一种具有旋转电极的固定横臂式电渣炉的制作方法

1.本实用新型涉及冶金设备技术领域，具体涉及一种具有旋转电极的固定横臂式电渣炉。


背景技术：

2.目前所见到的这类型电渣炉，大都是将电极旋转及振动装置都装配在升降横臂上，在电极旋转及振动运动时，必然要对横臂产生一定地扰动，如果横臂升降机构刚性不足，运转部件之间存有较大间隙，势必会导致设备大幅晃动，使熔炼工作不能正常进行。
3.目前的电渣炉，一般是有一个固定在钢筋水泥基础上，垂直于地平面的矩形截面的钢结构立柱，与它相垂直配合的是钢结构的升降横臂，驱动升降横臂的是由电动机带动减速机，传动到丝杠、丝母，从而驱动升降横臂作上下机械运动。在横臂的另一端，一般都安装电极卡头，夹持自耗电极，电极的下端探入到结晶器的筒腔内，结晶器是坐立于平台车之上的底水箱上面，通称为悬臂式电渣炉，熔炼生产是由网络电源供给电力变压器，通过短网回路联通自耗电极、电渣，因有电流电压的导通，在渣阻热的作用下进行熔炼生产。从以往实际生产过程中，很容易发现，自耗电极在不断地熔化过程中，重量逐渐减轻，由于立柱较细高结构同升降横臂还有一些运动间隙，在横臂上下运动中，电极必然要产生“抬头”样的位移。
4.同时，对应悬臂式电渣炉，如果想要实现电极的旋转功能，还需要将电极旋转装置都装配在升降横臂上，在电极旋转时，必然要对横臂产生一定地扰动，如果横臂升降机构刚性不足，运转部件之间存有较大间隙，势必会导致设备大幅晃动，很容易造成电极同临近的结晶内筒壁碰撞，使得电流短路打火，损坏结晶器贵重的铜内筒，使熔炼工作不能正常进。


技术实现要素：

5.本实用新型的技术任务是针对以上现有技术的不足，设计了固定横臂结构形式的炉型，兼具电极旋转振动功能，使得电极旋转加振动在电渣熔铸中工作状态非常稳固，避免了电极旋转加振动同电极上升下降之间运动干扰，保证了金属熔炼工作能顺利进行。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有旋转电极的固定横臂式电渣炉，包括固定横臂、导电料杆、结晶器及升降机构；所述固定横臂一端固定，另一端设有电极卡头，所述电极卡头通过滑动导电组件夹持导电料杆，所述导电料杆的杆头上部设有电极旋转机构以及电极振动机构，该导电料杆的下部连接自耗电极，所述自耗电极下方设置有结晶器，所述结晶器在升降机构的驱动下做上下运动。
7.进一步地，所述电极旋转机构包括伺服电机组件，传动齿轮、回转支承；所述回转支承设置在导电料杆上，所述伺服电机组件的输出轴端安装有传动齿轮，所述传动齿轮连接回转支承。
8.进一步地，所述伺服电机组件包括伺服电机，以及安装在伺服电机上的减速机，所述电极旋转机构的运行通过电控系统进行控制，电控系统可控制伺服电机驱动减速机，使
电极作匀速旋转，或按锯齿波形速率脉动旋转。
9.进一步地，所述电极振动机构包括气压振动器，以及推力轴承i，所述气压振动器呈环形套设在导电料杆上，所述导电料杆上端固定有一端板，所述推力轴承i设置在气压振动器活塞体及导电料杆端板之间。
10.进一步地，所述固定横臂上设置有电极支承机架，所述电极支承机架包括底板、中间板、顶板，以及支撑中间板顶板的支撑柱，所述电极旋转机构设置在底板上，所述气压振动器设置在中间板上，所述导电料杆的端板与电极支承机架的顶板之间设有推力轴承ii，所述电极支承机架的顶板上还设有压缩弹簧。
11.进一步地，所述气压振动器还包括连接气压振动器的电磁阀、调速阀，所述电极振动机构的运行通过电控系统进行控制，电控系统通过电磁阀、调速阀调整气压振动器的换向、进气流量、流速，实现电极的调频调幅振动。
12.进一步地，所述自耗电极的外侧设置有气体保护罩，所述气体保护罩通过钢丝绳连接在固定横臂上；所述固定横臂上设有滑轮，钢丝绳连接滑轮，且钢丝绳绳体末端系有配重件，使气体保护罩能够下落罩在结晶器上，或被吊起以便装卡电极。
13.进一步地，所述滑动导电组件包括滑动导电筒，所述滑动导电筒套设在导电料杆上，滑动导电筒与导电料杆间形成导电腔体，导电腔体内充斥液态金属；所述电极卡头夹持在滑动导电筒上。
14.进一步地，所述升降机构上设有平台车，所述平台车上设有底水箱，所述结晶器底部置于底水箱上，输电短网分别连接电极卡头及底水箱导电铜板上。
15.进一步地，所述升降机构包括升降平台、双立柱及伺服电机驱动组件，所述双立柱上分别安装有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠连接在伺服电机驱动组件的输出轴上，所述升降平台的两端分别设置在两个滚珠丝杠上。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
17.(1)本实用新型所述电渣炉的电极旋转、振动机构以及导电料杆都装配在升降横臂上，横臂不做电极升降运行，结晶器在升降机构的驱动下，做上下运动，满足熔炼工作电极进给需求；本实用新型有效避免了由于横臂升降时的摇摆对整个熔炼设备运行的扰动，通过固定横臂的稳固支撑，电极旋转及振动运动能稳定运行，保证了设备了稳定、安全正常运转。
18.(2)本实用新型所述电极旋转、振动机构，电极旋转机构可通过电控系统的计算机控制伺服电机驱动减速机，使电极旋转可作匀速旋转，也可按锯齿波形速率脉动旋转，自耗电极可产生瞬间停顿抖动现象，使金属熔滴可加速滴落，熔滴颗粒变小，电极振动机构通过二位三通电磁换向阀控制，在压缩气压的作用下，实现电极的调频调幅振动运动。在电渣熔铸过程中，本实用新型的电极旋转振动功能使得金属熔滴在离心力、惯性力和重力的作用下，增加金属熔滴在渣池中的停留时间与运行轨迹，更能变细变小，更大范围分散滴落，使有害的非金属夹杂物有更多机会被充分去除，使金属熔池形状逐渐变得更加浅平，阻止钢锭出现空心，钢锭晶粒组织更加紧密细化，枝晶趋于轴向生长，为熔炼出精品电渣钢创建了良好的设备条件；同时由于旋转和振动带来了电渣重熔系统内的熔液流场与温度矢量场的变化，提高了熔化速率，从而也实现了节能降耗。
19.(3)现有技术中较常用的滑动导电结构为多点环状接触电刷及水银式集流环，多
点环状接触电刷的缺陷是电刷、滑环在长期滑动工作状态下，容易磨损，产生电弧，影响电流传输，使用寿命短，维修维护费用高，影响企业效益；而水银式集流环的接触电阻小且稳定，但水银有毒，受热后会蒸发，对人体会产生较大危害。本实用新型滑动导电组件完全克服了以上缺陷，保证了电极旋转装置的短网正常导通运行，同时可以有效配合电极旋转装置，解决了电渣熔铸电极旋转装置短网导电回路中带电旋转导通的难题，实现了电极旋转。
附图说明
20.图1是本实用新型结构示意图；
21.图2是本实用新型侧视结构示意图；
22.图3是本实用新型电极旋转机构、电极振动机构结构半剖图；
23.图4是本实用新型电极旋转机构、电极振动机构结构全剖图；
24.附图说明：固定横臂1；电极旋转机构2；电极振动机构3；导电料杆4；结晶器5；底水箱6；平台车7；电极卡头8；端板9；电极支承机架10；气体保护罩11；钢丝绳12；滑轮13；滑动导电组件14；输电短网15；变压器16；升降平台17；立柱18；驱动组件19；
25.伺服电机组件2.1；回转支承2.2；联接部件2.3；传动小齿轮2.4；
26.气压振动器3.1；二位三通换向阀3.2；调速阀3.3；推力轴承i 3.4；推力轴承ii3.5；
27.底板10.1；中间板10.2；顶板10.3；支撑柱10.4；压缩弹簧10.5；输电短网接点15.1。
具体实施方式
28.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
29.实施例
30.如图1～4所示，一种具有旋转电极的固定横臂式电渣炉，包括固定横臂1，电极旋转机构2、电极振动机构3、导电料杆4；密闭结晶器5；底水箱6；平台车7；所述固定横臂1一端固定，另一端设有电极卡头8，所述电极卡头通过滑动导电组件14夹持导电料杆4，所述导电料杆的杆头上部设有电极旋转机构以及电极振动机构，该导电料杆的下部连接自耗电极，所述自耗电极下方设置有结晶器5、底水箱6，结晶器与底水箱皆置于平台车7之上，所述升降机构用于驱动平台车上下运动。
31.作为技术方案的改进，所述电极旋转机构2包括伺服电机组件2.1、回转支承2.2、联接部件2.3；所述回转支撑2.2通过联接部件2.3(包括联接圆盘和联接套筒)安装在导电料杆上，所述伺服电机组件的输出轴端安装有传动小齿轮2.4，所述回转支承的大齿轮与传动小齿轮2.4啮合；
32.电极旋转机构由电控系统控制伺服电机组件2.1(伺服电机，以及安装在伺服电机上的减速机)，通过伺服电机组件输出轴端的传动小齿轮2.4传动到回转支承2.2的大齿轮，再经过联接部件2.3传递到导电料杆4，获得电极旋转运动；电控系统控制伺服电机驱动减速机，可使电极旋转作匀速旋转，或按锯齿波形速率脉动旋转。
33.作为技术方案的改进，所述电极振动机构3包括气压振动器3.1，以及推力轴承i 3.4，所述气压振动器呈环形，套设在导电料杆上，所述导电料杆上端固定有一端板9，所述气压振动器活塞体上设有推力轴承i，所述推力轴承i的上环盘顶在端板上，可以传递气压振动器的上下振动，另外不影响导电料杆的相对旋转运动；
34.所述固定横臂上设置有电极支承机架10，用于对电极旋转机构2和电极振动机构3起支承作用，所述电极支承机架包括底板10.1、中间板10.2、顶板10.3，以及支撑中间板顶板的支撑柱10.4，所述电极旋转机构设置在底板上，所述气压振动器设置在中间板上，所述导电料杆的端板与电极支承机架的顶板之间设有推力轴承ii 3.5，推力轴承ii的上环盘顶在电极支承机架的顶板，所述电极支承机架的顶板上还设有压缩弹簧10.5。
35.所述电极振动机构3还包括与气压振动器连接的，安装在机架电极支承机架顶板10.3上端的二位三通电磁换向阀3.2、调速阀3.3，气压振动器3.1的活塞体通过推力轴承i 3.4，将振动传递到导电料杆上端紧固的端板9，带动导电料杆实现电极振动。
36.电极振动机构由电控系统操控二位三通电磁换向阀3.2给气压振动器3.1供给压缩气体，并通过调速阀3.3调节气体流量，获得适合的充气速度实现电极振动运动。
37.由于电极有了变速旋转或脉动旋转运动，再叠加一个调频调幅振动运动，金属熔滴在离心力、惯性力、重力综合作用下，产生径向流动，往周围分散滴落，熔滴变小，路径变长，其中的非金属原素经过渣池溶液时，被过滤吸收的机会变多了，钢锭原素成分更纯净了，旋转电极电渣重熔比经典电渣重熔能有效去除夹杂物50％以上。由于电极的旋转，金属熔滴更早撤离，电极端部变得扁平，也使金属熔池变得扁平成u字形，钢锭结晶轴向生长，质地致密，钢材密度可增加2.3％。
38.作为技术方案的改进，所述自耗电极的外侧设置有气体保护罩11，所述气体保护罩通过钢丝绳12连接在固定横臂上，所述固定横臂上设有滑轮13，钢丝绳连接滑轮，且钢丝绳绳体末端系有配重件，使气体保护罩能够下落罩在结晶器上，或被吊起以便装卡电极。
39.作为技术方案的改进，所述滑动导电组件14包括滑动导电筒，所述滑动导电筒套设在导电料杆上，滑动导电筒与导电料杆间形成导电腔体，导电腔体内充斥液态金属(导电腔体两端动态密封)；所述电极卡头夹持在滑动导电筒上；所述结晶器与下面的底水箱间设有导电铜板，输电短网15分别连接电极卡头(通过输电短网接点15.1)及底水箱导电铜板上，使电渣炉在熔铸工作状态时，形成闭合回路，所述输电短网上游连接变压器16、电源。
40.作为技术方案的改进，所述升降机构包括升降平台17、双立柱18及伺服电机驱动组件19，所述双立柱上分别安装有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠连接在伺服电机驱动组件的输出轴上，所述升降平台的两端分别设置在两个滚珠丝杠上，升降平台在双驱动机构作用下，不断抬升底水箱、结晶器，实现自耗电极熔化进给，维持熔炼工作的正常进行，至于变压器和馈电短网更是整个设备不可或缺的部分。
41.本实用新型所述的具有旋转电极的固定横臂式电渣炉，其工作原理为：
42.本实用新型的固定横臂部件1是由车间永久固定的钢筋混凝土墙体牢固把持，具有足够的钢性支撑，固定横臂上承载着电极旋转机构2、电极振动机构3、导电料杆4，不做电极升降运行，避免了由于横臂升降时的摇摆对整个熔炼设备运行的扰动，保证设备了稳定、安全正常运行。而气体保护罩11吊装在横臂下部，可以手动上升下降，方便自耗电极的安装工作，它的上端口有动密封同导电料杆配合，保证熔炼工作期间隔离大气侵入，气保罩体有
循环水冷保持罩体不能受热变形；密闭结晶器5内筒是由纯铜板制成，有良好的导热性能，外壳是钢筒和法兰支持，在有循环水冷情况下，能保证熔融的钢液，逐渐安全稳定凝固；底水箱6是由纯铜厚板构成，有钢结构水箱支撑，有循环水冷保证遇高温不变形，铜板同馈电短网联接，构成熔炼电流回路，维持熔炼工作正常进行；气体保护罩11、密闭结晶器5、底水箱6都由平台车7承载，而它靠双立柱来支撑，在升降驱动机组的驱动下，做升降运动，满足熔炼工作电极进给需求，所述电渣炉在变压器供电，导电短网传输电压电流的情况下，完成熔炼工作。
43.以上技术方案阐述了本实用新型的技术思路，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上技术方案所作的任何改动及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。