專利名稱：直流電弧爐底陽極測溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種直流電弧爐底陽極測溫裝置，用于對直流電弧爐底陽極工作溫度的監(jiān)測，以保證直流電弧爐的安全正常運行。
目前，我國直流電弧爐金屬底陽極工作溫度的監(jiān)測是靠安裝在金屬底陽極表面上的熱電偶連續(xù)測定并記錄下來，同時將測定的溫度信號輸入PLC編程控制器進(jìn)行自動保護(hù)控制。工人依據(jù)記錄下來的底陽極的工作溫度曲線，掌握底陽極的運行狀態(tài)，并合理調(diào)整供電制度，為使直流電弧爐安全運行，必須將金屬底陽極的工作溫度控制在設(shè)定的報警溫度以下，當(dāng)?shù)钻枠O溫度超過設(shè)定的報警溫度時，則PLC編程控制器發(fā)出信號自動停止直流電弧爐的運行。CN2156463Y專利公開的直流電弧爐底陽極測溫?zé)犭娕嫉陌惭b方式為；在底陽極外表面上挖有熱電偶安裝槽，底陽極由連接在一起的鋼棒、銅棒組成，上端為鋼棒；下端為銅棒。由其說明書附圖可以看到此熱電偶安裝槽穿過底陽極的銅鋼界面，頂端開在底陽極的鋼棒上，下端在銅棒上。有的廠家還在底陽極外表面上開有備用槽，熱電偶安裝在槽內(nèi)，測頭頂在槽上端與鋼棒接觸。冶煉過程中，金屬底陽極上端鋼棒的上部與熔池接觸，隨著熔池鋼水熱量的向下傳遞，鋼棒上端與熔池中的鋼水熔為一體，變成液態(tài)。隨爐襯侵蝕爐底減薄，鋼棒的長度逐漸變短，熱電偶測溫點的溫度也會逐漸增高，有時鋼棒熔化部位達(dá)到此測溫點高度時，不僅熱電偶被燒壞，而且，還會發(fā)生熔融鋼水順熱電偶安裝槽向下滲流，造成漏鋼的危險隱患。安裝熱電偶時，如果熱電偶的頭部不能保持正直，測頭局部或整體與底陽極保護(hù)套磚接觸，則熱電偶測到的溫度不能反映底陽極的實際工作溫度。另外，由于整個金屬底陽極外部被專用的耐火材料套磚保護(hù)著，底陽極與套磚之間不可避免地存在一定縫隙，冶煉過程中由于爐襯溫度隨著熔池溫度的升高而升高，底陽極套磚的粘接劑就會熔化溢出，沿縫隙向下流淌。而廢鋼鐵料熔化后其中不熔的低熔點金屬也會沿縫隙向下鉆流。這些熔融的下流物質(zhì)經(jīng)常會流入底陽極表面的熱電偶安裝槽中，致使熱電偶測頭將測到的下流物質(zhì)的溫度作為底陽極的工作溫度被錯誤的記錄下來。若下流物質(zhì)的溫度超過了設(shè)定的報警溫度時，就會造成誤報警，使保護(hù)控制裝置自動停止直流電弧爐的運行。熔融的下流物質(zhì)經(jīng)常將熱電偶粘在槽中不便于更換，有時甚至將備用的熱電偶安裝槽堵塞，使熱電偶安裝不進(jìn)去，并且，不能準(zhǔn)確監(jiān)測底陽極的工作溫度，造成直流電弧爐不能安全正常運行。
本實用新型的目的是為了解決上述直流電弧爐底陽極測溫方式存在的問題而設(shè)計了一種能抵抗外界干擾、便于安裝、更換熱電偶，監(jiān)測溫度準(zhǔn)確的新型直流電弧爐底陽極測溫裝置。
本實用新型的技術(shù)方案是一種直流電弧爐底陽極測溫裝置，由金屬底陽極、熱電偶、PLC編程控制器、溫度記錄顯示儀表、保護(hù)控制裝置、補償導(dǎo)線組成。其特征是沿金屬底陽極表面安裝固定臺向上至銅棒水冷腔的上部開有兩個鑲嵌內(nèi)徑大于熱電偶直徑、材質(zhì)與底陽極銅棒相同的薄壁紫銅管，薄壁紫銅管鑲嵌在其中，熱電偶插入薄壁紫銅管內(nèi)，頂端測點與底陽極銅棒母體接觸，熱電偶的尾部用補償導(dǎo)線通過PLC編程控制器分別與溫度記錄顯示儀表和保護(hù)控制裝置連接，從而形成了一個完整的直流電弧爐底陽極測溫裝置。根據(jù)熱電偶直徑的大小選用內(nèi)徑大于熱電偶直徑0.5--1毫米、材質(zhì)與底陽極銅棒相同的薄壁紫銅管，并將其下口開成20°--30°的坡型口，以便于熱電偶的安裝與更換。金屬底陽極表面開有兩個鑲嵌薄壁紫銅管的槽，該槽全部開在金屬底陽極下部的銅棒部分，槽的下口開至底陽極安裝固定臺。薄壁紫銅管鑲嵌在金屬底陽極表面的槽中，熱電偶分別插入兩個薄壁紫銅管內(nèi)，兩根熱電偶的尾部用補償導(dǎo)線通過PLC編程控制器分別與溫度記錄顯示儀表和保護(hù)控制裝置連接則形成了直流電弧爐底陽極測溫裝置。若在加工條件具備的情況下，亦可采用另一種技術(shù)方案，即從金屬底陽極下部固定平臺處，沿金屬底陽極軸心方向銅棒上打兩個直徑大于熱電偶直徑0.5--1毫米的孔，孔深要達(dá)到兩個測溫點的位置，熱電偶直接插入孔中，熱電偶的尾端與PLC編程控制器、溫度記錄顯示儀表、保護(hù)控制裝置連接，這種方法的效果會更好。冶煉過程中，直流電弧爐金屬底陽極上部的鋼棒直接與熔池內(nèi)鋼水接觸，并將不同程度的熔化，與熔池中的鋼水熔為一體。因此，造成整個金屬底陽極在工作中溫度升高，熱量向下傳導(dǎo)，銅棒水冷腔中的冷卻水將熱量導(dǎo)出爐體。熔煉時，爐內(nèi)鋼水溫度大多在1500--1700℃甚至更高，為了防止鋼棒熔化過深而造成底陽極基體銅棒的熔化，準(zhǔn)確地對底陽極銅棒不同高度的工作溫度監(jiān)測以確保底陽極銅鋼界面溫度不超過銅的熔點，就要根據(jù)底陽極工作時熱電偶的兩個監(jiān)測點及銅棒水冷腔的出水溫度形成的自上而下的溫度梯度確定出在兩個監(jiān)測點高度底陽極所能允許的最高溫度值。將該值輸入PCL編程控制器作為設(shè)定的報警溫度。熱電偶監(jiān)測到的溫度信號通過補償導(dǎo)線輸入到PLC編程控制器并同時將信號輸?shù)綔囟扔涗涳@示儀表，溫度記錄顯示儀表將熱電偶的兩個監(jiān)測點的溫度記錄下來。當(dāng)直流電弧爐運行過程中，熱電偶監(jiān)測到的實際溫度一旦達(dá)到設(shè)定的報警溫度時PLC編程控制器發(fā)出信號，保護(hù)控制裝置就會立即自動切斷電源，使底陽極停止向爐內(nèi)輸入大量電流的工作，待底陽極的溫度迅速降低后，即可開始重新送電運行。進(jìn)而保障了整個爐體的安全正常運行。
本實用新型與已有的測溫方式比具有以下優(yōu)點1.能夠抵抗外界干擾，監(jiān)測溫度準(zhǔn)確，安裝、更換熱電偶方便，消除了誤報警現(xiàn)象。
已有的測溫方式中的熱電偶是開放式安裝在金屬底陽極表面的槽中。安裝熱電偶時，如果熱電偶的頭部不能保持正直，測頭局部或整體與底陽極保護(hù)套磚接觸，則熱電偶測到的溫度不能反映底陽極的實際工作溫度。另外，由于整個金屬底陽極外部被專用的耐火材料套磚保護(hù)著，底陽極與套磚之間不可避免地存在一定縫隙，冶煉過程中由于爐襯溫度隨著熔池溫度的升高而升高，底陽極套磚的粘接劑就會熔化溢出，沿縫隙向下流淌。而廢鋼鐵料熔化后其中不熔的低熔點金屬也會沿縫隙向下鉆流。這些熔融的下流物質(zhì)經(jīng)常會流入底陽極表面的熱電偶安裝槽中，致使熱電偶測頭將測到的下流物質(zhì)的溫度作為底陽極的工作溫度被錯誤的記錄下來。若下流物質(zhì)的溫度超過了設(shè)定的報警溫度時，就會造成誤報警，使保護(hù)控制裝置自動停止直流電弧爐的運行。熔融的下流物質(zhì)經(jīng)常將熱電偶粘在槽中不便于更換，有時甚至將備用的熱電偶安裝槽堵塞，使熱電偶安裝不進(jìn)去，并且，不能準(zhǔn)確監(jiān)測底陽極的工作溫度，造成直流電弧爐不能安全正常運行。
而本實用新型中的熱電偶是安裝在與金屬底陽極銅棒材質(zhì)相同的薄壁紫銅管腔中，薄壁紫銅管鑲嵌在底陽極銅棒表面的槽中。這樣熱電偶的頂端測點可以較好地與底陽極母體接觸，即使熱電偶略有彎曲測點碰到管壁也不會影響到其對底陽極工作溫度的監(jiān)測，因薄壁紫銅管與銅棒的材質(zhì)相同，所以，整體導(dǎo)熱性能不會發(fā)生變化。另外，薄壁紫銅管的下口開有20°--30°的坡型口，便于安裝更換熱電偶。因此，本實用新型能抵抗外界干擾；并有效防止了測溫?zé)犭娕嫉囊馔鈸p壞；監(jiān)測溫度準(zhǔn)確；且更換、安裝熱電偶方便；同時取消了底陽極表面的備用安裝槽；消除了誤報警現(xiàn)象。2.改變了熱電偶安裝槽的位置，更為有效地保證了直流電弧爐的安全運行，因此，提高了作業(yè)率。
已有的測溫方式中的熱電偶安裝槽，槽的上端位于鋼棒上，下端在銅棒上。冶煉過程中，金屬底陽極上端鋼棒的上端與熔池接觸，隨著熔池鋼水熱量的向下傳遞，鋼棒上部與熔池中的鋼水熔為一體，變成液態(tài)。隨爐襯侵蝕爐底減薄，鋼棒的長度逐漸變短，熱電偶測溫點的溫度也會逐漸增高，有時鋼棒熔化部位達(dá)到此測溫點高度時，不僅熱電偶被燒壞，而且，還會發(fā)生熔融鋼水順熱電偶安裝槽向下滲流，造成漏鋼的危險隱患。
而本實用新型中的熱電偶安裝槽全部位于金屬底陽極銅棒表面上，測點位于底陽極水冷腔的頂部，根據(jù)熱電偶測點的實測溫度和底陽極水冷腔的出水溫度及熱電偶監(jiān)測點與水冷腔頂部形成的溫度差，確定出底陽極熱電偶監(jiān)測點所能允許的最高溫度值。從而達(dá)到控制底陽極銅棒與鋼棒接觸面的溫度不超過銅的熔點的目的。杜絕了熱電偶被燒壞、熔融鋼水順熱電偶安裝槽向下滲流造成漏鋼危險的隱患。更為有效地保證了直流電弧爐的安全正常運行，提高了直流電弧爐的作業(yè)率和生產(chǎn)率。


圖1是本實用新型的主視圖；圖2是本實用新型的主視圖中A--A的局部剖視圖；圖3是本實用新型的主視圖中B--B的局部剖視圖。其中1--金屬底陽極；2--鋼棒；3--銅棒； 4、5--薄壁紫銅管；6、7--熱電偶； 8、9--補償導(dǎo)線；10--PLC編程控制器；11--溫度記錄顯示儀表；12--保護(hù)控制裝置。
附圖表示了本實用新型的一個具體的實施例。參照附圖對實施例進(jìn)行說明，金屬底陽極(1)由連接在一起的鋼棒(2)、銅棒(3)組成，上端為鋼棒(2)；下端為銅棒(3)。在金屬底陽極銅棒(3)表面開有兩個鑲嵌薄壁紫銅管(4)、(5)的槽，槽的頂端分別位于銅棒(3)水冷腔的上部，槽的下口開至金屬底陽極安裝固定臺，與金屬底陽極銅棒(3)材質(zhì)相同的薄壁紫銅管(4)、(5)鑲嵌在槽中，薄壁紫銅管(4)、(5)的下口開有20°--30°的坡型口。熱電偶(6)、(7)分別插入薄壁紫銅管(4)、(5)中，頂端測點分別與底陽極銅棒(3)母體接觸，尾端分別用補償導(dǎo)線(8)、(9)通過PLC編程控制器(10)分別與溫度記錄顯示儀表(11)和保護(hù)控制裝置(12)連接，從而形成了一個完整的直流電弧爐底陽極測溫裝置。
權(quán)利要求1.一種直流電弧爐底陽極測溫裝置，由金屬底陽極(1)、熱電偶(6)、(7)、PLC編程控制器(10)、溫度記錄顯示儀表(11)、保護(hù)控制裝置(12)、補償導(dǎo)線(8)、(9)組成，其特征是沿金屬底陽極(1)表面安裝固定臺向上至銅棒(3)水冷腔的上部開有兩個鑲嵌內(nèi)徑大于熱電偶(6)、(7)直徑、材質(zhì)與底陽極銅棒(3)相同的薄壁紫銅管(4)、(5)，薄壁紫銅管(4)、(5)鑲嵌在其中，熱電偶(6)、(7)分別插入薄壁紫銅管(4)、(5)內(nèi)，頂端測點與底陽極銅棒(3)母體接觸，熱電偶(6)、(7)的尾部用補償導(dǎo)線通過PLC編程控制器(10)分別與溫度記錄顯示儀表(11)和保護(hù)控制裝置(12)連接，從而形成了一個完整的直流電弧爐底陽極測溫裝置。
專利摘要本實用新型是一種直流電弧爐底陽極測溫裝置,用于對直流電弧爐底陽極工作溫度的監(jiān)測,由金屬底陽極、熱電偶、PLC編程控制器、溫度記錄顯示儀表、保護(hù)控制裝置、補償導(dǎo)線組成。其特征是金屬底陽極銅棒表面鑲嵌著與銅棒材質(zhì)相同的薄壁紫銅管,薄壁紫銅管的下口開有坡型口,熱電偶插入薄壁紫銅管中,頂端測點與底陽極銅棒母體接觸。與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠抵抗外界干擾,監(jiān)測溫度準(zhǔn)確,安裝與更換熱電偶方便,消除了誤報警現(xiàn)象。另外本實用新型改變了熱電偶安裝槽的位置,更為有效地保證了直流電弧爐的安全正常運行,提高了作業(yè)率和生產(chǎn)率。
文檔編號G01K7/02GK2300898SQ9620497
公開日1998年12月16日 申請日期1996年3月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月21日
發(fā)明者鄭翼, 蔣亨勝, 李長青, 徐立軍 申請人:首鋼總公司