專利名稱：雙工位高效電渣爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬電渣重熔設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙工位高效電渣 爐，應(yīng)用在金屬重熔冶煉過程中。屬于電渣爐技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電渣爐是一種利用重熔電流產(chǎn)生熱能熔化插入渣池的自耗電極，金屬熔 滴通過渣液清洗后，在水冷結(jié)晶器中結(jié)晶成電渣錠的一種特殊冶煉設(shè)備。由 于渣液的去夾雜作用和良好的結(jié)晶條件，電渣重熔金屬具有良好的純凈度， 鑄態(tài)組織細(xì)致均勻，無白點(diǎn)及年輪狀偏析，硫含量極低，夾雜物細(xì)小彌散等 優(yōu)良性能。因此，電渣重熔在大中型鍛件、模塊毛坯生產(chǎn)中處于壟斷地位， 在優(yōu)質(zhì)工模具鋼、馬氏體時效鋼、雙相鋼管坯、冷軋軋輥電渣鋼占絕對優(yōu)勢， 電渣熔鑄異形件有獨(dú)特之處，國內(nèi)電渣鋼年產(chǎn)量已達(dá)幾十萬噸。因此，電渣 爐是特殊鋼廠必不可少的生產(chǎn)設(shè)備。目前，電渣爐均采用單個熔煉站的方式， 熔煉前的準(zhǔn)備和熔煉后的取錠，需花費(fèi)大量時間。因此，工作效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述效率低的缺陷，提出一種雙工位 高效電渣爐，通過采用雙工位方案，實(shí)現(xiàn)當(dāng)一工位在進(jìn)行重熔冶煉時，另一 工位可同時進(jìn)行烙煉前的準(zhǔn)備或熔煉后取錠的工作。如此，兩工位可交替進(jìn) 行相應(yīng)工作，效率倍增。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案其結(jié)構(gòu)是包括可轉(zhuǎn)動爐頭、固定熔煉站和電氣系統(tǒng)部分，其中可轉(zhuǎn)動爐頭部分在二個固定熔煉站之間定位是由結(jié)晶器電極
上部上的4個定位氣缸，定位氣缸中的氣缸活塞桿端部與電渣電源的回程電 路相聯(lián)，4個氣缸活塞桿插入結(jié)晶器電極下部的4根立柱上。電氣系統(tǒng)部分 的變壓器二次側(cè)短網(wǎng)通過固定在可轉(zhuǎn)動爐頭部分上的二次短網(wǎng)連接固定架 分別與可轉(zhuǎn)動爐頭部分上的滑動導(dǎo)電系統(tǒng)和結(jié)晶器電極上部相連接，結(jié)晶器 電極上部再通過其上的4個氣缸活塞桿插入固定熔煉站部分上的結(jié)晶器電極 下部的4根立柱上，與固定熔煉站部分相連接。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本電渣爐結(jié)構(gòu)為井式同軸系統(tǒng)，特點(diǎn)為單臂單相、雙爐 座、結(jié)晶器和底水箱一體脫膜方式，可在兩個熔煉站中任一個重熔鋼錠，每 支電渣錠不得使用一支以上的自耗電極。變壓器二次側(cè)短網(wǎng)采用平行布線和 逆向密排(同軸導(dǎo)電)模式，電極升降桿與短網(wǎng)的連接采用電刷組件完成， 每個熔煉站有4根立柱，內(nèi)設(shè)水冷電纜，構(gòu)成短網(wǎng)回路。使用高精度的電子 秤測量系統(tǒng)，可以快速計(jì)算自耗電極熔化速率，并實(shí)現(xiàn)熔化速率控制冶煉。 自動化控制采用熔化率控制和渣阻進(jìn)行控制，使熔煉時間穩(wěn)定。采用固渣起 弧。


附圖1是雙工位高效電渣爐結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖2是圖1的俯視圖。
圖中的l是電極進(jìn)給系統(tǒng)、2是水冷導(dǎo)電升降銅桿、3是電子秤支架、4 是滑動導(dǎo)電系統(tǒng)、5是井式框架、6是結(jié)晶器電極上部、7是結(jié)晶器電極下部、 8是結(jié)晶器、9是底水箱、IO是電極對中機(jī)構(gòu)、ll是壓力傳感器、12是自動 輔助電極夾持機(jī)構(gòu)、13是固定架、14是上煙罩、15是下煙罩、16是護(hù)欄、17是輔助電極、18是自耗電極、19是底水架。
具體實(shí)施例方式
對照附圖l，其結(jié)構(gòu)是包括可轉(zhuǎn)動爐頭、固定熔煉站和電氣系統(tǒng)部分， 其中可轉(zhuǎn)動爐頭部分在二個固定熔煉站之間定位是由結(jié)晶器電極上部6上的 4個定位氣缸，定位氣缸中的氣缸活塞桿端部與電渣電源的回程電路相聯(lián)，4 個氣缸活塞桿插入結(jié)晶器電極下部7的4根立柱上。電氣系統(tǒng)部分的變壓器 二次側(cè)短網(wǎng)通過固定在可轉(zhuǎn)動爐頭部分上的二次短網(wǎng)連接固定架13分別與 可轉(zhuǎn)動爐頭部分上的滑動導(dǎo)電系統(tǒng)4和結(jié)晶器電極上部6相連接，結(jié)晶器電 極上部6再通過其上的4個氣缸活塞桿插入固定熔煉站部分上的結(jié)晶器電極 下部7的4根立柱上，與固定熔煉站部分相連接。
所述的可轉(zhuǎn)動爐頭部分，其結(jié)構(gòu)包括井式框架5、電極進(jìn)給系統(tǒng)l、水 冷導(dǎo)電升降銅桿2、滑動導(dǎo)電系統(tǒng)4、輔助電極夾緊機(jī)構(gòu)12、 二次短網(wǎng)連接 固定架13、電子秤支架3、壓力傳感器11、電極對中機(jī)構(gòu)10、結(jié)晶器電極 上部6、上煙罩14,其中電極進(jìn)給系統(tǒng)l、水冷導(dǎo)電升降銅桿2、輔助電極 夾緊機(jī)構(gòu)12通過電子秤支架3支撐在三個壓力傳感器11上，上煙罩14固 定在井式框架5上，水冷導(dǎo)電升降銅桿2中下部連接關(guān)節(jié)軸承，電極對中機(jī) 構(gòu)10在水冷導(dǎo)電升降銅桿2頂部；滑動導(dǎo)電系統(tǒng)4中的滑動觸點(diǎn)組件連接 到水冷導(dǎo)電升降銅桿2，
所述的固定熔煉站部分包含了 二個固定熔煉站，每個固定熔煉站包含有 下煙罩15、結(jié)晶器電極下部7、結(jié)晶器8、底水箱9、底水架20，可轉(zhuǎn)動爐 頭部分在二個固定熔煉站之間是結(jié)晶器電極上部6上的4個定位氣缸，定位 氣缸中的氣缸活塞桿端部與電渣電源的回程電路相聯(lián)，4個氣缸活塞桿插結(jié)晶器電極下部7的4根立柱上，底水箱9內(nèi)部的4個活動銅觸頭與底水箱 導(dǎo)電銅板的接觸面是弧形的，4個活動銅觸頭與結(jié)晶器8表面的接觸是線性 接觸；下煙罩15則置放在固定熔煉站部分的結(jié)晶器8上，且下煙罩15開有 加料口和除塵吸風(fēng)口；
所述的電氣系統(tǒng)部分由高壓系統(tǒng)、低壓動力系統(tǒng)、儀表檢測系統(tǒng)以及由 PLC和工控計(jì)算機(jī)組成的二級計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)， 可轉(zhuǎn)動爐頭部分實(shí)現(xiàn)
*大電流的饋電(可實(shí)現(xiàn)同軸饋電)
*水冷導(dǎo)電升降銅桿與重熔電極的連接及承重
*電極的進(jìn)給
*連續(xù)稱重
*電極對中功能
*在二個固定熔煉站作切換
本發(fā)明采用同軸的滑動導(dǎo)電系統(tǒng)，有效地降低電耗。
短網(wǎng)連接通過滑動觸點(diǎn)組件連接到水冷導(dǎo)電升降銅桿2，再通過位于水 冷導(dǎo)電升降銅桿2下部的輔助電極夾緊機(jī)構(gòu)12，將電流傳入輔助電極17和 自耗電極18，電流通過自耗電極-渣池-熔池-鋼錠-底水箱及幾個回程導(dǎo)線， 按平行布線的方法用來獲得同軸大電流回路。
傳感器系統(tǒng)作為電極進(jìn)給系統(tǒng)的完整部分，傳感器系統(tǒng)是精確計(jì)算機(jī)熔速控 制的必須工具。所有不是基于電極重量為參數(shù)熔速的計(jì)算都被證明是不滿意 并且不精確的。
因此，必須嚴(yán)格設(shè)計(jì)精確的機(jī)械和電氣結(jié)構(gòu)來配合傳感器系統(tǒng)來獲得需要的精確數(shù)據(jù)。
這些是排除電極進(jìn)給系統(tǒng)中摩擦力的影響，把它們設(shè)計(jì)成系統(tǒng)內(nèi)力或 者通過穩(wěn)定柔軟的連接把它們從電子秤系統(tǒng)中隔離開；創(chuàng)建一個帶導(dǎo)向系統(tǒng) 的精確水平的電子秤支架3;使用高精度，溫度補(bǔ)償和電氣屏蔽的壓力傳感 器ll;使用高精度的電子測量系統(tǒng)，允許快速計(jì)算熔速。
水冷導(dǎo)電升降銅桿2的底部有一個提供料桿和輔助電極之間的可靠插入 和絕對接觸的自動輔助電極夾持機(jī)構(gòu)12。
水冷導(dǎo)電升降銅桿2內(nèi)部的吊桿對準(zhǔn)用戶的輔助電極17的配套接頭， 吊桿的滾珠保持架和輔助電極17接頭接上后，外部的銅管被氣動壓下，鎖 緊滾珠被凸輪環(huán)壓到輔助電極的插頭內(nèi)，水冷導(dǎo)電升降銅桿2底部銅平面輔 助電極鋼平面充分接觸穩(wěn)定可靠的保證大電流通過，不發(fā)熱受損。
水冷導(dǎo)電升降銅桿2中下部連接關(guān)節(jié)軸承，通過頂部的電極對中機(jī)構(gòu)10 使料桿作微量的弧型位移，從而實(shí)現(xiàn)料桿下方的對中調(diào)整。包括可矯正電極 的不對稱；縮小電極與結(jié)晶器圓弧上的危險；得到最合適的填充比。
電極進(jìn)給系統(tǒng)1由差動減速齒輪箱、連接傘齒輪箱、快速交流伺服電機(jī) 減速機(jī)、慢速伺服電機(jī)減速機(jī)完成滾珠絲杠的驅(qū)動。快速交流伺服電機(jī)減速 機(jī)用于進(jìn)料和脫錠等生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的快速運(yùn)動，慢速伺服電機(jī)具有高精度計(jì) 算器和信息反饋功能，用于電渣的重熔過程中滾珠絲杠的驅(qū)動。伺服電機(jī)具 有慣性低、重量輕、高超載容量和寬轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍，在重熔過程中可以很方 便的選用合適的速度來驅(qū)動電極以執(zhí)行裝載、卸載程序和重熔程序。
為了在重熔過程中準(zhǔn)確了解電極位置，本系統(tǒng)配置了絕對值旋轉(zhuǎn)編碼 器；絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器由同步齒型帶與滾珠絲杠連接的，由于采用了絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器，即使在斷電事故中還保留了該位置。因此， 一旦電源恢復(fù)也無 須"重新設(shè)置"。
煙罩與抽氣可實(shí)現(xiàn)氣氛保護(hù)，煙罩包含有上煙罩14和下煙罩15 二個部 分。上煙罩14設(shè)計(jì)成開啟式，有較好的密封性，固定在井式框架5上。
下煙罩15則置放在固定熔煉站部分的結(jié)晶器8上，且下煙罩15開有加 料口和除塵吸風(fēng)口。除塵通過排塵風(fēng)機(jī)直排。同時該封閉煙罩結(jié)構(gòu)可加保護(hù) 氣氛接口 (氬氣、干燥空氣等)，加小排量的吸風(fēng)口進(jìn)行動態(tài)控制，實(shí)現(xiàn)重 熔過程的氣氛保護(hù)。
固定熔煉站部分包含了二個固定熔煉站。每個固定熔煉站包含有下煙罩 15、結(jié)晶器電極下部7、結(jié)晶器8、底水箱9、底水架20等裝置。二個固定
熔煉站均提供熔煉電流的同軸回程通路。
可轉(zhuǎn)動爐頭部分在二個固定熔煉站之間的定位是由結(jié)晶器電極上部6 上的4個定位氣缸完成的，當(dāng)4個氣缸活塞桿上升到位后，可轉(zhuǎn)動爐頭部分
才能移動到另一個固定熔煉站的上方；活塞桿的端部與電渣電源的回程電路 相聯(lián)，4個氣缸活塞桿落下，插入結(jié)晶器電極下部7的4根立柱上。既確保 了電渣熔煉回路的可靠聯(lián)接，又保證可轉(zhuǎn)動爐頭部分在兩個固定熔煉站之間 的準(zhǔn)確定位。
在工作面和工作地坑的范圍內(nèi)，4根立柱與基礎(chǔ)固定，在立柱的內(nèi)部設(shè) 有4根水冷電纜與柱底部的活動銅觸頭相連接，保證了從結(jié)晶器底板來的電 流均勻地導(dǎo)入回程母線。
所述的底水箱9內(nèi)部的4個活動銅觸頭，采用4臺氣缸壓緊與放松的結(jié) 構(gòu)形式，活動銅觸頭與底水箱導(dǎo)電銅板的接觸面是弧形的，通過氣缸的壓力，保證4個活動銅觸頭與結(jié)晶器8表面的接觸是線性接觸，產(chǎn)生有效的低電阻 連接。
電氣系統(tǒng)部分由高壓系統(tǒng)、低壓動力系統(tǒng)、儀表檢測系統(tǒng)以及由PLC和 工控計(jì)算機(jī)組成的二級計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)， *電渣爐變壓器
電渣爐變壓器采用有載無級調(diào)壓方式。每臺電渣爐變壓器油冷卻器選用 雙筒式油冷卻器，實(shí)現(xiàn)一備一用的工作方式。 *變壓器二次側(cè)短網(wǎng)
變壓器二次側(cè)短網(wǎng)采用平行布線和同軸導(dǎo)電的模式，電流互感器串聯(lián)在 爐座的熔煉回路中，用以熔煉電流的測量和繼電保護(hù)；在引至底水箱銅板的
導(dǎo)電管回路中，配置分路電流互感器。 *電渣爐設(shè)備動力供電
爐座設(shè)備的動力用電采用二路電源供電，控制電源采用AC220V (50Hz) 和DC24V。動力配電柜配置必要的電信號測量儀表。電渣爐的上位計(jì)算機(jī)和 PLC電源采用不間斷電源供電。
本發(fā)明的工作過程開始一控制系統(tǒng)通電一可轉(zhuǎn)動爐頭部分轉(zhuǎn)動至一個 固定熔煉站上方一結(jié)晶器電極上部6上的4個定位氣缸活塞桿下降，插入結(jié) 晶器電極下部7的4根立柱上一水冷導(dǎo)電升降銅桿2下降至輔助電極17接 頭一外部的銅管被氣動壓下，鎖緊滾珠被凸輪環(huán)壓到輔助電極17的插頭內(nèi)， 水冷導(dǎo)電升降銅桿2底部銅平面即被鎖住，且與輔助電極鋼平面充分接觸一 電極進(jìn)給系統(tǒng)1中的快速交流伺服電機(jī)減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將水冷導(dǎo)電升降銅桿2、 輔助電極17和自耗電極18 —起提起到開始冶煉高度一輸入工藝參數(shù)一冶煉開始進(jìn)行，電極進(jìn)給系統(tǒng)l中的慢速伺服電機(jī)運(yùn)行，通過傳感器系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 采集，控制熔速一冶煉結(jié)束，電極進(jìn)給系統(tǒng)l中的快速交流伺服電機(jī)減速機(jī)
運(yùn)轉(zhuǎn)，將水冷導(dǎo)電升降銅桿2、輔助電極17和剩余的自耗電極18—起提出 結(jié)晶器。同時，結(jié)晶器電極上部6上的4個定位氣缸活塞桿縮回，脫離結(jié)晶 器電極下部7的4根立柱一可轉(zhuǎn)動爐頭部分轉(zhuǎn)動至取剩余電極工位一水冷導(dǎo) 電升降銅桿2下降一外部的銅管被氣動提起，鎖緊滾珠被凸輪環(huán)退出輔助電 極17的插頭外，水冷導(dǎo)電升降銅桿2底部銅平面即被解鎖一電極進(jìn)給系統(tǒng)1 中的快速交流伺服電機(jī)減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將水冷導(dǎo)電升降銅桿2、輔助電極17 和剩余的自耗電極18 —起提起到可轉(zhuǎn)動爐頭部分的轉(zhuǎn)動高度一可轉(zhuǎn)動爐頭 部分轉(zhuǎn)動至另一個固定熔煉站上方一進(jìn)入下一循環(huán)。同時，關(guān)閉和拆卸結(jié)晶 器8和底水箱9的冷卻水快換接頭，并將和底水箱9與底水架20固定螺栓 拆卸一使用吊車，將結(jié)晶器8和底水箱9吊出到地面脫錠工段，進(jìn)行脫錠一 脫錠、取錠完成后，將結(jié)晶器8和底水箱9重新連接好一將結(jié)晶器8和底水 箱9重新吊入固定熔煉站工位，將底水箱9與底水架20使用螺栓固定，再 連接并打開結(jié)晶器8和底水箱9的冷卻水快換接頭一置入電渣后，將已連接 好的自耗電極和輔助電極吊入結(jié)晶器內(nèi)，準(zhǔn)備冶煉。
權(quán)利要求
1、雙工位高效電渣爐，其特征是包括可轉(zhuǎn)動爐頭、固定熔煉站和電氣系統(tǒng)部分；其中可轉(zhuǎn)動爐頭部分在二個固定熔煉站之間定位是由結(jié)晶器電極上部上的4個定位氣缸，定位氣缸中的氣缸活塞桿端部與電渣電源的回程電路相聯(lián)；電氣系統(tǒng)部分中的變壓器二次側(cè)短網(wǎng)通過固定在可轉(zhuǎn)動爐頭部分上的二次短網(wǎng)連接固定架分別與可轉(zhuǎn)動爐頭部分上的滑動導(dǎo)電系統(tǒng)和結(jié)晶器電極上部相連接，結(jié)晶器電極上部通過4個氣缸活塞桿插入固定熔煉站部分上的結(jié)晶器電極下部的4根立柱上，與固定熔煉站部分相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙工位高效電渣爐，其特征是所述的可轉(zhuǎn)動 爐頭部分中的電極進(jìn)給系統(tǒng)、水冷導(dǎo)電升降銅桿、輔助電極夾緊機(jī)構(gòu)通過電 子秤支架支撐在三個壓力傳感器上，上煙罩固定在井式框架上，水冷導(dǎo)電升 降銅桿中下部連接關(guān)節(jié)軸承，電極對中機(jī)構(gòu)在水冷導(dǎo)電升降銅桿頂部；滑動 導(dǎo)電系統(tǒng)中的滑動觸點(diǎn)組件連接到水冷導(dǎo)電升降銅桿。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙工位高效電渣爐，其特征是所述的固定 熔煉站部分包含了二個固定熔煉站，每個固定熔煉站中的底水箱內(nèi)部的4個 活動銅觸頭與底水箱導(dǎo)電銅板的接觸面是弧形的，4個活動銅觸頭與結(jié)晶器 表面的接觸是線性接觸；下煙罩則置放在固定熔煉站部分的結(jié)晶器上，且下 煙罩開有加料口和除塵吸風(fēng)口。
4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙工位高效電渣爐，其特征是所述的上煙罩 和下煙罩組成煙罩，上煙罩設(shè)計(jì)成開啟式，固定在井式框架上。
全文摘要
本發(fā)明是雙工位高效電渣爐，其特征是可轉(zhuǎn)動爐頭部分在二個固定熔煉站之間定位是由結(jié)晶器電極上部上的4個定位氣缸，定位氣缸中的氣缸活塞桿端部與電渣電源的回程電路相聯(lián)；電氣系統(tǒng)部分中的變壓器二次側(cè)短網(wǎng)通過固定在可轉(zhuǎn)動爐頭部分上的二次短網(wǎng)連接固定架分別與可轉(zhuǎn)動爐頭部分上的滑動導(dǎo)電系統(tǒng)和結(jié)晶器電極上部相連接，結(jié)晶器電極上部通過4個氣缸活塞桿插入固定熔煉站部分上的結(jié)晶器電極下部的4根立柱上，與固定熔煉站部分相連接。優(yōu)點(diǎn)解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的效率低的缺陷，通過采用雙工位方案，實(shí)現(xiàn)當(dāng)一工位在進(jìn)行重熔冶煉時，另一工位可同時進(jìn)行熔煉前的準(zhǔn)備或熔煉后取錠的工作。如此，兩工位可交替進(jìn)行相應(yīng)工作，效率倍增。
文檔編號C22B9/16GK101457297SQ20091002864
公開日2009年6月17日 申請日期2009年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月7日
發(fā)明者朱興發(fā), 陳志強(qiáng) 申請人:朱興發(fā)