用于冶金容器的电极和冷却件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于冶金容器的电极或冷却件，备有至少一个空腔（１８）和至少一个通过往该空腔内喷洒冷却介质进行冷却的冷却装置（１０，１２，１３）。本发明专利技术的特征是，在该空腔（１８）内至少装有一个收集装置（１１）用以接收落入空腔（１８）内的金属熔体。空腔（１８）因此可以嵌入到炉壁内并相对较近地紧挨金属熔体安装。在金属熔体落入到电极或者冷却件内时该收集装置防止了炉体的破坏，并降低了被金属熔体所封闭的水可能会引起的爆炸危险。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于冶金容器的电极以及用于冶金容器壁上的冷却件，该电极或冷却件具有一个空腔和一个通过往该空腔内喷洒冷却介质(液体或者液/气混合物)进行冷却的冷却装置。本专利技术的另一主题是一种具有至少一个本专利技术所提供的电极的直流电弧熔炉。在制造电炉钢的冶金容器中，例如直流电弧熔炉中，嵌入到容器的耐火炉衬中并穿过该炉衬的电极(底部电极)作为阳极用来产生与熔融金属的电连接。电极与金属熔体相接触的部分经受高温热磨损。因此已经提出了许多用于底部电极的冷却装置。例如DE-A-3835785提出了一种冷却套管，该套管套在自容器壁向外伸出的电极部分并冷却。这种冷却效能很小，因为电极只有很小的部分并且是远离熔融金属的电极受热接触面的一部分得到冷却。因此电极相当迅速地开始熔化，其坚持的时间很短。更换电极费用昂贵，因为新的电极必须嵌入到炉壁的耐火材料中。为此已经提出(DE-B-4026897，DE-A-4335065)，在电极体内装一空腔，该空腔通过喷洒水来进行冷却。出于安全考虑，该空腔远离与金属熔体相接触的电极部分，位于炉壁的外部。该大间距是为了保证，在电极冷却失败时或者电极受到异常热负荷时，电极不致熔化到使金属熔体落进该空腔内的程度。金属熔体与冷却水的接触会导致爆炸性反应，尤其是当水被金属熔体封闭时，因为其后产生的蒸发和水蒸气的膨胀会将熔化金属爆裂。而且水的化学分解和紧接着的爆鸣气反应都不可避免。此外金属熔体落进空腔内将意味着熔炉由于电极和空腔烧穿而发生拽漏损坏。出于这种安全考虑而选择的在被冷却空腔与金属熔体之间的该大间距，造成了冷却效果不理想，因此同样使电极磨损严重。此外还要求冷却冶金容器(例如电弧熔炉)的特别受热负荷的壁部分，以减少容器壁的磨损。这里出于上述的同样理由，水冷却是难以解决的，尤其是存在上述的爆炸危险。如果在异常工作条件下金属熔体穿过容器壁落入这样一个冷却件中，则由于此烧穿跌落，该容器有可能拽漏损坏。本专利技术目的在于，提供一种上述形式的电极或冷却件，该电极或冷却件有一极为有效的冷却装置并且满足安全要求。本专利技术是这样实现该目的的，即在冷却腔内装有至少一个收集装置用来接收落进空腔的金属熔体。在本专利技术范围内，“喷洒”一词是指冷却介质在空腔内的任何一种分布形式，只要在该分布形式下空腔内部的至少一部分可以被冷却介质冷却。最好借助一个或多个喷嘴细密地喷洒。冷却介质最好采用水或水/空气混合物。同样可以采用其他冷却介质。通过采用液态钠作冷却剂可以达到特别高的冷却效果。用于接收落进来的金属熔体的收集装置是指这样一种装置，该装置能阻止或至少延缓落进空腔内的金属熔体沿冶金容器外壁的方向继续流出。如果采用钠作冷却剂，则该收集装置的形式必须不妨碍或只是轻微妨碍受热的钠回流。“冶金容器壁”一词可广义理解，包括所有的壁如底部，侧壁，顶盖等等。根据本专利技术的电极或冷却件，空腔可以深插到容器壁的耐火炉衬内并紧靠炉衬的指向熔融金属的端部而没有任何安全风险。如果在异常不利的工作条件下突然出现电极严重熔融，致使金属熔体落进空腔内，则通过收集装置可以挡住金属熔体，从而避免了熔炉通过该电极的拽漏损坏。本专利技术认识到，由于在喷洒冷却过程中所用水量较少，令人意外地，不存在由金属熔体与喷雾接触引起的爆炸危险。收集装置的形式应只是轻微地妨碍冷却介质的回流。这样在熔融金属落进相应的空腔部分时，可能仍然存在的冷却介质可以流出或者排出。以这种方式防止了被收集装置挡住的金属熔体封闭住一定量的会导致爆炸危险的水。根据本专利技术的冷却件可以(主要在特别受热负荷的部位)嵌入到容器壁内，在距离容器壁-熔融金属的接触面很小的间距下发挥其冷却作用。如果在工作故障时发生金属熔体烧穿容器壁跌落到冷却件内时，该金属熔体可由根据本专利技术提供的收集装置阻挡住。如果采用水或者水/空气混合物作冷却介质，工作条件最好这样选择，即水在遇到待冷却的空腔内壁时大部分或全部蒸发。这样有两个好处，一是不仅可以利用水的热容量进行冷却，而且可以利用水的水-水蒸气相位过渡中的更多的蒸发热来进行冷却，因而该装置可以在相对较少的冷却水量下达到较高的冷却效果。如果在异常工作条件下出现金属熔体烧穿落进空腔内的情况，则在该烧穿前一刻空腔内温度已经升到很高，致使全部的水实际都蒸发了，金属熔体在烧穿之后不再能遇到喷洒的水，而是遇到水蒸气。这意味着再度降低了爆炸危险。因此工作条件应这样设置，在正常工况下，喷洒的水或其大部分在遇到空腔壁时已经蒸发，从而再次提高安全性。适当地采用一负压源例如一真空泵将自空腔流出的受热水和/或水蒸气吸走。泵的抽吸功率可以选择得比排出喷洒水所必需的高一些。通过附加一个入口则可以在需要时通入辅助空气，从而有助于排出冷却介质。因此可以保证在收集装置上不会形成水的聚集。根据本专利技术的电极，收集装置适当地做成使空腔横截面沿电极主轴逐渐缩小的形式。电极主轴是电极穿过容器壁的纵轴。空腔的横截面沿该主轴逐渐缩小意味着，空腔在垂直于该主轴的平面内的横截面缩小。这种横截面逐渐缩小阻止或制止了相对冷却介质更粘滞的金属熔体继续流动。横截面逐渐缩小宜这样设计，自由横截面被分成许多小的横截面平面。例如收集装置可以有一开缝板或孔眼板。根据本专利技术，宜设有排出冷却介质的通口，这种开口在孔眼板上就是板上的孔眼，或者缝隙形。下面谈到的孔眼板，可以理解为所有带有适于流通冷却介质的开口如孔眼，缝隙等的板。孔眼板不妨碍进入空腔内的冷却介质的回流，但是可以阻挡落进来的金属熔体，一方面从机械角度通过横截面面积的逐渐减小，另一方面从热学角度通过板的热容量。该孔眼板被该熔融物加热，同时又将该熔融物的前方部分冷却，致使该熔融物或者凝固或者至少变得粘滞，使其不能穿过孔眼板的开口。为提高安全性，可以布置多个连续安装的收集装置。如果该收集装置(比如孔眼板)用一种熔点高于金属熔体温度的材料制成将很有好处。在用于熔融钢的冶金容器中，收集装置可以用例如优质钢板制成，板的厚度可以达例如30mm。在该电极中，该空腔最好具有平行于电极主轴的最大延伸长度。空腔做成例如柱形，柱的正端面做成帽形，正对着电极与金属熔体相接触的端部。该空腔可以深插到容器壁内及其耐火衬层内，空腔正端面到伸入容器内腔的电极端部之间距离只需要几厘米(例如5到10cm)。这样可以实现高效的冷却。根据专利技术目的，在空腔正对着冶金容器内腔的端部装有至少一个喷嘴用于喷洒冷却物质。借此方式特别有效地冷却了该受高度热负荷的空腔部分。在该电极中，借助一个主要沿空腔主轴方向并穿过该空腔的管将冷却剂输送到喷嘴。该管除了其主要功能即输送冷却介质外，同时使空腔横截面变小，因而构成收集装置的一部分。根据专利技术目的，该管做成厚壁金属管。其外径可达(柱形)空腔内径的例如大约30-70％。厚壁意味着，金属管具有高热容量因而有助于迅速冷却和凝固可能跌落进来的金属熔体。收集装置或者其部分(例如孔眼板)可以将该管支撑在空腔内。如果收集装置具有孔眼板，则该收集装置最好这样倾斜安装，即顺着该装置流下的仍是液体的冷却介质不漏过通口，导向空腔壁，目的是加强空腔壁的冷却效果。空腔壁宜由一种良导热材料构成，例如铜或者一种铜合金。例如该空腔可由一个带帽形封闭端的铜缸包围。该帽形封闭端朝向容器内壁。铜空心缸的该端面封闭头上可连接一金属体，该金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于冶金容器的电极，备有至少一个空腔（１８）和至少一个通过往该空腔（１８）内喷洒冷却介质进行冷却的冷却装置（１０，１２，１３），其特征是，在该空腔（１８）内装有至少一个收集装置（１１）用以接收落入空腔（１８）内的金属熔体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔克温科斯特，
申请(专利权)人：特钦特技术国际有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]