無殼自焙電極系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種冶煉電爐、特別是礦熱爐用的無殼自焙電極系統(tǒng)，由無殼自焙電極把持器和無殼自焙電極兩部分組成，無殼自焙電極把持器包括升降油缸、把持筒總成、壓放總成、稱重傳感器、位移傳感器、多點溫度傳感器、輔助焙燒裝置及相應(yīng)的絕緣件、吊掛件、緊固件等部件構(gòu)成；稱重傳感器、位移傳感器、多點溫度傳感器的測量信號都匯總到冶煉電爐的操作臺或工控機(jī)上，無殼自焙電極由裝在無殼自焙電極把持器里的專用電極糊，利用電極把持器向電極工作端傳輸電能的電阻熱焙燒而成，相對于現(xiàn)有的有殼自焙電極系統(tǒng)和預(yù)焙電極系統(tǒng)來說，采用無殼自焙電極系統(tǒng)，可節(jié)省電極方面的生產(chǎn)成本。
【專利說明】無殼自焙電極系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶煉電爐、特別是礦熱爐用的電極系統(tǒng)，尤其是一種無殼自焙電極系統(tǒng)，包括無殼自焙電極把持器和無殼自焙電極兩部分。
【背景技術(shù)】
[0002]目前各種冶煉電弧爐、特別是礦熱爐，常用的電極有兩種:自焙電極、預(yù)焙電極(包括石墨電極和炭素電極)。
[0003]現(xiàn)有的自焙電極技術(shù)為:在鋼制的圓筒內(nèi)，焊接大量的翅片，稱為電極殼，在電極殼內(nèi)加入一定數(shù)量的電極糊，利用電極導(dǎo)電過程中自身的電阻熱和電爐的輻射熱，使電極糊發(fā)生一系列的軟化、成型、燒結(jié)過程最終形成導(dǎo)電性好的電極。在電極使用的過程中，電極殼隨著電極的消耗逐漸熔化，進(jìn)入了所冶煉的產(chǎn)品中。這種電極以下稱為有殼自焙電極。以直徑1250毫米的有殼自焙電極為例，每焙燒一米的電極，大約需要使用100-180公斤的電極殼，電極糊和電極殼合計成本大約在四千到五千元每噸。
[0004]現(xiàn)有的預(yù)焙電極(包括碳素電極和石墨電極)是在專業(yè)的電極廠家，用低灰份無煙煤，冶金焦、石油焦按比例混合均勻后，在一定的溫度下加入浙青等粘接劑，用專用的設(shè)備壓制成形，再經(jīng)過焙燒、煅燒、(石墨電極還需要經(jīng)過石墨化處理)等工序做成電極毛坯，然后再經(jīng)過車床加工做成成品電極。這樣生產(chǎn)出來的電極，因為制作工序復(fù)雜，所以市場價格較高，碳素電極每噸價格在八千元以上，石墨電極每噸價格在一萬二千元以上。
[0005]使用有殼自焙電極相對于使用預(yù)焙電極可以節(jié)約生產(chǎn)成本，因此使用范圍比較普遍，大多數(shù)的鐵合金生產(chǎn)和電石生產(chǎn)都采用有殼自焙電極，但有些對鐵元素含量有嚴(yán)格要求的冶煉產(chǎn)品:如工業(yè)硅，就不能使用有殼自焙電極，只能使用價格較貴的預(yù)焙電極。
[0006]冶煉電爐中，抱緊電極向電極導(dǎo)電的裝置叫電極把持器，目前常見的電極把持器有兩種，一種是銅瓦抱環(huán)式電極把持器，另一種是組合式電極把持器。電極把持器的功能之一是向電極傳輸電能。功能之二是壓放電極，這里所說的壓放電極，是指讓電極(有殼自焙電極包括電極殼、電極殼內(nèi)部的電極糊和由電極糊焙燒而成電極工作端)相對于把持器向下位移一定的行程，來補(bǔ)償電極工作端的消耗。銅瓦抱環(huán)式電極把持器既可以配套使用預(yù)焙電極，又可以使用有殼自焙電極，組合式電極把持器只能使用有殼自焙電極。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本實用新型提出了一種冶煉電爐用的無殼自焙電極系統(tǒng)。
[0008]本實用新型的技術(shù)方案為:一種冶煉電爐用的無殼自焙電極系統(tǒng)，其特征是；本系統(tǒng)由無殼自焙電極把持器和無殼自焙電極兩部分組成，無殼自焙電極把持器包括升降油缸、把持筒總成、壓放總成、稱重傳感器，位移傳感器、多點溫度傳感器、輔助焙燒裝置及相應(yīng)的絕緣件、吊掛件、緊固件構(gòu)成；無殼自焙電極由裝在無殼自焙電極把持器內(nèi)的專用電極糊，利用把持器向電極工作端傳輸電能的電阻熱焙燒而成。[0009]把持筒總成由電極糊加料筒、上把持筒、中把持筒、下把持筒串聯(lián)而成，把持筒總成包裹里面的電極糊，作為電極成型的模具，在下把持筒的外側(cè)，有多根導(dǎo)電導(dǎo)水銅管通過水冷電纜與變壓器相連，接收來自變壓器的電能，傳輸?shù)絻?nèi)部的電極糊和電極工作端上，下把持筒采用導(dǎo)電性能良好，導(dǎo)磁率低的金屬材料制作，下把持筒的內(nèi)部有水路與導(dǎo)電導(dǎo)水銅管的水路相通，用于給下把持筒降溫。
[0010]壓放總成由串聯(lián)的壓放機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和壓放桿組成，軸線與把持筒的軸線平行，固裝在電極糊加料筒的下法蘭上，壓放機(jī)構(gòu)控制壓放桿的上下運動；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)提供壓放桿的旋轉(zhuǎn)運動；壓放桿的外周有螺紋狀的翅片，便于附著在電極中。
[0011]在升降油缸上安裝有稱重傳感器和位移傳感器。
[0012]把持筒的內(nèi)部，安裝有若干組多點溫度傳感器，每個多點溫度傳感器從上到下有多個測量點，用來測量各個高度電極糊的溫度，測算各部位的電極糊的焙燒狀況。
[0013]本電極系統(tǒng)還可以選裝輔助焙燒裝置，輔助焙燒裝置分為加熱裝置或冷卻裝置，輔助焙燒裝置根據(jù)電極的消耗來加速或減緩電極的焙燒，使電極的焙燒和電極的消耗基本保持平衡。
[0014]無殼自焙電極由裝在無殼自焙電極把持器的專用電極糊，利用電極把持器向電極工作端傳輸電能的電阻熱焙燒而成。
[0015]所有的稱重傳感器、位移傳感器、多點溫度傳感器的測量信號都匯總到冶煉電爐的操作臺或中央工控機(jī)上。
[0016]本實用新型的有益效果是:采用無殼自焙電極系統(tǒng)，相對于使用有殼自焙電極系統(tǒng)來說，可以節(jié)省電極殼的生產(chǎn)成本。例如一臺年產(chǎn)5萬噸電石，采用組合式電極把持器生產(chǎn)的電石爐，每年需要150噸的優(yōu)質(zhì)冷軋板用于制作電極殼，材料費及加工費合計達(dá)120方元。若改用無殼自焙電極系統(tǒng)，就可以節(jié)省這項成本。若采用無殼自焙電極系統(tǒng)取代預(yù)焙電極系統(tǒng)使用在工業(yè)硅和其它冶煉產(chǎn)品的生產(chǎn)上，在電極方面節(jié)約的生產(chǎn)成本更大。例如一臺年產(chǎn)I萬噸工業(yè)硅，采用碳素電極生產(chǎn)的工業(yè)硅爐，每年需要消耗900噸碳素電極，成本1000萬以上，若采用無殼自焙電極生產(chǎn)，只需要消耗1300噸左右的專用電極糊，價值在500萬元左右，每年可節(jié)約500萬左右的電極成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的無殼自焙電極系統(tǒng)的剖面圖，[I]、稱重傳感器，[2]、升降油缸，
[3]、電極糊加料筒，[4]、絕緣件，[5]、壓放機(jī)構(gòu)，[6]、位移傳感器，[7]、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，[8]、上把持筒，[9]、絕緣件，[10]、定位板，[11]、中把持筒，[12]、多點溫度傳感器，[13]、導(dǎo)電導(dǎo)水銅管，[14]、下把持筒，[15]、壓放桿，[16]、輔助焙燒裝置，[17]、新加的無殼自焙電極專用電極糊，此時溫度在200攝氏度以下，剛開始部分軟化，[18]、已經(jīng)融化的電極糊，溫度在200-500攝氏度之間，成流態(tài)，[19]、已經(jīng)開始硬化的電極工作端，溫度在500-1200攝氏度之間，[20]、溫度達(dá)到1200攝氏度以上，已經(jīng)開始石墨化的電極工作端。
[0018]圖2為圖1中A-A截面的剖面圖，[12]、多點溫度傳感器，[13]、導(dǎo)電導(dǎo)水銅管，
[14]、下把持筒，[15]、壓放桿，[16]、輔助焙燒裝置，[17]、電極糊。
[0019]圖3為現(xiàn)有的銅瓦抱環(huán)式電極把持器配合有殼自焙電極使用的結(jié)構(gòu)示意圖，
[30]、電極殼，[31]、上抱閘，[32]、壓放油缸，[33]、下抱閘，[34]、上把持筒，[35]、升降油缸，[36]、下把持筒，[37]、銅管吊架，[38]、水冷銅管，[39]、抱環(huán)吊桿，[40]、水冷保護(hù)屏，
[41]、抱環(huán)，[42]、水冷銅瓦，[43]、電極工作段。
[0020]圖4為現(xiàn)有的銅瓦抱環(huán)式電極把持器配合預(yù)焙電極使用的結(jié)構(gòu)示意圖，[50]、預(yù)焙電極，[51]、上抱閘，[52]、壓放油缸，[53]、下抱閘，[54]、上把持筒，[55]、升降油缸，
[56]、下把持筒，[57]、水冷保護(hù)屏，[58]、水冷銅管，[59]、抱環(huán)，[60]、水冷銅瓦，[61]、電極
工作段。
[0021]圖5為現(xiàn)有的組合式電極把持器配合有殼自焙電極使用的結(jié)構(gòu)示意圖，[70]、自焙電極殼，[71]、升降油缸，[72]、壓放裝置，[73]、上把持筒，[74]、下把持筒，[75]、導(dǎo)電銅管，[76]、水冷保護(hù)屏，[77]、接觸元件，[78]、底部環(huán)，[79]、電極工作段。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明的無殼自焙電極系統(tǒng)，主要完成向電極工作端饋電、焙燒電極、壓放電極三個功能。
[0023]一、向電極工作端饋電:在下把持筒[14]的外側(cè)有導(dǎo)電導(dǎo)水銅管[13]，接受來自短網(wǎng)的電能，傳導(dǎo)給內(nèi)部的電極糊[17]、[18]、[19]，最終傳遞給電極工作端[20]，完成導(dǎo)電的功能。
[0024]二、焙燒電極:從電極糊加料筒[3]加入專用電極糊[17]，填充到把持筒[11]和
[14]內(nèi)部的空腔里，利用下把持筒向電極工作端傳輸電能的電阻熱，電極糊[17]的溫度逐漸升高，在50攝氏度左右電極糊開始軟化，到200攝氏度時電極糊[18]全部轉(zhuǎn)化為液態(tài)包裹住壓放桿，隨著溫度進(jìn)一步升高，電極糊中的揮發(fā)份不斷的逸出，到500攝氏度電極糊[]9]開始逐漸硬化，和電極工作端[20]結(jié)合為一個整體，到1200攝氏度電極糊逐漸石墨化，成為具有良好導(dǎo)電性的自焙電極。
[0025]為了使電極焙燒速度和電極消耗速度基本保持平衡，除了選用焙燒速度適當(dāng)?shù)碾姌O糊外，還需要安裝若干個輔助焙燒裝置[16]，輔助焙燒裝置分為加熱裝置或冷卻裝置，加熱裝置的內(nèi)部安裝有電熱管或其它的熱源裝置，其作用是用來加熱電極糊。冷卻裝置的內(nèi)部有循環(huán)的冷卻液(如水，導(dǎo)熱油等)，其作用是用來給電極糊降溫。對于有些電極消耗速度過快的冶煉品種，為了使電極焙燒的速度趕上電極消耗的速度，一方面需要選用焙燒速度快的電極糊，另一方面需要安裝輔助加熱裝置來加速電極的焙燒；對于另一些電極消耗速度過慢的冶煉品種，除了選用焙燒速度慢的電極糊外，還需要安裝冷卻裝置來減緩電極的焙燒。對有些電極消耗速度適中的冶煉品種，只需選用焙燒速度適當(dāng)?shù)碾姌O糊就可以實現(xiàn)電極的焙燒和電極的消耗基本平衡了，也就不需要安裝輔助焙燒裝置了。
[0026]三、壓放電極:壓放電極的目的是為了補(bǔ)充電極工作端的消耗。電極壓放前先判斷電極的工況:1、根據(jù)升降油缸[2]上稱重傳感器[I]和位移傳感器[6]的測量結(jié)果，推算電極工作段距爐底的位置，判斷是否需要壓放電極；2、通過多點溫度傳感器[12]測量壓放桿端部電極糊的溫度，推算電極的焙燒狀況，判斷是否可以壓放電極；3、檢查所有的壓放機(jī)構(gòu)是否都處于上限位置，如果以上三個條件都滿足，就可以開始壓放電極。壓放電極前，先提升升降油缸[2]，適當(dāng)?shù)慕档驮撓嚯姌O的負(fù)荷。壓放電極時所有的壓放機(jī)構(gòu)同時向下用力，推動壓放桿[15]，帶動電極工作端[19]、[20]及上面的電極糊[17]、[18]，相對于下把持筒向下移動一個壓放行程(20-300毫米)，來補(bǔ)充電極工作端的消耗。壓放電極時定位板[10]可防止壓放桿受壓彎曲。
[0027]壓放完電極后，所有的壓放機(jī)構(gòu)都處于下限位置，為了準(zhǔn)備下一次壓放，所有的壓放桿都要交替輪流旋升到上限位置，壓放桿旋升由壓放桿上部的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和壓放機(jī)構(gòu)共同動作完成:旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)逆著螺紋方向轉(zhuǎn)動同時壓放機(jī)構(gòu)收縮，帶動壓放桿從下限位置提升到上限位置，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動的同時帶動上部已經(jīng)軟化的電極糊[18]填充進(jìn)壓放桿先前所在的空間。當(dāng)某一根壓放桿旋升到上限位置后，桿的周圍填充進(jìn)軟化的電極糊，該壓放桿暫時對電極工作端失去了把持能力。這時其它的壓放桿起到固定電極工作端的作用，當(dāng)該壓放桿周圍的電極糊逐漸硬化后，又恢復(fù)對電極工作端的把持能力。這樣每間隔一段時間，就有一個壓放桿旋升，當(dāng)所有的壓放桿交替間隔旋升到上限位置后，就可以等待下一次的壓放操作。
[0028]經(jīng)過一次或幾次壓放操作后，向電極糊加料筒[3]內(nèi)補(bǔ)充一次電極糊。
[0029]每一個電極系統(tǒng)上所有的稱重傳感器[I]、位移傳感器[6]、多點溫度傳感器[12]的測量信號都匯總到冶煉電爐的操作臺或工控機(jī)上，便于實時掌握電極的各種情況，為電爐的操作提供依據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種無殼自焙電極系統(tǒng)，用于冶煉電爐，其特征是；本系統(tǒng)由無殼自焙電極把持器和無殼自焙電極兩部分組成，無殼自焙電極把持器包括升降油缸、把持筒總成、壓放總成、稱重傳感器，位移傳感器、多點溫度傳感器、輔助焙燒裝置及相應(yīng)的絕緣件、吊掛件、緊固件構(gòu)成；無殼自焙電極由裝在無殼自焙電極把持器內(nèi)的專用電極糊，利用把持器向電極工作端傳輸電能的電阻熱焙燒而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無殼自焙電極系統(tǒng),其特征是:把持筒總成由電極糊加料筒、上把持筒、中把持筒、下把持筒串聯(lián)而成，把持筒總成包裹里面的電極糊，作為電極成型的模具，在下把持筒的外側(cè)，有多根導(dǎo)電導(dǎo)水銅管通過水冷電纜與變壓器相連，接收來自變壓器的電能，傳輸?shù)絻?nèi)部的電極糊和電極工作端上，下把持筒采用導(dǎo)電性能良好，導(dǎo)磁率低的金屬材料制作，下把持筒的內(nèi)部有水路與導(dǎo)電導(dǎo)水銅管的水路相通，用于給下把持筒降溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無殼自焙電極系統(tǒng)，其特征是:壓放總成由串聯(lián)的壓放機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和壓放桿組成，軸線與把持筒的軸線平行，固裝在電極糊加料筒的下法蘭上，壓放機(jī)構(gòu)控制壓放桿的上下運動；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)提供壓放桿的旋轉(zhuǎn)運動；壓放桿的外周有螺紋狀的翅片，便于附著在電極中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無殼自焙電極系統(tǒng)，其特征是:在升降油缸上安裝有稱重傳感器和位移傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無殼自焙電極系統(tǒng)，其特征是:把持筒的內(nèi)部，安裝有若干組多點溫度傳感器，每個多點溫度傳感器從上到下有多個測量點，用來測量各個高度電極糊的溫度，測算各部位的電極糊的焙燒狀況。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無殼自焙電極系統(tǒng)，其特征是:本電極系統(tǒng)還可以選裝輔助焙燒裝置，輔助焙燒裝置分為加熱裝置或冷卻裝置，輔助焙燒裝置根據(jù)電極的消耗來加速或減緩電極的焙燒，使電極的焙燒和電極的消耗基本保持平衡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無殼自焙電極系統(tǒng)，其特征是:無殼自焙電極由裝在無殼自焙電極把持器的專用電極糊，利用電極把持器向電極工作端傳輸電能的電阻熱焙燒而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無殼自焙電極系統(tǒng)，其特征是:所有的稱重傳感器、位移傳感器、多點溫度傳感器的測量信號都匯總到冶煉電爐的操作臺或中央工控機(jī)上。
【文檔編號】H05B7/09GK203537594SQ201320555627
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月1日
【發(fā)明者】錢學(xué)君 申請人:錢學(xué)君