CN224065919U - 一种导电炉底结构及矿热炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及冶炼设备技术领域，具体涉及一种导电炉底结构，通过在工作层上设置有通入直流电的炉底电极形成导电炉底结构，配合炉底电极的可调节直流回路，可以实现炉底部分物料的加热，物料加热更加均匀，避免热层在炉底部分的分布不合理进而冷炉底的问题；同时将底部炉底电极的出线端设置在炉底外壳的侧面，即通过侧面出线的方式，实现有效散热的同时还可以有效减少安全隐患，方便维修和使用。同时本申请还提供了一种包括上述导电炉底结构的矿热炉。

Description

一种导电炉底结构及矿热炉

技术领域

本实用新型涉及冶炼设备技术领域，具体涉及一种导电炉底结构及矿热炉。

背景技术

矿热炉直接利用电能转化为热能，具有较高的能量转换效率，广泛应用于多种金属和非金属矿物的熔炼，根据供电方式分为工频交流供电型、直流供电型矿热炉。其中工频交流供电方式的矿热炉是应用最广泛的一种，尤其在铁合金、电石等传统行业占据主导地位，设备结构简单，初期投资低，维护成本可控；但是在工频交流输入下，电极压降大，有功输入到炉底困难，即交流炉热层分布不合理，进而形成冷炉底。直流供电方式的矿热炉：近些年来快速发展，通常在炉内设置有四个直流电极，直流电弧无电流过零点，电弧长度和输入功率更稳定；与交流供电方式相比，无电极压降和物流损耗，有功利于输送炉底；但是与交流三电极相比，极间距偏小，四电极直流炉炉心没有电弧，功率分布不合理，流过炉底电流仍然偏小，热层不能有效到达炉底；目前还存在部分设置有底电极的直流矿热炉，但是大电流底电极建造及其困难，同时通常电极出现放置在底部，冷却装置在使用过程中容易出现危险，一旦发生炉底烧穿的情况，就会存在更高的安全隐患。因此基于上述问题，关于炉底结构有待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种导电炉底结构，以解决上述背景技术中存在的现有技术问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型提供的技术方案为：提供了一种导电炉底结构，包括炉底外壳、保温层、工作层以及炉底电极，所述保温层、工作层设置在炉底外壳的内部且从下到上依次设置，所述炉底电极设置在工作层上且设置多个，所述炉底电极一端设置在工作层上，另一端贯穿炉底外壳的外侧壁且电连接有供电装置，所述供电装置为炉底电极提供直流电电流。

在上述技术方案基础上，所述炉底外壳侧壁上设置有出线口，所述炉底电极的连接端头设置在出线口处，所述炉底电极上设置有冷却装置且位于炉体外壳的外侧。

在上述技术方案基础上，所述供电装置包括炉外母线和自动变流装置，所述炉外母线一端与炉底电极连接，另一端与自动变流装置电连接，所述自动变流装置与电网连接。

在上述技术方案基础上，所述连接端头包括导电板和紧固件，所述导电板套设在炉底电极外侧，所述导电板上设置有安装孔，所述紧固件安装在安装孔内将炉外母线与炉底电极压紧。

在上述技术方案基础上，所述冷却装置设置为冷却水管，所述炉底电极位于炉体外壳外侧的一端开设有冷却槽，所述冷却水管在冷却槽内设置有多个，所述冷却水管内通入循环冷却水。

在上述技术方案基础上，所述炉底电极沿工作层的周向均匀设置有多个。

在上述技术方案基础上，所述炉底电极靠近工作层中心位置的一端设置为阳极且相互之间设置有夹角。

在上述技术方案基础上，所述工作层采用高热阻碳砖，所述保温层采用隔热纤维、轻质黏土砖中的一种，所述炉底外壳采用钢板材质制成。

另一方面，本申请还提供了一种矿热炉，包括上述导电炉底结构，还包括炉体，所述导电炉底结构设置在炉体的内部底端，所述炉体的内部顶端设置有多个顶电极，所述顶电极内输入交流电。

本实用新型提供的技术方案产生的有益效果在于：

本实用新型中提供了一种导电炉底结构，通过在工作层上设置有通入直流电的炉底电极形成导电炉底结构，配合炉底电极的可调节直流回路，可以实现炉底部分物料的加热，物料加热更加均匀，避免热层在炉底部分的分布不合理进而冷炉底的问题；同时将底部炉底电极的出线端设置在炉底外壳的侧面，即通过侧面出线的方式，实现有效散热的同时还可以有效减少安全隐患，方便维修和使用。

附图说明

图1是本实用新型的内部结构示意图；

图2是本实用新型的结构原理示意图；

图3是本实用新型的电路控制原理示意图；

图4是本实用新型中炉底电极在炉体内的俯视图；

图5是本实用新型中炉底电极的连接端头的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至图5所示，一种导电炉底结构，包括炉底外壳1、保温层2、工作层3以及炉底电极4，所述保温层2、工作层3设置在炉底外壳1的内部且从下到上依次设置，所述炉底电极4设置在工作层3上且设置多个，所述炉底电极4一端设置在工作层3上，另一端贯穿炉底外壳1的外侧壁且电连接有供电装置，所述供电装置为炉底电极4提供直流电电流。

本实用新型中提供了一种导电炉底结构，通过在工作层3上设置有通入直流电的炉底电极4形成导电炉底结构，配合炉底电极4的可调节直流回路，可以实现炉底部分物料的加热，物料加热更加均匀，避免热层在炉底部分的分布不合理进而冷炉底的问题；同时将底部炉底电极4的出线端设置在炉底外壳1的侧面，即通过侧面出线的方式，实现有效散热的同时还可以有效减少安全隐患，方便维修和使用。

在上述技术方案基础上，所述炉底外壳1侧壁上设置有出线口5，所述炉底电极4的连接端头6设置在出线口5处，所述炉底电极4上设置有冷却装置且位于炉底外壳1的外侧。

在上述技术方案基础上，所述供电装置包括炉外母线7和自动变流装置8，所述炉外母线7一端与炉底电极4连接，另一端与自动变流装置8电连接，所述自动变流装置8与电网连接。

通过设置有自动变流装置8，把交流电整流成为直流电，同时可以改变直流的大小；通过外施直流增大炉底电流，增强炉底的直流电场来扩大底部熔池；提升了炉底温度，避免冷炉底，减少大面积死料区，实现炉料全面熔化。需要说明的是，上述提及的电炉变压器、短网结构、自动变流装置可从现有技术中获取，本申请并不涉及对其具体结构的改进。

在上述技术方案基础上，所述连接端头6包括导电板61和紧固件，所述导电板61套设在炉底电极4外侧，所述导电板61上设置有安装孔，所述紧固件安装在安装孔内将炉外母线7与炉底电极4压紧。

在上述技术方案基础上，所述冷却装置设置为冷却水管，所述炉底电极4位于炉体外壳1外侧的一端开设有冷却槽，所述冷却水管在冷却槽内设置有多个，所述冷却水管内通入循环冷却水。

一优选的实施例中，所述炉底电极4的冷却方式选用水冷系统，具体的，在炉底电极的端部开设有长条槽，嵌入不锈钢钢管作为冷却水管，通过流动冷却水带走热量，水道接口严格密封。更优选的，所述冷却水管可采用螺旋式排布，延长冷却水的流动路径，提升冷却效果，增加使用安全性。

另一优选的实施例中，所述冷却装置设置为冷却水套，所述冷却水套包括外壳、水套本体、进水口和出水口，所述外壳套设在水套本体上，所述进水口和出水口分别开设在水套本体上且与水套本体内部的冷却水通道连通。更优选的，所述冷却水通道呈螺旋状设置。

更优选的，所述炉底电极4与冷却水套之间设置有绝缘层以及密封层，设置有绝缘层可以有效避免电极短路，设置有密封层可以有效防止冷却水套发生漏水，在电极高温情况下发生危险。

通过在炉底电极4的外侧设置有水冷结构，即通过在冷却水通道内设置有循环冷却水，可以对电极进行快速降温，有效避免位于炉外部分的电极尤其是石墨电极在高温下发生氧化或燃烧的情况，减少安全隐患。

通过将炉底电极4设置为侧面进出的方式，一方面可以减少对原炉体结构的破坏，不改变原有的温度结构，在目前炉体结构上进行改造，更加方便，兼顾了改造成本；另一方面从侧面出线的方式，可以降低设置在炉底时可能存在的安全风险，安全性更高。同时将冷却装置设置在出线端处，由于炉底电极采用侧面出线的方式，冷却装置可以选用水冷的方式，操作方便、降温速度快且安全性高。相较于将炉底电极的出线端设置在底端的情况，为避免出现炉底烧穿的情况下采用水冷会发生爆炸的安全风险，本申请中本身通过交流电极和直流电极的配合就防止了炉底采用较大电流的直流电极，降低了炉底烧穿的风险，进一步将炉底电极的出线端设置在炉体侧面，即便采用水冷的方式也不会发生爆炸等安全风险，因此使用安全性更好。

在上述技术方案基础上，所述炉底电极4沿工作层3的周向均匀设置有多个。

在上述技术方案基础上，所述炉底电极4靠近工作层3中心位置的一端设置为阳极且相互之间设置有夹角。

如此设置，一方面可以实现炉底部分的有效加热，有利于在炉底电极和顶电极之间的电弧分布，另一方面，可以有效避免大电流炉底电极的制造，炉底电极的安全性更高。

在上述技术方案基础上，所述工作层3采用高热阻碳砖，所述保温层2采用隔热纤维、轻质黏土砖中的一种，所述炉底外壳1采用钢板材质制成。优选的，所述高热阻碳砖采用镁铬砖、镁碳砖中的一种。采用高热阻碳砖炉底，在提升炉底温度的同时还可以有效保护炉底，平衡导电效率与安全性等多方面的性能。

另一方面，本申请还提供了一种矿热炉，包括上述导电炉底结构，还包括炉体9，所述导电炉底结构设置在炉体9的内部底端，所述炉体9的内部顶端设置有多个顶电极10，所述顶电极10内输入交流电。

优选的，通过在炉体内设置有三个交流电极作为顶电极10、一个直流电极作为炉底电极4进行配合，通过交流电极与交流电极之间、直流电极产生的电场以及交流电极与直流电极之间产生的电场分布，通电后产生电弧对炉料进行加热熔化，在熔炼过程中可以实现热层分布能有效到达炉底，高温区下移，料面散热减少，冶炼电耗预计降低10%；优化电流路径，有效增大电极到炉底电流，减少支路电流；通过设置有炉底电极，炉底温度提高，熔池往宽度发展，减少死料区；还可通过测量每根顶电极到炉底电极的电压，准确判断每根电极到炉底距离，实现更准确控炉。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，因此应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种导电炉底结构，其特征在于，包括炉底外壳、保温层、工作层以及炉底电极，所述保温层、工作层设置在炉底外壳的内部且从下到上依次设置，所述炉底电极设置在工作层上且设置多个，所述炉底电极一端设置在工作层上，另一端贯穿炉底外壳的外侧壁且电连接有供电装置，所述供电装置为炉底电极提供直流电电流。

2.根据权利要求1所述的一种导电炉底结构，其特征在于，所述炉底外壳侧壁上设置有出线口，所述炉底电极的连接端头设置在出线口处，所述炉底电极上设置有冷却装置且位于炉体外壳的外侧。

3.根据权利要求1所述的一种导电炉底结构，其特征在于，所述供电装置包括炉外母线和自动变流装置，所述炉外母线一端与炉底电极连接，另一端与自动变流装置电连接，所述自动变流装置与电网连接。

4.根据权利要求2所述的一种导电炉底结构，其特征在于，所述连接端头包括导电板和紧固件，所述导电板套设在炉底电极外侧，所述导电板上设置有安装孔，所述紧固件安装在安装孔内将炉外母线与炉底电极压紧。

5.根据权利要求2所述的一种导电炉底结构，其特征在于，所述冷却装置设置为冷却水管，所述炉底电极位于炉体外壳外侧的一端开设有冷却槽，所述冷却水管在冷却槽内设置有多个，所述冷却水管内通入循环冷却水。

6.根据权利要求1所述的一种导电炉底结构，其特征在于，所述炉底电极沿工作层的周向均匀设置有多个。

7.根据权利要求1所述的一种导电炉底结构，其特征在于，所述炉底电极靠近工作层中心位置的一端设置为阳极且相互之间设置有夹角。

8.根据权利要求1所述的一种导电炉底结构，其特征在于，所述工作层采用高热阻碳砖，所述保温层采用隔热纤维、轻质黏土砖中的一种，所述炉底外壳采用钢板材质制成。

9.一种矿热炉，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的导电炉底结构，还包括炉体，所述导电炉底结构设置在炉体的内部底端，所述炉体的内部顶端设置有多个顶电极，所述顶电极内输入交流电。