Электрод для дуговой печи

 

Существо изобретения: электродная свеча содержит полые электроды 1 с коаксиальными каналами 2, ниппельными гнездами 3 и ввинченными ниппелями 4, Канал 2 выполнен диаметром, составляющим 0,3- 0,78 диаметра электрода. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 05 В 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Йм ЕК! ";

БИ Б,г."", (1 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4721184/07 (22) 18.07.89 (46) 07.11,92. Бюл. ¹ 41 (71) Государственный научно-исследовательский. проектный и конструкторский институт электродной промышленности и

Межвузовский центр обслуживания научных исследований (72) Н.B.Негуторов, К.К.Дубовиков, Ю.И.Барков, А.Я.Веснин и А.И.Катунин (56) 1. Ж.Сталь, 1965, N 2, с, 72.

2. Электротермия, 1962, вып.9(61), с.17 — 19.

Изобретение относится к электродной промышленности и касается производства полых электродов для электрических дуговых печей, используемых для. выплавки цветных и черных металлов.

Известны электроды для дуговых сталеплавильных печей с осевым каналом. В электродах диаметром (О) 500 мм, работающих в печи емкостью 70 т, выполнены осевые каналы диаметром (д); 40, 60, 80 и 120 мм. Соответственно соотношение d/D раано 0,08; 0,12; 0,16; 0,24. Выполнение осевого канала в электродах в таких соотношениях оказывает положительное влияние на стабилизацию горения дуги, работу печного трансформатора, продолжительность эксплуатации печи. Однако расход полых электродов с каналом диаметром от 30 до 60 мм на 6-12% выше, чем у сплошных электродов, и увеличивается с ростом диаметра канала. Поэтому размер осевого канала в электродах, принятый в США, ограничен 25 мм, а соотношение. d/D = 0,05 (1).

Известны в Чехословакии электроды диаметром 450 мм с осевым каналом диаметром 95 мм, соотношение d/О = 0,21, Использование такого полого электрода,, SU 1774527At (54) ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ДУГОВОЙ ПЕЧИ (57) Существо изобретения: электродная свеча содержит полые электроды 1 с коаксиальными каналами 2, ниппельными гнездами 3 и ввинченными ниппелями 4, Канал 2 выполнен диаметром, составляющим 0.3—

0,78 диаметра электрода. 4 ил. повысило эффективность плавки 30-тонной печи и отмечено снижение расхода электродов на 2,2%, однако причины снижения расхода электродов не выявлены (2). М

Известны в СНГ электроды диаметром 400 мм с осевым каналом OG мм, соотношение d/O =. 0,2. Несмотря на положительный эффект применение полых электродов на

30-тонной печи, связанный со стабилизацией горения дуги, возможностью ее фикси- . рования в канале полого электрода и улучшения работы печи, экономический эф- 4 фект отсутствует из-за большого расхода Дк электродов. (Jl

Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости полых электродов.

Поставленная цель достигается тем, что в электроде, содержащем полость в виде аксиального канала, переходящего у торца в ниппельное гнездо, аксиальный канал вы-: д полнен с.диаметром, составляющим 0,30,78 диаметра электрода, Данное техническое решение отличается от известных оптимальным соотношением . размеров элементов полых крупногабаритных электродов, а именно соотношением диаметра аксиальнаго канала

1774527

50

55 и диаметра электрода, благодаря чему снижаются термомеханические напряжения в электродах, работающих при высоких плотностях тока, следствием чего является повышение их эксплуатационной стойкости, т,е. снижение расхода электродов, При введении канала в силу изменения условий теплообмена в теле электрода перепад температуры от центра к периферии уменьшается тем быстрее, чем больше диаметр канала, т,е. уменьшаются термические напряжения в электроде (6 ) являющиеся результатом различного нагрева внутренних и внешних обьемов электрода. Когда термические напряжения в электроде становятся сравнимыми с пределом прочности (6 р) материала электрода на растяжение, в электроде образуются трещины, выкрашивание кусков и происходит обрыв электрода, На фиг. 1 приведены кривые распределения термических напряжений в электродах диаметром 300, 508, 610 и 1205 мм в зависимости QT диаметра аксиального канала (соотношение d/0) при условии, что пре дел прочности материала электродов и сила тока в электродах — постоянная величина.

Экспериментально установлено при механических испытаниях образцов, изготовленных из материала электродов, что трещины, недопустимые при эксплуатации электродов, возникали при напряжениях

0,8 от напряжений разрушения материала электрода, т.е, Одел = 0,8 6 р

В соответствии с этим и были определены минимально возмо>кные соотношения

d/D, снижающие термические напряжения до уровня. исключающего образование трещин в электродах на фиг. 1: для электродов ф 300 мм — 0,3, для ф 508 мм — 0,38, доя

610 мм — 0,46.

Материалы, используемые для изготовления электродов, могут иметь различную прочность. Соответственно величина Gyp различна для разных материалов.

Кроме термомеханических в электроде имеют место механические напряжения, которые являются следствием сжимающей радиальной нагрузки в месте контакта электрода и электрододержателя. Исходя из условий прочности трубчатого элемента, . сжатого внешней радиальной нагрузкой, установлено, что максимальный диаметр осевого канала (б) не может превышать 0,78 диаметра электрода. При превышении величины 0,780 в процессе закрепления и эксплуатации полого электрода возможно его разрушение под действием сжимающей силы щек злектрододержателя G<ж.

Предлагаемый диапазон диаметров осевого канала 0,3-0,78 установлен для всей совокупности диаметров электродов, применяемых в настоящее время в промышленности. Верхний предел соотношения

d/D одинаков для всех диаметров электродов и равен 0,78. На графике фиг,.2 это точка пересечения прямой, соответствующей допустимому уровню прочности материала, из которого изготовлен электрод, и кривой эквивалентных напряжений 6>. Это обусловлено тем, что кривая распределения напряжений сжатия 6

В существующих электродуговых печах электроды как правило собраны в свечу, ко- . торая состоит из нескольких электродов, электрический контакт между которыми осуществляется по торцам, Контактное сопротивление между торцами соизмеримо с электрическим сопротивлением электрода и является существенным недостатком известных электродных конструкций. Увеличе ние диаметра полости может привести к уменьшению площади контакта на торцах, увеличению .контактного сопротивления и, как следствие, к дополнительному разогреву, разгару стыка и значительным потерям электроэнергии. Таким образом, увеличение диаметра полости (более размера ниппельного гнезда) в зоне стыка на торце электрода является нежелательным, т.к. ухудшает эксплуатационные свойства электрода.

Предложенное техническое решение представляет собой электрод, в средней части которого выполнена полость в виде аксиального канала, который имеет диаметр

0.3 — 0,78 диаметра электрода, переходящая на торце в ниппельное гнездо (фиг, 3).

На фиг. 4 в разрезе приведен общий вид электродной свечи, собрабранной из полых электродов. Электродная свеча содержит полые электроды 1 с коаксиальными каналами 2, ниппельными гнездами 3 и ввинченными ниппелями 4.

Электродная свеча, собранная из полых электродов. работает следующим образом.

При соединении полых электродов в свечу в ниппельные гнезда вворачивают ниппели и стягивают торцы электродов до получения плотного и качественного контакта между торцами свинчиваемых электродов, Верхний электрод свечи закрепляют в электрододержателе и пропускают через свечу электрический ток. В теле полого электрода

1774527 ток распространяется в его относительно тонкой (по сравнению со сплошным) стенке и в стенке ниппельного гнезда. В зоне ниппельного гнезда увеличение площади живого сечения электрода, проводящей ток, приводит к уменьшению плотности тока и снижение токовой и термической нагрузки на торцы электрода, обеспечивает наде>кный и стабильный контакт между полыми электродами. Следовательно, при введении канала в электрод ухудшения условий работы ниппельного гнезда и торцов полого электрода не происходит. Одновременно улучшаются условия работы тела электрода.

При введении свечи полых электродов в печь первоначально растет внешняя температура внутренних объемов электродов, Затем, через определенное время, при протекании тока в полом электроде, в силу малой (по сравнению со сплошным электродом) толщины его стенки происходит быстрый и равномерный прогрев всего объема электрода и быстрое достижение равновесного теплового состояния, которое характеризуется значительно меньшими (по сравнению со сплошным электродом) перепадами температур по радиусу электрода.

При изменении режима работы печи; изменении величины тока, завалки шихты, отключении тока, извлечении электродов из печи, тонкая стенка полого электрода быстро приобретает равновесное состояние, быстро охлаждается или нагревается с малым перепадом температур между поверхностью внешней электрода и поверхностью 3

его канала.

При этом сокращается время действия опасных радиальных перепадов температуры, что уменьшает вероятность наложения других опасных факторов на действие высоких термических напряжений и тем самым снижается опасность образования трещин.

В результате снижения напряжений не

5 образуютсятрещины, которые существенно снижают эксплуатационную стойкость и повышают расход сплошных электродов. Полый электрод расходуется более естественным путем — в дуге электрода. Его

10 расход и его надежность определяются в большей степени электрическими свойствами материала и стойкостью в дуге. Прочностные свойства материала перестают играть определяющую роль в формировании зкс15 плуатационной надежности электрода, работающего в условиях термических напряжений.

Электрическая дуга на торце нижнего электрода, касающегося металла, первона20 чально возникает в полости ниппельного гнезда, а затем, по мере расходования и электрода, дуга переходит в полость канала.

Поскольку горение дуги происходит в полости, она постоянно сфокусирована и направ25 лена на зеркало металла без существенных отклонений к стенкам печи. Следовательно, положительные эффекты, способствующие сохранению стен печи, стабилизации дуги, повышению КОД печных агрегатов и т.д., ре30 ализуются в течение всего времени работы свечи полых электродов.

Формула изобретения

Электрод для дуговой печи, выполненный в виде цилиндра с аксиальным каналом, 5 переходящим у торца в ниппельное гнездо, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости, аксиальный канал выполнен диаметром, составляющим 0,3 — 0,78 диаметра электрода.

1774527

1774527

Составитель Н.негуторов

Техред М.Моргентал Корректор С,Пекарь

Редактор Б,Федотов

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101

Заказ 3937 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5