专利名称：电冶金炉电极的接触板及制造该板的方法
技术领域：
本发明涉及电冶金炉的领域，在电冶金炉中，大致圆柱形的竖直电极由一个电连接装置包绕，该电连接装置通常包括与电极壁接触的接触板的环、由包绕着所述板的环的节段构成的保持环、以及设置在所述板和保持节段之间的径向支撑件。
背景技术：
目前，每个板都具有一个连续的内槽，且这些槽的形成在板的上表面上的开口连接到用于流通例如水的冷却流体的装置的外部管道，从而使得流体在所述槽内从一端流通到另一端并冷却所述的板。在文献FR-A-2,846,187和EP-A-0,029,416中描述了这种类型的设置。
这个槽例如通过对板进行钻孔而制造，并大致上包括一个形成在板的下部中并通过从板的径向侧水平地钻出一个盲孔或通孔而形成的水平连接分支，该水平连接分支的端部由一个或多个栓塞封闭，所述的栓塞是插入或焊接或拧紧及粘合的。
已经发现，上述位于板最热的下部中的栓塞的存在形成了一个弱点，并在栓塞打开时带来了危险，因为在这种情形下，冷却流体排出到熔化材料中，并且可能由于例如水的冷却流体的突然蒸发而导致熔化材料的爆炸。此外，因为热量主要在板的周边区域处吸收，板的中间部分易于是最热的，并且这对电流的流动以及电极糊的烤焙造成了不利的影响。
发明内容
本发明的目的在于改进所述接触板的冷却装置。
首先，本发明提出了一种用于放置成与冶金炉的竖直电极壁相接触的竖直接触板，该接触板具有通过冷却流体来散热的装置。
依据本发明的一个方面，所述板包括至少一个内歧管槽、多个次级内盲槽或盲井、以及热传递装置，所述内歧管槽具有至少一个入口和至少一个出口，所述入口和出口可以分别地连接到至少一个外部流体供应管道和至少一个外部流体排出管道，所述次级内盲槽或盲井的一端通入所述内歧管槽中，所述热传递装置延伸到所述次级槽内并导热地耦连到在所述内歧管槽中流通的流体。
依据本发明，所述槽优选地包括一部分的孔，所述孔于所述板的上部向外开口，其中装配有对这些槽进行限界的栓塞。
依据本发明的另一个方面，所述板包括至少一个第一内歧管槽、至少一个与所述第一槽连通并且能够连接到可以是入口管道或者相反地是出口管道的外部管道的第一内通道、至少一个第二内歧管槽、至少一个与所述第二槽连通并且能够连接到可以是出口管道或者相反地是入口管道的外部管道的第二内通道、多个通向所述第二槽内的次级内槽、多个接合在所述次级槽中以在其和这些次级槽的壁之间形成间隙的中间管道，所述中间管道穿过所述第二槽且在一端处与第一槽而不是第二槽连通，而其另一端位于所述次级槽的底部附近。从而，由连接到所述第一内歧管槽的外部管道所供应的流体能够在这个第一歧管槽中流通、然后流入到所述中间管道中、朝着次级槽的盲端流动、然后流入到位于所述次级槽的内壁和中间管道的外壁之间的间隙中、然后流入到第二内歧管槽中而通过连接到第二内歧管槽的外部管道排出，或者沿相反的方向流动。
依据本发明，相对于第二歧管槽而言，第一歧管槽优选地是位于次级槽的相对侧。
依据本发明，所述第一和第二槽优选地是平行地延伸、并优选地是形成在所述板的上部，且所述次级槽竖直向下地延伸，所述通道开口在所述板的上表面上。
依据本发明的另一个方面，所述板包括至少一个用于流通冷却流体的内歧管槽、多个通向所述内歧管槽的次级内槽、以及多个封闭的管，所述内歧管槽具有至少一个入口和至少一个出口，所述入口和出口可以分别地连接到至少一个外部流体供应管道和至少一个外部流体排出管道，所述封闭管形成热导管、沿所述次级槽延伸，且每个封闭管都具有一个延伸入所述内歧管槽中的端部，从而导热地耦连到在内歧管槽内流通的流体。
依据本发明，所述封闭管优选是紧密地装配到所述次级槽内。
本发明还提出了一种制造用于将热量从具有内表面和外表面、上表面和下表面以及侧向表面的竖直板移除的装置的方法。
依据本发明的一个方面，所述方法包括在所述板的上部从至少一个侧面钻出两个与内表面和上表面平行的水平孔；从上表面钻出穿过所述水平孔并向下延伸但没有抵达下表面的次级竖直孔；在所述次级竖直孔中接合管道并将所述管道的上端部固定在竖直孔的延伸于所述水平孔之间的部分中，所述管道的下端邻近所述竖直孔的底部；将栓塞装配到所述竖直孔的位于第一孔上方的部分中；将栓塞装配到所述水平孔的开口端；以及另外地形成将水平孔的相对端连接到位于上表面中的入口/出口的通道。
依据本发明，所述方法优选地包括在平板中执行上述的步骤，以及在另一个步骤中，弯曲这个板而使得其内表面形成为圆柱体的一个节段。
依据本发明的另一个方面，本方法包括在所述板的上部从至少一个侧面钻出一个与内表面和上表面平行的水平孔；从上表面钻出穿过所述水平孔并向下延伸但没有抵达下表面的次级竖直孔；在所述次级竖直孔中接合形成为热导管的封闭管，使得所述封闭管的上端部延伸入所述水平孔中；将栓塞装配到所述水平孔的开口端；将栓塞装配入所述竖直孔的位于所述水平孔上方的部分中；以及另外地形成将水平孔的端部连接到位于上表面中的入口/出口的通道。
依据本发明，所述封闭管优选地在径向上填住所述次级竖直孔。
依据本发明，在被接合入所述次级竖直孔之前，所述封闭管优选地被冷却。
依据本发明，所述方法包括在平板中执行上述的步骤，以及在另一个步骤中，弯曲这个板而使得其内表面形成为圆柱体的一个节段。
通过对用于电冶金炉电极的接触板进行学习，可以更加清楚地理解本发明，对接触板的描述是示例性的且没有限制的意图、并且在附图中示出，其中图1示出了电冶金炉装配的俯视图；图2示出了依据本发明的第一板的俯视图；图3示出了沿如图2的III-III所示的所述第一板的圆柱面的竖直剖视图；图4示出沿图3所示的所述第一板的左上部的所述圆柱面的竖直剖视图；图5示出沿图3所示的所述第一板的右上部的所述圆柱面的竖直剖视图；图6示出沿第一歧管槽穿过所述第一板的水平剖视图；图7示出沿第二歧管槽穿过所述第一板的水平剖视图；图8示出沿供应/排出槽穿过所述第一板的水平剖视图；图9示出穿过所述第一板下部的竖直剖视图；图10示出穿过图9的水平剖视图；图11示出依据本发明的第二板的俯视图；图12示出了沿如图11的XII-XII所示的所述第二板的圆柱面的竖直剖视图；
图13示出了沿歧管槽穿过所述第二板的水平剖视图；以及图14示出沿供应/排出槽穿过所述第二板的水平剖面。
具体实施例方式
参照图1，可以看到它示出了部分的电冶金炉装配，其包括竖直的圆柱形电极1，该电极包括待焙的电糊、并由电连接装置2围绕。
此电连接装置2以已知的方式包括由沿周向相邻地设置、并与电极1的壁相接触的接触板4形成的吊挂环3、由沿周向相邻地设置的互连节段6形成的吊挂保持环5、以及设置在接触板4和节段6之间的支撑件7。
参照图2到10，现在将对板8进行描述，所述的板8用于形成装置2的每个接触板4。
板8具有一个用于和电极1接触的圆筒形内表面9、一个与表面9同心并具有用于设置支撑件7的平面10a的圆筒形外表面10、一个径向下表面11、一个径向上表面12以及两个竖直端面13和14，这两个竖直端面位于包含有电极1的轴线的平面内。
如图3、6和7中更完全地显示的，在这个示例中，板8具有五个圆柱形的竖直盲孔15、16、17、18和19，所述竖直盲孔从上表面12延伸且其底部位于下表面11的附近而没有抵达下表面11。这些孔的轴线分布在一个与内表面9同心的圆柱面20上。例如，轴线之间的间距是相同的，而端孔15和19与相应端面13和14之间的距离略大于这些间距。
板8具有从其上表面12朝上突起的圆筒形部分21和22，孔16和18贯穿这两个圆筒形部分。
如图3和6所更完整地显示的，板8具有一个在其上部从端面13延伸但是没有延伸到端面14的上弯曲水平孔23，这个孔的截面是圆形或圆筒形的。这个孔23的轴线沿一个弧线延伸，该弧线与内表面9同心并包含在由竖直孔15、16、17、18和19的轴线所形成的圆柱面20中，从而使得这些竖直孔穿过水平孔23。在示例中，水平孔23的直径大致等于或者略小于竖直孔15、16、17、18和19的直径。
如图3和7所更完整地显示的，板8具有一个在其上部从端面14延伸但是没有延伸到端面13、并且位于上孔23的下方的下弯曲水平孔24，这个孔的截面是圆形或圆筒形的。这个孔24的轴线沿一个弧线延伸，该弧线与内表面9同心并包含在由竖直孔15、16、17、18和19的轴线所形成的圆柱面20中，从而使得这些竖直孔也穿过水平孔24。在示例中，这个孔24的直径大致等于或者略大于竖直孔15、16、17、18和19的直径。
如图3、4和8所更完整地显示的，板8还具有一个从上表面12延伸、位于端面13和竖直孔15之间、并通到上水平孔23内的圆柱形竖直孔25，该圆柱形竖直孔的轴线位于圆柱面20中；同时，板8还具有一个在其上部从端面13延伸、位于水平孔23上方并随着水平孔23延伸的弯曲水平孔26，该弯曲水平孔穿过竖直孔25和竖直孔15并通到竖直孔16内，这个孔26的截面是圆形或圆筒形的。
如图3、5和8所更完整地显示的，板8还具有一个从上表面12延伸、位于端面14和竖直孔19之间、并通到下水平孔24内的圆柱形竖直孔27，该圆柱形竖直孔的轴线位于由水平孔24的轴线所形成的圆柱面中；同时，板8还具有一个在其上部中从端面14延伸、位于水平孔23上方的弯曲水平孔28，该弯曲水平孔穿过竖直孔27和竖直孔19并通到竖直孔18内，这个孔28的截面是圆形或圆筒形的。
在竖直孔15、16、17、18和19的位于上水平孔23的上方的部分中，圆筒管29、30、31、32和33通过间隔垫圈34、35、36、37和38而同心地装配，设置并固定这些间隔垫圈以在水平孔23和24之间形成密封。圆筒管29、30、31、32和33穿过下水平孔24并延伸到竖直孔15、16、17、18和19的底部附近，但是没有抵达底部。
如图9和10所更完整地显示的，翼片式间隔垫圈39、40、41、42和43装配在管29、30、31、32和33下部的周围。
定位并固定栓塞44、45、47和48以在竖直孔15、16、18和19的位于上水平孔23和下水平孔24之间的部分中形成密封，并且定位并固定栓塞46以在竖直孔17的邻近水平孔23的上部中形成密封。
定位并固定栓塞49、50、51、52和53以在位于水平孔26和27之间的竖直孔15、19、25和27的上端部中形成密封、及在竖直孔17邻近上表面12的上部中形成密封。
定位并固定栓塞54和55以在水平孔23和26的邻近端面13的端部中形成密封。
定位并固定栓塞56和57以在水平孔24和28的邻近端面14的端部中形成密封。
从上述描述可以清楚地看出，上水平孔23形成了第一内歧管槽58，下水平孔24形成了第二内歧管槽59，而竖直孔15、16、17、18和19的位于水平孔24下方的部分形成了次级盲槽或盲井60、61、62、63和64。此外，孔25和26以及竖直孔16的上部形成了一个入口通道65或者相反地是出口通道，而孔27和28以及竖直孔18的上部形成了一个出口通道66或者相反地是入口通道。
从而，当突出部分21连接到用于为板8供应冷却流体——例如水——的外部管道时，此流体流通到入口通道65中、然后流通到第一内歧管槽57、然后在竖直管道29、30、31、32和33中沿着平行的路径向下流通、然后绕过这些管道的下端、然后在这些竖直管道29、30、31、32和33的外壁和次级槽或井60、61、62、63和64的壁之间沿着平行的路径向上地流通、然后流通到出口通道66中，从而，流体可以最后通过外部排出管道而排出。可以考虑沿相反方向的流通。
清楚地，上述的供应和排出管道连接到具有用于驱动流体的装置的流体源。
当这个操作完成时，在板9中流通的流体吸收并带走热量。
为了制造板8，可以如下所述地进行。
取一块平的板，其通常是金属的并常常是以铜为基础的。
制造上述的孔。
装配上述的竖直管道。
装配上述的栓塞。
所述平板例如通过热弯曲而变形，直至板8形成为其内表面形成圆筒的一节段，与电极1的圆柱壁相配合。
参照图11到14，现在将对板68进行描述，该板也可以形成装置2的各接触板4。
这个板68具有将与电极1接触的圆筒形内表面69、与电极1同心并具有用于设置支撑件7的平面70a的圆筒形外表面70、径向下表面71、径向上表面72以及两个竖直端面73和74，这两个竖直端面位于包含有电极1的轴线的平面内。
在示例中，板68具有七个圆柱形的竖直盲孔75、76、77、78、79、80和81，所述竖直盲孔从上表面72延伸且其底部位于下表面71的附近而没有抵达下表面71。这些孔的轴线分布在一个与内表面69同心的圆柱面82上。例如，轴线之间的间距是相同的，而端孔75和81与相应端面73和74之间的距离略大于这些间距。
如图12和13所更完整地显示的，板68具有一个在其上部从端面73延伸但是没有延伸到端面74的上弯曲水平孔83，这个孔83的截面是圆形或圆筒形的。这个孔83的轴线沿一个弧线延伸，该弧线与内表面69同心并包含在由竖直孔75、76、77、78、79、80和81的轴线所形成的面82中，从而使得这些竖直孔穿过水平孔83。在示例中，水平孔83的直径大于竖直孔75、76、77、78、79、80和81的直径。作为一个变例，水平孔83可相对于竖直孔75、76、77、78、79、80和81朝外或朝内地平移。
如图12和14所更完整地显示的，板68还具有一个从上表面72延伸、位于端面73和竖直孔75之间、并通向水平孔83内的圆柱形竖直孔84，该圆柱形竖直孔的轴线位于圆柱面82中；同时，板68还具有一个在其上部中从端面73延伸、位于水平孔83上方并随着水平孔83延伸的弯曲水平孔85，该弯曲水平孔穿过竖直孔84和竖直孔75并通向竖直孔76内。孔84和85的直径大致等于水平孔83的直径。
对称地，板68还具有一个从上表面72延伸、位于端面74和竖直孔81之间、并通向水平孔83内的圆柱形竖直孔86，该圆柱形竖直孔的轴线位于圆柱面82中；同时，板68还具有一个在其上部从端面74延伸、位于水平孔83上方并随着水平孔83延伸的弯曲水平孔87，该弯曲水平孔穿过竖直孔86和竖直孔80并通向竖直孔79内。孔86和87的直径大致等于水平孔83的直径。
板68具有从上表面72向上地突出的圆筒形部分88和89，孔76和80贯穿这两个圆筒形部分而形成；从这些突出部分的端部到水平孔85和87，这两个孔被放大了，其大致等于后者的直径。
竖直管道90、91、92、93、94、95和96装配在竖直孔75、76、77、78、79、80和81内，这些管道的下端位于上述竖直孔的底部或者是底部附近，而它们的上端位于上述竖直孔的在水平孔83与水平孔85和87之间延伸的部分中。
定位并固定栓塞97、98、102和103以在竖直孔75、76、80和81的在水平孔83与水平孔85和87之间延伸的部分中形成密封。
定位并固定栓塞99、100和101以在竖直孔77、78和79的上部中形成密封。
在形成次级槽的竖直孔75、76、77、78、79、80和81的位于水平孔83下方的部分中，竖直管道90、91、92、93、94、95和96紧密地接触，从而形成一个密封连接。
竖直管道90、91、92、93、94、95和96的端部通过栓塞104a和104b封闭及密封，这些管道处于真空状态并部分地填充以合适的液体，从而形成传热管道或热导管。
定位并固定栓塞105、106、107和108，以在位于水平孔85和87之间的竖直孔75和81的上端部中形成密封、以及在竖直孔84和86的邻近上表面72的上部中形成密封。
定位并固定栓塞109、110和111，以在水平孔83和85的邻近端面73的端部中形成密封、以及在水平孔87的邻近端面74的端部中形成密封。
从上述描述可以清楚地看出，水平孔83形成了内歧管槽112，而孔84和85以及竖直孔78的上部形成了入口通道113、或者相反地是出口通道，而孔86和87以及竖直孔80的上部形成了出口通道114、或者相反地是入口通道。
从而，当突出部分88连接到用于为板68供应冷却流体——例如水——的外部管道时，此流体流通到入口通道113中、然后流通到内歧管槽112中、绕过经过此槽的竖直管道90、91、92、93、94、95和96、然后流通到出口通道114中，从而，流体可以最后通过外部排出管道而排出。可以考虑沿相反方向的流通。
清楚地，上述的供应和排出管道连接到一个具有用于驱动流体的装置的流体源。
当这个操作完成时，热导管90、91、92、93、94、95和96将热量传递到它们的上部，并且，此热量通过在内歧管槽112中流通的流体带走。
为了制造板68，可以如下所述地进行。
取一块平的板，其通常是金属的并常常是以铜为基础的。
制造上述的孔。
装配上述形成热导管的封闭竖直管道。为此，冷却这些封闭竖直管道以减少其横截面并将其装配在适当的位置中。当温度与板的温度平衡时，形成了上述的密封连接。
装配上述的栓塞。
所述平板例如通过热弯曲而变形，直至板68形成为其内表面形成圆筒的一个节段。
上述的接触板具有以下特别的优点。
在其受到热浴作用的下部，它们是没有栓塞的。
包括在板中的流体流通装置为板的整体提供了更好的热量移除、更为均匀分布的温度梯度、更好地保持板的几何形状、减少了在板和电极之间发生引电弧的危险、更好地分配电流的流通、以及最终对电极糊提供更好的均匀度和控制度并减少例如水的冷却流体的消耗。
本发明并不限于上述的示例。可以提出许多变例而不偏离由所附权利要求限定的范围。
权利要求
1.一种设计为放置成与冶金炉的竖直电极壁相接触的竖直接触板，该接触板具有通过使用冷却流体来移除热量的装置，所述板的特征在于包括至少一个内歧管槽(59；112)，所述内歧管槽具有至少一个入口和至少一个出口，所述入口和出口能够分别连接到至少一个外部流体供应管道和至少一个外部流体排出管道；多个次级内盲槽或盲井(61；92)，每个所述次级内盲槽或盲井的一端通入所述内歧管槽中；以及热传递装置(30；91)，所述热传递装置延伸到所述次级槽内并导热地耦连到在所述内歧管槽内流通的流体。
2.如权利要求1所述的板，其特征在于所述槽包括一部分的孔，所述孔于所述板的上部向外开口，其中装配有对这些槽进行限界的栓塞。
3.一种设计为放置成与冶金炉的竖直电极壁相接触的竖直接触板，该接触板具有通过使用冷却流体来移除热量的装置，所述板的特征在于包括至少一个第一内歧管槽(58)；至少一个与所述第一槽连通并且能够连接到可以是入口管道或者相反地是出口管道的外部管道的第一内通道(65)；至少一个第二内歧管槽(59)；至少一个与所述第二槽连通并且能够连接到可以是出口管道或者相反地是入口管道的外部管道的第二内通道(66)；多个通向所述第二歧管槽(59)内的次级内槽(61)；多个接合在所述次级槽中以在其和这些次级槽的壁之间形成间隙的中间管道(30)，所述中间管道穿过所述第二槽、且每个所述中间管道的一端与第一槽连通而不与第二槽连通，而其另一端位于所述次级槽的底部附近；从而使得由连接到所述第一内歧管槽的外部管道所供应的流体能够流通到这个第一歧管槽中、然后流入到所述中间管道中并朝着所述次级槽的盲端流动、然后流入到位于所述次级槽的内壁和中间管道的外壁之间的间隙中、然后流入到所述第二内歧管槽中，从而，流体能够通过连接到所述第二内歧管槽的外部管道排出，或者沿相反的方向流动。
4.如权利要求3所述的板，其特征在于相对于次级槽(30)，所述第一歧管槽(58)位于所述第二歧管槽(59)的相对侧。
5.如权利要求3和4之一所述的板，其特征在于所述第一和第二歧管槽(58，59)水平地延伸、并形成在所述板的上部，且所述次级槽(61)竖直向下地延伸，所述通道(65、66)开口在所述板的上表面中。
6.一种设计为放置成与冶金炉的竖直电极壁相接触的竖直接触板，该接触板具有通过使用冷却流体来移除热量的装置，所述板的特征在于包括至少一个用于流通冷却流体的内歧管槽(112)，所述内歧管槽具有至少一个入口和至少一个出口，所述入口和出口能够分别地连接到至少一个外部流体供应管道和至少一个外部流体排出管道；多个通向所述内歧管槽的次级内槽(75)；以及多个封闭的管(90)，所述封闭管形成热导管、沿所述次级槽延伸、且具有延伸入所述内歧管槽中的端部，从而，所述封闭管能够导热地耦连到在内歧管槽内流通的流体。
7.如权利要求6所述的板，其特征在于所述封闭管(90)紧密地装配在所述次级槽(75)内。
8.一种制造用于将热量从具有内表面和外表面、上表面和下表面以及侧向表面的竖直板移走的装置的方法，其中所述板设计为放置成与冶金炉的竖直电极壁相接触，所述方法的特征在于包括在所述板的上部中从至少一个侧面钻出两个与内表面和上表面平行的水平孔；从所述上表面钻出穿过所述水平孔并向下延伸但没有抵达下表面的次级竖直孔；在所述次级竖直孔中接合管道并将所述管道的上端部固定在竖直孔的延伸于所述水平孔之间的部分中，所述管道的下端邻近所述竖直孔的底部；将栓塞装配到所述竖直孔的位于所述水平孔上方的部分中；将栓塞装配到所述水平孔的开口端；以及形成将所述水平孔的相对端连接到位于上表面中的入口/出口的通道。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于包括在平板中执行上述步骤，以及在另一个步骤中，弯曲这个板而使得其内表面形成为圆柱体的一个节段。
10.一种制造用于将热量从具有内表面和外表面、上表面和下表面以及侧向表面的竖直板移走的装置的方法，其中所述板设计为放置成与冶金炉的竖直电极壁相接触，所述方法的特征在于包括在所述板的上部从至少一个侧面钻出一个与内表面和上表面平行的水平孔；从所述上表面钻出穿过所述水平孔并向下延伸但没有抵达所述下表面的次级竖直孔；在所述次级竖直孔中接合形成为热导管的封闭管，使得所述封闭管的上端部延伸入所述水平孔中；将栓塞装配到所述水平孔的开口端；将栓塞装配入所述竖直孔的位于所述水平孔上方的部分中；以及形成将所述水平孔的端部连接到位于所述上表面中的入口/出口的通道。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述封闭管在径向上填住所述次级竖直孔。
12.如权利要求10和11之一所述的方法，其特征在于在被接合入所述次级竖直孔之前，所述封闭管被冷却。
13.如权利要求8到12中任一项所述的方法，其特征在于所述方法包括在平板中执行上述的步骤，以及在另一个步骤中，弯曲这个板而使得其内表面形成为圆柱体的一个节段。
全文摘要
设计为放置成与冶金炉的竖直电极壁相接触的竖直接触板，该接触板具有通过使用冷却流体来移除热量的装置，所述板包括至少一个内歧管槽(59)，所述内歧管槽具有至少一个入口和至少一个出口，所述入口和出口能够分别连接到至少一个外部流体供应管道和至少一个外部流体排出管道；多个次级内槽或井(61)，所述次级内槽或井通入所述内歧管槽中；以及热传递装置(30)，所述热传递装置延伸到所述次级槽内并导热地耦连到在所述内歧管槽内流通的流体。
文档编号F27B3/24GK1949942SQ20061014961
公开日2007年4月18日 申请日期2006年10月10日 优先权日2005年10月10日
发明者克里斯蒂安·罗什 申请人:Fai生产公司