ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РУДНОТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ С ГРАФИТИРОВАННЫМ ЭЛЕКТРОДОМ
ELECTRIC CONTACT DEVICE FOR ORE-THERMAL FURNACE WITH GRAPHITE ELECTRODE

Изобретение относится к области электрометаллургии и химической электротермии, где применяются дуговые электропечи для выплавки ферросплавов, карбидных и тугоплавких материалов.
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).
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).
Недостатком известного устройства является сложность в обслуживании и низкая стойкость контактных узлов.
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.).
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.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в упрощении конструкции электроконтактного узла и организации подвода в подэлектродное пространство нейтрального газа или газпорошковых смесей.
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.
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.
Через металлический ниппель в отверстие электрода легко осуществляется подача нейтрального газа в подэлектродное пространство.
Отсутствует необходимость в операции перепуска электрода.
За счет продувки подэлектродного пространства газом улучшаются технико-экономические показатели плавки (снижается расход электроэнергии, увеличивается производительность печи).
Изобретение проиллюстрировано чертежом, где на фиг. 1 изображен разрез электроконтактного устройства, на фиг. 2 - вид сверху, на фиг. 3 - схема операций по наращиванию электрода.
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.
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).
Использование электроконтактного устройства осуществляется следующим образом.
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.
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.
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.
Положительный эффект, получаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в упрощении конструкции устройства, позволяющего легко доставлять нейтральный газ или порошкообразные материалы в подэлектродное пространство печи.