專利名稱:磁鏡式直流電弧爐的制作方法
本發(fā)明創(chuàng)造屬于冶煉設(shè)備領(lǐng)域，更確切地說，是一種電弧爐。可用在工業(yè)生產(chǎn)中冶煉金屬，特別是煉鋼，以及冶煉電石、硅化合物、黃磷。
在現(xiàn)代冶煉設(shè)備中，電弧爐多采用三相交流供電、交流供電存在著功率因數(shù)低，三相電流不平衡，二次短網(wǎng)損耗大，交流電弧不穩(wěn)，噪音大，耐火材料消耗多等缺點(diǎn)。隨著大功率硅整流元件的問世，把電弧爐改為直流供電已成為可能的事情。瑞典ASEA公司和西德KRUpp公司合作、于1983年采用單電極結(jié)構(gòu)，制造了世界上用于煉鋼生產(chǎn)的五十噸直流電弧爐，即SE直流電弧爐。參見西德《Single Electrode DC Arc Furn－ace Jointly developed by ASEA and KRUpp》資料。
已有的直流電弧爐，電氣主迴路是電抗器與高壓電源相接，經(jīng)斷路器通入變壓器一次側(cè)，降壓后由硅二極管整流成為直流電，其負(fù)極和石墨電極相連，正極接在爐子的底電極上，機(jī)械部分包括爐蓋、爐體以及可調(diào)高度的電極支持臂。
SE直流電弧爐，雖稱單電極結(jié)構(gòu)、但實(shí)際上它是有四個(gè)電極，爐子正中的石墨電極為主電極、爐底中部還有一個(gè)大面積的銅電極稱為底電極，為了克服引弧的困難，又在主電極左右對(duì)稱設(shè)置了兩個(gè)銅電極作為輔助電極。
底電極存在著不可克服的矛盾在現(xiàn)有材料中凡是電的良導(dǎo)體都是熱的良導(dǎo)體，底電極要具有好的導(dǎo)電性，則必然會(huì)有大量的熱損失，底電極要具有較好的絕熱性能，又必然增大電阻，導(dǎo)電過程中產(chǎn)生較大的I2RT損耗。
為了盡量減少熱損耗，底電極采取了十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，即在爐子的底部放入占底面積80％的銅板，上面用鎂砂、石墨磚蓋住，然后再用白云石耐磨襯或用鎂磚之間夾上薄鋼板加以覆蓋，底部用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻。這樣，使得設(shè)備制造和維修困難，總投資加大。另外，當(dāng)爐底補(bǔ)修或出鋼后，殘留的鋼渣會(huì)使下次冶煉造成底電極接觸不良，I2RT損耗加大，因此不得不借助兩根輔助電極才能引弧工作，由于底電極存在上述缺點(diǎn)，因此不能適應(yīng)生產(chǎn)上的需要。
本發(fā)明創(chuàng)造的目的是為了克服SE直流電弧爐的缺點(diǎn)，取消底電極，制造一種多電極直流供電的電弧爐。
本發(fā)明創(chuàng)造是在普通電弧爐爐體的上部垂直于爐體中心線增設(shè)一個(gè)環(huán)繞爐體的磁鏡線圈，磁鏡線圈的作用是，使?fàn)t體內(nèi)部形成一個(gè)上強(qiáng)下弱的磁場，因?yàn)樵摯艌鰧?duì)帶電粒子有反射作用，故稱為磁鏡。此磁鏡磁場在弧區(qū)的磁場強(qiáng)度大于50奧斯特時(shí)，可以有效地約束電弧等離子體。磁鏡磁場和電極及其供電母線的電流產(chǎn)生的磁場在弧區(qū)附近的綜合磁場方向應(yīng)通向爐料，并盡量遠(yuǎn)離爐墻。
在多電極結(jié)構(gòu)的電弧爐中，一個(gè)電極電流產(chǎn)生的磁場會(huì)把其他電極弧區(qū)的電弧等離子體吹向爐墻。磁鏡的作用防止了電弧的偏吹，因而可以采用直流多電極供電的技術(shù)方案來克服SE直流電弧爐底電極存在的缺點(diǎn)。
本發(fā)明創(chuàng)造還采用了真空接觸器和可控硅開關(guān)串聯(lián)后和電抗器并聯(lián)組合電路，使電抗器在電流為零或短路時(shí)串入電路中，保證了短路電流小。正常工作時(shí)，電抗器被短接，損耗小，可以選用小容量的電抗器。
本發(fā)明創(chuàng)造使用的石墨電極及其接頭中心，有一個(gè)φ15毫米的通孔。當(dāng)冶煉過程在氧化期?？纱等雺嚎s空氣；進(jìn)入還原期?？纱等攵趸蓟驓鍤猓诖松淞鞯臄y帶下，可以改變不帶電的熱空氣的對(duì)流方向，提高電弧與爐料的熱交換效率，減少電極和爐蓋的燒損。
本發(fā)明創(chuàng)造對(duì)大功率整流器硅二極管元件，采用輻射式對(duì)稱并聯(lián)電路，均流效果好。
磁鏡式直流電弧爐的優(yōu)點(diǎn)由于磁鏡的作用，使弧區(qū)的電弧等離子體的絕大部分被反射入爐料中，大大縮短了熔化期的時(shí)間，顯著地提高了電弧爐的熱效率。同時(shí)，因大量等離子體被反射進(jìn)入爐料中，所以化學(xué)反應(yīng)迅速。
另外，等離子體很難達(dá)到爐墻、爐蓋和電極外周表面，故耐火材料和電極的消耗顯著下降。
由于磁場和熔化了的爐料中的直流電流相作用，產(chǎn)生攪拌力使?fàn)t料溫度、成分均勻。
磁鏡式直流電弧爐具有生產(chǎn)效率高，材料消耗低，產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn)，對(duì)于現(xiàn)有電弧爐的改造，提供了先進(jìn)的技術(shù)方案。
一個(gè)實(shí)際容量為20噸，變壓器容量為7000千伏安的磁鏡式直流電弧爐的構(gòu)成見附圖。
電網(wǎng)電流通過電源隔離開關(guān)〔1〕與斷路器〔2〕連接，電抗器〔3〕串接在斷路器和變壓器〔6〕之間，真空接觸器〔4〕和可控硅開關(guān)〔5〕串接后與電抗器并聯(lián)，經(jīng)硅二極管整流器〔7〕整為直流，直流電源的負(fù)極與兩側(cè)石墨電極〔12〕相接，正極與中間石墨電極〔11〕相接，石墨電極穿過爐蓋〔9〕進(jìn)入爐腔，爐體〔13〕的上部繞有磁鏡線圈〔8〕，并和磁鏡電源〔10〕連接。
權(quán)利要求
1.用于冶煉金屬、電石、硅化合物、黃磷、特別是用于煉鋼的磁鏡式直流電弧爐，其電氣部分包括斷路器、電抗器、變壓器、硅二極管整流器，機(jī)械部分包括爐蓋和爐體，其特征在于所述的磁鏡式直流電弧爐是在普通的電弧爐爐體的上部，垂直于爐體中心線增設(shè)一個(gè)環(huán)繞爐體的磁鏡線圈，并和磁鏡電源相接，電抗器是串接在斷路器和變壓器之間，經(jīng)硅二極管整流器整流后的直流電源的負(fù)極和兩側(cè)石墨電極相接，正極和中間石墨電極連接。
2.按照權(quán)利要求
1所述的磁鏡式直流電弧爐，其特征在于所述的電抗器并聯(lián)了真空接觸器與可控硅開關(guān)串接的電路。
3.按照權(quán)利要求
1所述的磁鏡式直流電弧爐，其特征在于所述的硅二極管整流器，采用輻射式對(duì)稱并聯(lián)電路。
4.按照權(quán)利要求
1所述的磁鏡式直流電弧爐，其特征在于所述的石墨電極中心有直徑為15毫米的通孔，供吹入壓縮空氣或二氧化炭氣體用。
專利摘要
本實(shí)用新型是用于冶煉金屬、硅化合物及電石等材料的磁鏡式直流電弧爐。屬于冶煉設(shè)備范疇。磁鏡式直流電弧爐是在普通的電弧爐爐體上部，垂直于爐體中心線增設(shè)一個(gè)環(huán)繞爐體的磁鏡線圈。此磁鏡線圈產(chǎn)生的磁場控制了直流電弧的偏吹。因此，可以采用多電極直流供電的結(jié)構(gòu)，來克服單電極直流電弧爐在設(shè)置底電極上的缺點(diǎn)，從而使得磁鏡式直流電弧爐具有生產(chǎn)效率高、材料消耗低、產(chǎn)品質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F27B3/08GK85203717SQ85203717
公開日1986年5月21日 申請(qǐng)日期1985年9月5日
發(fā)明者王子燊, 湯義忠 申請(qǐng)人:太原重型機(jī)器廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan