RU2748222C1

RU2748222C1 - Electric contact device for ore-thermal furnace with graphite electrode

Info

Publication number: RU2748222C1
Application number: RU2020137205A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Владимирович Павлов; Павел Павлович Лазаревский; Евгений Валентинович Протопопов; Михаил Викторович Темлянцев; Николай Филиппович Якушевич
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Регионстрой", ООО "Регионстрой"
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2021-05-21

Abstract

FIELD: electric metallurgy; chemical electrothermics.SUBSTANCE: invention relates to the field of electric metallurgy and chemical electrothermics, where electric arc furnaces are used for the smelting of ferrous alloys, carbide and refractory materials. An electric contact device for an ore-thermal electric arc furnace with a graphite electrode is proposed, including a contact node connected by a water-cooled copper current supply to an external power source and to the electrode. The contact node is made in the form of a removable metal nipple with a base mated with a threaded connection to the electrode. The water-cooled current supply is installed on the shank of the nipple and fixed with a pressure nut. In the upper part of the nipple, two mutually perpendicular gas supply holes are located horizontally and along the vertical axis. The electrode has an axial hole coaxial to the vertical hole of the nipple.EFFECT: technical result is that a simple device is proposed, consisting of a metal nipple screwed into the nipple socket of a graphite electrode and pressed to it by a nut of a water-cooled copper current supply.5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электрометаллургии и химической электротермии, где применяются дуговые электропечи для выплавки ферросплавов, карбидных и тугоплавких материалов.The invention relates to the field of electrometallurgy and chemical electrothermia, where electric arc furnaces are used for smelting ferroalloys, carbide and refractory materials.

Известна рудно-термическая электропечь с горячей подиной и сильноточным токоподводом, которая содержит печной трансформатор со стороны низкого напряжения, оборудованный выводами и вводами, соединенными гибким токоподводом с электроконтактным зажимом реверсивно-подвижного электрода. Токоподвод от выводов низкого напряжения трансформатора до электроконтактных зажимов электрода выполнен в основном в виде гибкого соединения (гибким водоохлаждаемым кабелем или медными лентами).Known is an ore-thermal electric furnace with a hot hearth and a high-current current lead, which contains a furnace transformer on the low voltage side, equipped with leads and inputs connected by a flexible current lead with an electric contact clamp of a reversible-movable electrode. The current lead from the low voltage terminals of the transformer to the electrical contact clamps of the electrode is made mainly in the form of a flexible connection (flexible water-cooled cable or copper tapes).

Особенностью токоподвода является то, что он в основном создан из гибких конструктивных элементов и его длина выполнена допустимо короткой. (RU №2550983, МПК F27B 3/10, Н05 В 7/144, С22С 29/00, опубл. 20.05.2015).A feature of the current lead is that it is mainly made of flexible structural elements and its length is made as short as possible. (RU No. 2550983, IPC F27B 3/10, H05 B 7/144, C22C 29/00, publ. 05/20/2015).

Недостатком известного устройства является сложность в обслуживании и низкая стойкость контактных узлов.The disadvantage of the known device is the complexity of maintenance and low durability of the contact assemblies.

Известен также электроконтактный узел для подвода тока к электроду в руно-термической печи, состоящий из контактных медных щек, соединных водоохлаждаемым медным токоподводом с внешним источником электроэнергии и электродом (М.И. Гасик «Самообжигающиеся электроды рудовосстановительных электропечей», Москва, Металлургия, 1978 г, с. 274-278, рис. 138.).There is also known an electrical contact unit for supplying current to an electrode in a rune-thermal furnace, consisting of contact copper cheeks connected by a water-cooled copper current lead with an external power source and an electrode (MI Gasik "Self-burning electrodes of ore-reduction electric furnaces", Moscow, Metallurgy, 1978 , p. 274-278, fig. 138.).

Недостатком известного электроконтактного узла является сложность конструкции водоохлаждаемых медных щек, необходимость их прижатия с большим усилием к электроду пружинными, пневматическими или гидравлическими устройствами, расположенными в кольце электрододержателя, состоящем из двух водоохлаждаемых полуколец, соединенных через втулки из электроизоляционных материалов. Все элементы токоподвода работают в зоне высоких температур, обладают малой стойкостью, замена их сложна технически и связана со значительными простоями печи.The disadvantage of the known electrical contact unit is the complexity of the design of water-cooled copper cheeks, the need to press them with great force to the electrode by spring, pneumatic or hydraulic devices located in the electrode holder ring, consisting of two water-cooled half-rings connected through bushings made of electrical insulating materials. All elements of the current lead operate in the high temperature zone, have low durability, their replacement is technically difficult and is associated with significant downtime of the furnace.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в упрощении конструкции электроконтактного узла и организации подвода в подэлектродное пространство нейтрального газа или газпорошковых смесей.The technical problem solved by the proposed invention is to simplify the design of the electrical contact unit and to organize the supply of neutral gas or gas-powder mixtures to the sub-electrode space.

Существующая техническая проблема решается тем, что, электроконтактное устройство для рудно-термической дуговой электропечи с графитированным электродом, включающее контактный узел, соединенный водохлаждаемым медным токоподводом с внешним источником электроэнергии и с электродом, согласно изобретению, контактный узел выполнен в виде съемного металлического ниппеля с основанием, сопряженным резьбовым соединением с электродом, а водоохлаждаемый токоподвод установлен на хвостовике ниппеля и зафиксирован прижимной гайкой, при этом, в верхней части ниппеля по горизонтали и по вертикальной оси расположены два взаимно перпендикулярных отверстия для подачи газа, а электрод имеет осевое отверстие соосное вертикальному отверстию ниппеля. Основание металлического ниппеля может быть выполнено в виде усеченного конуса. Металлический ниппель может быть выполнен медным, либо из латуни, либо из бронзы.The existing technical problem is solved in that, an electrical contact device for an ore-thermal electric arc furnace with a graphite electrode, including a contact unit connected by a water-cooled copper current lead with an external power source and an electrode, according to the invention, the contact unit is made in the form of a removable metal nipple with a base, mated threaded connection with the electrode, and the water-cooled current lead is installed on the nipple shank and fixed with a clamping nut, while in the upper part of the nipple horizontally and along the vertical axis there are two mutually perpendicular holes for gas supply, and the electrode has an axial hole coaxial with the vertical hole of the nipple. The base of the metal nipple can be made in the form of a truncated cone. The metal nipple can be made of copper, brass or bronze.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения заключатся в том, что вместо сложного электроконтактного узла (электрододержателя) используемого на современных рудно-термических печах (контактные щеки, кольцо электрододержателя с прижимными устройствами) предложено простое устройство, состоящее из металлического ниппеля, ввинченного в ниппельное гнездо графитированного электрода и прижимаего к нему гайкой водоохлаждаемого медного токоподвода.The technical result obtained when using the invention consists in the fact that instead of a complex electrical contact unit (electrode holder) used in modern ore-thermal furnaces (contact cheeks, an electrode holder ring with clamping devices), a simple device is proposed consisting of a metal nipple screwed into a graphitized nipple socket. electrode and pressing it with a nut of a water-cooled copper current lead.

Через металлический ниппель в отверстие электрода легко осуществляется подача нейтрального газа в подэлектродное пространство.Through a metal nipple, a neutral gas is easily supplied to the electrode space into the electrode hole.

Отсутствует необходимость в операции перепуска электрода.There is no need for an electrode bypass operation.

За счет продувки подэлектродного пространства газом улучшаются технико-экономические показатели плавки (снижается расход электроэнергии, увеличивается производительность печи).By purging the sub-electrode space with gas, the technical and economic indicators of melting are improved (the power consumption is reduced, the furnace productivity is increased).

Изобретение проиллюстрировано чертежом, где на фиг. 1 изображен разрез электроконтактного устройства, на фиг. 2 - вид сверху, на фиг. 3 - схема операций по наращиванию электрода.The invention is illustrated in the drawing, where FIG. 1 shows a section of an electrical contact device, FIG. 2 is a top view, FIG. 3 is a diagram of electrode extension operations.

Электроконтактное устройство содержит графитированный электрод 1, сопряженный резьбовым соединением с контактным узлом, выполненным в виде съемного ниппеля 2 с основанием цилиндрическим или в виде усеченного конуса. На хвостовике ниппеля 2 установлен водохлаждаемый медный токоподвод 3 и зафиксирован прижимной гайкой 4. В верхней части ниппеля 2 по горизонтали выполнено отверстие 5, а по вертикали перпендикулярное ему отверстие 6. Отверстия 5 и 6 предназначены для подачи газа, а электрод 1 имеет осевое отверстие соосное вертикальному отверстию 6 ниппеля.The electrical contact device contains a graphite electrode 1, coupled by a threaded connection with a contact unit made in the form of a removable nipple 2 with a cylindrical base or in the form of a truncated cone. A water-cooled copper current lead 3 is installed on the nipple shank 2 and is fixed with a clamping nut 4. In the upper part of the nipple 2, a hole 5 is made horizontally, and a hole 6 is perpendicular to it vertically. Holes 5 and 6 are intended for gas supply, and electrode 1 has an axial hole coaxial vertical hole 6 nipples.

В верхней части ниппеля 2 выполнены также отверстия 7, предназначенные для свинчивания ниппеля 2, а к нижней плите водохлаждаемого токопдвода 3 крепится гибкая часть короткой сети из водоохлаждаемых кабелей 8 и анкерные крюки 9, через которые электроконтактный узел, электрод и шланги для подачи газов в электрод, подвешиваются на траверзе 10, перемещающейся в вертикальном направлении при помощи механизма перемещения электрода 11 (фиг. 3), расположенного на верхней площадке (~ 15 м).In the upper part of the nipple 2, holes 7 are also made, intended for screwing the nipple 2, and a flexible part of a short network of water-cooled cables 8 and anchor hooks 9 are attached to the lower plate of the water-cooled current lead 3, through which the electrical contact unit, electrode and hoses for supplying gases to the electrode , are suspended on the beam 10, moving in the vertical direction using the mechanism for moving the electrode 11 (Fig. 3), located on the upper platform (~ 15 m).

Использование электроконтактного устройства осуществляется следующим образом.The use of an electrical contact device is as follows.

При первичном включении печи верхняя секция свечи электродов с ввинченным в ниппельное гнездо электродом 1, или полностью собранная на стенде свеча из нескольких электродов 1, устанавливаются в печь так, чтобы металлический ниппель 2 находился выше отметки ≈10 м., после чего на металлический ниппель 2 со стенда устанавливается водохлаждаемый токоподвод 3 в сборе с гибкой короткой сетью 8 и шлангами 12, подводящими газ к металлическому ниппелю 2. Водоохлаждаемый токоподвод 3 фиксируется прижимной гайкой 4 и подвешивается на траверзе 10, подсоединенной к механизму перемещения электрода 11, после чего производится включение печи 13. При расходе (выгорании) электрода 1 в процессе работы (угар, растворение в металле и шлаке, участие в химических реакциях) электродная свеча при помощи механизма перемещения электрода 11 постепенно опускается вниз, так что электроконтактный узел оказывается в положении «А» (фиг. 3) над экономайзером 14 (выше отметки ≈7,5 м), при этом необходимо произвести наращивание электрода путем установки еще одной секции графитированного электрода 1.When the furnace is first switched on, the upper section of the electrode plug with electrode 1 screwed into the nipple socket, or a plug of several electrodes 1 completely assembled on the stand, is installed in the furnace so that the metal nipple 2 is above the mark of ≈10 m, and then onto the metal nipple 2 a water-cooled current lead 3 is installed from the stand, assembled with a flexible short network 8 and hoses 12 that supply gas to a metal nipple 2. The water-cooled current lead 3 is fixed by a clamping nut 4 and suspended on a beam 10 connected to the mechanism for moving the electrode 11, after which the furnace 13 With the consumption (burnout) of electrode 1 during operation (waste, dissolution in metal and slag, participation in chemical reactions), the electrode candle gradually lowers downward by means of the electrode 11 movement mechanism, so that the electrical contact unit is in position "A" (Fig. 3) above the economizer 14 (above the mark of ≈7.5 m), while it is necessary to make a bunk Electrode wiping by installing one more section of graphite electrode 1.

Наращивание новой секции на электрод производится при плавке высококремнистых сплавов ~ 1 раз в неделю, при этом верхняя часть рабочего электрода находится над экономайзером 14 расположенном на электроизолированной площадке (~+7,5 м) над водохлаждаемым сводом 15 (позиция «А»). Снимается шланг подачи газа в электрод 1, откручивается прижимная гайка 4, водоохлаждаемый токоподвод 3 вместе с гибкой короткой сетью 8 при помощи механизма перемещения электрода 11 поднимается выше площадки (~+10 м) и укладывается с поворотом на ~180° на площадку (~+11 м). Верхний конец рабочего электрода фиксируется при помощи пружинных прижимов в экономайзере 14, после чего выкручивается металлический ниппель 2 и отправляется на стенд подготовки электродов.The build-up of a new section on the electrode is carried out when melting high-silicon alloys ~ 1 time per week, while the upper part of the working electrode is located above the economizer 14 located on the electrically insulated platform (~ + 7.5 m) above the water-cooled roof 15 (position "A"). The gas supply hose to the electrode 1 is removed, the clamping nut 4 is unscrewed, the water-cooled current lead 3 together with the flexible short network 8, using the electrode 11 movement mechanism, rises above the platform (~ + 10 m) and fits with a rotation of ~ 180 ° onto the platform (~ + 11 m). The upper end of the working electrode is fixed with spring clamps in the economizer 14, after which the metal nipple 2 is unscrewed and sent to the electrode preparation stand.

Подготовленный для наращивания электрод 1 с ввинченными ниппелями 2 (графитированным в нижнем гнезде электрода и металлическим - в верхнем гнезде электрода) при помощи механизма перемещения электрода 11 подается для наращивания рабочего электрода (позиция «Б»). Наращивание электрода 1 производится на площадке 7,5 м (позиция «А»), после чего водоохлаждаемый токоподвод 3 с гибкой короткой сетью 8 с площадки ~11 м при помощи механизма перемещения электрода 11 переносится к нарощенному электроду 1 и при помощи прижимной гайки-ворота 4 плотно прижимается к металлическому ниппелю 2. После подсоединения к металлическому ниппелю газоподводящего шланга 12 освобождается прижим экономайзера 14 на площадке ~7,5 м после чего производится включение печи.Prepared for building up electrode 1 with screwed in nipples 2 (graphite in the lower electrode socket and metal - in the upper electrode socket) is fed by means of the electrode moving mechanism 11 to build up the working electrode (position "B"). The build-up of electrode 1 is carried out on the site of 7.5 m (position "A"), after which the water-cooled current lead 3 with a flexible short network 8 from the site ~ 11 m is transferred to the extended electrode 1 by means of the mechanism for moving the electrode 11 to the extended electrode 1 and by means of the clamping nut-gate 4 is tightly pressed against the metal nipple 2. After connecting the gas supply hose 12 to the metal nipple, the economizer 14 clamp is released on the ~ 7.5 m site, after which the furnace is turned on.

Положительный эффект, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в упрощении конструкции устройства, позволяющего легко доставлять нейтральный газ или порошкообразные материалы в подэлектродное пространство печи.The positive effect obtained when using the present invention is to simplify the design of the device, which makes it easy to deliver a neutral gas or powdery materials into the sub-electrode space of the furnace.

Claims

1. An electrical contact device for an ore-thermal electric arc furnace with a graphite electrode, including a contact unit connected by a water-cooled copper current lead with an external power source and an electrode, characterized in that the contact unit is made in the form of a removable metal nipple with a base mated with a threaded connection to the electrode, and The water-cooled current lead is installed on the nipple shank and fixed with a clamping nut, while in the upper part of the nipple horizontally and along the vertical axis there are two mutually perpendicular holes for gas supply, and the electrode has an axial hole coaxial with the vertical hole of the nipple.

2. The electrical contact device according to claim 1, characterized in that the base of the metal nipple is made in the form of a truncated cone.

3. An electrical contact device according to claim 1, 2, characterized in that the metal nipple is made of copper.

4. The electrical contact device according to claim 1, 2, characterized in that the metal nipple is made of brass.

5. Electrocontact device according to claim 1, 2, characterized in that the metal nipple is made of bronze.