CN204630394U - 一种冶炼炉电极预热装置过热警示保护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冶炼炉电极预热装置过热警示保护结构，其特征在于，包括在壳体的加热腔室内位于感应线圈上方位置设置的温度传感器，温度传感器为非接触式温度传感器且和一位于壳体外的报警器相连。本实用新型具有结构简单，能够对预热过程温度过高时进行警示和保护，以避免电极过热而熔化，同时提高装置使用寿命等优点。

Description

一种冶炼炉电极预热装置过热警示保护结构

技术领域

本实用新型涉及一种电渣重熔冶炼使用的冶炼炉电极预热装置，尤其涉及一种冶炼炉电极预热装置过热警示保护结构。

背景技术

电渣冶炼炉是一种电渣重熔冶炼的设备。电渣冶炼炉其结构主要包括整体呈炉状的结晶器、位于结晶器一侧的电极装置，其中结晶器下端设置有冷却用的底水箱，电极装置包括支柱，支柱上活动套设有横臂，横臂上正对结晶器安装向下延伸进入结晶器的电极，电极包括上段用于和横臂相连的固定部分和下段用于冶炼时融入到电渣中的冶炼部分；还包括用于控制横臂沿支柱升降的升降机构以及用于控制横臂绕立柱轴心旋转的旋转机构。

电渣冶炼过程中在水冷结晶器上方设置盛有待熔融的渣池，采用电极夹头来夹持柱形电极，并让电极、渣池、金属熔池、钢锭、底水箱通过短网导线和变压器能够形成电流回路。进行电渣冶炼时，首先将该电极远离电渣冶炼电极夹头的端部插入熔渣内，随后对电极进行通电，在通电过程中，电极和渣池放出焦耳热，将渣池中的金属渣熔化，熔融金属汇聚成液态，穿过渣池，落入结晶器中形成金属熔池，且同时受水冷作用，迅速凝固形成钢锭。钢锭凝固前，在它的上方的金属熔池和渣池，起保温和补缩作用，保证钢锭的致密性。冶炼过程中，结晶器内壁上形成有一层薄渣壳，不仅使钢锭表面光洁，还起绝缘和隔热作用，使更多的热量向下部传导，有利于钢锭自下而上的定向结晶。基于以上原因，通过电渣冶炼生产出的钢锭质量好、性能优，合金钢的低温、室温和高温下的塑性和冲击韧性增强，钢材使用寿命延长，故电渣冶炼工艺在本行业中广泛推广使用。

但这种现有的电渣冶炼炉，存在以下缺陷：1、电渣冶炼一般是批量冶炼的过程，但现有的电渣冶炼炉，单套系统工作时，除却冶炼过程需要耗时，冶炼前的电渣装入，电极装夹准备等均需要耗时，使得整体冶炼生产效率较为低下。2、冶炼过程中电极插入电渣后再通电加温，以及电极坯料交替时新坯料与熔池之间存在巨大温差等问题，新电极如不做处理就进入熔池后坯料端头由于急剧升温可能出现炸裂或掉块的现象；落入下方结晶器中熔化钢水中，轻则影响生产，给电渣冶炼生产带来作业危险性。更严重的影响是新电极坯料进入熔池后，因坯料端头与熔池温差过大不可避免的造成结晶器内熔池温度骤然降低，打破正常熔炼环境。从而使电渣锭出现勒壳、渣沟、成份不均、含杂等质量缺陷，严重影响了电渣钢锭冶炼质量。

为了解决上述安全性问题，申请人考虑设计了一种冶炼炉电极预热装置，其结构包括壳体，壳体内部设置有耐火绝缘材料并在中部形成一个竖向设置且上端开口的能够供电极下端插入的加热腔室，所述耐火绝缘材料内埋设有绕加热腔室升降式盘旋设置的感应线圈形成加热装置。

这样，采用该预热装置，可以实现对电极的预热，进而极大地提高其冶炼操作安全性。但其中，还需要考虑解决怎样实现对预热过程温度过高时的警示和保护的问题，以避免电极过热而熔化，同时提高装置使用寿命。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单，能够对预热过程温度过高时进行警示和保护，以避免电极过热而熔化，同时提高装置使用寿命的冶炼炉电极预热装置过热警示保护结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种冶炼炉电极预热装置过热警示保护结构，其特征在于，包括在壳体的加热腔室内位于感应线圈上方位置设置的温度传感器，温度传感器为非接触式温度传感器且和一位于壳体外的报警器相连。

这样，可准确测量电极坯料端头预热时壳体内的实际温度。从而使电极坯料端头达到十分良好的预热效果。当检测到温度过热时，可以由报警器发出警报，防止过热，提高对电极保护效果。采用非接触式温度传感器避免和电极接触而导致破坏。

作为优化报警器可以采用蜂鸣器或警示灯，保证警示效果。

进一步地，感应线圈内部中空形成线圈冷却水通道，壳体侧面上还设置有和线圈冷却水通道高度方向的两端接通的线圈冷却水进口和线圈冷却水出口。

这样，线圈采用冷却水冷却，防止线圈和壳体自身温度过高，提高对线圈以及壳体保护效果，延长使用寿命。线圈冷却水通道还可以串联入结晶器底水箱的冷却循环系统中，不增加额外的冷却设施成本。

作为优化，所述壳体底部还设置有冷却水腔室，冷却水腔室一侧设置有进水管道，另一侧设置有出水管道。这样，冷却水腔室可以进一步冷却保护电极预热装置，延长装置寿命。

综上所述，本实用新型具有结构简单，能够对预热过程温度过高时进行警示和保护，以避免电极过热而熔化，同时提高装置使用寿命等优点。

附图说明

图1是具体实施时一种采用了本实用新型结构的电渣冶炼电炉系统的结构示意图。

图2为图1中单独电极预热装置的结构示意图。

图3为图1的电渣冶炼电炉系统的布局示意图。

图4是图1中结晶器的底水箱的结构示意图。

图5是图4的结构爆炸示意图。

图6是图4中单独箱体部分的结构示意图。

具体实施方式

下面结合一种采用了本实用新型结构的电渣冶炼电炉系统及其附图对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1-3所示，一种电渣冶炼电炉系统，包括整体呈炉状的结晶器1′、位于结晶器1′一侧的电极装置，其中结晶器1′下端设置有冷却用的底水箱，电极装置包括支柱2′，支柱上活动套设有横臂3′，横臂3′上正对结晶器安装向下延伸进入结晶器的电极4′，电极4′包括上段用于和横臂相连的固定部分和下段用于冶炼时融入到电渣中的冶炼部分，电极装置还包括用于控制横臂沿支柱升降的升降机构以及用于控制横臂绕立柱轴心旋转的旋转机构；其中，所述电极装置为两套且对应设置在结晶器1′两侧，还包括电极预热装置，电极预热装置具有一个竖向设置且上端开口的能够供电极下端插入的加热腔室，还具有能够用于对插入的电极加热的加热装置。

这样设置了两套电极装置共同一个结晶器，同时设置了电极预热装置，这样当一套电极装置在冶炼使用时，另一套电极装置不仅仅可以进行安装电极等工作，还可以将安装好的电极插入到电极预热装置内，对安装好的电极进行预热，在线圈高频电磁场的感应下，伸入炉膛的电极坯料端头快速发热，升温快，热量损失小，温度均匀性高。当冶炼使用的电极冶炼完毕并移开，重新加料并布置好结晶器后，可以将预热好的电极移入到结晶器内冶炼。如此循环。既节省了时间，提高了冶炼效率，同时在金属电极坯料进行重熔之前对电极坯料端头进行预热，可以防止金属电极进入熔渣后，电极坯料端头急剧升温而出现炸裂或掉块的现象；也可防止电极坯料进入熔池后，因熔池温度骤降低而使电渣锭出现勒壳、渣沟、成份不均、含杂等质量缺陷。故提高了安全性和冶炼效果。

其中，升降机构包括一根和立柱并列竖向安装的丝杠5′，横臂3′一端固定设置有配合在丝杠5′上的螺母，丝杠5′下端和一升降电机6′相连并能够靠其带动旋转；所述立柱2′包括立柱外壳和立柱内芯，立柱内芯固定于地面，立柱外壳可旋转地同轴套设在立柱内芯外，立柱外壳下端固定连接一个底板19′，所述升降电机6′和丝杠5′均相对固定安装在底板19′上，还设置有旋转电机7′和立柱外壳相连构成旋转机构，旋转电机7′能够带动立柱外壳绕立柱内芯旋转。这样结构简单，且对横臂的升降和旋转控制均非常方便快捷。

其中，所述电极预热装置为一个，所述两套电极装置中两根电极在各自横臂上的旋转路径所在圆具有相交的两个交点，所述结晶器1′和电极预热装置各自布置在两个交点位置。这样布局后，两个电极可以共用一个电极预热装置，巧妙地利用布局结构节省了设备成本。

其中，所述电极预热装置包括壳体8′，壳体8′内部设置有耐火绝缘材料9′并在中部形成加热腔室，所述耐火绝缘材料9′内埋设有绕加热腔室升降式盘旋设置的感应线圈10′形成加热装置。

这样，耐火绝缘材料可以隔温和绝缘，形成良好的保护层，延长使用寿命。加热装置采用感应线圈的非接触式加热，在线圈高频电磁场的感应下，使伸入加热腔室的电极坯料端头快速发热，升温快，热量损失小，温度均匀性高，可以具有良好的加热效果和效率，同时感应线圈铺设在耐火耐高温绝缘材料保护层内避免了和电极接触，以防实际操作不当损坏感应线圈，如使用中电极坯料端头夹持不正或伸缩位置不当，使其与感应圈碰撞或接触打弧损坏感应线圈等问题，解决了其技术中存在的安全隐患问题。其可长期使用不需更换，使用寿命长，安全、高效、节能。

其中，感应线圈10′内部中空形成线圈冷却水通道，壳体8′侧面上还设置有和线圈冷却水通道高度方向的两端接通的线圈冷却水进口11′和线圈冷却水出口12′。这样，线圈采用冷却水冷却，防止线圈自身温度过高，提高对线圈保护效果，延长使用寿命。线圈冷却水通道还可以串联入结晶器底水箱的冷却循环系统中，不增加额外的冷却设施成本。

其中，所述壳体内还设置有保护气体通道13′，保护气体通道13′内端出气口位于加热腔室底部，外端进气口用于外接保护气源。这样，预热时可以提供惰性气体保护，避免电极坯料端头在预热过程中存在的氧化现象，防止活泼元素的烧损，防止钢中的氧含量增高，保证冶炼效果。

其中，所述保护气体通道13′为高于加热腔室内底面设置的环形通道结构，所述出气口为绕环形通道周向均匀分布的多个且绕圆周沿相同的倾斜方向斜向下连通到加热腔室底部。这样，可以使得出气孔出气后能够从保护装置内侧下方向上环形流动，能够更好地将原本炉腔内的空气排挤出炉腔内部空间，提高保护效果，

其中，所述壳体8′整体呈圆桶形，加热腔室为同轴设置的圆柱形，壳体顶部盖设固定有匹配的壳盖14′，壳盖14′中部设置有和加热腔室同轴的过孔，过孔直径大于电极外径且小于加热腔室直径。这样，壳体和加热腔室横截面均为圆形，可以节省设备空间，提高加热效率，设置的壳盖能够限制电极插入的位置，防止电极和加热腔室内壁接触而产生破坏，同时壳盖可以限制保护气体外溢，提高气体保护效果，提高对电极保护效果。另外，壳盖为可拆卸式的盖设固定设置，可以方便壳体内部结构的安装设置和检修维护。

其中，所述加热腔室内位于感应线圈上方位置还设置有温度传感器15′，温度传感器15′为非接触式温度传感器且和一位于壳体外的报警器相连。这样，可准确测量电极坯料端头预热时的实际温度。从而使电极坯料端头达到十分良好的预热效果。当检测到温度过热时，可以由报警器发出警报，防止过热，提高对电极保护效果。采用非接触式温度传感器避免和电极接触而导致破坏，报警器可以采用蜂鸣器或警示灯。

其中，所述壳体8′底部还设置有冷却水腔室16′，冷却水腔室16′一侧设置有进水管道17′，另一侧设置有出水管道18′。这样，冷却水腔室可以进一步冷却保护电极预热装置，延长装置寿命。冷却水腔室也可以串联入结晶器底水箱的冷却循环系统中，不增加额外的冷却设施成本。

上述系统中的结晶器的底水箱结构如图4-6所示，包括箱体2，箱体2侧面连通设置有进水管4和出水管5，箱体2上端开口且在开口处向四周水平延伸形成有矩形框板结构的底水箱面板8，底水箱面板8上表面对应铺设有矩形框板结构的橡胶密封垫6，橡胶密封垫6上方再覆盖设置有平板状的铜板3；其中，箱体2内部还设置有冷却水导流结构用于使冷却水形成从箱体中心到四周的涡流流动，冷却水导流结构包括位于箱体内底表面竖向设置且呈螺旋状的螺旋导流板9，螺旋导流板9上端面和箱体上方铜板下表面之间留有供水流流动的空间，螺旋导流板9中心位于箱体2内底表面中部位置且进水管端部延伸至螺旋导流板中心位置。

这样，螺旋导流板能够很好地引导水流形成从水箱中部到两侧的螺旋流动，水流进水和流动方向与铜板产生热量温度区域匹配，产生更好地换热效果，提高水箱冷却效率和冷却均匀度，更好地防止铜板受热不均而变形。

其中，所述螺旋导流板9侧壁上沿自身螺旋延伸方向均匀间隔固定设置有挡水板10，挡水板10上端向水流逆向方向倾斜设置，挡水板一侧固定在螺旋导流板9上，另一侧和对应的螺旋导流板之间留有供水流动的空间。这样挡水板可以引起绕流并形成局部涡旋，更好地提高热交换效率。具体实施时，螺旋导流板和挡水板均为不锈钢制得，一方面可防止锈蚀，生成水垢，也可延长水箱使用寿命。

其中，铜板3上方还设置有压紧固定机构用于实现对铜板和橡胶密封垫的压紧固定。

这样，采用压紧固定机构从上方实现对铜板的压紧固定，和现有的采用拉紧螺栓穿过铜板、橡胶密封垫和底水箱面板实现固定的结构方式相比，不会产生由于螺栓穿过多层构件变形后导致难以拆卸的问题，方便拆卸维修。同时铜板表面无需设置过多高精度要求的螺栓孔，降低了对构件设置精度的要求，铜板为整板结构后，不仅精度要求降低，而且自身抗变形能力增加，更换维修时铜板能够实现翻转换面继续使用，降低了成本。

其中，所述压紧固定机构包括一个压紧连接件1，压紧连接件1下端和箱体2相连接并承力，压紧连接件1上端对应橡胶密封垫6上方位置具有一个匹配的水平矩形框架结构的安装板，安装板上对应橡胶密封垫竖向设置有一圈螺纹孔7，螺纹孔内向下旋接有压紧螺栓13，压紧螺栓13下端抵接在铜板3上表面实现对铜板3和橡胶密封垫6的压紧固定。

这样，使用时，只需旋转压紧螺栓使其下端面和铜板抵紧即可实现压紧固定，具有结构简单，使用方便快捷的优点。具体实施时，压紧连接件安装板上四侧的螺纹孔各自均匀间隔排布，方便压紧施力平衡。具体实施时螺纹孔和压紧螺栓的螺纹优选采用细牙设计，提高承力效果。

其中，所述安装板两端向下延伸后折向向内延伸形成挂接端并构成所述压紧连接件1，挂接端用于和底水箱面板下表面挂接配合固定。这样，压紧连接件自身为单独可拆卸的结构形式，方便自身检修维护和更换。

其中，所述安装板上方的压紧螺栓13上还套设有一个锁紧螺母（图中未显示）。这样，压紧螺栓压紧固定后，可以靠锁紧螺母将压紧螺栓锁死固定，可进一步防止水箱铜板在使用过程中受热不均导致压紧螺栓松动。

其中，所述压紧螺栓13下端头部和铜板3上表面之间设置有硬质的绝缘垫。这样，可以在保证压紧力的情况下进一步防止底水箱在使用过程中和压紧螺栓端部产生打弧，而损坏箱形体压紧结构件上螺纹孔牙纹，延长使用寿命。具体实施时，绝缘垫可以直接粘结固定在压紧螺栓下端面上，方便使用。

其中，所述底水箱面板、橡胶密封垫和铜板相同一侧靠近侧边处沿该侧中垂线对称设置有两组竖向贯通的定位孔14，定位孔内配合有定位栓实现对三者的定位（图中未显示）。这样，安装时，可以先靠定位孔和定位栓实现对底水箱面板、橡胶密封垫和铜板三者的定位，然后再靠压紧固定机构实现压紧固定。使其更加方便装配。定位孔为对称设置的两组，方便铜板翻面后二次使用。

具体实施时，在上述基础上还可以进一步改进，例如可在所述底水箱内设置一个与报警装置信号连接的温度传感器，这样，当底水箱冷却水温度异常后，或水箱铜板使用中打弧变薄引起冷却水温局部快速异常变化时，温度传感器检测到温度变化可以及时将信号传递给报警装置报警。以更好地避免被电弧击穿铜板引起生产事故及损失，进一步提升安全可靠性。

Claims (4)

1.一种冶炼炉电极预热装置过热警示保护结构，其特征在于，包括在壳体的加热腔室内位于感应线圈上方位置设置的温度传感器，温度传感器为非接触式温度传感器且和一位于壳体外的报警器相连。

2.如权利要求1所述的冶炼炉电极预热装置过热警示保护结构，其特征在于，所述报警器为蜂鸣器或警示灯。

3.如权利要求2所述的冶炼炉电极预热装置过热警示保护结构，其特征在于，感应线圈内部中空形成线圈冷却水通道，壳体侧面上还设置有和线圈冷却水通道高度方向的两端接通的线圈冷却水进口和线圈冷却水出口。

4.如权利要求2所述的冶炼炉电极预热装置过热警示保护结构，其特征在于，所述壳体底部还设置有冷却水腔室，冷却水腔室一侧设置有进水管道，另一侧设置有出水管道。