CN110736343A - 一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿热炉技术领域，具体为一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉，利用温度与自焙电极电极糊在电炉内不同阶段不同位置的焙烧程度之间的函数关系，通过热成像技术实现电极焙烧程度测量及图示，达到有效及时掌握自焙电极焙烧程度的要求；其包括炉体和电极，所述电极的下半段的下端插在炉料中，所述电极的下半段的上端的外壁设有保护屏，所述保护屏底部与炉料之间的电极为电极裸露段，所述保护屏内电极下端的外壁上设有导电铜瓦，所述导电铜瓦的外壁上安装有压力环，所述导电铜瓦的上方设有炉内铜管，所述导电铜瓦内安装有热成像探头；其益效果在于：通过热成像探头对电极烧结过程温度的监测达到对电极烧结程度进行控制。

Description

一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉

技术领域

本发明涉及矿热炉技术领域，具体为一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉。

背景技术

用自焙烧电极的矿热炉，因其成本低，被广泛应用在冶炼普通硅铁合金、硅锰合金、铬铁合金、电石等含碳、含铁要求低的合金冶炼生产中。但自焙电极也有其固有的缺陷，比如焙烧速度和消耗速度的不平衡、焙烧质量不稳定、容易出现电极软硬断等严重问题，对连续生产、安全生产影响极大，国内已经出现多次重大人员伤亡事故，对行业生产造成严重后果。

造成其固有缺陷的原因主要有以下几个方面：(1)对生产某种产品的定型矿热炉来说，对电极糊的物理化学品质要求基本是稳定的。但自焙电极糊的生产原料受上游供应影响，其品质指标极不稳定，则由其生产出的电极糊品质也会出现波动，给矿热炉稳定生产带来较大影响；(2)矿热炉生产受其原料、供电、操作水平等影响，对自焙电极烧结速度和消耗速度产生了影响，造成其不平衡，出现烧结不够或压放太多的状况，后果就是电极会产生软硬断的可能。

上述第一个问题可以由供应商予以控制，但对于第二个问题的解决由于缺乏有效的测量手段，只有当出现严重后果时才能进行调整，还会出现矫枉过正的新问题，而目前国内外尚无有效办法对自焙电极烧结程度进行测量，基本依赖目视和长期操作和使用的经验来加以判断。

发明内容

本发明提供一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉，利用温度与自焙电极电极糊在电炉内不同阶段不同位置的焙烧程度之间的函数关系，通过热成像技术实现电极焙烧程度测量及图示，达到有效及时掌握自焙电极焙烧程度的要求，最终实现避免电极事故、稳定生产的目的。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉，包括炉体和电极，所述炉体的底部为炉底，所述炉底的上方依次为熔池和炉料，所述炉体的侧壁上设有若干与熔池相通的出铁口，所述出铁口的下方放置有钢水包，所述电极的下半段插入炉体内，且电极的下半段的下端插在炉料中，所述电极的下半段的上端的外壁设有保护屏，所述保护屏底部与炉料之间的电极为电极裸露段，所述保护屏内电极下端的外壁上设有导电铜瓦，所述导电铜瓦的外壁上安装有压力环，所述导电铜瓦的上方设有炉内铜管，所述电极的上半段露于炉体外，所述电极的上半段的下端的外壁上安装有集电环，所述集电环的一端连接有炉内铜管，所述集电环的另一端通过主变铜管连接有炉变，所述电极的上半段从下到上依次配合连接有承重座和抱紧结构，所述承重座与抱紧结构之间配合连接有小立缸，所述承重座与土建构造梁之间配合连接有大立缸，其特征在于：所述导电铜瓦内安装有热成像探头。

所述电极在导电铜瓦内部的长度是900-1000mm。

所述热成像探头安装在电极在导电铜瓦内约400mm的位置，此位置的温度在650度左右，在此温度时，电极糊开始达到硬化的程度，通过对此位置圆周上多点进行温度测量，然后在后台电脑进行热成像处理后，即可得到电极糊硬化程度的三维图像。

所述导电铜瓦内开设有安装槽，所述安装槽的顶部设有与安装槽相通的信号引出通道，所述安装槽内安装有导热耐磨块，所述导热耐磨块的中部设有与信号引出通道相通的插槽，所述插槽内插设有热成像探头，所述热成像探头的信号引出线路沿信号引出通道穿出导电铜瓦后与后台信号处理装置连接，所述安装槽与导热耐磨块之间通过螺栓安装有隔热绝缘块。

所述导热耐磨块由金属石墨材料制成，以便保证热成像探头具有耐磨性。

所述隔热绝缘块由云母材料制成，以便将热成像探头与导电铜瓦进行隔离，确保测量温度不受导电铜瓦温度的影响。

所述电极自裸露处至电极糊表面之间的距离大约是4000mm，所述电极裸露段正常生产时控制在200-300mm。

所述电极由电极钢壳和填充在电极钢壳内的电极糊组成。

本发明的有益效果在于：通过热成像探头对电极烧结过程温度的监测，可以得出电极糊石墨化烧结的程度，他们之间有着直接的函数关系，再通过控制电极料面以上裸露段长度来对烧结温度进行控制，由此可以对电极烧结程度进行控制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中图1中A处的局部放大图；

图3为本发明中图2的B-B剖视图；

图4为本发明中图3中C处的局部放大图；

图5为本发明中图4的D-D剖视图；

图6为本发明中图1中E处的局部放大图。

图中所示：炉体1，出铁口2，炉底3，电极4，熔池5，炉料6，电极裸露段7，压力环8，导电铜瓦9，保护屏10，炉内铜管11，集电环12，炉变13，承重座14，小立缸15，抱紧结构16，大立缸17，电极钢壳18，电极糊19，导热耐磨块20，隔热绝缘块21，螺栓22，热成像探头23，信号引出通道24，钢水包25，主变铜管26，土建构造梁27，信号引出线路28，安装槽29。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

以下实施例中涉及的零部件、结构、机构等，如无特殊说明，则均为常规市售产品。

一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉，如图1所示，包括炉体1和电极4，所述炉体1的底部为炉底3，所述炉底3的上方依次为熔池5和炉料6，所述炉体1的侧壁上设有若干与熔池5相通的出铁口2，所述出铁口2的下方放置有钢水包25，所述电极4的下半段插入炉体1内，且电极4的下半段的下端插在炉料6中，所述电极4的下半段的上端的外壁设有保护屏10，所述保护屏10底部与炉料6之间的电极4为电极裸露段7，所述保护屏10内电极4下端的外壁上设有导电铜瓦9，所述导电铜瓦9的外壁上安装有压力环8，所述导电铜瓦9的上方设有炉内铜管11，所述电极4的上半段露于炉体1外，所述电极4的上半段的下端的外壁上安装有集电环12，所述集电环12的一端连接有炉内铜管11，所述集电环12的另一端通过主变铜管26连接有炉变13，所述电极4的上半段从下到上依次配合连接有承重座14和抱紧结构16，所述承重座14与抱紧结构16之间配合连接有小立缸15，所述承重座14与土建构造梁27之间配合连接有大立缸17，其特征在于：所述导电铜瓦9内安装有热成像探头23。

所述电极4在导电铜瓦9内部的长度是900-1000mm。

所述热成像探头23安装在电极4在导电铜瓦9内约400mm的位置，此位置的温度在650度左右，在此温度时，电极糊开始达到硬化的程度，通过对此位置圆周上多点进行温度测量，然后在后台电脑进行热成像处理后，即可得到电极糊硬化程度的三维图像。测量信号经后台电脑处理后，能够显示实时的温度数据，对超出标准范围的数据进行报警提示。所述报警提示使用最新电脑科技技术和软件技术，完成电极糊从软化到硬化再到石墨化整个过程数学模型的成像，使得本装置在实际使用时更加形象生动。

如图3-图5所示，所述导电铜瓦9内开设有安装槽29，所述安装槽29的顶部设有与安装槽29相通的信号引出通道24，所述安装槽29内安装有导热耐磨块20，所述导热耐磨块20的中部设有与信号引出通道24相通的插槽，所述插槽内插设有热成像探头23，所述热成像探头23的信号引出线路28沿信号引出通道24穿出导电铜瓦9后与后台信号处理装置连接，所述安装槽29与导热耐磨块20之间通过螺栓22安装有隔热绝缘块21。

所述导热耐磨块20由金属石墨材料制成，以便保证热成像探头23具有耐磨性。由于热成像探头23与电极4的表面处于相对移动的状态，所以必须保证热成像探头23具有耐磨性，保证热成像探头23在长期使用过程中不会因磨损而损坏，同时由于金属石墨材料还具有较好的热传导性，确保了电极4的内部温度变化能够及时的被热成像探头23测量出来。

所述隔热绝缘块21由云母材料制成，以便将热成像探头23与导电铜瓦9进行隔离，确保测量温度不受导电铜瓦9温度的影响。由于导电铜瓦9本身需要冷却通道通水冷却，所以要将热成像探头23与导电铜瓦之间进行隔热处理。

如图5所示，所述信号引出通道24不处于导电铜瓦9内的冷却通道上，且其内部具有较高的光洁度，确保热成像探头23的信号引出线路28顺利引出。

如图1所示，所述电极4自裸露处至电极糊表面之间的距离大约是4000mm，所述电极裸露段7正常生产时控制在200-300mm。

如图3所示，所述电极4由电极钢壳18和填充在电极钢壳18内的电极糊19组成。所述电极4由电极钢壳18和电极糊19经由高温过程烧结而成。

通过长时间对矿热炉生产设备及生产工艺实践的总结，得出如图2所示的温度与自焙电极电极糊在电炉内不同阶段不同位置的焙烧程度之间的关系。

自焙电极在焙烧过程中的热量来源主要是导电铜瓦通过电极将高达100KA的电流送入炉内发热，电流在电极的电阻上消耗电能而发热；其次是炉内电极与炉料之间放电而产生的高温，通过电极热传导至电极内部，从而形成自下而上的由高到低的温度梯度。

本发明的工作原理为：电极烧结石墨化的程度与烧结时间和烧结温度有直接的关系，烧结时间长，烧结温度高则会使烧结向石墨化程度高的方向进行，反之亦然；而这两个影响因素中，烧结时间与电极消耗速度有正比关系，是矿热炉的内在属性决定的，没有控制办法，而烧结温度可以通过控制电极裸露段长度适度的进行控制；所以通过对电极烧结过程温度的监测，可以得出电极糊石墨化烧结的程度，他们之间有着直接的函数关系，再通过控制电极料面以上裸露段长度来对烧结温度进行控制，由此可以对电极烧结程度进行控制。

本发明的工作过程为：通过长时间总结会得出电极糊烧结合适的准确温度，一般测量过程会出现三种的结果，即该点温度偏高、适中、偏低，以此对应电极糊烧结过硬、烧结合适、烧结不够三种情况，为达到合适的烧结温度，将采取一下办法进行调节，当温度偏离正常要求过多时，应该检查电极糊的物理化学品质，对上游生产提出新的要求；当温度偏离不多时，应该通过调整电极裸露段7的长度进行控制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉，包括炉体(1)和电极(4)，所述炉体(1)的底部为炉底(3)，所述炉底(3)的上方依次为熔池(5)和炉料(6)，所述炉体(1)的侧壁上设有若干与熔池(5)相通的出铁口(2)，所述出铁口(2)的下方放置有钢水包(25)，所述电极(4)的下半段插入炉体(1)内，且电极(4)的下半段的下端插在炉料(6)中，所述电极(4)的下半段的上端的外壁设有保护屏(10)，所述保护屏(10)底部与炉料(6)之间的电极(4)为电极裸露段(7)，所述保护屏(10)内电极(4)下端的外壁上设有导电铜瓦(9)，所述导电铜瓦(9)的外壁上安装有压力环(8)，所述导电铜瓦(9)的上方设有炉内铜管(11)，所述电极(4)的上半段露于炉体(1)外，所述电极(4)的上半段的下端的外壁上安装有集电环(12)，所述集电环(12)的一端连接有炉内铜管(11)，所述集电环(12)的另一端连接有炉变(13)，所述电极(4)的上半段从下到上依次配合连接有承重座(14)和抱紧结构(16)，所述承重座(14)与抱紧结构(16)之间配合连接有小立缸(15)，所述承重座(14)与土建构造梁(27)之间配合连接有大立缸(17)，其特征在于：所述导电铜瓦(9)内安装有热成像探头(23)。

2.根据权利要求1所述的一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉，其特征在于：所述电极(4)在导电铜瓦(9)内部的长度是900-1000mm。

3.根据权利要求2所述的一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉，其特征在于：所述热成像探头(23)安装在电极(4)在导电铜瓦(9)内400mm的位置，此位置的温度在650度左右，在此温度时，电极糊开始达到硬化的程度，通过对此位置圆周上多点进行温度测量，然后在后台电脑进行热成像处理后，即可得到电极糊硬化程度的三维图像。

4.根据权利要求3所述的一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉，其特征在于：所述导电铜瓦(9)内开设有安装槽(29)，所述安装槽(29)的顶部设有与安装槽(29)相通的信号引出通道(24)，所述安装槽(29)内安装有导热耐磨块(20)，所述导热耐磨块(20)的中部设有与信号引出通道(24)相通的插槽，所述插槽内插设有热成像探头(23)，所述热成像探头(23)的信号引出线路(28)沿信号引出通道(24)穿出导电铜瓦(9)后与后台信号处理装置连接，所述安装槽(29)与导热耐磨块(20)之间通过螺栓(22)安装有隔热绝缘块(21)。

5.根据权利要求4所述的一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉，其特征在于：所述导热耐磨块(20)由金属石墨材料制成，以便保证热成像探头(23)具有耐磨性。

6.根据权利要求4所述的一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉，其特征在于：所述隔热绝缘块(21)由云母材料制成，以便将热成像探头(23)与导电铜瓦(9)进行隔离，确保测量温度不受导电铜瓦(9)温度的影响。

7.根据权利要求1所述的一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉，其特征在于：所述电极(4)自裸露处至电极糊表面之间的距离大约是4000mm，所述电极裸露段(7)正常生产时控制在200-300mm。

8.根据权利要求1—7所述的一种带自焙电极焙烧程度测量装置的矿热炉，其特征在于：所述电极(4)由电极钢壳(18)和填充在电极钢壳(18)内的电极糊(19)组成。

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