CZ279618B6 - Hutnická nádoba s nejméně jednou elektrodou - Google Patents

Abstract

Tato hutnická nádoba, např. stejnosměrná oblouková pec, má kovové těleso (1) opatřené uvnitř výstelkou (2) ze žáruvzdorného materiálu a nejméně jednu elektrodu (3) procházející dnem nádoby a připojenou ke koncovce zdroje elektrické energie, přičemž elektroda (3) je upevněna ke kovovému tělesu (1) mechanickými upevňovacími členy a elektricky izolována od tohoto tělesa. Dále obsahuje zádržný člen (20), který zabraňuje kapalině stékající po vnitřní ploše tělesa (1) ve styku s upevňovacími členy elektrody (3) a je s výhodou tvořen těsnou stěnou, která obklopuje upevňovací pásmo elektrody (3), a dále otvory (26) pro výstup nahromaděné kapaliny z tělesa (1).ŕ

Description

Vynález se týká metalurgické nádoby, zejména elektrické obloukové pece, sestávající z kovového pláště, vyloženého uvnitř žáruvzdorným materiálem a z nejméně jedné elektrody, procházející dnem nádoby a připojené vedením na zdroj elektrického proudu, přičemž elektroda je připevněna ke kovovému plášti mechanickými upevňovacími prostředky a je od kovového pláště elektricky odizolována .

Dosavadní stav techniky

Známé metalurgické nádoby pro lázeň kovové taveniny, s nejméně jednou elektrodou, procházející dnem této nádoby, například stejnosměrné obloukové pece k tavení oceli, mají kovové těleso a vnitřní výstelku z žáruvzdorného materiálu. Nejméně jedna elektroda, nazývaná nístějovou elektrodou, prochází dnem tělesa a žáruvzdornou výstelkou a je v rovině s vnitřní plochou výstelky tak, že je v elektrickém kontaktu s lázní taveniny, obsaženou v nádobě při provozu.

Tato elektroda připojená ke koncovce zdroje proudu, je obvykle upevněna k tělesu mechanicky upevňovacím ústrojím, nesoucím elektrodu a upevněným na tělese, například šrouby. Aby se zabránilo tomu, že těleso dosáhne potenciálu elektrody, jsou mezi tělesem a upevňovacím ústrojím, které je v elektrickém kontaktu s elektrodou, umístěny izolační členy.

Při provozu stejnosměrných obloukových pecí s nístějovou elektrodou pro tavení kovového šrotu a výrobu oceli bylo možno pozorovat poruchy v elektrické izolaci, které jsou příčinou přeskoků mezi nístějovou elektrodou nebo jejími upevňovacími orgány a kovovým tělesem a které způsobují zastavení výroby, což vyžaduje obnovení charakteristik elektrické izolace a tato obnova obvykle znamená vyjmutí upevňovacího ústrojí, aby se mohl namontovat nový izolátor.

Bylo zjištěno, že u dosud používaných zařízení jsou problémy elektrických přeskoků způsobeny zejména tečením roztavených těžkých kovů, například olova, po této ploše, přičemž tyto kovy, přicházejíce do styku s upevňovacími orgány elektrody, poškozují její elektrickou izolaci. Přesněji řečeno olovo, obsažené ve vsázce kovového šrotu, zavedené do pece, se během provozu taví. Hustota olova a jeho vazkost při vysokých teplotách, převládajících v komoře pece, jsou takové, že roztavené olovo může procházet žáruvzdornou výstelkou pece.

Poměrně nízký bod tavení olova znamená, že i když přichází do styku s kovovou stěnou tělesa, zůstane tekuté a teče po vnitřní ploše tělesa k jeho nejnižsímu bodu. Může takto přijít do styku s upevňovacími orgány elektrod a porušit elektrickou izolaci elektrod tím, že buď přijde do styku s kovovými částmi těchto upevňovacích orgánů, nebo dokonce infiltruje do elektrického izolátoru, čímž jej poškodí nebo sníží jeho izolační schopnosti.

-1CZ 279618 B6

Nadto upevňovací orgány elektrody, protože se zpravidla chladí, mají teplotu nižší, než je teplota tuhnutí olova a když roztavené olovo přijde do styku s nimi, tuhne a vytváří permanentní elektrické spojení mezi elektrodou a tělesem.

Cílem vynálezu je vyřešení těchto problémů a zabránění elektrických přeskoků nebo alespoň podstatné snížení jejich frekvence.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje metalurgická nádoba, zejména elektrická oblouková pec, sestávající z kovového pláště, vyloženého uvnitř žáruvzdorným materiálem a z nejméně jedné elektrody, procházející dnem nádoby a připojené vedením na zdroj elektrického proudu, přičemž elektroda je připevněna ke kovovému plášti mechanickými upevňovacími prostředky a je od kovového pláště elektricky odizolována, podle vynalezu, jehož podstata spočívá v tom, že nádoba obsahuje těsnicí stěnu, obklopující upevňovací oblast elektrody a rozprostírající se směrem dovnitř pláště, se kterým je těsně spojena.

Těsnicí stěna tvoří zádržný orgán, který brání kapalině tekoucí po vnitřním povrchu pláště, aby se dostala do styku s upevňovacími prostředky a nebo s elektrodou samotnou.

Podle výhodného provedení je plášť metalurgické nádoby opatřen vypouštěcími prostředky pro shromažďování a vypouštění kapaliny z nádoby, přičemž vypouštěcí prostředky jsou s výhodou tvořeny nejméně jedním otvorem, procházejícím pláštěm a uspořádaným u okraje těsnicí stěny.

V důsledku tohoto uspořádání se roztavené olovo, tekoucí po vnitřní ploše pláště, shromažďuje v nejnižším bodě pláště vně stěny, obklopující elektrodu a nemůže tedy dosáhnout k upevňovacím prostředkům elektrody. Otvor v plášti umožňuje vypouštění roztaveného olova, které teče otvorem a sbírá se v kolektoru. Takto se.zabrání hromadění roztaveného olova kolem zádržné těsnicí stěny a nebezpečí jeho tečení přes vršek této stěny.

Kromě toho tato stěna spojená s pláštěm, má teplotu, která stačí zabránit tuhnutí olova, jež je ve styku se stěnou, a proto uzavření výpustného otvoru.

Podle výhodného provedení nese těsnicí stěna střední malou desku, která je uspořádána vyvýšeně vzhledem ke dnu pláště a je k ní upevněna příruba pro připojení elektrody.

Elektroda je upevněna na této střední malé desce na straně směřující ven z pece, přičemž střední malá deska je elektricky odizolována od pláště.

Horní povrch této malé desky, jíž elektroda prochází bez dotyku, se s výhodou sklání směrem k obvodu. Tato úprava umožňuje sbírat roztavené olovo, procházející žáruvzdornou hmotou nad střední malou deskou, a vésti je do zádržného orgánu, tvořeného jejím obvodem.

-2CZ 279618 B6 i

Přehled obrázků na výkrese

Na připojených výkresech je na obr. 1 znázorněn schematický řez obloukové pece, opatřené nístějovou elektrodou podle známého stavu techniky, na obr. 2 je podrobnost upevňovacího pásma nístájové elektrody této pece a na obr. 3 je znázorněno provedení podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Pro snazší orientaci v dané problematice bude nejdříve popsáno provedení pece podle stavu techniky.

Pec znázorněná na obr. 1, má kovový plášť 1, opatřený zevnitř výstelkou ze žáruvzdorného materiálu 2. Dnem pece prochází nístějová elektroda 3_, která je v rovině s vnitřní plochou žáruvzdorné výstelky tak, že je ve styku s lázní tekutého kovu 4, vytvořenou tavením kovového šrotu, předtím vsazeného do pece. Nístějová elektroda 3 je spojena spojovacím členem 5 k (neznázorněné) koncovce zdroje elektrického proudu, přičemž druhá koncovka tohoto zdroje je spojena s alespoň jednou klenbovou elektrodou

6. Takové uspořádání je v oboru stejnosměrných obloukových pecí dobře známo.

Známé uspořádání upevnění nístějové elektrody 3 v peci, popsané zejména v dokumentu FR 2566984, je znázorněno na obr. 2. Upevňovací ústrojí nístějové elektrody 3 obsahuje vodicí pouzdro

7, obklopující chlazenou vsuvku 8, nesoucí elektrodu 2· Vsuvka 8 je držena na pouzdru 7 táhly, znázorněnými pomocí jejich os 9. Vodicí pouzdro 7 se také chladí vnitřním oběhem chladicí kapaliny, například vody, v kanálech 10.

Vodicí pouzdro 7 je vcelku s přírubou 11, například svařeno, připevněnou k plášti 1 na jeho vnější straně šrouby 12, přičemž toto uspořádání má umožnit snadné uvolnění celého upevňovacího ústrojí elektrody 3.·

K zajištění elektrické izolace pláště 1 vzhledem k nístějové elektrodě 3. a jejímu upevňovacímu ústrojí je mezi přírubu 11 a plášť 1 vložena deska 14 z izolačního materiálu a izolační podložky a pouzdra 13 izolují elektricky šrouby 12 od příruby 11.

Elektrické přeskoky a poruchy, zmíněné na začátku popisu, vznikají zejména u pecí, opatřených ústrojími k upevnění nístějové elektrody shora popsaného nebo podobného druhu.

Kovový šrot, který tvoří vsázku zaváděnou do pece a tavenou při jejím provozu, může totiž obsahovat olovo. Pro svou hustotu a tekutost při vysokých teplotách, roztavené olovo infiltruje žáruvzdorný materiál 2. ve směru šipek 16 a když přijde do styku s pláštěm 1, teče po jeho vnitřní ploše k jeho nejnižšímu bodu.

V důsledku toho' se shromažďuje blízko nístějové elektrody

3. ve směru šipek 16 v obr. 2, kde ničí elektrickou izolaci tím, že dovoluje průchod proudu mezi upevňovacím ústrojím elektrody 2 a pláštěm 1. Kromě toho, protože je pásmo, které je chladnější v důsledku blízkosti elektrody 3. a jejího pouzdra 7, které se

-3CZ 279618 B6 chladí, může olovo tuhnout a hromadit se v tomto pásmu, což způsobuje vznik stabilního elektrického spoje.

Po tomto vysvětlení nevýhod známých pecí bude popsáno výhodné provedení vynálezu, podle obr. 3, které umožňuje vyřešit tyto problémy.

K tomuto účelu pec obsahuje kolem nístějové elektrody 2 průběžnou těsnicí stěnu 20, která směřuje nahoru od pláště 1, k němuž je přivařena. U znázorněného příkladu je tato stěna 20 vcelku se střední malou deskou 21, která vyčnívá nad dno pláště

1. Příruba 22 pro připojení elektrody 3 je připevněna k této malé desce 21 podobným způsobem jako přímý spoj na plášti 1, použitý u známých pecí, pomocí šroubů 12, s elektrickým izolátorem 23, vloženým mezi šrouby 12 a střední malou desku 21 na jedné straně a přírubu 22 na druhé straně.

Tok tekutého olova po dně pláště 1 k elektrodě 2 je takto zamezen zádržným orgánem, tvořeným stěnou 20 a kromě toho olovo, které infiltruje žáruvzdorný materiál, umístěný nad střední malou deskou 21, je touto deskou sbíráno a vedeno k nejnižšímu bodu 25. pláště 1 kolem stěny 20. Veškeré olovo sebrané v tomto nízkém bodě, může vytékat z pláště 1 otvory 26, provedenými k tomuto účelu v kovovém plášti 1 po obvodu stěny 20♦

Pásmo upevnění elektrod 2 k peci je výše vzhledem k nejnižšímu místu pláště 1, což dále snižuje nebezpečí infiltrace olova do tohoto pásma i když se pec sklopí k odstranění strusky nebo lití roztaveného kovu.

Nejnižší bod pro shromažďování olova je v odstupu od studeného pásma blízko elektrody 3 a jejího nosiče, což umožňuje udržet teplotu tohoto bodu nad teplotou tuhnutí olova, a tak zabránit tuhnutí olova uvnitř pláště.

Vynález není omezen na popsané příkladné uspořádání.

Tak je zejména možno ke zlepšení elektrické izolace vložit elektrický izolační člen buď mezi malou desku 21 a stěnu 20, jestliže jsou oddělené, nebo mezi stěnu 20 a plášť 1, nebo stěna 20 sama může být vyrobena z izolačního materiálu, přičemž potom montáž těchto členů na plášti je provedena tak, aby se zachovala jejich těsnost a žádané elektrické izolační vlastnosti.

Střední malá deska 21 může také spočívat přímo na dně pláště 1 a její tloušťka je potom taková, že okraj této malé desky 21 je dostatečně vysoko, aby vytvořil zádržný orgán pro olovo.

Vynález byl shora popsán v souvislosti se stejnosměrnou obloukovou pecí s jedinou nístějoVou elektrodou. Může se však použít na metalurgické nádoby s několika elektrodami. V tomto případě buď zádržná, stěna obklopuje všechny elektrody, nebo každá elektroda je obklopena samostatnou zádržnou stěnou, takže potom je možno provést výpustný otvor nebo otvory pouze v nejnižším bodě pláště.

Claims (6)

1. Metalurgická nádoba, zejména elektrická oblouková pec, sestávající z kovového pláště (1), vyloženého uvnitř žáruvzdorným materiálem (2) a z nejméně jedné elektrody (3), procházející dnem nádoby a připojené vedením na zdroj elektrického proudu, přičemž elektroda (3) je připevněna ke kovovému plášti (1) mechanickými upevňovacími prostředky a je od kovového pláště (1) elektricky odizolována, vyznačující se tím, že pro zabránění tomu, aby se tekutina, tekoucí po vnitřním povrchu pláště (1), dostala do styku s mechanickými upevňovacími prostředky, nádoba obsahuje těsnicí stěnu (20), obklopující upevňovací oblast elektrody (3) a rozprostírající se směrem dovnitř pláště (1), se kterým je těsně spojena.

2. Metalurgická nádoba podle nároku 1, vyznačuj ící se tím, že její plášt (1) je opatřen vypouštěcími prostředky pro shromažďování a vypouštění tekutiny z nádoby.

3. Metalurgická nádoba podle nároku 2, vyznačující se tím, že vypouštěcí prostředky jsou tvořeny nejméně jedním otvorem (26), procházejícím pláštěm (1) a uspořádaným u okraje těsnicí stěny (20).

4. Metalurgická nádoba podle nároku 2, vyznačuj ící se tím, že těsnicí stěna (20) nese střední malou desku (21), která je uspořádána vyvýšeně vzhledem ke dnu pláště (1) a je k ní upevněna příruba (22) pro připojení elektrody (3).

5. Metalurgická nádoba podle nároku 4, vyznačující se tím, že horní povrch (24) střední malé desky (21) je směrem k obvodu skloněn.

6. Metalurgická nádoba podle nároku 4, vyznačující se tím, že střední malá deska (21) je elektricky odizolována od pláště (1).