專利名稱:裝有電極斷裂安全裝置的電弧爐電極的制作方法
本發(fā)明是電弧爐用的電極。它由下部分石墨，上部分套管形金屬和信號(hào)發(fā)送器所組成。石墨部分和金屬部分的端面借助夾緊裝置呈閉合電路形式相互擠壓在一起。夾緊裝置有一個(gè)拉桿，在夾緊狀態(tài)時(shí)，拉桿通過(guò)彈簧元件來(lái)固定，為了松弛它，可以通過(guò)壓力加載的油缸-活塞體將拉桿移起，在石墨部分出現(xiàn)斷裂時(shí)，信號(hào)發(fā)送器發(fā)出電極發(fā)生緊急事故的信號(hào)。
為了降低電弧爐中的石墨消耗量，在很大范圍內(nèi)使用了水冷的金屬電極。這種結(jié)構(gòu)類型的電極有一個(gè)水冷的套管，該套管由一個(gè)支架固定。在套管的下端裝上由石墨組成的電極尖它是所謂的易磨損件。采用這種結(jié)構(gòu)，石墨消耗量明顯下降，特別是減輕了由于爐子內(nèi)部熱而引起的上部分電極范圍的磨損。這種磨損導(dǎo)致了作為電極尖的石墨電極呈現(xiàn)典型錐形縮小，因而有尖部容易斷的缺點(diǎn)。使用水冷的電極也隱藏著危險(xiǎn)，即在金屬套管損壞時(shí)水會(huì)進(jìn)到爐子里，其后果可能會(huì)發(fā)生爆炸，從而使整個(gè)爐子設(shè)備損壞，并且操作人員也會(huì)受到很大的危害。
采用通常所使用的電極控制方式，特別容易使水冷的電極段損壞。在電弧爐中，電極與熔池液面的高度調(diào)節(jié)是由對(duì)電極電流和電極電壓進(jìn)行比較的阻抗調(diào)節(jié)器控制的。電極夾燒損會(huì)加大到熔池液面的距離，從而改變阻抗。阻抗調(diào)節(jié)器可以添補(bǔ)電極，使電極達(dá)到規(guī)定的至熔池距離。假如石墨電極尖突然有損，阻抗調(diào)節(jié)器就會(huì)盡力使電極金屬部分的頂端點(diǎn)與熔池保持一定距離，如同以前的磨損部分一樣。但在金屬電極和熔池之間可能產(chǎn)生電弧，而使金屬套管損壞。
為了避免出現(xiàn)上述水冷電極損壞而產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，采用了與阻抗調(diào)節(jié)無(wú)關(guān)的電極斷裂安全裝置。例如，在出廢料時(shí)，由于電極振動(dòng)，造成一側(cè)的壓力或材料疲勞，磨損部分會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生損耗。
通過(guò)GB-OS 20 37 549號(hào)專利，已知有一種水冷的電極，在這種電極中裝有一個(gè)氣動(dòng)的斷裂安全裝置。通過(guò)適當(dāng)?shù)墓茏?這些管子基本上軸向地安裝在金屬電極的內(nèi)部)，將惰性氣體送到金屬套管和磨損部件之間的正面連接處，建立穩(wěn)定的壓力。壓力下降被用來(lái)作為磨損部分損壞的信號(hào)。
這種大家熟悉的方法有這樣一個(gè)缺點(diǎn)，即在電極內(nèi)部需要附加壓力管。另一方面，管子和連接系統(tǒng)總要保持壓力，這就需要附加能源和維修費(fèi)用。因此，沒(méi)有一種方式下信號(hào)是可靠的。還有，當(dāng)輸送媒介不密封的情況下，磨損部分沒(méi)有損壞也會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)壓力下降。而且當(dāng)壓力系統(tǒng)前部分發(fā)生堵塞時(shí)，既使磨損部分已經(jīng)壞了，監(jiān)控系統(tǒng)的壓力也仍然能夠保持穩(wěn)定。
通過(guò)1984年3月1日公布的西德專利申請(qǐng)書(shū)P32 31 740了解到一種水冷電極，其中至少要配置一個(gè)光敏感元件用來(lái)獲取冷卻的外套部分和磨損部分連接區(qū)內(nèi)的信號(hào)。玻璃透鏡可以用來(lái)做光敏感元件。有一個(gè)光波導(dǎo)體，例如玻璃纖維導(dǎo)體，與玻璃透鏡相連接。玻璃纖維導(dǎo)體通過(guò)電極金屬部分的內(nèi)部引入，并且在電極外部與一個(gè)光檢波器相接。在電極斷裂時(shí)，熔化的光強(qiáng)度作為光檢波器的信號(hào)。
這種電極也有缺點(diǎn)，即從金屬電極頂部到電極外部的光檢波器要安裝玻璃纖維導(dǎo)體或相應(yīng)的光波導(dǎo)體，要花費(fèi)甚高的結(jié)構(gòu)和制造費(fèi)用。
光學(xué)式電極斷裂安全裝置的另一個(gè)缺點(diǎn)是它對(duì)玻璃透鏡的臟污很敏感。在爐內(nèi)彌漫著含灰塵的大氣涂滿了光電裝置，并阻礙了明顯信號(hào)的接收。此外，惡劣的爐子運(yùn)行狀況，特別是由電極引起的振動(dòng)，會(huì)使光波導(dǎo)體的玻璃纖維損壞，這就大大地阻礙了信號(hào)的傳送。
在電極磨損部分部分?jǐn)嗔褧r(shí)，甚至當(dāng)石墨的一小部分與金屬電極端面或電極接頭處粘住時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致電極供電中斷和電極撤回指令的延遲或消失。后果是金屬電極損壞，并引起冷卻水進(jìn)入爐內(nèi)，從而發(fā)生上面提到的危險(xiǎn)。
本發(fā)明的任務(wù)基礎(chǔ)是，制造一種開(kāi)頭所提到的那種電極。其電極斷裂安全裝置不需要附裝可靠的測(cè)量值接收器，并且采用便于維修的結(jié)構(gòu)類型就能清楚地了解到電極的損壞，特別是石墨電極段凹槽兩端處的斷裂，并且發(fā)出快速提起電極和/或關(guān)閉爐子的信號(hào)。
權(quán)利要求
1中提到的特征可以解決這個(gè)任務(wù)。從下面資料中可以看出這種優(yōu)越的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的電極中，裝有電極斷裂安全裝置。當(dāng)拉桿在拉伸方向中松弛時(shí)將利用拉桿的運(yùn)動(dòng)作為電極斷裂的信號(hào)。這個(gè)拉桿將磨損部分與金屬電極連接在一起形成閉合電路。這個(gè)信號(hào)直接從安裝在電極中的元件獲取，因此不需要單獨(dú)的測(cè)量值接收器。其優(yōu)點(diǎn)是在本發(fā)明的電極中，接收測(cè)量值的元件是夾緊裝置，這種結(jié)構(gòu)牢靠，適于在惡劣的爐子運(yùn)行狀況下使用。因此，由拉桿運(yùn)動(dòng)獲取的信號(hào)是清晰可靠的。
在“正常的”工作中，夾緊裝置的工作方式如下在更換磨損部分時(shí)為了放松，液壓缸用壓力加載，并且拉桿從固定位置移到熔池方向中。在液壓缸松弛時(shí)，拉桿通過(guò)壓力彈簧自熔池方向移入固定位置，并保持夾緊狀態(tài)。
以石墨凹槽兩端處出現(xiàn)斷裂為例，說(shuō)明夾緊裝置的工作方式如下在電極斷裂時(shí)，當(dāng)與金屬電極熔池側(cè)端面相接的石墨電極沒(méi)有殘?jiān)那闆r下，從而存在著通往熔池的光滑的金屬電極出現(xiàn)跳弧危險(xiǎn)，這時(shí)拉桿從固定位置離開(kāi)熔池方向，拉桿的這種自發(fā)運(yùn)動(dòng)由信號(hào)接收器記錄下來(lái)。信號(hào)接收器與磨損部位保持著足夠的距離，配置在夾緊裝置附近受保護(hù)的位置中。
在使用機(jī)械式信號(hào)發(fā)送器時(shí)，可以采用簡(jiǎn)單的終端開(kāi)關(guān)。這個(gè)終端開(kāi)關(guān)安裝在金屬電極側(cè)面向熔池的金屬套管里面。
在石墨電極斷裂情況下拉桿運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓油同時(shí)從夾緊裝置的油缸-活塞體中排擠出去。壓力油管內(nèi)油柱的自發(fā)運(yùn)動(dòng)用來(lái)作為液壓信號(hào)發(fā)送器，這種方式比較優(yōu)越，因此，可用出現(xiàn)的壓力峰值或油柱的運(yùn)動(dòng)做為測(cè)量值。
使用液壓信號(hào)發(fā)送器有很大的優(yōu)點(diǎn)，信號(hào)發(fā)送器可遠(yuǎn)離電極安放在爐子外面夾緊裝置的液壓裝置中。這樣，信號(hào)發(fā)送器就安置在受保護(hù)的、容易接觸的位置上，便于維修，而且不需要附裝測(cè)量值的接收器。液壓信號(hào)發(fā)送器可靠，很少需要保養(yǎng)。在信號(hào)傳輸給電極控制裝置時(shí)，信號(hào)發(fā)送器可以按單一媒質(zhì)控制(即液壓式)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在出現(xiàn)緊急事故時(shí)，例如在控制電流中斷時(shí)，信號(hào)發(fā)送器也可繼續(xù)可靠地工作。除了上述提到的優(yōu)點(diǎn)外，還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明電極的電極斷裂安全裝置只需要較少的投資費(fèi)用。
下面以結(jié)構(gòu)示例來(lái)介紹本發(fā)明。
圖1磨損部分完好并裝有機(jī)械式信號(hào)發(fā)送器的電極。
圖2磨損部分?jǐn)嗔巡⒀b有液壓式信號(hào)發(fā)送器的電極。
按照?qǐng)D1和圖2，電極1由金屬部分11和石墨部分12(即“磨損部分”)組成。金屬電極11的端面13與電極1石墨部分12的端面14接觸。連接元件(石墨部分-拉桿)配置在面向金屬電極11的端面14處。這個(gè)連接元件3由一個(gè)擰在磨損部分13中的電極接頭31組成，電極接頭31的另一頭擰入固定套32內(nèi)，在固定套32處與電極呈軸向地配置了一個(gè)球形推力軸承33，夾緊裝置2的拉桿21的球體伸進(jìn)球形推力軸承中。在拉桿21的面向磨損部分12的端點(diǎn)處安置了液壓油缸-活塞體23。在拉桿21上配置了彈簧元件22，與加壓活塞的動(dòng)作方向相反，彈簧元件由金屬外套11支撐。油缸-活塞體23通過(guò)壓力油管24與壓力臺(tái)25液壓連接。在夾緊裝置2沒(méi)有壓力的狀態(tài)下，彈簧22起作用，并且通過(guò)拉桿21和連接元件3將磨損部分12的端面14與金屬電極11的端面13相連接，呈閉合電路。在石墨電極12斷裂時(shí)(請(qǐng)看圖2所示)拉桿21背離溶池5方向移動(dòng)。
在圖1中，終端開(kāi)關(guān)41做為信號(hào)發(fā)送器4。終端開(kāi)關(guān)41面向熔池5方向安裝在套管形金屬電極11的里面，是一個(gè)安全的位置。裝在拉桿21處的指檔26操縱終端開(kāi)關(guān)41。
圖2示出了磨損部分12斷裂，并裝有拉桿21的電極。在磨損部分?jǐn)嗔褧r(shí)刻，拉桿按照彈簧22的動(dòng)作方向從熔池5移開(kāi)。在壓力油管24中以流量接收器43(或壓力接收器42)的形式配置了一個(gè)液壓信號(hào)發(fā)送器4，這個(gè)信號(hào)發(fā)送器4(在此沒(méi)有示出)接在電極控制裝置上，以便在出現(xiàn)“電極斷裂”信號(hào)時(shí)，將電極1拉起來(lái)和/或關(guān)閉爐子。
圖中有關(guān)符號(hào)注釋
1 電極
11 金屬部分
12 石墨部分
13 金屬部分11的端面
14 石墨部分12的端面
2 夾緊裝置
21 拉桿
22 彈簧元件
23 壓力油加載的油缸-活塞體
24 壓力油管
25 壓力臺(tái)
26 指檔
3 石墨部分與拉桿的連接元件
31 電極接頭
32 固定套
33 球形推力軸承
4 信號(hào)發(fā)送器
41 終端開(kāi)關(guān)
42 壓力接收器
43 流量接收器
5 熔池
權(quán)利要求
1、電弧爐電極，由下部分石墨上部分套管形金屬和信號(hào)發(fā)送器所組成，石墨和金屬的端面借助夾緊裝置相互擠壓在一起，呈閉合電路，夾緊裝置有一個(gè)拉桿，在夾緊狀態(tài)時(shí)，拉桿通過(guò)彈簧元件來(lái)固定，為了松弛，可以通過(guò)壓力加載的油缸-活塞體將拉桿移起，在石墨部分出現(xiàn)斷裂時(shí)，信號(hào)發(fā)送器發(fā)出電極發(fā)生緊急事故的信號(hào)，這種電極的特征是在夾緊裝置(2)處，在到電極(1)石墨部分(12)的距離內(nèi)配置一個(gè)信號(hào)發(fā)送器(4)，這個(gè)信號(hào)發(fā)送器取拉桿(21)的行程為測(cè)量值，并將此做為拉起電極(1)和/或關(guān)閉爐子的信號(hào)。
2、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電極，其特征是信號(hào)發(fā)送器(4)是一個(gè)終端開(kāi)關(guān)(41)。
3、根據(jù)權(quán)利要求
2所述的電極，其特征是終端開(kāi)關(guān)(41)在面向石墨部分(12)的末端范圍內(nèi)配置在電極的套管形金屬部分(11)的里面。
4、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電極，其特征是信號(hào)發(fā)送器(4)是采用壓力接收器(42)形式的液壓式信號(hào)發(fā)送器。
5、根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電極，其特征是信號(hào)發(fā)送器(4)是采用流量接收器(43)形式的液壓式信號(hào)發(fā)送器。
6、根據(jù)權(quán)利要求
4或5所述的電極，其特征是在壓力臺(tái)(25)范圍內(nèi)液壓信號(hào)發(fā)送器(42或43)是配置在壓力油管道(24)中。
7、根據(jù)權(quán)利要求
4所述的電極，其特征是壓力接收器(42)有一個(gè)在夾緊過(guò)程中可關(guān)閉元件，并與壓力臺(tái)(25)的控制元件相連。
8、根據(jù)權(quán)利要求
5所述的電極，其特征是流量接收器(43)有一個(gè)僅在爐子出現(xiàn)緊急事故下，在壓力媒質(zhì)相對(duì)于先前的無(wú)壓狀態(tài)向壓力臺(tái)(25)的方向流動(dòng)時(shí)起作用的元件。
9、根據(jù)權(quán)利要求
4或5所述的電極，其特征是液壓信號(hào)發(fā)送器(42或43)有一個(gè)將控制信號(hào)通過(guò)液壓傳送到壓力臺(tái)(25)的元件。
專利摘要
電弧爐用電極，由下部分石墨，上部分套管形金屬和信號(hào)發(fā)送器組成。石墨部分和金屬部分的端面借助夾緊裝置呈閉合電路的形式相互擠壓在一起。在夾緊狀態(tài)時(shí)，夾緊裝置的拉桿通過(guò)彈簧固定；放松時(shí)，可以通過(guò)壓力加載的油缸-活塞體將拉桿將起。在石墨部分出現(xiàn)斷裂時(shí)，信號(hào)發(fā)送器發(fā)出電極發(fā)生緊急事故的信號(hào)。 信號(hào)發(fā)送器取拉桿(21)的行程為測(cè)量值，并將此做為拉起電極(1)和/或關(guān)閉爐子的信號(hào)。
文檔編號(hào)F27B3/10GK85104310SQ85104310
公開(kāi)日1986年12月10日 申請(qǐng)日期1985年6月7日
發(fā)明者克勞斯·施瓦茲, 盧德加爾·茲安格斯, 盧西安諾·阿姆布羅西, 漢斯·喬基姆·舒伯特, 雷曼德·皮珀 申請(qǐng)人:曼內(nèi)斯曼股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan