[发明专利]直流电弧炉底电极结构及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流电弧炉技术领域，尤其涉及直流电弧炉底阳极，具体是指一种直流电弧炉底电极结构及其应用。

背景技术

到目前为止，直流电弧炉有四种类型：

(1)ABB型：整个炉底用导电镁碳材料砌筑。这种结构有如下不良结果：a)它的理想状态是电流在炉底均匀分布，实际上这是很难做到的。在施工和使用过程中，特别是通过热补后，炉底很难做到厚度均等和致密度一致。再加上电流有走低电阻通道的特性，因此，造成电炉底电流密度分布不均匀。在炉底中心(石墨阴极正下方)及电阻小的地方，发热量(发热量Q＝V²/R)就大，电流密度就大造成局部过热，导致了MgO+C＝Mg(g)+CO的高温氧化还原反应，局部侵蚀过快；b)熔池四周脚下温度降低，形成了所谓的冷点，这为实践所证实；C)整个炉底用导电耐火材料砌筑，导热快，炉底温度高，特别是中心部位易过热。

(2)Clecim类型：炉底的中心有1～4根导电金属棒，钢棒外端用水冷，炉底其余部分用不导电的镁钙质干式料。这种结构有如下缺点：a)电流只集中于炉底中心，使炉底中心过热和钢水流动迅速，而炉底电极部分又不可能热修补，因此底电极使用寿命较低，一般只有500～1500炉次。这中间还要有不少停下生产来维护；b)炉墙脚下更易出现冷点。在短流程电弧炉炼钢中，由于出钢温度较低，往往出现在出钢时炉墙脚下废钢还有未熔化的现象，延长了炼钢时间，降低了温度和成分的均匀性；c)因为钢棒需要水冷，这给安全带来风险。

(3)MAN-GHH型和(4)VOEST-ALPINE类型，分别为金属触针和钢片分布在炉底。电流在炉底的分布比Clecim好。但是由于电流有走捷径(低电阻通道)的特性，实际上这种结构炉底的电流密度分布仍然中心高而向外低，再加上电弧在熔池中心燃烧，因此，远离电弧燃烧点的墙脚仍然出现冷点，于此相应中心还会出现热点(这比Clecim类型的弱)；另一个缺点是由于导电金属触针和钢片的导热性高，使炉底温度较高、散热较多。这种结构底电极也不可能热补，因此使用寿命较低，也只有500～1200炉次水平。对于MAN-GHH型和VOEST-ALPINE类型的底阳极相比较，因VOEST-ALPINE类型是薄金属片，不易产生感应电流，涡流现象得以很好改善。因此，底电极就不易发热。这样在这两种底电极中，VOEST-ALPINE类型应该更好。

我们注意到与本发明相关的专利“直流电弧炉的底电极”(申请号：201410425489.7)。该专利的底电极是下部为金属棒，中部为石墨块，上部为镁碳砖。镁碳砖与石墨块之间用镁砂和石墨质的捣打料。该专利从下列几点证明很难成功实施。1)上部的镁碳砖是否导电没有说明。这是电极的一部分，不但要求导电，而且要求电阻率要足够低才行。否则即使镁碳砖导电，只要导电性不足也不能正常运转；2)镁碳砖与石墨块之间用镁砂和石墨组成的料，没有任何交代。同样这个材料是否导电，或就是导电，导电性是否满足作为电极的要求，都没有交代。这就不能作为电极材料使用，或根本不能保证直流电炉的正常运转，甚至不能运转；3)在镁碳砖和镁砂与石墨组成的散料不能运转的情况下，要么不导电，要么弱的导电性而随时可能被击穿，导致石墨块暴露在钢液之中，这样导致石墨块很快溶解到钢液内，导致电极下形成一个很大的坑，炉底温度过高，安全事故可能随时出现；4)石墨块与金属棒之间是否形成牢固的静配合，再加上二者的热膨胀差异很大，这可能导致很大的界面电阻，因而导致炉底发热，导致电极损耗过快，使用寿命很短。总之，这样的直流电弧炉底阳极要么不能工作，要么即使能工作，可能导致底阳极损耗过快，炉底温度过高和使用寿命很短。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够提高底电极的使用寿命、且可同时热修补和冷修补的直流电弧炉底电极结构及其应用。

为了实现上述目的，本发明的直流电弧炉底电极结构及其应用如下：

一种直流电弧炉底电极结构，其特征在于，冷态修补时，所述的底电极结构为复合底阳极结构，所述的底电极结构包括数个竖直间隔安装于炉底的金属导电元件，所述的金属导电元件之间的间隔由耐火材料填充，在所述的间隔的下部由不导电耐火材料填充，在所述的间隔的上部由第一导电耐火材料填充，在所述的金属导电元件顶部铺置一层第二导电耐火材料。热态修补时，用热态修补料是导电热自流修补料(镁碳修补料或石墨电极修补料+镁碳修补料复合均可)，或者导电镁碳贴补砖，砖缝由导电热自流修补料灌塞缝隙而成。