SK283526B6 - Metalurgická nádoba, predovšetkým elektrická oblúková pec - Google Patents

Abstract

Zariadenie pozostáva z kovového plášťa (1), vyloženého vnútri žiaruvzdorným materiálom (2) a z najmenej jednej elektródy (3), prechádzajúcej dnom nádoby a pripojenej vedením na zdroj elektrického prúdu. Elektróda (3) je pripevnená ku kovovému plášťu (1) mechanickými upevňovacími prostriedkami (12) a je od kovového plášťa (1) elektricky odizolovaná. Na zabránenie tomu, aby sa tekutina, tečúca po vnútornom povrchu plášťa (1) dostala do styku s mechanickými upevňovacími prostriedkami (12), obsahuje nádoba tesniacu stenu (20), obklopujúcu upevňovaciu oblasť elektródy (3) a rozprestierajúcu sa smerom dovnútra plášťa (1), s ktorým je tesne spojená.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka metalurgickej nádoby, predovšetkým elektrickej oblúkovej pece, pozostávajúcej z kovového plášťa, vyloženého vnútri žiaruvzdorným materiálom a z najmenej jednej elektródy, prechádzajúcej dnom nádoby a pripojenej vedením na zdroj elektrického prúdu, pričom elektróda je pripevnená ku kovovému plášťu mechanickými upevňovacími prostriedkami a je od kovového plášťa elektricky odizolovaná.

Doterajší stav techniky

Známe metalurgické nádoby na kúpeľ kovovej taveniny, s najmenej jednou elektródou, prechádzajúcou dnom tejto nádoby, napríklad jednosmerné oblúkové pece na tavenie ocele, majú kovové teleso a vnútornú výstelku zo žiaruvzdorného materiálu. Najmenej jedna elektróda, nazývaná ohniskovou elektródou, prechádza dnom telesa a žiaruvzdornou výstelkou a je v rovine s vnútornou plochou výstelky tak, že je v elektrickom kontakte s kúpeľom taveniny, obsiahnutom v nádobe pri prevádzke.

Táto elektróda, pripojená ku koncovke zdroja prúdu, je obvykle upevnená k telesu mechanicky upevňovacím mechanizmom, nesúcim elektródu a upevneným na telese, napríklad skrutkami. Aby sa zabránilo tomu, že teleso dosiahne potenciál elektródy, sú medzi telesom a upevňovacím mechanizmom, ktorý je v elektrickom kontakte s elektródou, umiestnené izolačné členy.

Pri prevádzke jednosmerných oblúkových pecí s ohniskovou elektródou na tavenie kovového šrotu a výrobu ocele bolo možné pozorovať poruchy v elektrickej izolácii, ktoré sú príčinou preskokov medzi ohniskovou elektródou alebo jej upevňovacími orgánmi a kovovým telesom a ktoré spôsobujú zastavenie výroby, čo obvykle znamená vyňatie upevňovacieho mechanizmu, aby sa mohol namontovať nový izolátor.

Bolo zistené, že pri doteraz používaných zariadeniach sú problémy elektrických preskokov spôsobené predovšetkým tečením roztavených ťažkých kovov, napríklad olova, po tejto ploche, pričom tieto kovy, prichádzajúce do styku s upevňovacími orgánmi elektródy, poškodzujú jej elektrickú izoláciu. Presnejšie povedané olovo, obsiahnuté vo vsádzke kovového šrotu, zavedenej do pece, sa počas prevádzky taví. Hustota olova a jeho viskozita pri vysokých teplotách, prevládajúcich v komore pece, sú také, že roztavené olovo môže prechádzať žiaruvzdornou výstelkou pece.

Pomerne nízky bod tavenia olova znamená, že aj keď prichádza do styku s kovovou stenou telesa, zostane tekuté a tečie po vnútornej ploche telesa k jeho najnižšiemu bodu. Môže takto prísť do styku s upevňovacími orgánmi elektród a porušiť elektrickú izoláciu elektród tým, že buď príde do styku s kovovými časťami týchto upevňovacích orgánov, alebo dokonca infiltruje do elektrického izolátora, čím ho poškodí alebo zníži jeho izolačné schopnosti.

Navyše upevňovacie orgány elektródy, pretože sa spravidla chladia, majú teplotu nižšiu, než je teplota tuhnutia olova a keď roztavené olovo príde do styku s nimi, tuhne a vytvára permanentné elektrické spojenie medzi elektródou a telesom.

Cieľom vynálezu je vyriešenie týchto problémov a zabránenie elektrických preskokov alebo aspoň podstatné zníženie ich frekvencie.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje metalurgická nádoba, predovšetkým elektrická oblúková pec, pozostávajúca z kovového plášťa, vyloženého vnútri žiaruvzdorným materiálom a z najmenej jednej elektródy, prechádzajúcej dnom nádoby a pripojenej vedením na zdroj elektrického prúdu, pričom elektróda je pripevnená ku kovovému plášťu mechanickými upevňovacími prostriedkami a je od kovového plášťa elektricky odizolovaná, podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že nádoba obsahuje tesniacu stenu, obklopujúcu upevňovaciu oblasť elektródy a rozprestierajúcu sa smerom dovnútra plášťa, s ktorým je tesne spojená.

Tesniaca stena tvorí zádržný orgán, ktorý bráni kvapaline tečúcej po vnútornom povrchu plášťa, aby sa dostala do styku s upevňovacími prostriedkami a/alebo s elektródou samotnou.

Podľa výhodného uskutočnenia je plášť metalurgickej nádoby vybavený vypúšťacími prostriedkami na zhromažďovanie a vypúšťanie kvapaliny z nádoby, pričom vypúšťacie prostriedky sú výhodne tvorené najmenej jedným otvorom, prechádzajúcim plášťom a umiestneným pri okraji tesniacej steny.

V dôsledku tohto usporiadania sa roztavené olovo, tečúce po vnútornej ploche plášťa, zhromažďuje v najnižšom bode plášťa zvonku steny, obklopujúcej elektródu a nemôže teda dosiahnuť k upevňovacím prostriedkom elektródy. Otvor v plášti umožňuje vypustenie roztaveného olova, ktoré tečie otvorom a zbiera sa v kolektore. Takto sa zabráni hromadeniu roztaveného olova okolo zádržnej tesniacej steny a nebezpečiu jeho tečenia cez vrch tejto steny.

Okrem toho táto stena spojená s plášťom má teplotu, ktorá stačí zabrániť tuhnutiu olova, ktoré je v styku so stenou, a tým uzatvoreniu výpustného otvoru.

Podľa výhodného uskutočnenia nesie tesniaca stena strednú malú dosku, ktorá je umiestnená vyvýšené vzhľadom na dno plášťa a je k nej upevnená príruba na pripojenie elektródy.

Elektróda je upevnená na tejto strednej malej doske na strane smerujúcej von z pece, pričom stredná malá doska je elektricky odizolovaná od plášťa.

Horný povrch tejto malej dosky, ktorou elektróda prechádza bez dotyku, sa výhodne skláňa smerom k obvodu. Táto úprava umožňuje zbierať roztavené olovo, prechádzajúce žiaruvzdornou hmotou nad stredne malou doskou, a viesť ho do zádržného orgánu, tvoreného jej obvodom.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na pripojených výkresoch je na obr. 1 znázornený schematický rez oblúkovej pece, vybavenej ohniskovou elektródou podľa známeho stavu techniky, na obr. 2 je podrobnosť upevňovacieho pásma ohniskovej elektródy tejto pece a na obr. 3 je znázornené uskutočnenie podľa vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na ľahšiu orientáciu v danej problematike bude najskôr opísané uskutočnenie pece podľa stavu techniky.

Pec znázornená na obr. 1 má kovový plášť 1, vybavený zvnútra výstelkou zo žiaruvzdorného materiálu 2. Dnom pece prechádza ohnisková elektróda 3, ktorá je v rovine s vnútornou plochou žiaruvzdornej výstelky tak, že je v styku s kúpeľom tekutého kovu 4, vytvoreným tavením kovového šrotu, predtým vsadeného do pece. Ohnisková elektróda 3 je spojená spojovacím členom 5 k (neznázornenej) koncovke zdroja elektrického prúdu, pričom druhá koncovka tohto zdroja je spojená s aspoň jednou klenbovou elektródou 6. Takéto umiestnenie je v odbore jednosmerných oblúkových pecí dobre známe.

Známe umiestnenie upevnenia ohniskovej elektródy 3 v peci, opísané predovšetkým v dokumente FR 2566984, je znázornené na obr. 2. Upevňovací mechanizmus ohniskovej elektródy 3 obsahuje vodiace puzdro 7 obklopujúce chladenú vsuvku 8, nesúcu elektródu 3. Vsuvka 8 je držaná na puzdre 7 ťahadlami, znázornenými pomocou ich osí 9. Vodiace puzdro 7 sa taktiež chladí vnútorným obehom chladiacej kvapaliny, napríklad vody, v kanáloch 10.

Vodiace puzdro 7 je vcelku s prírubou 11, napríklad zvarené, pripevnenou k plášťu 1 na jeho vonkajšej strane skrutkami 12, pričom toto umiestnenie má umožniť ľahké uvoľnenie celého upevňovacieho mechanizmu elektródy 3.

K zaisteniu elektrickej izolácie plášťa 1 vzhľadom na ohniskovú elektródu 3 a jej upevňovací mechanizmus je medzi prírubu 11 a plášť 1 vložená doska 14 z izolačného materiálu a izolačné podložky a puzdrá 13 izolujú elektricky skrutky 12 od príruby 11.

Elektrické preskoky a poruchy, spomenuté na začiatku opisu, vznikajú predovšetkým pri peciach, vybavených mechanizmami na upevnenie ohniskovej elektródy opísaného alebo podobného druhu.

Kovový šrot, ktorý tvorí vsádzku zavádzanú do pece a tavenú pri jej prevádzke, môže totiž obsahovať olovo. Pre svoju hustotu a tekutosť pri vysokých teplotách roztavené olovo infiltruje žiaruvzdorný materiál 2 v smere šípok 16 a keď príde do styku s plášťom 1, tečie po jeho vnútornej ploche k jeho najnižšiemu bodu.

V dôsledku toho sa zhromažďuje blízko ohniskovej elektródy 3 v smere šípok 16 v obr. 2, kde ničí elektrickú izoláciu tým, že dovoľuje prechod prúdu medzi upevňovacím mechanizmom elektródy 3 a plášťom 1. Okrem toho, pretože je pásmo, ktoré je chladnejšie v dôsledku blízkosti elektródy 3 a jej puzdra 7, ktoré sa chladí, môže olovo tuhnúť a hromadiť sa v tomto pásme, čo spôsobuje vznik stabilného elektrického spoja.

Po tomto vysvetlení nevýhod známych pecí bude opísané výhodné uskutočnenie vynálezu, podľa obr. 3, ktoré umožňuje vyriešiť tieto problémy.

Na tento účel pec obsahuje okolo ohniskovej elektródy 3 priebežnú tesniacu stenu 20, ktorá smeruje nahor od plášťa 1, ku ktorému je privarená. Pri znázornenom príklade je táto stena 20 vcelku so strednou malou doskou 21, ktorá vyčnieva nad dno plášťa 1. Príruba 22 na pripojenie elektródy 3 je pripevnená k tejto malej doske 21 podobným spôsobom ako priamy spoj na plášti 1, použitý pri známych peciach, pomocou skrutiek 12, s elektrickým izolátorom 23, vloženým medzi skrutky 12 a strednú malú dosku 21 na jednej strane a prírubu 22 na druhej strane.

Tok tekutého olova po dne plášťa 1 k elektróde 3 je takto zamedzený zádržným orgánom, tvoreným stenou 20 a okrem toho olovo, ktoré infiltruje žiaruvzdorný materiál, umiestnený nad strednou malou doskou 21, je touto doskou zbierané a vedené k najnižšiemu bodu 25 plášťa 1 okolo steny 20. Všetko olovo zobrané v tomto nízkom bode môže vytekať z plášťa 1 otvormi 26, uskutočnenými na tento účel v kovovom plášti 1 po obvode steny 20.

Pásmo upevnenia elektród 3 k peci je vyššie vzhľadom na najnižšie miesto plášťa 1, čo ďalej znižuje nebezpečie infiltrácie olova do tohto pásma aj keď sa pec sklopí k odstráneniu trosky alebo liatia roztaveného kovu.

Najnižší bod na zhromažďovanie olova je v odstupe od studeného pásma blízko elektródy 3 a jej nosiča, čo umožňuje udržať teplotu tohto bodu nad teplotou tuhnutia olova, a tak zabrániť tuhnutiu olova vnútri plášťa.

Vynález nie je obmedzený na umiestnenie opísané v príklade.

Tak je predovšetkým možné k zlepšeniu elektrickej izolácie vložiť elektrický izolačný člen buď medzi malú dosku 21a stenu 20, ak sú oddelené, alebo medzi stenu 20 a plášť 1, alebo stena 20 sama môže byť vyrobená z izolačného materiálu, pričom potom montáž týchto členov na plášti je uskutočnená tak, aby sa zachovala ich tesnosť a žiadané elektrické izolačné vlastnosti.

Stredná malá doska 21 môže taktiež spočívať priamo na dne plášťa 1 a jej hrúbka je potom taká, že okraj tejto malej dosky 21 je dostatočne vysoko, aby vytvoril zádržný orgán na olovo.

Vynález bol opísaný v súvislostiach s jednosmernou oblúkovou pecou s jedinou ohniskovou elektródou. Môže sa však použiť na metalurgické nádoby s niekoľkými elektródami. V tomto prípade buď zádržná stena obklopuje všetky elektródy, alebo každá elektróda je obklopená samostatnou zádržnou stenou, takže potom je možné uskutočniť výpustný otvor alebo otvory len v najnižšom bode plášťa.

Upevňovacie a elektrické izolačné členy elektród opísané skôr sa taktiež môžu obmeniť alebo nahradiť rovnocennými technologickými úpravami.

Claims (6)

1. Metalurgická nádoba, predovšetkým elektrická oblúková pec, pozostávajúca z kovového plášťa, vyloženého vnútri žiaruvzdorným materiálom a z najmenej jednej elektródy, prechádzajúcej dnom nádoby a pripojenej vedením na zdroj elektrického prúdu, pričom elektróda je pripevnená ku kovovému plášťu mechanickými upevňovacími prostriedkami a je od kovového plášťa elektricky odizolovaná, vyznačujúca sa tým, že na zabránenie styku tekutiny, tečúcej po vnútornom povrchu plášťa (1), s mechanickými upevňovacími prostriedkami (12), obsahuje tesniacu stenu (20), obklopujúcu upevňovaciu oblasť elektródy (3) a rozprestierajúcu sa smerom dovnútra plášťa (1), s ktorým je tesne spojená.

2. Metalurgická nádoba podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že jej plášť (1) je vybavený vypúšťacími prostriedkami na zhromažďovanie a vypúšťanie tekutiny z nádoby.

3. Metalurgická nádoba podľa nároku 2, vyznačujúca sa tým, že vypúšťacie prostriedky sú tvorené najmenej jedným otvorom (26), prechádzajúcim plášťom (1) a umiestneným pri okraji tesniacej steny (20).

4. Metalurgická nádoba podľa nároku 2, vyznačujúca sa tým, že tesniaca stena (20) nesie strednú malú dosku (21), ktorá je umiestnená vyvýšené vzhľadom na dno plášťa (1) a je k nej upevnená príruba (22) na pripojenie elektródy (3).

5. Metalurgická nádoba podľa nároku 4, vyznačujúca sa tým, že horný povrch (24) strednej malej dosky (21) je smerom k obvodu sklonený.

6. Metalurgická nádoba podľa nároku 4, vyznačujúca sa tým, že stredná malá doska (21) je elektricky odizolovaná od plášťa (1).