[实用新型]直流电弧炉底电极结构

说明书

本实用新型涉及的是直流电弧炉底电极结构。

截止目前，直流电弧炉底电极结构主要有四种类型：

(1)ABB类型：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(石墨电极下方)及电阻小的地方(发热量Q＝V²/R)电流密度就大，造成局部过热，导致了的高温氧化还原反应，局部侵蚀过快；b)熔池四周墙脚下温度低，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，炉底其余部分用不导电的干式料。这种结构有如下缺点：a)电流只集中于炉底中心，使炉底中心过热钢水流动迅速，而炉底又不可能热补，因此炉底寿命较低；b)炉墙脚下出现冷点。在短流程电弧炉中由于出钢温度低，往往在出钢时炉墙脚下废钢还未熔化，延长了炼钢时间，降低了温度和成分的均匀性。    

(3)MAN-GHH和(4)VOEST-ALPINE类型：金属触针和钢片分布在炉底。电流在炉底的分布比Clecim好。但由于电流有走捷径(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，因此寿命较低。

本实用新型的目的在于(1)防止底局部过热；(2)解决墙脚冷点问题；(3)降低炉底散热系数；(4)提高使用寿命。

本实用新型的目的通过以下途径实现：(1)从炉墙和斜坡到炉底铜板阳极之间用导电耐火材料(如镁碳砖)砌筑，并连成通路，使电流不走炉底而走四周，然后回到炉底铜板阳极。在冶炼操作过程中，当电流通过四周导电镁碳砖(它的电阻率比金属导体高)时，所产生的少量热加热了墙脚下的废钢，加热的程度可通过调节导电耐火材料的性能而达到，其结果会消除墙脚冷点。同时也解决了炉底中心热点问题(这种结构炉底中心无电流通过)；(2)炉底用不导电和导热低的碱性干式料、烧成镁砖和轻质镁砖砌筑。这样降低了炉底散热，从而降低了炉底热量的散失，也省去了水、风冷却设备，提高了操作安全性；(3)砌筑导电镁碳砖炉墙时，炉墙下半部导电镁碳砖的成型面平行于炉体钢壳，上半部砖为侧砌。这充分利用了导电砖的导电率和导热率的取向性，形成最佳导电回路。使炉墙向外导热低，向下导电率高；(4)在导电耐火材料与钢壳之间以及铜板与钢壳之间砌筑一层轻质镁砖，这减少了散热，降低了炉壳表面温度；(5)为了加大铜板阳极与炉墙和斜坡用导电镁碳砖之间接触面积，阳极铜板要比ABB的大，这可降低接触电阻，防止了接触处过热；(6)炉墙厚度由材料的导电率、导热率和要求的使用寿命所决定。一般导电镁碳砖衬厚500-1000mm，轻质镁砖60-200mm。

附图为直流电弧炉的主视剖面图，说明如下：1.石墨电极(阴极)，2.废钢，3.导电镁碳砖，4.碱性干式料，5.铜板阳极，6.烧成镁砖(永久层)，7.轻质镁砖，8.钢壳。

实施例：当导电镁碳砖炉墙厚600mm、镁质干式料厚500mm、两层烧成镁砖各层厚100mm、轻质镁砖厚100mm、铜板厚16mm时和在自然冷却条件下，炉底外表面温度可在250℃以下侧墙表面温度可在350℃以下，可使电炉正常运行。

本实用新型的优点在于：通过改变电流走向的方法，解决了炉底侵蚀的不均匀性、局部过热和散热过大的问题，特别解决了冷点和炉底中心过热的问题；通过炉底用干式料，使底热修补同交流电弧炉一样进行，大大提高了炉底寿命。