电弧炉
阅读：861发布：2020-05-12
专利汇可以提供电弧炉专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 电弧 炉，其包括： 炉壳 体； 电极 ；炉壳体移动机构，所述炉壳体移动机构以使所述炉壳体能够在安装表面上移动的方式 支撑 所述炉壳体；以及第一绝缘部，所述第一绝缘部使所述炉壳体和所述炉壳体移动机构之间电绝缘。，下面是电弧炉专利的具体信息内容。
1.一种电弧炉，其包括：
炉壳体；
电极；
炉壳体移动机构，所述炉壳体移动机构以使所述炉壳体能够在安装表面上移动的方式支撑所述炉壳体；以及
第一绝缘部，所述第一绝缘部使所述炉壳体和所述炉壳体移动机构之间电绝缘，所述炉壳体移动机构包括第一部件和第二部件，所述第一部件相对于所述安装表面固定，所述第二部件被固定到所述炉壳体并且能够相对于所述第一部件移动，并且所述第一部件与所述第二部件电连接，
所述电弧炉还包括：
电连接在所述炉壳体移动机构的所述第一部件和所述第二部件之间的连接配线，其中所述连接配线具有能够跟随所述第二部件的整个可动范围的长度。
2.根据权利要求1所述的电弧炉，其特征在于，
所述炉壳体和所述炉壳体移动机构被独立接地。
3.根据权利要求1或2所述的电弧炉，其特征在于，所述电弧炉还包括：
炉盖，所述炉盖覆盖所述炉壳体的开口；
炉盖移动机构，所述炉盖移动机构使所述炉盖相对于所述炉壳体移动；以及第二绝缘部，所述第二绝缘部使所述炉盖移动机构和所述炉壳体之间电绝缘。
4.根据权利要求3所述的电弧炉，其特征在于，
所述炉壳体和所述炉盖移动机构被独立接地。
电弧炉
技术领域
背景技术
[0002] 在作为用于熔融金属材料的一种电弧炉的电弧炉中，在容纳金属材料的炉壳体的内部空间中形成所谓的热点(hot spot)和冷点(cold spot)。热点的位置靠近电极并且金属材料在热点处容易熔融。冷点的位置远离电极并且金属材料在冷点处不容易熔融。在冷点中，出现如下问题：需要长的时间来熔融金属材料，因而使金属材料的熔融在整体上进行地不均匀。为了解决该问题，专利文献1提议了一种方法，在该方法中，炉壳体能够相对于电极围绕沿上下方向延伸的轴线转动地移位，由此在冷点和热点之间进行切换。在这种电弧炉中，通过使炉壳体可转动地移位能够消除炉内的热不均匀性并且能够减小浪费的耗电量，而不需要为如竖式炉(shaft furnace)内额外的水冷部处的泵消耗电力，也不需要为废气的成分妥善化处理(composition appropriating processing)额外地供给燃烧器燃烧能量等。
[0003] 专利文献1：日本特开2014-40965号公报
发明内容
[0004] 发明要解决的问题
[0005] 在电弧炉中，为了熔融金属材料，在插入炉壳体的电极中有大电流流动。由于电极中流动的电流，在炉壳体中也可能有电流流动。特别地，在电极中流动的电流是交流电的情况下，炉壳体的表面中会持续地有感应电流流动。为了执行炉壳体的转动移位，采用具有诸如轴承等可动部件的炉壳体移动机构。如果在炉壳体内的金属材料中流动的泄漏电流或者在炉壳体的表面中流动的感应电流在这种可动部件中流动，则这种电流可能会损坏可动部件并且削弱可动部件的功能。例如，在电极被插入炉壳体中并且供有电流的情况下，如果在炉壳体内的金属材料中流动的泄漏电流或者在炉壳体中产生的感应电流流动到诸如炉壳体移动机构的轴承等的构件中并产生火花，则即使炉壳体移动机构处于静止状态，炉壳体移动机构的构成构件也可能被损坏，从而可能干扰炉壳体以后的平稳移动。
[0006] 因此，本发明的目的是提供一种具有能够被移动的炉壳体的电弧炉，该电弧炉能够防止电流在用于移动炉壳体的炉壳体移动机构中流动。
[0007] 用于解决问题的方案
[0008] 为了解决上述问题，本发明提供一种电弧炉，其包括：
[0009] 炉壳体；
[0010] 电极；
[0011] 炉壳体移动机构，所述炉壳体移动机构以使所述炉壳体能够在安装表面上移动的方式支撑所述炉壳体；以及
[0012] 第一绝缘构件，所述第一绝缘构件使所述炉壳体和所述炉壳体移动机构之间电绝缘。
[0013] 这里，优选地，所述炉壳体移动机构包括第一部件和第二部件，所述第一部件相对于所述安装表面固定，所述第二部件被固定到所述炉壳体并且能够相对于所述第一部件移动，并且所述第一部件与所述第二部件电连接。
[0014] 在这种情况下，优选地，所述电弧炉还包括：电连接在所述炉壳体移动机构的所述第一部件和所述第二部件之间的连接配线，其中所述连接配线具有能够跟随所述第二部件的整个可动范围的长度。
[0015] 所述炉壳体和所述炉壳体移动机构优选被独立接地。
[0016] 另外，优选地，所述电弧炉还包括：
[0018] 炉盖移动机构，所述炉盖移动机构使所述炉盖相对于所述炉壳体移动；以及[0019] 第二绝缘构件，所述第二绝缘构件使所述炉盖移动机构和所述炉壳体之间电绝缘。在这种情况下，所述炉壳体和所述炉盖移动机构优选被独立接地。
[0020] 发明的效果
[0021] 在根据本发明的电弧炉中，在炉壳体和炉壳体移动机构之间设置有绝缘构件(第一绝缘构件)。因此，即使在由于电极中流动的电流而导致电流在炉壳体中流动的情况下，也能够防止在炉壳体中流动的电流从炉壳体流动到炉壳体移动机构中。结果，防止了炉壳体移动机构被电流损坏。
[0022] 这里，在炉壳体移动机构包括第一部件和第二部件，第一部件相对于安装表面固定，第二部件被固定到炉壳体并且能够相对于第一部件移动，并且第一部件与第二部件电连接的情况下，第一部件和第二部件等电势。这样，即使由于在炉壳体和炉壳体移动机构之间电绝缘的第一绝缘构件的介质击穿等而导致在炉壳体移动机构中有电流流动，也不大可能出现电流在炉壳体移动机构中大范围地流动的现象。结果，能够高精度地防止炉壳体移动机构被严重损坏。
[0023] 在这种情况下，如果设置用于电连接在炉壳体移动机构的第一部件和第二部件之间的连接配线，其中连接配线具有能够跟随第二部件的整个可动范围的长度，则即使在第二部件相对于第一部件移动的时候也能够防止连接配线被损坏以及能够防止连接配线上受到过大的力。
[0024] 而且，在炉壳体和炉壳体移动机构被独立接地的情况下，能够更切实地防止炉壳体中流动的电流流动到炉壳体移动机构中。
[0025] 此外，在电弧炉还包括覆盖炉壳体的开口的炉盖、使炉盖相对于炉壳体移动的炉盖移动机构以及使炉盖移动机构和炉壳体之间电绝缘的第二绝缘构件的情况下，还能够防止在炉壳体中流动的电流流动到炉盖移动机构。因此，还可以防止构成炉盖移动机构的构件由于电流的原因被损坏。
[0027] 图1是示出根据本发明的实施方式的电弧炉的侧视图。
[0028] 图2是示出炉壳体移动机构和炉壳体绝缘构件的立体图，其中炉壳体绝缘构件由虚线以透视方式示出。
[0029] 图3是炉壳体移动机构的放大截面图。
[0030] 图4A和图4B是示出轴承连接配线的安装方法的具体示例的图；图4A示出从炉壳体移动机构的上侧看时的状态；图4B是沿着图4A中的A-A截取的截面图；在图4A中，虚线示出轴承连接配线在炉壳体转动50°时的状态。
具体实施方式
[0031] 将参照附图对根据本发明的实施方式的电弧炉进行说明。
[0032] (电弧炉的构造)
[0033] 图1至图4B示出根据本发明的实施方式的电弧炉1。电弧炉1安装于平台90。电弧炉1具有作为主体部的与专利文献1中描述的电弧炉类似的电弧炉(电弧炉)，并且电弧炉1包括炉壳体10、炉盖20以及电极25。另外，电弧炉1包括炉壳体移动机构30和具有炉盖移动机构43的炉盖保持单元40。另外，电弧炉1还包括作为绝缘构件的炉壳体绝缘构件(第一绝缘构件)51和炉盖绝缘构件(第二绝缘构件)52、炉壳体接地配线61、炉壳体移动机构接地配线
62以及炉盖移动机构接地配线63。
62以及炉盖移动机构接地配线63。
[0035] 炉盖20形成为大致圆盘形状并且能够关闭炉壳体10的开口。炉盖20由炉盖保持单元40保持并且在炉壳体10的上方执行上/下移动和转动移动，从而在炉壳体10的开口关闭的状态和该开口打开的状态之间移动。尽管炉盖20也由与炉壳体10的材料相同的材料形成，但是在炉盖的、下面将说明的电极25贯穿炉盖的位置附近的各部位处露出绝缘体。因此，在炉盖和电极25之间保持电绝缘。
[0036] 在本实施方式中，三个电极25(在图1中仅示出了两个电极)从上侧朝向炉壳体10的内部空间贯穿炉盖20。该三个电极25被配置为形成绕炉壳体10的中心轴线的大致等边三角形。当诸如废铁材料等的金属材料容纳在炉壳体10中，并且三个电极25被供给了诸如三相交流电等的电流以执行放电时，能够熔融金属材料。电极25与电弧炉10和炉盖20均电绝缘。
[0037] 电弧炉10经由炉壳体移动机构30被平台(安装表面)90支撑。如图2所示，炉壳体移动机构30包括金属制成的支撑框31并且炉壳体移动机构30具有均为大致环状的顶部表面和底部表面。炉壳体10经由大致环形板形状的炉壳体绝缘构件51被放置于作为支撑框31的顶面的上表面31a。多个凹部31d设置于支撑框31的上表面31a。由于形成于炉壳体10的凸部(未示出)与对应的凹部31d的结合以及炉壳体10的自重，炉壳体10被固定于支撑框31。炉壳体绝缘构件51使炉壳体10和支撑框31之间电绝缘。齿轮构件31b沿着支撑框31的内周表面形成。绝缘树脂以将炉壳体绝缘构件51埋在绝缘树脂中的方式填充在炉壳体10的底部和支撑框31之间。因此，用绝缘树脂填充了在炉壳体10的底部、炉壳体绝缘构件51以及支撑框31之间形成的各间隙。
[0038] 支撑框31由轴承32支撑。图3是示出炉壳体移动机构的在轴承32附近的一部分的截面图。轴承32被安装到固定于平台90的由金属制成的安装基座34。轴承32具有已知的摆动轴承(swing bearing)的构造，并且轴承32包括均由金属制成的外轮(第一部件)32a、内轮(第二部件)32b和配置在外轮32a与内轮32b之间的滚动元件(未示出)。内轮32b能够相对于外轮32a平滑地摆动。外轮32a固定于安装基座34，内轮32b固定于支撑框31的齿轮构件31b。轴承连接配线33电连接在支撑框31和安装基座34之间。轴承连接配线33具有能够跟随支撑框31的整个摆动范围或可转动范围的充分的长度。由于轴承32的外轮32a与安装基座
34接触，内轮32b与支撑框31接触，所以外轮32a和内轮32b通过轴承连接配线33彼此电连接。
34接触，内轮32b与支撑框31接触，所以外轮32a和内轮32b通过轴承连接配线33彼此电连接。
[0039] 在支撑框31的内周侧处设置具有两个彼此啮合的齿轮(第一齿轮35a和第二齿轮35b)的齿轮部35。尽管图2仅示出了一个齿轮部35，但是在内周的相反位置处还设置有与齿轮部35相同的另一个齿轮部。构成齿轮部35的第一齿轮35a与设置在支撑框31的内周面处的齿轮构件31b啮合。与第一齿轮35a啮合的第二齿轮35b的转动轴与液压马达(未示出)的输出轴耦合。
[0040] 通过对齿轮部35的液压马达进行驱动，能够使支撑框31在轴承32上摆动。结果，使炉壳体10在平台90上转动(摆动)。当炉壳体10转动时，电极25的沿着平台90的平面的各位置没有变化。因此，炉壳体10和电极25之间的相对配置根据炉壳体10的转动而改变。在支撑框31的内周侧可以适当地设置用于在支撑框31的转动停止的状态下保持支撑框31的止动机构(未示出)。
[0041] 炉盖保持单元40设置于共用平台90，炉壳体10经由炉壳体移动机构30安装于共用平台90。炉盖保持单元40通过炉盖支撑部41支撑炉盖20并执行炉盖20的上/下移动和转动移动。炉盖保持单元40还具有通过电极支撑部42来保持并执行电极25的上/下移动的功能。因此，炉盖保持单元40能够根据炉壳体10内的金属材料的熔融状态等来调整电极25的上/下位置。炉盖20的上/下移动和转动移动以及电极25的上/下移动由设置有轴承和液压缸的炉盖移动机构43驱动。炉盖支撑部41和电极支撑部42彼此电绝缘。炉盖绝缘构件52设置在炉盖支撑部41和炉盖移动机构43之间。因此，炉盖移动机构43与炉盖20和炉盖支撑部41电绝缘。炉盖保持单元的由炉盖绝缘构件52分开的炉盖移动机构43侧的部分通过炉盖移动机构接地配线63接地。
[0042] 安装电弧炉1的平台90为由金属制成的支架。平台90通过炉壳体移动机构接地配线62接地。炉壳体移动机构30的安装基座34以接触方式固定于平台90。因此，炉壳体移动机构30的轴承32在外轮32a部处通过炉壳体移动机构接地配线62接地。平台90可以设置有倾斜机构以用于使电弧炉1的诸如炉壳体10的构成构件倾斜，从而有助于熔融金属的流出以及有助于使炉渣从炉壳体10排出。
[0043] 尽管本电弧炉1设置有三个接地配线，即炉壳体接地配线61、炉壳体移动机构接地配线62以及炉盖移动机构接地配线63，但这三个接地配线都设置为独立的接地配线。例如，这三个接地配线61至63分别连接到在不同地点埋设到地下的三个接地电极。
[0044] (电弧炉的特征)
[0045] 如上所述，在根据本实施方式的电弧炉1中，可以通过借助于炉壳体移动机构30使炉壳体10相对于电极25转动来改变炉壳体10和电极25之间的位置关系。通过改变位置关系，能够提高炉壳体10内的加热和熔融金属材料的均匀性。即，由于电极25被配置为围绕大致筒状的炉壳体10的中心轴线的三角形形状，在炉壳体10中不可避免的产生了热点和冷点，热点靠近电极25并且容易成为高温度，冷点远离电极25并且不容易成为高温度。但是，通过在金属材料的熔融过程中转动炉壳体10来改变炉壳体10与电极25之间的位置关系，也能够适当地改变热点和冷点各自的位置，由此能够实现加热和熔融金属材料的均匀性。在热点和冷点各自的位置的改变的必要性和充分性方面，在电极数量为三个的情况下，炉壳体10的可转动角度优选地处于大致从50°到60°的范围内。
[0046] 在执行电弧放电的情况下，数十kA级别的交流电流到插入炉壳体10中的电极25。这种电流可能经由炉壳体10内的金属材料、炉壳体10和炉盖20等在炉壳体移动机构30或炉盖移动机构43中作为泄漏电流流动。另外，范围从数安培至数百安培的感应电流可能在炉壳体10表面的钢壳中流动。如果这种泄漏电流或感应电流从炉壳体10流到诸如炉盖移动机构43或炉壳体移动机构30的轴承等的可动部件，则甚至当炉壳体移动机构30或炉盖移动机构43处于静止状态时，也会在可动部件处产生电火花。因此，可能干扰可动部件的平滑移动，还可能造成诸如构成可动部件的材料的破损等的不可逆转的损坏。
[0047] 但是，在根据本实施方式的电弧炉1中，炉壳体绝缘构件51设置在炉壳体10和炉壳体移动机构30之间，从而使得炉壳体10和炉壳体移动机构30之间电绝缘。此外，在炉盖保持单元40中，炉盖绝缘构件52设置在炉盖支撑部41和炉盖移动机构43之间。由此，炉盖移动机构43也与炉盖20以及炉壳体10均绝缘，其中，在炉盖20的闭合状态下，炉壳体10在其钢壳处与炉盖20接触。根据该配置，如果在炉壳体10中有感应电流或泄漏电流流动，也能够防止这些电流流动到炉壳体移动机构30和炉盖移动机构43中。构成炉壳体绝缘构件51和炉盖绝缘材料52的绝缘材料可以是例如具有高耐热性的JIS-H型绝缘体，例如由硅树脂和玻璃形成的层叠体(硅层叠材料)。
[0048] 另外，在电弧炉1中，各组成元件独立接地。即，炉壳体10通过炉壳体接地配线61接地，炉壳体移动机构30经由平台90通过炉壳体移动机构接地配线62接地，炉盖移动机构43通过炉盖移动机构接地配线63接地。因此，即使由于例如施加至炉壳体绝缘构件51两端或炉盖绝缘构件52两端的高电压而在炉壳体绝缘构件51或炉盖绝缘构件52中出现介质击穿，在炉壳体10中流动的泄漏电流或感应电流也经由炉壳体接地配线61流向地电势(earth potential)，由此不可能流动到炉壳体移动机构30和炉盖移动机构43中。
[0049] 在电弧炉1中，轴承连接配线33电连接在炉壳体移动机构30的轴承32的外轮32a和内轮32b之间。因此，外轮32a和内轮32b被保持为等电势。另外，不仅外轮32a经由平台90和安装基座34通过炉壳体移动机构接地配线62接地，而且内轮32b也接地。结果，能够防止电流在外轮32a和内轮32b之间流动。因此，即使在炉壳体10中流动的泄漏电流或感应电流也在外轮32a和内轮32b中的一者中流动，也能够防止这些电流流动到外轮32a和内轮32b中的另一者中，并且能够防止在轴承32的大的范围中产生电火花。
[0050] 在图3中，简单地示出了轴承连接配线33为连接在支撑框31和安装基座34之间的配线。但是，只要能够使轴承32的外轮32a和内轮32b彼此电连接，轴承连接配线33的具体安装方法就可以是任何方法。在图4A和图4B中示出了这种安装方法的一个示例。在该示例中，与支撑框31的主体电导通的支架31c均设置在支撑框31的在高度方向上的大致中央部分。与平台90的主体电导通的连接杆91立设于平台90，各支架91a被以与对应的支撑框侧支架
31c位于大致相同的高度的方式设置在对应的连接杆91的上端。各连接杆91设置在轴承32的内轮32b的可动范围中的大致中心角位置。各轴承连接配线33的一端连接到对应的支撑框侧支架31c，各轴承连接配线33的另一端连接到对应的连接杆侧支架91a。各轴承连接配线33均具有能够跟随轴承32的内轮32b的整个可动范围的足够长度。各轴承连接配线33的长度和对应的两个支架31c和91a的位置在内轮32b的整个可动范围内以各轴承连接配线33位于诸如安装到驱动单元的必需单元等的障碍物(未示出)的上方的方式设置，其中驱动单元用于驱动轴承32并且设置于平台90。
31c位于大致相同的高度的方式设置在对应的连接杆91的上端。各连接杆91设置在轴承32的内轮32b的可动范围中的大致中心角位置。各轴承连接配线33的一端连接到对应的支撑框侧支架31c，各轴承连接配线33的另一端连接到对应的连接杆侧支架91a。各轴承连接配线33均具有能够跟随轴承32的内轮32b的整个可动范围的足够长度。各轴承连接配线33的长度和对应的两个支架31c和91a的位置在内轮32b的整个可动范围内以各轴承连接配线33位于诸如安装到驱动单元的必需单元等的障碍物(未示出)的上方的方式设置，其中驱动单元用于驱动轴承32并且设置于平台90。
[0051] 当通过利用对应的支架31c和91a来连接轴承连接配线33时，能够高可靠性地确保轴承32的外轮32a和内轮32b之间的导电性。此外，当使各轴承连接配线33均具有能够跟随内轮32b的整个可转动范围的长度时，能够防止各轴承连接配线33被损坏或防止在内轮32b的如图4A中的实线和虚线所示的整个可转动范围内被施加过大的外力。特别地，如图4B所示，如果各轴承连接配线33的长度均被设定为略长使得各轴承连接配线能够在内轮32b的整个可转动范围内保持弯曲状态而不会被拉伸，则能够有效地防止各轴承连接配线33被损坏或受到过大的外力。
[0052] 此外，当各轴承连接配线33均被配置在平台90的平面上方以及诸如被安装到用于驱动轴承32且设置于平台90的驱动单元上的必需单元等的障碍物(未示出)的上方时，各轴承连接配线33均能够在轴承32的内轮32b转动时避免障碍物的干扰。在作为相对于轴承连接配线33而言的障碍物的构件被设置在平台90上方的、轴承连接配线33伴随着内轮32b的转动而通过的区域的情况下，当轴承连接配线33没有被配置成沿着平台90的平面铺设而是配置在平台90的平面上方、优选在障碍物的上方时，能够避免轴承连接配线33受到障碍物干扰。尽管轴承连接配线33优选地具有能够保持上述弯曲状态的长度，但是期望该长度设定为弯曲部分不会接触障碍物的程度。在各连接杆91被设置在内轮32b的可动范围的大致中心角位置的情况下，能够在内轮32b的整个可动范围内容易地确保对应的轴承连接配线33的弯曲状态而不会使对应的轴承连接配线33过分伸长。
[0053] 如上所述，尽管详细说明了根据本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式，而是可以在不背离本发明主旨的范围内进行各种方式的变化和变型。例如，炉壳体的移动并不限于围绕炉壳体的中心轴线转动(摆动)，而可以是在平台上的任何移动。此外，炉壳体移动机构并不限于使用轴承的机构，还可以是例如使用辊的机构。
[0054] 本申请基于2014年11月5日提交的日本专利申请No.2014-225148以及2015年7月24日提交的No.2015-146743，上述专利申请的内容通过引用合并于此。
[0055] 附图标记说明
[0056] 1 电弧炉
[0057] 10 炉壳体
[0058] 20 炉盖
[0059] 25 电极
[0060] 30 炉壳体移动机构
[0061] 31 支撑框
[0062] 31c 支架
[0063] 32 轴承
[0064] 32a 外轮
[0065] 32b 内轮
[0066] 33 轴承连接配线
[0067] 34 安装基座
[0068] 35 齿轮部
[0069] 40 炉盖保持单元
[0070] 41 炉盖支撑部
[0071] 42 电极支撑部
[0072] 43 炉盖移动机构
[0073] 51 炉壳体绝缘构件(第一绝缘构件)
[0074] 52 炉盖绝缘构件(第二绝缘构件)
[0075] 61 炉壳体接地配线
[0076] 62 炉壳体移动机构接地配线
[0077] 63 炉盖移动机构接地配线
[0078] 90 平台(安装表面)
[0079] 91 连接杆
[0080] 91a 支架
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