直流电弧炉底电极结构及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种直流电弧炉底电极结构，其中所述的底电极结构为复合底阳极结构，所述的底电极结构包括数个竖直间隔安装于炉底的金属导电元件，所述的金属导电元件之间的间隔由耐火材料填充，在所述的间隔的下部由不导电耐火材料填充，在所述的间隔的上部由第一导电耐火材料填充，在所述的金属导电元件顶部铺置一层第二导电耐火材料，第二导电耐火材料作为热修补之用。本发明专利技术还涉及该直流电弧炉底电极结构的应用。本发明专利技术通过采用导电耐火材料，把金属型底阳极变成了金属和导电耐火材料组合起来的复合底阳极，把不可修补的金属底阳极变成了可以进行冷态修补和热态修补的底阳极，从而大大提高了底阳极的使用寿命，提高了这种电炉炼钢的作业率，降低了炼钢成本和提高了设备的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种直流电弧炉
，尤其涉及直流电弧炉底阳极，具体是指一种直流电弧炉底电极结构及其应用。
技术介绍
到目前为止，直流电弧炉有四种类型：(1)ABB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度一致。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(石墨阴极正下方)及电阻小的地方，发热量(发热量Q＝V2/R)就大，电流密度就大造成局部过热，导致了MgO+C＝Mg(g)+CO(g)的高温氧化还原反应，局部侵蚀过快；b)熔池四周脚下温度降低，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。该炉的优点是可以冷态和热态修补，是底电极的使用寿命很长。(2)Clecim类型：炉底的中心有1～4根导电金属棒，钢棒外端用水冷，炉底其余部分用不导电的镁钙质干式料。这种结构有如下缺点：a)电流只集中于炉底中心，使炉底中心过热和钢水流动迅速，而炉底电极部分又不可能热修补，因此底电极使用寿命较低，一般只有500～1500炉次。这中间还要有不少停下生产来维护；b)炉墙脚下更易出现冷点。在短流程电弧炉炼钢中，由于出钢温度较低，往往出现在出钢时炉墙脚下废钢还有未熔化的现象，延长了炼钢时间，降低了温度和成分的均匀性；c)因为钢棒需要水冷，这给安全带来风险。不可修补导致底电极使用寿命低和漏钢风险大是其最凸出的缺点。(3)MAN-GHH型和(4)VOEST-ALPINE类型，分别为金属触针和钢片分布在炉底。电流在炉底的分布比Clecim好。但是由于电流有走捷径(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然出现冷点，于此相应中心还会出现热点(这比Clecim类型的弱)；另一个缺点这种结构底电极也不可能热补，因此使用寿命较低，也只有500～1200炉次水平。对于MAN-GHH型和VOEST-ALPINE类型的底阳极相比较，因VOEST-ALPINE类型是薄金属片，不易产生感应电流，涡流现象得以很好改善。因此，底电极就不易发热。这样在这两种底电极中，VOEST-ALPINE类型应该更好。我们注意到与本专利技术相关的专利“直流电弧炉的底电极”(申请号：201410425489.7)。该专利的底电极是下部为金属棒，中部为石墨块，上部为镁碳砖。镁碳砖与石墨块之间用镁砂和石墨质的捣打料。该专利从下列几点证明很难成功实施。1)上部的镁碳砖是否导电没有说明。这是电极的一部分，不但要求导电，而且要求电阻率要足够低才行。否则即使镁碳砖导电，只要导电性不足也不能正常运转；2)镁碳砖与石墨块之间用镁砂和石墨组成的料，没有任何交代。同样这个材料是否导电，或就是导电，导电性是否满足作为电极的要求，都没有交代。这就不能作为电极材料使用，或根本不能保证直流电炉的正常运转，甚至不能运转；3)在镁碳砖和镁砂与石墨组成了散料不能运转的情况下，要不导电，要么弱的导电性而随时可能被击穿，导致石墨块暴露在钢液之中，这样导致石墨块很快溶解到钢液内，导致电极下形成一个很大的坑，炉底温度过高，安全事故可能随时出现；4)石墨块与金属棒之间是否形成牢固的静配合，再加上二者的热膨胀差异很大，这可能导致很大的界面电阻，因而导致炉底发热，导致电极损耗过快，使用寿命很短。总之，这样的直流电弧炉底阳极要么不能工作，要么即使能工作，可能导致底阳极损耗过快，炉底温度过高和使用寿命很短。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够提高底电极的使用寿命、且可同时热修补和冷修补的直流电弧炉底电极结构及其应用。为了实现上述目的，本专利技术的直流电弧炉底电极结构及其应用如下：本专利技术的直流电弧炉底电极结构，其主要特点是，所述的底电极结构为复合底阳极结构，所述的底电极结构包括数个竖直间隔安装于炉底的金属导电元件，所述的金属导电元件之间的间隔由耐火材料填充，在所述的间隔的下部由不导电耐火材料填充，在所述的间隔的上部由第一导电耐火材料填充，在所述的金属导电元件顶部铺置一层第二导电耐火材料。较佳地，所述的金属导电元件为钢片或钢针或者二者复合。较佳地，所述的金属导电元件的高度大于所述的炉底厚度的2/3。较佳地，所述的由不导电耐火材料填充的间隔的高度小于或等于所述的炉底厚度的1/2。较佳地，所述的不导电耐火材料为干式碱性捣打料。较佳地，所述的第一导电耐火材料为镁碳质捣打料。较佳地，所述的第二导电耐火材料为镁碳质捣打料和热修补料，且优先选用的是导电的镁碳质热修补料。较佳地，所述的第一导电耐火材料与金属导电元件之间的接触面积(m2)≥0.054×供电流强度(KA)。更佳地，所述的镁碳质捣打料碳化后的性能参数包括：电阻率≤3×10-4Ω·m，体积密度≥2.8g/cm3，耐压强度≥20MPa，MgO+C≥85％。更佳地，所述的镁碳质热修补料碳化后的性能参数包括：电阻率≤3×10-3Ω·m，体积密度≥2.2g/cm3，耐压强度≥12MPa，MgO+C≥85％。本专利技术的直流电弧炉底电极结构的应用，其主要特点是，所述的底电极结构用于炼钢。本专利技术的直流电弧炉底电极结构，即使在热运转生产过程中，当遇到底阳极侵蚀快等情况导致炉底温度过高时，可以出净钢液，用氧枪吹扫干净底阳极上表面的钢渣后，将热修补料投入底阳极上面即可，该热补料就会在热的情况下自流平，并碳化，与原来的残底阳极牢牢结合在一起。这个过程只有30～60mins。然后就可以进行加料炼钢。因此，热补可以根据具体情况随时用导电热修补料对其进行热态修补；当要更换出钢口、换渣线等炉子冷却下来时，可以同时冷修底阳极。当炉子冷却下来后，清理干净底阳极表面的钢渣，用导电镁碳质捣打料对其进行捣打，使之达到原始厚度，以维持底阳极的长度和炉底温度在安全操作水平。附图说明图1为本专利技术的直流电弧炉底电极结构的主视剖面图。附图说明：1 石墨电极(阴极)2 炉壳3 导电热修补料4 镁碳砖衬5 轻质镁砖(永久层)6 镁钙质干式料7 导电镁碳质捣打料8 金属电极(钢针或钢片)具体实施方式为了能够更清楚地描述本专利技术的
技术实现思路
，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。本直流电弧炉底电极结构，其中所述的底电极结构为复合底阳极结构，所述的底电极结构包括数个竖直间隔安装于炉底的金属导电元件，所述的金属导电元件之间的间隔由耐火材料填充，在所述的间隔的下部由不导电耐火材料填充，在所述的间隔的上部由第一导电耐火材料填充，在所述的金属导电元件顶部铺置一层第二导电耐火材料。本专利技术所述的金属导电元件为钢片或钢针；所述的金属导电元件的高度大于所述的炉底厚度的2/3；所述的由不导电耐火材料填充的间隔的高度小于或等于所述的炉底厚度的1/2；所述的不导电耐火材料为镁钙质干式料；所述的第一导电耐火材料为镁碳质捣打料；所述的第二导电耐火材料为镁碳质捣打料和热修补料。其中所述的导电耐火材料与金属导电元件之间的接触面积(m2)≥0.054×供电流强度(KA)；所述的镁碳质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流电弧炉底电极结构，其特征在于，所述的底电极结构为复合底阳极结构，所述的底电极结构包括数个竖直间隔安装于炉底的金属导电元件，所述的金属导电元件之间的间隔由耐火材料填充，在所述的间隔的下部由不导电耐火材料填充，在所述的间隔的上部由第一导电耐火材料填充，在所述的金属导电元件顶部铺置一层第二导电耐火材料。

【技术特征摘要】
1.一种直流电弧炉底电极结构，其特征在于，所述的底电极结构为复合底阳极结构，所述的底电极结构包括数个竖直间隔安装于炉底的金属导电元件，所述的金属导电元件之间的间隔由耐火材料填充，在所述的间隔的下部由不导电耐火材料填充，在所述的间隔的上部由第一导电耐火材料填充，在所述的金属导电元件顶部铺置一层第二导电耐火材料。2.根据权利要求1所述的直流电弧炉底电极结构，其特征在于，所述的金属导电元件为钢片或钢针或者二者复合。3.根据权利要求1所述的直流电弧炉底电极结构，其特征在于，所述的金属导电元件的高度大于所述的炉底厚度的2/3。4.根据权利要求1所述的直流电弧炉底电极结构，其特征在于，所述的由不导电耐火材料填充的间隔的高度小于或等于所述的炉底厚度的1/2。5.根据权利要求1所述的直流电弧炉底电极结构，其特征在于，所述的不导电耐火材料为干式碱性耐火捣打料。6.根据权利要求1所述的直流电弧炉底电极结构，其特征在于，所述的第一导电耐...

【专利技术属性】
技术研发人员：田守信，蓝振华，柯美亚，赵玲娣，王礼玮，
申请(专利权)人：上海彭浦特种耐火材料厂有限公司，上海柯瑞冶金炉料有限公司，山东柯信新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31