[發明專利]直流電弧爐底電極結構及其應用

在審

• 申請號: 201710565287.6
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107270701A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 田守信;藍振華;王禮瑋;楊瑞德
• 申請（專利權）人: 上海彭浦特種耐火材料廠有限公司;上海柯瑞冶金爐料有限公司;山東柯信新材料有限公司
• 主分類號: F27B3/20
• 分類號: F27B3/20;F27D11/10
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司31002
• 代理人: 王潔,鄭暄

技術領域

本發明涉及一種直流電弧爐技術領域，尤其涉及直流電弧爐底陽極，具體是指一種直流電弧爐底電極結構及其應用。

背景技術

到目前為止，直流電弧爐有四種類型：

(1)ABB型：整個爐底用導電鎂碳材料砌筑。這種結構有如下不良結果：a)它的理想狀態是電流在爐底均勻分布，實際上這是很難做到的。在施工和使用過程中，特別是通過熱補后，爐底很難做到厚度均等和致密度一致。再加上電流有走低電阻通道的特性，因此，造成電爐底電流密度分布不均勻。在爐底中心(石墨陰極正下方)及電阻小的地方，發熱量(發熱量Q＝V²/R)就大，電流密度就大造成局部過熱，導致了MgO+C＝Mg(g)+CO的高溫氧化還原反應，局部侵蝕過快；b)熔池四周腳下溫度降低，形成了所謂的冷點，這為實踐所證實；C)整個爐底用導電耐火材料砌筑，導熱快，爐底溫度高，特別是中心部位易過熱。

(2)Clecim類型：爐底的中心有1～4根導電金屬棒，鋼棒外端用水冷，爐底其余部分用不導電的鎂鈣質干式料。這種結構有如下缺點：a)電流只集中于爐底中心，使爐底中心過熱和鋼水流動迅速，而爐底電極部分又不可能熱修補，因此底電極使用壽命較低，一般只有500～1500爐次。這中間還要有不少停下生產來維護；b)爐墻腳下更易出現冷點。在短流程電弧爐煉鋼中，由于出鋼溫度較低，往往出現在出鋼時爐墻腳下廢鋼還有未熔化的現象，延長了煉鋼時間，降低了溫度和成分的均勻性；c)因為鋼棒需要水冷，這給安全帶來風險。

(3)MAN-GHH型和(4)VOEST-ALPINE類型，分別為金屬觸針和鋼片分布在爐底。電流在爐底的分布比Clecim好。但是由于電流有走捷徑(低電阻通道)的特性，實際上這種結構爐底的電流密度分布仍然中心高而向外低，再加上電弧在熔池中心燃燒，因此，遠離電弧燃燒點的墻腳仍然出現冷點，于此相應中心還會出現熱點(這比Clecim類型的弱)；另一個缺點是由于導電金屬觸針和鋼片的導熱性高，使爐底溫度較高、散熱較多。這種結構底電極也不可能熱補，因此使用壽命較低，也只有500～1200爐次水平。對于MAN-GHH型和VOEST-ALPINE類型的底陽極相比較，因VOEST-ALPINE類型是薄金屬片，不易產生感應電流，渦流現象得以很好改善。因此，底電極就不易發熱。這樣在這兩種底電極中，VOEST-ALPINE類型應該更好。

我們注意到與本發明相關的專利“直流電弧爐的底電極”(申請號：201410425489.7)。該專利的底電極是下部為金屬棒，中部為石墨塊，上部為鎂碳磚。鎂碳磚與石墨塊之間用鎂砂和石墨質的搗打料。該專利從下列幾點證明很難成功實施。1)上部的鎂碳磚是否導電沒有說明。這是電極的一部分，不但要求導電，而且要求電阻率要足夠低才行。否則即使鎂碳磚導電，只要導電性不足也不能正常運轉；2)鎂碳磚與石墨塊之間用鎂砂和石墨組成的料，沒有任何交代。同樣這個材料是否導電，或就是導電，導電性是否滿足作為電極的要求，都沒有交代。這就不能作為電極材料使用，或根本不能保證直流電爐的正常運轉，甚至不能運轉；3)在鎂碳磚和鎂砂與石墨組成的散料不能運轉的情況下，要么不導電，要么弱的導電性而隨時可能被擊穿，導致石墨塊暴露在鋼液之中，這樣導致石墨塊很快溶解到鋼液內，導致電極下形成一個很大的坑，爐底溫度過高，安全事故可能隨時出現；4)石墨塊與金屬棒之間是否形成牢固的靜配合，再加上二者的熱膨脹差異很大，這可能導致很大的界面電阻，因而導致爐底發熱，導致電極損耗過快，使用壽命很短?？傊?，這樣的直流電弧爐底陽極要么不能工作，要么即使能工作，可能導致底陽極損耗過快，爐底溫度過高和使用壽命很短。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術的缺點，提供了一種能夠提高底電極的使用壽命、且可同時熱修補和冷修補的直流電弧爐底電極結構及其應用。

為了實現上述目的，本發明的直流電弧爐底電極結構及其應用如下：

一種直流電弧爐底電極結構，其特征在于，冷態修補時，所述的底電極結構為復合底陽極結構，所述的底電極結構包括數個豎直間隔安裝于爐底的金屬導電元件，所述的金屬導電元件之間的間隔由耐火材料填充，在所述的間隔的下部由不導電耐火材料填充，在所述的間隔的上部由第一導電耐火材料填充，在所述的金屬導電元件頂部鋪置一層第二導電耐火材料。熱態修補時，用熱態修補料是導電熱自流修補料(鎂碳修補料或石墨電極修補料+鎂碳修補料復合均可)，或者導電鎂碳貼補磚，磚縫由導電熱自流修補料灌塞縫隙而成。