TWM575031U - Electric arc furnace and metallurgical arc device - Google Patents

Abstract

本創作係揭露一種電弧爐及冶金電弧裝置，其中電弧爐主要包含一爐體、一導電層、複數個導電柱及複數個石墨電極，爐體的內部係形成一腔室，導電層係設置於腔室之底部，複數個導電柱係設置於導電層上，而各石墨電極之部份係自爐體之頂部穿入以置於腔室中，且各石墨電極分別能夠縱向位移以接近或遠離各導電柱。冶金電弧裝裝置於運作時可供電並控制電弧爐之石墨電極移動接近於導電柱，由於導電柱之面積係遠小於導電層並接近於石墨電極，因此可提升電流，加速溫度上升，以縮短起爐所需時間，同時還可在爐體內產生更強的對流來增加熱循環效果。

Description

電弧爐及冶金電弧裝置

本創作是有關於一種金屬熔煉機構，特別是有關於一種可提升加熱速度，以縮短起爐所需時間，同時還可在爐體內產生更強的對流來增加熱循環效果之電弧爐及冶金電弧裝置。

按，電弧爐是一種透過電弧放電來傳遞熱能給材料的加熱爐，自古以來，已有不少人採用電弧爐來進行金屬熔煉。如第1圖所示，習知技術之電弧爐10係至少包含有爐體11、導電層12及複數個石墨電極13，該爐體11之內部係形成一腔室111，該爐體11之頂部係設有可供金屬等原料進入之一入料口112，該爐體11之一側則設有供成品出料之一出料口113，該腔室111之周壁係設有一耐熱層114，該導電層12係設置於該腔室111之底部，而該複數個石墨電極13係插設於該爐體11之頂部且部份係位在該腔室111中。

電弧爐的設計在於，可利用該導電層12與該石墨電極13在通電後產生電弧和高電阻造成的高溫來熔化金屬礦，且由於電極係由石墨製成，故在高溫中會和金屬氧化物生成一氧化碳，而一氧化碳同時扮演還原氣體，使該腔室111的金屬氧化物可以還原成金屬。

然而，習知技術之該電弧爐10之該導電層12的面積係遠大於該石墨電極13，導致二者在通電時電流較低，使得溫度無法快速地提升，如此一來，不但需要相當長的起爐時間，該腔室111內的熱循環效果亦相當不佳，進而造成該腔室111內的溫度分布不均，降低熔煉效率。

有鑑於上述習知技藝之問題，本創作之目的就是在提供一種可提升加熱速度，以縮短起爐所需時間，同時還可在爐體內產生更強的對流來增加熱循環效果之電弧爐及冶金電弧裝置。

根據本創作之目的，提出一種電弧爐，其包含：一爐體，其內部係形成一腔室，且該爐體之頂部係設有連通該腔室之一入料口，該爐體之一側係設有連通該腔室之一出料口；一導電層，係設置於該腔室之底部；複數個導電柱，係設置於該導電層上，且該導電柱之面積係遠小於該導電層；以及複數個石墨電極，其數量係相同於該複數個導電柱，各該石墨電極之部份係自該爐體之頂部穿入以置於該腔室中，且各該石墨電極分別能夠縱向位移以接近或遠離各該導電柱。

依據上述技術特徵，該腔室之周壁係設有一耐熱層。

依據上述技術特徵，該電弧爐更包含一石墨粉層，其係設置於該導電層上。

依據上述技術特徵，該導電柱之寬度較佳係大於或等於該石墨電極之寬度、並小於或等於1.5倍之該石墨電極之寬度。

依據上述技術特徵，該導電柱之高度較佳係大於或等於15公分。

依據上述技術特徵，該石墨電極與該導電柱的間距較佳為20公分至50公分之間。

依據上述技術特徵，該導電柱與該石墨電極較佳係為圓柱體。

依據上述技術特徵，該導電柱較佳係為頂面呈平面狀之錐形體，該石墨電極較佳係為圓柱體。

根據本創作之目的，再提出一種冶金電弧裝置，係包含：如上所述之該電弧爐；一供電機構，係電性連接該電弧爐之該導電層、該導電柱及該複數個石墨電極，以提供電力予該導電層、該導電柱及該複數個石墨電極；一升降機構，係連接該供電機構，且該升降機構之一升降臂係連接該電弧爐之該複數個石墨電極，當該升降機構接收該供電機構所提供之電力能夠控制該升降臂帶動該複數個石墨電極進行縱向位移；以及一集塵機構，係連接該電弧爐及該供電機構，當該集塵機構接收該供電機構所提供之電力能夠進行運作以抽取該電弧爐之該腔室中之塵煙。

承上所述，本創作之電弧爐及冶金電弧裝置係具有下列特點：

1、此電弧爐於該導電層與該石墨電極之間係設置了該導電柱，該導電柱的面積係遠小於該導電層並與該石墨電極相近，使得該石墨電極移動接近以與該導電柱進行電弧放電時，可降低導電所需電壓並提升電流，以使局部溫度快速上升，進而縮短起爐所需的時間。

2、由於此電弧爐在起爐時可快速地提升溫度，使得該腔室溫差與密度差變大，如此一來，可讓該腔室內產生更強的對流以增加熱循環效果，並且，藉由強力對流能使該石墨粉層在該腔室有更劇烈的攪動，增加分散效果，讓該腔室內之金屬液可和石墨有更多接觸面積，提升整體還原效果。

為利 貴審查員瞭解本創作之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本創作配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本創作實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本創作於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱第2圖及第3圖，其分別係為本創作之電弧爐之第一實施例之第一示意圖及第二示意圖。如圖所示，本創作之電弧爐20主要包含了一爐體21、一導電層22、複數個導電柱23、複數個石墨電極24及一石墨粉層25。

該爐體21的內部係形成一腔室211，且該爐體21之頂部係設有連通該腔室211之一入料口212，該爐體21之一側係設有連通該腔室211之一出料口213，該腔室211之周壁係設有一耐熱層214。該導電層22係設置於該腔室211之底部。該複數個導電柱23係設置於該導電層22上，且該導電柱23之面積係遠小於該導電層22，請一併參閱第4圖，該導電柱23之高度H較佳可大於或等於15公分。該複數個石墨電極24的數量係相同於該複數個導電柱23，各該石墨電極24之部份係自該爐體21之頂部穿入以置於該腔室211中，且各該石墨電極24分別能夠縱向位移以接近或遠離各該導電柱23；該導電柱23之寬度W1較佳可大於或等於該石墨電極24之寬度W2、並小於或等於1.5倍之該石墨電極24之寬度W2，意即W2≦W1≦1.5W2；並且，該石墨電極24接近於該導電柱23進行電弧放電加溫所形成二者間的間距D較佳可為20公分至50公分之間。該石墨粉層25其係設置於該導電層22上，其係為石墨碳粉所製成。

再請一併參閱第5圖，其係為本創作之電弧爐之第一實施例之第四示意圖。本創作之該電弧爐20之該複數個石墨電極24向下移動以與該複數個導電柱23接近以達上述間距D並通電時，由於該導電柱23的面積係遠小於該導電層22，因此可降低通電所需電壓並提升電流，以使溫度可快速地上升， 如此一來，可讓該腔室211內產生強力的對流來增加熱循環效果，以使該石墨粉層25在該腔室211中所散發之石墨碳粉可被劇烈的攪動，進而讓該腔室211內之金屬液可和石墨有更多接觸面積，以提升整體金屬還原效果。

上述中，第一實施例之該導電柱23與該石墨電極24較佳可為圓柱體之設計；或者，再請一併參閱第6圖之第二實施例所示，該導電柱23較佳可為頂面呈平面狀之錐形體，而該石墨電極24同樣可為圓柱體。

再請一併參閱第7圖及第8圖，其分別係為本創作之冶金電弧裝置之第一示意圖及第二示意圖。如圖所示，本創作之冶金電弧裝置100主要包含如上所述之該電弧爐20、一供電機構30、一升降機構40及一集塵機構50。該供電機構30係連接該電弧爐20，其可用以提供電力予該導電層22、該導電柱23及該複數個石墨電極24，以使該複數個石墨電極24、該導電層22及該導電柱23在通電後可進行電弧放電。該升降機構40係連接該供電機構30，且該升降機構40係包含有一升降臂41，該升降臂41係連接該電弧爐20之該複數個石墨電極24，當該升降機構40接收該供電機構30所提供之電力時，其能夠控制該升降臂41來帶動該複數個石墨電極24進行縱向位移，如第8圖所示。該集塵機構50係連接該電弧爐20及該供電機構30，當該集塵機構50接收該供電機構30所提供之電力能夠進行運作，以抽取該電弧爐20之該腔室211中之塵煙。

具體而言，本創作之技術特徵在於，透過安置在石墨電極與導電層之間面積較小之導電柱，來提升電流以加速溫度增高，除了可讓電弧爐起爐更快速之外，亦可讓電弧爐之腔室形成大溫差，讓熔煉液體有更良好的熱循環，提高整體熔煉液體的對流性，增加氧化物與還原劑的充分混合，提高還原接觸效率，使整體還原效率得到有效提升，降低整體熔煉所需時間，也從而降低生產成本。

綜觀上述，可見本創作在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，再者，本創作申請前未曾公開，且其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請 貴局核准本件新型專利申請案，以勵創作，至感德便。

以上所述之實施例僅係為說明本創作之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本創作之內容並據以實施，當不能以之限定本創作之專利範圍，即大凡依本創作所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本創作之專利範圍內。

10、20‧‧‧電弧爐

11、21‧‧‧爐體

111、211‧‧‧腔室

112、212‧‧‧入料口

113、213‧‧‧出料口

114、214‧‧‧耐熱層

12、22‧‧‧導電層

13、24‧‧‧石墨電極

23‧‧‧導電柱

25‧‧‧石墨粉層

30‧‧‧供電機構

40‧‧‧升降機構

41‧‧‧升降臂

50‧‧‧集塵機構

100‧‧‧冶金電弧裝置

D‧‧‧間距

H‧‧‧高度

W1、W2‧‧‧寬度

第1圖 為習知技術之電弧爐之示意圖。 第2圖 為本創作之電弧爐之第一實施例之第一示意圖。 第3圖 為本創作之電弧爐之第一實施例之第二示意圖。 第4圖 為本創作之電弧爐之第一實施例之第三示意圖。 第5圖 為本創作之電弧爐之第一實施例之第四示意圖。 第6圖 為本創作之電弧爐之第二實施例之示意圖。 第7圖 為本創作之冶金電弧裝置之第一示意圖。 第8圖 為本創作之冶金電弧裝置之第二示意圖。

Claims (9)

1. 一種電弧爐，該電弧爐(20)至少包含： 一爐體(21)，其內部係形成一腔室(211)，且該爐體(21)之頂部係設有連通該腔室(211)之一入料口(212)，該爐體(21)之一側係設有連通該腔室(211)之一出料口(213)； 一導電層(22)，係設置於該腔室(211)之底部； 複數個導電柱(23)，係設置於該導電層(22)上，且該導電柱(23)之面積係小於該導電層(22)；以及 複數個石墨電極(24)，其數量係相同於該複數個導電柱(23)，各該石墨電極(24)之部份係自該爐體(21)之頂部穿入以置於該腔室(211)中。
2. 如請求項1所述之電弧爐，其中該腔室(211)之周壁係設有一耐熱層(214)。
3. 如請求項2所述之電弧爐，其更包含一石墨粉層(25)，係設置於該導電層(22)上。
4. 如請求項1所述之電弧爐，其中該導電柱(23)之寬度(W1)係大於或等於該石墨電極(24)之寬度(W2)、並小於或等於1.5倍之該石墨電極(24)之寬度(W2)。
5. 如請求項4所述之電弧爐，其中該導電柱(23)之高度(H)係大於或等於15公分。
6. 如請求項5所述之電弧爐，其中該石墨電極(24)與該導電柱(23)的間距(D)為20公分至50公分之間。
7. 如請求項6所述之電弧爐，其中該導電柱(23)與該石墨電極(24)係為圓柱體。
8. 如請求項6所述之電弧爐，其中該導電柱(23)係為頂面呈平面狀之錐形體，該石墨電極(24)係為圓柱體。
9. 一種冶金電弧裝置，該冶金電弧裝置(100)至少包含：如請求項1至8中之任一項所述之該電弧爐(20)；一供電機構(30)，係電性連接該電弧爐(20)之該導電層(22)、該導電柱(23)及該複數個石墨電極(24)；一升降機構(40)，係連接該供電機構(30)，且該升降機構(40)之一升降臂(41)係連接該電弧爐(20)之該複數個石墨電極(24)；以及一集塵機構(50)，係連接該電弧爐(20)及該供電機構(30)。