[发明专利]直流电弧炉炉底电极的通电装置

说明书

本发明的主题是通过直流电冶炼炉壁安装的一个通电装置，这个通电装置，通常是通过炉底安装的。

通电装置的一端与炉内金属溶液，例如钢溶液相接触，另一端与直流电源的一个电极相连接。电源另一极习惯上与一个或数个可移动的圆头电极相接。这些电极稍高于槽内金属液，以便在电极和金属液面间产生并保持电弧，用来熔炼金属。

在钢铁工业中，特别是在冶炼或保温铁水包中或在熔炼含金属的固体原料的电弧炉中，这类通电装置被称作炉膛式电极。

在这方面遇到的主要问题是涉及炉膛式电极长期的抗热问题，由于这些电极与熔化金属液相接触，而自身又要通过高强度的电流，特别是在电弧炉中电流强度高达40000安培以上，甚至更高，因而要承受巨大的热应力。

本专利申请者对此问题在作了大量研究之后，于一九八四年十一月六日在法国专利申请第84/17323号中提出在直流电弧炉中采用一个特别适用长时间工作的炉膛电极，该电极主要由一个钢芯构成，该钢芯穿过炉膛以使其一端与炉中金属液相接触，另一端置入用导电导热材料制成的套筒内，最好是钢套筒。这个套筒用循环水冷却，置于套筒中的钢芯的一端与套筒有一个间隔，在“热的”期间，即熔炉工作时，钢芯充满此间隔;在“冷的”期间，即断电后，钢芯冷却，恢复间隔。这便于使钢芯在套筒内随着反复的熔化、凝固的程序作纵向的膨胀和收缩，露在冷却套筒外的钢芯部分也经受着由熔炉的循环性工作造成的反复程序。

此外，钢芯下端与一个在冷却套内的用导电、导热材料，最好像冷却套也用铜制成的塞块相连接。该塞块与电源相接通，并被内部冷却液体的循环所冷却。

这类炉膛式电极产生非常好的效果，然而我们利用位移检测器可以看出在熔炉停止工作时（或“冷的”时期），钢芯和塞块象一个滑动部件似的在套筒内上升。这一上升，在熔化、凝固程序中不断重复。由于炉膛式电极的一端与金属溶液接触而造成损耗，结果会导致电极的逐渐消失。

本发明的目的是解决这一问题，从而进一步提高炉膛式电极的抗热能力。

为此目的，本发明的主题是通过直流电冶炼炉的特别是电弧冶炼炉的炉膛，一般是炉底安装的一个通电装置，该装置由下列部件构成：

-一个包括金属芯和塞块的炉底电极，其一端与冶炼炉内壁平，其另一端与塞块相连接;

-一个以导热材料制成的套筒，该套筒有一冷却回路，围住上述金属芯;

-一个连接金属芯与电流的装置;

本通电装置其特征在于，它提供，

-套筒和金属芯之间有一间隔，有一支承炉底电极的弹性固定系统随时使金属芯和塞块回到装配时的原始位置上。

按照本发明的一种最佳方案，塞块是用既导热又导电的材料，最好用铜或铜合金来制作，并且由于内部冷却液，例如水的循环，塞块被充分冷却。

在这种情况下该塞块最好与电源相接，从而保证金属芯与电源相接。

按照上述方案的另一种可选择的方案，套筒也是由导电材料构成，这样在熔炉的“热的”时期，铁芯与套筒接触，从而使金属芯横向通电。

这将毫无疑问，在熔化状态下，弹性固定系统能使金属芯连同塞块一起回归装配时确定的恒定位置，由于金属芯和塞块可在套筒内滑动，这一点就更容易做到。

为了容易理解本发明，下面将试图描述炉心在再熔化，再凝固周期内电极区域发生的情况，尽管这一区域出现的实际现象至今还不能认为完全解释清楚。

首先，应提到的是，不论是交流式的或直流式的电弧炉其内部的底部场有一杯形凹底，每次熔炼后有少量名叫“热度”金属保存在这杯形底中，以便更顺利的进行下一批金属的冶炼。当然，如果是个直流电弧炉只有当炉膛电极伸入到杯形底，“热底”才能起作用。

明确了这一点，我们更容易理解在熔炉处于“冷的”时期，就是两次熔炼间歇时，“热底”固化，紧紧的粘在杯形底部。结果促使逐渐冷却的金属芯收缩因而在套筒内上升，这样，在冷却期结束时，会发现炉膛电极的长度缩短了，可缩短数毫米。

在熔炉这样冷的期间，由于金属芯的收缩，直径变小，使金属芯与冷却套筒之间又形成了间隔，并且金属芯由于滑动而上升。随套筒内铁心的上升弹性紧固系统的应力也在增加，（系统可能是拉伸或压缩，这取决于所用的是拉簧还是压簧）。

与此相反，在“热的”情况下，也就是在熔炉工作时，“热”底首先熔化，熔液向夹入炉底耐火炉衬内的未冷却金属芯的上部流动，这使得上次凝固时在耐火炉衬中的金属芯上的大部分粘着点消失了。然而，这还不足以确保金属芯的可移动部分在自重的作用下恢复装配时的原始位置。