CN1109160A - 一种在实施中带有炉底电极和耐火部件的直流电弧炉的操作方法 - Google Patents

Abstract

涉及一直流电弧炉操作方法，这种电弧炉配有至 少一个含有细长金属供电体(5)的炉底电极，该细长 金属体(5)穿过电弧炉炉床(3)、并裹以一用致密耐火 材料制成的外套(14)，包含至少一环箍(13)，其上端 与电弧炉中的熔化金属相接触。在电弧炉中断后的 再起动期间，将一由耐火材料制成、呈普通扁平形状 的自由耗损性环形部件(20)置于所述环箍的上端 (13′)，使之向上延伸扩展，旨在替代所述的环箍来与 被熔化的金属相接触。该方法特别适合于制钢用的 直流电弧炉，并旨在减小环绕炉底电极的耐火部件的 磨损。

Description

本发明涉及供熔化金属，特别是熔钢用直流电弧炉的操作，该直流电弧炉的电流路经通过至少一根穿过炉底的冷却炉底电极提供。更确切地说，本发明涉及能延长此炉底电极寿命的工艺方法。

众所周知，对这种类型的电弧炉，要使用一通常由钢制细长金属体组成的冷却炉底电极，此细长金属体穿过炉底，其一端和炉床上表面保持同高，以便与炉内的金属接触，而通过其另一端在炉壳下面延伸，与一直流电源相连接。

接触时如此来提高炉中待熔化金属装料的电位，使其与位于受控距离以下并连接至同一电源的石墨炉顶电极之间的电位差保持为这样，即待熔化装料与炉顶电极自由端之间建立起电板。

将形成炉底电极的细长体用一紧固装置与电弧炉炉壳机械地键合在一起，此紧固装置还提供细长体与电源之间的电插头。此装置包括，例如，一用强水循环冷却其外表面的铜套管，该铜套管环绕延伸至炉壳下部的细长体下端，并与在其上得以固定的炉壳保持电绝缘。

同样众所周知的是，该装置与上述铜套管（欧洲专利申请号0，178，981）一起，或独立的（英国专利申请号2，149，279），由一内冷铜连接器组成，后者向细长体的下方延伸，且与此细长体紧密接触，以确保形成良好的电插头。

细长体穿过炉床那一部分的周围裹有一由致密耐火材料制成的外套，它像细长体一样，显露在炉床表面，并视电弧炉耐火炉衬的厚度而定，由一个或几个叠合的环箍组成。这样，此外套形成一耐火材料井，从而可以容纳电弧炉操作期间由于细长体上端部分被熔化而产生的液化金属。这使该被熔化钢处于一封闭环境之中，而不会快速渗入炉床内。熔化前沿的水平面（即细长体底部固体部分和熔化部分之间的界面）视此井的高度而异，后者由于和炉中金属相接触的上表面部分的磨损而倾向于随操作周期内耐火炉床厚度的减小而同时减小。然而，由于贴近耐火外套下面的炉底电极下部突出部分的冷却而提供的热保持，使上述界面通常总是保持在高于耐火井的下端。其结果是，细长体部分被熔化而产生的液态金属总是停留在此被细长体固态部分塞向其底部的耐火井内。

在这种电弧炉的使用期间，通常为一捣打炉床的耐火炉床将不可避免地会发生磨损。此补救磨损常规方法是在被损炉床上重新抹一层捣打材料，这通常在预定的设备停产中断期间进行。

然而，业已观察到环绕细长体上端的耐火环箍所经受的磨损比炉床其他部分的磨损快，从而导致在炉底电极露出的炉床处形成一很大的孔。另外，这种磨损倾向于增加而无法用添加捣打材料来加以补救。

所以必须经常更换环箍，从而需延长电弧炉的中断时间，以及又至少对炉底电极附近的捣打炉床进行拆除和重建。

本发明的目的在于限制或者甚至是防止上部环箍的磨损，从而延长环箍以及整个炉床的寿命，减小操作中断以及为完成炉床重建而引起的花费。

考虑到以上这些要求，本发明的目的实际上是一种直流电弧炉的操作方法，通过此直流电弧炉的炉床，至少穿过一根由细长金属供电体组成的冷却炉底电极，此细长供电体穿越炉床的那一部分的周围裹有一暴露在炉床表面的致密耐火材料外套，且至少含有一个环箍。在该法中当电弧炉中断后从新起动期间，将一由致密耐火材料所作自由耗损性环形部件放置于所述环箍的上端，使这一部分向上延伸扩展，以便与电弧炉中被熔化金属接触，而不是与所述环箍接触。

所以正如可以看到的那样，本发明在于制作环绕炉底电极耐火外套上端的方法，旨在以自由耗损性耐火元件形式与电弧炉中被熔化的金属相接触，这种自由耗损性耐火元件易于置换，因为仅仅是把它放置于炉底。所以，本发明进一步目的在于提供一种后文权利要求中所定义的元件，以及含有这种元件的整个耐火外套。

按照本发明，可以观察到磨损速率的明显下降。采用按本发明的方法，可以使环绕电极周围的炉床厚度的减小从以前技术平均一次浇注的0.5mm下降到0.2mm。

在参照附图看了即将给出的描述以后将会对本发明以及其它特征和优点有更好的了解。其中，

图1是沿所述电弧炉炉底电极轴向的局部截面图，

图2是在电弧炉重新起动前，置于耐火环箍上的环形磨损部件图。

图1仅示出在邻近炉底电极的电弧炉的一部分。此电弧炉包含一带有金属壳体1的炉壳，其内部衬以砌砖2和形成炉床的耐火捣打材料3。

在安装炉底电极的区域，壳体1带有一加强法兰8，法兰8上用一螺栓（图中用轴线9表示）格一电绝缘板10固定在上面。壳体1/法兰8组件包括一环形孔口4，一细长钢体5穿过此环形孔口4，细长钢体5的上端暴露在电弧炉底上捣打材料层3的表面31上。细长体5的下端51从电弧炉底突出，并有一冷却铜套管6环绕在外面，冷却铜套管6通过其上端7固定在法兰8上。此套管还构成与直流电源（图中未画）相连的细长体5的电源插头。此细长体5/冷却套管6组件构成炉底电极结构的基本部分。

在套管6的上方，由延伸至整个炉床厚度的致密耐火材料（例如，经转动过的材料）制成的外套14包裹在细长体5的外面。此处该外套由叠合的三层环箍11、12和13组成，这三层环箍由环绕在它们外面的捣打材料3支托定位。此外套14形成一井，用以容纳在电弧炉操作期间由于细长体5的部分熔化而产生的液态金属。

在新电弧炉的情况下（或者在更换细长体5以及耐火环箍11、12和13，从而完成炉床重建以后），上环箍13的上端13′与捣打材料3的表面31齐平。在电弧炉的使用过程中，磨损发生在炉床3上以及上环箍13的上部。

图1中用虚线32表示在实施本发明以前使用的电弧炉中，在经过300次浇注以后炉床的磨损轮廓，而虚线33表示在同样条件下经1300次浇注以后所得高度扩张过的磨损轮廓。可以观察到的是，在300次浇注以后，上环箍13的磨损大于构成炉床其余部分的捣打材料3的磨损。在1300次浇注以后，很大的磨损甚至影响到第二环箍12，这一点由环箍上扩张很宽的孔形得以证明，而捣打材料层3的磨损则大体保持均匀。

要注意的是，由于这种磨损，来自电弧炉装料和细长体5的熔化而产生的液态金属完全充满如此形成的空腔，盖住环箍的上部边缘，并与捣打材料3直接接触。

当电弧炉出空以后，固化金属通常停留依附在磨损扩张部分的表面。其结果是，位于该处的捣打材料于是必需用这些固化金属碎片加以复盖。在以后电弧炉再起动时，这些碎片重新熔化，使该处不与环箍或下面捣打材料连在一起的捣打材料很快分离，环箍上的磨损以及邻近的捣打材料上的磨损因而增大。

本发明的方法旨在消除或者至少减小耐火环箍的这种强烈磨损。该法的使用如下所述。

在电弧炉预定的停产中断期间，通常是在周末，将熔化过的最后一次金属装料从电弧炉内出空。必须注意，使外套14形成的耐火井中所容纳被熔化金属的水平面位于上部环箍13剩余部分上部边缘13′的下面，从而尽可能地避免环箍13该上部边缘上金属的分离。在电弧炉再起动之前，将一由耐火材料制成的可互换环形部件20同轴地置于此环箍上，并相互之间形成可能的最佳接触，如图2所示那样。

此环形部件形成一使在其下面的环箍（它们的内径最好大体相等）得以延伸扩展的自由耗损性组件，并具有足够厚度，以便一方面提供其机械强度，而在另一方面，限制其沿厚度方向上通过的热流量。

事实上，此环形部件基本上旨在防止热冲击，如果没有此环形部件，则该热冲击将由环箍13的上端部分承受。事实上，已可以证明，上述环箍13上端部分的强烈磨损主要起因于组成环箍的捣打材料形成横向裂纹造成的碎裂。这一损坏显然是由环箍的上端边缘突然与电弧炉再起动期间首批被熔化废钢产生的热熔融钢水相接触而造成的热冲击所引起，相反位于环箍再下面的捣打材料以及细长金属体5，则由于停产中断期间发生的冷却而依然处于低温状态。

在电弧炉的再起动期间，按本发明装配的环形部件20阻止被熔化金属直接与环箍的上端边缘相接触。该环形部件将热冲击吸去，使环箍13上端有足够长的时间，通过与细长体5相接触而传导发热，细长体5自身则随着炉料开始熔化而很快被加热。

应该注意的是，环形部件20并不是通常所接受的这种表示意义上的“磨损部件”，而是一旨在电弧炉再起动时暂时用来保护环箍的牺牲防护部件。事实上，环形部件20并非旨在用来补救电弧炉使用期间所必定发生的环箍正常磨损。并且此提供环箍上端部件临时防护的环形部件在电弧炉首批炉料熔化时很快断裂开，因为正是这一部件吸走了上面所提到的热冲击。另外，只要该部件的损坏仅在环箍达到正常工作温度以后完成，则不会产生问题：例如，此部件的寿命可以只有几个小时。

这样，环形部件20的材料可以是一种普通的耐火材料，比起环箍的组成材料其价格要便宜得多。

可以采用或者具有良好隔热特性的耐火材料，此时环形部件的厚度可以降低或者相反，可以采用由隔热特性较差材料作成的较厚部件。

该环形部件最好具有环圈形式。其外径大体上比在其上所放置环箍13的大，从而盖住邻近的捣打材料。这样在熔化开始时可以防止来自液体炉料的金属向环箍与邻近捣打材料之间内渗。

同样需要指出的是，只要中断时间足够长，能够使外套14大体上冷却下来，则环形材料部件（20）的装配可以在再起动前电弧炉的中断期间进行。事实上，已经注意到，如果所述环形部件在再起动时没有被装上，甚至在以后再起动期间已被重复使用，则环箍13可能要承受高度的磨损。这是由于以下事实，即在没有环形部件20的情况下，环箍13的上部边缘被不规则侵蚀，特别是在前述扩张孔形情况下更是如此。因此，当环形部件20再次使用时，在它和其下面的环箍13之间留有一区域，液态金属可以在熔化开始时渗入这一区域，并再次引起使环箍产生快速磨损的热冲击。

然而，如果能够保持环箍的温度足够高，达到使热冲击作用不致发生或可忽略的程度，则本发明并不局限于在每次再起动时环形部件进行系统的配置。

Claims (5)

1、一种直流电弧炉的操作方法，它包括，穿过其炉底至少有一根炉底电极，此炉底电极包含一细长金属供电体，其环绕通过炉床的那一部分裹以一与炉床表面齐平、由用致密耐火材料制成的外套，并含有至少一个环箍(13)，其特征在于，在电弧炉中断后的再起动期间，一由致密耐火材料制成的自由耗损性环形部件(20)被置于所述环箍(13)的上端(13′)上，部件(20)取代所述环箍(13)向上扩展延伸，以便与电弧炉中的被熔化金属相接触。

2、如权利要求1所述直流电弧炉的操作方法，其特征在于，所述由致密耐火材料制成的自由耗损性环形部件（20）用一普通的耐火材料作成。

3、如权利要求1所述的直流电弧炉的操作方法，其特征在于，所述自由耗损性环形部件（20）所用的致密耐火材料由一隔热耐火材料作成。

4、如权利要求1所述的直流电弧炉的操作方法，其特征在于，所述自由耗损性环形部件（20）为一位于环箍（13）上端的环圈形状，其外径大体上大于所述环箍的外径。

5、如权利要求1所述的直流电弧炉的操作方法，对由耐火材料所作，旨在包裹直流电弧炉炉底电极的外套（14），含有至少一个环箍（13），其特征在于，它还包括一置于所述环箍（13）上端的自由耗损性环形部件（20）。

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