Электрическая изоляция для крышки электрической дуговой печи

010938 Данное изобретение относится к конструкции дуговой печи, используемой в металлургии, точнее к электрической изоляции крышки дуговой печи, в особенности закрытой дуговой печи. Электрическая печь, использующаяся в металлургических процессах, например для производства феррохрома, состоит из резервуара, крышки и электродов, проходящих сквозь крышку. Крышка снабжена проходными втулками для трех электродов, как правило, электродов Содерберга, и отверстиями для выпуска газа и подачи сырья. Важно, чтобы электроды были электрически изолированы от крышки для предотвращения пробоя и обеспечения безопасности работы. Наличие электрической изоляции особенно важно в случаях, когда крышка сделана в основном из стали, т.е. электропроводного материала. Крышка выполнена так, что она доходит до краев резервуара, и, как правило, она тоже изолирована от резервуара и от земли. Проходные втулки электродов и стык между резервуаром и крышкой должны быть газонепроницаемыми, чтобы можно было управлять выводом газов из печи. Обычно уплотнение крышки и электрическая изоляция ее от резервуара осуществляют посредством так называемого песчаного уплотнителя, т.е. щель между крышкой и верхним краем стенки резервуара заполняют песком. В патенте Финляндии 81197 описано решение, касающееся уплотнения электродов электрической дуговой печи и их изоляции от крышки. Согласно этому решению вокруг электрода расположены токоснимающие башмаки и прижимное кольцо, а сверху от свода, тоже вокруг электрода, расположен закрытый резервуар проходной втулки с несколькими сегментами, охлаждаемый посредством циркуляции воды. Резервуар проходной втулки изолирован от свода слоем защитной массы, находящимся со стороны свода между ним и резервуаром втулки. Над резервуаром проходной втулки установлены два наложенных друг на друга уплотнительных сегмента, которые обеспечивают надежную и гибкую уплотнительную структуру и дают возможность перемещать электроды вперед-назад в вертикальном направлении. Для обеспечения бесперебойности и повышения безопасности работы существует потребность в максимально безопасной электрической изоляции для стальных крышек. Цель изобретения состоит в создании надежной системы электрической изоляции для электродов в крышке стальной дуговой печи. Разработанная в настоящее время крышка электрической дуговой печи и усовершенствованные проходные втулки электродов позволяют избежать некоторых недостатков, присущих уровню техники, и устаревшей конструкцией, и обеспечивают исключительно надежную, безопасную и простую в обслуживании конструкцию. В обычных имеющих стальную структуру крышках дуговых печей облицовка, находящаяся с нижней стороны крышки, расположена по всей ее площади. Когда крышка нуждается в частичном обслуживании, например в замене проходных втулок, облицовку крышки приходится ремонтировать и часто нужно менять всю облицовку. Это увеличивает простой в производственном процессе, вызывая дополнительные затраты. Поэтому целесообразно выполнить крышку дуговой печи по меньшей мере из трех панелей, соединенных между собой болтами. Это обеспечивает быстрое и гибкое обслуживание поврежденных частей крышки без необходимости замены всей крышки с облицовкой. Крышка электрической дуговой печи согласно изобретению представляет собой стальную структуру с водяным охлаждением, важнейшим элементом которой являются охлаждаемые водой электрически изолированные проходные втулки для электродов. Крышка может иметь самонесущую конструкцию,выполненную так, что стальная структура является двухкорпусной, между корпусами которой находится коробчатая система каналов для циркуляции охлаждающей воды. Канал для охлаждающей воды ограничен корпусами верхней и нижней частей крышки, а также вертикальными перегородками между этими корпусами. Нижняя поверхность стальной крышки снабжена огнеупорной облицовкой, контактирующей со стальной структурой. Крышка также может быть снабжена стальными крепежными элементами для прижатия облицовки к крышке. Крышка дуговой печи согласно изобретению содержит по меньшей мере шесть электрически изолированных, соединенных болтами сегментов, три из которых образуют центральную часть крышки таким образом, что каждый сегмент центральной части крышки определяет контур одной проходной втулки электрода. По меньшей мере три сегмента образуют внешний периметр крышки, причем эти сегменты электрически изолированы друг от друга и от сегментов центральной части. Может быть предусмотрен по меньшей мере один центральный сегмент, отделяющий друг от друга три центральных сегмента. Таким образом, создается система изоляции, при которой электроды, соединенные электрически с устройствами, используемыми на различных технологических операциях, не будут соединены между собой через крышку, т.е. достигается тройная изоляция электродов от резервуара. Это изоляция включает изоляцию, выполненную в проходных втулках электродов, изоляцию сегментов крышки, расположенных по периметру, радиальную изоляцию между сегментами и песчаное уплотнение между крышкой и резервуаром. Радиальная изоляция ограничивает однородный сегмент, в котором находится один электрод. Сегменты крышки могут состоять из одной или нескольких соединенных друг с другом панелей. Существенным является то, что крышка разделена панелями по меньшей мере на шесть сегментов, как описано выше. Ниже изобретение описано более подробно со ссылками на приложенные чертежи, где фиг. 1 изображает крышку согласно изобретению, установленную на верхней части резервуара электрической ду-1 010938 говой печи; фиг. 2 - крышку на виде сверху; фиг. 3 - разрез, на котором видны соединенные болтами панели крышки согласно изобретению и электрическая изоляция в месте соединения панелей, и фиг. 4 разрез проходной втулки электрода дуговой печи. На фиг. 1 показаны крышка (10) и резервуар (11) дуговой печи. Электроды (102) проходят сквозь крышку (10), а проходные втулки (12) газонепроницаемы и охлаждаются водой. Между крышкой (10) и резервуаром (11) установлен песчаный уплотнитель (14), проходящий по кольцу между краем резервуара и крышкой. Крышка снабжена отверстиями (102, 104) для выхода газа, отверстием (105) для подачи сырья и смотровой дверцей (106), которая также может служить отверстием для подачи сырья. Имеющая стальную структуру крышка состоит из нескольких панелей (13, 15). В варианте, показанном на фиг. 1,количество панелей (109, 110, 111, 113, 115) центральной части равно девяти, и они расположены в радиальных сегментах. Панели центральной части определяют контуры проходных втулок электродов и некоторые из отверстий (105, 106) для подачи сырья. Зона внешнего периметра крышки образована девятью панелями (106, 107, 108, 112, 114), расположенными по кругу. Все смежные панели соединены между собой болтами. На фиг. 2 электрическая изоляция (204, 203) между стыками панелей крышки (10) показана жирными линиями. Например, панели (110, 111 и 115) образуют сегмент проходной втулки электрода (102),электрически изолированный от других сегментов. Панели (107, 106 и 114) образуют сегмент внешнего периметра, электрически изолированный от соседних сегментов, а также от резервуара печи песчаным уплотнителем (14). В показанном на фиг. 2 варианте имеется центральная панель (201), которая аналогичным образом изолирована от соседних панелей. Каждая проходная втулка электрода имеет изоляцию(206), изолирующую электрод от крышки (10). На фиг. 3 показано соединение двух смежных панелей (108, 107) и изоляцию в стыках, обозначенную позициями (203, 204) на фиг. 2. Панели (108, 107) соединены поддерживающими пластинами (38,39) с помощью болтов (301, 302). Панели отделены друг от друга керамической электроизоляционной ватой (33). На фиг. 3 показаны каналы (303, 304) для циркуляции воды в панелях. Нижний стальной корпус панелей снабжен слоем (305) защитной массы с нижней стороны крышки. Слои (305) защитной массы и концевые фланцы (34) панелей зажимают слой (33) ваты, удерживая его. Болтовые соединения снабжены изолирующими втулками (306), изолирующими шайбами (307) и изолирующей пластиной (35) для создания хорошей электрической изоляции между панелями. На фиг. 4 показана проходная втулка электрода Содерберга (402). Важными элементами, соединенными с электродом, являются охлаждаемый водой защитный колпак (405) и контактный башмак, показанные на чертеже. Проходная втулка согласно изобретению содержит цилиндрическую многосегментную оболочку (406), образованную стальной двухкорпусной структурой, между корпусами которой расположен канал (436) водяного охлаждения. На наружной со стороны электрода поверхности двухкорпусной структуры расположен слой (430) электропроводной массы. В двухкорпусной структуре имеются закрепленные анкеры для крепления слоя (430) электроизоляционной массы к оболочке (406) проходной втулки. Над фланцем проходной втулки установлены два наложенных один на другой уплотнительных сегмента (408, 409). Нижний уплотнительный сегмент (408) содержит графитовое кольцо (410), прижатое к структуре электрода (405). Графитовое кольцо стянуто на электроде гидропрессом (411). Верхний уплотнительный сегмент (409) содержит жгутовый уплотнитель (413), который тоже стянут вокруг электрода гидропрессом (414). В предпочтительном варианте осуществления изобретения гидропрессы представляют собой наполненные жидкостью шланги, которые до того, как в них создается давление, предварительно стянуты стяжными пластинами (420, 421) с достижением предварительной затяжки. Стяжные пластины (420, 421) имеют криволинейную поверхность, соответствующую наружной поверхности электрода. Стяжные пластины (420, 421) прижаты стяжными элементами, такими как регулировочные болты или пружины (422, 423), к шлангам (413, 414) для создания предварительной затяжки. Это новое средство создания предварительной затяжки значительно облегчает установку электродов, так как при замене электрода давление в гидропрессах можно уменьшить до необходимой величины. Стальная двухкорпусная структура оболочки (406) проходной втулки изолирована от уплотнительного сегмента (408) изоляционным слоем (434), расположенным между фланцем верхней поверхности двухкорпусной структуры и уплотнительным сегментом (408). Оболочка (406) проходной втулки изолирована от крышки печи, т.е. от свода (437) изоляцией (435), расположенной между фланцами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система электрической изоляции для электродов электрической дуговой печи, в которой проходные втулки электродов снабжены электрической изоляцией для предотвращения пробоев, а крышка электрической дуговой печи уплотнена относительно резервуара этой печи песчаным уплотнителем, отличающаяся тем, что крышка выполнена по меньшей мере из шести панелей, имеющих стальную структуру и представляющих собой электрически изолированные друг от друга сегменты, три из которых расположены в центральной части крышки так, что каждый сегмент центральной части крышки составляет контур одной проходной втулки электрода (102), а по меньшей мере три сегмента расположены в пери-2 010938 ферийной части крышки, при этом проходная втулка (12) содержит цилиндрическую, многосегментную оболочку (406), образованную стальной двухкорпусной структурой, между корпусами которой расположен канал (436) водяного охлаждения, а наружная поверхность двухкорпусной структуры со стороны электрода покрыта слоем (430) электроизоляционной массы. 2. Система изоляции по п.1, отличающаяся тем, что сегменты крышки выполнены из нескольких панелей, соединенных друг с другом болтами. 3. Система изоляции по п.1 или 2, отличающаяся тем, что число панелей (109, 110, 111, 113, 115) центральной части равно девяти и они расположены в радиальных сегментах. 4. Система изоляции по пп.1-3, отличающаяся тем, что периферийная часть крышки образована девятью панелями (106, 107, 108, 112, 114), расположенными по кругу. 5. Система изоляции по п.1, отличающаяся тем, что стальная двухкорпусная структура оболочки(406) проходной втулки (12) изолирована от уплотнительного сегмента (408) изоляционным слоем (434),расположенным между фланцем верхней поверхности двухкорпусной структуры и уплотнительным сегментом (408), а оболочка (406) проходной втулки изолирована от крышки печи, т.е. от свода (437) изоляцией (435), расположенной между фланцами. 6. Система изоляции по п.1 или 5, отличающаяся тем, что над фланцем (406) проходной втулки установлены два наложенных друг на друга уплотнительных сегмента (408, 409), нижний (408) из которых содержит графитовое кольцо (410), которое прижато к электродной структуре (405) и стянуто на электроде гидропрессом (411), а верхний уплотнительный сегмент (409) содержит жгутовый уплотнитель(413), стянутый на электроде гидропрессом (414), причем гидропрессы (411, 414) предварительно зажаты, с обеспечением начальной затяжки, стяжными пластинами (420, 421) до создания давления в шлангах(410, 414). 7. Система изоляции по предшествующему пункту, отличающаяся тем, что стяжные пластины (420,421) выполнены криволинейными в соответствии с криволинейной наружной поверхностью электродной структуры. 8. Система изоляции по п.6 или 7, отличающаяся тем, что стяжные пластины (420, 421) прижаты регулировочными элементами (422, 423) к шлангам (413, 414) для создания предварительной затяжки.