專利名稱：一種自焙電極保護裝置的絕緣部件以及絕緣材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及電爐冶金領域，具體涉及一種自焙電極保護裝置的絕緣部件以及用于
制造該絕緣部件的絕緣材料。
背景技術：
目前，自焙電極廣泛地應用于鐵合金電爐、電石爐、制磷電爐等領域。由于自焙電 極通常需要在高溫下工作，所以需要采用保護裝置來冷卻和保護自焙電極本體以及電極內 部的導電接觸元件，同時可以防止電極因裸露在外面而造成的氧化。此外，自焙電極的保護 裝置還起著對電極固定支撐的作用。目前，自焙電極的保護裝置通常是以水冷的方式來冷 卻和保護電極。 圖l示出了現有技術的自焙電極的結構。參照圖l，根據現有技術的自焙電極包括 電極殼1、電極壓放裝置2、電極加熱裝置3、電極保護裝置4、底環拉桿5、電極底環6和電極 工作端7。電極殼1 一般是由冷軋鋼板焊接成圓筒狀，用來盛裝塊狀電極糊并加固焙燒好 的電極，導電接觸元件(即電極供電系統連接元件)(未示出)也安裝在電極殼筋板上，當 電極壓放時導電接觸元件可以與電極殼產生相對滑動。電極殼1隨著電極工作端7 —起不 斷消耗，消耗掉的電極殼從上部焊接補充；電極加熱裝置3用于熔化電極糊以及焙燒電極 使之成型符合生產要求；電極工作端7在生產過程中是不斷消耗的。電極壓放裝置2的作 用是定期壓放電極，使電極消耗掉的部分得以補充，以使電極工作端7保持一定長度。電極 保護裝置4通常是一種水冷裝置并由相同的多個部分(一般為五部分)組成一個圓筒狀結 構來包裹電極(電極保護裝置與其內部的電極保持15mm 25mm距離以避免其二者之間導 電或者剌火)，電極保護裝置4的各部分固定在電極底環6上，電極底環6由底環拉桿5固 定，用來支撐電極保護裝置4。 圖2示出了圖1中的自焙電極的A部分的放大示圖，圖3A示出了圖2中的絕緣部 件的俯視圖，圖3B示出了圖2中的絕緣部件的每個部分的俯視圖，圖3C示出了圖1中的絕 緣部件和電極保護裝置的側視圖。 如圖2所示，現有技術的自焙電極還包括設置在電極保護裝置4與電極底環6之 間的絕緣部件8'，用來使電極保護裝置4與電極底環之間絕緣。如圖3A所示，絕緣部件 8'呈環狀。具體地講，與由相同的多個部分構成的電極保護裝置4相對應，絕緣部件8'由 形狀相同的多個部分構成，一般由五部分扇形段組成，絕緣部件的每個部分的形狀如圖3B 所示。絕緣部件8'設置在電極保護裝置4的底部，如圖3C所示。 下面參照圖1簡要說明自焙電極的工作原理。將塊狀電極糊從自焙電極系統頂 部加入到筒狀電極殼l內，然后通過電極加熱裝置3產生的熱量以及電爐爐膛內的熱量進 行焙燒，使電極糊發生一系列的軟化、揮發份逸出、燒結而最終形成導電性能良好的自焙電 極。焙燒好的電極由電極壓放裝置2下壓形成電極工作端7，電極由電極保護裝置4內部的 導電接觸元件供電，電極工作端7就可以進入電爐內進行作業(例如，冶煉作業)。
在電爐冶煉過程中，部分電極保護裝置4需長時間伸入爐內，而且大部分時間處
3于開弧冶煉狀態，電爐內部的熱輻射很強，爐內溫度超過IOO(TC。在冶煉過程中發生翻渣、 塌料時，高溫導電爐渣飛濺至電極工作端7與電極底環6之間以及電極底環6與電極保護 裝置4的底部之間，從而使電極底環6和電極保護裝置4帶電而容易引起電極保護裝置4 發生剌火而擊穿鋼質水冷卻壁，導致爐體帶電和漏水事故。而且，大量的冷卻水漏入高溫電 爐內會產生水煤氣，有引發爐膛煤氣爆炸的危險。 此外，傳統的自焙電極的絕緣材料由金云母材料制成，金云母材料是層片狀結構， 有2% 3%的結晶水，抗熱震性較差，抗渣侵蝕性能差，其在高溫條件下易失去結晶水而 變形剝落導致材料逐漸損壞失效，在實際使用時壽命短，只有30天左右；另外，金云母材料 的抗渣侵蝕性能較差，如果遇到冶煉過程中的翻渣、塌料就會有爐渣飛濺至絕緣部件上損 壞絕緣層，導致剌火。 電極保護裝置的剌火事故是影響設備作業率的一個重要不良因素，占總設備作業 率的30% 50%。因此，做好電極保護裝置系統的絕緣處理是提高電爐效率的一個重要手 段。
發明內容
本發明的目的之一在于選擇合適的替代金云母的材料來制成絕緣部件，以改善自
焙電極保護裝置的絕緣性能。 本發明的目的之一在于設計一種結構性合理的絕緣部件，以使電極保護裝置得到
良好的絕緣保護。 本發明提供了一種自焙電極保護裝置的絕緣部件，所述電極保護裝置由若干個扇 形段組成并設置在電極的周圍，所述電極保護裝置設置在電極底環上并由底環拉桿進行支 撐，其中，在所述電極保護裝置與所述電極底環之間設置有一凹槽形狀的絕緣部件，所述電 極保護裝置的扇形底部嵌入在所述凹槽形狀的絕緣部件中。 在本發明中，所述絕緣部件由氧化鋁陶瓷類材料、莫來石和石英材料中的一種制 成。所述絕緣部件由形狀相同的多個部分構成，并且所述絕緣部件的組成部分的個數與所 述電極保護裝置的組成扇形段的個數相同。所述絕緣部件的各部分的厚度在10mm至25mm 的范圍內，所述絕緣部件的各部分的長度在15mm至35mm的范圍內，所述絕緣部件的各部分 的高度在20mm至45mm的范圍內。 本發明還提供了一種絕緣材料，用于制造上述的自焙電極保護裝置的絕緣部件，
其中，所述絕緣材料為氧化鋁陶瓷類材料、莫來石和石英材料中的一種。 根據本發明，通過在電極保護裝置與電極底環之間夾入由高溫絕緣性能好、抗熱 震性好的材料制成的絕緣部件，可以有效地防止因翻渣、塌料時高溫導電爐渣飛濺至電極
保護裝置與底環連接處導致的剌火問題以及絕緣材料被渣侵蝕失效導致的剌火問題。此
外，根據本發明，通過采用根據本發明的用于自焙電極保護裝置的絕緣部件，能夠有效地增
強設備絕緣效果，避免因設備剌火引起的電極保護裝置漏水、爐體帶電事故，并且防止冷卻
裝置失效、停機，從而減少了維護成本，提高了設備作業率，增加了經濟效益。
附圖與說明書一起示出了本發明的實施例，并且附圖與描述一起用來解釋本發明的原理。
圖1示出了現有技術的自焙電極的結構。 圖2示出了圖1中的自焙電極的A部分的放大示圖。 圖3A示出了圖2中的絕緣部件的俯視圖。 圖3B示出了圖2中的絕緣部件的每個部分的俯視圖。 圖3C示出了圖1中的絕緣部件和電極保護裝置的側視圖。 圖4示出了根據本發明的自焙電極的局部結構的放大示圖。 圖5A示出了圖4中的絕緣部件的俯視圖。 圖5B示出了根據本發明的絕緣部件的每個部分與電極保護裝置的每個部分的俯 視圖。 圖5C示出了根據本發明的絕緣部件和電極保護裝置的側視圖。
具體實施例方式
在下文中，將參照附圖來描述根據本發明的某些示例性實施例。為了清晰起見，省 略了對完全理解本發明不是必不可少的一些元件。另外，相同的標號始終表示相同的元件。
在此參照作為本發明的理想實施例(和中間結構)的示例性示例的剖視圖來描述 本發明的實施例。這樣，預計會出現例如由制造技術和/或公差的變化引起的示例的形狀 變化。因此，本發明的實施例不應該被理解為限制于在此示出的區域的具體形狀，而應該包 括例如由制造導致的形狀變形。因此，在圖中示出的區域實際上是示意性的，它們的形狀并 不意圖示出裝置的區域的實際形狀，也不意圖限制本發明的范圍。 根據本發明的自焙電極的主要結構與根據現有技術的自焙電極的主要結構相同。 如圖1所示，根據本發明的自焙電極包括電極殼1、電極壓放裝置2、電極加熱裝置3、電極保 護裝置4、底環拉桿5、電極底環6和電極工作端7。除了絕緣部件8夕卜，根據本發明的自焙 電極的主要結構與根據現有技術的自焙電極的主要結構相同，因此在此不再對相同部件進 行贅述。 根據本發明的自焙電極保護裝置的絕緣部件是在對傳統自焙電極的絕緣部件進 行改進的基礎上進行的。下面將參照附圖來詳細地描述本發明。 圖4示出了根據本發明的自焙電極的局部結構的放大示圖。圖5A示出了圖4中 的絕緣部件8的俯視圖，圖5B和圖5C分別示出了根據本發明的絕緣部件的每個部分的俯 視圖和側視圖。 電極保護裝置4由多個扇形段組成并設置在電極的周圍，電極保護裝置4設置在 電極底環6上并由底環拉桿5進行支撐。如圖4所示，凹槽形狀的絕緣部件8設置在電極保 護裝置4與電極底環6之間，從而可以將電極保護裝置4的底部包裹在絕緣部件8中。電 極保護裝置4的扇形底部嵌入在凹槽形狀的絕緣部件5中，如圖5A和圖5C所示。
具體地講，絕緣部件8不僅設置在電極保護裝置4的底部，還設置在電極保護裝置 4的側面。即，根據本發明的自焙電極中的絕緣部件8具有一定的高度而圍繞在電極保護裝 置4的周圍。在本發明中，自焙電極的絕緣部件8選用氧化鋁陶瓷類材料、莫來石和石英材 料中的一種制成。由于氧化鋁陶瓷類材料、莫來石以及石英材料的工作溫度均在140(TC以 上，高溫絕緣效果好，抗熱震性好，抗渣侵蝕性能好，使用壽命長，所以與傳統的自焙電極的
5保護裝置相比，根據本發明的自焙電極的絕緣部件可以更好地防止電極保護裝置4與電極 底環6之間的剌火現象。 詳細而言，電極保護裝置4是由形狀相同的多個扁形部分組成一個圓筒狀結構， 電極保護裝置4的各部分均固定在電極底環6上，整個電極底環6由幾塊相同的結構組成 一個圓環狀；相應地，絕緣部件8也由與電極保護裝置4的構成部分數量相同的多個部分組 成凹形槽并安裝在電極保護裝置4的各個扇形部分的底部和電極底環6之間。在本發明的 一個實施例中，電極保護裝置4由五塊形狀相同的水冷裝置組成并分別安裝在相應的電極 底環6上，絕緣部件8也由相應的五部分組成并安裝在電極保護裝置和電極底環之間。相 應地，絕緣部件8由形狀相同的五部分組成，如圖5B所示。雖然在附圖中示出的絕緣部件 8由五部分組成，但是本發明不限于此，只要本發明的自焙電極中的絕緣部件的組成部分的 數量與電極保護裝置4的組成部分的數量相同即可。詳細地講，只要電極保護裝置能組成 一個完整的圓筒狀結構包裹住電極即可，電極保護裝置4還可以由形狀相同的兩部分、三 部分、四部分或六部分等多個部分組成，與之相對應，絕緣部件8也可以由形狀相同的兩部 分、三部分、四部分或六部分等多個凹形槽組成，以包圍電極保護裝置4。
為了達到使自焙電極的保護裝置更好地絕緣的目的，在本發明中，絕緣部件8的 各部分的厚度a和c在10mm 25mm的范圍內，絕緣部件8的各部分的長度b在15mm 35mm的范圍內，絕緣部件8的各部分的高度d在20mm 45mm的范圍內，如圖5C所示。在 這里，如圖5C所示，絕緣部件8的厚度a是指絕緣部件在電極保護裝置4與電極底環6之 間的這部分的厚度，絕緣部件8的厚度c是指絕緣部件的位于電極保護裝置4側面的這部 分的厚度，絕緣部件8的長度b是指絕緣部件的設置在電極保護裝置4的底部的這部分的 長度，絕緣部件8的高度c是指絕緣部件的與電極保護裝置4平行的部分的長度。
更詳細地講，在本發明中，如果絕緣部件8的凹槽厚度a < 10mm，則絕緣部件8太 薄，從而達不到絕緣效果，并且強度也不夠；如果絕緣部件8的凹槽厚度a > 25mm，則絕緣 部件8太厚，重量較大，從而不利于拆裝維護也造成了材料浪費。絕緣部件8的厚度c的 尺寸選擇原理同厚度a，因此不再對其進行贅述。絕緣部件8的凹槽長度b尺寸由電極底 環6的形狀決定，如果凹槽長度b < 15mm，則絕緣部件8不能完全填滿電極底環6 ;相反，如 果凹槽長度b > 35mm，則絕緣部件8可能超出電極底環6的范圍。如果絕緣部件8的高度 d < 20mm，則不能很好地保護電極保護裝置4，即爐渣仍有可能直接飛濺至電極保護裝置4 上；相反，如果高度d > 45mm，則絕緣部件8太長，重量較大，不利于拆裝維護也造成了材料 浪費。 下面將結合實施例來描述本發明的自焙電極保護裝置的絕緣部件。
對比例 將現有技術的自焙電極在25. 5麗的交流鈦渣冶煉電爐系統上進行了試驗，絕緣 部件由相同形狀的5部分組成并由金云母材料制成。絕緣部件的各部分的具體尺寸為a = 10mm， b = 15mm。經試驗后，結果顯示，電極系統因剌火引起的故障率占總故障率的50% ; 使用金云母材料的絕緣部件的使用壽命為30天。
實施例1 : 將根據本發明的絕緣部件用于自焙電極，在25. 5麗的交流鈦渣冶煉電爐系統上 進行了試驗，絕緣部件由相同形狀的六部分組成并用氧化鋁陶瓷材料替換了原有的金云母材料。絕緣部件的凹槽各部分的具體尺寸為a = 10mm，b = 15mm，c = 10mm，d = 20mm。經 試驗后，結果顯示，電極系統因剌火引起的故障率比對比例減少了 80% ;絕緣部件的使用壽 命比使用金云母材料增加了 60天；維護費用減少為對比例的30%。
實施例2: 將根據本發明的絕緣部件用于自焙電極，在25. 5麗的交流鈦渣冶煉電爐系統上 進行了試驗，電極保護裝置由相同形狀的四部分組成并用莫來石替換了原有的金云母材 料。絕緣部件8的凹槽各部分的具體尺寸為a = 15mm，b = 20mm， c = 15mm，d = 30mm。經 試驗后，結果顯示，電極系統因剌火引起的故障率比對比例減少了 83% ;絕緣部件的使用壽 命比使用金云母材料增加了 70天；維護費用減少為對比例的27%。
實施例3 : 將根據本發明的絕緣部件用于自焙電極，在25. 5麗的交流鈦渣冶煉電爐系統上 進行了試驗，絕緣部件由相同形狀的三部分組成并用石英材料替換了原有的金云母材料。 絕緣部件的凹槽各部分的具體尺寸為a = 25mm， b = 35mm， c = 20mm， d = 45mm。經試驗 后，結果顯示，電極系統因剌火引起的故障率比對比例減少了 76% ;氧化鋁絕緣材料使用壽 命比使用金云母材料增加了 61天；維護費用減少為對比例的35%。 由上面的對比例與實施例及其試驗結果可知，原有的絕緣部件8'(見圖2至圖 3C)只是將平板狀的金云母材料夾入電極底環與電極保護裝置之間，當爐內有塌料，翻渣 時，高溫導電爐渣很容易飛濺至底環與電極保護裝置連接處導通電極保護裝置與底環，使 得絕緣材料失效，導致剌火問題。改進后的絕緣結構是將電極保護裝置嵌入如附圖5B所示 的由絕緣部件形成的凹槽內，可以將電極保護裝置4的底部包裹在絕緣部件8中，避免了飛 濺的導電爐渣使電極底環6與電極保護裝置4導通，從而極大程度地減少了電極保護裝置4 的剌火事故。另一方面，根據本發明的自焙電極的絕緣部件8由于采用了與金云母不同的 耐高溫材料，在高溫環境中的絕緣效果好，抗熱震性好，抗渣侵蝕性能好，不易被渣侵蝕而 損壞。 因此，通過采用根據本發明的用于自焙電極保護裝置的絕緣部件，能夠有效地增 強設備絕緣效果，避免因設備剌火引起的電極保護裝置漏水、爐體帶電事故，防止冷卻裝置 失效、停機，從而減少了維護成本，提高了設備作業率，增加了經濟效益。
權利要求
一種用于自焙電極的電極保護裝置的絕緣部件，所述電極保護裝置由多個扇形段組成并設置在電極的周圍，所述電極保護裝置設置在電極底環上并由底環拉桿進行支撐，其特征在于，在所述電極保護裝置與所述電極底環之間設置有一凹槽形狀的絕緣部件，所述電極保護裝置的扇形底部嵌入在所述凹槽形狀的絕緣部件中。
2. 如權利要求1所述的絕緣部件，其特征在于，所述絕緣部件由氧化鋁陶瓷類材料、莫 來石和石英材料中的一種制成。
3. 如權利要求1所述的絕緣部件，其特征在于，所述絕緣部件由形狀相同的多個部分 構成，并且所述絕緣部件的組成部分的個數與所述電極保護裝置的組成扇形段的個數相 同。
4. 如權利要求3所述的絕緣部件，其特征在于，所述絕緣部件的各部分的厚度在10mm 至25mm的范圍內，所述絕緣部件的各部分的長度在15mm至35mm的范圍內，所述絕緣部件 的各部分的高度在20mm至45mm的范圍內。
5. 如權利要求3所述的絕緣部件，其特征在于，所述絕緣部件由兩個、三個、四個、五個 或六個形狀相同的部分組成。
6. —種用于制造如權利要求1所述的用于自焙電極的電極保護裝置的絕緣部件的絕 緣材料，其特征在于，所述絕緣材料為氧化鋁陶瓷類材料、莫來石和石英材料中的一種。
7. 如權利要求6所述的絕緣材料，其特征在于，所述絕緣部件由形狀相同的多個部分 構成，并且所述絕緣部件的組成部分的個數與所述電極保護裝置的組成扇形段的個數相 同。
8. 如權利要求7所述的絕緣材料，其特征在于，所述絕緣部件的各部分的厚度在10mm 至25mm的范圍內，所述絕緣部件的各部分的長度在15mm至35mm的范圍內，所述絕緣部件 的各部分的高度在20mm至45mm的范圍內。
9. 如權利要求7所述的絕緣材料，其特征在于，所述絕緣部件由兩個、三個、四個、五個 或六個形狀相同的部分組成。
全文摘要
本發明公開了一種自焙電極保護裝置的絕緣部件和用于制造該絕緣部件的絕緣材料。自焙電極的電極保護裝置由多個扇形段組成并設置在電極的周圍，電極保護裝置設置在電極底環上并由底環拉桿進行支撐，在電極保護裝置與電極底環之間設置有一凹槽形狀的絕緣部件，電極保護裝置的扇形底部嵌入在凹槽形狀的絕緣部件中。根據本發明，由于絕緣部件包裹電極保護裝置，所以避免了飛濺的導電爐渣使電極底環與電極保護裝置導通，因此極大程度地減少了電極保護裝置的刺火事故，從而減少了維護成本，提高了設備作業率。
文檔編號H05B7/00GK101720145SQ200910223810
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月23日 優先權日2009年11月23日
發明者吳相權, 張繼東, 李開華, 秦興華, 胡鴻飛, 趙青娥, 韓可喜, 馬勇, 魏光亮, 黃北衛 申請人:攀鋼集團研究院有限公司;攀枝花新鋼釩股份有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀鋼集團鈦業有限責任公司