专利名称：一种直流电弧炉可调换炉盖中心构件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冶金行业的直流电弧炉技术，尤其是指用于直流电弧炉的炉盖装置。
目前世界上现有冶金工厂使用的直流电弧炉炉盖，普遍由永久固定框架和可调换炉盖中心构件两部分组成。经常见到的可调换炉盖中心构件的结构是略呈倒圆锥形状(上口略大、下口略小)的耐火材料构件中心处有一个用于通过冶炼电极的柱形孔；金属水冷管沿倒圆锥形耐火材料外圆圆周环绕分布；整体呈“中心开孔的倒圆锥形”，其内孔尺寸略大于直流电弧炉的电极尺寸，外径与直流电弧炉炉盖的永久固定框架尺寸匹配。其不足之处在于由于倒圆锥形耐火材料的外径、内径的间隔距离较大，沿外圆圆周分布的金属水冷管对炉盖中心构件的冷却效果较差，造成高温电极和炉内高温火焰对炉盖耐火材料的严重烧损，引起可调换炉盖中心构件使用寿命短，设备检修时间短；同时，这种结构的可调换炉盖中心构件的耐火材料使用量较大，制造成本较高。
本实用新型的目的在于提供一种新型的直流电弧炉可调换炉盖中心构件，它是对现有直流电弧炉可调换炉盖中心构件的改进，不仅减少了耐火材料的使用量，降低制造成本；更重要的是大大强化了金属水冷管的冷却效果，使可调换炉盖中心构件的使用寿命明显提高。
本实用新型设计的一种直流电弧炉可调换炉盖用中心构件，它由耐火材料1、金属水冷管2组成，其特征在于金属水冷管2上部沿倒圆锥形圆周分布，金属水冷管2下部是同心圆平面分布，最外层盘圆直径D与直流电弧炉炉盖的永久固定框架尺寸匹配。中心开有一个柱形孔(内径尺寸d略大于电极尺寸)的耐火材料1呈“礼帽形”，上部略呈倒圆锥形状，锥度80～88度，该锥度对耐火材料起了承托作用，D1(顶部外圆直径)略大于D2(上部和底部联结处外圆直径)，D2=(0.85～0.95)*D1，D1(或D2)太大，金属水冷管2对可调换炉盖用中心构件的冷却效果差，D1(或D2)太小，金属水冷管2容易烧损，因此D1-d=(0.45～0.65)*(D-d)；耐火材料1底部是厚度h不小于30的耐高温耐火材料层，覆盖在同心圆平面分布的金属水冷管2下部的下方，一方面可以起挡渣作用，一方面是作为绝缘体，以避免可调换炉盖用中心构件的金属水冷管2与永久固定炉盖框架之间可能引起的起弧现象。金属水冷管2上部沿倒圆锥形耐火材料1外圆周分布，下部沿“礼帽形”耐火材料1底部同心圆平面分布，根据有关电磁感应理论(毕奥一萨戈尔定律)，通电导体对周围空间产生磁场，当通电电极穿过炉盖用中心构件的耐火材料1中心柱形孔时，金属水冷管2会产生感应电能(E)，感应电能(E)的大小与金属水冷管2、电极之间的距离(即D1)呈反比，也就是说，D1(D2)愈小，E愈大，由于D1(D2)小于D，金属水冷管2会产生感应电能(E)也较大，若金属水冷管2与直流电弧炉炉盖的永久固定框架的金属部分相接触，就有可能发生起弧现象，破坏由耐火材料1、金属水冷管2组成的可调换炉盖用中心构件。为解决此问题，在可调换炉盖用中心构件制作时，利用金属水冷管2为支撑框架，和耐火材料1整体烘烤成型，整体呈“中心开孔的礼帽形”，以加强中心构件的强度；并在炉盖永久固定框架和可调换炉盖中心构件之间用耐火材料1制作绝缘体。本实用新型由于D1大大小于D，一方面减少了耐火材料的使用量，可降低可调换炉盖用中心构件的制造成本，另一方面强化了沿“礼帽形”耐火材料外圆周分布的金属水冷管2对可调换炉盖中心构件的冷却效果，大大提高了可调换炉盖中心构件的使用寿命。
金属水冷管2采用无缝钢管制造，其分布呈迷宫形，由于高度差的原因，金属水冷管2不能绕一个方向制作，必须反向盘回，为保持受力均匀，金属水冷管2的4～8拐弯点设计为沿360度均匀分布，避免了拐弯点集于一处造成的应力过大、耐火材料受热膨胀、撑坏金属水冷管道的现象，增加了金属水冷管2的结构强度，提高了使用寿命。
3～4个钢结构挂钩3均匀分布在可调换炉盖用中心构件上，便于可调换炉盖用中心构件装卸。
和现有技术相比，本实用新型具有下列优点1)减少了可调换炉盖用中心构件耐火材料的使用量，降低了可调换炉盖用中心构件的制作成本。
2)延长了可调换炉盖用中心构件的检修周期。
3)提高了可调换炉盖用中心构件的使用寿命。
图1是一种直流电弧炉可调换炉盖用中心构件装置示意图。
图2是可调换炉盖用中心构件金属水冷管分布示意图。
实施例某直流电弧炉电炉炼钢厂，原来采用德国进口的世界通用型直流电弧炉可调换炉盖中心构件，其结构整体呈“中心开孔的倒圆锥形”，顶部外圆直径D1=2122，底部外圆直径D=2030，中心开孔的内径尺寸略大于直流电弧炉的电极尺寸(d=780)，一方面，耐火材料用量5.8吨，使可调换炉盖中心构件制造成本较高；另一方面，由于倒圆锥柱形耐火材料的外径、内径的间隔距离较大，造成沿倒圆锥形耐火材料外圆圆周环绕分布的金属水冷管2对可调换炉盖中心构件的冷却效果较差，在高温电极和炉内火焰的影响下，炉盖耐火材料的烧损严重，耐材损耗达6.46元/吨钢，且炉盖中心构件使用寿命短，平均仅70.3炉/件，设备检修时间短，影响正常的生产。使用本实用新型后，可调换炉盖中心构件整体呈“中心开孔的礼帽形”，d=780，顶部外圆直径D1=1509，上部和底部联结处外圆直径D2=1318，底部外圆直径D=2122，耐火材料用量3.1吨，下降46％，耐材损耗达1.81元/吨钢，以年产量30万吨钢计算，耐火材料每年可节约费用139.5万元，大大降低了可调换炉盖中心构件的制造成本；同时，强化了沿礼帽形耐火材料圆周分布水冷管对炉盖中心构件的冷却效果，提高可调换炉盖中心构件的使用寿命50％左右，平均达105炉/件，延长了检修周期，节省了检修费用。
权利要求1．一种直流电弧炉可调换炉盖中心构件，它由耐火材料(1)、金属水冷管(2)组成，其特征在于金属水冷管(2)上部沿倒圆锥形圆周分布，金属水冷管(2)下部是同心圆平面分布，最外层盘圆直径D与直流电弧炉炉盖的永久固定框架尺寸匹配；中心开有一个柱形孔(内径尺寸d略大于电极尺寸)的耐火材料(1)呈“礼帽形”，上部略呈倒圆锥形状，锥度80～88度，D1(顶部外圆直径)略大于D2(上部和底部联结处外圆直径)，耐火材料(1)底部是耐高温耐火材料层(厚度h)，覆盖在同心圆平面分布的金属水冷管(2)下部的下方，以金属水冷管(2)为支撑框架，和耐火材料(1)整体烘烤成型制作整体呈“中心开孔的礼帽形”的可调换炉盖用中心构件。
2．根据权利要求1所述的可调换炉盖用中心构件，其特征在于所述耐火材料(1)尺寸关系是D2=(0.85～0.95)*D1，D1-d=(0.45～0.65)*(D-d)，h不小于30mm。
3．根据权利要求1所述的可调换炉盖用中心构件，其特征在于所述金属水冷管(2)采用无缝钢管制造，其分布呈迷宫形，沿360度均匀分布4～8个拐弯点。
专利摘要一种用于冶金工厂的直流电弧炉可调换炉盖中心构件,其特征是:金属水冷管上部沿倒圆锥形圆周分布,下部是同心圆平面分布,最外层盘圆直径与永久固定框架尺寸匹配;中心开有柱形孔的耐火材料呈“礼帽形”,上部略呈倒圆锥形状,底部是覆盖在金属水冷管下方的耐高温层;并利用金属水冷管为支撑框架,和耐火材料整体烘烤成型。本实用新型制造成本低、冷却效果好、使用寿命高。延长了检修周期,节省了检修费用。
文档编号F27B3/10GK2434629SQ0021883
公开日2001年6月13日 申请日期2000年8月15日 优先权日2000年8月15日
发明者阮德有 申请人:上海五钢(集团)有限公司