[发明专利]电弧炉保护装置

说明书

本发明通常涉及一种电弧炉，尤其是涉及在电弧炉运行期间产生电流波动的问题。

这里所用的术语”散弧”表明了这一类型的较为明显的不稳定性，这种不稳定性表现在炉内，如电极和炉顶之间，或在炉内其它表面之间发生散弧现象。

本发明可应用于直流和交流电弧炉。

在直流电弧炉运行期间，由于电弧的作用，炉渣会从熔渣层飞溅到炉侧壁和炉顶上。热尘粒和冷凝蒸汽也会粘到侧壁和炉顶上。冷态炉渣通常是非导电的或导电率很低。

在升温过程，炉渣，尤其是特定氧化物，如二氧化钛含量较高的炉渣的绝缘特性受到严重影响。这些炉渣的电阻率可能下降到这些材料成为导电的程度。随之，在炉内，在炉顶和侧壁处存在导电层，从而使得炉顶和侧壁具有了与炉内熔池的池顶相同的电位。从而，导电层促进击穿而在阴极和阳极间形成电流通路。

炉内引起散弧的条件是可变的，例如，主弧不是完全稳定，同时产生沸腾和火花，在整个熔化期间产生炉渣，熔池液位发生变化，和向炉内供料的速度和组份存在波动。因此，用于控制散弧的手段应该，而且最好能够适应不管是上述的因素还是如温度和压力波动的其它因素，以及适应供给炉子的电力的变化，即流向炉子的电压和电流。。

电弧会损坏炉顶，炉壳和炉床部件，并能导致炉子生产率大幅度降低。对于水冷炉而言，电弧引起供水管的破裂将导致水流入炉内而引发极为严重的和破坏性的爆炸。

本发明的目的在于通过减少电弧对炉体损坏的可能性来提高电弧炉的经济性能。

本发明提供了一种电弧炉，该炉包括一带炉床的外壳和一盖在外壳上的炉顶，炉顶包括多个组件，这些组件相互之间以及与外壳间基本上是电绝缘的；一电极和炉顶上的耐火部分，其中耐火部分至少部分是导电的。

耐火部分可以由导电耐火材料构成或者包含有本身是导电的耐火材料。另外或附加地至少在局部耐火材料内配置至少一种导电部件，该导电部件可是任何形状和尺寸。

本发明的一种实施形式是导电部件暴露于炉子内部。

本发明的另一种不同的方式是导电部件不是暴露于炉内部，即它被耐火部分所覆盖。

在后一种实施例中，只有当耐火部分被浸蚀掉后致使至少部分导电部件暴露出时，炉内部和导电部件才能发生直接的导电连接。

可以使用多个导电部件，并根据需要将它们按不同的程度配置到耐火部分的多个区域内。由于耐火部分材料的浸蚀，导电部件的暴露就因此可以提供一种估计耐火部分损坏或磨损的手段，并当损坏敏感部分，如耐火部分内的水冷管时当即予以指示。这种构思使提供一种诊断系统成为可能，这种诊断系统能够提供系统机械损坏程度的早期报警。

导电部件可以是任何合适的导电材料，而最好的是铜。

导电部件可以制成任何形成或尺寸，并且可以是通常的圆柱形销状。较为合适的长度是直径约为120MM时550MM量级。给出的这些尺寸只是举例而已，并不限定于该范围，只要考虑了导电和导热率的其它尺寸也具有满意的效果。

可以使用多个导电部件。这些导电部件可以任何合适的模式配置在电极周围，例如，可以电极为中心按一定的间隔配置成一圆或几圆。

导电部件应该定位成既不接触电极也不接触炉顶且与电极和炉顶成电绝缘。

至少部分导电部件整个地埋置在至少部分炉顶组件内。

另外或附加地至少部分导电部件被定位成它们被部分地埋置在至少部分炉顶组件内并且部分暴露于炉子运行期间所产生的且粘附到炉顶组件上的炉渣内。

导电部件可以任何合适和希望的方式或结构相互导电连接或者连接一个或多个可控的电位体。

虽然炉顶可以是水冷的，并可由多个水冷炉顶组件或板件形成，但本发明对其它类型的炉顶，如包括喷雾冷却炉顶组件或板件也能提供有效保护。

可以使用任何合适的流体，如水或气/水混合物来冷却导电部件，且导电部件的流体冷却管之安装位置可远离耐火部分，以便于若耐火部分受电弧影响而损坏时，能将导电部件之冷却管受到的损坏降到最低程度。冷却流体或冷却技术应该确保进入炉内的水量在冷却管受损时为最少。

根据炉型，可以使用一固定的AC，DC(V)建立电压梯度，并因此能够利用如电阻网产生固定或稳定的电压梯度。

另外，电压梯度可以变化或为动态，并可通过响应炉内运行条件的切换设备建立该电压梯度。再者，根据炉型，切换设备可以AC或DC电压运行。

由电压梯度在如耐火部分和炉子相邻组件之间建立的电压差可以在施加到炉子的供给电压的5％-50％之间。在一个实施例中，电压差值为50(V)至80(V)的量级。