CN202928375U - 矿热炉底部环 - Google Patents

Abstract

一种矿热炉底部环，涉及一种矿热炉把持器的组件。它由至少两块铜板拼接而成，其特征在于：所述铜板内开有至少一条冷却水道。本实用新型对照现有技术的有益效果是，通过改进原有的结构，消除铸造缺陷和气隙热阻，因此，有效地改善矿热炉底部环的整体性能，使用寿命得到大幅提高，保证了矿热炉的生产效率。

Description

矿热炉底部环

技术领域

本实用新型涉及一种矿热炉电极把持器的组件，更具体地说涉及一种矿热炉底部环。 

背景技术

矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，主要用于生产铁合金、工业硅、电石、黄磷等产品，在该行业也俗称电炉。 

电极把持器的主要作用是通过把持电极，将电流经过导电管、接触元件（或铜瓦）传输到电极上，并定期压放电极，使电极工作端消耗掉的部分得到补充，以保持电极工作端的有效长度。电极把持器主要由底部环、保护屏、导电管、接触元件（或者铜瓦和压力环）等组成。电极把持器大部分位于矿热炉内，直接与炉内的高温烟气接触，工作环境恶劣。保护屏、导电管、接触元件（或者压力环和铜瓦的大部分）等位于底部环的上方。 

底部环是电极把持器的关键部件之一，用于保护电极把持器的其它部件，使保护屏、接触元件（或者铜瓦和压力环）的底部不受高温烟气的侵害，并隔绝高温烟气进入电极保持器内部，避免侵害电极把持器内部的导电管、接触元件（或者铜瓦和压力环）等部件。 

传统的矿热炉底部环主要是铸造的铜底部环，采用直接铸造成型或预埋铜管铸造成型工艺制成，其缺点如下： 

1、铸造的铜底部环在铸造过程中无法根本消除的材料缺陷，例如内部有铸造组织疏松、气孔、夹渣和裂纹等。 

2、铸造本体的机械性能差，导热性能差。 

3、预埋铜管铸造成型的底部环，由于纯铜基体与预埋水管未能完全熔合，内部容易出现不同程度的气隙热阻，导致整体组件的导热能力降低。 

4、在高温工作环境下，底部环不可避免会出现受热变形，这些铸造缺陷随着变形的出现而扩大，严重影响到到底部环使用的可靠性。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有矿热炉底部环容易损坏的缺点，提供一种矿热炉底部环，这种矿热炉底部环能够有效地消除现有技术存在的铸造缺陷和气隙热阻。采用的技术方案如下： 

一种矿热炉底部环，由至少两块铜板拼接而成，其特征在于：所述铜板内开有至少一条冷却水道。采用在铜板内通过机械切削加工方式（如钻深孔）形成冷却水道，彻底消除气隙热阻，确保导热能力稳定，并且结构简单，易于制造。  

较优的方案，所述矿热炉底部环呈密闭的环形或多边形。各块铜板组成一个密闭的环形或多边形，通过螺栓或其他联接方式固定成一个整体,也可以不互相联接。 

较优的方案，在所述铜板上设有用于吊挂铜板的螺纹孔，或者安装或焊接有用于吊挂铜板的吊耳。 

较优的方案，所述所述铜板上表面是平面，也可以在平面上设有用于保护屏等的定位凸台或阶梯。 

较优的方案，所述冷却水道在铜板上表面设有水道入口和水道出口。 

更优的方案，所述同一块铜板内各冷却水道的水道入口分别安装或焊接有一根连通外接水源的进水管，各冷却水道的水道出口分别安装或焊接有一根连通外界的出水管，形成相互独立的冷却水循环系统。 

一种方案，所述冷却水道的横截面为圆形。 

另一种较佳的方案，所述冷却水道的横截面为复合孔，所述复合孔由至少两个圆孔部分重叠而成。各圆孔的直径可以相同也可以不同。复合孔型的冷却水道与圆孔型的冷却水道相比，具有两大优点：一是提升换热能力，复合孔型冷却通道与圆孔型相比，换热能力大致提高14%，冷却效果更均匀；二是减薄 铜板的厚度，有效地节约铜材的用量，降低制造成本。 

较优的方案，所述铜板为加工态的铜板。加工态的铜板指的是经过锻压等加工工艺处理过的铜板，机械性能高，导热能力强。 

更优的方案，所述铜板的材料为铜或铜合金。例如，铜板由整块无氧铜锭经过锻压而成，组织均匀致密，机械性能优良；并且无氧铜板的热导率大于380 W/（m·K），具有优越的导热性能。铜合金加入有微量元素例如银等，再进行轧制或锻造，其硬度、耐磨性、抗蠕变性能优于无氧铜，但制造成本高。 

优选的方案，所述铜板的材料为无氧铜。 

本实用新型对照现有技术的有益效果是，通过改进原有的结构，消除铸造缺陷和气隙热阻，因此有效地改善矿热炉底部环的整体性能，使用寿命得到大幅提高，保证了矿热炉的生产效率。 

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图； 

图2是实施例1中铜板的结构示意图； 

图3是图2的A-A向剖视图； 

图4是本实用新型实施例2中冷却水道的横向剖视图； 

图5是本实用新型实施例3中冷却水道的横向剖视图。 

图6是本实用新型实施例4中铜板上表面的示意图。 

具体实施方式

实施例1 

如图1、2所示，本实施例中的矿热炉底部环，由两块铜板1拼接而成，所述铜板1内开有一条冷却水道2。采用在铜板1内通过机械切削加工方式（如钻深孔）形成冷却水道2，能够避免出现气隙，导热能力强，并且结构变得简单，易于制造。 

所述矿热炉底部环呈密闭的环形。两块铜板1组成一个密闭的环形，通过连接件固定成一个整体。 

所述冷却水道2在铜板1外表面设有水道入口和水道出口。 

所述铜板1内冷却水道2的水道入口安装或焊接有一根连通外接水源的进水管3，冷却水道2的水道出口安装或焊接有一根连通外界的出水管4，形成冷却水循环系统。 

所述铜板1的上面安装有吊耳5，用于铜板1的吊挂。 

所述矿热炉底部环的各块铜板，铜板上表面是个平面6。 

如图3所示，所述冷却水道2的横截面为圆形。 

所述铜板1为加工态的铜板1。加工态的铜板1指的是经过锻压等加工工艺处理过的铜板1。所述铜板1的材料为无氧铜。 

实施例2 

如图4所示，本实施例中的矿热炉底部环与实施例1的区别在于： 

所述冷却水道2＇的横截面为复合孔，所述复合孔由两个圆孔部分重叠而成。各圆孔的直径相同。复合孔型的冷却水道与圆孔型的冷却水道相比，具有两大优点：一是提升换热能力，复合孔型冷却通道与圆孔型相比，换热能力大致提高14%，冷却效果更均匀；二是减薄铜板的厚度，有效地节约铜材的用量，降低制造成本。 

所述铜板1＇的材料为含有0.15%重量百分比的银的铜合金。 

尽管锻压无氧铜的强度和热导率都比铸造纯铜高，但纯铜、无氧铜的应力松弛特性很明显。所谓应力松弛，就是当零件受到外力作用时，其内部会产生一大小相等方向相反的内应力，并随着时间的延长而降低，其形状也随着内应力的降低而逐渐发生变化（这种现象也称为蠕变）。应力下降的速度决定于材料的成分、状态、温度和时间。此现象的产生原因是由于金属发生了塑性（永久）变形，当变形量达到规定的极限后，零件就会发生断裂或损坏。尽管所受的应力低于其屈服强度，但由于其应力松弛特性，使其在高温的工作环境下长时间工作时强度达不到要求，以致使用寿命很短，在生产中频繁地更换部件，严重影响了矿热炉的作业率，提高了生产成本。 

如何解决这个棘手的问题呢？解决的办法是在无氧铜中添加少量的银，银的含量为0.15%。 

铜（Cu）是一种性能良好的有色金属，但应指出，铜的特性与其本身的纯度有极大关系，微量元素的存在对铜的性能的影响很大，例如微量元素银（Ag）。铜和银两者在液态时无限互溶，在固态时有限溶解并发生共晶反应，在共晶温度为780℃时银在铜中的溶解度为7.9%，但室温时的溶解度仅0.1%左右。 也就是说，银有限固溶于铜，固溶度随着温度变化而激烈的变化。当温度从合金结晶完成之后开始下降时，它在铜中的固溶度也开始降低，以金属化合物或单质形态从固相中析出。当它固溶于铜中，能够明显地提高其强度，具有固溶强化效应，含银量少时，铜的电导率、热导率下降不多，对塑性的影响也甚微，但能显著提高再结晶温度、抗蠕变性能和耐磨性能，可以显著降低其应力松弛。 

实施例3 

如图5所示，本实施例中的矿热炉底部环与实施例1的区别在于： 

所述冷却水道2＂的横截面为复合孔，所述复合孔由三个圆孔部分重叠而成。各圆孔的直径相同。

下面是上述3个实施例中水道横截面的对比表： 

同等面积条件下，复合孔型相对于圆孔型的换热面积（周长*单位长度）增 加，提高换热能力；而厚度减少，使铜板能够制造得更薄，大幅降低制造成本。 

实施例4 

如图6所示，本实施例中的矿热炉底部环与实施例1的区别在于： 

所述铜板1的上表面设置凸台7，用于接触元件、保护屏等的定位。 

Claims (10)

1.一种矿热炉底部环，由至少两块铜板拼接而成，其特征在于：所述铜板内开有至少一条冷却水道。

2.如权利要求1所述的矿热炉底部环，其特征在于：所述矿热炉底部环呈密闭的环形或多边形。

3.如权利要求2所述的矿热炉底部环，其特征在于：所述冷却水道在铜板上表面设有水道入口和水道出口。

4.如权利要求3所述的矿热炉底部环，其特征在于：所述同一块铜板内各冷却水道的水道入口分别安装或焊接有一根连通外接水源的进水管，各冷却水道的水道出口分别安装或焊接有一根连通外界的出水管，形成相互独立的冷却水循环系统。

5.如权利要求1所述的矿热炉底部环，其特征在于：在所述铜板上设置有用于吊挂铜板的螺纹孔，或者安装有用于吊挂铜板的吊耳。

6.如权利要求1所述的矿热炉底部环，其特征在于：所述铜板上表面是平面，在平面上设有用于保护屏等的定位凸台或阶梯。

7.如权利要求1-4中任意一项所述的矿热炉底部环，其特征在于：所述冷却水道的横截面为圆形。

8.如权利要求1-4中任意一项所述的矿热炉底部环，其特征在于：所述冷却水道的横截面为复合孔，所述复合孔由至少两个圆孔部分重叠而成。

9.如权利要求1所述的矿热炉底部环，其特征在于：所述铜板为加工态的铜板。

10.如权利要求9所述的矿热炉底部环，其特征在于：所述铜板的材料为铜或铜合金。

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