RU2582082C2 - Hearth electrode for dc arc furnace - Google Patents
Hearth electrode for dc arc furnace Download PDFInfo
- Publication number
- RU2582082C2 RU2582082C2 RU2014126157/07A RU2014126157A RU2582082C2 RU 2582082 C2 RU2582082 C2 RU 2582082C2 RU 2014126157/07 A RU2014126157/07 A RU 2014126157/07A RU 2014126157 A RU2014126157 A RU 2014126157A RU 2582082 C2 RU2582082 C2 RU 2582082C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- steel head
- plates
- hearth
- hearth electrode
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротермии, в частности может быть использовано в качестве анодного подвода на дуговых печах постоянного тока.The invention relates to the field of electrothermics, in particular, can be used as an anode supply on DC arc furnaces.
Известна конструкция подового электрода, дуговой печи, которая содержит 200 стальных проводящих штырей, уложенных в подине, выполненной из магнезитовых огнеупоров (Steel Times, May 1991, p. 254). Недостатком подового электрода этой конструкции является то, что при износе подины (соответственно и штырей) ее нельзя ремонтировать (торкретировать), так как при этом нарушится контакт загружаемого в печь металлолома и жидкого расплава с рабочими концами штырей. Стойкость подины (соответственно и штырей) не превышает 700 плавок.A known design of a hearth electrode, an arc furnace, which contains 200 steel conductive pins laid in a hearth made of magnesite refractories (Steel Times, May 1991, p. 254). The disadvantage of the hearth electrode of this design is that when the hearth (respectively, the pins) is worn, it cannot be repaired (shotcrete), since this will break the contact of the scrap metal and liquid melt loaded into the furnace with the working ends of the pins. The durability of the hearth (respectively, of the pins) does not exceed 700 heats.
Известен также подовый электрод электропечи, содержащий головку из тугоплавкого материала, например материала расплава, нижняя часть которой выполнена в форме полого хвостовика, в который вставлен наконечник соединенного с головкой корпуса из электро- и теплопроводного материала, например меди, имеющего каналы охлаждения, корпус соединен с головкой по наружной поверхности вставленного в хвостовик наконечника с образованием неразъемного соединения по площади контакта наконечника с внутренней поверхностью хвостовика (Патент РФ №2022490, МПК5 Н05В 7/08). Недостатком данной конструкции подового электрода является сложность изготовления. В частности трудно обеспечить «образование неразъемного соединения по площади контакта наконечника с внутренней поверхностью хвостовика». Кроме того, наличие разных материалов наконечника и хвостовика с разными коэффициентами линейного удлинения при нагреве может привести к разрушению подового электрода.Also known is a hearth electrode of an electric furnace containing a head made of a refractory material, for example, a melt material, the lower part of which is made in the form of a hollow shank, into which the tip of the case connected to the head is made of electrically and thermally conductive material, for example, copper, having cooling channels, the body is connected to head on the outer surface of the tip inserted into the shank with the formation of an integral connection along the contact area of the tip with the inner surface of the shank (RF Patent No. 2022490 IPC 5
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению, принятым за прототип, является подовый электрод электропечи, содержащий медный водоохлаждаемый стержень с каналами охлаждения и токоподводами и стальную головку, нижняя часть которой выполнена с полостью, а боковая поверхность жестко скреплена с медным водоохлаждаемым стержнем, расположенным в полости, при этом часть стальной головки выполнена в виде стальных листов, нижняя часть которых жестко скреплена с наружной боковой поверхностью стальной головки, расположенной вдоль медного стержня, при этом часть электрода, в которой выполнены каналы охлаждения и на которой установлены токоподводы, выполнена с возможностью расположения вне печи, а другая часть - с возможностью расположения внутри футеровки подины печи (Патент РФ №2112187, МПК6 F27B 3/10, Н05В 7/06).The closest analogue to the claimed invention adopted as a prototype is a hearth electrode of an electric furnace containing a copper water-cooled rod with cooling channels and current leads and a steel head, the lower part of which is made with a cavity, and the side surface is rigidly bonded with a water-cooled copper rod located in the cavity, while part of the steel head is made in the form of steel sheets, the lower part of which is rigidly fastened to the outer side surface of the steel head located along the copper rod, wherein a portion of the electrode, which cooling channels are formed and on which the current conductors, is adapted to be positioned outside the furnace and the other part - to be positioned within the liner hearth furnace (RF Patent №2112187, 6 IPC
Недостатком указанного подового электрода является то, что электрический контакт подового электрода с металлошихтой или расплавленным металлом осуществляется через листы, расположенные внутри футеровки подины. После выпуска плавки и возврата электропечи в исходное положение оставшийся на подине шлак, смешанный с набивной массой подины покрывает торцы заложенных в подине листов, что приводит к ухудшению контакта или его исчезновению. Другим недостатком рассматриваемого подового электрода являются плохие условия охлаждения стальных листов (от листов через пайку к стальной головке и от нее к медному стержню), что приводит к оплавлению контактирующих с жидким расплавом рабочих концов стальных листов. Кроме того, в случае если стальная головка относительно медного стержня установлена с зазором, то наблюдается еще более резкое ухудшение условий теплопередачи. В случае же, если стальная головка установлена на медный стержень без зазора (по посадке), то из-за разных коэффициентов линейного расширения произойдет разрушение подового электрода.The disadvantage of this hearth electrode is that the electrical contact of the hearth electrode with the metal charge or molten metal is carried out through sheets located inside the lining of the hearth. After the melting is released and the furnace is returned to its original position, the slag remaining on the bottom mixed with the packed mass of the bottom covers the ends of the sheets embedded in the bottom, which leads to poor contact or its disappearance. Another disadvantage of the hearth electrode under consideration is the poor cooling conditions of steel sheets (from sheets through soldering to the steel head and from it to the copper rod), which leads to the fusion of the working ends of the steel sheets in contact with the liquid melt. In addition, if the steel head is installed with a gap relative to the copper rod, then an even sharper deterioration in heat transfer conditions is observed. In the case, if the steel head is mounted on a copper rod without a gap (to fit), then the bottom electrode will be destroyed due to different coefficients of linear expansion.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается создании подового электрода дуговой печи постоянного тока, не имеющего вышеуказанных недостатков.The problem to which the claimed technical solution is directed is to create a hearth electrode of a DC arc furnace that does not have the above disadvantages.
Для решения поставленной задачи создан подовый электрод дуговой печи постоянного тока, содержащий стальную головку цилиндрической формы, соединенный с ней медный корпус, оснащенный крепежным фланцем и расположенной в нижней его части медной подошвой, снабженной каналами охлаждения и контактной плитой, согласно изобретению, корпус выполнен из 3-6 медных пластин трапецеидальной формы, расширяющихся книзу, причем указанные пластины в верхней части жестко соединены со стальной головкой, а в нижней части таким же образом соединены с медной подошвой. Отношение толщины медной подошвы к толщине медных пластин равно 1÷1,5, а отношение диаметра медной подошвы к диаметру стальной головки составляет 1,5÷3,0.To solve this problem, a hearth electrode of a direct current arc furnace was created, containing a cylindrical steel head, a copper case connected to it, equipped with a mounting flange and a copper sole located in its lower part, equipped with cooling channels and a contact plate, according to the invention, the body is made of 3 -6 copper plates of a trapezoidal shape, expanding downward, and these plates in the upper part are rigidly connected to the steel head, and in the lower part in the same way connected to the copper odoshvoy. The ratio of the thickness of the copper sole to the thickness of the copper plates is 1 ÷ 1.5, and the ratio of the diameter of the copper sole to the diameter of the steel head is 1.5 ÷ 3.0.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение надежности и стойкости конструкции, а также снижение трудоемкости изготовления.The technical result provided by the given set of features is to increase the reliability and durability of the structure, as well as reduce the complexity of manufacturing.
Наличие цилиндрической головки за счет цельной торцевой поверхности обеспечивает надежный электрический контакт подового электрода с металлошихтой и жидким расплавом. Благодаря тому что корпус выполнен из 3-6 медных пластин трапецеидальной формы обеспечивается увеличение тепловоспринимающей поверхности и хороший отвод тепла от зоны расположения подовых электродов, охлаждающей подошву водой. При количестве медных пластин меньше 3 уменьшается общая тепловоспринимающая поверхность медных пластин, ухудшаются отвод тепла и условия службы подовых электродов. При количестве медных пластин больше 6 затрудняется набивка подины между пластинами, что также ведет к ухудшению условий службы подовых электродов.The presence of a cylindrical head due to the integral end surface provides reliable electrical contact of the hearth electrode with the metal charge and liquid melt. Due to the fact that the body is made of 3-6 copper plates of trapezoidal shape, an increase in the heat-absorbing surface and a good heat dissipation from the zone of location of the bottom electrodes, cooling the sole with water, are provided. When the number of copper plates is less than 3, the total heat-absorbing surface of the copper plates decreases, the heat dissipation and the service conditions of the bottom electrodes deteriorate. When the number of copper plates is more than 6, it is difficult to fill the bottom between the plates, which also leads to a deterioration in the service conditions of the bottom electrodes.
При отношении толщины медной подошвы к толщине медных пластин меньше 1,0 не обеспечивается надежного отвода тепла охлаждающей водой от медных пластин, что может привести к выходу из строя подового электрода. При увеличении отношения толщины медной подошвы к толщине медных пластин более 1,5 не наблюдается заметного улучшения условий отвода тепла от медных пластин, в то время как увеличивается расход меди на изготовление подового электрода.When the ratio of the thickness of the copper sole to the thickness of the copper plates is less than 1.0, reliable heat dissipation by cooling water from the copper plates is not provided, which can lead to failure of the bottom electrode. With an increase in the ratio of the thickness of the copper sole to the thickness of the copper plates of more than 1.5, there is no noticeable improvement in the conditions for heat removal from the copper plates, while the consumption of copper for the manufacture of the bottom electrode increases.
Отношение диаметра медной подошвы к диаметру стальной головки, равное 1,5-3,0, является оптимальным для конструкции подовых электродов, используемых на электропечах постоянного тока емкостью 3÷150 т. При отношении диаметра медной подошвы к диаметру стальной головки меньше 1,5, не обеспечивается эффективного отвода тепла от стальной головки и наблюдается полное проплавление стальной головки до границы с медными пластинами, что ведет в конечном счете к выходу из строя подового электрода. При отношении диаметра медной подошвы к диаметру стальной головки более 3,0 дальнейшего улучшения условий отвода тепла от головки не происходит, и наблюдается необоснованное увеличение габаритов подового электрода.The ratio of the diameter of the copper sole to the diameter of the steel head, equal to 1.5-3.0, is optimal for the design of the hearth electrodes used on DC furnaces with a capacity of 3 ÷ 150 tons. When the ratio of the diameter of the copper sole to the diameter of the steel head is less than 1.5, efficient heat dissipation from the steel head is not provided and a complete penetration of the steel head to the border with copper plates is observed, which ultimately leads to failure of the hearth electrode. When the ratio of the diameter of the copper sole to the diameter of the steel head is more than 3.0, there is no further improvement in the conditions of heat removal from the head, and an unreasonable increase in the dimensions of the hearth electrode is observed.
В предложенной конструкции для изготовления корпуса подового электрода используется листовой прокат с гарантированными механическими свойствами, что повышает качество и надежность подового электрода, а также обеспечивает технологичность его изготовления.In the proposed design for the manufacture of the hearth electrode case, sheet metal with guaranteed mechanical properties is used, which increases the quality and reliability of the hearth electrode, and also ensures the manufacturability of its manufacture.
Конструкция подового электрода поясняется чертежами.The design of the hearth electrode is illustrated by drawings.
На фиг. 1 показан общий вид подового электрода, на котором трапецеидальной формы расширяющиеся книзу медные пластины 2 в верхней части приварены к стальной головке 1, а в нижней - к медной подошве 4, выполненной в виде плоского цилиндра.In FIG. 1 shows a general view of the hearth electrode, in which trapezoidal-
На фиг. 2 показан вид сверху на подовый электрод, оснащенный контактной пластиной, предназначенной для закрепления анодного подвода.In FIG. 2 shows a top view of a hearth electrode equipped with a contact plate for securing the anode supply.
На фиг. 3 представлено сечение А-А с каналами охлаждения 5, а также подводом и отводом воды 6, 7.In FIG. 3 shows a section A-A with
На фиг. 4 показано сечение Б-Б, где показан пример сочленения трапецеидальных пластин 2.In FIG. 4 shows a section BB where an example of the articulation of
На фиг. 5 представлено сечение В-В, по верхней части трапецеидальных пластин. На этом сечении показан центрирующий штырь 3.In FIG. 5 shows a section BB in the upper part of the trapezoidal plates. This section shows the centering
На фиг. 6 показана установка подового электрода в футеровке подины 9 и пример его закрепления к днищу печи 10.In FIG. 6 shows the installation of the hearth electrode in the lining of the
На фиг. 7, 8 показаны схемы работы подового электрода в разные периоды плавки.In FIG. 7, 8 show the operation diagrams of the hearth electrode at different periods of melting.
Подовый электрод дуговой печи содержит стальную цилиндрическую головку 1, к которой приварен корпус, выполненный в виде 3-6 медных пластин трапецеидальной формы 2, расширяющихся книзу. Головка 1 относительно корпуса центрируется с помощью штыря 3. В нижней части пластины 2 привариваются к медной подошве 4, выполненной в виде плоского цилиндра. Отношение толщины медной подошвы 4 к толщине медных пластин 2 равняется 1÷1,5, а отношение диаметра медной подошвы к диаметру стальной головки составляет 1,5÷3,0. Медная подошва 4 оснащена каналами охлаждения 5, подводом и отводом воды 6, 7 и контактной плитой 8. Установка подового электрода в футеровке подины 9 показана на фиг. 6. Подовый электрод к днищу печи 10 крепится с помощью фланца 11. При этом каналы охлаждения 5 располагаются за пределами днища 10.The hearth electrode of the arc furnace contains a steel cylindrical head 1 to which a body is welded, made in the form of 3-6 copper plates of
Работает подовый электрод следующим образом. Первоначальное положение подового электрода после установки на печи показано на фиг. 6. Фланец 11 крепится к днищу печи 10 и вокруг электрода производится набивка футеровки подины 9. При этом головка электрода 1 выступает выше верхней части подины и контактирует с заваленным в печь металлоломом 12. В каналы охлаждения 5 через подвод и отвод 6,7 подают воду и печь готова к работе.The hearth electrode operates as follows. The initial position of the hearth electrode after installation on the furnace is shown in FIG. 6. The
К катоду и аноду подводят напряжение, включается дуга, начинается плавление металлолома 12 и оплавляется часть стальной головки 1 (фиг. 7). Однако при этом контакт между анодом и катодом не теряется, а осуществляется через жидкий металлический расплав 13. После выпуска плавки из печи и завалки очередной порции металлолома затекший в канал, занимаемой головкой, жидкий металл кристаллизуется и в верхней части канала образуется грибообразный настыль (фиг. 8). Контакт между катодом и анодом осуществляется через металлолом, заваленный в печь, закристаллизовавшийся металл в канале, занимаемом головкой, оставшуюся нерасплавившуюся часть стальной головки, медные пластины и медную подошву и далее к анодному подводу.Voltage is applied to the cathode and anode, the arc is turned on, the
Пример изготовления подового электрода предлагаемой конструкции.An example of manufacturing a hearth electrode of the proposed design.
Для 25-т дуговой сталеплавильной печи постоянного тока диаметр стальной головки составляет 200 мм, а диаметр медной подошвы 450 мм. Высота медного корпуса равняется 650 мм, а толщина медной подошвы 90 мм. Толщина каждой из четырех медных пластин трапецеидальной формы равняется 80 мм. В верхней части медной пластины привариваются к стальной головке, а в нижней - к медной подошве.For a 25-ton DC steelmaking furnace, the diameter of the steel head is 200 mm and the diameter of the copper sole is 450 mm. The height of the copper case is 650 mm, and the thickness of the copper sole is 90 mm. The thickness of each of the four trapezoidal copper plates is 80 mm. The upper part of the copper plate is welded to the steel head, and the bottom to the copper sole.
Благодаря предложенному конструктивному решению обеспечивается надежность работы и стойкость подового электрода не менее 3000 плавок.Thanks to the proposed design solution, reliability and durability of the hearth electrode of at least 3,000 heats are ensured.
Использование для изготовления подового электрода листового проката с гарантированными механическими свойствами также способствует повышению надежности и снижению затрат при изготовлении подового электрода.The use of sheet metal with guaranteed mechanical properties for the manufacture of a hearth electrode also helps to increase reliability and reduce costs in the manufacture of a hearth electrode.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014126157/07A RU2582082C2 (en) | 2014-06-26 | 2014-06-26 | Hearth electrode for dc arc furnace |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014126157/07A RU2582082C2 (en) | 2014-06-26 | 2014-06-26 | Hearth electrode for dc arc furnace |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014126157A RU2014126157A (en) | 2016-01-27 |
RU2582082C2 true RU2582082C2 (en) | 2016-04-20 |
Family
ID=55237105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014126157/07A RU2582082C2 (en) | 2014-06-26 | 2014-06-26 | Hearth electrode for dc arc furnace |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2582082C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU174216U1 (en) * | 2017-04-11 | 2017-10-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | COMPOSITE BATTERY ELECTRODE |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4754464A (en) * | 1985-12-05 | 1988-06-28 | Mannesmann Ag | Bottom electrodes for arc furnaces |
US5233625A (en) * | 1990-08-23 | 1993-08-03 | Mannesmann Aktiengesellschaft | Metallurgical vessel with metallic electrode having readily replaceable wear part |
RU2022490C1 (en) * | 1992-06-10 | 1994-10-30 | Малиновский Владимир Сергеевич | Hearth electrode of electric furnace |
-
2014
- 2014-06-26 RU RU2014126157/07A patent/RU2582082C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4754464A (en) * | 1985-12-05 | 1988-06-28 | Mannesmann Ag | Bottom electrodes for arc furnaces |
US5233625A (en) * | 1990-08-23 | 1993-08-03 | Mannesmann Aktiengesellschaft | Metallurgical vessel with metallic electrode having readily replaceable wear part |
RU2022490C1 (en) * | 1992-06-10 | 1994-10-30 | Малиновский Владимир Сергеевич | Hearth electrode of electric furnace |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU174216U1 (en) * | 2017-04-11 | 2017-10-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | COMPOSITE BATTERY ELECTRODE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014126157A (en) | 2016-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4228314A (en) | DC Arc furnace hearth | |
US4277638A (en) | Prefabricated unit for a DC arc furnace | |
JPH0230121Y2 (en) | ||
JP2532343B2 (en) | Bottom electrode for DC arc furnace | |
JPS60159584A (en) | Direct current arc furnace | |
RU2582082C2 (en) | Hearth electrode for dc arc furnace | |
JPH0823475B2 (en) | The bottom of an electrically heated melting furnace, especially a DC arc furnace | |
JPH05326140A (en) | Dc electric electric arc furnace | |
EP0124490B1 (en) | Improved conductive bottom for direct current electric arc furnaces | |
US4468782A (en) | Method and device for operating a DC arc furnace | |
JP2530083B2 (en) | DC electric arc furnace lining | |
CA1232933A (en) | Conductive bottom for direct current electric arc furnaces | |
US5809055A (en) | Metallurgical vessel heated by direct current and having a bottom electrode | |
US5867523A (en) | Electric furnace with conductive hearth | |
KR20120001833A (en) | Electric furnace | |
JP2985346B2 (en) | Hearth structure of DC arc furnace | |
JPS6138392B2 (en) | ||
CN2235108Y (en) | Electrode structure at bottom of direct current arc furnace | |
CA2341749C (en) | Soderberg-type composite electrode for arc smelting furnace | |
RU182794U1 (en) | DC Arc Furnace | |
JPH11142066A (en) | Furnace bottom electrode for dc electric furnace | |
RU2285356C2 (en) | Bottom electrode for electric furnace | |
RU2191224C1 (en) | Cathode device of aluminum cell | |
JPH0441275B2 (en) | ||
JP2010038376A (en) | Energization heating apparatus |