CN1133114A - 冶金容器的炉底电极 - Google Patents

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Abstract

用于一种用直流电工作的冶金容器的炉底电极，它由两个可互相连接用不同材料制成的部分组成，其中，朝容器外部并设在容器底部之外的部分被供入冷却剂，朝容器内部设计作为磨损件的部分与在容器内的金属熔池接触。磨损部分包括一个结构部分，它主要由一种与熔融金属类似的金属材料制成，以及包括一个耐高温材料制成的结构部分。

Description

冶金容器的炉底电极
本发明涉及一种用于直流电工作的冶金容器的炉底电极，它由两个具有不同材料可互相连接的部分组成，其中，朝容器外并设在容器底部外面的部分供入冷却剂，而朝容器内并设计为磨损件的部分与在容器内的熔融金属接触。
直流电工作的冶金容器，尤其是冶炼废钢铁的电炉，底部中至少有一个通常设计作为阳极的电极。在熔炼过程中，此底部电极处于熔池金属液面下方，因此，除受电流负荷之外，还受由于熔融金属造成的热、化学以及侵蚀的负荷。为了减小热磨损，在实际工作中冷却一组这种炉底电极。
由DE-OS4026897已知一种金属电极，它穿过直流电弧炉的炉壁并与在炉内的熔融金属接触，与此同时，电极的另一端可与电源和冷却液供应源连接。这种电极由两根可互相连接的杆组成，其中与熔融金属接触的杆用一种与熔融金属类似的材料制成。在工作过程中，此杆的端部由于和熔融金属接触而被熔化，并通过熔池搅拌被带走。
由EP0012050已知一种与熔融的金属接触的炉底电极，其中，在面朝熔池的端面设有一些装置，它们应减少电极附近熔融金属的热流运动。这些装置由许多长形的耐火构件构成，它们互相平行地靠放，并朝熔融金属的方延长导电体。在这种情况下，这些耐火的构件可完全埋入导电体内。
由此文件已知的连接设备有冷却构件，它们深深地插入冶金容器的耐火炉衬中。这种炉底电极不仅有另一种结构形式，而且出自于工作可靠性技术方面的原因使人们对它感到怀凝，这种电极直接通过设在头部附近的冷却构件的高度冷却作用是否也直接对电极尖端有效。此外，这种电极还有一个缺点，在电极头部熔化时，长形的耐火构件被从金属区冲出。
本发明的目的是，在避免上述炉底电极已说明的缺点的同时，采用简单的方法制成一种用直流工作的冶金容器用的便于维护、可更新和长寿命的炉底电极，这种电极在可靠传输电流的过程中，对围绕着它的耐火炉衬的磨损带来积极的影响。
此目的通过权利要求1的特征部分所述来达到。其中，炉底电极的磨损部分设计成这样的形式，即，它一方面允许有足够的电流从冷却部分传入熔池，并与此同时减少电极尖端区内的熔池搅拌。在熔炼期间，直流工作的冶金容器，尤其是按水仓作用原理(Sumpffahrweise)工作的电弧炉的通常用作为阳极的炉底电极，承受极高的热负荷。其结果是使与熔融金属接触的炉底电极的头部被熔化，并使电极材料与在容器内的熔融金属混合。此外，化合在熔融金属内的氧，在由于炉底电极造成的冷却区内自发地析出，从而导致激烈的熔池搅拌。在这种情况下，在电极尖端区内的速度可达4米/秒。因此在电极附近产生明显的腐蚀性磨损。由此带来不利的后果是耐火炉衬的严重剥落(Ausmuldung)，从而导致产生更高的流动速度的可能，其结果是炉底电极进一步磨损和耐火容器底部的严重磨损。
按本发明建议，将炉底电极的磨损部分设计为这样一种结构，即它阻止下炉缸的和由同样材料制成的电极前部的熔液流动，但与此同时既保证磨损部分散热，又能保证电能输入。为减少液态金属的流动建议采用下列基本结构：
-内部的金属芯，它朝容器内部的方向缩小，并被冶炼容器的耐火材料所围绕。
-炉底电极圆柱形磨损部分由与中心线同轴设置的用金属和耐高温材料制的结构部分构成，在这里上述材料最好是锆氧化物。
-由上述两个结构部分组合成一种沿磨损部分的长度具有适合于电流消耗和散热的横截面变化。
在这种情况下，各金属/耐火材料构件的结构应彼此协调，使液态金属的流速十分有效地降低，以及，电极头部的熔化深度减少到最低程度。小的流速导致显著减少容器耐火炉衬的腐蚀。
附图表示了本发明的一个举例。其中：
图1炉底电极的纵剖面；
图2a-c炉底电极磨损部分的横截面。
图1表示带有容器壁12和耐火炉衬13的冶金容器10片段。炉底电极11穿过壁12和炉衬13，它由冷却部分20和磨损部分30组合而成。在冷却部分20上连接有冷却剂供应装置22和供电装置23。在冷却部分20的端面21上，置有横截面积A相同的磨损部分30。
在图1的左部中，磨损部分30具有一种结构，它是由依次堆叠的圆柱体34.1至34.4构成，此时，朝冷却部分20的方向，圆柱体34的直径逐渐增大。
在图1的右部中，磨损部分30由一个耐高温的结构部分31和一个金属的结构部分32组合而成。
在图2中举例表示了耐高温的结构部分31和金属的结构部分32相互的排列关系。其他的排列方式也是可能的并在技术上是合理的。
举例2a与图1左侧相对应，表示了一种磨损部分30，它具有由横截面不同的圆柱体34.1至34.4构成的堆垛。
举例2b表示了一根中央金属杆38和一个金属套筒39，后者围绕着一个耐高温的套筒35。
举例2c表示了金属立柱36，它们装在一个耐高温的基体31中。
举例2d表示了平行排列的板37，它们由耐高温的材料31和金属的材料32组成。
符号表
10冶金容器
11炉底电极
12容器壁
13耐火炉衬
20冷却部分
21端面
22冷却剂供应装置
23供电装置
30磨损部分
31耐高温结构部分
32金属结构部分
33外轮廓
34金属圆柱体
35耐高温套筒
36金属立柱
37板
38金属杆
39金属套筒
S熔池
I中心心线
A横截面积
L长度

Claims (9)

1.用于用直流电工作的冶金容器的炉底电极，它由两个可互相连接且用不同材料制成的部分组成，其中，朝容器外并设在容器底部的部分供入一种冷却剂，而朝容器内并设计为磨损件的部分与在容器内的金属熔池接触，其特征为：磨损部分(30)
-有一个结构部分(32)，它主要由一种金属的并与熔融金属类似的材料制成，其中，在与冷却部分(20)连接的端面(21)上，具有一个与冷却部分横截面积(A)相配的外轮廓(33)，以及，它具有阻止在工作期间炉底电极(11)一部分熔化了的材料以及金属熔液流动的结构，以及
-有一个用耐高温材料制成的结构部分(31)，它具有与金属结构部分(32)相符的结构。
2.按照权利要求1所述之炉底电极，其特征为：金属结构部分(32)的阻止熔融材料流动的结构，由依次堆叠的圆柱体(34)构成，其中，朝冷却部分(20)的方向各圆柱体直径逐渐增大。
3.按照权利要求1所述之炉底电极，其特征为：金属结构部分(32)阻止熔融材料流动的结构，是一个平行于中心线(I)，并朝冷却部分(20)的方向逐渐增大的截锥体，它朝着容器(10)内部的端面面积，小于冷却部分(20)横截面积A的1/2。
4.按照前列权利要求之一所述之炉底电极，其特征为：金属结构部分(32)阻止熔融材料流动的结构，由一个具有与冷却部分(20)相同横截面积(A)的圆柱体构成，除了由金属材料制成的结构部分(32)之外，它还有耐高温材料制成的结构部分(31)，其中，磨损部分(30)的金属体积(Vmet)与冷却部分(20)的端面(21)到熔池的距离(L)之比为Vmet/L＝30-300(厘米3/厘米)。
5.按照权利要求4所述之炉底电极，其特征为：由耐高温材料制成的结构部分(31)含有耐腐和稳定的材料，例如由锆氧化物组成。
6.按照权利要求4所述之炉底电极，其特征为：金属结构部分(32)设计为与中心线(I)同轴延伸的套筒(39)的形式。
7.按照权利要求4所述之炉底电极，其特征为：金属结构部分(32)具有轴线与中心线(I)平行延伸的立柱(36)的形式。
8.按照权利要求4所述之炉底电极，其特征为：金属结构部分(32)具有轴线与中心线(I)平行延伸的板(37)的形式，板(37)由金属结构部分(32)和耐高温结构部分(31)组成。
9.按照权利要求1所述之炉底电极，其特征为：金属结构部分(32)的横截面积与可能传输的电流相适应，它的结构设计为，从冷却部分(20)的端面(21)起，连续加宽至磨损部分(20)的长度L×2/3的区域内达到最大值，以及，在朝容器内部方向继续延伸时，减小到一个小于1/2横截面积A的尺寸。
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