专利名称：直流电弧炉底阳极测温装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种直流电弧炉底阳极测温装置，用于对直流电弧炉底阳极工作温度的监测，以保证直流电弧炉的安全正常运行。
目前，我国直流电弧炉金属底阳极工作温度的监测是靠安装在金属底阳极表面上的热电偶连续测定并记录下来，同时将测定的温度信号输入PLC编程控制器进行自动保护控制。工人依据记录下来的底阳极的工作温度曲线，掌握底阳极的运行状态，并合理调整供电制度，为使直流电弧炉安全运行，必须将金属底阳极的工作温度控制在设定的报警温度以下，当底阳极温度超过设定的报警温度时，则PLC编程控制器发出信号自动停止直流电弧炉的运行。CN2156463Y专利公开的直流电弧炉底阳极测温热电偶的安装方式为；在底阳极外表面上挖有热电偶安装槽，底阳极由连接在一起的钢棒、铜棒组成，上端为钢棒；下端为铜棒。由其说明书附图可以看到此热电偶安装槽穿过底阳极的铜钢界面，顶端开在底阳极的钢棒上，下端在铜棒上。有的厂家还在底阳极外表面上开有备用槽，热电偶安装在槽内，测头顶在槽上端与钢棒接触。冶炼过程中，金属底阳极上端钢棒的上部与熔池接触，随着熔池钢水热量的向下传递，钢棒上端与熔池中的钢水熔为一体，变成液态。随炉衬侵蚀炉底减薄，钢棒的长度逐渐变短，热电偶测温点的温度也会逐渐增高，有时钢棒熔化部位达到此测温点高度时，不仅热电偶被烧坏，而且，还会发生熔融钢水顺热电偶安装槽向下渗流，造成漏钢的危险隐患。安装热电偶时，如果热电偶的头部不能保持正直，测头局部或整体与底阳极保护套砖接触，则热电偶测到的温度不能反映底阳极的实际工作温度。另外，由于整个金属底阳极外部被专用的耐火材料套砖保护着，底阳极与套砖之间不可避免地存在一定缝隙，冶炼过程中由于炉衬温度随着熔池温度的升高而升高，底阳极套砖的粘接剂就会熔化溢出，沿缝隙向下流淌。而废钢铁料熔化后其中不熔的低熔点金属也会沿缝隙向下钻流。这些熔融的下流物质经常会流入底阳极表面的热电偶安装槽中，致使热电偶测头将测到的下流物质的温度作为底阳极的工作温度被错误的记录下来。若下流物质的温度超过了设定的报警温度时，就会造成误报警，使保护控制装置自动停止直流电弧炉的运行。熔融的下流物质经常将热电偶粘在槽中不便于更换，有时甚至将备用的热电偶安装槽堵塞，使热电偶安装不进去，并且，不能准确监测底阳极的工作温度，造成直流电弧炉不能安全正常运行。
本实用新型的目的是为了解决上述直流电弧炉底阳极测温方式存在的问题而设计了一种能抵抗外界干扰、便于安装、更换热电偶，监测温度准确的新型直流电弧炉底阳极测温装置。
本实用新型的技术方案是一种直流电弧炉底阳极测温装置，由金属底阳极、热电偶、PLC编程控制器、温度记录显示仪表、保护控制装置、补偿导线组成。其特征是沿金属底阳极表面安装固定台向上至铜棒水冷腔的上部开有两个镶嵌内径大于热电偶直径、材质与底阳极铜棒相同的薄壁紫铜管，薄壁紫铜管镶嵌在其中，热电偶插入薄壁紫铜管内，顶端测点与底阳极铜棒母体接触，热电偶的尾部用补偿导线通过PLC编程控制器分别与温度记录显示仪表和保护控制装置连接，从而形成了一个完整的直流电弧炉底阳极测温装置。根据热电偶直径的大小选用内径大于热电偶直径0.5--1毫米、材质与底阳极铜棒相同的薄壁紫铜管，并将其下口开成20°--30°的坡型口，以便于热电偶的安装与更换。金属底阳极表面开有两个镶嵌薄壁紫铜管的槽，该槽全部开在金属底阳极下部的铜棒部分，槽的下口开至底阳极安装固定台。薄壁紫铜管镶嵌在金属底阳极表面的槽中，热电偶分别插入两个薄壁紫铜管内，两根热电偶的尾部用补偿导线通过PLC编程控制器分别与温度记录显示仪表和保护控制装置连接则形成了直流电弧炉底阳极测温装置。若在加工条件具备的情况下，亦可采用另一种技术方案，即从金属底阳极下部固定平台处，沿金属底阳极轴心方向铜棒上打两个直径大于热电偶直径0.5--1毫米的孔，孔深要达到两个测温点的位置，热电偶直接插入孔中，热电偶的尾端与PLC编程控制器、温度记录显示仪表、保护控制装置连接，这种方法的效果会更好。冶炼过程中，直流电弧炉金属底阳极上部的钢棒直接与熔池内钢水接触，并将不同程度的熔化，与熔池中的钢水熔为一体。因此，造成整个金属底阳极在工作中温度升高，热量向下传导，铜棒水冷腔中的冷却水将热量导出炉体。熔炼时，炉内钢水温度大多在1500--1700℃甚至更高，为了防止钢棒熔化过深而造成底阳极基体铜棒的熔化，准确地对底阳极铜棒不同高度的工作温度监测以确保底阳极铜钢界面温度不超过铜的熔点，就要根据底阳极工作时热电偶的两个监测点及铜棒水冷腔的出水温度形成的自上而下的温度梯度确定出在两个监测点高度底阳极所能允许的最高温度值。将该值输入PCL编程控制器作为设定的报警温度。热电偶监测到的温度信号通过补偿导线输入到PLC编程控制器并同时将信号输到温度记录显示仪表，温度记录显示仪表将热电偶的两个监测点的温度记录下来。当直流电弧炉运行过程中，热电偶监测到的实际温度一旦达到设定的报警温度时PLC编程控制器发出信号，保护控制装置就会立即自动切断电源，使底阳极停止向炉内输入大量电流的工作，待底阳极的温度迅速降低后，即可开始重新送电运行。进而保障了整个炉体的安全正常运行。
本实用新型与已有的测温方式比具有以下优点1.能够抵抗外界干扰，监测温度准确，安装、更换热电偶方便，消除了误报警现象。
已有的测温方式中的热电偶是开放式安装在金属底阳极表面的槽中。安装热电偶时，如果热电偶的头部不能保持正直，测头局部或整体与底阳极保护套砖接触，则热电偶测到的温度不能反映底阳极的实际工作温度。另外，由于整个金属底阳极外部被专用的耐火材料套砖保护着，底阳极与套砖之间不可避免地存在一定缝隙，冶炼过程中由于炉衬温度随着熔池温度的升高而升高，底阳极套砖的粘接剂就会熔化溢出，沿缝隙向下流淌。而废钢铁料熔化后其中不熔的低熔点金属也会沿缝隙向下钻流。这些熔融的下流物质经常会流入底阳极表面的热电偶安装槽中，致使热电偶测头将测到的下流物质的温度作为底阳极的工作温度被错误的记录下来。若下流物质的温度超过了设定的报警温度时，就会造成误报警，使保护控制装置自动停止直流电弧炉的运行。熔融的下流物质经常将热电偶粘在槽中不便于更换，有时甚至将备用的热电偶安装槽堵塞，使热电偶安装不进去，并且，不能准确监测底阳极的工作温度，造成直流电弧炉不能安全正常运行。
而本实用新型中的热电偶是安装在与金属底阳极铜棒材质相同的薄壁紫铜管腔中，薄壁紫铜管镶嵌在底阳极铜棒表面的槽中。这样热电偶的顶端测点可以较好地与底阳极母体接触，即使热电偶略有弯曲测点碰到管壁也不会影响到其对底阳极工作温度的监测，因薄壁紫铜管与铜棒的材质相同，所以，整体导热性能不会发生变化。另外，薄壁紫铜管的下口开有20°--30°的坡型口，便于安装更换热电偶。因此，本实用新型能抵抗外界干扰；并有效防止了测温热电偶的意外损坏；监测温度准确；且更换、安装热电偶方便；同时取消了底阳极表面的备用安装槽；消除了误报警现象。2.改变了热电偶安装槽的位置，更为有效地保证了直流电弧炉的安全运行，因此，提高了作业率。
已有的测温方式中的热电偶安装槽，槽的上端位于钢棒上，下端在铜棒上。冶炼过程中，金属底阳极上端钢棒的上端与熔池接触，随着熔池钢水热量的向下传递，钢棒上部与熔池中的钢水熔为一体，变成液态。随炉衬侵蚀炉底减薄，钢棒的长度逐渐变短，热电偶测温点的温度也会逐渐增高，有时钢棒熔化部位达到此测温点高度时，不仅热电偶被烧坏，而且，还会发生熔融钢水顺热电偶安装槽向下渗流，造成漏钢的危险隐患。
而本实用新型中的热电偶安装槽全部位于金属底阳极铜棒表面上，测点位于底阳极水冷腔的顶部，根据热电偶测点的实测温度和底阳极水冷腔的出水温度及热电偶监测点与水冷腔顶部形成的温度差，确定出底阳极热电偶监测点所能允许的最高温度值。从而达到控制底阳极铜棒与钢棒接触面的温度不超过铜的熔点的目的。杜绝了热电偶被烧坏、熔融钢水顺热电偶安装槽向下渗流造成漏钢危险的隐患。更为有效地保证了直流电弧炉的安全正常运行，提高了直流电弧炉的作业率和生产率。
图1是本实用新型的主视图；图2是本实用新型的主视图中A--A的局部剖视图；图3是本实用新型的主视图中B--B的局部剖视图。其中1--金属底阳极；2--钢棒；3--铜棒； 4、5--薄壁紫铜管；6、7--热电偶； 8、9--补偿导线；10--PLC编程控制器；11--温度记录显示仪表；12--保护控制装置。
附图表示了本实用新型的一个具体的实施例。参照附图对实施例进行说明，金属底阳极(1)由连接在一起的钢棒(2)、铜棒(3)组成，上端为钢棒(2)；下端为铜棒(3)。在金属底阳极铜棒(3)表面开有两个镶嵌薄壁紫铜管(4)、(5)的槽，槽的顶端分别位于铜棒(3)水冷腔的上部，槽的下口开至金属底阳极安装固定台，与金属底阳极铜棒(3)材质相同的薄壁紫铜管(4)、(5)镶嵌在槽中，薄壁紫铜管(4)、(5)的下口开有20°--30°的坡型口。热电偶(6)、(7)分别插入薄壁紫铜管(4)、(5)中，顶端测点分别与底阳极铜棒(3)母体接触，尾端分别用补偿导线(8)、(9)通过PLC编程控制器(10)分别与温度记录显示仪表(11)和保护控制装置(12)连接，从而形成了一个完整的直流电弧炉底阳极测温装置。
权利要求1.一种直流电弧炉底阳极测温装置，由金属底阳极(1)、热电偶(6)、(7)、PLC编程控制器(10)、温度记录显示仪表(11)、保护控制装置(12)、补偿导线(8)、(9)组成，其特征是沿金属底阳极(1)表面安装固定台向上至铜棒(3)水冷腔的上部开有两个镶嵌内径大于热电偶(6)、(7)直径、材质与底阳极铜棒(3)相同的薄壁紫铜管(4)、(5)，薄壁紫铜管(4)、(5)镶嵌在其中，热电偶(6)、(7)分别插入薄壁紫铜管(4)、(5)内，顶端测点与底阳极铜棒(3)母体接触，热电偶(6)、(7)的尾部用补偿导线通过PLC编程控制器(10)分别与温度记录显示仪表(11)和保护控制装置(12)连接，从而形成了一个完整的直流电弧炉底阳极测温装置。
专利摘要本实用新型是一种直流电弧炉底阳极测温装置,用于对直流电弧炉底阳极工作温度的监测,由金属底阳极、热电偶、PLC编程控制器、温度记录显示仪表、保护控制装置、补偿导线组成。其特征是金属底阳极铜棒表面镶嵌着与铜棒材质相同的薄壁紫铜管,薄壁紫铜管的下口开有坡型口,热电偶插入薄壁紫铜管中,顶端测点与底阳极铜棒母体接触。与现有技术相比能够抵抗外界干扰,监测温度准确,安装与更换热电偶方便,消除了误报警现象。另外本实用新型改变了热电偶安装槽的位置,更为有效地保证了直流电弧炉的安全正常运行,提高了作业率和生产率。
文档编号G01K7/02GK2300898SQ9620497
公开日1998年12月16日 申请日期1996年3月21日 优先权日1996年3月21日
发明者郑翼, 蒋亨胜, 李长青, 徐立军 申请人:首钢总公司