专利名称：一种自焙电极保护装置的绝缘部件以及绝缘材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及电炉冶金领域，具体涉及一种自焙电极保护装置的绝缘部件以及用于
制造该绝缘部件的绝缘材料。
背景技术：
目前，自焙电极广泛地应用于铁合金电炉、电石炉、制磷电炉等领域。由于自焙电 极通常需要在高温下工作，所以需要采用保护装置来冷却和保护自焙电极本体以及电极内 部的导电接触元件，同时可以防止电极因裸露在外面而造成的氧化。此外，自焙电极的保护 装置还起着对电极固定支撑的作用。目前，自焙电极的保护装置通常是以水冷的方式来冷 却和保护电极。 图l示出了现有技术的自焙电极的结构。参照图l，根据现有技术的自焙电极包括 电极壳1、电极压放装置2、电极加热装置3、电极保护装置4、底环拉杆5、电极底环6和电极 工作端7。电极壳1 一般是由冷轧钢板焊接成圆筒状，用来盛装块状电极糊并加固焙烧好 的电极，导电接触元件(即电极供电系统连接元件)(未示出)也安装在电极壳筋板上，当 电极压放时导电接触元件可以与电极壳产生相对滑动。电极壳1随着电极工作端7 —起不 断消耗，消耗掉的电极壳从上部焊接补充；电极加热装置3用于熔化电极糊以及焙烧电极 使之成型符合生产要求；电极工作端7在生产过程中是不断消耗的。电极压放装置2的作 用是定期压放电极，使电极消耗掉的部分得以补充，以使电极工作端7保持一定长度。电极 保护装置4通常是一种水冷装置并由相同的多个部分(一般为五部分)组成一个圆筒状结 构来包裹电极(电极保护装置与其内部的电极保持15mm 25mm距离以避免其二者之间导 电或者剌火)，电极保护装置4的各部分固定在电极底环6上，电极底环6由底环拉杆5固 定，用来支撑电极保护装置4。 图2示出了图1中的自焙电极的A部分的放大示图，图3A示出了图2中的绝缘部 件的俯视图，图3B示出了图2中的绝缘部件的每个部分的俯视图，图3C示出了图1中的绝 缘部件和电极保护装置的侧视图。 如图2所示，现有技术的自焙电极还包括设置在电极保护装置4与电极底环6之 间的绝缘部件8'，用来使电极保护装置4与电极底环之间绝缘。如图3A所示，绝缘部件 8'呈环状。具体地讲，与由相同的多个部分构成的电极保护装置4相对应，绝缘部件8'由 形状相同的多个部分构成，一般由五部分扇形段组成，绝缘部件的每个部分的形状如图3B 所示。绝缘部件8'设置在电极保护装置4的底部，如图3C所示。 下面参照图1简要说明自焙电极的工作原理。将块状电极糊从自焙电极系统顶 部加入到筒状电极壳l内，然后通过电极加热装置3产生的热量以及电炉炉膛内的热量进 行焙烧，使电极糊发生一系列的软化、挥发份逸出、烧结而最终形成导电性能良好的自焙电 极。焙烧好的电极由电极压放装置2下压形成电极工作端7，电极由电极保护装置4内部的 导电接触元件供电，电极工作端7就可以进入电炉内进行作业(例如，冶炼作业)。
在电炉冶炼过程中，部分电极保护装置4需长时间伸入炉内，而且大部分时间处
3于开弧冶炼状态，电炉内部的热辐射很强，炉内温度超过IOO(TC。在冶炼过程中发生翻渣、 塌料时，高温导电炉渣飞溅至电极工作端7与电极底环6之间以及电极底环6与电极保护 装置4的底部之间，从而使电极底环6和电极保护装置4带电而容易引起电极保护装置4 发生剌火而击穿钢质水冷却壁，导致炉体带电和漏水事故。而且，大量的冷却水漏入高温电 炉内会产生水煤气，有引发炉膛煤气爆炸的危险。 此外，传统的自焙电极的绝缘材料由金云母材料制成，金云母材料是层片状结构， 有2% 3%的结晶水，抗热震性较差，抗渣侵蚀性能差，其在高温条件下易失去结晶水而 变形剥落导致材料逐渐损坏失效，在实际使用时寿命短，只有30天左右；另外，金云母材料 的抗渣侵蚀性能较差，如果遇到冶炼过程中的翻渣、塌料就会有炉渣飞溅至绝缘部件上损 坏绝缘层，导致剌火。 电极保护装置的剌火事故是影响设备作业率的一个重要不良因素，占总设备作业 率的30% 50%。因此，做好电极保护装置系统的绝缘处理是提高电炉效率的一个重要手 段。
发明内容
本发明的目的之一在于选择合适的替代金云母的材料来制成绝缘部件，以改善自
焙电极保护装置的绝缘性能。 本发明的目的之一在于设计一种结构性合理的绝缘部件，以使电极保护装置得到
良好的绝缘保护。 本发明提供了一种自焙电极保护装置的绝缘部件，所述电极保护装置由若干个扇 形段组成并设置在电极的周围，所述电极保护装置设置在电极底环上并由底环拉杆进行支 撑，其中，在所述电极保护装置与所述电极底环之间设置有一凹槽形状的绝缘部件，所述电 极保护装置的扇形底部嵌入在所述凹槽形状的绝缘部件中。 在本发明中，所述绝缘部件由氧化铝陶瓷类材料、莫来石和石英材料中的一种制 成。所述绝缘部件由形状相同的多个部分构成，并且所述绝缘部件的组成部分的个数与所 述电极保护装置的组成扇形段的个数相同。所述绝缘部件的各部分的厚度在10mm至25mm 的范围内，所述绝缘部件的各部分的长度在15mm至35mm的范围内，所述绝缘部件的各部分 的高度在20mm至45mm的范围内。 本发明还提供了一种绝缘材料，用于制造上述的自焙电极保护装置的绝缘部件，
其中，所述绝缘材料为氧化铝陶瓷类材料、莫来石和石英材料中的一种。 根据本发明，通过在电极保护装置与电极底环之间夹入由高温绝缘性能好、抗热 震性好的材料制成的绝缘部件，可以有效地防止因翻渣、塌料时高温导电炉渣飞溅至电极
保护装置与底环连接处导致的剌火问题以及绝缘材料被渣侵蚀失效导致的剌火问题。此
外，根据本发明，通过采用根据本发明的用于自焙电极保护装置的绝缘部件，能够有效地增
强设备绝缘效果，避免因设备剌火引起的电极保护装置漏水、炉体带电事故，并且防止冷却
装置失效、停机，从而减少了维护成本，提高了设备作业率，增加了经济效益。
附图与说明书一起示出了本发明的实施例，并且附图与描述一起用来解释本发明的原理。
图1示出了现有技术的自焙电极的结构。 图2示出了图1中的自焙电极的A部分的放大示图。 图3A示出了图2中的绝缘部件的俯视图。 图3B示出了图2中的绝缘部件的每个部分的俯视图。 图3C示出了图1中的绝缘部件和电极保护装置的侧视图。 图4示出了根据本发明的自焙电极的局部结构的放大示图。 图5A示出了图4中的绝缘部件的俯视图。 图5B示出了根据本发明的绝缘部件的每个部分与电极保护装置的每个部分的俯 视图。 图5C示出了根据本发明的绝缘部件和电极保护装置的侧视图。
具体实施例方式
在下文中，将参照附图来描述根据本发明的某些示例性实施例。为了清晰起见，省 略了对完全理解本发明不是必不可少的一些元件。另外，相同的标号始终表示相同的元件。
在此参照作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示例性示例的剖视图来描述 本发明的实施例。这样，预计会出现例如由制造技术和/或公差的变化引起的示例的形状 变化。因此，本发明的实施例不应该被理解为限制于在此示出的区域的具体形状，而应该包 括例如由制造导致的形状变形。因此，在图中示出的区域实际上是示意性的，它们的形状并 不意图示出装置的区域的实际形状，也不意图限制本发明的范围。 根据本发明的自焙电极的主要结构与根据现有技术的自焙电极的主要结构相同。 如图1所示，根据本发明的自焙电极包括电极壳1、电极压放装置2、电极加热装置3、电极保 护装置4、底环拉杆5、电极底环6和电极工作端7。除了绝缘部件8夕卜，根据本发明的自焙 电极的主要结构与根据现有技术的自焙电极的主要结构相同，因此在此不再对相同部件进 行赘述。 根据本发明的自焙电极保护装置的绝缘部件是在对传统自焙电极的绝缘部件进 行改进的基础上进行的。下面将参照附图来详细地描述本发明。 图4示出了根据本发明的自焙电极的局部结构的放大示图。图5A示出了图4中 的绝缘部件8的俯视图，图5B和图5C分别示出了根据本发明的绝缘部件的每个部分的俯 视图和侧视图。 电极保护装置4由多个扇形段组成并设置在电极的周围，电极保护装置4设置在 电极底环6上并由底环拉杆5进行支撑。如图4所示，凹槽形状的绝缘部件8设置在电极保 护装置4与电极底环6之间，从而可以将电极保护装置4的底部包裹在绝缘部件8中。电 极保护装置4的扇形底部嵌入在凹槽形状的绝缘部件5中，如图5A和图5C所示。
具体地讲，绝缘部件8不仅设置在电极保护装置4的底部，还设置在电极保护装置 4的侧面。即，根据本发明的自焙电极中的绝缘部件8具有一定的高度而围绕在电极保护装 置4的周围。在本发明中，自焙电极的绝缘部件8选用氧化铝陶瓷类材料、莫来石和石英材 料中的一种制成。由于氧化铝陶瓷类材料、莫来石以及石英材料的工作温度均在140(TC以 上，高温绝缘效果好，抗热震性好，抗渣侵蚀性能好，使用寿命长，所以与传统的自焙电极的
5保护装置相比，根据本发明的自焙电极的绝缘部件可以更好地防止电极保护装置4与电极 底环6之间的剌火现象。 详细而言，电极保护装置4是由形状相同的多个扁形部分组成一个圆筒状结构， 电极保护装置4的各部分均固定在电极底环6上，整个电极底环6由几块相同的结构组成 一个圆环状；相应地，绝缘部件8也由与电极保护装置4的构成部分数量相同的多个部分组 成凹形槽并安装在电极保护装置4的各个扇形部分的底部和电极底环6之间。在本发明的 一个实施例中，电极保护装置4由五块形状相同的水冷装置组成并分别安装在相应的电极 底环6上，绝缘部件8也由相应的五部分组成并安装在电极保护装置和电极底环之间。相 应地，绝缘部件8由形状相同的五部分组成，如图5B所示。虽然在附图中示出的绝缘部件 8由五部分组成，但是本发明不限于此，只要本发明的自焙电极中的绝缘部件的组成部分的 数量与电极保护装置4的组成部分的数量相同即可。详细地讲，只要电极保护装置能组成 一个完整的圆筒状结构包裹住电极即可，电极保护装置4还可以由形状相同的两部分、三 部分、四部分或六部分等多个部分组成，与之相对应，绝缘部件8也可以由形状相同的两部 分、三部分、四部分或六部分等多个凹形槽组成，以包围电极保护装置4。
为了达到使自焙电极的保护装置更好地绝缘的目的，在本发明中，绝缘部件8的 各部分的厚度a和c在10mm 25mm的范围内，绝缘部件8的各部分的长度b在15mm 35mm的范围内，绝缘部件8的各部分的高度d在20mm 45mm的范围内，如图5C所示。在 这里，如图5C所示，绝缘部件8的厚度a是指绝缘部件在电极保护装置4与电极底环6之 间的这部分的厚度，绝缘部件8的厚度c是指绝缘部件的位于电极保护装置4侧面的这部 分的厚度，绝缘部件8的长度b是指绝缘部件的设置在电极保护装置4的底部的这部分的 长度，绝缘部件8的高度c是指绝缘部件的与电极保护装置4平行的部分的长度。
更详细地讲，在本发明中，如果绝缘部件8的凹槽厚度a < 10mm，则绝缘部件8太 薄，从而达不到绝缘效果，并且强度也不够；如果绝缘部件8的凹槽厚度a > 25mm，则绝缘 部件8太厚，重量较大，从而不利于拆装维护也造成了材料浪费。绝缘部件8的厚度c的 尺寸选择原理同厚度a，因此不再对其进行赘述。绝缘部件8的凹槽长度b尺寸由电极底 环6的形状决定，如果凹槽长度b < 15mm，则绝缘部件8不能完全填满电极底环6 ;相反，如 果凹槽长度b > 35mm，则绝缘部件8可能超出电极底环6的范围。如果绝缘部件8的高度 d < 20mm，则不能很好地保护电极保护装置4，即炉渣仍有可能直接飞溅至电极保护装置4 上；相反，如果高度d > 45mm，则绝缘部件8太长，重量较大，不利于拆装维护也造成了材料 浪费。 下面将结合实施例来描述本发明的自焙电极保护装置的绝缘部件。
对比例 将现有技术的自焙电极在25. 5丽的交流钛渣冶炼电炉系统上进行了试验，绝缘 部件由相同形状的5部分组成并由金云母材料制成。绝缘部件的各部分的具体尺寸为a = 10mm， b = 15mm。经试验后，结果显示，电极系统因剌火引起的故障率占总故障率的50% ; 使用金云母材料的绝缘部件的使用寿命为30天。
实施例1 : 将根据本发明的绝缘部件用于自焙电极，在25. 5丽的交流钛渣冶炼电炉系统上 进行了试验，绝缘部件由相同形状的六部分组成并用氧化铝陶瓷材料替换了原有的金云母材料。绝缘部件的凹槽各部分的具体尺寸为a = 10mm，b = 15mm，c = 10mm，d = 20mm。经 试验后，结果显示，电极系统因剌火引起的故障率比对比例减少了 80% ;绝缘部件的使用寿 命比使用金云母材料增加了 60天；维护费用减少为对比例的30%。
实施例2: 将根据本发明的绝缘部件用于自焙电极，在25. 5丽的交流钛渣冶炼电炉系统上 进行了试验，电极保护装置由相同形状的四部分组成并用莫来石替换了原有的金云母材 料。绝缘部件8的凹槽各部分的具体尺寸为a = 15mm，b = 20mm， c = 15mm，d = 30mm。经 试验后，结果显示，电极系统因剌火引起的故障率比对比例减少了 83% ;绝缘部件的使用寿 命比使用金云母材料增加了 70天；维护费用减少为对比例的27%。
实施例3 : 将根据本发明的绝缘部件用于自焙电极，在25. 5丽的交流钛渣冶炼电炉系统上 进行了试验，绝缘部件由相同形状的三部分组成并用石英材料替换了原有的金云母材料。 绝缘部件的凹槽各部分的具体尺寸为a = 25mm， b = 35mm， c = 20mm， d = 45mm。经试验 后，结果显示，电极系统因剌火引起的故障率比对比例减少了 76% ;氧化铝绝缘材料使用寿 命比使用金云母材料增加了 61天；维护费用减少为对比例的35%。 由上面的对比例与实施例及其试验结果可知，原有的绝缘部件8'(见图2至图 3C)只是将平板状的金云母材料夹入电极底环与电极保护装置之间，当炉内有塌料，翻渣 时，高温导电炉渣很容易飞溅至底环与电极保护装置连接处导通电极保护装置与底环，使 得绝缘材料失效，导致剌火问题。改进后的绝缘结构是将电极保护装置嵌入如附图5B所示 的由绝缘部件形成的凹槽内，可以将电极保护装置4的底部包裹在绝缘部件8中，避免了飞 溅的导电炉渣使电极底环6与电极保护装置4导通，从而极大程度地减少了电极保护装置4 的剌火事故。另一方面，根据本发明的自焙电极的绝缘部件8由于采用了与金云母不同的 耐高温材料，在高温环境中的绝缘效果好，抗热震性好，抗渣侵蚀性能好，不易被渣侵蚀而 损坏。 因此，通过采用根据本发明的用于自焙电极保护装置的绝缘部件，能够有效地增 强设备绝缘效果，避免因设备剌火引起的电极保护装置漏水、炉体带电事故，防止冷却装置 失效、停机，从而减少了维护成本，提高了设备作业率，增加了经济效益。
权利要求
一种用于自焙电极的电极保护装置的绝缘部件，所述电极保护装置由多个扇形段组成并设置在电极的周围，所述电极保护装置设置在电极底环上并由底环拉杆进行支撑，其特征在于，在所述电极保护装置与所述电极底环之间设置有一凹槽形状的绝缘部件，所述电极保护装置的扇形底部嵌入在所述凹槽形状的绝缘部件中。
2. 如权利要求1所述的绝缘部件，其特征在于，所述绝缘部件由氧化铝陶瓷类材料、莫 来石和石英材料中的一种制成。
3. 如权利要求1所述的绝缘部件，其特征在于，所述绝缘部件由形状相同的多个部分 构成，并且所述绝缘部件的组成部分的个数与所述电极保护装置的组成扇形段的个数相 同。
4. 如权利要求3所述的绝缘部件，其特征在于，所述绝缘部件的各部分的厚度在10mm 至25mm的范围内，所述绝缘部件的各部分的长度在15mm至35mm的范围内，所述绝缘部件 的各部分的高度在20mm至45mm的范围内。
5. 如权利要求3所述的绝缘部件，其特征在于，所述绝缘部件由两个、三个、四个、五个 或六个形状相同的部分组成。
6. —种用于制造如权利要求1所述的用于自焙电极的电极保护装置的绝缘部件的绝 缘材料，其特征在于，所述绝缘材料为氧化铝陶瓷类材料、莫来石和石英材料中的一种。
7. 如权利要求6所述的绝缘材料，其特征在于，所述绝缘部件由形状相同的多个部分 构成，并且所述绝缘部件的组成部分的个数与所述电极保护装置的组成扇形段的个数相 同。
8. 如权利要求7所述的绝缘材料，其特征在于，所述绝缘部件的各部分的厚度在10mm 至25mm的范围内，所述绝缘部件的各部分的长度在15mm至35mm的范围内，所述绝缘部件 的各部分的高度在20mm至45mm的范围内。
9. 如权利要求7所述的绝缘材料，其特征在于，所述绝缘部件由两个、三个、四个、五个 或六个形状相同的部分组成。
全文摘要
本发明公开了一种自焙电极保护装置的绝缘部件和用于制造该绝缘部件的绝缘材料。自焙电极的电极保护装置由多个扇形段组成并设置在电极的周围，电极保护装置设置在电极底环上并由底环拉杆进行支撑，在电极保护装置与电极底环之间设置有一凹槽形状的绝缘部件，电极保护装置的扇形底部嵌入在凹槽形状的绝缘部件中。根据本发明，由于绝缘部件包裹电极保护装置，所以避免了飞溅的导电炉渣使电极底环与电极保护装置导通，因此极大程度地减少了电极保护装置的刺火事故，从而减少了维护成本，提高了设备作业率。
文档编号H05B7/00GK101720145SQ200910223810
公开日2010年6月2日 申请日期2009年11月23日 优先权日2009年11月23日
发明者吴相权, 张继东, 李开华, 秦兴华, 胡鸿飞, 赵青娥, 韩可喜, 马勇, 魏光亮, 黄北卫 申请人:攀钢集团研究院有限公司;攀枝花新钢钒股份有限公司;攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司;攀钢集团钛业有限责任公司