一种降低冶炼电极消耗的装置的制作方法

本实用新型属于优质钢冶炼领域，特别是使用电极作为加热装置的电弧炉、电转炉以及矿热炉等冶炼领域，具体涉及一种降低冶炼电极消耗的装置。

背景技术：

正常情况下，电弧炉冶炼时电极的消耗主要来自2个方面：

1.本身电弧的产生会烧掉一部分电极，约占电极消耗的40％-50％。

2.电极温度升高，会与空气中的氧气起反应，会造成电极的氧化，从而带来电极的额外消耗，这部分消耗约占电极消耗的50％-60％。

目前多数使用电极加热的电弧炉，或没有阻止电极氧化消耗的装置，或者有，如电极喷淋装置，但喷淋效果不佳，基本起不到降低电极消耗的功能或降低的程度微乎其微。

这类喷淋装置结构十分简陋，只是一个环，环上钻了一圈小孔，冶炼时喷水，不冶炼时喷气。但是由于电弧炉冶炼现场扬尘以及水质不好等原因，这些小孔经常会发生堵塞，以致于水喷不出，或喷出时方向不正确，不能在电极上形成水膜，从而不能隔离氧气，降低电极消耗的作用非常有限。有时甚至会导致电极夹持器打火，造成设备的损坏。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种降低冶炼电极消耗的装置，该装置结构简单、操作方便，能在电极上形成水膜，有效隔离电极与空气中的氧化学反应，从而降低电极消耗。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种降低冶炼电极消耗的装置，包括电极喷淋环、进水管、用于调节进水管流量的水阀、进气管和用于调节进气管流量的气阀，所述水阀连接在所述进水管上，所述进水管与所述电极喷淋环连通，所述气阀连接在所述进气管上，所述进气管与所述电极喷淋环连通。

进一步的，所述电极喷淋环包括内环腔室和外环腔室，所述内环腔室与所述进水管连通，所述外环腔室与所述进气管连通。

进一步的，所述内环腔室嵌套在所述外环腔室中构成嵌套环状结构，所述外环腔室被所述内环腔室分为外环上腔室和外环下腔室，所述外环上腔室与所述外环下腔室连通。

进一步的，所述内环腔室靠近电极的内侧壁上设有与外界相通的喷水孔，所述外环上腔室靠近电极的内侧壁上设有与外界相通的喷气孔Ⅰ，所述外环下腔室靠近电极的内侧壁上设有与外界相通的喷气孔Ⅱ。

进一步的，所述喷气孔Ⅱ的直径略大于所述喷气孔Ⅰ的直径。

进一步的，所述电极喷淋环的内环面为倾斜面，所述电极喷淋环套接在所述电极上，所述电极喷淋环内环面的上端到所述电极外表面的距离大于所述电极喷淋环内环面的下端到所述电极外表面的距离。所述外环上腔室内侧壁到所述电极外表面的距离大于所述外环下腔室的内侧壁到所述电极外表面的距离。

进一步的，所述外环上腔室靠近电极的内侧壁、所述内环腔室靠近电极的内侧壁和所述外环下腔室靠近电极的内侧壁构成所述倾斜面。

进一步的，所述喷水孔、喷气孔Ⅰ和喷气孔Ⅱ均设置垂直在所述倾斜面上。

进一步的，所述喷水孔喷出的水与所述电极的夹角为θ，所述喷气孔Ⅰ喷出的气体与所述电极的夹角为α，所述喷气孔Ⅱ喷出的气体与所述电极的夹角为β。

采用本实用新型技术方案的优点为：

1.本实用新型的电极喷淋环为嵌套结构，包括喷水的内环腔室和喷气的外环腔室，并使用一圈喷水孔和两圈喷气孔，在在冶炼时，水和气同时喷，可使喷出的水沿电极表面均匀形成水膜，有效隔离了电极与空气中的氧进行化学反应，从而降低电极的消耗；而且电极喷淋环喷出的水还起到冷却电极的作用；此外，水和气同时喷，还可防止烟尘在水孔处沉积，从而避免了水孔的堵塞。

2.本实用新型包括两路气和一路水，一路水设置在两路气之间，即水从喷水孔喷出到达电极，气体从喷气孔Ⅰ和喷气孔Ⅱ喷出到达电极，从喷气孔Ⅰ喷出的气体在喷出水的上方，避免喷出的水与上部电极或其它零件接触，导致损坏；从喷气孔Ⅱ喷出的气体在喷出水的下方，上下两路气体可将从喷水孔喷出的水控制在一定的范围内。

3.为保证电极喷淋环在工作时水基本沿电极圆柱面形成水膜，本实用新型设计喷气孔Ⅱ的直径略大于喷气孔Ⅰ的直径，这样的设计还可以防止喷水孔喷出的水溅到电极夹持器上，造成电气拉弧损坏设备，另一方面可使喷出的水被强制沿电极表面形成水膜。

4.本实用新型的电极喷淋环采用不锈钢整体加工，结构强度大、使用寿命长；喷水孔、喷气孔Ⅰ和喷气孔Ⅱ采用数控加工，分布均匀，有利于所得到均匀的水膜。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为本实用新型降低冶炼电极消耗的装置的结构示意图。

图2为本实用新型电极喷淋环与电极装配的示意图。

上述图中的标记分别为：1、电极喷淋环；2、进水管；3、水阀；4、进气管；5、气阀；6、内环腔室；61、喷水孔；62、薄壁圆环Ⅰ；7、外环腔室；71、外环上腔室；711、喷气孔Ⅰ；72、外环下腔室；721、喷气孔Ⅱ；73、薄壁圆环Ⅱ；8、电极。

具体实施方式

在本实用新型中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1、图2所示，一种降低冶炼电极消耗的装置，包括电极喷淋环1、进水管2、用于调节进水管2流量的水阀3、进气管4和用于调节进气管4流量的气阀5，水阀3连接在进水管2上，进水管2与电极喷淋环1连通，气阀5连接在进气管4上，进气管4与电极喷淋环1连通。电极喷淋环1包括内环腔室6 和外环腔室7，内环腔室6与进水管2连通，外环腔室7与进气管4连通。本实用新型的电极喷淋环1在冶炼时，水和气同时喷，水喷到电极8上后，在喷出的气体的作用下，水在电极上形成一层均匀的水膜，能有效地隔离了电极与空气中的氧进行化学反应，从而能有效降低电极的消耗。而且电极喷淋环喷出的水还起到冷却电极的作用。此外，水和气同时喷，还可防止烟尘在水孔处沉积，从而避免了水孔的堵塞。

上述内环腔室6嵌套在外环腔室7中构成嵌套环状结构，外环腔室7被内环腔室6分为外环上腔室71和外环下腔室72，外环上腔室71与外环下腔室72 连通。内环腔室6靠近电极8的内侧壁上设有与外界相通的喷水孔61，外环上腔室71靠近电极8的内侧壁上设有与外界相通的喷气孔Ⅰ711，外环下腔室72 靠近电极8的内侧壁上设有与外界相通的喷气孔Ⅱ721。在内环腔室6内侧壁的周向上均匀分布喷水孔61，在外环上腔室71内侧壁的周向上均匀分布喷气孔Ⅰ 711，在外环下腔室72内侧壁的周向上均匀分布喷气孔Ⅱ721。为保证电极喷淋环1在工作时水基本沿电极8圆柱面形成水膜，通常设计喷气孔Ⅱ721的直径略大于喷气孔Ⅰ711的直径，这样的设计还可以防止喷水孔喷61出的水溅到电极夹持器上，造成电气拉弧损坏设备，另一方面可使喷出的水被强制沿电极表面形成水膜。

上述电极喷淋环1的内环面为倾斜面，电极喷淋环1套接在电极8上，电极喷淋环1内环面的上端到电极8外表面的距离大于电极喷淋环1内环面的下端到电极8外表面的距离。外环上腔室71内侧壁到电极8外表面的距离大于外环下腔室72的内侧壁到电极8外表面的距离；即电极喷淋环1中间的孔为圆台状。外环上腔室71靠近电极8的内侧壁、内环腔室6靠近电极8的内侧壁和外环下腔室72靠近电极8的内侧壁构成上述倾斜面；优选的，喷水孔61、喷气孔Ⅰ711和喷气孔Ⅱ721均设置垂直在倾斜面上；喷水孔61喷出的水与电极8的夹角为θ，喷气孔Ⅰ711喷出的气体与电极8的夹角为α，喷气孔Ⅱ721喷出的气体与电极8的夹角为β。水喷出的角度θ以及两侧气体的喷出角度α、β均可根据实际需要进行设计。电极喷淋环1的内环面为倾斜面、水喷出的角度θ以及两侧气体的喷出角度α、β的设计，可保证喷出水何气的方向均为倾斜向下，既可以喷到电极8上，又不会飞溅，可避免引起其它部件的损坏。

水气均有相对应的气阀5与水阀3调整其流量。总的要求是：水喷到电极8 上后，在上下两侧喷出的气体的作用下，水在电极上形成一层均匀的水膜，并且以水不飞溅到电极以外的区域为好；水膜只存留与电极表面，可防止水对炉盖三角区的耐材产生侵蚀，使三角区耐材使用寿命得以延长。水膜的长度也可通过水阀3来调节，一般来说，水量越大则水膜越长，但水也不能无限制地变大，要以水不从电极8滴入电炉为好，以防止水进入炉内，对炉内耐材产生不利影响。

本实用新型包括两路气和一路水，一路水设置在两路气之间，即水从喷水孔61喷出到达电极8，气体从喷气孔Ⅰ711和喷气孔Ⅱ721喷出到达电极8，从喷气孔Ⅰ711喷出的气体在喷出水的上方，避免喷出的水与上部电极或其它零件接触，导致损坏；从喷气孔Ⅱ721喷出的气体在喷出水的下方，上下两路气体可将从喷水孔61喷出的水控制在一定的范围内。水喷到电极8上后，在上下两侧喷出的气体的作用下，水在电极8上形成一层均匀的水膜，并且水不飞溅到电极8以外的区域；保证水膜只存留与电极表面，可防止水对炉盖三角区的耐材产生侵蚀，延长三角区耐材使用寿命。

本实用新型一种降低冶炼电极消耗的装置的使用方法为：

步骤1.将进水管2与电极喷淋环1的内环腔室6密封连通，并在进水管2 上安装水阀3；将进气管4与电极喷淋环1的外环腔室7密封连通，并在进气管 4上安装气阀5。

步骤2.将电极喷淋环1固定在电极夹持器上。

步骤3.调试电极喷淋环1喷出水和气的流量；具体操作为：通过调节气阀5 与水阀3调整水和气喷出的流量，调试时控制的要求为：水喷到电极8上后，在上下两侧喷出的气体的作用下，水在电极上形成一层均匀的水膜，并且以水不飞溅到电极以外的区域为好；水膜的长度也可通过水阀3来调节，一般来说，水量越大则水膜越长，但水也不能无限制地变大，要以水不从电极8滴入电炉为好，以防止水进入炉内，对炉内耐材产生不利影响。

步骤4.调试完成即可进行正常工作。

本实用新型一种降低冶炼电极消耗的装置的制造方法为：

步骤1.冲压：选取非导磁的不锈钢圆环进行加工电极喷淋环1，对所选取的圆环进行冲压，使在圆环中心孔为圆台状，即圆环内环面为倾斜面。

步骤2.车加工：利用车床在圆环的外换面车出三个型腔，即内环腔室6的型腔、外环上腔室71的型腔和外环下腔室72的型腔。

步骤3.将薄壁圆环Ⅰ62焊接在内环腔室6的型腔上构成内环腔室6的外环面形成密封的内环腔室6，并对内环腔室6进行试压与捡漏；试压与捡漏合格则进行焊接外环腔室7。

步骤4.在外环上腔室71的型腔和外环下腔室72的型腔上焊接薄壁圆环Ⅱ 73，薄壁圆环Ⅱ73的上端焊接在外环上腔室71的顶壁上，薄壁圆环Ⅱ73的下端焊接在外环下腔室72的底壁上，薄壁圆环Ⅱ73构成外环上腔室71型腔和外环下腔室72型腔的外环面，形成密封的外环腔室7；然后对外环腔室7进行试压与捡漏，试压与捡漏合格进行则进行喷水孔61、喷气孔Ⅰ711和喷气孔Ⅱ721 的加工。

步骤5.利用数控加工在内环腔室6的内侧壁上加工一圈均匀分布的喷水孔 61，在外环上腔室71的内侧壁上加工一圈均匀分布的喷气孔Ⅰ711，在外环下腔室72的内侧壁上加工一圈均匀分布的喷气孔Ⅱ721。

步骤6.将进水管2与电极喷淋环1的内环腔室6密封连通，并在进水管2 上安装水阀3；将进气管4与电极喷淋环1的外环腔室7密封连通，并在进气管 4上安装气阀5。

本实用新型有效地隔离了电极与空气中的氧进行化学反应，从而有效降低电极的消耗。水气均有相对应的气阀5与水阀3调整其流量，如果喷出的水气调节得当，电极上的水膜形成的较好，预计至少可节约电极消耗10％以上。

按目前电炉吨钢电极消耗约1.1kg计算，电极价格按11万计算，产量每月按7万吨计算，则本实用新型每年产生的效益为：70000×12×1.1×10％/1000 ×11＝1016.4万元。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。