[发明专利]直流电弧炉底电极

说明书

本发明属于通过放电加热装置的电极领域。主要适用于直流电弧炉的底电极。

直流电弧炉，特别是工业炼钢用的直流电弧炉的特点是高功率，具有电极消耗低、能耗少、炉料寿命长、熔池温度均匀、对电网的干扰小等优点，故在国际上得到了较快的发展。

在直流电弧炉中，底电极是一个重要的组件或一项重要技术。在现有技术中，IRCID-Clecim型直流电弧炉的底电极是外水冷钢柱式。在钢柱下部有水冷套，底部有水冷底垫通水冷却。根据功率电流的大小确定电极的支数，为埃斯科冶金公司(S.M..E)提供的75吨、84MVA直流电弧炉就安装了3支这种底电极。公告号为CN2122461U的中国专利，也提供了一种直流电弧炉的底电极。该底电极是采用两种不同性能的材料联接而成。电极上端为上小下大的园锥空心体，电极底座上端与电极上端紧密结合成一体，电极底座下有冷却水道和兼作水道入口的空心电极，并与炉底壳联接成一体。

上述底电极结构及其用水冷却电极的方法，存在的缺点是：

1、耗水量大，而且为了造成湍流，还需要较高的水压。

2、存在潜在的不安全因素，

本发明的目的在于提供一种导电效率高、承载功率大、冷却效果好及安全长寿的直流电弧炉底电极。

针对上述目的，本发明采用了如下技术方案：

其底电极由铜钢焊接而成。底电极上端与钢水接触部分采用普碳钢制成，底电极下端由紫铜做成。底电极上端和底电极下端呈倒“U”型，中间是一个口朝下的圆柱形腔体，底电极下端套装在底电极上端的“U”型腔内。使其水喷咀和雾化喷咀直伸到接近底电极下端“U”型腔体的顶部。底电极上端和底电极下端通过托圈装配在绝缘耐火材料上，绝缘耐火材料由大法兰将底电极固定在电炉炉底钢板上。底电极周围砌有耐火材料套砖，保护底电极。底电极通过电极夹和导电铜排(或母线)与电源正极相连。

冷却系统由水喷咀、雾化喷咀、小水管、进水管、进气管、排泄管和外套管组成；小水管和外套管分别与水喷咀和雾化喷咀相接相通，两者套装在底电极下端的U型园柱形腔体内，并靠近顶部，进水管和进气管与外套管相接相通。且进水管和进气管上均装有快速切断阀。

在一个直流电弧炉炉底可安装一根或多根底电极。每根底电极下端内可包含1组成或多组水喷咀和雾化喷咀。

底电极的冷却方法是以压缩空气和被压缩空气雾化的水为冷却介质，喷至底电极下端“U”型铜体内腔表面的内冷却方式对电极进行冷却。其冷却作用是靠喷至冷却表面细小水滴蒸发吸热完成的。冷却后的排出物是仅含少量水的气、水混合物。

本发明在正常情况下既可采用气-水雾冷却，又可采用全水冷却。正常情况下，采用气-水雾化冷却，当生产过程中一旦供气系统发生故障时，能快速切换成水冷，进行全水冷却，保证生产正常进行。当恢复供气后，又可立即切换成气-水雾化冷却。

具体的冷却参数如下：

当采用气-水雾化冷却时，水压为0.15-0.5Mpa。水流量0.02-1.5M³/hr；气体压力0.4-0.8Mpa，气体流量50-1500NM³/hr。

当采用全水冷却时，水压为0.2-0.5Mpa，流量为1.5-20M³/hr。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)、既可气-水混合气体冷却，又可全水冷，适用面广。

(2)、克服了风冷底电极冷却系统设备庞大、复杂的缺点，又排除了水冷底电极潜在的不安全因素。

(3)、结构简单，冷却效果好。

(4)、易于修补维护，与优质保护套砖和炉底耐火材料相配合，可实现高寿命。

(5)、易于启动，开新炉或冷启动时，也无需辅助电极帮助。

现结合附图对本发明作进一步说明。

附图为本发明直流电弧炉底电极的结构示意图。

图中，1为炉底耐火材料，2为底电极上端，3为底电极下端，4为托圈，5为绝缘耐火材料，6为炉底壳钢板，7为大法兰，8为电极夹和导电铜排，9为连接法兰，10为外套管，11为小水管，12为进水管，13、14为快速切断阀，15为进气管，16为气-水(或水)排泄管，17为水喷咀，18为雾化喷咀，19为底电极下端内表面，20为耐火材料套砖。

底电极由底电极上端2和底电极下端3组成，底电极上端2由碳钢制成，底电极下端3由紫铜制成。