專利名稱：用于連續(xù)直流電弧爐的電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于連續(xù)直流電弧爐的電極，特別是用作在所述爐的底部的陽極的電扱。
現(xiàn)有技術(shù)連續(xù)直流電弧爐(DC EAF)在鋼技術(shù)中用于熔融和精煉基于鐵的金屬合金。在這些爐中，電弧在布置在頂部處的至少ー個石墨電極(陰極)和布置在爐的爐床中的底部處的至少ー個底部電極(陽極)之間放電。電流的經(jīng)過允許電弧的形成，電弧的輻射和對流的效應(yīng)使廢鐵熔融。
相對于交流電弧爐(AC EAF)，直流電弧爐有利地允許具有更低的電能消耗、更低的電極消耗和耐火材料消耗、廢鐵的均一的和快速的熔融(因為可獲得大長度的電弧)、噪聲和機械應(yīng)カ的減少以及液體金屬浴的良好的蒸煮。此外，無功功率的變化以及“閃爍”效應(yīng)是顯著地更少的。典型地，連續(xù)直流電弧爐具有與爐的冠部相關(guān)聯(lián)并且在爐自身內(nèi)部延伸的頂部電極或陰極，以及被包括在爐的用于封閉電路的耐火爐床中的多個下部電極或底部電極或陽扱。在這些爐中，陽極是最精密的部件中的ー個，因為它們被具有非常高的強度的電流經(jīng)過并且經(jīng)受相當(dāng)大的熱應(yīng)カ和磁力。多種類型的底部電極屬于現(xiàn)有技木。這樣的底部電極被例如制造為金屬桿的形狀，被包括在爐的耐火爐床中，在其底部端部處在爐自身的外部部分地延伸。所述桿的數(shù)量以及其相對于爐的中部対稱的布置取決于爐的功率并且取決于其爐床的構(gòu)造。根據(jù)另ー種類型的底部電極，所述金屬桿可以被分為多個具有非常小的直徑的坯件，坯件在底部固定在共用的板上，共用的板通常是空氣冷卻的并且借助于水冷卻的管連接于電源。在另ー個已知的實施方案中，代替坯件，每個電極單元可以由多個金屬片組成，多個金屬片被焊接在普通金屬支撐物上并且被布置為與其他電極單元配合，以形成與爐同心的環(huán)。根據(jù)已知的技術(shù)，桿型的電極可以完全地由鋼制成或由鋼和銅制成。所述桿的正在與熔融金屬浴接觸的頂部鋼部分熔融高至某個高度。根據(jù)冷卻的效率，桿具有被分隔區(qū)分隔的頂部液體部分和下部固體部分。在這種類型的底部電極中，主要問題是，開發(fā)在由所述底部電極傳導(dǎo)的高電負荷和熱負荷的條件下也盡可能地延伸的能夠確保沿著桿的高度的固體下部部分的冷卻系統(tǒng)的問題。除了別的以外，具有對于該冷卻系統(tǒng)的需要，以防止熔融金屬的可能的逃逸路線的形成。實際上，如果陽極內(nèi)的熔化前沿繼續(xù)完成陽極的基部的穿孔，那么將發(fā)生液體金屬與水或用于冷卻陽極的基部的其他冷卻液體的接觸，從而導(dǎo)致具有顯著地危險的后果的真實的爆炸已經(jīng)提出多種解決方案以獲得底部電極的冷卻作用的改進的熱效率。第一解決方案提供使用配備有用于流體的通過的通道以冷卻銅部分的、相似于連續(xù)鑄造結(jié)晶器的、以坯件的形狀的雙金屬鋼-銅陽極。熱交換機理是與単相流體(以液態(tài)的水)強制對流的熱交換機理。冷卻流體的運動實質(zhì)上平行于待被冷卻的表面發(fā)生，這需要通道的某個速度和某個尺寸以確保足夠的熱交換。如果所采用的電流不高的話，該解決方案是足夠的。當(dāng)電流增加時，需要増加直徑和流量，然而同時將通路通道的截面保持為盡可能不變，以進而保持熱交換系數(shù)所依賴的流體的速度不變。考慮到在這樣的條件下，金屬結(jié)構(gòu)的變形可以被巨大地放大，所以冷卻流體穿過的通道也將被熱交換的可能的顯著的減小修改。這些現(xiàn)象可能嚴重地危害陽極的結(jié)構(gòu)的完整性，對爐的操作有影響。代替地，第二解決方案提供使用雙金屬鋼-銅陽極，其配備有在陽極的銅部分內(nèi)的冷卻系統(tǒng)，借助于當(dāng)它們與待被冷卻的表面接觸時的液滴霧化和其相繼的沸騰而使用ニ相冷卻流體(液態(tài)-氣態(tài))。相轉(zhuǎn)移(所謂的“沸騰”)允許高效率地除去熱，但是不利地僅高至臨界溫度。在超出該臨界溫度時，熱交換性質(zhì)快速衰退，這因此導(dǎo)致差的系統(tǒng)可靠性。如果發(fā)生陽極的基部的完全的穿孔，那么一系列障礙物被設(shè)置用于阻擋熔融流體向冷卻系統(tǒng)的殼體中泄漏，然而因此涉及増加的構(gòu)造復(fù)雜性。因此，意識到制造允許克服上述缺點的底部電極的需要。發(fā)明概述本發(fā)明的主要目的是提供用于連續(xù)直流電弧爐的底部電極或陽極，其設(shè)置有冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)能夠確保最有可能的沿著坯件(billet)的縱向延伸部的固體部分(solid part)也處在高電負荷的條件下，以持續(xù)地確保陽極的固體-液體界面和冷卻水之間的足夠的距離，以及因此確保絕對的安全性。本發(fā)明的另ー個目的是通過借助于冷卻通道的特定的幾何形狀優(yōu)化熱交換，獲得被制造為雙金屬坯件的形狀的底部電極的冷卻作用的高度優(yōu)于目前可能的效率的效率。本發(fā)明的ー個另外的目的是同時確保該條件被保持為在坯件的被冷卻的部分和未被冷卻的部分之間的接合區(qū)域處具有最佳的熱傳導(dǎo)和電傳導(dǎo)，從而獲得在生產(chǎn)效率方面改進的爐操作、增加的電極持續(xù)時間、增加的可靠性和安全性。因此，本發(fā)明提出通過制造用于用來熔融金屬的連續(xù)直流電弧爐的適合于被容納在所述爐的底部中的電極來實現(xiàn)上文討論的目的，所述電極，根據(jù)權(quán)利要求1，包括-雙金屬桿，其界定縱向軸線X，包括沿著其縱向延伸部的第一鋼部分，以及第二銅部分，所述第一鋼部分的第一端適合于與所述爐內(nèi)的金屬浴接觸，所述第二銅部分被焊接于所述第一鋼部分的第二端；-冷卻裝置，其用于冷卻所述雙金屬桿；-空腔，其在所述第二銅部分內(nèi)獲得，所述冷卻裝置被至少部分地容納在所述空腔中；-縫隙，其在所述空腔和所述冷卻裝置之間；其中所述冷卻裝置包括
-收集器，其被放置在所述冷卻裝置的第一端，具有設(shè)置有多個通道的端壁，所述多個通道使所述收集器與所述縫隙的鄰近于所述第一鋼部分的第一部分連通；-第一管，其用于將冷卻液體朝向所述收集器輸送；其中相對于所述縱向軸線X，所述收集器具有為所述第一管的相對于所述縱向軸線的橫截面積的至少I. 5倍的橫截面積，并且其中所述通道中的每個具有縱向軸線，其縱向軸線實質(zhì)上垂直干與相應(yīng)的出ロ段相切的平面，由此在縫隙的第一部分中產(chǎn)生了實質(zhì)上垂直于空腔的鄰近于所述第一鋼部分的主表面的多個冷卻液體射流。本發(fā)明的第二方面提供上述的電極的冷卻エ藝，所述冷卻エ藝，根據(jù)權(quán)利要求13， 包括以下步驟-使用冷卻液體填充被設(shè)置在空腔和冷卻裝置之間的縫隙；-連續(xù)地將另外的冷卻液體引入第一管中，由此所述冷卻液體到達收集器；-主要地通過多個冷卻液體射流經(jīng)過多個通道的連續(xù)的泄漏來冷卻電極，所述多個冷卻液體射流實質(zhì)上在縫隙的鄰近于電極的鋼部分的第一部分中垂直地沖擊主表面的相應(yīng)的部分；-借助于冷卻液體在縫隙的遠離電極的鋼部分的第二部分中的隨后的下降流來ニ次地冷卻電極。有利地，本發(fā)明的解決方案通過使用単相流體，優(yōu)選地以液態(tài)的水，通過對流機理使用熱交換。冷卻作用有利地是雙重的。主要冷卻借助于使冷卻液體實質(zhì)上以相對于待被冷卻的壁的垂直方向運動來產(chǎn)生，從而利用射流的沖擊(“撞擊”)來除去熱。被約束的射流的垂直的特征允許冷卻系統(tǒng)距待被冷卻的陽極的主表面的距離不受約束，熱交換是相等的。因此，可以在所述主表面和冷卻液體的注射孔的出ロ段之間提供間隙或更大的距離，使得陽極在高電流的效應(yīng)下的機械變形不影響冷卻的效率，如代替地在現(xiàn)有技術(shù)的第一解決方案中發(fā)生的。此外，對于射流，可以通過簡單地改變射流的截面來増加液體的速度，因此不干渉流量的増加。因此，可以將液體的速度與液體的流量分開。代替地，二次冷卻通過使冷卻液體實質(zhì)上以平行于待被冷卻的表面的方向運動來產(chǎn)生。這樣的二次冷卻已經(jīng)在板或有孔帽的區(qū)域中顯現(xiàn)，因為在已經(jīng)沖擊電極套管的彎曲表面之后，射流的液體趨于重疊其，直到其到達在電極套管和冷卻吹管之間的管道或縫隙的豎直壁，在豎直壁液體然后以平行于陽極的相應(yīng)的表面的方向豎直地下降，從而朝向排放段移動。本發(fā)明的電極的冷卻系統(tǒng)作為單相(僅水，在系統(tǒng)內(nèi)沒有空氣)和封閉的系統(tǒng)操作。所述系統(tǒng)可以使用高的或低的出口壓カ不同地操作。板或有孔帽的孔的數(shù)量取決于待被冷卻的表面。還可以設(shè)置冷卻液體的注射噴嘴。雙金屬鋼-銅坯件的使用允許確保優(yōu)良的導(dǎo)電率并且允許將冷卻效應(yīng)以液體鋼浴的方向延伸。這允許將鋼的固體-液體界面保持為盡可能遠離被冷卻的區(qū)域。高效率的冷卻系統(tǒng)允許通過顯著地増加安全系數(shù)進ー步改進這方面。從屬權(quán)利要求描述本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案。
附圖
簡沭本發(fā)明的另外的特征 和優(yōu)點將在附圖的輔助下根據(jù)以非限制性的實施例的方式示出的用于連續(xù)直流電弧爐的電極的優(yōu)選的而非排他的實施方案的詳細描述成為更明顯的，在附圖中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的電極的第一側(cè)視圖；圖2示出了圖I中的電極的沿著平面A-A的剖視圖；圖2a示出了圖I中的電極的第一部分的沿著平面A-A的剖視圖；圖2b示出了圖I中的電極的第二部分的沿著平面A-A的剖視圖；圖3示出了圖I中的電極的仰視圖；圖4示出了圖3中的電極的沿著平面B-B的剖視圖；圖5示出了被包括在電弧爐的爐床內(nèi)的本發(fā)明的電極的視圖；圖6a示出了本發(fā)明的電極的冷卻系統(tǒng)的部件的剖視側(cè)視圖；圖6b示出了圖6a中的部件的俯視圖。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案的i羊細描述參照附圖，提出了全部由參考數(shù)字I指示的用于連續(xù)直流電弧爐的電極的第一實施方案，特別是待被包括在所述爐的耐火爐床內(nèi)的底部電極或陽極。本發(fā)明的對象電極I包括-桿或雙金屬坯件2，其優(yōu)選地具有被便利地焊接于彼此的鋼的頂部部分和銅的底部部分；-冷卻裝置3，其被容納在坯件2的底部銅部分內(nèi)。特別地，在結(jié)構(gòu)方面，參照圖I和2，在坯件2中從頂部至底部設(shè)置-第一鋼部分4;-第二鋼部分5，其被焊接于所述第一鋼部分4；-第三銅部分6，其被焊接于所述第二鋼部分5；-第四銅部分7，其被焊接于所述第三銅部分6。第三銅部分6具有截面的變化，特別是其橫截面從頂部朝向底部増大，參照圖2。圖I和2示出了在第一部分4和第二部分5之間的鋼-鋼焊接線(weldingcordon) 8 ;在第二部分5和第三部分6之間的鋼-銅線或焊縫線9 ;在第三部分6和第四部分7之間的銅-銅焊接線10。第四銅部分7實質(zhì)上由圓柱形管組成。第三銅部分6在其底部包括在第三部分6的較寬的部分中制造的凹部13。第二鋼部分5和第三銅部分6界定所謂的“隔離物”以便利地將電極的冷卻區(qū)與坯件2的將在電弧爐的操作期間變成液體的鋼部分間隔開。坯件2的將保持固體的銅部分和鋼部分被焊接在一起以確保電流通路和熱連續(xù)性。有利地，冷卻裝置3被至少部分地容納在由圓柱形管7的內(nèi)部和由第三銅部分6的所述凹部13界定的縱向空腔50中。隔離物5、6和圓柱形管7界定所謂的電極套管。冷卻裝置3包括優(yōu)選地金屬材料的實質(zhì)上圓柱形的冷卻吹管11，冷卻吹管11又包括以下元件-圓柱形管12，其具有略微地小于圓柱形管7的內(nèi)徑的外徑；-凸形的或?qū)嵸|(zhì)上平坦的蓋子14，其被設(shè)置用于封閉所述管12的第一端，在其外壁中設(shè)置有多個通道20，例如以簡單的通孔的形狀；-冷卻流體例如水的輸送管19，其在管12內(nèi)穿過并且耦合于所述蓋子14，從而與在蓋子本身內(nèi)獲得的收集器17連通。管12優(yōu)選地與所述輸送管19同軸。作為簡單的通孔20的替代形式，可以設(shè)置被旋接在通孔20的相應(yīng)的螺紋上的有螺紋的噴嘴。在優(yōu)選的變化形式中，蓋子14與環(huán)形元件16相關(guān)聯(lián)，輸送管19被插入環(huán)形元件16的中心孔18中。有利地，中心孔18具有朝向收集器17的喇叭ロ(flare)。有利地，相對于電極的縱向軸線X，收集器17具有管19的相對于所述縱向軸線X的橫截面積的至少I. 5倍的橫截面積。在優(yōu)選的變化形式中，收集器17的橫截面等于管19的橫截面的至少兩倍。如果管19和收集器17具有圓形橫截面，那么收集器17的直徑優(yōu)選地等于管19的直徑的I. 5倍。在除了圓形之外的截面的情況下，優(yōu)選地在相應(yīng)的等效直徑之間是相同的關(guān)系。環(huán)形元件16例如借助于焊接而被整體固定于圓柱形管12。所述蓋子14可以例如借助于焊接而被整體固定在所述環(huán)形元件16上方，從而將收集器17界定在其內(nèi)。通過將內(nèi)收集器17置干與冷卻裝置的外部連通來將孔20制造在蓋子14的厚度中。根據(jù)電極的待被冷卻的內(nèi)中央表面的形狀，蓋子14可以具有半球形的帽或在頂部處或多或少壓扁的圓頂或?qū)嵸|(zhì)上平坦的板的形狀。因此，凹部13的輪廓實質(zhì)上相應(yīng)于蓋子14的外輪廓。輸送管19在圓柱形管12的第二端從圓柱形管12突出，即從相對于蓋子14的相對側(cè)突出，并且連接于冷卻水的進ロ凸緣21。一旦電極被組裝，那么吹管11被容納在電極套管內(nèi)。凹部13的形狀使得接收吹管11的蓋子14。預(yù)確定的間隙或距離H被設(shè)置在凹部13和蓋子14之間，在待被冷卻的電極的內(nèi)中央表面或主表面23處，預(yù)確定的間隙或距離H優(yōu)選地從電極的內(nèi)側(cè)或第ニ表面24減小。有利地,在主表面23 (也稱為“潤濕表面”)和蓋子14的相應(yīng)的表面(在主表面23和孔或噴嘴20的出ロ段之間)之間的距離H在5至30mm之間、優(yōu)選地6至12mm之間的范圍內(nèi)。在優(yōu)選的變化形式中，距離H等于8mm。該距離H相應(yīng)于縫隙的在空腔50和冷卻裝置3或吹管11之間的第一部分的寬度。在管7和管12之間的管道25的寬度優(yōu)選地在2至12mm之間，管道25的所述寬度相應(yīng)于縫隙的在空腔50和冷卻裝置3或吹管11之間的第二部分的寬度。這樣的管道25連接于設(shè)置有出ロ凸緣27的冷卻水排放管26。孔或噴嘴20的直徑“も”有利地在I至IOmm之間、優(yōu)選地I至5mm之間的范圍內(nèi)。在優(yōu)選的變化形式中，直徑“Cli”等于3mm。
代替地，關(guān)于孔20在蓋子14上的分布，孔20之間的間距由Ld表示，是孔的直徑的函數(shù)，優(yōu)選地但是不必要地等于所述直徑的倍數(shù)。分布可以是在蓋子14的表面上均一的或不均一的。間距Ld在孔20的直徑Cli的3至15倍之間的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在孔的直徑的6至11倍之間的范圍內(nèi)。在優(yōu)選的變化形式中，Ld等于31. 5_?？?在蓋子14上的分布準(zhǔn)則是基于通過由分別的射流的沖擊產(chǎn)生的整個高效率冷卻區(qū)域的一部分冷卻的主表面23的最優(yōu)的覆蓋率。有利地，孔20被制造在蓋子14中，從而使其縱向軸線實質(zhì)上垂直干與其出ロ段相切的平面，即實質(zhì)上垂直于主表面23的相應(yīng)的部分。此外，主表面23或“潤濕區(qū)域”可以是平面的或彎曲的，并且其延伸部在等效直徑Deq方面取決于坯件2的直徑并且具有約700mm、優(yōu)選地在250至600mm之間的范圍內(nèi)的最大值。在優(yōu)選的變化形式中，Deq等于550_。如圖6中圖示的，底部電極I的雙金屬坯件2被包括在連續(xù)直流電弧爐的耐火爐床30中。在爐床30內(nèi)，坯件2被至少順序的環(huán)形耐火套圈31圍繞。坯件2的頂部端32與在爐內(nèi)的液體金屬浴(未示出)接觸。與液體金屬的所述接觸連同高電流沿著坯件本身經(jīng)過的效應(yīng)共同地，決定由界面區(qū)域35分隔的頂部液體部分33和底部固體部分34沿著坯件2的形成。電極的冷卻液體優(yōu)選地但是不必要地是水，以預(yù)確定的流量連續(xù)地引入輸送管19中，冷卻液體沿著輸送管19流動，直到到達環(huán)形元件16的中心孔18，從而到達在蓋子14內(nèi)部的收集器17?？赡艿氖牵峁┳鳛樗奶娲问降钠渌鋮s液體的使用，例如諸如液態(tài)金屬例如鈉以及具有多種組成的低共熔混合物。有利地，第一環(huán)形元件16的中心孔18具有朝向收集器17的喇叭ロ，用于最小化負載損失以及恢復(fù)收集器17內(nèi)的最高壓力。收集器17內(nèi)的冷卻液體的壓カ在I至15barg的范圍內(nèi)，優(yōu)選地等于約12barg。從收集器17 (也稱為“底部收集器”)，液體通過多個孔20垂直地注射至主銅表面23上。影響熱的局部傳遞的離開孔20的液體射流的速度具有50m/s的最大值,優(yōu)選地在25至30m/s之間的范圍內(nèi)。在優(yōu)選的エ藝變化形式中，這樣的速度等于約27m/s。連續(xù)地離開孔20的液體射流的速度應(yīng)使得防止與電極的銅部分的內(nèi)表面接觸的液體蒸發(fā)的任何可能性。孔20的分布和エ藝參數(shù)是使得獲得經(jīng)過電極的銅部分的等于約20MW/m2的最大熱流。有利地，設(shè)置被安裝在陽極的銅塊(特別是第三段6)中的一系列的熱電偶40(圖3和4)，以勘測經(jīng)過電極的銅部分產(chǎn)生的熱流。在優(yōu)選的變化形式中，熱電偶40被容納為相對于電極的縱向軸線傾斜約60°并且其前端部被布置為接近于所述軸線。熱電偶40的這種配置具有允許連續(xù)監(jiān)測大部分熱機械應(yīng)カ區(qū)中的一個的狀態(tài)的優(yōu)點。此外，在電極的銅段6和管7內(nèi)，提供用于熱阻的殼體41，作為溫度和診斷的另外的控制儀器。因此，本發(fā)明的電極的冷卻系統(tǒng)允許在頂部處由待冷卻的主表面23劃界的區(qū)域或“頂部收集器”中產(chǎn)生和排放冷卻液體射流。所有的射流都被約束為垂直于主表面23的相應(yīng)的部分，并且完全地浸入已經(jīng)占據(jù)“頂部收集器”和在管12和管7之間的側(cè)管道25的同一冷卻液體中。有利地，當(dāng)操作吋，液體的經(jīng)過區(qū)域沒有一個容納空氣而是被液體本身完全地占據(jù)。因此，本發(fā)明的電極的冷卻系統(tǒng)作為単相(僅水，在系統(tǒng)內(nèi)沒有空氣)和封閉的系統(tǒng)操作。所述系統(tǒng)可以使用高的或低的出口壓カ不同地操作。帽或有孔的板形狀的蓋子14的配置，以及在主表面23和所述帽或有孔的板之間的區(qū)域的配置，應(yīng)使得促進液體射流在主表面23上的實質(zhì)上垂直的沖擊以及朝向冷卻系統(tǒng)的排放部下降的連續(xù)流動，其中射流的冷卻效應(yīng)被完全地轉(zhuǎn)化為湍流對流。液體射流沖擊在為陽極的被冷卻的頂部區(qū)域的“潤濕區(qū)域” 23上；電極的銅套管的內(nèi)部的其余部分，即管道25，被來自所述被冷卻的頂部區(qū)域的液體的下降流冷卻(二次冷卻)。實驗測試已經(jīng)證實，被約束的液體射流的沖擊是非常有效的用于獲得連續(xù)直流電弧爐的底部電極的銅部分的高冷卻效率的手段。 垂直地沖擊在平坦的表面上的湍流射流已經(jīng)在接近于射流的滯留點的區(qū)域中產(chǎn)生在單相對流(沒有空氣)中遇到的最高熱交換系數(shù)值。這種表現(xiàn)是由于在射流的沖擊區(qū)域中的邊界層變薄，從而允許將冷卻液體在這樣的區(qū)域中與交換表面直接接觸。此外，滯止壓カ是在射流的減速區(qū)(在減速區(qū)中，射流沖擊在表面上)中記錄的壓力，顯著地增加飽和溫度，飽和溫度是對于給定的壓カ發(fā)生沸騰現(xiàn)象的溫度。因此，由于這些現(xiàn)象，可能的是，在停滯區(qū)中存在高壁溫度以及因此高熱流，而沒有必要建立沸騰條件。當(dāng)距射流的滯留點的距離增加時，壓カ和熱交換迅速地減少。因此，為了冷卻表面的大部分，實施方案設(shè)想垂直地沖擊在平坦的表面上的一系列射流。在多個射流之間的流體動力學(xué)顯著地不同于單個射流的冷卻條件。特別地，在來自毗鄰的射流的流動線集合在一起的區(qū)域中，在待被冷卻的二次表面上產(chǎn)生停滯區(qū)，在停滯區(qū)中將發(fā)生熱交換系數(shù)的局部增加。因此，相對于單一射流的配置，根據(jù)射流之間的倒數(shù)的距離，將發(fā)生在被液體擊打的整個表面上的熱交換系數(shù)的平均值的增加。然后在曲線表面例如半球形表面上有效地測試使用實質(zhì)上垂直地沖擊所述平坦的表面的多個液體射流的解決方案。
權(quán)利要求
1.一種電極，用于用來熔融金屬的直流電弧爐，所述電極適合于被容納在所述爐的底部中，所述電極包括 -雙金屬桿(2)，其界定縱向軸線(X)，包括沿著其縱向延伸部的第一鋼部分(4、5)，以及第ニ銅部分(6、7)，所述第一鋼部分(4、5)的第一端適合于與所述爐內(nèi)的金屬浴接觸，所述第二銅部分(6、7)被焊接于所述第一鋼部分(4、5)的第二端； -冷卻裝置(3)，其用于冷卻所述雙金屬桿(2); -空腔(50)，其在所述第二銅部分(6、7)內(nèi)獲得，所述冷卻裝置(3)被至少部分地容納 在所述空腔(50)中； -縫隙，其在所述空腔(50)和所述冷卻裝置(3)之間； 其中所述冷卻裝置(3)包括 -收集器(17)，其被放置在所述冷卻裝置(3)的第一端處，具有設(shè)置有多個通道(20)的端壁，所述通道(20)使所述收集器(17)與所述縫隙的鄰近于所述第一鋼部分(4、5)的第一部分連通； -第一管(19)，其用于將冷卻液體朝向所述收集器(17)輸送； 其中相對于所述縱向軸線(X)，所述收集器(17)具有為所述第一管(19)的橫截面積的至少I. 5倍的橫截面積， 并且其中所述通道(20)中的每個具有縱向軸線，所述通道(20)中的每個的縱向軸線實質(zhì)上垂直干與相應(yīng)的出ロ段相切的平面，由此在所述縫隙的所述第一部分中產(chǎn)生了實質(zhì)上垂直于所述空腔(50)的鄰近于所述第一鋼部分(4、5)的主表面(23)的多個冷卻液體射流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電極，其中所述端壁是封閉所述冷卻裝置(3)的管(12)的凸形的或?qū)嵸|(zhì)上平坦的蓋子(14)，所述管(12)與所述冷卻液體的所述第一管(19)同軸并且在所述冷卻液體的所述第一管(19)的外部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極，其中所述蓋子(14)與環(huán)形元件(16)相關(guān)聯(lián)，其中所述第一管(19)被接合在所述環(huán)形元件的中心孔(18)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電極，其中所述中心孔(18)具有朝向所述收集器(17)的喇叭ロ。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的電極，其中根據(jù)待被冷卻的所述主表面(23)的形狀，所述蓋子(14)具有半球形的帽或在頂部處被壓扁的圓頂或?qū)嵸|(zhì)上平坦的板的形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項所述的電極，其中所述第一管(19)在與所述蓋子(14)相対的側(cè)從所述管(12)突出并且連接于所述冷卻液體的進ロ凸緣(21)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電極，其中所述通道(20)的所述出口段之間的間距(Ld)在所述通道(20)的直徑(Cli)的3至15倍的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電極，其中所述縫隙的寬度從所述主表面(23)向所述空腔(50)的第二側(cè)表面(24)減小。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極，其中所述縫隙的所述第一部分在所述主表面(23)處具有在5至30mm的范圍內(nèi)的寬度(H)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電極，其中所述縫隙的遠離所述第一鋼部分(4、5)的第二部分(25)在所述第二表面(24)處具有在2至12_的范圍內(nèi)的寬度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電極，其中所述縫隙的所述第二部分(25)連接于所述冷卻液體的第二排出管(26)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電極，其中所述冷卻液體是水。
13.—種冷卻電極的冷卻エ藝，用于冷卻根據(jù)權(quán)利要求I所述的電極，包括以下步驟 -使用冷卻液體填充被設(shè)置在所述空腔(50)和所述冷卻裝置(3)之間的所述縫隙； -連續(xù)地將另外的冷卻液體引入所述第一管(19)中，由此所述冷卻液體到達所述收集器(17)； -主要地通過多個冷卻液體射流經(jīng)過所述多個通道(20)的連續(xù)的泄漏來冷卻所述電極，所述多個冷卻液體射流實質(zhì)上在所述縫隙的所述第一部分中垂直地沖擊所述主表面(23)的相應(yīng)的部分； -借助于所述冷卻液體在所述縫隙的所述第二部分(25)中的隨后的下降流來二次地冷卻所述電扱。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的冷卻エ藝，其中所述收集器(17)內(nèi)的所述冷卻液體的壓カ在I至15barg的范圍內(nèi)，并且從所述通道(20)離開的射流的速度具有50m/s的最大值。
15.一種用于熔融金屬的直流電弧爐，包括在其底部處的至少ー個根據(jù)權(quán)利要求I所述的電扱。
全文摘要
用于連續(xù)直流電弧爐的底部電極或陽極，設(shè)置有允許改進底部電極的冷卻作用的有效性的冷卻系統(tǒng)，被制造為以雙金屬坯件的形狀，用于確保所述電極的在爐的操作期間以及在具有非常高的電負荷時保持固體的部分的足夠的高度的目的。
文檔編號C21C5/52GK102656415SQ201080056170
公開日2012年9月5日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者斯特凡諾·莫薩特, 毛里齊奧·皮西奧托, 阿爾弗雷多·波羅尼, 馬可·安索爾迪 申請人:丹尼爾和科菲森梅克尼齊有限公司