專利名稱：直流電弧爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于以廢金屬作為主要熔化原料來制造熔融金屬的直流電弧爐。
這種直流電弧爐，一般是在穿過爐蓋插入爐體內(nèi)的電極棒與爐底電極之間產(chǎn)生電弧，利用電弧熱將原料熔化。在這種直流電弧爐中，由于在由直流電源到爐底電極的供電用導(dǎo)體、由電極棒到直流電源的供電用導(dǎo)體、以及爐底電極和電極棒形成的環(huán)形供電回路中流動的直流電流而產(chǎn)生強磁場，由于在該磁場中流動的電弧本身的電流所產(chǎn)生的電磁力的作用，電弧向某一方向偏轉(zhuǎn)。
一但發(fā)生上面所述的電弧偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)一側(cè)的爐壁將會受到損傷，爐內(nèi)均勻分布的或集中在爐體內(nèi)中央部位的廢金屬料的熔化變得不均勻，熔化時間延長，生產(chǎn)率降低，能耗增大，產(chǎn)生一系列問地為了減輕上述電弧的偏轉(zhuǎn)，有人采取將與直流電源之間的導(dǎo)體迂回設(shè)置，使之距爐體有較大的距離的辦法，但是，遠(yuǎn)距離迂回設(shè)置導(dǎo)體的作法使設(shè)備費用增大，并且也難以完全抑制電弧的偏轉(zhuǎn)。
本發(fā)明旨在解決上述問題，提供能夠有效利用電弧的偏轉(zhuǎn)、高效率地熔化廢金屬料、提高熱效率和生產(chǎn)率并防止?fàn)t壁損傷、與直流電源之間的導(dǎo)體線路及直流電源室的配置沒有限制、設(shè)備費用低、經(jīng)濟性好的直流電弧爐。
本申請的第一發(fā)明的直流電弧爐的特征在于，通過導(dǎo)體將設(shè)在爐體底部的爐底電極和穿過蓋在上述爐體上的爐蓋插入爐體內(nèi)的電極棒連接到直流電源上，使上述電極棒和上述爐底電極之間產(chǎn)生電弧，在這樣的直流電弧爐中，在由于流過上述導(dǎo)體以及電極棒和爐底電極的電流在爐體內(nèi)所形成的磁場使上述電弧偏轉(zhuǎn)的那一側(cè)的爐體的爐壁或上述爐蓋上，設(shè)置廢金屬料裝料口。
本申請的第二發(fā)明的直流電弧爐的特征在于，通過導(dǎo)體將設(shè)在爐體底部的爐底電極和穿過蓋在上述爐體上的爐蓋插入爐體內(nèi)的電極棒連接到直流電源上，使上述電極棒和上述爐底電極之間產(chǎn)生電弧，在這樣的直流電弧爐中，在由于流過上述導(dǎo)體以及電極棒和爐底電極的電流在爐體內(nèi)所形成的磁場使上述電弧偏轉(zhuǎn)的那一側(cè)的爐體的爐壁或上述爐蓋上，設(shè)置廢金屬料裝料口，同時，在上述廢金屬裝料口的上方設(shè)置廢金屬料預(yù)熱裝置，該預(yù)熱裝置下端設(shè)有與上述廢金屬料裝料口相對的廢金屬料排出口，并且在與排氣管道連接的塔體上端部設(shè)置廢金屬料裝料口。
上述第二發(fā)明中的廢金屬料預(yù)熱裝置，最好是采用下面所述的結(jié)構(gòu)，即在塔體內(nèi)上下方向以一定間隔設(shè)置若干個閘門，閘門關(guān)閉時伸向塔體內(nèi)部，保持住廢金屬料，閘門具有通氣性，可以自由開閉，這樣，在塔體內(nèi)的各個閘門上方分別形成預(yù)熱室，由最下段的預(yù)熱室通過分流管將下部的塔體側(cè)壁與最上段的預(yù)熱室的側(cè)壁上部連接起來，將排氣管道連接到在與最上段的預(yù)熱室鄰接的下側(cè)預(yù)熱室的側(cè)壁上部設(shè)置的排氣口上，采用這種結(jié)構(gòu)，廢金屬料不會產(chǎn)生局部過熱或出現(xiàn)大的溫差，可以高效率地進(jìn)行預(yù)熱，進(jìn)一步提高熱效率。
在本發(fā)明的直流電弧爐中，由廢金屬裝料口裝入的廢金屬料，偏聚在爐體內(nèi)的電弧偏轉(zhuǎn)一側(cè)，形成不均勻分布狀態(tài)，偏轉(zhuǎn)的電弧指向該廢金屬料偏聚的堆積部位，可以有效地熔化廢金屬料，另外，該廢金屬料層吸收電弧熱，防止該電弧熱直接幅射到爐壁上，起到保護(hù)層的作用。
在上述第二發(fā)明的直流電弧爐中，接受由偏轉(zhuǎn)的電弧和被該電弧加熱的廢金屬料發(fā)出的熱量而升溫的爐內(nèi)氣氛，在溫度未明顯下降的情況下由靠近電弧發(fā)生部位的廢金屬裝料口被送入廢金屬料預(yù)熱裝置的塔內(nèi)，使該塔內(nèi)的廢金屬料預(yù)熱溫度升高，提高了預(yù)熱效率，抑制了上述電弧熱向爐壁的幅射，從而得到較高的熱效率。
另外，如果按照權(quán)利要求3中所述構(gòu)成第二發(fā)明中的廢金屬料預(yù)熱裝置，由廢金屬裝料口裝入塔體內(nèi)的廢金屬料，通過開啟、閉合閘門而被裝入各個預(yù)熱室內(nèi)，每隔一定的預(yù)熱保持時間，依次送往下方的預(yù)熱室，經(jīng)過多次預(yù)熱后由廢金屬料排出口經(jīng)過廢金屬料裝料口被裝入爐體內(nèi)。此時，由爐體內(nèi)排出的氣體從廢金屬料裝料口流入塔體內(nèi)，在塔體下部分流，其中的一部分氣體經(jīng)過分流管道流入最上部的預(yù)熱室內(nèi)，在該預(yù)熱室內(nèi)的廢金屬料層中向下流動，將該廢金屬料預(yù)熱，然后由下側(cè)的預(yù)熱室的排氣管道流出，另一部分排出氣體，在另一個預(yù)熱室內(nèi)的廢金屬料層中向上流動，將該廢金屬料預(yù)熱，然后由排氣管道流出。由于廢金屬料被具有通氣性的閘門所支承，上述排出氣體可以分散流通到廢金屬料層底部的各個部位，另外，由于排出氣體分流形成兩股氣流，排出氣體的熱量被分散，因而可以防止廢金屬料局部過熱熔化或氧化。另外，由于廢金屬料受到在最上段的預(yù)熱室中的向下排氣流的預(yù)熱和在另一預(yù)熱室中的向上排氣流的預(yù)熱，加上被具有通氣性的閘門所支承，因而廢金屬料可以被加熱成大致均熱的狀態(tài)，廢金屬料層中各部分之間的溫差較小，可以得到高的預(yù)熱效率，抑制上述電弧熱向爐壁的幅射，得到高的熱效率。
實施例下面參照

圖1-圖4說明本發(fā)明的一個實施例。圖中，1是爐體，它被固定支承在傾動臺2上，該傾動臺2可以通過軸支承在基臺3上在齒輪4傾動，爐體1可以與傾動臺2一起圍繞傾動中心線5傾動。6是設(shè)置在爐體1底部的爐底電極，7是設(shè)置在伸出到爐體1側(cè)面外的出鋼槽8的底部的出鋼口。11是蓋在爐體1上的爐蓋，12是穿過爐蓋11、下部插入到爐體1內(nèi)的電極棒，該電極棒被固定設(shè)置在電極支臂13的頂端的把持器14所夾持。
15是與爐蓋11相連接的爐蓋支臂，該爐蓋支臂15和上端與電極支臂13固定連接的電極支柱16，可以通過設(shè)置在傾動臺2上的電動轉(zhuǎn)向軸式的爐蓋提升旋轉(zhuǎn)裝置17而旋轉(zhuǎn)到爐體的側(cè)面。另外，電極支柱16可以通過安裝在爐蓋提升旋轉(zhuǎn)裝置17中的電極升降驅(qū)動機構(gòu)而上升或下降。
21是設(shè)在變壓器室20內(nèi)的直流電源，爐用變壓器22的次級線圈一側(cè)連接有整流器23，該整流器23的負(fù)極一側(cè)連接有扼流圈24。26是連接直流電源21和爐底電極6的下側(cè)導(dǎo)體，26a是其中間部位的撓性電線，26b是用絕緣材料支承在爐底1和傾動臺2的底部、連接到爐底電極6上的爐底部母線。27是連接直流電源21和電極棒12的上側(cè)導(dǎo)體，27a是其中間部位的撓性電線，27b是用絕緣材料支承在電極支臂13上并與把持器14的電極棒夾持部位相連接的支臂母線。
在爐蓋11上與隔著電極棒12伸向變壓器室20的上側(cè)導(dǎo)體27和下側(cè)導(dǎo)體26相反一側(cè)的位置上，設(shè)置向上開口的方形廢金屬料裝料口31。在本實施例中，在廢金屬裝料口31的上方設(shè)置了廢金屬料預(yù)熱裝置40，其塔體41的下端備有與上述廢金屬料裝料口31相對的廢金屬料排出口57。
該廢金屬料預(yù)熱裝置40，利用從爐體1中排出的高溫氣體對裝入該爐體1中的廢金屬料進(jìn)行預(yù)熱，構(gòu)成其主體的方筒形塔體41架設(shè)在移動框架43上，移動框架43載置在鋪設(shè)在爐體1兩側(cè)的基礎(chǔ)梁上的軌道42上，可以在該軌道上任意橫向移動。移動框架43的結(jié)構(gòu)是，在臺車45上豎立設(shè)置立柱46，臺車45裝有可在軌道42上轉(zhuǎn)動運行的車輪44，由橫梁47將立柱46連接起來形成一對平面框架48、48，連接梁49、50、51將上述平面框架連接在一起形成立體框架，塔體41的側(cè)壁各部分由連接梁50支承。52是設(shè)置在移動框架43頂部的臺座，用于支承裝入廢金屬料的料斗53。
塔體41是在耐熱鋼制成的殼體上涂以絕熱材料構(gòu)成的，55是塔體上端的廢金屬料裝入口，它可以通過圖中未示出的驅(qū)動機構(gòu)而左右移動的蓋子56、56而打開或關(guān)閉。另外，57是設(shè)在塔體41下端的廢金屬料排出口，兼用作由塔體1中排出氣體的入口，該排出口與直立的爐體1上的爐蓋11的廢金屬料裝料口31相對。廢金屬料排出口57的四壁下端面和廢金屬料裝料口31的四壁的上端面，呈以傾動中心線5為中心的圓弧面狀，這樣，爐體1傾動時可以互不干擾，兩端面之間設(shè)置有間隙，用以流入供爐內(nèi)生成的排出氣體燃燒用的空氣。
60、60是在塔體41內(nèi)分成兩部分設(shè)置的閘門，其主體是一對叉子63、63，該叉子是以小的間隔并排設(shè)置多個耐熱鋼制成的指狀桿62而構(gòu)成的，它可以在沿著相對的塔體側(cè)壁配置的、在水平方向延伸的轉(zhuǎn)動軸61上自由擺動。轉(zhuǎn)動軸61被安裝在塔體41側(cè)壁上突出設(shè)置的托架64上的軸承65所支承，可以自由轉(zhuǎn)動。另外，66是叉子的驅(qū)動裝置，它由氣缸構(gòu)成，氣缸的活塞與固定在轉(zhuǎn)動軸61上的杠桿67連接，缸體支承在塔體41上。叉子63向塔體41內(nèi)伸出時，如圖4中的實線所示，指狀桿62大致成水平狀態(tài)，將廢金屬料S保持住，當(dāng)它如圖中的點劃線68所示向下方傾斜時，相對的兩個叉子63的頂端之間形成廢金屬料落下口。69是通過銷連接吊掛在固定到轉(zhuǎn)動軸61上的杠桿70端部的配重，用以在保持廢金屬料時減輕叉子驅(qū)動裝置66的氣缸壓力。
通過設(shè)置上述分成兩段的閘門60、60，在塔體41內(nèi)形成上部預(yù)熱室71a和下部預(yù)熱室71b。72是分流管道，它由下部預(yù)熱室71b出發(fā)，將下側(cè)的塔體側(cè)壁73c(確切地說是設(shè)在該側(cè)壁73c上的排氣出口74)和上部預(yù)熱室71a的側(cè)壁73a的上部(確切地說是穿過該側(cè)壁73a設(shè)置的排氣入口75)連接起來。76是供排出氣體用的排氣管道，它連接在下部預(yù)熱室71b的側(cè)壁73b的上部(確切地說是穿過該側(cè)壁73b設(shè)置的排氣出口77)，該排氣管道76的另一端連接到向集塵裝置(圖中未示出)送風(fēng)用的鼓風(fēng)機的吸氣口上。
在上述結(jié)構(gòu)的直流電弧爐80中，由廢金屬料排出口57、經(jīng)過爐蓋11上的廢金屬料裝料口31向爐體1內(nèi)裝入經(jīng)過廢金屬料預(yù)熱裝置40預(yù)熱的廢金屬料S(預(yù)熱作用在下文中敘述)時，廢金屬料S被集中裝到爐體1內(nèi)廢金屬料裝料口31的下方位置，在該下方位置形成偏聚堆集狀態(tài)。
這樣，用直流電源21在爐底電極6和電極棒12之間施加直流電壓時，產(chǎn)生電弧81，在由直流電源21出發(fā)經(jīng)過下側(cè)導(dǎo)體26、爐底電極6(爐底部有鋼水82時還要加上鋼水82)、電極棒12和上側(cè)導(dǎo)體27回到直流電源21的供電回路83中流動的電流產(chǎn)生磁場Bo，在該磁場Bo內(nèi)流動的電弧81，受電磁力的作用而如圖中所示向與變壓器室20相反一側(cè)的廢金屬料裝料口31一側(cè)偏轉(zhuǎn)。該偏轉(zhuǎn)的電弧81使得主要集中堆積在廢金屬料裝料口31的下方位置的廢金屬料加熱熔化，另外，該堆集部的未熔化的廢金屬料S處在電弧81與爐壁1a之間，防止該爐壁過熱。
下面敘述廢金屬料預(yù)熱裝置40中的預(yù)熱作用。開始進(jìn)行爐體1內(nèi)的熔化操作時，高溫的排出氣體G從廢金屬料裝料口31流入塔體41內(nèi)。利用料斗53從廢金屬料裝料口55將廢金屬料裝入塔體41中，通過開、閉上面的閘門60，在下部預(yù)熱室71b和上部預(yù)熱室71a中分別裝入廢金屬料S2和廢金屬料S1，利用上述高溫的排出氣體G進(jìn)行預(yù)熱。
流向塔體41內(nèi)的排出氣體G，一部分分流形成分流氣體G1，沿分流管道72上升，供入上部預(yù)熱室71a內(nèi)，在廢金屬料S1中向下流動，將廢金屬料S1預(yù)熱，然后通過上部的閘門60的指形桿62間的縫隙流入下部預(yù)熱室71b，從排氣管76流出塔外。排出氣體G的剩余部分分流氣體G2通過下部的閘門60的指形桿62之間的縫隙，在下部預(yù)熱室71b內(nèi)的廢金屬料S2中向上流動，將廢金屬料S2預(yù)熱，然后由排氣管76流出塔外。
隨著爐體1中的廢金屬料不斷地熔化，在需要裝入廢金屬料時，打開下部的閘門60，由廢金屬料裝料口31向爐體1內(nèi)供給下部預(yù)熱室71b中的廢金屬料S2，然后關(guān)閉該閘門60，打開上部的閘門60，將經(jīng)過預(yù)熱的廢金屬料S1裝入下部預(yù)熱室71b中，由廢金屬料裝入口55向上部預(yù)熱室71a中裝入新的廢金屬料S1，與上面所述同樣地利用排出氣體G對各部分廢金屬料進(jìn)行預(yù)熱。
前已述及，由于廢金屬料是由具有通氣性的閘門60支承，因此排出氣體可分散流通到廢金屬料層底部的各個部分中，另外，由于排出氣體分流形成兩股氣流，排出氣體的熱量被分散，因而可以防止廢金屬料局部過熱熔化或氧化。此外，廢金屬料在上部預(yù)熱室71a中受到向下流動的排出氣體的預(yù)熱，在下部預(yù)熱室71b中受到向上流動的排出氣體的預(yù)熱(但不包括預(yù)熱開始時最初裝入爐內(nèi)的爐料)，并且被具有通氣性的閘門所支承，因此廢金屬料層中各部分的溫差較小，可以被加熱成大致均熱的狀態(tài)，排出氣體經(jīng)過充分熱交換后降溫排出，可以得到高的預(yù)熱效率。
在修補爐體1或打開爐蓋11時，可以利用圖中未示出的驅(qū)動裝置(例如車輪44的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置)驅(qū)動可移動框架43沿著箭頭P方向(參見圖2)移動，這樣不會妨礙爐體的修補作業(yè)或爐蓋11的開閉。
本發(fā)明不限于上述實施例，例如在上述實施例中廢金屬料裝料口31是設(shè)置在爐蓋11上，但是也可以按圖5中所示將廢金屬料裝料口31設(shè)置在爐體1的爐壁1a部位，或者按圖6中所示將廢金屬料裝料口31設(shè)置在爐蓋11和爐體1的側(cè)壁1a兩部分上，形成傾斜狀。
另外，與廢金屬料裝料口31鄰接配置的廢金屬料預(yù)熱裝置也可以采取下面所述的形式，即在塔體41內(nèi)設(shè)置3個預(yù)熱室，將排氣管道76連接到中部預(yù)熱室的側(cè)壁上部，與上述廢金屬料預(yù)熱室41同樣，通過分流管道72將排出氣體分流，利用一次向下流動的排出氣體和兩次向上流動的排出氣體加熱廢金屬料，或者也可以采取上述排出氣體不分流、完全用向上流動的排出氣體加熱廢金屬料的形式。
另外，也可以不在廢金屬料裝料口鄰接配置廢金屬料預(yù)熱裝置，廢金屬料裝料口用蓋子開閉，排出氣體由連接到爐蓋上的排氣管道排出，由該廢金屬料裝料口用料斗將廢金屬料直接裝入爐體內(nèi)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于爐體內(nèi)形成的磁場的作用而偏轉(zhuǎn)的電弧，將由位于該偏轉(zhuǎn)一側(cè)的廢金屬料裝料口裝入爐體內(nèi)、在該偏轉(zhuǎn)側(cè)偏聚堆積的廢金屬料層加熱熔化，可以高效率地熔化廢金屬料，并抑制電弧熱向爐壁的幅射，減少熱損失和爐壁損傷。另外，不必為了減少電弧的偏轉(zhuǎn)而將通往直流電源的導(dǎo)體大大迂回設(shè)置，縮短了導(dǎo)體長度，不妨礙其它設(shè)備的設(shè)置，可以降低設(shè)備的費用。
附圖的簡要說明圖1是表示本發(fā)明的一個實施例的直流電弧爐的連接系統(tǒng)圖。
圖2是圖1的直流電弧爐的縱剖面(圖4中的C-C線剖面)圖。
圖3是A-A線剖面圖(不包含廢金屬料的狀態(tài))。
圖4是圖3的B-B線剖面圖。
圖5是表示本發(fā)明的另一實施例的直流電弧爐的縱剖面示意圖。
圖6是表示本發(fā)明的又一個實施例的與圖5相當(dāng)?shù)膱D。
符號的說明1…爐體、1a…爐壁、6…爐底電極、11…爐蓋、12…電極棒、13…電極支臂、14…把持器、21…直流電源、26…下側(cè)導(dǎo)體、27…上側(cè)導(dǎo)體、31…廢金屬料裝料口、40…廢金屬料預(yù)熱裝置、41…塔體、55…廢金屬料裝入口、57…廢金屬料排出口、60…閘門、62…指形桿、66…叉子驅(qū)動裝置、71a…上部預(yù)熱室、71b…下部預(yù)熱室、72…分流管道、73a…側(cè)壁、73b…側(cè)壁、73c…塔體側(cè)壁、76…排氣管道、80…直流電弧爐、87…電弧、Bo…磁場。
權(quán)利要求
1.直流電弧爐，其特征在于，在通過導(dǎo)體將設(shè)在爐體底部的爐底電極和穿過蓋在上述爐體上的爐蓋插入上述爐體內(nèi)的電極棒連接到直流電源上、使上述電極棒和上述爐底電極之間產(chǎn)生電弧的直流電弧爐中，在因流過上述導(dǎo)體、電極棒和爐底電極的電流而在爐體內(nèi)形成的磁場導(dǎo)致上述電弧偏轉(zhuǎn)一側(cè)的上述爐體的爐壁或上述爐蓋上設(shè)置廢金屬料裝料口。
2.直流電弧爐，其特征在于，在通過導(dǎo)體將設(shè)在爐體底部的爐底電極和穿過蓋在上述爐體上的爐蓋插入上述爐體內(nèi)的電極棒連接到直流電源上、使上述電極棒和上述爐底電極之間產(chǎn)生電弧的直流電弧爐中，在因流過上述導(dǎo)體、電極棒和爐底電極的電流而在爐體內(nèi)形成的磁場導(dǎo)致上述電弧偏轉(zhuǎn)一側(cè)的上述爐體的爐壁或上述爐蓋上設(shè)置廢金屬料裝料口，同時，在上述廢金屬料裝料口的上方設(shè)置廢金屬料預(yù)熱裝置，其下端部設(shè)置與上述廢金屬料裝料口相對的廢金屬料排出口，并且，在與排氣管道連接的塔體上端部設(shè)置廢金屬料裝入口。
3.權(quán)利要求2所述的直流電弧爐，其中，廢金屬料預(yù)熱裝置的結(jié)構(gòu)是，在塔體內(nèi)上下方向上以一定間隔設(shè)置若干個可任意開閉的閘門，這些閘門具有通氣性，當(dāng)它們閉鎖時伸向該塔體內(nèi)，將廢金屬料保持住，在上述塔體內(nèi)的各閘門上側(cè)分別形成預(yù)熱室，由最下段的預(yù)熱室通過分流管道將下側(cè)的塔體側(cè)壁與最上段的預(yù)熱室的側(cè)壁上部連接起來，在與最上段的預(yù)熱室鄰接的下側(cè)預(yù)熱室的側(cè)壁上部設(shè)置的排氣口上連接排出氣體管道。
全文摘要
本發(fā)明提供的直流電弧爐可以有效利用直流電弧爐中的電弧偏轉(zhuǎn)，高效率地熔化度金屬料，具有良好的熱效率，生產(chǎn)率高，設(shè)備費用低。在通過導(dǎo)體26、27將設(shè)在爐體1底部的爐底電極6和穿過蓋在上述爐體1上的爐蓋11插入上述爐體1內(nèi)的電極棒12連接到直流電源21上、使上述電極棒12和上述爐底電極6之間產(chǎn)生電弧81的直流電弧爐中，在因流過上述導(dǎo)體26、27和電極棒12以及爐底電極6的電流而在爐體1內(nèi)形成的磁場B。導(dǎo)致上述電弧81偏轉(zhuǎn)一側(cè)的上述爐體1的爐壁1a或上述爐蓋11上設(shè)置廢金屬料裝料口31。
文檔編號F27B3/18GK1131197SQ9512034
公開日1996年9月18日 申請日期1995年11月3日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月5日
發(fā)明者松尾國雄 申請人:大同特殊鋼株式會社