CN1293529A - 直流电弧炉的炉底电极结构 - Google Patents

Abstract

一种直流电弧炉的炉底电极结构,包括金属圆棒电极本体,供插入至一个设置在电弧炉炉底上的孔洞内。电极下半部有环缘,其上有连接座。连接座包括圆形收纳槽及自收纳槽两侧向内及向外突伸出的内突缘及外突缘,连接座以其内突缘用螺栓结合至环缘的下方表面上。在外突缘与炉底之间设有连接法兰,并将连接座及连接法兰固定至炉底上。收纳槽在径向方向上位于环缘与炉底孔洞内缘之间,在连接法兰及电极环缘的下表面上设有绝缘环。

Description

直流电弧炉的炉底电极结构

本发明涉及一种直流电弧炉的炉底电极结构的改进，特别是涉及一种具有较长使用寿命的直流电弧炉炉底电极结构。

电弧炉是一般金属冶炼工业所熟知的金属冶炼设备。一般而言，直流电弧炉是在其炉体内部设置炉顶电极和炉底电极，并在其间施用适当的电力产生电弧，以熔化放置在炉体内部的金属材料。在现有技术中，法国CLECIM公司在1991年五月提出其直流电弧炉的设计，并取得美国专利第5191592号，其技术内容如下，在所附的图1中，其显示出电弧炉的一般结构，其包括有一炉体10，内设有一炉顶电极12，位于炉体10的上方，以及多个炉底电极14，固定在炉底16上，炉顶电极12和炉底电极14连接适当的电源，以施加电力至电极12、14上，由此产生电弧，从而进行金属冶炼操作。

同时配合图9，其中显示出现有的炉底电极14与炉体10之间的结合关系。炉底电极14是贯穿地设在炉底16上的穿孔20，每一电极14上均设有一突缘结构22，可供螺栓24穿过而将电极14固定至炉底16上，炉底16也是利用插销26加以结合至炉体10的底面开孔28，以使得电极14穿入至炉体10内部。如图10至图12所示，每一炉底电极14均包括有一根长的电极本体30，其下半部上设有一环缘32，在环缘32上方固定一个环状的连接座34，并以螺栓36将二者结合在一起。连接座34的内径大于电极本体30的外径，在其间形成一环状空间38。连接座34是利用螺栓24结合至炉底16上，且连接座34的外径大于炉底穿孔20的外径，因此能完全遮盖住穿孔20。为能在炉体10与电极14之间形成电绝缘隔离状态，在连接座34与炉底16之间设有绝缘环42，且在连接座34与电极14的环缘32之间设有绝缘环44。在连接座34的内径表面上套设有绝缘套环46。另外在炉底16上铺设有粉粒状的耐火材料48(如图20和图13中所示)，以供保护炉体10。

在冶炼操作时，熔融金属液中的较重杂质，例如铅等，会沉至炉底16上，并渗透穿过粉粒状耐火材料48，进而接触到炉底16，如图13中所示。炉底16上设有适当的排铅孔49，以供排出铅液。在铅液排出的过程中，由于缺乏适当的导引装置，因此常会接触到电极14。由于炉体10内部的熔融金属液与电极14在冶炼过程中，在电位上是不同相位的，因此当铅液接触到电极14时会造成短路的现象，缩短相关零件的使用寿命，造成直流电弧炉冶炼操作成本的增加，一般而言CELCIM公司所设计的电弧炉其平均使用寿命为一仟伍佰炉左右，在接近此限时则须参酌实际使用情形检视，并在适当时机更换炉底电极。

本发明的目的在于提供一种直流电弧炉的炉底电极结构，其内设有导引铅液装置，可有效地避免绝缘的破坏而造成电极短路情形的发生。

本发明的另一目的在于提供一种具有较长使用寿命的直流电弧炉炉底电极结构，以降低电弧炉操作成本。

本发明的目的是这样实现的，即提供一种直流电弧炉的炉底电极结构，包括有：一金属圆棒电极本体，可供插入至一个设置在电弧炉炉底上的孔洞内，该电极本体上设有一环缘；以及一连接座，包括有一环状的收纳槽，具有内壁部和外壁部，自收纳槽内和外壁部上向内及向外突伸出内突缘及外突缘，该内突缘结合至该环缘的下方表面上，该外突缘结合至该炉底上，以将该电极固定至该炉底上，其中该收纳槽在径向方向上大致位于该环缘与炉底孔洞的内缘之间。

在该外突缘与炉底之间设有一连接法兰，并利用螺栓将该连接座及连接法兰固定至该炉底上。该连接座的收纳槽在径向方向上位于该环缘与炉底孔洞的内缘之间，以增长其间的距离。在连接法兰及电极环缘的下表面上设有绝缘环，以做适当的电绝缘隔离。

下面结合附图，详细说明本发明的实施例，其中：

图1为直流电弧炉的示意剖视图；

图2为一分解图，显示出本发明的炉底电极与直流电弧炉的炉体间的结合关系；

图3为本发明的直流电弧炉炉底电极的外观图；

图4为本发明的直流电弧炉炉底电极的分解图；

图5为本发明的直流电弧炉炉底电极结合至直流电弧炉炉底的剖视图；

图6显示出本发明的直流电弧炉炉底电极在熔融铅液流入其内的情形；

图7为本发明的直流电弧炉炉底电极第二实施例的分解图；

图8为本发明直流电弧炉炉底电极第二实施例结合至电弧炉炉底的剖视图；

图9显示出现有的直流电弧炉炉底电极与直流电弧炉炉体间的结合关系；

图10为出现有直流电弧炉炉底电极的外观图；

图11为出现有直流电弧炉炉底电极的分解图；

图12为出现有直流电弧炉炉底电极结合至电弧炉炉底的剖视图；

图13显示出现有直流电弧炉电极在绝缘层破裂而熔融金属液流入其内时，金属液接触到其连接座的情形。

请参阅附图，特别是图2，其显示出本发明的直流电弧炉炉底电极总成114与电弧炉的炉体10之间的关系。炉底电极总成114贯穿过设在电弧炉的炉底16上的穿孔20，而每一炉底电极总成114上均设有一突缘结构122，可供螺栓24贯穿过而将炉底电极总成114固定至炉底16上。炉底16是利用插销26加以结合至炉体10的底面开孔28上，以使得炉底电极总成114穿入至炉体10内部。

如图3至图5所示，每一炉底电极总成114均包括有一根长的电极本体130，其下半部上设有一环缘132，其内设有冷却液体循环通路，以供冷却该炉底电极总成114。此种冷却设施为已知技术，且未构成本发明的新颖部分，故在此不加赘述。另外在环缘132上设有多个贯穿孔200。在环缘132的下方设有一个环状的连接座134，其在此实施例中是由两个相同的半圆形部件202、204所构成，但是也可制成单一构件。连接座134包括有一圆形的铅液收纳槽206，此收纳槽206由位于径向外侧的外壁部(示标号)和位于径向内侧的内壁部(未标号)所构成。自收纳槽206的外壁部和内壁部分别向外及向内延伸出的外突缘208及内突缘210。内突缘210靠贴在电极总成114的环缘132的下方，且其上设有多个贯穿孔212，对应于环缘132上的孔200，可供螺栓140穿过而将连接座134结合至环缘132的下方表面上。连接座134的内突缘210的尺寸可使得收纳槽206的内侧边缘大致上对齐于环缘132的外缘，其目的在于顺利地将铅液50导入至收纳槽206内，如图6中所示。收纳槽206的底面上设有排铅孔240，可将铅液排出。

在环缘132的上方表面上装设一个环状的固定法兰214，其上设有螺孔216，可供螺栓140穿过并结合，而将固定法兰214固定在环缘132上。在环缘132与固定法兰214与连接座134的内突缘210之间分别设有绝缘环215及217，而在环缘132的外缘表面上也套设有一个绝缘套环146，大致上与收纳槽206的内壁部相对齐。绝缘环215、217紧贴于环缘132的外缘，并将绝缘套环146夹置在其间，以紧密地包覆住环缘132。在固定法兰214的内缘表面上也套设有一绝缘套环218，如此可将固定法兰214与电极总成114的环缘132充分地绝缘隔离开。根据本发明，固定法兰214的外缘部位301沿着径向方向突伸超出环缘132的外缘表面一般相当的距离(即突伸超出收纳槽206的内壁部而进入至收纳槽206之内)，与环缘132的外缘表面间形成一个不连续的台阶状表面。当熔融铅液流经固定法兰214而进入收纳槽206内时，铅液将会因此突出部位301所形成的不连续表面的原故而呈现液滴状滴入至收纳槽206内，避免形成连续的铅液流。连续的铅液流会造成炉体内部熔融金属液(包括铅液在内)与电极总成114(及其连接座134)间的短路现象，而液滴状的铅液在滴入至收纳槽206内即与炉体内部的熔融金属液分离开，故可消除短路的情形。最好固定法兰214的外缘部位301上设有一斜面303，用以导引铅液的流动。

在连接座134的外突缘208与炉底16之间夹置一环状的连接法兰220。在此实施例中，连接法兰220与连接座134二者共同构成电极总成114的突缘结构122。在连接座134的外突缘208、连接法兰220与炉底16上分别设有相对齐的孔222、224、226，可供螺栓228穿过并将连接座134及连接法兰220固定至炉底16上，进而将电极114结合至电弧炉炉体10上。孔224和226内可设有内螺纹，以供结合螺栓228。在连接法兰220与炉底16及连接座134的外突缘208之间均设有绝缘环230、232，以将三者绝缘隔离开。

根据本发明，连接法兰220内缘面和外缘面分别向内及向外突伸超过固定法兰134的外突缘208的内缘面(即收纳槽206的外壁部)和外缘面，而在二者间形成台阶状的不连续表面，其目的及功能即如前所述，要使铅液形成液滴状滴落，而不会形成连续的铅液流，避免短路现象的发生。另外在连接法兰220的上表面靠近于其外缘面处设有一斜面305，大致上对齐于炉底16上所设的排铅孔49，可引导所排出的铅液顺着连接法兰220的外缘面滴下。

另外根据本发明，炉底16上的穿孔20内径小于连接法兰220的内缘面的内径，因此在炉底16与连接法兰220的内缘面之间也形成有台阶状的不连续表面，其功能也是避免铅液形成连续的液流，而消除短路现象的发生。

另外，由于在实际使用上，在连接法兰220与炉底16之间并不一定要设有绝缘环230，如图7和图8中的本发明第二实施例所示。

在直流电弧炉的炉底16上铺设有一层粉粒状的耐火材料48(如图5和图6中所示)，用以保护电极总成114及炉体10。

另外要特别说明的是，根据本发明，由于设有收纳槽206，突缘结构122(或炉底穿孔20的内缘)与电极本体130间在径向方向上的距离可有效地增长，这与现有结构相比，更可有效地减低短路的可能性，进而减少因短路而造成的穿孔泄漏情形。

另外，根据本发明，在炉底16与炉体10的底面开孔28之间加设有一绝缘环307(见图2)，其作用在于提供炉底16与炉体10间的绝缘隔离作用，做为对于电极总成114的额外保护措施。

根据本发明的实施，直流电弧炉炉底电极的使用寿命约可提升至五仟炉次以上，其所可节省的更换炉底次数、更换炉底操作时间及耗材的节省等，经济效益远比传统的直流电弧炉要高。

综上所述，可知本发明的直流电弧炉电极结构具有比现有技术更为可靠耐用的结构，更合乎经济方面及使用上的需求，因此本发明不仅具有创造性，同时更兼具有实用性，完全合于专利法相关的规定，因此依法提出专利申请，并请早日授与专利权。以上所述的本发明为一较佳实施例，在不脱离本发明的精神情形下，其仍可有多种的变化，而这些的变化，只要不脱离所附的权利要求范围，均应视为本发明所要保护的范围。

Claims (19)

1．一种直流电弧炉的炉底电极结构，包括有：

一金属圆棒电极本体，可供插入至一个设置在电弧炉炉底上的孔洞内，该电极本体上设有一环缘；以及

一连接座，包括有一环状的收纳槽，具有内壁部和外壁部，自收纳槽内和外壁部上向内及向外突伸出内突缘及外突缘，该内突缘结合至该环缘的下方表面上，该外突缘结合至该炉底上，以将该电极固定至该炉底上，其中该收纳槽在径向方向上大致位于该环缘与炉底孔洞的内缘之间。

2．根据权利要求1所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中该收纳槽的外壁部与炉底孔洞的内径之间形成台阶状的不连续表面。

3．根据权利要求1所述的直流电弧炉的炉底电极结构，进一步包括有一环状的连接法兰，设置在该连接座的外突缘与炉底之间。

4．根据权利要求3所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中该连接法兰的内缘位于收纳槽的外壁部与炉底孔洞的内径之间，在其间形成一个台阶状不连续表面。

5．根据权利要求3所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中该连续法兰的外缘径向向外超过连接座的外突缘的外径，而在其之间形成一个台阶状的不连续表面。

6．根据权利要求5所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中该连接法兰的外缘处设有一斜面，大致上对齐形成于炉底的排铅孔，可供导引自该排铅孔排出的铅液。

7．根据权利要求3所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中在该连接法兰与连接座外突缘之间设有一绝缘环。

8．根据权利要求3所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中在该连接法兰与炉底之间设有一绝缘环。

9．根据权利要求1所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中在该连接座的内突缘与电极的环缘下方表面之间设有一绝缘环。

10．根据权利要求1所述的直流电弧炉的炉底电极结构，进一步包括有一环状的固定法兰，设置在电极的环缘上方表面上。

11．根据权利要求10所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中在该固定法兰与电极环缘之间设有绝缘环。

12．根据权利要求11所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中在电极环缘的外缘表面上套设有一绝缘套环。

13．根据权利要求10所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中该固定法兰的内侧缘上套设一绝缘套环。

14．根据权利要求10所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中该固定法兰的外侧缘径向向外突伸超出该收纳槽的内壁部，而在其之间形成一个台阶状的不连续表面。

15．根据权利要求1所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中该收纳槽用以容纳渗漏至该电极内的熔融铅液，且其中该收纳槽的底部上设有至少一个排铅孔，用以将其中所收纳的熔融铅液排放出去。

16．根据权利要求10所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中该固定法兰、环缘及连接座的内突缘上设有相对齐的孔洞，可供螺栓穿过而将三者固定在一起。

17．根据权利要求1所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中该连接座的外突缘上设有孔洞，可供螺栓穿过并结合至炉底上。

18．根据权利要求3所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中该连接法兰上设有孔洞，可供螺栓穿过并将其各结合至炉底上。

19．根据权利要求1所述的直流电弧炉的炉底电极结构，其中该炉底结合至设在电弧炉的炉体底端上的开孔而结合至炉体上，其中在炉底与炉体底端开孔之间设有一绝缘环。

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