本发明涉及有色冶金及炼钢领域，特别是一种带炉底电极直流电弧炉的防渗漏炉体结构。
技术背景
直流电弧炉是将直流电作为能源的电弧炉。它与交流电弧炉基本一样，将三相交流电变成单相直流电，在炉底电极（阳极）和石墨电极（阴极）之间的金属炉料上产生电弧进行冶炼。直流电弧炉与交流电弧炉设备的主要区别：增加整流装置、炉顶石墨电极由三根变成一根（阴极）及增设炉底电极（阳极）等。其中炉底电极的设置是直流电弧炉的最大特征，也是直流冶炼技术能否获得成功的关键之一。凡采用带炉底阳极的直流炉，虽然技术先进可行，但耐火保温材料易受电磁冲击，炉底压力增大后耐火保温材料侵蚀和出现裂缝,炉底电极阳极引线受炉温热胀冷缩等影响，炉内熔池的熔液会顺着缝隙和底电极阳极引线周围渗出，给生产及直流冶炼工艺技术造成极大的影响,正常生产及安全也得不到保障。迄今为止，直流电弧炉在使用带底电极的炉型结构时，这类炉底一旦出现渗漏故障是很难得到解决的。因此，采用该技术方案的关键是如何防止炉底的易渗漏问题。
通常,其炉底电极阳极输入端就在炉壳外开口引入。由于炉内温度高达1800度至2000度以上,炉底受阴极电子的轰击和物料在炉内的电磁搅动力作用，很快炉底耐火保温材料受冲击和温度上升的影响后开始发生变化,慢慢会出现裂缝,熔池熔液熔化后会顺着缝隙经由炉底阳极引线输入端向炉壳外渗出。当熔池熔液渗漏严重时,会造成整座炉底损坏或穿底。因此一般带炉底电极的炉体结构，如不在炉底电极阳极输入端就在炉壳外开口以及炉底壳部温升采取有效的防渗漏降温解决措施,将很难实现直流冶炼正常运行与工艺技术的目的，无防渗漏降温措施技术的带底电极直流炉，在生产中主要靠补炉技术来维持，且常因此而停产。阳极电流是通过砌筑于炉底耐火材料中的钢柱传入熔池的，炉内出铁温度为1600℃，不锈钢出钢温度1800℃,炉底温从底部至渣限分别为250度~500度~1600度~1800度~2000度。
如何设计一种带炉底电极直流电弧炉的防渗漏炉体结构，具有结构合理、针对性强、易操作、维护简便、耐受磁力冲刷、耐高温、安全无渗漏、寿命长等优点，具有十分重要的意义。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带炉底电极直流电弧炉的防渗漏炉体结构，解决了炉底电极渗漏问题，实现直流电弧炉冶炼工艺技术特性的需要，达到了直流电弧炉技术良好的经济效益。
根据本发明的一个方面，涉及一种带炉底电极直流电弧炉的防渗漏炉体结构，包括炉体、熔池渣限、石墨电极和炉底电极，炉底电极构成内部支路，石墨电极与炉底电极连接在炉体内的熔池渣限上方产生电弧对炉体内物料进行冶炼，还包括炉底外壳、耐火砖、出铁口、阳极引线接线端子、阳极引线段、导电片、冷却循环管道段，炉底外壳为炉体的底部，所述炉底电极连接安装在炉底外壳上，炉底电极上端安装有导电片，导电片与炉体内的熔池导通；所述炉体由耐火砖砌成，炉体还设有出铁口；所述阳极引线接线端子通过阳极引线段与炉底电极连接；所述冷却循环管道段安装设置在炉体底部，冷却循环管道段嵌入炉底电极内部支路，且冷却循环管道段与导电片相联。
根据本发明的至少一个实施方式，还包括阳极引线护罩，所述阳极引线段外部设有阳极引线护罩，阳极引线护罩内部填充有石墨耐火材料。
根据本发明的至少一个实施方式，所述阳极引线护罩与炉体接触处用密封钢板进行焊接密封。
根据本发明的至少一个实施方式，所述阳极引线护罩的高度高于炉体内熔池渣限。
熔池渣限，是指溶池与渣在炉内的总高度，在正常生产中的炉内熔池渣限总高度不应高出阳极引线段护罩设置的高度。
根据本发明的至少一个实施方式，所述冷却循环管道段设有冷却循环管道进口和冷却循环管道出口，所述冷却循环管道进口、冷却循环管道出口分别从炉体穿出设于炉体两侧。
根据本发明的至少一个实施方式，所述冷却循环管道段外部设有冷却循环管护罩，冷却循环管护罩内部填充有石墨耐火材料。
根据本发明的至少一个实施方式，所述冷却循环管道段内的流体为水冷或风冷。
根据本发明的至少一个实施方式，所述阳极引线接线端子与炉体构成“u”型结构；所述阳极引线接线端子与炉体构成“l”型结构；所述阳极引线接线端子与炉体构成“t”型结构；所述阳极引线接线端子与炉体构成“凸”型结构。
所有从炉体外壳底部引入的端子、冷却循环管道段端口、引线护罩，都将牢固的连接在炉体底部外壳上。
导电片上端与熔池形成放电区，石墨电极与炉底电极连接在炉体内的熔池渣限上方产生电弧对炉体内物料进行冶炼。
本发明的实质性特点和进步是：
直流电弧炉结构特征是炉顶上方仅有一根电极，为负极，炉底电极为正极。它的供电系统不同于交流电弧炉，配有整流器和电抗器，在炉底上装置接点构成电流回路。
本发明带炉底电极直流电弧炉的防渗漏炉体结构，设计简单、制作简便、制造成本低，能杜绝渗漏违害,为直流电弧炉炉体提供生产运行安全保障,具有结构合理、耐电磁冲击,确保炉底电极安全无渗漏,熔炼物料适应性强,耐高温冶炼和延长炉寿冶炼等特点。本发明的炉体结构的有益效果为：
（1）电弧稳定且集中，熔池搅拌良好，炉内温度分布均匀，炉衬侵蚀量少；
（2）电流和电压波动小、对电网的冲击减少，电缆寿命随之延长；
（3）电极损耗少，吨电极消耗比交流电弧炉少50%以上；
（4）能实现直流电弧炉冶炼工艺技术特性的需要。
经测算，本发明实现了直流电弧炉技术良好的经济效益：1.石墨电极消耗量减少50%-60%以上；2.节约电能消耗8%-15%；3.节约耐火材料30%-35%；4.节省短网的电缆材料；5.解决了目前为止无法解决的炉底电极渗漏问题；6.熔池熔液得到均匀的搅拌效果，提高了功率因数，降低电压闪烁率，噪音下降，经济效益显著。
附图说明
图1是本发明一个实施方式的结构示意图。
图2是本发明另一个实施方式的“u”型结构示意图。
图3是本发明另一个实施方式的“l”型结构示意图。
图4是本发明另一个实施方式的“t”型结构示意图。
图5是本发明另一个实施方式的“凸”型结构示意图。
图中零部件序号及名称：
石墨电极1、阳极引线接线端子2、阳极引线段3、阳极引线护罩4、冷却循环管道进口5、密封钢板6、炉底电极7、导电片8、炉底外壳9、冷却循环管道段10、冷却循环管护罩11、冷却循环管道出口12、出铁口13、耐火砖14、熔池渣限15。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
在本发明的至少一个实施例中，如图1所示，本发明提供了一种带炉底电极7直流电弧炉的防渗漏炉体结构，包括炉体、熔池渣限15、石墨电极1和炉底电极7，炉底电极7构成内部支路，石墨电极1与炉底电极7连接在炉体内的熔池渣限15上方产生电弧对炉体内物料进行冶炼，还包括炉底外壳9、耐火砖14、出铁口13、阳极引线接线端子2、阳极引线段3、导电片8、冷却循环管道段10，炉底外壳9为炉体的底部，所述炉底电极7连接安装在炉底外壳9上，炉底电极7上端安装有导电片8，导电片8与炉体内的熔池导通；所述炉体由耐火砖14砌成，炉体还设有出铁口13；所述阳极引线接线端子2通过阳极引线段3与炉底电极7连接；所述冷却循环管道段10安装设置在炉体底部，冷却循环管道段10嵌入炉底电极7内部支路，且冷却循环管道段10与导电片8相联。
导电片8上端与熔池形成放电区，石墨电极1与炉底电极7连接在炉体内的熔池渣限15上方产生电弧对炉体内金属进行冶炼，冶炼后的金属通过出铁口13进行流出。炉底电极7通过阳极引线段3与阳极引线接线端子2连接，导电片8是炉底电极7进行到点控制用，冷却循环管道段10与炉底电极7接触连接对炉底电极7进行冷却降温。耐火砖14对炉体起到保温隔热作用。
根据本发明的又一个实施方式，还包括阳极引线护罩4，所述阳极引线段3外部设有阳极引线护罩4，阳极引线护罩4内部填充有石墨耐火材料。
阳极引线段3外部还设有阳极引线护罩4，阳极引线护罩4内部填充有石墨耐火材料，作用是隔热及防渗漏保护。当少量炉内熔池熔液从炉底电极7周围渗出时，受阳极引线护罩4压力与石墨耐火材料的阻隔，炉内熔池始终未能渗出。
根据本发明的又一个实施方式，所述阳极引线护罩4与炉体接触处用密封钢板6进行焊接密封。
利用护罩与炉体接触处使用密封钢板6进行密封，熔池熔液从炉底电极7周围渗出，也无法渗出密封钢板6处。
根据本发明的又一个实施方式，所述阳极引线护罩4的高度高于炉体内熔池渣限15。
熔池渣限15，是指溶池与渣在炉内的总高度，在正常生产中的炉内熔池渣限15总高度不应高出阳极引线段3护罩设置的高度。
根据本发明的又一个实施方式，所述冷却循环管道段10设有冷却循环管道进口5和冷却循环管道出口12，所述冷却循环管道进口5、冷却循环管道出口12分别从炉体穿出设于炉体两侧。
根据本发明的又一个实施方式，所述冷却循环管道段10外部设有冷却循环管护罩11，冷却循环管护罩11内部填充有石墨耐火材料。
根据本发明的又一个实施方式，所述冷却循环管道段10内的流体为水冷或风冷。
炉底电极7工作过程中会产生大量的热量，通过冷却循环管道进行降温。冷却的流体为水冷或风冷，流体通过冷却循环管道进口5进入、从冷却循环管道出口12流出，期间与炉底电极7接触连接，对炉底电极7进行冷却降温。
冷却循环管道段10外部还设有冷却循环管护罩11，冷却循环管护罩11内部填充有石墨耐火材料，作用是隔热及防渗漏保护。当少量炉内熔池熔液从炉底电极7周围渗出时，受冷却循环管护罩11压力与石墨耐火材料的阻隔，炉内熔池始终未能渗出。
根据本发明的又一个实施方式，所述阳极引线接线端子2与炉体构成“u”型结构，如图2所示。
所述阳极引线接线端子2与炉体构成“l”型结构，如图3所示。
所述阳极引线接线端子2与炉体构成“t”型结构，如图4所示。
所述阳极引线接线端子2与炉体构成“凸”型结构，如图5所示。
可根据不同炉体的情况，适时采用合适的结构，以达到防渗漏的目的。
其中，炉底电极7采用合金材料铸造而成，阳极引线接线端子2的材质为紫铜。冷却循环管道段10的材质为耐高温合金或紫铜。冷却循环管护罩11采用钢材及石墨保温材料制成。
本发明的带炉底电极直流电弧炉的防渗漏炉体结构，能杜绝带炉底电极直流电弧炉底及炉底电极7引线段向外渗漏，耐受更高冶炼温度的电磁冲击冶炼能力，所以这是一种永久型的带底电极直流电弧炉防渗漏整体炉形结构。此外，本发明具有设计简单，制作方便，制造成本低、防渗漏效果安全可靠等特点。在冶炼过程中操作安全稳定，炉体底部及炉底电极7阳极引线接线端子2的引线密封良好无渗漏，炉底电极7工作状态和冷却效果均达到设计要求。完全能满足于直流电弧炉冶炼温度高不渗漏，能实现直流电弧炉冶炼工艺技术效果的需要。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
1.一种带炉底电极直流电弧炉的防渗漏炉体结构，包括炉体、熔池渣限（15）、石墨电极（1）和炉底电极（7），炉底电极（7）构成内部支路，石墨电极（1）与炉底电极（7）连接在炉体内的熔池渣限（15）上方产生电弧对炉体内物料进行冶炼，其特征在于：还包括炉底外壳（9）、耐火砖（14）、出铁口（13）、阳极引线接线端子（2）、阳极引线段（3）、导电片（8）、冷却循环管道段（10），炉底外壳（9）为炉体的底部，所述炉底电极（7）连接安装在炉底外壳（9）上，炉底电极（7）上端安装有导电片（8），导电片（8）与炉体内的熔池导通；所述炉体由耐火砖（14）砌成，炉体还设有出铁口（13）；所述阳极引线接线端子（2）通过阳极引线段（3）与炉底电极（7）连接；所述冷却循环管道段（10）安装设置在炉体底部，冷却循环管道段（10）嵌入炉底电极（7）内部支路，且冷却循环管道段（10）与导电片（8）相联。
2.根据权利要求1所述的带炉底电极直流电弧炉的防渗漏炉体结构，其特征在于：还包括阳极引线护罩（4），所述阳极引线段（3）外部设有阳极引线护罩（4），阳极引线护罩（4）内部填充有石墨耐火材料。
3.根据权利要求2所述的带炉底电极直流电弧炉的防渗漏炉体结构，其特征在于：所述阳极引线护罩（4）与炉体接触处用密封钢板（6）进行焊接密封。
4.根据权利要求2所述的带炉底电极直流电弧炉的防渗漏炉体结构，其特征在于：所述阳极引线护罩（4）的高度高于炉体内熔池渣限（15）。
5.根据权利要求1所述的带炉底电极直流电弧炉的防渗漏炉体结构，其特征在于：所述冷却循环管道段（10）设有冷却循环管道进口（5）和冷却循环管道出口（12），所述冷却循环管道进口（5）、冷却循环管道出口（12）分别从炉体穿出设于炉体两侧。
6.根据权利要求1所述的带炉底电极直流电弧炉的防渗漏炉体结构，其特征在于：所述冷却循环管道段（10）外部设有冷却循环管护罩（11），冷却循环管护罩（11）内部填充有石墨耐火材料。
7.根据权利要求1所述的带炉底电极直流电弧炉的防渗漏炉体结构，其特征在于：所述冷却循环管道段（10）内的流体为水冷或风冷。
8.根据权利要求1所述的带炉底电极直流电弧炉的防渗漏炉体结构，其特征在于：所述阳极引线接线端子（2）与炉体构成“u”型结构；所述阳极引线接线端子（2）与炉体构成“l”型结构；所述阳极引线接线端子（2）与炉体构成“t”型结构；所述阳极引线接线端子（2）与炉体构成“凸”型结构。
技术总结