CN115134957A - 一种电极把持器及电极柱系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电极把持器和电极柱系统，涉及矿热炉机械设备技术领域，包括压紧块、把持筒组件、电极、压力环、底部环和保护屏；电极的电极壳外部围设有铜瓦；所述压紧块位于铜瓦的外部，且铜瓦在压紧块的外部压力下紧贴电极壳；铜瓦的外侧箍有压力环，压力环位于把持筒组件的下端，所述压力环的下端设有底部环，电极位于压力环内；底部环上设有保护屏支撑面，保护屏的下端通过嵌入式挂钩固定于保护屏支撑面上。本发明通过底部环、保护屏以及把持器系统各部件的相互连接、组装及配套工艺，延长了各部件的使用寿命、提高了矿热炉运转率、减少了维修难度及保养成本，达到了节电和提产的目的。

Description

一种电极把持器及电极柱系统

技术领域

本发明涉及矿热炉机械设备技术领域，尤其是涉及一种电极把持器及电极柱 系统。

背景技术

矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，是一种耗电量巨大的工业电炉。它主要 用于生产硅铁、锰铁、铬铁、钨铁、硅锰合金、电石等。矿热炉主要由电极柱 系统、炉壳、炉盖、炉衬、水冷系统、排烟系统、除尘系统、上下料系统、烧 穿器、液压系统、矿热炉变压器及各种电器设备等组成。电极柱系统是矿热炉 机械设备的核心部分，它包括把持器系统、底部环装置、保护屏、上下把持 筒、环形铜管、导电立管、电极、电极筒及密封绝缘部件等。矿热炉运行时把 持器系统的核心部件处于高温且高浓度粉尘环境中运行，因此需要对把持器核 心部件进行水冷，并且使用底部环及保护屏对把持器部件进行密封保护，保证 矿热炉正常运行。

电极柱把持器系统处在高温环境中运行，需要使用底部环和保护屏来密封 保护，并且冷却水冷却降温每个部件。但是传统的底部环及保护屏存在设计上 的缺点，容易损坏、漏水、变形。如底部环圆周包裹在电极外，通常每根电极 6块保护屏完全围绕电极，连接组成，每块底部环通过各自的吊挂装置吊挂在 把持筒上，承受着保护屏的全部重量。由于原设计底部环吊挂点和冷却水路的 设计缺陷，在高温环境中容易损坏、变形及漏水。底部环支撑着保护屏的重 量，由于底部环支撑面尺寸设计缺陷，保护屏下沿在恶劣情况下直接接触炉内 火焰灼烧，容易损坏及漏水。传统保护屏的材质为不锈钢，运行中冷却效果不好、容易开裂、维修困难；不锈钢材质隔磁效果不如铜的隔磁效果，产品电耗 大；整体保护屏一旦损坏维修困难、更换成本高。

中国专利CN211451883U公开了一种矿热炉电极位置精准控制装置及密闭 式矿热炉，矿热炉电极位置精准控制装置，包括液压升降装置、压紧块、组合把 持器，压紧块固定设置在液压升降装置的端部，组合把持器位于压紧块的上方， 组合把持器上固定设置有标尺，液压升降装置包括液压油站、液压升降油缸、第 一输油管、第二输油管、液压油缸固定部件，第一输油管上设置有第一压力监测 器，第二输油管上第二压力监测器，液压油缸固定部件固定设置在液压升降油缸 的底部，以将液压升降油缸固定。

中国专利CN2540080公开了一种用于矿热炉的电极把持器，其特征是气缸 联杆的上端在气缸内与气缸活塞固联，在气缸活塞与气缸底部之间的气缸联杆上 套装有弹簧，下端的螺纹联杆连接，联杆的下端与铰接于把持筒外壁耳板上的杠 杆的外端铰接，上拉杆的下端与下拉杆成绝缘固联，下拉杆的下端与压紧杆的外 端铰接，压紧杆的内端与固接在铜瓦上顶头触接，吊杆的下端与固联于铜瓦的外 壁上的吊耳铰接，上端与成绝缘配合的可调节吊耳下端铰接。

中国专利CN103604300A公开一种电极把持器，包括：用于夹紧电极的铜 瓦；把持筒，把持筒设在铜瓦的上方，并通过吊挂装置与铜瓦连接；保护套，保 护套设在铜瓦的外侧并与铜瓦的外侧壁留有预定距离；以及压力环，压力环包括： 压力环本体，压力环本体套设在铜瓦上，以通过压力环本体上的波纹膨胀箱对铜 瓦施加压力；以及耐火打结料部，耐火打结料部敷设在压力环本体的底面上。

中国专利CN106658808A涉及一种矿热炉电极把持器的压紧装置及矿热炉电极把持器。本发明所述的压紧装置，包括法兰盖、伸缩部件、弹性波纹管、冷却管和铜瓦挤压件，所述弹性波纹管的两端分别与所述伸缩部件和法兰盖密封式连接，以在所述法兰盖、伸缩部件和 弹性波纹管之间形成容纳腔，所述冷却管设于所述容纳腔的内部，所述铜瓦挤压件连接于所述伸缩部件的远离所述弹性波纹管的端部，所述法兰盖上设有油孔、进水孔和出水孔，所述 油孔与容纳腔相连，而所述进水孔和出水孔分别与所述冷却管的两端相连。

但是上述检索到的专利中的底部环和保护屏容易受到损坏，进而影响矿热炉 的正常运行。

发明内容

为了降低电极各类故障，减少底部环和保护屏的损坏，能够更好的保护矿热 炉把持器系统，增加把持器系统设备部件的使用寿命，本发明提供了一种电极把 持器及电极柱系统。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电极把持器，包括压紧块、把持筒组件、电极、压力环、底部环和保护 屏；

所述电极的电极壳外部围设有铜瓦；所述压紧块位于铜瓦的外部，且铜瓦在 压紧块的外部压力下紧贴电极壳，保证从短网传来的大电流通过水冷电缆、环形 铜管、水冷导电立管经铜瓦传到电极上，且在工作时，波纹膨胀器一对一将导电 铜瓦压紧在电极上，可确保每块铜瓦都与电极紧密结合，避免了偏流和接触压力 不均匀使铜瓦和电极之间出现打弧的现象；

所述铜瓦的外侧箍有压力环，压力环位于把持筒组件的下端，所述压力环的 下端设有底部环，电极位于压力环内；

所述底部环上设有保护屏支撑面，保护屏的下端通过嵌入式卡钩固定于保护 屏支撑面上。

进一步地，所述压紧块位于铜瓦和压力环之间，压紧块在压力环的作用下对 铜瓦施加一定的压紧力。

进一步地，铜瓦多块组合，可任意改变电极直径。

进一步地，所述电极上端固定有把持筒组件，把持筒组件包括上把持筒和下 把持筒，上把持筒的下端与下把持筒的上端固定连接，铜瓦通过铜瓦上的吊挂装 置吊挂在把持筒组件上。

进一步地，所述下把持筒的外侧设有冷却水管路；冷却水管路下端设有多根 导电铜管，导电铜管位于把持筒组件的外侧。

进一步地，所述导电铜管与铜瓦连接；所述冷却水管路与导电铜管连接。

进一步地，所述底部环设有螺栓孔，通过设于螺栓孔内的螺栓将相邻底部环 进行固定连接。

进一步地，所述底部环还设有底部环吊挂部，底部环吊挂部上开设有通孔， 所述压力环的侧面设有压力环吊挂点和压力环吊耳，通过设于通孔内的安装固定 件将压力环吊挂点与底部环固定连接，通过压力环吊耳与保护屏固定连接。

进一步地，所述压力环上设有安装孔，所述安装孔用于装配波纹管，波纹管 的压盖位于压力环外侧面。

进一步地，压力环、波纹管和底部环组合为一体，且压力环、波纹管和底部 环之间形成有容纳腔，增强了底部环连接。

进一步地，所述波纹管的一端与压盖连接，另一端有一伸缩部件。

进一步地，波纹管外置油路取消密封圈，增加波纹管排气通道。

进一步地，所述底部环上设有底部环进水口和底部环回水口，冷却水管路有 很多水管组成，包括进水管道和回水管道，底部环进水口与冷却水管路的进水管 道连接；底部环回水口和冷却水管路的回水管道连接。

进一步地，所述底部环上的保护屏支撑面高度为150mm，宽度为70mm，演唱 了底部环的使用寿命。

进一步地，所述底部环的直径大于保护屏的直径，保护屏完全坐于底部环的 保护屏支撑面上，避免保护屏下沿在恶劣情况下直接接触炉内火焰灼烧，提高了 保护屏使用寿命。

进一步地，保护屏包括上段保护屏和下段保护屏，上段保护屏的下端部设有 嵌入式卡钩，下段保护屏的上端部设有勾槽，上段保护屏的嵌入式卡钩与下段保 护屏的勾槽配合。

进一步地，保护屏的上下分段结构可以避免因保护屏的下部烧损而更换全套 保护屏，降低了维修成本。

进一步地，所述上段保护屏设有保护屏进水口、保护屏回水口和螺栓固定孔， 所述保护屏进水口与冷却水管路的进水管道连接，保护屏回水口与冷却水管路的 回水管道连接通过将设置在把持筒组件的下法兰螺栓固定在螺栓固定孔内，进而 将保护屏和把持筒组件固定连接在一起。

进一步地，保护屏地材质选择隔磁性能更好的紫铜材质，提高了冷却效果、 延长了使用寿命、减少了产品电耗，且结合保护屏的定位固定、密封性能及绝缘 性能，杜绝了高温烟气进入保护屏内烧坏把持器部件。

进一步地，铜瓦、底部环和保护屏之间采用特殊绝缘密封材料保护固定，根 本避免炉内火焰及辐射热对电极壳产生过热烧损情况，杜绝电极事故。

一种电极柱系统，包括电极把持器，还包括升降装置和密封绝缘部件；

所述升降装置的顶部设有电极，电极工作端位于升降装置的下方；升降装置 的底部设有把持筒组件；所述电极位于升降装置和把持筒组件内，

所述密封绝缘部件一端与铜瓦连接，另一端连接保护屏。

进一步地，所述升降装置通过电极夹紧装置与电极固定连接。

进一步地，所述底部环设为多路水路，提高了冷却水对底部环的冷却效果， 提高了底部环的使用寿命及避免了高温变形。

进一步地，保护屏与下把持筒的下端固定连接，来固定保护屏的上部和承受 保护屏的重量；

进一步地，所述导电铜管从电极把持器的左右两端接入，沿所述把持筒组件 向下延长接至铜瓦每端各接入多根导电铜管。

与现有技术相比，本发明的有益效果具体体现在：

本发明通过调整底部环结构以及保护屏的固定方式，延长了把持器系统使用 寿命，提高了矿热炉运转率，且底部环和保护屏还起到了放置密封矿热炉炉气的 逸出及高温损坏电极设备的保护作用；且保护屏为含Cu99.99％全铜材质，无磁、 循环冷却效果优越，并将保护屏设计为上下分段结构，可以避免因下部烧损而更 换全套护屏，降低维修成本；底部环直径大于保护屏直径，保护屏特殊设计坐于 底部环之上，避免保护屏在恶劣情况下直接接触炉内火焰灼烧，提高使用寿命； 且铜瓦、底部环和保护屏之间采用特殊绝缘密封材料保护固定，根本避免炉内火 焰及辐射热对电极壳产生过热烧损情况，杜绝电极事故。本发明通过底部环、保 护屏以及把持器系统各部件的相互连接、组装及配套工艺，延长了各部件的使用 寿命、提高了矿热炉运转率、减少了维修难度及保养成本，达到了节电和提产的 目的。

附图说明

图1为本发明中的电极柱系统的整体结构示意图；

图2为本发明的电极把持器的部分结构图；

图3为图1的A部放大图；

图4为图1的B部放大图；

图5为现有技术中底部环的结构示意图；

图6为图5的A-A剖面图；

图7为图5的B-B剖面图；

图8为图5的冷却水流向示意图；

图9为本发明实施例1中的底部环的结构示意图；

图10为图9的A-A剖面图；

图11为图9的B-B剖面图；

图12为图9的C-C剖面图；

图13为图9的冷却水流向示意图；

附图标记：1.电极把持器；2.电极；3.底部环；4.挂杆；5.铜瓦；6.上段保护 屏；7.下段保护屏；8.压力环；9.压盖；10.波纹管；11.压紧块；12.吊挂装置；13. 密封绝缘部；14.压力环吊挂点；15.底部环吊挂部；16.升降装置；17.吊挂件；18. 导电铜管；19.卡钩；20.上把持筒；21.下把持筒；22.冷却水管路；23.压力环吊 耳；24.电极夹紧装置；25.底部环进水口；26.底部环回水口。

具体实施方式

为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合实施例，对本发明的技 术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

如图1所示的一种电极把持系统，包括一种电极把持器1和升降装置16， 如图2-图4所示的一种电极把持器1，包括压紧块11、把持筒组件、电极2、压 力环8、底部环3和保护屏；电极2的电极壳外部围设有铜瓦5；压紧块11位于 铜瓦5的外部，如图4所示，铜瓦5一侧设有外部槽，压紧块11嵌于铜瓦5的 外部槽内，压紧块11位于铜瓦和压力环8之间，压紧块11在压力环8的作用下 对铜瓦5施加一定的压紧力，铜瓦5在压紧块11的外部压力下紧贴电极壳，保 证从短网传来的大电流通过水冷电缆、环形铜管、水冷导电立管经铜瓦5传到电极2上，且在工作时，波纹管10的膨胀器一对一的将导电的铜瓦5压紧在电极 2上，可确保每块铜瓦5都与电极2紧密结合，避免了偏流和接触压力不均匀使 铜瓦5和电极2之间出现打弧的现象。底部环3上设有保护屏支撑面，该保护屏 支撑面的高度为150mm，宽度为70mm，有效延长了底部环3的使用寿命。且 底部环3的直径大于保护屏的直径，保护屏可以完全坐于底部环3的保护屏支撑 面上，避免保护屏下沿在恶劣情况下直接接触炉内火焰灼烧，因此可以提高保护 屏的使用寿命。保护屏包括上段保护屏6和下段保护屏7，上段保护屏6的下端 部设有嵌入式卡钩19，下段保护屏7的上端部设有勾槽，上段保护屏6的嵌入 式卡钩19与下段保护屏7的勾槽配合。保护屏的上下分段结构可以避免因保护 屏的下部烧损而更换全套的保护屏，降低了维修成本。上段保护屏6设有保护屏 进水口、保护屏回水口和螺栓固定孔，冷却水管路有很多水管组成，包括进水管 道和回水管道，其中保护屏进水口与冷却水管路22的进水管道连接，保护屏回 水口与冷却水管路22的回水管道连接，通过将设置在把持筒组件的下法兰螺栓 固定在螺栓固定孔内，进而将保护屏和把持筒组件固定连接在一起。保护屏的材 质选择隔磁性能更好的紫铜材质，提高了冷却效果、延长了使用寿命、减少了产 品电耗，且结合保护屏的定位固定、密封性能及绝缘性能，杜绝了高温烟气进入 保护屏内烧坏把持器部件。铜瓦5、底部环3和保护屏之间均采用特殊绝缘密封 材料保护固定，根本避免炉内火焰及辐射热对电极壳产生过热烧损情况，杜绝电 极事故。

铜瓦5的外侧还箍有压力环8，压力环8位于把持筒组件的下端，压力环8 的下端设有底部环3，电极2位于压力环8内侧，压力环8和底部环3之间设有 密封绝缘部13；底部环3上设有保护屏支撑面，保护屏的下端通过嵌入式卡钩 19固定于保护屏支撑面上。电极2为圆柱形结构，一根电极2周向布置有12块 铜瓦5，且改变多块组合的铜瓦5数量，可以适当改变电极2的直径，具体的， 如图3所示，靠近铜瓦5的外侧设有压力环8，压力环8固定在底部环3上方， 且压力环8和底部环3之间设有密封绝缘部13，压力环8的上端与吊挂件的一 端活动连接，吊挂件的另一端设有L型凹槽，下段保护屏7通过卡钩19结构与 上段保护屏6共同被固定在L型凹槽内，且压力环8、吊挂件17和铜瓦5均位 于保护屏内侧。

所述电极2上端固定有把持筒组件，把持筒组件包括上把持筒20和下把持 筒21，上把持筒20的下端与下把持筒21的上端固定连接，铜瓦5通过铜瓦5 上的吊挂装置12吊挂在把持筒组件上，具体是吊挂在下把持筒21上。所述下把 持筒21的外侧设有冷却水管路22；冷却水管路22下端设有多根导电铜管18， 导电铜管18位于把持筒组件的外侧。所述导电铜管18与铜瓦连接；所述冷却水 管路22与导电铜管18连接。底部环3根据实际需要可以设置多个，且底部环3 设有螺栓孔，相邻底部环3之间通过螺栓固定连接，螺栓插设在底部环3的螺栓 孔内。底部环3还设有底部环吊挂部15，底部环吊挂部15上开设有通孔，压力 环8上设有压力环吊挂点14，如图3所示，通过螺丝将铜瓦5附近的压力环8 的压力环吊挂点14和底部环3的底部环吊挂部15上的通孔进行固定连接，如图 4所示，在铜瓦5的一侧设有压力环8，在压力环8的侧面设有压力环吊耳23， 通过挂杆4将压力环吊耳23吊挂在下把持筒21外侧面；铜瓦5附近的上段保护 屏6和下段保护屏7的连接处还设有J型挂钩，通过J型挂钩与挂杆4连接。

压力环8上设有安装孔，安装孔用于装配波纹管10，波纹管10的压盖9位 于压力环8外侧面。压力环8、波纹管10和底部环3组合为一体，且压力环8、 波纹管10和底部环3之间形成有容纳腔，增强了底部环3连接。波纹管10的一 端与压盖9连接，另一端连接有一伸缩部件。波纹管10外置油路取消密封圈， 增加波纹管10排气通道。底部环3上设有底部环进水口25和底部环回水口26， 底部环进水口25与冷却水管路22的进水管道连接；底部环回水口26和冷却水 管路22的回水管道连接。

如图1所示的一种电极柱系统，包括电极把持器1和升降装置16；升降装 置16的顶部设有电极2，电极2的底部为电极工作端，电极工作端位于升降装 置16的下方；升降装置16的底部设有把持筒组件；电极2穿过上把持筒20和 下把持筒21，直至延伸至底部环3下方。升降装置16通过电极夹紧装置24与 电极固定连接。所述底部环3设为多路水路，提高了冷却水对底部环3的冷却效 果，提高了底部环3的使用寿命及避免了高温变形，如图5-图8所示，为现有技 术中比较常见的底部环3结构，且冷却水的流向比较单一，而图9-图13为改进 后的底部环3结构，冷却水的流向达到了多路，提高了冷却效果。保护屏与下把 持筒21的下端固定连接，进而起到了固定保护屏的上部和承受保护屏的重量的 作用；导电铜管18从电极把持器1的左右两端接入，沿下把持筒21向下延长， 与铜瓦的连接端连接。

具体的，本发明中的电极柱系统的工作原理为：本发明由多吊点吊挂、多路 水路设计的底部环3、上下分段设计全铜材质的保护屏组成。上述底部环3与压 力环波纹管10组合成一体，新型铜制上下分段设计的保护屏坐于底部环3之上， 铜瓦、底部环3和保护屏之间采用特殊绝缘密封材料保护固定，根本避免炉内火 焰及辐射热对电极壳产生过热烧损情况，杜绝电极2事故。且保护屏采用了铜材 质、上下分段设计，实现了消磁、节电、增加产量、减少维修成本的目的。且电 极把持器1它的作用是将强大的电流传递到电极工作端，在炉内进行电弧燃烧把 电能转化为热能来达到炉内冶炼所要求的工况，同时可以进行电极2的压放和升 降，以达到延续和调节电极烧结速度，使电极2连续不断工作的目的。底部环3和保护屏的主要作用是密封矿热炉炉气的逸出及防止高温损坏电极设备的保护 作用。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解 为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明 的保护范围。

Claims (10)

1.一种电极把持器，其特征在于，包括压紧块、把持筒组件、电极、压力环、底部环和保护屏；

所述电极的电极壳外部围设有铜瓦；

所述铜瓦的外侧箍有压力环，铜瓦在压力环的外部压力下紧贴电极壳，且压力环位于把持筒组件的下端，所述压力环的下端设有底部环，电极位于压力环内；

所述底部环上设有保护屏支撑面，保护屏的下端通过嵌入式挂钩固定于保护屏支撑面上；

所述压紧块位于铜瓦和压力环之间。

2.根据权利要求1所述的一种电极把持器，其特征在于，所述电极上端固定有把持筒组件，把持筒组件包括上把持筒和下把持筒，上把持筒的下端与下把持筒的上端固定连接，铜瓦通过铜瓦上的吊挂装置吊挂在把持筒组件上。

3.根据权利要求2所述的一种电极把持器，其特征在于，所述下把持筒的外侧设有冷却水管路；冷却水管路下端设有导电铜管，导电铜管位于把持筒组件的外侧；所述导电铜管与铜瓦连接；所述冷却水管路与导电铜管连接。

4.根据权利要求1所述的一种电极把持器，其特征在于，所述底部环设有螺栓孔，通过设于螺栓孔内的螺栓将相邻底部环进行固定连接；所述底部环还设有底部环吊挂部，底部环吊挂部上开设有通孔，所述压力环的侧面设有压力环吊挂点和压力环吊耳，通过设于通孔内的安装固定件将压力环吊挂点与底部环固定连接，通过压力环吊耳与保护屏固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种电极把持器，其特征在于，所述压力环上设有安装孔，所述安装孔用于装配波纹管，波纹管的压盖位于压力环外侧面，且压力环、波纹管和底部环组合为一体。

6.根据权利要求1所述的一种电极把持器，其特征在于，所述底部环上设有底部环进水口和底部环回水口，冷却水管路包括进水管道和回水管道，底部环进水口与冷却水管路的进水管道连接；底部环回水口和冷却水管路的回水管道连接。

7.根据权利要求1所述的一种电极把持器，其特征在于，保护屏包括上段保护屏和下段保护屏，上段保护屏的下端部设有嵌入式卡钩，下段保护屏的上端部设有勾槽，上段保护屏的嵌入式卡钩与下段保护屏的勾槽配合。

8.根据权利要求7所述的一种电极把持器，其特征在于，所述上段保护屏设有保护屏进水口、保护屏回水口和螺栓固定孔，所述保护屏进水口与冷却水管路的进水管道连接，保护屏回水口与冷却水管路的回水管道连接，通过将设置在把持筒组件的下法兰螺栓固定在螺栓固定孔内，进而将保护屏和把持筒组件固定连接在一起。

9.根据权利要求1所述的一种电极把持器，其特征在于，所述压紧块嵌于铜瓦的外部槽内，在压力环的作用下对铜瓦施加压紧力。

10.一种电极柱系统，其特征在于，包括权利要求1-权利要求9中任一所述的电极把持器，还包括升降装置和电极夹紧装置；

所述升降装置的顶部设有电极，电极工作端位于升降装置的下方；升降装置的底部设有把持筒组件；所述电极穿过把持筒组件延伸至底部环的下方，

所述升降装置通过电极夹紧装置与电极固定连接。

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