[发明专利]一种能冶炼硅铝铁合金的新型直流电弧炉

说明书

本发明属于铁合金领域中的冶炼设备。是一种特别适用于冶炼硅系高电耗的硅铝铁、硅钙、硅钡合金的埋弧式电弧炉。

直流电弧炉技术已在炼钢上得以广泛应用。但在铁合金领域中的应用才刚起步。各种技术的不同点，体现在底电极结构的变化上，一般均采用单电极和导电炉底。如公告号为CN20669061μ的所提出的直流电弧炉，与现有单电极直流埋弧式矿热炉技术相似，但由于只用两根石墨棒将电流引入碳块组成的底电极，石墨与碳块的电阻相差较大，电流主要集中在石墨块上，造成整个炉底的电流分布不均，进而导致炉底的温度不均，不利于冶炼过程的顺利进行，不利于产品质量和产量的提高。

本发明的目的是提供一种电气参数(导电效率高，电流分布均匀)和性能指标都很好的，可用于冶炼需要高温高电耗硅铝铁合金的新型直流电弧炉。

针对以上目的，本发明采用了如下技术方案。1.炉体采用普通电弧炉(矿热炉)炉体，而电极改为一根电极。2.底电极由纯铁或普通钢制成，其大小和炉底面积相等，并由两侧(小功率)或四侧(大功率)引入电流。引入电流的电极与底电极为一块整钢制成。为减少内源热(电阻热)，宜采用低电阻的钢块，其表面还应打磨光滑。如小功率的直流电弧炉，可用一整块的石墨电极块做成底电极。3.底电极之上有一个用钢圈预埋法整体成型的、并经焙烧而成的碳素电极层。  碳素电极层与钢质底电极之间是先进的导电性能良好的绝热材料--镁碳砖。采用特殊措施保证碳素电极层与镁碳砖层，镁碳砖层与钢板电极层之间的低电阻紧密联接。4.钢质底电极下面是水冷套，当冶炼在冶炼需1900℃左右才能还原的硅铝铁或硅铝钡时，由于熔炼坩埚的高温经过炭砖后，温度仍很高，可能会熔化钢质电极，应该通水冷却，以保证电极可以正常工作。如用镁碳砖代替碳砖，则水冷套只作为冷却系统意外事故的备用设施。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：1.用钢圈成型法形成的碳素底电极保证了炉底能耐3000℃左右的高温，用于冶炼1900℃需高温才能还原的、市场急需的硅铝铁和硅铝钡合金。2.用整体形成的石墨(碳钢)底电极，由于能使电负荷和电流在整个炉底分布均匀，从而使炉底火力不过于集中，坩埚较大，温度也均匀，有利于提高产品质量和产量。3.为使底电极碳钢不因坩埚传导出高温而烧坏，可不用碳砖而用良好的导电绝热材料镁碳砖，可显著减少热损失，有利节能。4.碳钢下面的冷却水套可以使电极和坩埚都处于正常工作状态。结构简单，冷却效果较好。

现结合附图，对本发明作进一步的说明

图中，1带加固钢圈的炉壳，2为耐火砖碎块，3为底电极的碳素打结层，4钢质底电极，5为电极夹和导电铜瓦(带水冷管)。6.钢质底电极的水冷管，7.工字钢，8.绝缘耐火砖和混凝土组成的底座。9.绝热材料层。10.耐火砖，11.碳素打结层。12.镁碳砖。13.铜瓦。14.钢质底电极的电流引入端。15.顶电极。16.顶电极铜瓦。17.电弧。

电流靠水冷铜瓦13与电极夹5形成的电能导入结构14，被引入钢质底电极4。再经导电性良好的绝热材料镁碳砖12，进入碳素底电极层3，在此，与顶电极(自焙电极)15之间产生电弧17。靠电弧热把堆放在周围的炉料熔化，并在1900℃～2000℃的高温下，碳还原生成硅铝铁合金，定期从出铁口(图中末标出)出铁。出铁完成后，推下炉料，继续开始冶炼。如此循环，形成不断加料，不断出铁水的连续冶炼过程。为保证炉内必须的高温和节能的需要，炉体四周有绝热材料9和气隙式耐火材料碎块2以及耐火砖10组成的保温层，最外层有带加固筋的钢板组成炉壳。

据试验结果，由于有上述特点的底电极结构，该新型直流电弧炉冶炼硅铝铁合金，产量提高10％，能耗下降8％，基本不涨炉底。