用于连续过程的非水冷的自耗电极式真空电弧炉.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114424010A(43)申请公布日2022.04.29(21)申请号202080050013.3(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限(22)申请日2020.06.08公司11227代理人郭孟洁(30)优先权数据62/858,8832019.06.07US(51)Int.Cl.F27D11/10(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日F27B14/08(2006.01)2022.01.07F27B3/08(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据F27B3/10(2006.01)PCT/CA2020/0000672020.06.08(87)PCT国际申请的公布数据WO2020/243812EN2020.12.10(71)申请人加拿大派罗杰尼斯有限公司地址加拿大魁北克省(72)发明人阿里·沙威迪皮埃尔·卡拉宾让-勒内·加格农权利要求书4页说明书8页附图4页(54)发明名称用于连续过程的非水冷的自耗电极式真空电弧炉(57)摘要提供了一种自耗电极式真空电弧炉并且更具体地提供了一种直流自耗电极式真空电弧炉，其中，通常不需要水冷来冷却电极或炉的任何其他部分，该自耗电极式真空电弧炉包括壳、凸缘端口和炉的电连接件。本炉使用适用于金属的熔化、金属矿石的熔炼以及金属氧化物到元素金属的熔炼的非金属电极比如石墨电极，其中，使用石墨电极是常见做法。本炉和电极组件使得在受控压力下进行真正的连续熔化和熔炼过程成为可能。CN114424010ACN114424010A权利要求书1/4页1.一种电弧炉，包括：(封闭的)容器，所述容器包括顶部的炉框和底部的炉坩埚；至少一个顶部电极和至少一个底部电极，所述顶部电极适于承载电流以便在所述顶部电极与所述底部电极之间保持等离子弧；至少一个进给端口，所述进给端口适于在用于将材料装入所述容器中的敞开位置与封闭的密封位置之间移位；至少一个排气端口，所述排气端口适于从所述容器中排出炉气并且相对于排气管线密封；以及至少一个放液口，所述放液口适于在用于将熔融材料从所述炉坩埚中移除的敞开位置与封闭的密封位置之间移位。2.根据权利要求1所述的电弧炉，其中，顶部的所述炉框和底部的所述炉坩埚两者均有耐火衬里。3.根据权利要求1和2中的任一项所述的电弧炉，其中，所述顶部电极由任何适合的材料制成，例如，由诸如石墨的碳材料制成。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电弧炉，其中，在所述容器的外部设置有用于将所述顶部电极相对于外部环境密封的顶部电极组件。5.根据权利要求4所述的电弧炉，其中，在所述炉框的顶上设置有壳体，其中，所述顶部电极在所述壳体内延伸并且延伸到所述容器中。6.根据权利要求5所述的电弧炉，其中，所述顶部电极通过所述顶部电极组件，经由设置在将所述壳体的下端部连接至所述容器的下凸缘之间的至少一个密封件，还经由设置在将所述壳体的上端部连接至所述顶部电极组件的上凸缘之间的至少一个密封件，并且还可能经由设置在将所述壳体的部段连接在一起的中间凸缘之间的至少一个密封件相对于所述外部环境密封。7.根据权利要求5至6中的任一项所述的电弧炉，其中，在所述顶部电极的外部且在所述壳体的内部设置有套筒。8.根据权利要求7所述的电弧炉，其中，所述套筒位于所述顶部电极与所述顶部电极组件中的真空密封件之间，使得真空密封仅在所述套筒上进行。9.根据权利要求8所述的电弧炉，其中，所述套筒由适于真空密封的高强度材料制成，比如，由钢材料制成。10.根据权利要求7至9中的任一项所述的电弧炉，其中，所述套筒与所述顶部电极之间设置有间隙，由此所述套筒适于充当所述顶部电极与密封件所在的所述壳体之间的热屏障。11.根据权利要求10所述的电弧炉，其中，所述间隙适于保持在真空下，来自所述顶部电极及其周围的热传递通过下述方式而受到限制：迫使热沿着所述顶部电极朝向所述顶部电极组件传递，在所述顶部电极组件处被自然空气对流冷却。12.根据权利要求7至11中的任一项所述的电弧炉，其中，通过所述套筒使所述顶部电极隔热，能够将商业可得的密封材料用于位于所述套筒的外部的密封件，所述密封材料比如为VitonTM。13.根据权利要求5至12中的任一项所述的电弧炉，其中，大致在所述炉框和所述壳体的接合部处设置有清洁装置，所述清洁装置用于基本防止夹带在所述炉气中的微粒进入所述壳体。14.根据权利要求13所述的电弧炉，其中，所述清洁装置还适于在所述套筒的每次移位中将沉积物从所述顶部电极移除。2CN114424010A权利要求书2/4页15.根据权利要求13至14中的任一项所述的电弧炉，其中，所述清洁装置由电绝缘材料制成，比如，由陶瓷制成。16.根据权利要求1至15中的任一项所述的电弧炉，其中，所述进给