直流电弧炉
阅读：212发布：2020-05-13
专利汇可以提供直流电弧炉专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的直流 电弧 炉具有在其下部设有底部 电极 (1)的炉体(2)、用于将该炉体(2)的上部封闭的 炉盖 (3)、在该炉盖(3)的大致中心 位置 形成的原料投入口(25)和在沿横向将该原料投入口(25)夹在中间的沿上下方向贯通上述炉盖(3)的2根上部电极(26)，(27)。从原料投入口(25)连续地装入废 铁 原料，并使电弧指向位于炉体(2)中心的废铁原料。，下面是直流电弧炉专利的具体信息内容。
技术领域
本发明涉及熔化以废铁或生铁作为料块的炼铁原料(以下称为 废铁原料)的直流电弧炉。
背景技术
以往，熔化废铁原料时使用图1和图2所示的直流电弧炉。
直流电弧炉具有炉体2、炉盖3、1根上部电极4(阴极)、集尘管 道5、炉盖开闭装置6和电极升降装置7。在炉体2下部设有底部电极 1(阳极)；炉盖3用于将该炉体2的上部封闭；上部电极4从该炉盖3 的中心沿上下方向贯通；集尘管道5与上述炉盖3连接；炉盖开闭装 置6支持上述炉盖3可使其升降和转动；电极升降装置7安装在该 炉盖开闭装置6上，用于使上述上部电极4升降。
另外，上述炉体2通过摇杆9支持在下部台架8上，可以转动， 在移开炉盖3的状态下，利用倾斜驱动装置10的动作使炉体2倾 斜，从而使内部已熔化的铁水11从出铁口12流到铁水包台车13 上的铁水包14内。
在熔化废铁原料15时，利用炉盖开闭装置6使上述炉盖3上升 并转动到旁边将炉体2的上部打开后，利用提斗等将用图中未示出 的设在别的位置的预热装置预热过的废铁原料15装到炉体2内，然 后用上述炉盖3将炉体2封闭，在利用集尘管道5从炉体2内抽风 的状态下，使上部电极4下降到指定位置后，向电极1，4之间通电， 使之发生并保持电弧16，使废铁原料15熔化。
这时，废铁原料15相对于其容积实际重量非常小，所以，一次熔 化不能得到额定的铁水量，因此，当一次熔化结束之后，便停止向电 极1，4间通电，将炉盖4打开，再次追加装入废铁原料15，这样，通 过多次反复进行和上述一样的熔化作业之后，才利用倾斜驱动装置 10使炉体2倾斜，使铁水11从出铁口12流到铁水包14内。
但是，在上述先有的直流电弧炉中，在装入废铁原料15时，每次 都要打开炉盖3，于是，炉体2内的高温气体便向炉外部释放，结果， 向外部释放大量的热，造成巨大的热损失，并且还有大量的粉尘飞散 问题，同时，还有产生噪音的问题以及在进行废铁原料15的追加装 入期间由于中断熔化作业而损失燃弧时间引起铁水11的温度降低， 从而大大降低熔化效率的问题。
另外，由于在炉体2内的废铁原料15与上部电极4之间发生的 电弧16迅速地移动到废铁原料15上而引起闪烁及短路，所以，在电 源系统中存在发生大的电压变动等问题。
作为用以解决上述问题的直流电弧炉，人们设计了连续装入式 的直流电弧炉，该连续装入式的直流电弧炉如图3所示，在炉体2的 侧部或者如用假想线所示的那样在炉盖3上的上部电极4的侧部设 置用于进行装入废铁原料15的原料投入口17，利用送料装置17a 连续地将废铁原料15从上述原料投入口17装入炉体2内，以此来 解决由于开闭炉盖3而引起的问题和闪烁问题。
但是，在上述图3所示的先有的连续装入式直流电弧炉中，由于 废铁原料15的追加装入相对于上部电极4是从侧部进行的，所以， 追加装入的废铁原料15总是在炉体2内的一侧形成原料堆，于是， 炉体2内的温度分布就不对称了，需要使用别的加热装置，另外，由 于熔化残留物等使熔化时间延迟，从而大大降低熔化效率，由于以靠 近炉体2的炉壁23的一侧的熔化为主，所以，炉体2容易受到局部 损伤。
本发明就是为了克服上述先有的问题而做出的，目的在于提供 一种直流电弧炉，可以从2根上部电极之间连续地装入废铁原料，通 过使两电极的电弧指向炉体中心的废铁原料，可以提高废铁原料的 熔化效率，并且可以实现炉体的小型化和防止炉壁损伤，以及提高热 效率。
发明的公开
在本发明中，在将所需量的废铁原料已装入由炉盖封闭的炉体 内的状态下，使上部电极下降到指定位置，向底部电极与上部电极之 间通电，使之发生并保持电弧，进行原料的熔化。在原料进行熔化时， 连续地每次将一定量的原料从原料投入口装入炉体内。这时，从原料 投入口装入的原料被供给到2根上部电极的正中间部分，并且，2根 上部电极发生的电弧相互指向炉体的中心，对着装入的原料作用，所 以，可以提高原料的熔化效率。
另外，在本发明中，由于将原料预热装入装置设在原料投入口的 上部，所以，可以利用从炉体排出的高温气体将废铁原料直接加热后 再装入炉体内，从而可以提高上述原料的熔化效率，同时，可以节约 向直流电弧炉的投入热量，减少运转费用。
附图的简单说明
图1是先有的直流电弧炉的一个例子的纵剖正视图，
图2是图1的纵剖侧视图，
图3是先有的连续装入式直流电弧炉的一个例子的剖面图，
图4是本发明的一个实施例的纵割侧视图，
图5是沿图4中的V-V箭头方向的视图，
图6是沿图4中的VI-VI箭头方向的视图。
实施本发明的最佳实施例
下面，参照附图说明本发明的实施例。
图4～图6是权利要求1和2所述的发明的一个实施例，图中， 和图1～图3相同的部分标以相同的符号。
在下部设有底部电极1并且平面形状呈椭圆形的炉体2的上部 设有用于封闭炉体2的炉盖3，在该炉盖3的大致中心的位置形成 原料投入口25，在上述炉盖3上沿上述椭圆的长轴方向贯通地设有 2根上部电极26，27，将上述原料投入口25夹在中间。
上部电极26，27由电极升降装置28支持，可以分别单独上下移 动，另外，上部电极26，27还通过上部导体29与电源30连接，并且， 上述底部电极1也通过下部导体31与上述电源30连接。
上述炉体2具有以上述2根上部电极26，27为焦点的椭圆形 状，并且在与椭圆的长轴方向垂直的方向的一侧设有出铁口32，该 出铁口可以用堵眼器等用具堵塞。另外，炉盖3通过密封装置33设 置在炉体2的上部，在检修炉体2时可以取下来。
另外，在上述原料投入口25的上部，设置具有填充槽式热交换 器34的原料预热装入装置35，在该原料预热装入装置35的填充槽 式热交换器34的上部位置设有由挡板等构成的密封器36，在该密 封器36的下侧，通过排气管38与具有热交换器、集尘装置和排风扇 等排气装置37连接。图中，39是向原料预热装入装置35的密封器 36的上部供给废铁原料15的原料供给装置，40是将由填充槽式热 交换器34预热过的废铁原料15推到原料投入口25上进行连续地 装入用的原料装入装置，41是圆筒等可倾装置，用于在检修炉体2 时使炉体2倾斜将炉体2内的铁水11和炉滓等全部排出。
在进行熔化废铁原料15时，在将所需量的废铁原料15已装入 由炉盖3封闭的炉体2内的状态下，向底部电极1与上部电极26、27 之间通电，使之发生电弧16，使废铁原料15熔化。在废铁原料15开 始熔化后，从原料投入口25连续地每次装入一定量的废铁原料15。 这时，从原料投入口25投入的废铁原料15被装入到2根上部电极 27，28的正中间部分，因此，在上述炉体2内的温度分布对称的状态 下进行熔化，结果，不会产生未熔块等，从而可以提高熔化效率。
另外，由于上述各上部电极26、27产生的电弧16的作用都是指 向废铁原料1 5装入的中心部分，所以，可以更有效地熔化连续投入 的废铁原料15。
即，在图5中，沿箭头方向流过图中左侧的上部电极26的电流 (方向向上)，按右手螺旋法则产生的右螺旋磁场24被图中右侧的上 部电极27横切，根据该电流方向(向上)和磁场方向(垂直纸面向 里)，按弗莱铭左手定则，上述右侧上部电极27发生的电弧16受到 从右向左的力F的作用，同样，横切由右侧上部电极27产生的磁场 24的左侧上部电极26发生的电弧16，由于磁场24的方向垂直纸面 向外而受到从左向右的力F的作用，于是，上部电极26，27产生的电 弧16相互指向中心，所以，可以有效地熔化向该中心供给的废铁原 料15。
上述上部电极(碳精电极)26，27价格高，由于氧化消耗快，要求 尽可能减小电极的表面积，所以，最少设置2根上部电极26，27，以 便将废铁原料15供给到它们之间，尽可能抑制电极的消耗。
在所需量的废铁原料15熔化完时，利用图中未示出的开口装置 将出铁口32打开，使铁水11流出。这时，为了确保下一次熔化作业 时的通电的可靠性，在炉体2的底部留下所需量的铁水11。
另外，在需要对炉体2进行检修时，从炉盖3上将上部电极26， 27拔出或者将炉盖3取走之后，利用可倾装置41使炉体2倾斜，将 炉体2底部的铁水11和废滓全部排出。
按照上述实施例，与先有的连续装入式直流电弧炉相比，由于电 弧16指向装入到中心的废铁原料15，所以，在短时间内可以非常有 效地进行废铁原料的熔化，并且由于炉内温度分布对称，所以，可以 进一步提高熔化效率，同时还可以减少对炉壁23的损耗。
另外，由于将原料预热装入装置35设在原料投入口25上，可以 利用从炉体2排出的高温气体直接加热废铁原料15，并且不必打开 炉盖3就可以连续地装入废铁原料15，所以，不仅可以提高上述废 铁原料15的熔化效率，而且可以节约向直流电弧炉的投入热量，降 低运转费用。
本发明不限于上述实施例，炉体的形状可以采用圆筒形、椭圆 形、长方形等各种形状，原料预热装入装置可以采用各种方式，在不 超出本发明的技术范围内可以作各种变更。
工业上利用的可能性
在熔化废铁原料的直流电弧炉内，从2根上部电极间形成的原 料投入口连续地装入废铁原料，通过使电弧指向炉体中心的废铁原 料，可以提高废铁原料的熔化效率，可以使炉体实现小型化，以及防 止炉壁的损耗，减少投入热量。
直流电弧炉具有炉体2、炉盖3、1根上部电极4(阴极)、集尘管 道5、炉盖开闭装置6和电极升降装置7。在炉体2下部设有底部电极 1(阳极)；炉盖3用于将该炉体2的上部封闭；上部电极4从该炉盖3 的中心沿上下方向贯通；集尘管道5与上述炉盖3连接；炉盖开闭装 置6支持上述炉盖3可使其升降和转动；电极升降装置7安装在该 炉盖开闭装置6上，用于使上述上部电极4升降。
另外，上述炉体2通过摇杆9支持在下部台架8上，可以转动， 在移开炉盖3的状态下，利用倾斜驱动装置10的动作使炉体2倾 斜，从而使内部已熔化的铁水11从出铁口12流到铁水包台车13 上的铁水包14内。
在熔化废铁原料15时，利用炉盖开闭装置6使上述炉盖3上升 并转动到旁边将炉体2的上部打开后，利用提斗等将用图中未示出 的设在别的位置的预热装置预热过的废铁原料15装到炉体2内，然 后用上述炉盖3将炉体2封闭，在利用集尘管道5从炉体2内抽风 的状态下，使上部电极4下降到指定位置后，向电极1，4之间通电， 使之发生并保持电弧16，使废铁原料15熔化。
这时，废铁原料15相对于其容积实际重量非常小，所以，一次熔 化不能得到额定的铁水量，因此，当一次熔化结束之后，便停止向电 极1，4间通电，将炉盖4打开，再次追加装入废铁原料15，这样，通 过多次反复进行和上述一样的熔化作业之后，才利用倾斜驱动装置 10使炉体2倾斜，使铁水11从出铁口12流到铁水包14内。
但是，在上述先有的直流电弧炉中，在装入废铁原料15时，每次 都要打开炉盖3，于是，炉体2内的高温气体便向炉外部释放，结果， 向外部释放大量的热，造成巨大的热损失，并且还有大量的粉尘飞散 问题，同时，还有产生噪音的问题以及在进行废铁原料15的追加装 入期间由于中断熔化作业而损失燃弧时间引起铁水11的温度降低， 从而大大降低熔化效率的问题。
另外，由于在炉体2内的废铁原料15与上部电极4之间发生的 电弧16迅速地移动到废铁原料15上而引起闪烁及短路，所以，在电 源系统中存在发生大的电压变动等问题。
作为用以解决上述问题的直流电弧炉，人们设计了连续装入式 的直流电弧炉，该连续装入式的直流电弧炉如图3所示，在炉体2的 侧部或者如用假想线所示的那样在炉盖3上的上部电极4的侧部设 置用于进行装入废铁原料15的原料投入口17，利用送料装置17a 连续地将废铁原料15从上述原料投入口17装入炉体2内，以此来 解决由于开闭炉盖3而引起的问题和闪烁问题。
但是，在上述图3所示的先有的连续装入式直流电弧炉中，由于 废铁原料15的追加装入相对于上部电极4是从侧部进行的，所以， 追加装入的废铁原料15总是在炉体2内的一侧形成原料堆，于是， 炉体2内的温度分布就不对称了，需要使用别的加热装置，另外，由 于熔化残留物等使熔化时间延迟，从而大大降低熔化效率，由于以靠 近炉体2的炉壁23的一侧的熔化为主，所以，炉体2容易受到局部 损伤。
本发明就是为了克服上述先有的问题而做出的，目的在于提供 一种直流电弧炉，可以从2根上部电极之间连续地装入废铁原料，通 过使两电极的电弧指向炉体中心的废铁原料，可以提高废铁原料的 熔化效率，并且可以实现炉体的小型化和防止炉壁损伤，以及提高热 效率。
发明的公开
在本发明中，在将所需量的废铁原料已装入由炉盖封闭的炉体 内的状态下，使上部电极下降到指定位置，向底部电极与上部电极之 间通电，使之发生并保持电弧，进行原料的熔化。在原料进行熔化时， 连续地每次将一定量的原料从原料投入口装入炉体内。这时，从原料 投入口装入的原料被供给到2根上部电极的正中间部分，并且，2根 上部电极发生的电弧相互指向炉体的中心，对着装入的原料作用，所 以，可以提高原料的熔化效率。
另外，在本发明中，由于将原料预热装入装置设在原料投入口的 上部，所以，可以利用从炉体排出的高温气体将废铁原料直接加热后 再装入炉体内，从而可以提高上述原料的熔化效率，同时，可以节约 向直流电弧炉的投入热量，减少运转费用。
附图的简单说明
图1是先有的直流电弧炉的一个例子的纵剖正视图，
图2是图1的纵剖侧视图，
图3是先有的连续装入式直流电弧炉的一个例子的剖面图，
图4是本发明的一个实施例的纵割侧视图，
图5是沿图4中的V-V箭头方向的视图，
图6是沿图4中的VI-VI箭头方向的视图。
实施本发明的最佳实施例
下面，参照附图说明本发明的实施例。
图4～图6是权利要求1和2所述的发明的一个实施例，图中， 和图1～图3相同的部分标以相同的符号。
在下部设有底部电极1并且平面形状呈椭圆形的炉体2的上部 设有用于封闭炉体2的炉盖3，在该炉盖3的大致中心的位置形成 原料投入口25，在上述炉盖3上沿上述椭圆的长轴方向贯通地设有 2根上部电极26，27，将上述原料投入口25夹在中间。
上部电极26，27由电极升降装置28支持，可以分别单独上下移 动，另外，上部电极26，27还通过上部导体29与电源30连接，并且， 上述底部电极1也通过下部导体31与上述电源30连接。
上述炉体2具有以上述2根上部电极26，27为焦点的椭圆形 状，并且在与椭圆的长轴方向垂直的方向的一侧设有出铁口32，该 出铁口可以用堵眼器等用具堵塞。另外，炉盖3通过密封装置33设 置在炉体2的上部，在检修炉体2时可以取下来。
另外，在上述原料投入口25的上部，设置具有填充槽式热交换 器34的原料预热装入装置35，在该原料预热装入装置35的填充槽 式热交换器34的上部位置设有由挡板等构成的密封器36，在该密 封器36的下侧，通过排气管38与具有热交换器、集尘装置和排风扇 等排气装置37连接。图中，39是向原料预热装入装置35的密封器 36的上部供给废铁原料15的原料供给装置，40是将由填充槽式热 交换器34预热过的废铁原料15推到原料投入口25上进行连续地 装入用的原料装入装置，41是圆筒等可倾装置，用于在检修炉体2 时使炉体2倾斜将炉体2内的铁水11和炉滓等全部排出。
在进行熔化废铁原料15时，在将所需量的废铁原料15已装入 由炉盖3封闭的炉体2内的状态下，向底部电极1与上部电极26、27 之间通电，使之发生电弧16，使废铁原料15熔化。在废铁原料15开 始熔化后，从原料投入口25连续地每次装入一定量的废铁原料15。 这时，从原料投入口25投入的废铁原料15被装入到2根上部电极 27，28的正中间部分，因此，在上述炉体2内的温度分布对称的状态 下进行熔化，结果，不会产生未熔块等，从而可以提高熔化效率。
另外，由于上述各上部电极26、27产生的电弧16的作用都是指 向废铁原料1 5装入的中心部分，所以，可以更有效地熔化连续投入 的废铁原料15。
即，在图5中，沿箭头方向流过图中左侧的上部电极26的电流 (方向向上)，按右手螺旋法则产生的右螺旋磁场24被图中右侧的上 部电极27横切，根据该电流方向(向上)和磁场方向(垂直纸面向 里)，按弗莱铭左手定则，上述右侧上部电极27发生的电弧16受到 从右向左的力F的作用，同样，横切由右侧上部电极27产生的磁场 24的左侧上部电极26发生的电弧16，由于磁场24的方向垂直纸面 向外而受到从左向右的力F的作用，于是，上部电极26，27产生的电 弧16相互指向中心，所以，可以有效地熔化向该中心供给的废铁原 料15。
上述上部电极(碳精电极)26，27价格高，由于氧化消耗快，要求 尽可能减小电极的表面积，所以，最少设置2根上部电极26，27，以 便将废铁原料15供给到它们之间，尽可能抑制电极的消耗。
在所需量的废铁原料15熔化完时，利用图中未示出的开口装置 将出铁口32打开，使铁水11流出。这时，为了确保下一次熔化作业 时的通电的可靠性，在炉体2的底部留下所需量的铁水11。
另外，在需要对炉体2进行检修时，从炉盖3上将上部电极26， 27拔出或者将炉盖3取走之后，利用可倾装置41使炉体2倾斜，将 炉体2底部的铁水11和废滓全部排出。
按照上述实施例，与先有的连续装入式直流电弧炉相比，由于电 弧16指向装入到中心的废铁原料15，所以，在短时间内可以非常有 效地进行废铁原料的熔化，并且由于炉内温度分布对称，所以，可以 进一步提高熔化效率，同时还可以减少对炉壁23的损耗。
另外，由于将原料预热装入装置35设在原料投入口25上，可以 利用从炉体2排出的高温气体直接加热废铁原料15，并且不必打开 炉盖3就可以连续地装入废铁原料15，所以，不仅可以提高上述废 铁原料15的熔化效率，而且可以节约向直流电弧炉的投入热量，降 低运转费用。
本发明不限于上述实施例，炉体的形状可以采用圆筒形、椭圆 形、长方形等各种形状，原料预热装入装置可以采用各种方式，在不 超出本发明的技术范围内可以作各种变更。
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在熔化废铁原料的直流电弧炉内，从2根上部电极间形成的原 料投入口连续地装入废铁原料，通过使电弧指向炉体中心的废铁原 料，可以提高废铁原料的熔化效率，可以使炉体实现小型化，以及防 止炉壁的损耗，减少投入热量。
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