视图，示出在底部放液口区域带有增加供热的附加装置;

一种按图1的直流电弧炉具有一个配设有金属制外壳2的下炉缸1。炉盖和电极夹持装置已被略去。在实施例中，该炉只有一个接成阴极的实心电极3，但其数量也可以是两个、三个或多个，在电极3的下面以通常的方法取得一个电极点，即一个不含渣的金属液表面4。该炉具有一个以一个在下炉缸的凸台凸出部分6内的偏心底部放液口5的形式出现的放液装置。在炉底内固定有一个导电炉底，在此实施例中，该导电炉底含有三个分别由石墨砖或含石墨的砖8a、8b与8c构成的炉衬层7a、7b和7c，这些炉衬层放置在一个球盖形的接触板9上。在该接触板9上的连接装置10（图1a）穿过底板12上的开孔11向下伸出到外面。

邻接着炉衬层朝向外面的是常规的炉子砌体13。底板12可以设有冷却装置（未示出）以将其保持在尽可能低的温度下。炉衬层7a、7b与7c的砖8a、8b与8c用作金属液14与接触板9之间的导电体。

就这点来说，这种直流电弧炉相当于现有技术，并且已详述在例如美国专利4，228，314、德国专利说明书30  22  566、GB-A-2133125、还有DE-A-3241978中，前面的文件涉及传统的电弧炉，后面的文件涉及具有偏心底部放液口的电弧炉。

下炉缸的外壳2沿径向朝内伸并形成一个朝内突出的凸缘15，其端部16向上弯折。底板12在径向上伸出超越凸缘15。在交叠区域设有 一个绝缘材料制的环17。这样，炉子的整个底部就电绝缘地支承在下炉缸1内。同时，在炉壳2与底板12之间的、从而与导电炉底之间的绝缘是通过绝缘材料实现的。

连接装置10的分布可从图2所示的下炉缸1的下侧的俯视图看出，四个连接装置10有规律地分布在底部上，并可看到连接到电弧炉的供电装置19的大电流导线18。

图3所示的顶层炉衬层7a的俯视图示出砖8a的按本发明的分布。在具有一个典型地从45°到90°的张角α的、并朝供电装置19对称地张开的第一区段内，炉衬层7a、7b与7c的砖8a、8b与8c用一种含碳量低于第二区段22的砖的材料制成，第二区段22的砖的含碳量一般是10-20%重量比。因此，第一区段21的导电率低于此区以外的区域的导电率。

如果没有这一个措施以及没有像图2所示的布线（在图1中，布线和供电装置19中只是示意地示出），电弧就会在流过电极3与大电流导线18的电流的影响之下朝偏离供电装置19的方向偏转。反之，采用本发明的炉衬层的组成，单独从导电炉底本身考虑，导电炉底的电/磁中心点在一定程度上偏离几何中心。这样，金属液内的电流分布就受到影响，在第二区段22内的金属液有多一些电流流入，从而补偿地覆盖住由大电流导线18引起的偏转恒场。其结果因此是一个没有偏转的电弧运行。

“标准导电”砖与“弱导电”砖完全对应于现有技术，并且由有关厂商以各种各样的规格供应。但是，还可以使用具有跟石墨不同的电导体、例如其导电率由硼化物的含量来决定的电导体的砖。还可以用一种由基本上不导电的芯子包上或部分地包上一层金属外壳构成的砖。

这些炉衬层也可以不使用带有不同导电率的区段21、22，而用另 一种方式、例如通过在炉衬层的朝向供电装置19的区段内的炉衬层中分散地夹入低导电率的或不导电的砖来使该区段具有不同的导电率。

可以认为缺点的是，所建议的措施对一台新的设备来说并不能完全消除了偏转，例如由于张角选择得过小或过大、或是在第一区段21内的炉衬层的导电率定得不对所致。但是，由于炉衬层总是要定期更新的，试验阶段比起炉子的使用寿命还是比较短的，因此对炉子的运转和经济性影响很小。

在带有偏心底部放液口的电弧炉中、或是在采用废料或海绵铁连续装料的电弧炉中，在底部放液口区域或装料区域内的金属液的温度低于其余部位的金属液的温度。通过选择具有不同导电率的炉衬层区段，也可以为此目的使电弧实现有针对性的偏转，以便以这样的方式设定熔化区：

在图4中，除了第一区段21以外，具有一个设置有导电性较差的砖的第二区段23，这个区段以一个张角β对称地朝底部放液口5张开。对于张角β大小的设定及砖的导电率的设定，上述的与对称化有关的考虑都适用。当然，也可以通过单独使用区段23的结构来实现有针对性的偏转，如果例如使用根据美国专利4，577，326或美国专利4，550，413的现有技术来布线。

在图3中，还示出一个对电弧施加影响第三可能方案。此方案适用于采用海绵铁团粒或废料连续装料的电弧炉。在供电装置19对面、即在箭头24所指处、装料的情况下，实现沿装料方向偏转电弧的措施是，在具有张角ψ的区段25中，炉衬层的材料的导电率低于在区段22内的炉衬层的材料的导电率。在此情况下，此措施需要时也可以单独采用。

Claims (11)

1、一种直流电弧炉，它具有一个用一个金属外壳(2)包围住的下炉缸(1)、至少一个接成阴极的电极(3)、和至少一个导电炉底，炉底含有一层或多层炉衬层(7a、7b、7c)，这些炉衬层具有导电砖(8a、8b、8c)或其它起同样作用的填料并放置在一个覆盖着大部分炉底的接触板(9)上，该接触板构成接成阳极并设置在一个底板(12)上的导电炉底，所述接触板(9)配设有多个穿过底板(12)上的开孔(11)并通过导线(18)连接到靠近下炉缸设置的供电装置(19)上的连接装置(10)，其特征在于，为了有针对性地偏转电极，炉底的炉衬层(7a、7b、7c)分成几个区域，其中一个或多个区段(21、23，21、25)的炉衬层用一种其导电率比其余区段(22)的炉衬层的材料的导电率低的材料构成。

2、按权利要求1所述的电弧炉，其特征在于，炉衬层（7a、7b、7c）在其朝向供电装置（19）的区段（21）至少部分地由一种其导电率比其余区段（22）的炉衬层的材料的导电率低的材料构成。

3、按权利要求2所述的电弧炉，其特征在于，炉衬层（7a、7b、7c）在其朝供电装置（19）张开的第一区段（21）由一种其导电率比第二区段（22）的炉衬层的材料的导电率低的材料构成。

4、按权利要求3所述的电弧炉，其特征在于，第一区段（21）的张角在45°与90°之间。

5、按权利要求2至4中的任一项所述的电弧炉，其特征在于，在第一区段（21）内的炉衬层（7a、7b、7c）的导电率比在另一区段（22）的炉衬层的导电率至少低25%。

6、按权利要求1或2所述的电弧炉，其特征在于，该电弧炉具有一个偏心的底部液口（5），在底部放液口（5）区域内的炉衬层的导电率比在其余区域内的炉衬层的导电率低。

7、按权利要求1或2所述的电弧炉，其特征在于，该电弧炉具有海绵铁或废铁连续装料的装置，在装料区（25）内的炉衬层的导电率比在其余区域内的炉衬层的导电率低。

8、按权利要求1至4中的任一项所述的电弧炉，其特征在于，炉衬层由一层或多层含有石墨、硼化物或金属作为导电体的砖构成，或由一种由基本上不导电的芯子包上或部分地包上一层金属外壳构成的砖来构成。

9、按权利要求5所述的电弧炉，其特征在于，炉衬层由一层或多层含有石墨、硼化物或金属作为导电体的砖构成，或由一种由基本上不导电的芯子包上或部分地包上一层金属外壳构成的砖来构成。

10、按权利要求6所述的电弧炉，其特征在于，炉衬层由一层或多层含有石墨、硼化物或金属作为导电体的砖构成，或由一种由基本上不导电的芯子包上或部分地包上一层金属外壳构成的砖来构成。

11、按权利要求7所述的电弧炉，其特征在于，炉衬层由一层或多层含有石墨、硼化物或金属作为导电体的砖构成，或由一种由基本上不导电的芯子包上或部分地包上一层金属外壳构成的砖来构成。

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