RU2601846C2 - Electrode holder of electric arc furnace - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to electrometallurgy, particularly, to arc melting and its furnaces for melting and heating of metal. Electrode holder consists of head with yoke and contact plate for current supply to graphitized electrode conducting sleeves for transmitting current from flexible cables to contact plate and spring-hydraulic mechanism clamp or release of the electrode, wherein at current-conducting sleeve outer surface along its length there are ribs in form of wave, which width by 2-10 times more than its height.

EFFECT: invention allows to create rigid structure to prevent vibration electrode holder under effect of impact of short-circuit currents at minimum external dimensions of the cross section of sleeve, to reduce active and inductive resistance of current-carrying sleeve and reducing electric losses during operation of furnace by increasing perimeter of electrode holder section.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электрометаллургии, а именно к дуговым плавильным и ковшевым электропечам переменного и постоянного тока для плавки и нагрева металла, оснащенным электрододержателями с токопроводящими рукавами.The invention relates to electrometallurgy, and in particular to arc melting and ladle electric furnaces of alternating and direct current for melting and heating of metal, equipped with electrode holders with conductive sleeves.

Известен электрододержатель дуговой электропечи, содержащий токоведущий рукав, механизм зажима электрода и головку с контактными щеками, в котором токоведущий слой рукава выполнен в виде монолитной полой заготовки из алюминиевого сплава, армированного пучком стальных труб (см. патент РФ RU 2145469 С1).Known electrode holder of an electric arc furnace containing a current-carrying sleeve, an electrode clamping mechanism and a head with contact cheeks, in which the current-carrying layer of the sleeve is made in the form of a monolithic hollow billet of aluminum alloy reinforced with a bundle of steel pipes (see RF patent RU 2145469 C1).

Известен также электрододержатель дуговой печи, несущий токопроводящий рукав которого выполнен в виде полой заготовки прямоугольной или овальной формы с каналами водяного охлаждения (см. описание германского патента DE 4236158 С1 от 17.03.94 г.).Also known is the electrode holder of the arc furnace, the conductive sleeve of which is made in the form of a hollow billet of rectangular or oval shape with water cooling channels (see the description of German patent DE 4236158 C1 of 03/17/94).

Известен также принятый за прототип электрододержатель дуговой печи, состоящий из головки с контактной пластиной, токопроводящего рукава и пружинно-гидравлического механизма зажима или разжима электрода, оснащенный датчиком усилия зажима электрода (см. патент РФ RU 2316704 С1).Also known is the prototype of the electrode holder of the arc furnace, consisting of a head with a contact plate, a conductive sleeve and a spring-hydraulic mechanism for clamping or expanding the electrode, equipped with an electrode clamping force sensor (see RF patent RU 2316704 C1).

Недостатком известных конструкций электрододержателя является необходимость значительного увеличения его периметра и массы для достижения необходимого значения момента инерции и уменьшения в результате этого вибрации рукава электрододержателей под действием ударных коротких замыканий и резонансных явлений.A disadvantage of the known constructions of the electrode holder is the need to significantly increase its perimeter and mass to achieve the required value of the moment of inertia and to reduce the vibration of the sleeve of the electrode holders as a result of shock short circuits and resonance phenomena.

Для устранения вышеуказанных недостатков известных конструкций электрододержателя и обеспечения необходимой жесткости при минимальных габаритах наружного периметра предлагается конструкция электрододержателя, состоящего из головки с хомутом и контактной пластиной для передачи тока от гибких кабелей короткой сети к контактной пластине и механизма зажима/разжима электрода. Отличительная особенность предлагаемой конструкции электрододежателя, обеспечивающая его преимущества перед известными конструкциями, заключается в том, что для увеличения жесткости и длины периметра без увеличения массы токопроводящего рукава для достижения необходимого значения момента инерции на наружной поверхности корпуса вдоль его длины выполнены ребра в виде «волны».To eliminate the above disadvantages of the known designs of the electrode holder and provide the necessary rigidity at the minimum dimensions of the outer perimeter, an electrode holder design is proposed, consisting of a head with a clamp and a contact plate for transmitting current from flexible cables of a short network to the contact plate and an electrode clamping / expanding mechanism. A distinctive feature of the proposed design of the electric holder, which provides its advantages over the known designs, is that to increase the rigidity and length of the perimeter without increasing the mass of the conductive sleeve to achieve the required value of the moment of inertia on the outer surface of the housing along its length made ribs in the form of a "wave".

Благодаря вышеописанной конструкции достигаются следующие преимущества заявляемого электрододержателя без увеличения массы по сравнению с известными аналогами:Thanks to the above construction, the following advantages of the inventive electrode holder are achieved without increasing the mass in comparison with known analogues:

- обеспечивается необходимая жесткость, препятствующая вибрации электрододержателя под действием ударных токов короткого замыкания при минимальных наружных габаритах поперечного сечения токопроводящего рукава;- provides the necessary rigidity, preventing the vibration of the electrode holder under the action of shock currents of short circuit with minimum external dimensions of the cross section of the conductive sleeve;

- обеспечивается увеличение периметра сечения электрододержателя, благодаря чему снижается активное и индуктивное сопротивление токопроводного рукава и, следовательно, уменьшаются электрические потери при работе печи. При этом в связи с тем, что ширина волны в 2-10 раз больше ее высоты, которая в свою очередь составляет 0,1-0,3 глубины проникновения магнитного поля в толщину материала, из которого изготовлен токопроводящий рукав электрододержателя, достигается практически равномерное распределение плотности тока по периметру рукава, что исключает локальные перегревы рукава при протекании по нему токов в десятки килоампер.- provides an increase in the perimeter of the cross section of the electrode holder, thereby reducing the active and inductive resistance of the conductive sleeve and, therefore, reduce electrical losses during operation of the furnace. Moreover, due to the fact that the wavelength is 2-10 times greater than its height, which in turn is 0.1-0.3 the depth of penetration of the magnetic field into the thickness of the material from which the conductive sleeve of the electrode holder is made, an almost uniform distribution is achieved current density along the perimeter of the sleeve, which eliminates local overheating of the sleeve when currents flowing through it in tens of kiloamperes.

При исследовании отличительных признаков заявляемого электрододержателя не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся конструктивного исполнения токоведущего рукава. Проведенный в процессе оформления заявки на предложенное изобретение поиск по научно-техническим источникам информации и выявлению источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, не позволил обнаружить аналог, характеризующийся признаками, тождественными существенным признакам данного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков позволил выявить ряд существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков заявленной конструкции электрододержателя, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «новизна».In the study of the distinguishing features of the inventive electrode holder did not reveal any similar known solutions regarding the design of the conductive sleeve. Conducted in the process of filing an application for the proposed invention, a search for scientific and technical sources of information and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention did not allow to find an analogue characterized by features identical to the essential features of this invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype as the closest in the totality of features made it possible to identify a number of distinctive features relative to the technical result of the claimed design of the electrode holder set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Дополнительный поиск известных решений для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» не выявил признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного электрододержателя или вытекающие явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».An additional search for known solutions to verify compliance of the claimed invention with the condition "inventive step" did not reveal signs that match the distinctive features of the prototype of the claimed electrode holder or resulting explicitly from the prior art. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На фиг. 1 изображен заявленный электрододержатель, вид сбоку, на фиг. 2 - сечение рукава электрододержателя, а на фиг. 3 - геометрия «волны».In FIG. 1 shows the claimed electrode holder, side view, in FIG. 2 is a sectional view of an electrode holder sleeve, and in FIG. 3 - geometry of the "wave".

Электрододержатель включает головку, состоящую из хомута (1) с контактной пластиной (2) для передачи тока к графитированному электроду (9), токопроводящего рукава (3) для передачи тока от гибких кабелей (4) к контактной пластине (2) и пружинно-гидравлического механизма (5) зажима/разжима электрода (9). В поперечном сечении (фиг. 2) рукав выполнен в форме эллипса (6), вписанного в прямоугольник (7). На наружной поверхности выполнены ребра (8) в виде волны, ширина которых в 2-10 раз больше их высоты, при этом высота составляет 0,1-0,3 глубины проникновения магнитного поля в толщину материала, из которого изготовлен токопроводящий рукав электрододержателя.The electrode holder includes a head consisting of a clamp (1) with a contact plate (2) for transmitting current to a graphite electrode (9), a conductive sleeve (3) for transmitting current from flexible cables (4) to the contact plate (2) and spring-hydraulic mechanism (5) for clamping / expanding the electrode (9). In cross section (Fig. 2), the sleeve is made in the form of an ellipse (6) inscribed in a rectangle (7). On the outer surface, ribs (8) are made in the form of a wave, the width of which is 2-10 times greater than their height, while the height is 0.1-0.3 of the depth of penetration of the magnetic field into the thickness of the material from which the conductive sleeve of the electrode holder is made.

Таким образом, вышеперечисленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого электрододержателя следующих совокупных условий;Thus, the above data indicate that when using the inventive electrode holder the following cumulative conditions;

- заявляемое изобретение предназначено для использования в металлургии для плавки и нагрева металла в дуговых плавильных и ковшевых электропечах;- the claimed invention is intended for use in metallurgy for melting and heating metal in arc melting and ladle electric furnaces;

- подтверждена возможность реализации заявленного изобретения с помощью описанных в заявке средств и методов;- confirmed the possibility of implementing the claimed invention using the means and methods described in the application;

- преимущество изобретения состоит в возможности увеличения надежности и срока службы электрододержателя в результате увеличения жесткости его конструкции при уменьшении габаритов, в снижении электрических потерь и эксплуатационных затрат. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».- the advantage of the invention lies in the possibility of increasing the reliability and service life of the electrode holder as a result of increasing the rigidity of its structure while reducing dimensions, in reducing electrical losses and operating costs. Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims (1)

Электрододержатель дуговой электропечи, содержащий головку с хомутом и контактной пластиной для подачи тока к графитированному электроду, токопроводящий рукав для передачи тока от гибких кабелей контактной пластине и пружинно-гидравлический механизм зажима или разжима электрода, отличающийся тем, что на наружной поверхности токопроводящего рукава вдоль его длины выполнены ребра в виде волны, ширина которой в 2-10 раз больше ее высоты.  An electrode holder of an electric arc furnace containing a head with a clamp and a contact plate for supplying current to a graphite electrode, a conductive sleeve for transmitting current from flexible cables to the contact plate and a spring-hydraulic mechanism for clamping or expanding the electrode, characterized in that on the outer surface of the conductive sleeve along its length ribs made in the form of a wave, the width of which is 2-10 times greater than its height.

Images