TW302393B - - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製

Su23d3 tl B7五、發明説明（1 ) 本發明涉及一種電弧爐且涉及一種防止爐壁過熱的方 法，該爐包含頂容器與被支持之爐頂，該爐頂包含至少一 電極之通道所需之開口，該電極與爐頂無關地被支持住且 該電極設有移動單元以便作鉛垂向之位移，且該爐又包含 密封單元，此密封單元之設置被用作電極與開口間之表面 的水平密封及鉛垂密封。 直流電弧爐被設計成使得電弧在爐室中行進於軸線方 向以便盡可能均勻地加熱並熔化物質，尤其是金靥廢料， 該物質被設於爐室中且被熔化。例如因意外通過之磁場的 結果等爐室中通過之流動狀態所引起之結果及/或金靥廢 料\之不均勻分布的結果所造成之電弧偏位經常會引起藉水 冷卻之爐壁的局部過熱，以致於有可能發生超額之過早磨 損或甚至於爐壁之熔穿。致力於防止局部過熱之方法爲將 金牖廢料裝載於廢料裝填籃內以便能盡可能均勻地分布該 金靥廢料且底部電極和髙電流進給線以相應有利之方式被 列置於爐室中。若在電弧爐之操作期間注意到底部電極和 高電流進給線之選定列置以及金靥廢料之分布並非合宜， 例如當眾多沉重之金屬廢料件被意外地置於爐室之特別區 域中時，即發生爐壁之局部過熱時，應有可能藉著從爐中 稍微撤出電極之方式，即將待熔解之金屬與電極尖端間之 間隔增大之方式，消除爐壁之局部過熱，如此之結果將同 時大大地延伸電弧。此方法之缺點爲上述之結果將會減低 輸入熔融體中之能量以及因而造成之爐的熔解性能•第二 個既知之方法涉及例如經由相應之冷卻管來灌入較大量之 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ?---.-----广於-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -4 -

經濟部中央橾準局貞工消费合作社印$L 302333_B7 _ 五、發明説明（2 ) 冷劑而較強力地冷卻爐壁之過熱區域。由於一部分供給之 熱能經由冷劑被移除至爐外，故此方法亦會減少輸入金靥 之能量。第三個既知之方法中，藉爐室中所產生之磁場之 助來改變電弧之空間定位。此方法在技術上非常複雜，此 外，其缺點爲若利用改變通過場線圈之電流的方式來改變 磁場的話，則爐將不可能在設定> 最大性能條件下操作。 爲了防止熱氣和灰塵從爐室中逸出，電弧爐通常被設 計成利用爐頂來密封，且另外在電極和電極通道開口之間 設置密封機構。從第DE-OS2455202號文件中可得知此種電 弧爐，此爐包含埋設有頂核心之耐火材料所製成之爐頂， &中設有電極通道所需之過大開口。電極設有將電極與開 口間之表面作水平密封與鉛垂密封所用的密封機構。就此 而言，靥於環形密封件之密封機構藉支持結構之助與耐火 爐頂無關地被支持於該爐頂上方。爲達此目的，乃使用樞 旋之聯接連桿且這些連桿容許環形密封件相對於爐頂地作 位移以及少許側向之移動。此外，藉可調式圔柱設計部分 之助而有可能使環形密封件相關於爐頂地被密封。爐頂上 設有環形頂密封件，此密封件之大小使其可相對於底部圓 柱部分地作伸縮式位移且同時與該圓柱部分成緊密接觸， 此緊密接觸之程度截然地小於電極之直徑，該接觸可用撓 性零件作又進一步之改進。 有可能相對於環形密封件作位移及少許側向移動等之 事實在此電弧爐中之實質作用爲簡化電樺通過頂上開口所 作之撤出和引入，例如重新填料於爐等毎次將爐頂（蓋） 本紙張尺度適用中國國家樑準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^ 訂 -5 - 經濟部中央梂準局貝工消費合作社印製 A7 __B7 _五、發明説明（3) 提起並樞旋至側邊時則該撤出和引入皆爲必要。當操作期 間以水冷卻之爐壁發生局部過熱時，此環形密封件便尤其 有可能在鉛垂方向上從爐中將電極撤出某段距離。 此電弧爐之進一步缺點爲以水冷卻之爐壁發生局部過 熱且因而造成於此點處之熱負荷皆可用既知之方法加以防 止之唯一代價爲輸入熔融體之能量的減少以及因而造成之 熔解性能之降低。 此外，從第DE-OS2 9 05752號文件中可得知一種電極精 煉工廠，此工廠包含電極支持體與模，依照該文件則有可 能利用特殊之電極調整機構來改變電極支持體之角方向定' 位~，該調整機構包含兩界定之樞旋軸，這些樞旋軸被設置 成彼此相關地互垂且各軸皆配置有調整驅動器，該驅動器 可彼此不相關地操作。其調整機構之目的欲在插置電極時 於模內進行電極定位之校正使得模和電極之列置能盡可能 地同心以致於熔渣浴盡可能均勻地間隔離開電極之外圍。 不同型式之電極精煉工廠中，由於並未設有被支持之 磚襯墊式頂蓋，故電極軸之樞旋極不複雜。此外，因爲樞 旋機構尤其被用來將同心列置中已被熔接成偏離垂直狀態 之電極桿的影響加以補償，即無論如何盡可能地確定模內 電極之同心列置，故僅設有極小之樞旋動作。然而，典型 種類之電弧爐中，特殊之同心電極列置並非皆能適切地防 止或消除爐壁之過熱。 本發明之優先目標欲將簡單之結構性機構供給典型種 類之電弧爐並提出一種防止爐壁過熱之方法，藉此之助便 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS )八4規格（210X297公釐） (請先S讀背面之注意事項再填寫本頁) i. 訂 一 6 一 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7__五、發明説明（4) 有可能利用簡單之機構來防止水冷式爐壁之強烈局部過熱 而使得過熱導致爐壁發生超額之過早磨損。此外，欲提出 之電弧爐中，能量輸入將主要集中於熔融體中，且熔解性 能不會因水冷式爐壁之過熱而進行任何不符需要之降低。 依照本發明，利用申請專利範圍第1項之設備與申請 專利範圍中之方法的顯著特色便可達成該目標。依照本發 明，其提議爲移動單元包含使電弧底端作實質上之水平位 移所需的移動裝置，該位移發生於電極尖端之區域內。此 外，爐頂設有中心開口和被支持之頂核心，與爐頂和頂核 心間所設置之密封機構合作作用之頂核心可獨立地移動， 艮&可作實質上之水平位移，且該頂核心即使在位移期間亦 能確保電弧爐之氣閉與塵閉式密封。單一電極之案例中， 有可能將可位移式頂核心中之電極通道開口列置成與電極 之主軸線同心。以水平動作元件所作之電弧底端之移動通 常會與頂核心之相應位移有關聯，該頂核心之位移乃相對 於以牢固方式列置之爐頂。 最簡單之案例中，電弧底端之水平移動所用之移動裝 置被設計成爲位移裝置，此位移裝置容許整個電極作水平 位移。 電弧底端之水平位移所用的移動裝置之進一步有利發 展包含調整角方向定位之機構，此機構被用來使電極繞著 至少一樞旋軸線作樞旋。於是有可能以兩個不相關之樞旋 軸來完成電極在所需之任意方向上的樞旋動作。電極之樞 旋所具有之優點爲減少頂核心相對於電極尖端之水平舉起 本紙張·尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^ϋ- 1^1 j 1^1 ml — - -1 HI 1^1 ^ (請先H讀背面之注意事項再填寫本頁) -7 ~ 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 A7 ______B7五、發明説明（5 ) 動作所作之相對運動。此外，頂裝式電極之樞旋可十分輕 易地轉向。 爲了提供兩個不相關之樞旋軸，調整角方向定位所用 之機構包含至少一個可分開驅動之調整驅動器。 爲了排除電極尖端之非均勻耗損與電極之最小移動時 於電極尖端形成之裂縫等所引起之不對稱電弧的結果而造 成爐壁之過熱，故提議移動裝置包含使電極繞著電極軸線 作軸向轉動所需的轉動齒輪。 由於電極尖端通常必須以大於電極直徑數倍之因子在 開口區域中作水平位移，故合宜的是爐頂之中央開口的直 徑\爲電極直徑之倍數。爐頂中之開口的直徑適切地介於 5 0 0mm 至 150_0mra之間。 欲確保電極之移動沒有問題，密封單元包含密封架， 此密封架以與該電極共軸線之閉合圈的方式包圍電極，該 閉合圈即爲設在密封架與電極間之密封套筒，此套筒之外 表面經加工而適於輕微地對接頂靠著密封架之內表面，於 是即使電極處於傾斜之定位時亦能在密封架中滑動且不會 在開口中產生洩漏區域。 爲了控制電極之最佳定位，溫度感測器以類似頸圈之 列置圍繞著頂容器之爐室，且這些感測器檢測爐壁之局部 溫度。尤其，有可能將溫度感測器以環狀方式列置在頂容 器之橫斷剖面平面中。 當爐壁之溫度超過預定值時，電極尖端處之電弧底端 便特別地經由樞旋或軸向轉動之方式自動移離該點處。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）~一 -8 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 _B7__五、發明説明（6 ) 依照本發明之電弧爐的操作方法爲當爐壁之局部區域 中發生超額之溫度時電極之電弧底端便特別地沿著徑向方 向移動離開該區域。欲達此目的，乃利用溫度感測器來局 部地檢測爐壁溫度，這些溫度感測器以類似頸圈之方式列 置在電弧爐之頂容器四周，且利用移開電極之方式來防止 頂容器之壁的過熱，此動作由爲此目的所設之控制機㊣加 以控制。 電極尖端之非均匀性耗損以及操作期間形成之裂縫等 所導致之不對稱電弧的結果而引起之爐壁過熱得以適切地 加以預防之方法爲電極尖端中面對過熱區域之側以繞著軸 g之方式轉動至背離過熱區域之側。關於此點，亦有可能 使轉動成爲連續式，例如實質上維持有電弧之不對稱且爐 室中電弧之定位僅能因軸向轉動之結果而改變之時。 本發明之例圖示於隨附之圖畫中。此單一附圖顯示包 含有電極支持裝置之電弧爐的一部分。 電弧爐包贪容器11，此容器可藉頂12之助而在頂 部被密封，至於頂1 2則有可能被固定於起重與移動機制 6 0。 頂核心14被列置成藉由特別是滑動密封件16等密 封機構之助在頂12上被支持於頂12之頂開口13上。 電極31通過頂核心中之開口15而伸入容器11中。 設有密封架2 1及密封套筒2 2之密封單元被列置在 頂核心開口 1 5之區域中。關於此項，則密封架2 1設有 凸緣2 3 ’此凸緣之方向平行於頂開口 1 5，該凸緣與該 本紙張Xj!逋用中國國家梯率（CNS > Α4驗（210X297公着) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 I - nn - -- mu · -9 - 經濟部中央搮準局負工消费合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 開口之間設有彈性材料24。 範例性之實施例中，密封架2 1包圍密封套筒2 2 ; 然而亦有可能使密封架21直接包圍電極31。使用密封 套筒2 2之優點爲利用加工外周邊表面之方式在接觸表面 處製造可界定之關係。因此，尤其是改變電極3 1之角方 向定位時可確保電極單元之緊密和可靠之滑動。含有電極 3 1與電極支架3 2的電極單元被電極支持機構支持，此 電極支持機構包含支持臂4 1與支持柱4 2，該支持柱牢 固地列置在電弧爐之外側。電'極3 1之裝設與移動乃藉由 移動單元之助，此移動單元被列置在支持臂4 1之自由端 處\且尤其包含角方向定位之調整機構5 1。在電極單元上 方包圍電極之角方向定位調整機構51使得電極31和列 列置在電極上之單元以彼此無關之方式繞著兩個樞旋軸線 A 1與A 2作樞旋，此軸線以其中之一垂直於其中另一之 上的方式被設置於水平平面中。當電極3 1藉角方向定位 之調整機構5 1之助作樞旋時，電極3 1亦在頂開口 1 3 中發生水平位移。如此作法時，電極3 1之水平移動可傳 送至頂核心1 4，此頂核心乃相應地在滑動密封件1 6上 相對於頂1 2地作水平位移。滑動密封件1 6較佳地被設 計成圓形且即使在頂核心1 4作水平移動之期間時亦能依 氣閉和塵閉之方式將頂開口13密封住。 爲了達到在熔融體上方冷卻容器1 1之壁（頂容器） 的目的，冷卻機構之冷卻管7 1被列置在壁中，且當電弧 爐操作時使冷卻液流過這些冷卻管。溫度之檢測乃藉由溫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） ---τ--.-----{ .,4-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 • —^n m · -10 - A7 B7 ^02333 五、發明説明（8 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 度量測裝置之助，此溫度量測裝置連接至溫度感測器8 1 ’該溫度感測器亦被設於容器之壁中，溫度感測器亦有可 能例如被_列置在熔融體上方稍微低於容器1 1之壁的內側 處。溫度感測器8 1較佳地以頸圈之方式列置在電弧爐之 頂容器1 1的四周。如此之結果，將有可能在溫度感測器 8 1四周之區域內檢測出容器1 1之爐壁溫度。溫度.量測 裝置被連接至（未圖示之）控制機構，此控制機構被連接 至（亦未圖示之）角方向定位調整機構5 1所用之控制機 構，且當容器1 1之壁的局部區域超過預定之溫度值時， 電極3 1之尖端便移動離開該點處，其移動之方法爲將整 電極3 1繞著樞旋軸線A 1、A 2之其中之一作樞旋； 當電極3 1之尖端移離時，電弧底端以及因而所致之電極 本身皆移動離開容器壁之過熱區域。電極作樞旋之優點爲 頂核心14所進行之水平位移明顯地小於電極之尖端所行 者。 經濟部中央樣準局負工消费合作社印製 使電極之尖端移離過熱區域之方法當然亦有可能爲利 用適切附著在支持臂41上之位移機構來使電極31平行 於電極軸線地作位移。除了本發明之這些實施例以外*由 於因電極之不均勻磨損或因電極尖端中之裂縫而在例如電 極底部區域之側向方向上等不合宜之點處形成電弧底端時 ，此種電極之轉動總是足夠防止容器11之壁中發生過熱 區域，故有可能在自由支持臂4 1上設置轉動齒輪以便使 電極繞著電極軸線作轉動。這些案例中，電極之軸向轉動 便足以在電極作最小之移動的條件下使電弧底端移動離開 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS > A4規格（210X297公釐） -11 - A7 B7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 L、發明説明（9 ) 過熱區域。 參考數字表’· 頂容器 1 1 頂 1 2 頂開口 1 3 頂核心 1 4 頂核心中之開口 1 5 滑動密封件 1 6 密封架 2 1 密\封套筒 2 2 凸緣 2 3 彈性材料 2 4 電極 3 1 電極支架 3 2 支持臂 4 1 支持柱 4 2 移動裝置 5 1 起重與行進單元 6 1 冷卻管 7 1 溫度感測器 8 1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -12 -

Claims (1)

1. 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、+請專利範圍 1 ·—種電弧爐，包含頂容器（1 1 )與被支持之爐 頂，該爐頂具有至少一電極之通道所需之開口，該電極與 爐頂無關地被支持住且該電極設有移動單元以便作鈴垂向 之位移，且該爐又包含密封單元，此密封單元之設置被用 作電極與開口間之表面的水平密封及鉛垂密封，其特徵爲 移動單元包含電弧底端作賁質上之水平位移所需之移動裝 置（51)，且爐頂（12)設有中央開口（13)，此 中央開口包含頂核心（1 4 )，該頂核心可與爐頂·（ 1 2 )無關地移動，且爐頂（12)與其上所支持之頂核心（ 1 4 )之間設有密封機構（1 6 )。 、 2.依照申請專利範圍第1項之電弧爐，其特徵爲移 動裝置（5 1 )之設置被用來使電極（3 1 )作水平位移 0 3 .依照申請專利範圍第1項之電弧爐，其特徵爲角 方向定位之調整機構被設置成移動裝置（51)以便使電 極（3 1 )繞著至少一樞旋軸線（Al、A2 )作樞旋。 4 .依照申請專利範圍第3項之電弧爐，其特徵爲角 方向定位之調整裝置包含至少一個可分開驅動之調整驅動 器。 5. 依照申請專利範圍第1項之電弧爐，其特徵爲@ 動機構（5 1 )被設爲轉動齒輪以便使電極（.3 1 )繞著 電極軸線作轉動。 6. 依照申請專利範圍第1項、第2項及第3項其中 一項之電弧爐，其特徵爲爐頂（1 2 )之中央開口（ 1 3 本紙張尺度逋用中國國家梯準（CNS)A4规格（21〇Χ297公釐）-a - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本萸) 訂 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 )(之直徑）爲電極直徑之倍數。 7 .依照申請專利範圍第6項之電弧爐，其特微爲爐 頂之中央開口的直徑爲 500mm至1 500mm。 8.依照申請專利範圍第1項、第2項、第3項、第 4項及第5項其中一項之電弧爐，其特徵爲密封機構包含 密封架（2 1 )，此密封架以閉合圈的方式包圍電極，且 密封套筒（2 2 )被設置在密封架（2 1 )與電極（3 1 )之間且與該電極共軸線，該套筒之外表面經加工而適於 輕微地對接頂靠著密封架（21)之內表面。 9 .依照申請專利範圍第1項之電弧爐，其特徵爲溫 λ感測器以類似頸圈之方式列置在頂容器（1 1 )之爐室 的四周。 1 0.依照申請專利範圍第1項之電弧爐的操作方法 ，其中經由電弧爐之頂容器（11)上所列置之溫度感測 器來作爐壁溫度之局部檢測且電極可位移，其特徵爲當爐 壁之局部區域中超過預定之溫度値時電極之電弧底端可自 動移離該區域。 經濟部中央標準局月工消费合作社印裝 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 1 1 .依照申請專利範圍第1 0項之方法，其特徵爲 電弧底端沿徑向方向移離該過熱區域。 1 2.依照申請專利範圍第1 〇項或第1 1項之方法 ，其特徵爲電極尖端中面對過熱區域之側以繞著軸線之方 式轉動至背離過熱區域之側。 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS)A4規格（ 210X297公釐）.14