浸冷式導電橫臂的製作方法
2023-09-23 23:47:00 1
專利名稱：浸冷式導電橫臂的製作方法
技術領域：
本發明屬於冶金設備技術領域，尤其涉及一種在電弧加熱的工業電爐上使用的導電橫臂。
背景技術：
導電橫臂作為電弧爐的關鍵部件，起著支撐並夾持電極的作用，將電能由變壓器二次短網經電極傳導至爐殼內，在爐料內 產生強大的電弧電流，使被熔煉物升溫。導電橫臂通常安裝在支撐立柱上，其前端通過電極夾頭夾持電極，使電極在升降過程中準確地保持在電極中心圓的位置上。導電橫臂的重量越輕，意味著支撐立柱作升降調節的驅動力相對越小，電極調節導向裝置的負荷越小，同時也使支撐立柱的升降調節響應能力得到提高。在電弧爐冶煉過程中，由於電極端部與被熔煉物之間形成大功率的高溫電弧，會引起導電橫臂強烈電磁振動，因此導電橫臂還應具有良好的剛度和強度。為能以最高效率的電弧熔化升溫被熔煉物，導電橫臂還應具有低的電阻值和電抗值。此外，為適應高溫工作環境，導電橫臂內部通有冷卻水，在設計上應儘可能減少靜電塵埃的堆積，以延長導電橫臂的壽命。由上可知，電弧爐冶煉工藝對導電橫臂的要求是重量輕、剛度好、阻抗小、壽命長。傳統的導電橫臂是鋼製的，其將支撐電極和導電兩種功能分開，支撐功能由安裝在支撐立柱上的具有良好剛性的橫臂主體來完成，導電功能由安裝在橫臂主體上的水冷導電銅管來完成。這種類型的導電橫臂為滿足其導電性能的可行性和安全性，要求導電母線連接工作的熱停工時間長、維修效率較低，但是由於導電橫臂升降過程中會產生強烈電磁振動，以及工作環境中的粉塵等作用產生的飛弧現象，容易造成打電擊穿、漏水等故障，需停工檢修，維修量很大，還增加電能損耗，因此這類導電橫臂具有重量大、阻抗高、壽命較短的缺點，同時比較佔用空間。銅鋼複合導電橫臂是傳統全鋼導電橫臂升級換代的產品，其為矩形桁架式結構，是利用銅鋼複合板的外表層銅板導電，從而取消傳統導電橫臂系統中的導電銅管，將導電橫臂的導電和支撐電極兩種功能合二為一，這在某種程度上可以減少導電橫臂的電阻值和電抗值，改善導電性能，但由於銅鋼複合板中的銅板相對較薄，其導電橫截面積相對較小，因此電阻值和電抗值仍未得到根本改善，而且銅鋼複合板導電橫臂的總重量太大，電極調節性能不夠靈敏。全鋁合金導電橫臂是由鋁合金板焊接製成的箱形結構，內部通水冷卻，結構簡單。由於橫臂整體均為全鋁合金材質，與銅鋼複合導電橫臂相比，導電截面積大，電抗值變小，電導率高，可提高電弧爐的電效率，降低電能損耗。而且鋁合金的密度小，重量輕，由於全鋁合金導電橫臂的總重量減輕，而系統共振頻率與電極調節器的靈敏度成正比，降低重量就是提高調節器靈敏度，使電極升降的運動質量及慣性減小，從而大大提高了電極立柱的升降調節響應能力，而電極提升速度提高，消除電弧短路的響應加快，這樣可減少電極損耗，實現即提高效率又降低成本。但是鋁的熔點較低，橫臂頂端受高溫火焰和熱輻射的影響較大，而且鋁的導電性能實質上不如銅的導電性能，為了提高導電性能、保證工作穩定性，就需要使用尺寸較粗的導電橫臂，同時為了提高強度，內部還配加強筋，而鋁的加工工藝比鋼和銅複雜，通常需要使用特殊的焊接加工設備，而且為了防止全鋁合金導電橫臂被冷卻水腐蝕，需用鎂合金材料進行電化防腐，以提高板材耐腐蝕能力，防腐材料3 5年更換一次，這不僅直接增加加工製造成本，而且後續維修留下許多問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種在電爐上使用的結構簡單、強度好、電導率高、維修費用低的浸冷式導電橫臂，本發明的浸冷式導電橫臂改善了傳統的冷卻和絕緣方式，實現了節能、安全的目標，使導電橫臂結構大大簡化，有利於實現電弧爐標準產業化生產。為了實現上述目的，本發明採取如下的技術解決方案浸冷式導電橫臂，包括支撐電極的橫臂主體；設置於所述橫臂主體前端的導電夾頭和電極抱箍，電極由所述導電夾頭和電極抱箍固定在橫臂主體上；向所述橫臂主體內通入冷卻水的進水管；將循環冷卻水從所述橫臂主體排出的出水管；通過安裝固定件設置於所述橫臂主體內的導電銅排，所述 導電銅排從橫臂主體後部伸入橫臂主體內，其前端與導電夾頭相連；所述出水管位於所述進水管上方。本發明的導電銅排橫截面為矩形。本發明的導電銅排前端部為L形。本發明的進水管從橫臂主體後端伸入至橫臂主體內前部；所述出水管設置於所述橫臂主體內後部。本發明的進水管通過安裝固定件設置於橫臂主體內底壁上，所述出水管設置於橫臂主體內頂壁上。本發明的進水管和所述出水管的中心線位於同一直線上。本發明的安裝固定件為片狀體，其上設置有用於固定進水管和出水管的通孔和用於固定導電銅排的卡槽。由上述技術方案可知，本發明將導電銅排直接設置於橫臂主體中，突破了傳統的用銅管做電極導電體的模式，導電面積增加，導電率高；同時也克服了銅鋼複合導電橫臂結構複雜的缺點，節省材料，加工成本降低，便於實現標準產業化生產；同時與全鋁合金導電橫臂相比，採用導電性能更好的銅排作為導電體，工作更穩定，而且易加工。本發明使導電銅排完全浸泡在冷卻水中，有效降低了因導體溫度升高引起電阻率升高造成的電能損失，從而達到節能目的。
圖I為本發明實施例I的結構示意圖。圖2為沿圖I中A-A線的剖視圖。圖3為沿圖2中B-B線的剖視圖。圖4為本發明實施例I安裝固定件的結構示意圖。以下結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細地說明。
具體實施方式
實施例I
如圖I、圖2、圖3及圖4所示，本實施例的浸冷式導電橫臂包括鋼製橫臂主體I、導電銅排2、進水管3、出水管4、導電卡頭5、電極抱箍6、凸輪鎖緊機構7、安裝固定件8。導電橫臂通過螺紋緊固件和由絕緣材料製成的支撐板安裝在支撐立柱上，隨支撐立柱一起上下升降。本發明的橫臂主體I焊接加工成矩形箱式結構，在橫臂主體I的前端通過螺栓及法蘭安裝有銅製的導電卡頭5，電極抱箍6通過凸輪鎖緊機構7安裝在橫臂主體I的前部，電極抱箍6由不鏽鋼材料製成。電極(未圖不)通過導電卡頭5和電極抱箍6固定在導電橫臂上，從而隨導電橫臂一起升降。在橫臂主體I內頂壁和內底壁上分別設置有多個間隔布置的安裝固定件8，這些安裝固定件8位於同一直線上，本實施例中的安裝固定件8起兩個作用一是用於固定進水管3和出水管4，二是用於固定導電銅排2。本實施例的安裝固定件8呈片狀體，在安裝固定件8上加工有一孔徑大小與進水管和出 水管外徑大小相適應的通孔8a和兩個寬度與導電銅排2寬度相適應的卡槽Sb。導電銅排2從橫臂主體I的後端插入，卡在安裝固定件8的卡槽8b內，從而通過安裝固定件8固定在橫臂主體I內部，導電銅排2的前端與導電卡頭5相接觸，從而將電能由變壓器二次短網經導電卡頭5傳導至電極。作為優選的技術方案，本實施例中導電銅排2前端部為L形，可以與導電卡頭5有更大的接觸面積。本實施例的的進水管3安裝在橫臂主體I的內底壁上，其從橫臂主體I的後端伸入並穿過安裝固定件8的通孔8a、前端位於橫臂主體I的前部。出水管4通過安裝固定件8安裝在橫臂主體I的內頂壁上，其前部位於內橫臂主體I後部內，出水管4位於進水管3的上方，進水管3和出水管4與冷卻水循環系統連通。整個橫臂主體I形成一個冷卻水的流通空間，當從進水管3通入冷卻水時，可以將導電銅排2整個浸泡冷卻水中，由於水在不同溫度下比重不同，溫度高的水自動位於溫度低的水的上方，本發明利用水在不同溫度下的比重差來進行冷卻水的循環，從而對導電銅排2的降溫，無需另外加工形成冷卻水進水通道和回水通道，結構簡單，冷卻效果好。而且本實施例的將進、出水管設置於橫臂主體的內部，不但利於保護各零部件，延長零部件的壽命，而且外部形狀簡單，導電橫臂通過絕緣套和螺栓安裝在支撐立柱上，可方便地調整導電橫臂的位置，使橫臂與爐子中心和電極分布圓之間的相對位置和尺寸準確無誤，適應不同的冶煉條件。本發明採用鋼製的電極橫臂主體，強度可以得到保障，同時採用片狀導電銅排，導電截面積增大，總阻抗減小，由於結構簡單，維修方便，維修費用降低，可使電弧爐具有更明顯的節能效果；導電橫臂內部通有冷卻水，並在設計上儘可能減少靜電塵埃的堆積，以延長導電橫臂的壽命。誠然，本發明的技術構思並不僅限於上述實施例，還可以依據本發明的構思得到許多不同的具體方案，例如，作為本發明的優選實施例，進水管安裝在橫臂主體內部，但是，進水管也可以安裝在橫臂主體外側，在橫臂主體側壁上設置進水孔，冷卻水通過橫臂主體外的進水管通入橫臂主體內；固定安裝件也可以採用一對角鋼形狀的卡座或夾片等其他形式，諸如此等改變以及等效變換均應包含在權利要求所述的範圍之內。
權利要求
1.浸冷式導電橫臂，包括 支撐電極的橫臂主體； 設置於所述橫臂主體前端的導電夾頭和電極抱箍，電極由所述導電夾頭和電極抱箍固定在橫臂主體上； 向所述橫臂主體內通入冷卻水的進水管； 將循環冷卻水從所述橫臂主體排出的出水管； 其特徵在於 通過安裝固定件設置於所述橫臂主體內的導電銅排，所述導電銅排從橫臂主體後部伸入橫臂主體內，其前端與導電夾頭相連； 所述出水管位於所述進水管上方。
2.根據權利要求I所述的浸冷式導電橫臂，其特徵在於所述導電銅排橫截面為矩形。
3.根據權利要求I所述的浸冷式導電橫臂，其特徵在於所述導電銅排前端部為L形。
4.根據權利要求I所述的浸冷式導電橫臂，其特徵在於所述進水管從橫臂主體後端伸入至橫臂主體內前部；所述出水管設置於所述橫臂主體內後部。
5.根據權利要求4所述的浸冷式導電橫臂，其特徵在於所述進水管通過安裝固定件設置於橫臂主體內底壁上，所述出水管設置於橫臂主體內頂壁上。
6.根據權利要求I或4或5所述的浸冷式導電橫臂，其特徵在於所述進水管和所述出水管的中心線位於同一直線上。
7.根據權利要求I所述的浸冷式導電橫臂，其特徵在於所述安裝固定件為片狀體，其上設置有用於固定進水管和出水管的通孔和用於固定導電銅排的卡槽。
全文摘要
浸冷式導電橫臂，包括支撐電極的橫臂主體；設置於橫臂主體前端的導電夾頭和電極抱箍，電極由導電夾頭和電極抱箍固定在橫臂主體上；向橫臂主體內通入冷卻水的進水管；將循環冷卻水從橫臂主體排出的出水管；通過安裝固定件設置於橫臂主體內的導電銅排，導電銅排從橫臂主體後部伸入橫臂主體內，其前端與導電夾頭相連；出水管位於進水管上方。本發明將導電銅排浸泡冷卻水中，利用水在不同溫度下的比重差來進行冷卻水的循環，從而對導電銅排的降溫，無需另外加工形成冷卻水進水通道和回水通道，結構簡單，冷卻效果好。
文檔編號H05B7/12GK102625507SQ20121010389
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月11日 優先權日2012年4月11日
發明者關越, 馮法選, 張國慶, 李 真, 楊自強, 王鑫, 郭雲奇 申請人:西安越達環保科技有限公司