專利名稱：一種可進行電渣重熔和有襯電渣熔煉的中頻感應爐的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于冶金和鑄造設備，是一種小型金屬及合金的冶煉裝置。
中頻感應爐，見附圖1，是利用電磁感應原理進行工作的。其主要部分，中頻電源裝置，現在使用較多的是應用電子開關技術，將三相交流工頻電經整流、逆變，成為中頻電流(1～3kHz)供給電爐的感應器，感應電流使金屬爐料升溫熔化。與電弧爐相比，它具有熔化所得金屬成份均勻；非金屬夾雜和氣體含量少；溫度均勻，合金元素燒損小；煙塵少，噪聲小；易操作，效率高等優點。
單相電渣爐，見附圖2A、附圖2B，是利用電流通過液態渣池時產生焦耳熱的原理，把待熔的金屬原料--自耗電極，在結晶器中熔化與精煉，并水冷強制結晶成型的一種電冶金設備。這一過程稱作電渣重熔，其特點是在水冷結晶器內的自耗電極一邊熔化，一邊形成金屬熔池，一邊結晶成錠(或工件)。沒有單獨的澆鑄過程，是一種在水冷結晶器內有冶金爐料參與冶金反應的凈化性重熔、重鑄過程。其產品不是金屬熔液，而是高質量(金屬純度、結晶形態)的錠或工件。
有襯電渣爐，見附圖3A、附圖3B，其工作原理與電渣重熔原理相同。但其熔煉過程是在有耐火材料爐襯的爐膛中進行的。是有爐渣參與冶金反應的金屬熔化和精煉過程，并可調整成份，進行合金化。其產品是高質量的金屬熔液，另有單獨的澆鑄過程。
中頻感應爐，由于爐渣本身不能產生感應電流，爐渣升溫是熔融金屬間接加熱的結果，因此爐渣的溫度低于金屬液的溫度。這種較冷的爐渣冶金反應能力差，使金屬液同爐渣之間的精煉反應難以進行。因而不能精煉、提純，只能進行金屬及合金的返回熔煉，對原料要求較高。
小型單相電渣爐和有襯電渣爐，自耗電極工作電壓30～60伏特，電流3000～4500安培，是由單相電爐變壓器提供的。為減少用電不平衡對電網的影響，電爐變壓器的原繞組常接6～10千伏高壓。副繞組則做成抽頭式，以調整自耗電極的工作電壓、電流。單相電爐變壓器體積大，重量大，成本較高；大功率單相用電，影響電網質量；需另外的熔煉設備，制造自耗電極；是單相電渣爐和有襯電渣爐兩種設備的不足。
中頻感應爐和單相電渣爐，可參見專業電爐廠家的產品樣本。有襯電渣爐多為用戶自制，目前尚無定型產品。
本實用新型的目的在于提供一種新的小型(300kW以下)電冶金裝置，使之具有中頻感應爐、單相電渣爐和有襯電渣爐三種設備的全部功能，而且避免了現有技術的上述不足。
本實用新型(見附圖4)一種可進行電渣重熔和有襯電渣熔煉的中頻感應爐是將原中頻感應爐與單相電渣爐的部分部件進行組合，而構成一種具有感應熔煉、電渣重熔和有襯電渣熔煉多功能的新型電冶金裝置。
采取的技術措施是
1)用一臺中頻變壓器[3]取代原單相電渣爐的電爐變壓器，中頻變壓器[3]的副繞組通過軟電纜[4]連接原單相電渣爐的自耗電極[5](自耗電極通過電極卡具夾持在可升降、送給的機構上。為敘述方便，本文稱其為自耗電極及升降機構，簡稱自耗電極)；2)加裝轉換開關[2]，將其輸入端與中頻電源裝置[1]的輸出端相聯接；轉換開關[2]的兩個輸出端，其一連接中頻變壓器[3]的原繞組，其二通過水冷電纜[10]連接感應器[7]，中頻電源裝置[1]可通過轉換開關[2]分別向自耗電極[5]和感應器[7]供電；3)將原來固定在基礎上的爐體及傾爐機構[6]安裝在小車[11](單相電渣爐用來移動結晶器的裝置)上，通過小車[11]可將爐體及傾爐機構[6]和水冷結晶器[8]分別移至自耗電極[5]之下，爐體及傾爐機構[6]既可進行中頻感應熔煉，也可進行有襯電渣熔煉；4)共用原中頻感應爐的水冷系統[9]，并取消了原單相電渣爐的高壓配電裝置和電極工作電壓、電流調整裝置。
本實用新型的效果1)保留了中頻感應爐的所有功能與優點，并且金屬熔化后可以增加電渣精煉工藝，進行金屬液提純，提高了產品質量，因而也放寬了對原料的要求；2)具有單相電渣爐的全部功能，可在結晶器中獲得高質量(金屬純度、結晶狀態)的錠或工件，用來生產特種金屬及合金；3)具備有襯電渣爐的功能，進行有襯電渣熔煉，可獲得高純度的金屬液，以提高鑄件質量，因而用途更為廣泛；4)本設備用電，是三相平衡負載，避免了對電網的不利影響；5)能自行制造自耗電極；6)用中頻變壓器代替單相電渣爐的工頻電爐變壓器，具有體積小、重量輕、省鐵、省銅的優點，因而結構緊湊；7)中頻電源裝置可以無級調節自耗電極的工作電壓、電流，使得電渣重熔和有襯電渣熔煉的操作更為方便；8)用中頻變壓器取代工頻電爐變壓器，共用了水冷系統，又省去了單相電渣爐的高壓配電裝置和工作電流調節裝置，因此成本低，可有較高的性能價格比。
附圖1．中頻感應爐結構原理示意圖圖中[1]中頻電源裝置[2]水冷系統[3]感應器[4]爐體及傾爐機構[5]水冷電纜。
附圖2．單相電渣爐結構原理示意圖圖2A單相單極圖2B單相雙極圖中[1]電爐變壓器[2]軟電纜[3]自耗電極及升降機構[4]水冷結晶器[5]液態渣池[6]金屬熔池[7]底水箱[8]爐底電極。
附圖3．有襯電渣爐結構原理示意圖圖3A單極熔煉圖3B雙極熔煉圖中[1]電爐變壓器[2]軟電纜[3]自耗電極及升降機構[4]爐體及傾爐機構[5]液態渣池[6]金屬熔池[7]爐底電極[8]底水箱。
附圖4．一種可進行電渣重熔和有襯電渣熔煉的中頻感應爐結構原理示意圖圖中[1]中頻電源裝置[2]轉換開關[3]中頻變壓器[4]軟電纜[5]自耗電極及升降機構[6]爐體及傾爐機構[7]感應器[8]水冷結晶器[9]水冷系統[10]水冷電纜[11]小車。
本實用新型，可用以下四種方式進行工作。
一．中頻感應熔煉轉換開關[2]與水冷電纜[10]相聯接，使感應器[7]作為中頻電源裝置[1]的負載，可進行中頻感應熔煉。其工作原理和過程與普通中頻感應爐相同，可用來生產普通鑄件或者制造自耗電極。
二．中頻感應熔煉加電渣精煉在上述中頻感應熔煉過程中的適當時候，按工藝要求的配方，加入造渣劑，造渣。然后，通過轉換開關[2]，使感應器[7]斷電，給中頻變壓器[3]送電。通過小車[11]，將爐體及傾爐機構[6]移至自耗電極[5]的下方，啟動自耗電極的升降機構(該機構圖中未畫，是單相電渣爐的現有技術)，使自耗電極的頭部插入渣池中適當深度；調節中頻電源裝置[1]的輸出電壓，加熱渣池，可對金屬液進行精煉或合金化。還可以再次利用轉換開關[2]給感應器[7]送電，利用電磁攪動原理，對金屬液進行渣洗。應用本方式，可以獲得質量較高的金屬液。取樣化驗時，還可以再次給感應器[7]送電，以對金屬熔液進行保溫。
三．有襯電渣熔煉用小車[11]將爐體及傾爐機構[6]移至自耗電極[5]之下；用轉換開關[2]使中頻變壓器[3]成為中頻電源裝置[1]的負載；調整自耗電極的下降速度和中頻電源裝置[1]的輸出功率，即可進行有襯電渣熔煉。可以獲得質量更高的金屬液，用來澆鑄質量要求更高的鑄件。
四．電渣重熔用小車[11]，將水冷結晶器[8]移至自耗電極[5]之下方，并將水冷結晶器[8]的進、出水接頭與水冷系統[9]相通；用轉換開關[2]使中頻變壓器[3]成為中頻電源裝置[1]的負載；即可進行電渣重熔。其工作原理和過程與單相電渣爐相同(所不同的是流過自耗電極的電流不是工頻的，而是中頻的了)。在水冷結晶器[8]中，可以獲得金屬純度高、結晶質量好、與水冷結晶器[8]形狀相應的工件。
以上不難看出，本實用新型是一種結構簡單、用途廣泛、多功能、低成本，可用來小規模生產特殊鋼和有色金屬及其合金的小型設備。
權利要求1．一種可進行電渣重熔和有襯電渣熔煉的中頻感應爐，是將原中頻感應爐(主要包括中頻電源裝置[1]、爐體及傾爐機構[6]、感應器[7]、水冷系統[9]、水冷電纜[10])和單相電渣爐的部分部件(主要包括軟電纜[4]、自耗電極及升降機構[5]、水冷結晶器[8]、小車[11])，進行組合而成；其特征是加裝了轉換開關[2]、中頻變壓器[3]。轉換開關[2]的輸入端連接中頻電源裝置[1]的輸出端，轉換開關[2]的兩個輸出端分別連接中頻變壓器[3]的原繞組和接至感應器[7]的水冷電纜[10]；中頻變壓器[3]的副繞組通過軟電纜[4]連接自耗電極及升降機構[5]；爐體及傾爐機構[6]和水冷結晶器[8]均可安裝在小車[11]上。
2．根據權利要求1所述的一種可進行電渣重熔和有襯電渣熔煉的中頻感應爐，其特征是中頻電源裝置[1]通過轉換開關[2]可分別接通感應器[7]和自耗電極及升降機構[5]。
3．根據權利要求1所述的一種可進行電渣重熔和有襯電渣熔煉的中頻感應爐，其特征是爐體及傾爐機構[6]和水冷結晶器[8]均可通過小車[11]分別置于自耗電極及升降機構[5]之下。
專利摘要本實用新型公開了一種可進行電渣重熔和有襯電渣熔煉的中頻感應爐,它主要是加裝了一臺中頻變壓器[3]和一個轉換開關[2]對原中頻感應爐(圖中件1、6、7、9、10)和單相電渣爐(圖中件4、5、8、11)進行嫁接組合,中頻變壓器[3]的原繞組經轉換開關[2]接通中頻電源裝置[1]的輸出端,副繞組聯接軟電纜[4]至自耗電極[5];聯結中頻電源裝置[1]輸出端的轉換開關[2]可分別與中頻變壓器[3]和接通感應器[7]的水冷電纜[10]接合,構成一種具有感應熔煉、電渣重溶和有襯電渣熔煉的多功能電冶金設備。
文檔編號B22D23/00GK2309343SQ9722013
公開日1999年3月3日 申請日期1997年6月30日 優先權日1997年6月30日
發明者王起剛 申請人:王起剛