TW511396B - Improved furnace floor electrode structure for D.C. arc furnace - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 511396 C7 D7 五、創作説明（） 本創作是有關於直流電弧爐之爐底電極結構的改良， 特別是有關於一種具有較長使用壽命的直流電弧爐爐底電 極結構。 電弧爐是一般金屬冶鍊工業所熟知之金屬冶鍊設備。 一般而言，直流電弧爐是在其爐體内部設置爐頂電極和爐 底電極，並於其間施用適當的電力產生電弧，藉Μ熔化放 置在爐體内部的金屬材料。先前技藝方面則有法國CLECIM 公司在1 9 9 1年五月提出其直流電弧爐之設計，並取得美國 專利第5 1 9 1 5 9 2號，其技術内容則如下列之分析說明，在 如後所附圖式的圖一中顯示出電弧爐的一般結構，其包括 有一爐體10，内設有一爐頂電極12，位在爐體10的上方， Μ及數個爐底電極14，固定在爐底16上，爐頂電極12和爐 底電極14連接適當的電源，以施加電力至電極12、14上， 藉之而產生電弧，進而進行金屬冶鍊作業。 同時配合圖九，其中顯示出習用之爐底電極14與爐體 1 0之間的結合關係。爐底電極1 4是貫穿過設在爐底1 6上的 穿孔20，而每一電極14上均設有一突緣结構22，可供螺栓 24貫穿過而將電極14固定至爐底16上，而爐底16亦是利用 插銷26加Μ結合至爐體10的底面開孔28，Μ使得電極14得 Μ穿入至爐體10内部。如圖十至圖十二所示，每一爐底電 極14均包含有一根長的電極本體30，其下半部上設有一環 緣32，在環緣32上方固定一個環狀的連接座34，並以螺栓 36將二者结合在一起。連接座34的内徑係大於電極本體30 的外徑，而於其間形成一環狀空間3 8。連接座3 4是利用螺 栓24结合至爐底16上，且連接座34的外徑係大於爐底穿孔 一 2 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一裝· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 511396

Cl D7 五、創作説明（） 20的外徑，因此能完全遮蓋住穿孔20。為能在爐體10與電 極14之間形成電氣絕緣隔離狀態，在連接座34與爐底16之 間設有絕緣環42，且在連接座34與電極14之環緣32之間設 有絕緣環44。在連接座34的內徑表面上則套設有絕緣套環 46。另外在爐底16上鋪設有粉粒狀的耐火材料48 (如圖十 二和圖十三中所示），Μ供保護爐體10。 在冶鍊作業時，熔融金屬液中的較重雜質，例如鉛等 ，會沉至爐底16上，並滲透穿過粉粒狀耐火材料48，進而 接觸到爐底16，如圖十三中所示。爐底16上設有適當的排 鉛孔49，Μ供排出鉛液。在鉛液排出的過程中，由於缺乏 適當的導引裝置，因此常會接觸到電極14。由於爐體10內 部之熔融金屬液與電極14在冶鍊過程中，在電位上是不同 相位的，因此當鉛液接觸到電極14時會造成短路的現象， 縮短相關零件的使用壽命，造成直流電弧爐冶鍊作業成本 的增加，一般而言CELCIM公司所設計之電弧爐其平均使用 壽命為一仟伍佰爐左右，在接近此限時則須參酌實際使用 情形檢視，並於適當時機更換爐底電極。 因此本創作的目的即在提供一種直流電弧爐之爐底電 極结構改良，其內設有導引鉛液之裝置，可有效地避免絕 緣的破壞而造成電極短路情形的發生。 本創作之另一目的即是要提供一種具有較長使用壽命 的直流電弧爐爐底電極结構，Μ降低電弧爐作業的成本。 為達成上述之目的，根據本創作，其提供一種直流電 弧爐之爐底電極結構改良，其包含有一金屬圓棒電極本體 ，可供插入至一個設置在電弧爐之爐底上的孔洞内。該電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一裝· 、\呑 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 511396

Cl D7 五、創作説明（） 極之下半部上設有一環緣，其上裝設有一連接座。該連接 座包含有一圓形的收納槽及自收納槽之二側邊向内及向夕卜 突伸出的内突緣及外突緣，而該連接座係Μ其內突緣利用 螺栓结合至環緣的下方表面上。在該外突緣與爐底之間設 有一連接法蘭，並利用螺栓將該連接座及連接法蘭加Μ固 定至該爐底上。該連接座的收納槽在徑向方向上係位在該 環緣與爐底孔洞的内緣之間，Μ增長其間之距離。在連接 法蘭及電極環緣的下表面上設有絕緣環，Κ做適當的電絕 緣隔離。 為進一步解說本創作，下文中將配合本創作的較佳實 施例來說明本創作的结構，Μ便清楚地閜明本創作的設計 精神及創作要旨。而在圖式中： 圖一是直流電弧爐的示意剖面圖。 圖二是一分解圖，顯示出本創作之爐底電極與直流電弧 爐之爐體間的结合關係。 圖三是本創作之直流電弧爐爐底電極的外觀圖。 圖四是本創作之直流電弧爐爐底電極的分解圖。 圖五是本創作之直流電弧爐爐底電極結合至直流電弧爐 爐底的剖面圖。 圖六顯示出本創作之直流電弧爐爐底電極在熔融鉛液流 入其內的情形。 圖七是本創作之直流電弧爐爐底電極第二實施例的分解 圖0 圖八是本創作直流電弧爐爐底電極第二實施例结合至電 弧爐爐底的剖面圖。 一 4 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一裝· ，1Τ 511396

CD 1嘈 倉 五 圖 爐 爐 弧 電 流 直 與 極 電 底 爐 爐 弧 電 流 直 之 用 \!/ 習 ί出 明示説顯 作九 圖圖圖 圖 觀 外 的 極 電 底 爐 爐 弧 電 。 流 係直 關之 合 用 結習 的出 間示 體顯 爐 。 弧 圖電 解至 分合 的結 極極 電電 底底 爐爐 爐爐 弧弧 ¢¢/ SB 項_ ΙξΦΓ 流流 直直 之之 用用 習習 出出 示示 顯顯 一二 熔情 而的 裂座 破接 層連 緣其 絕到 在觸 極接 電液 爐屬 弧金 電’ 流時 直內 。之其 圖用入 面習流 剖出液 的示屬 底顯金 爐三融 十 圖 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 極孔 孔緣 環液構緣 電穿 開環 環套鉛结環 孔 : 體底底栓體極栓緣緣融緣極栓穿 號爐爐爐螺爐電螺絕絕熔突電螺貫 編 件 2 2 0 0 04048262602340 元 11222334451112 件 部 圓 半 之 座 定 固 件 料 部 構 材成 圓 結 火總 半 極 緣 體 間 耐極體 環之 電 突 本座空環狀電本座套座槽 頂底極梢極接狀緣粒底極定緣定納 爐爐電插電連環絕粉爐電固絕固收 --------_裝— (請先閱讀背面之注意事項和填寫本頁) 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 511396 C7 D7 五、創作説明（ 208 外突緣 2 12 2 15 2 17 220 224 228 2 3 2 301 3 05 49 貫穿孔 絕緣環 絕緣環 連接法蘭 孔 螺栓 絕緣環 外緣部位 斜面 排鉛孔 210 内突緣 214 固定法蘭 2 16 螺孔 218 絕緣套環 222 貫穿孔 2 2 6 孔 230 絕緣環 2 4 0 排鉛孔 3 0 3 斜面 3 0 7 絕緣環 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 請參閲圖 電弧爐爐底電 爐底電極總成 20，而每 爐 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 供螺栓24貫穿 爐底16是利用 Μ使得爐底電 如圖三至 一根長的電極 設有冷卻液體 此種冷卻設施 作之新穎部份 式，特別是画二，其中顯示出本創作的直流 極總成1 1 4與電弧爐之爐體1 0之間的騮係。 114係貫穿過設在電弧爐之爐底16上的穿孔 底電極總成114上均設有一突緣結構122，可 過而將爐底電極總成114固定至爐底16上。 插銷26加Μ结合至爐體10的底面開孔28上， 極總成114得Κ穿入至爐體10内部。 圖五所示，每一爐底電極總成114均包含有 本體130，其下半部上設有一環緣132，其内 循環通路，Κ供冷卻該爐底電極總成114。 係鼷熟知此技藝者所知悉，且亦未構成本創 ，故在此不加赘述。另外在環緣132上設有 6 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 511396 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 C7 D7 五、創作説明（） 多個貫穿孔200。在環緣132的下方設有一個環狀的連接座 134,其在此實施例中係由二個相同的半圓形部件202、204 所構成，但是亦可製成單一構件。連接座134包含有一圓 形的鉛液收納槽2 0 6，此收納槽2 0 6係由位在徑向外側的外 壁部（未標號）和位在徑向内側的内壁部（未標號）所構成。 自收納槽2 0 6 的外壁部和内壁部分別向外及向内延伸出的 外突緣208及内突緣210。内突緣210係靠貼在電極總作114 之環緣132的下方，且其上設有多個貫穿孔212，對應於環 緣132上的孔200，可供螺栓140穿過而將連接座134結合至 環緣132的下方表面上。連接座134的内突緣210的尺寸係 可使得收納槽2 0 6的内側邊緣大致上對齊於環緣1 3 2的外緣 ，其目的在於順利地將鉛液50導入至收納槽2 0 6內，如圖 六中所示。而收納槽2 0 6的底面上設有排鉛孔2 4 0，可將鉛 液排出。 在環緣132的上方表面上裝設一個環狀的固定法蘭214 ，其上設有螺孔216，可供螺栓140穿過並結合之，而將固 定法蘭214固定於環緣132上。在環緣132與固定法蘭214與 連接座1 3 4的内突緣2 1 0之間分別設有絕緣環2 1 5及2 1 7，而 在環緣1 3 2的外緣表面上亦套設有一個絕緣套環1 4 6，大致 上與收納槽2 0 6的内壁部相對齊。絕緣環2 1 5、2 1 7係緊貼 於環緣132的外緣，而將絕緣套環146夾置在其間，Μ緊密 地包覆住環緣132。在固定法蘭21 4的內緣表面上亦套設有 一絕緣套環218，如此可將固定法蘭214與電極總成114的 環緣1 3 2充份絕緣隔離開。根據本創作，固定法蘭2 1 4的外 緣部位3 0 1係沿著徑向方向突伸超出環緣1 3 2的外緣表面一 -7 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，裝· 訂 511396

Cl D7 五、創作説明（） 般相當的距離（即突伸超出收納槽206的內壁部而進入至收 納槽2 0 6之内），與環緣132的外緣表面間形成一個不連鑛 的台階狀表面。當熔融鉛液流經固定法蘭2 1 4而進入收納 槽206内時，鉛液將會因此突出部位301所形成之不連續表 面之故而圼現液滴狀滴入至收納槽206内，避免形成連縯 的鉛液流。連續的鉛液流會造成爐體內部熔融金鼷液（包 括鉛液在内）與電極總成114(及其連接座134)間的短路琨 象，而液滴狀之鉛液在滴入至收維槽2 0 6内即與爐體內部 之熔融金屬液分離開，故可消除短路之倩形。最好固定法 蘭2 1 4的外緣部位 3 0 1上設有一斜面3 0 3，用Μ導引鉛液的 流動。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在連接座134的外突緣208與爐底16之間夾置一環狀的 連接法蘭2 2 0。在此實施例中，連接法蘭2 2 0與連接座1 3 4 二者共同構成電極總成114的突緣結構122。在連接座134 的外突緣208、連接法蘭220與爐底16上分別設有相對齊的 孔222、224、226，可供螺栓228貫穿過而將連接座134及 連接法蘭220固定至爐底16上，進而將電極114結合至電弧 爐爐體10上。孔224和226内可設有內螺紋，以供結合螺栓 228。在連接法蘭220與爐底16及連接座134的外突緣208之 間均設有絕緣環2 3 0、2 3 2，Μ將三者絕緣隔離開。 根據本創作，連接法蘭2 2 0內緣面和外緣面分別向內 及向外突伸超過固定法蘭1 3 4的外突緣2 0 8的内緣面（即收 納槽2 0 6的外壁部）和外緣面，而在二者間形成台階狀的不 連鑛表面，其目的及功能即如前所述，係要使鉛液形成液 滴狀滴落，而不會形成連續的鉛液流，避免短路琨象的發 —8 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 511396

Cl D7 五、創作説明（） 生。另外在連接法蘭2 2 0的上表面靠近於其外緣面處設有 一斜面3 0 5，係大致上對齊於爐底16上所設的排鉛孔49， 可引導所排出的鉛液順著連接法蘭2 2 0的外緣面滴下。 另外根據本創作，爐底1 6上的穿孔2 0的內徑係小於連 接法蘭220的內緣面的內徑，因此在爐底16與連接法蘭220 之内緣面之間亦形成有台階狀的不連續表面，其功能亦是 避免鉛液形成連纊的液流，進而消除短路現象的發生。 另外，由於在實際使用上，在連接法蘭220與爐底16 之間並不一定要設有絕緣環2 3 0 ,如圖七和圖八中之本創作 第二實施例所示。 在直流電弧爐之爐底16上鋪設有一層粉粒狀的耐火材 料 48(如圖五和圖六中所示），用Μ保護電極總成114及爐 體1 0。 另外要特別說明的是，根據本發明，藉由收納槽206 的設置，突緣結構122 (或爐底穿孔20的内緣）與電極本體 130間在徑向方向上的距離可有效地增長，這與習用之結 構相較，更可有效地減低短路的可能性，進而減少因短路 而造成的穿孔洩漏情形。 另外，根據本創作，在爐底1 6與爐體1 0的底面開孔2 8 之間加設有一絕緣環3 0 7 (見圖二），其作用在於提供爐底1 6 與爐體1 0間的絕緣隔離作用，做為對於電極總成1 1 4的額外 的保護措施。 而根據本發明之實施，直流電弧爐爐底電極之使用壽 命約可提升至五仟爐次Μ上，其所可結省之更換爐底次數 、更換爐底作業時間及耗材之節省等，經濟效益遠較傳統 —9 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一裝_ 、11 511396

Cl D7 五、創作説明（） 直流電弧爐為高。 縱上所述，可知本創作之直流電弧爐電極结構具有較 上性並的種專 用用，佳多請 使實請較有申 及具申 個仍面 。 面兼利一其下圍 方更專的，離範 濟時出作下脫的 經同提創形不護 乎，法本情要保 合性依係的只 Μ 更新爰僅神，加 I , 創，述精化要 ο 構有定所之變所 1 結具規上作的作 I 的僅之Κ創些創 用不關惟本這本 耐作相。離而為 靠創法禱脫，視 可本利為不的應 為此專利在行均 更因於專而可 ， 者 ，合賜 ，是圍 用求全 例化範 習需完早施變的 於的，請實的利 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）

Claims (1)

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