Подовий електрод печі постійного струму

Реферат: Подовий електрод печі постійного струму виконаний у вигляді знімного блока і містить металеву основу з привареними до неї, принаймні двома металевими пластинчатими струмопровідними елементами, встановленими відносно один одного з зазором, в якому розміщений ізолювальний вогнетривкий матеріал. Пластинчаті струмопровідні елементи виконані у вигляді фігур з замкнутою боковою поверхнею та співвісно розташовані щодо вертикальної осі основи, яка виконана з біметалічного матеріалу. UA 87613 U (12) UA 87613 U UA 87613 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі металургії та електротехніки, а саме до конструкцій неохолоджуваних електродів для підведення струму до рідкого металу в дуговій печі постійного струму, і може бути використана при виробництві сплавів та сталей, переважно в малотоннажних електричних печах. Відомий подовий електрод печі постійного струму, який є найбільш близьким до технічного рішення, що заявляється, за технічною суттю та результатом, що досягається, виконаний у вигляді знімного блока і містить металеву основу з привареними до неї, принаймні, двома металевими пластинчатими струмопровідними елементами, встановленими відносно один одного з зазором, в якому розміщений ізолювальний вогнетривкий матеріал (див. патент РФ № 2467521, МПК Н01В 7/08, заявл. 07.10.2011 p., опубл. 20.11.2012 р.). У відомому електроді струмопровідні елементи виконані у вигляді внутрішніх сталевих пластин різної довжини та зовнішньої металевої пластини, яка охоплює бокові крайки внутрішніх пластин з утворенням зовнішньої металевої обичайки. Недоліком відомого подового електрода є низький термін служби і трудомісткість його конструктивного виконання. Виконання струмопровідних елементів у вигляді паралельно встановлених пластин різної довжини призводить до створення в радіальному напрямку неоднорідного електричного поля течії. Електричний струм, який протікає через днище ванни печі, має в окружному напрямку щільність, яка змінюється. У результаті цього відносно осі катода виникає асиметричний струморозподіл, що є причиною різниці напружень поля потоку. Це призводить до неоднорідності температурного поля в розплаві рідкого металу, в результаті чого виникають локальні термічні напруги, які призводять до підвищеного зносу вогнетривкої маси електрода та, як наслідок, до зниження терміну служби подового електрода. Крім цього трудомісткість конструктивного виконання відомого електрода обумовлена складністю збірки конструкції, яка полягає в тому, що при приварюванні металевих пластин різної довжини до основи електрода необхідно одночасно забезпечувати паралельність розташування їх поверхонь, не допускаючи при цьому вигину пластин. Обрамлення торців пластин боковою металевою обичайкою також супроводжується додатковими операціями щодо коригування положення пластин для забезпечення оптимальної контактної поверхні торців пластин з обичайкою. Все це вимагає використання спеціального обладнання та пристроїв, які обумовлюють великі матеріальні та енергетичні витрати. Виконання основи з чистого металевого матеріалу збільшує теплові втрати за рахунок великого електричного опору цього матеріалу. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення відомої конструкції подового електрода, в якому нове виконання окремих елементів пристрою та використання нових матеріалів, забезпечують створення симетричного струморозподілу в робочій зоні печі, що, у свою чергу, обумовлює рівномірне струмове навантаження в радіальному напрямку, та призводить до підвищення терміну служби електрода і спрощення процесу його конструктивного виконання. Поставлена задача вирішується тим, що в подовому електроді печі постійного струму, виконаному у вигляді знімного блока, і містить металеву основу з привареними до неї, принаймні, двома металевими пластинчатими струмопровідними елементами, встановленими відносно один одного з зазором, в якому розміщений ізолювальний вогнетривкий матеріал, новим, відповідно до корисної моделі, є те, що пластинчаті струмопровідні елементи виконані у вигляді фігур подоби з замкнутою боковою поверхнею та співвісно розташовані щодо вертикальної осі основи, яка виконана з біметалічного матеріалу. Новим є те, що бокова поверхня струмопровідних елементів має циліндричну форму. Новим також є те, що бокова поверхня струмопровідних елементів має форму зрізаного конуса. Новим є і те, що бокова поверхня струмопровідних елементів має форму багатокутної правильної призми. Новим є те, що бокова поверхня струмопровідних елементів виконана профільованою. Новим є також те, що у верхній частині бокової поверхні струмопровідних елементів виконані прорізи. Новим є те, що основа електрода виконана із сталевих пластин, покритих шаром металу, які мають менший електричний опір, ніж залізо. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає в наступному. 1 UA 87613 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Виконання заявлених струмопровідних елементів у вигляді фігур подоби з замкнутою поверхнею дозволяє отримати в радіальному напрямку однорідне електричне поле течії. Струм, який проходить через струмопровідні елементи, рівномірно розподіляється у вигляді центральних кілець по розплаву за допомогою анодних, співвісно розташованих струмопровідних елементів, які мають однаковий електричний опір, що забезпечує рівномірне струмове навантаження в радіальному напрямку рідкої ванни розплаву. Це сприяє отриманню симетричного струморозподілу в розплаві, завдяки чому відсутні термічні напруги в ізоляційній вогнетривкій масі електрода. Внаслідок цього зменшується знос подового електрода та забезпечується підвищення терміна його служби. Крім цього співвісне розташування струмопровідних елементів дозволяє також запобігти будь-якому впливу зовнішніх електричних факторів, наприклад магнітних полів, які знаходяться за металоприймачем печі, на утворення побічних магнітних полів, які негативно позначаються на його симетрії, тим самим запобігає можливим відхиленням електричної дуги. Виконання основи подового електрода з біметалічного матеріалу дозволить підвищити загальну електропровідність струмоведучих частин подового електрода. При цьому забезпечується надійна струмопередача між розплавом та струмопровідними елементами при незалежності від термічного навантаження на вогнетривку масу, знижується рівень тепловиділення, завдяки чому виключається температурне напруження в вогнетривкій масі електрода, що забезпечує підвищення терміну служби електрода. Виконання струмопровідних елементів у вигляді фігур подоби з замкнутою поверхнею значно спрощує трудомісткість складання подового електрода, яка зводиться до приварювання до основи електрода попередньо виготовлених усталених елементів. При цьому немає необхідності у використанні додаткових приладів для забезпечення стійкості приварюваних елементів, що спрощує процес конструктивного виконання електрода. Зміна профілю бокової поверхні струмопровідних елементів дозволить розширити функціональні можливості подового електрода, при якому можливо регулювати вигляд і потужність електричної дуги, створювати свідомо прогнозований розподіл струмового та температурного навантажень в рідкій ванні металу. Технічна суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 схематично зображений подовий електрод печі постійного струму (вигляд спереду), на фіг. 2 - вигляд зверху. Подовий електрод електричної печі постійного струму містить основу 1, виконану з біметалічного струмопровідного матеріалу, наприклад: сталь-мідь, товщиною 2 мм. Нижній шар 2 виконаний зі міді, а верхній шар 3 - зі сталі. До основи 1 приварені струмопровідні елементи 4, які виконані з листової сталі ст3, товщиною 2 мм, у вигляді фігур подоби, наприклад, циліндрів. їх кількість і товщину стінок обирають залежно від потужності електричної печі. Струмопровідні елементи 4 розміщені співвісно один до одного щодо вертикальної осі основи 1 і з зазором 5, розміри якого обирають залежно від кількості струмопровідних елементів і потужності печі. У проміжках між зазорами 5 розміщений ізолюючий вогнетривкий матеріал 6, наприклад, магнезит. Подовий електрод з'єднаний з джерелом живлення за допомогою струмопроводу 7, розміщеного на нижній поверхні основи 1 електрода. Бокова поверхня струмопровідних елементів 4 може бути виконана також у вигляді зрізаного конуса, правильної багатокутної піраміди, може бути профільована, може мати поздовжні розрізи у верхній частині елемента, а також можуть бути інші види виконання бокової поверхні. Виготовлення подового електрода здійснюється таким чином. З біметалічного листового матеріалу вирізають основу 1 у вигляді кола, а з прямокутних заготовок з листової сталі виготовляють струмопровідні елементи 4 у вигляді циліндричних тіл різного діаметру. Отримані циліндричні тіла методом зварювання кріплять до основи 1, розташовуючи їх співвісно один до одного з певним зазором 5. Далі в зазори 5 між циліндричними тілами завантажують вогнетривкий матеріал 6 - магнезит, який піддають ущільненню. До зовнішньої поверхні біметалічної основи 1 приварюють струмопровід 7 у вигляді мідних шин. Підготовлений електрод є знімним та кріпиться до бокових стінок печі за допомогою спеціальних пристроїв (не показані) через ізолятор 8, і утворює електропровідну падину електричної печі. При пропусканні постійного струму через верхній електрод (не показаний) печі, між ним та металом виникає електрична дуга, яка розігріває метал. При зносі робочої частини електрода його від'єднують від печі і замінюють новим або відремонтованим без необхідності його остуджування або руйнування футеровки внутрішньої поверхні електричної печі. 2 UA 87613 U 5 Були проведені дослідно-промислові випробування подового електрода, який заявляється, на Запорізькому феросплавному заводі. Стійкість електродів склала 1700-2000 плавок, що в декілька разів перевищує стійкість традиційних стрижневих електродів. Для виготовлення подового електрода печі постійного струму, який заявляється, використовується обладнання вітчизняного виробництва, а також відомі матеріали та пристрої, що підтверджує промислову придатність електрода, який заявляється. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 1. Подовий електрод печі постійного струму, що виконаний у вигляді знімного блока і містить металеву основу з привареними до неї, принаймні двома металевими пластинчатими струмопровідними елементами, встановленими відносно один одного з зазором, в якому розміщений ізолювальний вогнетривкий матеріал, який відрізняється тим, що пластинчаті струмопровідні елементи виконані у вигляді фігур з замкнутою боковою поверхнею та співвісно розташовані щодо вертикальної осі основи, яка виконана з біметалічного матеріалу. 2. Подовий електрод за п. 1, який відрізняється тим, що бокова поверхня струмопровідних елементів має циліндричну форму. 3. Подовий електрод за п. 1, який відрізняється тим, що бокова поверхня струмопровідних елементів має форму зрізаного конуса. 4. Подовий електрод за п. 1, який відрізняється тим, що бокова поверхня струмопровідних елементів має форму багатокутної правильної призми. 5. Подовий електрод за п. 1, який відрізняється тим, що бокова поверхня струмопровідних елементів виконана профільованою. 6. Подовий електрод за пп. 1-5, який відрізняється тим, що у верхній частині бокової поверхні струмопровідних елементів виконані прорізи. 7. Подовий електрод за п. 1, який відрізняється тим, що основа електрода виконана із сталевих пластин, покритих шаром металу, які мають менший електричний опір, ніж залізо. 3 UA 87613 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4