1.Состояние вопроса

Подовый электрод в конструкции печи играет роль анода и в свою очередь являеться важным и ответственным элементом ДСППТ. На данный момент применяються три вида подовых электродов:

-игольчатый

-пластинчатый

-стержневой

1.1Типы подовых электродов применяемых в промышленности

Игольчатый подовый электрод.

Игольчатый подовый электрод. Представляет из себя большое количество мелких стержней, концы которых зафиксированы на охлаждаемой воздухом стальной плите, что соеденена с водоохлаждаемыми трубами, подключенными к источнику питания (рис. 1)

Рисунок 1- Игольчатый подовый електрод

Пластинчатый подовый електрод.

Пластинчатый подовый электрод. В этом случае в качестве проводника тока через подину используют тонкие металлические пластины, которые сварены в секции и расположены по кругу внутри охлаждаемого воздухом днища печи и закрепленные на нем болтами (рис. 2)

Рисунок 1.2 - Пластинчастий подовий електрод

Стержневой подовый электрод

Стержневой подовый электрод. Конструктивными особенностями такого электрода является: использование биметаллического стержня, который включает стальную (верхнюю) и медную (нижнюю) части, чаще всего получаемого методом электрошлакового переплава, а также водяное охлаждение медной части электрода (рис. 3)

Рисунок 3 - Стрижневий подовий електрод

1 - Стержень биметаллический, который включает стальную (верхнюю) и медную (нижнюю) части;

2 - Обечайка, которая служит для крепления крышки електрода, - стальное кольцо, на котором установлены два термоэлектрических преобразователя;

3 - Медная крышка, которая закрывает нижнюю (медную) часть стержня електрода, в которой находятся каналы системы охлаждения;

4 - Патрубки системи водяного охолодження електрода, привареные к медной крышке и выполняют одновременно роль токоподводящих шин;

5 - Прокладка медная, которая обеспечивает водоплотность и электрический контакт крышки со стержнем електрода;

6 - Булавки для крепления електрода к кожуху днища печи.

В таком электроде выполняется непрерывное охлаждение медной части ПЕ и токоподводящих шин. Верхняя часть електрода, что находится в контакте с жидкой ванной печи, расплавляется и отвердевает в ходе цикла плавки. Жидкая часть после снятия напряжения хранится недолго благодаря интенсивному охлаждению анода.

В ходе плавки беспрестанно выполняется контроль за температурой ПЕ. Электрод имеет два термодатчика, которыми измеряют температуру подового електрода в его медной части в 200 мм от его нижнего торца. Также при выполнении футеровки вокруг подового електрода оставляют зазор шириной 100-120 мм. В зазор между электродом и футеровкой через отверстия в днище печи из противоположных от оси електрода сторон устанавливают 2 термодатчика, предназначенных для контроля температуры в футеровке, таким образом, чтобы их рабочие спаи находились на уровне граници медной и стальной частей подового електрода. Зазор между подовим электродом и футеровкой заполняется порошком, используемым для создания рабочего слоя футеровки, на соединительном с использованием пневматического трамбования.

При установке подового електрода обеспечивают расстояние от граници стальной и медной частей к верхней граници футеровки подини печи не менее 400 мм При этом верхний торец стержня електрода может выступать над уровнем футеровки, но ни в коем случае футеровка не должна закрывать верхний торец стержня подового електрода.

Также существуют и заграничные разработки стержневых подових электродов. Примером является ПЕ разработки компании Danieli у 70 тонной печи постоянного тока (рис. 4) . Данная печь имеет четыре анода. За счет малого расстояния от охлаждающей воды к жидкой ванне печи стабильно хранится твердый слой стальной части подового електрода. Но при этом наблюдаются очень большие расходы охлаждающей воды.

Рисунок 4 - Конструкция стрежневого подового електрода фирмиы Danieli

Получают данный анод методом алюмотермичного сварки медной и стальной частей. Согласно рассмотренному источнику данный ПЕ имеет ряд преимуществ перед электродами отечественного производителя. Эти преимущества в основном связаны с его конструкцией. В таком электроде наблюдаются высокий уровень теплопередачи к охлаждающей воде и как следствие - сниженные расходы воды. Это достигнуто тем, что каналы для охлаждения в таком ПЕ расположены по всей длине медной части и находятся внутри печи в области огнеупорной кладки. Большая теплопередача от стальной части к медной обеспечивается дополнительными ребрами на границе перехода медь - сталь.

В ходе плавки также беспрестанно выполняется контроль за температурой ПЕ. Каждый электрод имеет четыре температурных датчика на разных уровнях, и два датчика контролируют температуру огнеупоров вокруг анода. Также измеряются температурные расхождения между анодом и охлаждающей водой на входе и выходе. Данные всех этих температур обеспечивают наличие информации о поведении системы и состоянии огнеупоров.

А также в мировой практике применяют конструкцию ПЕ, теплоотвод в котором осуществляют как с помощью охлаждения медной части водой, так и с помощью продува через него метана (рис. 5).

Рисунок 5 – Конструкция стержневого подового електрода с продувом через него метана.

В результате такого продува протекает эндотермическая реакция разложения метана на углерод и водород, при этом происходит поглощение тепла. Что обеспечивает полную кристаллизацию подового електрода и образование твердой шапки в его верхней части. Благодаря этому исключаются перегрев ПЕ и, следовательно, преждевременный выход его из строя, а также повышенный износ огнеупоров в области его установки. Негативным в данной технологии является то, что происходит дополнительное насыщение металла водородом. Что бы снизить этот эффект, применяют комбинированный продув метаном с аргоном или азотом, который приводит к дополнительным денежным расходам и сложностей со вдуванием больших объемов газов. В каналах електрода, по которых проходит метан, происходит выпадение углерода, который приводит к их забивке и невозможности последующего продува. Поэтому минусом данной технологии отведения тепла также является недостаточная надежность конструкции.