RU2705832C1 - Electric holder of arc electric furnace - Google Patents
Electric holder of arc electric furnace Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705832C1 RU2705832C1 RU2019111043A RU2019111043A RU2705832C1 RU 2705832 C1 RU2705832 C1 RU 2705832C1 RU 2019111043 A RU2019111043 A RU 2019111043A RU 2019111043 A RU2019111043 A RU 2019111043A RU 2705832 C1 RU2705832 C1 RU 2705832C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- copper
- contact
- jaw
- cheek
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
- F27D11/08—Heating by electric discharge, e.g. arc discharge
- F27D11/10—Disposition of electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B7/00—Heating by electric discharge
- H05B7/02—Details
- H05B7/10—Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding electrodes
Abstract
Description
Изобретение относится к электрометаллургии, а именно к дуговым плавильным и ковшевым печам для плавки и нагрева металла.The invention relates to electrometallurgy, and in particular to arc melting and ladle furnaces for melting and heating metal.
Вопрос совмещения хорошей проводимости с одновременным обеспечением жесткости какого-либо токоведущего узла в электротехнологии всегда являлся актуальным. Как правило, решение его было связано с увеличением объема токопроводящего материала (в основном меди), что влекло за собой и частичное увеличение механической прочности. Такой путь, однако, имел и свои, довольно серьезные, отрицательные последствия, которые вели к увеличению металлоемкости всего узла, и, как следствие, к его удорожанию. Кроме того, возникают ситуации, когда механическая обработка какого-либо токоведущего узла или элемента узла сама по себе чрезвычайно трудоемка, но необходима, и в этом случае неразъемное соединение двух разнородных металлов в одно целое позволяет упростить дальнейшую механическую обработку, а в некоторых случаях и вовсе ее исключить.The issue of combining good conductivity while ensuring the rigidity of a current-carrying unit in electrical technology has always been relevant. As a rule, its solution was associated with an increase in the volume of conductive material (mainly copper), which entailed a partial increase in mechanical strength. This way, however, had its own, rather serious, negative consequences, which led to an increase in the metal consumption of the entire unit, and, as a consequence, to its rise in price. In addition, situations arise when the machining of a current-carrying assembly or a component of the assembly itself is extremely time-consuming, but necessary, and in this case the indivisible connection of two dissimilar metals into a whole makes it possible to simplify further machining, and in some cases even exclude it.
Электрододержатель состоит из головки с хомутом и медной водоохлаждаемой контактной щеки для подачи тока к графитированному электроду, токопроводящего рукава для передачи тока от гибких кабелей контактной щеке и пружинно-гидравлического механизма зажима или разжима электрода, при этом контактная щека выполнена биметаллической из медного и стального слоя, причем между медной частью пластины и графитированным электродом печи расположен графитовый вкладыш, прилегающий одной своей стороной к медной поверхности щеки, а с другой своей стороны выполнен с кривизной поверхности, повторяющей кривизну поверхности графитированного электрода.The electrode holder consists of a head with a clamp and a copper water-cooled contact jaw for supplying current to a graphite electrode, a conductive sleeve for transmitting current from flexible cables to the contact jaw and a spring-hydraulic mechanism for clamping or expanding the electrode, while the contact jaw is made of bimetallic copper and steel layers, moreover, between the copper part of the plate and the graphite electrode of the furnace there is a graphite insert adjacent one side to the copper surface of the cheek, and on the other its Rhone adapted to the surface curvature, the curvature of repeating graphite electrode surface.
Изобретение позволяет создать жесткую конструкцию электрододержателя, снизить активное и индуктивное сопротивление токоподводящего рукава и тем самым уменьшить электрические потери при работе печи за счет плотного прилегания (в том числе и благодаря усилию прижима электрода) плоской части графитового вкладыша к плоскости медной части водоохлаждаемой контактной щеки.The invention allows to create a rigid design of the electrode holder, to reduce the active and inductive resistance of the current-supply sleeve and thereby reduce electrical losses during furnace operation due to the snug fit (including due to the electrode pressing force) of the flat part of the graphite liner to the plane of the copper part of the water-cooled contact cheek.
Известен электрододержатель дуговой электропечи, содержащий токоведущий рукав, механизм зажима электрода и головку с контактными щеками, в котором токоведущий слой рукава выполнен в виде монолитной полой заготовки из алюминиевого сплава, армированного пучком стальных труб (см. патент RU 2145469 С1).Known electrode holder of an electric arc furnace containing a current-carrying sleeve, an electrode clamping mechanism and a head with contact cheeks, in which the current-carrying layer of the sleeve is made in the form of a monolithic hollow billet of aluminum alloy reinforced with a bundle of steel pipes (see patent RU 2145469 C1).
Известен также электрододержатель дуговой печи, головка которого предназначена для зажима графитового электрода диаметром 350 мм и подвода к нему электрического тока. Зажим электрода осуществляется хомутом (поз. 8 фиг. 1). Головка электрододержателя представляет собой сварную конструкцию корпуса (поз. 5 фиг. 2) из немагнитной нержавеющей стали, на которой закреплены две медные контактные щеки (поз. 4 фиг. 1). Токоподвод осуществляется через медную контактную плиту (поз. 1 фиг. 2), приваренную в верхней части контактных щек. Подвод охлаждающей воды производится через патрубок (поз. 2 фиг. 2), вваренный в отверстие контактной щеки, далее вода проходит через каналы контактных щек, выполненные методом глубокого сверления. Соединение каналов контактных щек обеспечивается патрубком (поз. 3 фиг. 2).The electrode holder of the arc furnace is also known, the head of which is designed to clamp a graphite electrode with a diameter of 350 mm and supply electric current to it. The electrode clamp is carried out with a clamp (pos. 8 of Fig. 1). The head of the electrode holder is a welded body structure (pos. 5 of Fig. 2) made of non-magnetic stainless steel, on which two copper contact cheeks are fixed (pos. 4 of Fig. 1). Current supply is carried out through a copper contact plate (
Известен также принятый за прототип электрододержатель дуговой электропечи (5НФ.108.198.СБ. Электрододержатель, сб. чертеж. СКБ «Сибэлектротерм»), содержащий токоведущий рукав, механизм зажима электрода и головку с контактной щекой, в котором для охлаждения контактной поверхности щеки используется медная плита толщиной 120 мм., в теле которой при помощи глубокого сверления организован канал охлаждения. Зажим электрода осуществляется хомутом (поз. 2 фиг. 3). Конструкция контактной щеки (поз. 1 фиг. 3) предусматривает совмещенный токоподвод и подвод охлаждающей воды.Also known is the prototype electrode holder of the electric arc furnace (5NF.108.198. SB. Electrode holder, Sat drawing. SKB "Sibelektroterm"), containing a current-carrying sleeve, an electrode clamping mechanism and a head with a contact cheek, in which a copper plate is used to cool the contact surface of the cheek 120 mm thick., in the body of which a cooling channel is organized using deep drilling. The electrode clamp is carried out with a clamp (pos. 2 of Fig. 3). The design of the contact jaw (pos. 1 of Fig. 3) provides for a combined current supply and supply of cooling water.
Недостатком известных конструкций является нагрев контактной щеки под действием проходящих токов, ударных коротких замыканий и резонансных явлений из-за того, что электроды, поставляемые нашей промышленностью, идут с плюсовым и минусовым отклонениями по диаметру (по ГОСТ 4426-80), что влечет за собой ситуации, при которых контактная поверхность электрод-щека недостаточна, т.к. фактически сводится к отдельным точкам (фиг. 4). При отклонении диаметра электрода в ту или иную сторону, что практически всегда имеет место, контакт между щекой и электродом получается в лучшем случае линейным (либо по линиям 2 и 3, либо по линиям 1 и 4 фиг. 4). Отсюда следует главный недостаток существующих конструкций электроконтактного узла электрододержателя - высокое контактное сопротивление. Как следствие - вибрация конструкции и возникновение микродуг.A disadvantage of the known designs is the heating of the contact jaw under the influence of passing currents, shock short circuits and resonance phenomena due to the fact that the electrodes supplied by our industry come with plus and minus deviations in diameter (according to GOST 4426-80), which entails situations in which the contact surface of the electrode-cheek is insufficient, because actually reduced to individual points (Fig. 4). If the diameter of the electrode deviates in one direction or another, which almost always takes place, the contact between the cheek and the electrode turns out to be linear at best (either along
Техническим результатом изобретения является уменьшение массы электрододержателя за счет замены части медной контактной щеки на сталь, значительное упрощение изготовления узла за счет полного отказа от глубокого сверления медной заготовки, увеличение его эксплуатационной стойкости за счет увеличения площади контакта электрода с токоподводящей частью конструкции через графитовый вкладыш и, как следствие надежности всего узла, и улучшение ремонтопригодности электрододержателя, которая теперь заключается в замене только графитового вкладыша, а не всего узла.The technical result of the invention is to reduce the mass of the electrode holder by replacing part of the copper contact jaw with steel, significantly simplifying the manufacture of the assembly due to the complete rejection of deep drilling of the copper billet, increasing its operational stability by increasing the contact area of the electrode with the current-carrying part of the structure through a graphite insert and, as a consequence of the reliability of the entire assembly, and the improvement of maintainability of the electrode holder, which now consists in replacing only graphite liner, not the entire site.
Для устранения вышеуказанных недостатков известных конструкций электрододержателя, обеспечения необходимой жесткости и допустимого нагрева при минимальных габаритах и пониженном весе узла предлагается конструкция электрододержателя, состоящего из головки с хомутом и контактной щекой для передачи тока от гибких кабелей короткой сети к контактной щеке и механизма зажима/разжима электрода.To eliminate the above-mentioned drawbacks of the known constructions of the electrode holder, to provide the necessary rigidity and allowable heating with minimum dimensions and reduced weight of the assembly, an electrode holder design is proposed, consisting of a head with a clamp and a contact cheek for transmitting current from flexible cables of a short network to the contact cheek and an electrode clamping / expanding mechanism .
Отличительная особенность предлагаемой конструкции электрододержателя, обеспечивающая его преимущества перед известными конструкциями, заключается в том, что для улучшения проводимости конструкции путем уменьшения ее контактного сопротивления, а значит и нагрева, контактная щека выполнена биметаллической, один слой которой - стальной, обеспечивает жесткость конструкции, а другой - медный, хорошую электрическую проводимость, причем между этой частью щеки и графитированным электродом печи установлен графитовый вкладыш, одна поверхность которого плотно прилегает к медной токопроводящей поверхности щеки, а другая поверхность имеет кривизну, повторяющую кривизну поверхности графитированного электрода. Кроме того, значительно уменьшается масса всего узла за счет замены части медной конструкции на стальную.A distinctive feature of the proposed design of the electrode holder, which provides its advantages over the known structures, is that to improve the conductivity of the structure by reducing its contact resistance, and hence heating, the contact cheek is made bimetallic, one layer of which is steel, provides structural rigidity, and the other - copper, good electrical conductivity, and a graphite insert is installed between this part of the cheek and the graphitized electrode of the furnace, one surface five of which adheres to the surface of the copper conductive cheeks, and the other surface has a curvature, the curvature of repeating graphite electrode surface. In addition, the mass of the entire assembly is significantly reduced by replacing a part of the copper structure with a steel one.
Благодаря вышеописанной конструкции достигаются следующие преимущества заявляемого электрододержателя с уменьшением его массы по сравнению с известными аналогами:Thanks to the above construction, the following advantages of the inventive electrode holder are achieved with a decrease in its weight compared to known analogues:
- увеличивается контактная поверхность электрод - щека электрододержателя за счет того, что графитовый электрод хорошо и быстро «притирается» к графитовому вкладышу, а сам графитовый вкладыш другой своей контактной поверхностью (плоскостью) при помощи усилия во время зажима электрода хорошо прилегает к такой же, но медной плоскости контактной щеки;- the contact surface of the electrode - the electrode holder cheek is increased due to the fact that the graphite electrode is “rubbed” well and quickly to the graphite insert, and the graphite insert itself, with its other contact surface (plane), fits well with the same force during clamping of the electrode, but copper plane of the contact cheek;
- уменьшается вибрация элетрододержателя во время работы за счет улучшения контакта электрод - щека электрододержателя;- the vibration of the electrode holder during operation is reduced due to improved contact between the electrode and the jaw of the electrode holder;
- улучшается охлаждение контактной поверхности за счет того, что увеличен объем воды, постоянно находящейся в теле контактной щеки;- improved cooling of the contact surface due to the fact that increased volume of water, constantly located in the body of the contact cheek;
- увеличивается эксплуатационная стойкость и надежность электрододержателя;- increases the operational stability and reliability of the electrode holder;
- значительно упрощается процесс изготовления электрододержателя за счет полного отказа от глубокого сверления медной заготовки со всеми вытекающими оттуда трудностями (наклеп меди на инструменте с уводом сверла в сторону от вертикали);- the manufacturing process of the electrode holder is greatly simplified due to the complete rejection of deep drilling of the copper billet with all the ensuing difficulties (hardening of copper on the tool with the drill leading away from the vertical);
- улучшается ремонтопригодность электрододержателя, которая заключается только в замене графитового вкладыша, а не всего узла. При этом отпадает необходимость в замене всей контактной щеки.- maintainability of the electrode holder is improved, which consists only in replacing the graphite liner, and not the entire assembly. This eliminates the need to replace the entire contact cheek.
Проведенный в процессе оформления заявки на предложенное изобретение поиск по научно-техническим источникам информации и выявлению источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, не позволил обнаружить аналог, характеризующийся признаками, тождественными существенным признакам данного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков позволил выявить ряд существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков заявленной конструкции электрододержателя, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «новизна».Conducted in the process of filing an application for the proposed invention, a search for scientific and technical sources of information and identifying sources containing information about analogues of the claimed invention did not allow to find an analogue characterized by features identical to the essential features of this invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype as the closest in the totality of features made it possible to identify a number of distinctive features relative to the technical result of the claimed design of the electrode holder set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."
Дополнительный поиск известных решений для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» не выявил признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного электрододержателя или вытекающие явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».An additional search for known solutions to verify compliance of the claimed invention with the condition "inventive step" did not reveal signs that match the distinctive features of the prototype of the claimed electrode holder or resulting explicitly from the prior art. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".
В предлагаемой конструкции контакт электрод - щека электрододержателя разделяется на два контакта (фиг. 5):In the proposed design, the contact electrode - the electrode holder jaw is divided into two contacts (Fig. 5):
1. Щека - графитовый вкладыш;1. Cheek - graphite liner;
2. Графитовый вкладыш - электрод.2. Graphite insert - electrode.
Электрический ток, пройдя по трубошинам, вваренным в отверстие (поз. 1 фиг. 5), переходит на медную часть биметаллической пластины и далее к плоскостному контакту щека - графитовый вкладыш (поз 2 фиг. 5). Графитовый вкладыш прочно и плотно удерживается на медной части биметаллической пластины при помощи направляющих «ласточкин хвост». Пройдя через графитовый вкладыш (поз. 3 фиг. 5), ток подходит к контакту электрод - графитовый вкладыш (поз. 4 фиг. 5), который тоже является плоскостным (согласно диаметру электрода - по дуге), т.к. во время перепуска электрода вкладыш и электрод неизбежно «притрутся» друг к другу.The electric current passing through the pipes welded into the hole (pos. 1 of Fig. 5) passes to the copper part of the bimetallic plate and then to the planar contact of the cheek - a graphite insert (pos. 2 of Fig. 5). The graphite insert is firmly and firmly held on the copper part of the bimetallic plate using dovetail guides. Having passed through a graphite insert (pos. 3 of Fig. 5), the current approaches the electrode – graphite insert contact (pos. 4 of Fig. 5), which is also planar (according to the diameter of the electrode, along an arc), because during the bypass of the electrode, the insert and the electrode will inevitably “rub” against each other.
Для изготовления головки электрододержателя требуется биметаллическая пластина толщиной 20 мм. Контактная (рабочая) сторона пластины медная, а внутренняя стальная. Пластина легко может быть изготовлена при помощи электрошлакового переплава. На медной стороне фрезеруются канавки до стального основания для того, чтобы приварить направляющие под «ласточкин хвост».For the manufacture of the head of the electrode holder, a bimetallic plate with a thickness of 20 mm is required. The contact (working) side of the plate is copper, and the inner steel. The plate can easily be made using electroslag remelting. Grooves are milled on the copper side to the steel base in order to weld the dovetail guides.
Затем приваривают сами направляющие. На внутренней - стальной стороне приваривают ребра и фрезеруют отдельные части стального листа до меди с целью организации хорошего охлаждения последней. Сверху и с боков все закрывается стальным листом и проваривается по периметру для получения замкнутой «рубашки» охлаждения.Then the guides themselves are welded. On the inner - steel side, fins are welded and individual parts of the steel sheet are milled to copper in order to organize good cooling of the latter. From above and from the sides, everything is closed with a steel sheet and boiled around the perimeter to obtain a closed cooling jacket.
Такая конструкция имеет высокую ремонтопригодность, которая заключается только в замене графитового вкладыша (он, в свою очередь может быть легко изготовлен из электродного «боя», имеющегося в большом количестве около дуговой печи). Получение надежного контакта между вкладышем и электродом достигается за счет перепуска электрода.This design has high maintainability, which consists only in replacing a graphite insert (it, in turn, can be easily made from an electrode “battle”, which is available in large quantities near the arc furnace). Obtaining reliable contact between the liner and the electrode is achieved by bypassing the electrode.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019111043A RU2705832C1 (en) | 2019-04-11 | 2019-04-11 | Electric holder of arc electric furnace |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019111043A RU2705832C1 (en) | 2019-04-11 | 2019-04-11 | Electric holder of arc electric furnace |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2705832C1 true RU2705832C1 (en) | 2019-11-12 |
Family
ID=68579711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019111043A RU2705832C1 (en) | 2019-04-11 | 2019-04-11 | Electric holder of arc electric furnace |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2705832C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3026444A (en) * | 1959-09-22 | 1962-03-20 | Samuel Fox & Company Ltd | Electrode clamps |
US4291190A (en) * | 1978-10-18 | 1981-09-22 | Korf & Fuchs Systemtechnik Gmbh | Fluid-cooled holder for an electrode tip |
SU881510A1 (en) * | 1977-07-08 | 1981-11-15 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Институт | Self-firing electrode contact assembly |
RU2145469C1 (en) * | 1997-12-09 | 2000-02-10 | Бершицкий Игорь Михайлович | Arc-furnace electrode holder |
RU2438274C2 (en) * | 2009-09-10 | 2011-12-27 | Открытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Электротерм" | Current distributing ring of ore smelting furnace |
US20130039379A1 (en) * | 2010-03-10 | 2013-02-14 | Rolf Best | Electrode support arm system |
-
2019
- 2019-04-11 RU RU2019111043A patent/RU2705832C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3026444A (en) * | 1959-09-22 | 1962-03-20 | Samuel Fox & Company Ltd | Electrode clamps |
SU881510A1 (en) * | 1977-07-08 | 1981-11-15 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Металлургический Институт | Self-firing electrode contact assembly |
US4291190A (en) * | 1978-10-18 | 1981-09-22 | Korf & Fuchs Systemtechnik Gmbh | Fluid-cooled holder for an electrode tip |
RU2145469C1 (en) * | 1997-12-09 | 2000-02-10 | Бершицкий Игорь Михайлович | Arc-furnace electrode holder |
RU2438274C2 (en) * | 2009-09-10 | 2011-12-27 | Открытое Акционерное Общество Научно-Производственное Объединение "Электротерм" | Current distributing ring of ore smelting furnace |
US20130039379A1 (en) * | 2010-03-10 | 2013-02-14 | Rolf Best | Electrode support arm system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8455786B2 (en) | Electrode head of the plasma cutting machine | |
US11007599B2 (en) | Welding assembly and method | |
CN102969813A (en) | End ring assembly and method of forming same | |
KR101046149B1 (en) | Electro gas arc welding device | |
RU2705832C1 (en) | Electric holder of arc electric furnace | |
US20190070691A1 (en) | Method for creating a resistance weld bond between two metals | |
US2423714A (en) | Electrode clamp | |
CA2257897C (en) | Cathode construction | |
NO862016L (en) | PLASMA TORCH. | |
US4323717A (en) | Furnace electrode clamps | |
US458176A (en) | Art of electric welding | |
US11351624B2 (en) | Method for joining dissimtilar metal plates | |
US4490825A (en) | Water-cooled electrode | |
US3804966A (en) | Furnace electrode clamp | |
CN102369785A (en) | Thermode, clamping arrangement therefor, and method of manufacture | |
EP0079304A1 (en) | Electrode holder for arc furnaces | |
US20240058886A1 (en) | Electrode extension device for use in welding systems | |
RU2316704C1 (en) | Electrode holder for electric-arc furnace | |
JP6298247B2 (en) | Resistance welding electrode | |
RU2601846C2 (en) | Electrode holder of electric arc furnace | |
AU2003289826A1 (en) | Cooling element, particularly for furnaces, and method for producing a cooling element | |
CN214101841U (en) | Submerged arc furnace brasses | |
CN213266644U (en) | Auxiliary conducting device for slab electroslag furnace | |
JP2003201591A (en) | Electro-deposition drum, and manufacturing method thereof | |
RU2657682C2 (en) | Cathode current conducting rod of aluminum reduction cell |