专利名称：双工位高效电渣炉的制作方法
技术领域：
本发明属于金属电渣重熔设备技术领域，特别涉及一种双工位高效电渣 炉，应用在金属重熔冶炼过程中。属于电渣炉技术领域。
背景技术：
电渣炉是一种利用重熔电流产生热能熔化插入渣池的自耗电极，金属熔 滴通过渣液清洗后，在水冷结晶器中结晶成电渣锭的一种特殊冶炼设备。由 于渣液的去夹杂作用和良好的结晶条件，电渣重熔金属具有良好的纯净度， 铸态组织细致均匀，无白点及年轮状偏析，硫含量极低，夹杂物细小弥散等 优良性能。因此，电渣重熔在大中型锻件、模块毛坯生产中处于垄断地位， 在优质工模具钢、马氏体时效钢、双相钢管坯、冷轧轧辊电渣钢占绝对优势， 电渣熔铸异形件有独特之处，国内电渣钢年产量已达几十万吨。因此，电渣 炉是特殊钢厂必不可少的生产设备。目前，电渣炉均采用单个熔炼站的方式， 熔炼前的准备和熔炼后的取锭，需花费大量时间。因此，工作效率低。
发明内容
本发明为了解决现有技术所存在的上述效率低的缺陷，提出一种双工位 高效电渣炉，通过采用双工位方案，实现当一工位在进行重熔冶炼时，另一 工位可同时进行烙炼前的准备或熔炼后取锭的工作。如此，两工位可交替进 行相应工作，效率倍增。
本发明的技术解决方案其结构是包括可转动炉头、固定熔炼站和电气系统部分，其中可转动炉头部分在二个固定熔炼站之间定位是由结晶器电极
上部上的4个定位气缸，定位气缸中的气缸活塞杆端部与电渣电源的回程电 路相联，4个气缸活塞杆插入结晶器电极下部的4根立柱上。电气系统部分 的变压器二次侧短网通过固定在可转动炉头部分上的二次短网连接固定架 分别与可转动炉头部分上的滑动导电系统和结晶器电极上部相连接，结晶器 电极上部再通过其上的4个气缸活塞杆插入固定熔炼站部分上的结晶器电极 下部的4根立柱上，与固定熔炼站部分相连接。
本发明的优点本电渣炉结构为井式同轴系统，特点为单臂单相、双炉 座、结晶器和底水箱一体脱膜方式，可在两个熔炼站中任一个重熔钢锭，每 支电渣锭不得使用一支以上的自耗电极。变压器二次侧短网采用平行布线和 逆向密排(同轴导电)模式，电极升降杆与短网的连接采用电刷组件完成， 每个熔炼站有4根立柱，内设水冷电缆，构成短网回路。使用高精度的电子 秤测量系统，可以快速计算自耗电极熔化速率，并实现熔化速率控制冶炼。 自动化控制采用熔化率控制和渣阻进行控制，使熔炼时间稳定。采用固渣起 弧。
附图1是双工位高效电渣炉结构示意图。 附图2是图1的俯视图。
图中的l是电极进给系统、2是水冷导电升降铜杆、3是电子秤支架、4 是滑动导电系统、5是井式框架、6是结晶器电极上部、7是结晶器电极下部、 8是结晶器、9是底水箱、IO是电极对中机构、ll是压力传感器、12是自动 辅助电极夹持机构、13是固定架、14是上烟罩、15是下烟罩、16是护栏、17是辅助电极、18是自耗电极、19是底水架。
具体实施例方式
对照附图l，其结构是包括可转动炉头、固定熔炼站和电气系统部分， 其中可转动炉头部分在二个固定熔炼站之间定位是由结晶器电极上部6上的 4个定位气缸，定位气缸中的气缸活塞杆端部与电渣电源的回程电路相联，4 个气缸活塞杆插入结晶器电极下部7的4根立柱上。电气系统部分的变压器 二次侧短网通过固定在可转动炉头部分上的二次短网连接固定架13分别与 可转动炉头部分上的滑动导电系统4和结晶器电极上部6相连接，结晶器电 极上部6再通过其上的4个气缸活塞杆插入固定熔炼站部分上的结晶器电极 下部7的4根立柱上，与固定熔炼站部分相连接。
所述的可转动炉头部分，其结构包括井式框架5、电极进给系统l、水 冷导电升降铜杆2、滑动导电系统4、辅助电极夹紧机构12、 二次短网连接 固定架13、电子秤支架3、压力传感器11、电极对中机构10、结晶器电极 上部6、上烟罩14,其中电极进给系统l、水冷导电升降铜杆2、辅助电极 夹紧机构12通过电子秤支架3支撑在三个压力传感器11上，上烟罩14固 定在井式框架5上，水冷导电升降铜杆2中下部连接关节轴承，电极对中机 构10在水冷导电升降铜杆2顶部；滑动导电系统4中的滑动触点组件连接 到水冷导电升降铜杆2，
所述的固定熔炼站部分包含了 二个固定熔炼站，每个固定熔炼站包含有 下烟罩15、结晶器电极下部7、结晶器8、底水箱9、底水架20，可转动炉 头部分在二个固定熔炼站之间是结晶器电极上部6上的4个定位气缸，定位 气缸中的气缸活塞杆端部与电渣电源的回程电路相联，4个气缸活塞杆插结晶器电极下部7的4根立柱上，底水箱9内部的4个活动铜触头与底水箱 导电铜板的接触面是弧形的，4个活动铜触头与结晶器8表面的接触是线性 接触；下烟罩15则置放在固定熔炼站部分的结晶器8上，且下烟罩15开有 加料口和除尘吸风口；
所述的电气系统部分由高压系统、低压动力系统、仪表检测系统以及由 PLC和工控计算机组成的二级计算机控制系统， 可转动炉头部分实现
*大电流的馈电(可实现同轴馈电)
*水冷导电升降铜杆与重熔电极的连接及承重
*电极的进给
*连续称重
*电极对中功能
*在二个固定熔炼站作切换
本发明采用同轴的滑动导电系统，有效地降低电耗。
短网连接通过滑动触点组件连接到水冷导电升降铜杆2，再通过位于水 冷导电升降铜杆2下部的辅助电极夹紧机构12，将电流传入辅助电极17和 自耗电极18，电流通过自耗电极-渣池-熔池-钢锭-底水箱及几个回程导线， 按平行布线的方法用来获得同轴大电流回路。
传感器系统作为电极进给系统的完整部分，传感器系统是精确计算机熔速控 制的必须工具。所有不是基于电极重量为参数熔速的计算都被证明是不满意 并且不精确的。
因此，必须严格设计精确的机械和电气结构来配合传感器系统来获得需要的精确数据。
这些是排除电极进给系统中摩擦力的影响，把它们设计成系统内力或 者通过稳定柔软的连接把它们从电子秤系统中隔离开；创建一个带导向系统 的精确水平的电子秤支架3;使用高精度，温度补偿和电气屏蔽的压力传感 器ll;使用高精度的电子测量系统，允许快速计算熔速。
水冷导电升降铜杆2的底部有一个提供料杆和辅助电极之间的可靠插入 和绝对接触的自动辅助电极夹持机构12。
水冷导电升降铜杆2内部的吊杆对准用户的辅助电极17的配套接头， 吊杆的滚珠保持架和辅助电极17接头接上后，外部的铜管被气动压下，锁 紧滚珠被凸轮环压到辅助电极的插头内，水冷导电升降铜杆2底部铜平面辅 助电极钢平面充分接触稳定可靠的保证大电流通过，不发热受损。
水冷导电升降铜杆2中下部连接关节轴承，通过顶部的电极对中机构10 使料杆作微量的弧型位移，从而实现料杆下方的对中调整。包括可矫正电极 的不对称；缩小电极与结晶器圆弧上的危险；得到最合适的填充比。
电极进给系统1由差动减速齿轮箱、连接伞齿轮箱、快速交流伺服电机 减速机、慢速伺服电机减速机完成滚珠丝杠的驱动。快速交流伺服电机减速 机用于进料和脱锭等生产准备工作的快速运动，慢速伺服电机具有高精度计 算器和信息反馈功能，用于电渣的重熔过程中滚珠丝杠的驱动。伺服电机具 有惯性低、重量轻、高超载容量和宽转速调整范围，在重熔过程中可以很方 便的选用合适的速度来驱动电极以执行装载、卸载程序和重熔程序。
为了在重熔过程中准确了解电极位置，本系统配置了绝对值旋转编码 器；绝对值旋转编码器由同步齿型带与滚珠丝杠连接的，由于采用了绝对值旋转编码器，即使在断电事故中还保留了该位置。因此， 一旦电源恢复也无 须"重新设置"。
烟罩与抽气可实现气氛保护，烟罩包含有上烟罩14和下烟罩15 二个部 分。上烟罩14设计成开启式，有较好的密封性，固定在井式框架5上。
下烟罩15则置放在固定熔炼站部分的结晶器8上，且下烟罩15开有加 料口和除尘吸风口。除尘通过排尘风机直排。同时该封闭烟罩结构可加保护 气氛接口 (氩气、干燥空气等)，加小排量的吸风口进行动态控制，实现重 熔过程的气氛保护。
固定熔炼站部分包含了二个固定熔炼站。每个固定熔炼站包含有下烟罩 15、结晶器电极下部7、结晶器8、底水箱9、底水架20等装置。二个固定
熔炼站均提供熔炼电流的同轴回程通路。
可转动炉头部分在二个固定熔炼站之间的定位是由结晶器电极上部6 上的4个定位气缸完成的，当4个气缸活塞杆上升到位后，可转动炉头部分
才能移动到另一个固定熔炼站的上方；活塞杆的端部与电渣电源的回程电路 相联，4个气缸活塞杆落下，插入结晶器电极下部7的4根立柱上。既确保 了电渣熔炼回路的可靠联接，又保证可转动炉头部分在两个固定熔炼站之间 的准确定位。
在工作面和工作地坑的范围内，4根立柱与基础固定，在立柱的内部设 有4根水冷电缆与柱底部的活动铜触头相连接，保证了从结晶器底板来的电 流均匀地导入回程母线。
所述的底水箱9内部的4个活动铜触头，采用4台气缸压紧与放松的结 构形式，活动铜触头与底水箱导电铜板的接触面是弧形的，通过气缸的压力，保证4个活动铜触头与结晶器8表面的接触是线性接触，产生有效的低电阻 连接。
电气系统部分由高压系统、低压动力系统、仪表检测系统以及由PLC和 工控计算机组成的二级计算机控制系统， *电渣炉变压器
电渣炉变压器采用有载无级调压方式。每台电渣炉变压器油冷却器选用 双筒式油冷却器，实现一备一用的工作方式。 *变压器二次侧短网
变压器二次侧短网采用平行布线和同轴导电的模式，电流互感器串联在 炉座的熔炼回路中，用以熔炼电流的测量和继电保护；在引至底水箱铜板的
导电管回路中，配置分路电流互感器。 *电渣炉设备动力供电
炉座设备的动力用电采用二路电源供电，控制电源采用AC220V (50Hz) 和DC24V。动力配电柜配置必要的电信号测量仪表。电渣炉的上位计算机和 PLC电源采用不间断电源供电。
本发明的工作过程开始一控制系统通电一可转动炉头部分转动至一个 固定熔炼站上方一结晶器电极上部6上的4个定位气缸活塞杆下降，插入结 晶器电极下部7的4根立柱上一水冷导电升降铜杆2下降至辅助电极17接 头一外部的铜管被气动压下，锁紧滚珠被凸轮环压到辅助电极17的插头内， 水冷导电升降铜杆2底部铜平面即被锁住，且与辅助电极钢平面充分接触一 电极进给系统1中的快速交流伺服电机减速机运转，将水冷导电升降铜杆2、 辅助电极17和自耗电极18 —起提起到开始冶炼高度一输入工艺参数一冶炼开始进行，电极进给系统l中的慢速伺服电机运行，通过传感器系统的数据 采集，控制熔速一冶炼结束，电极进给系统l中的快速交流伺服电机减速机
运转，将水冷导电升降铜杆2、辅助电极17和剩余的自耗电极18—起提出 结晶器。同时，结晶器电极上部6上的4个定位气缸活塞杆縮回，脱离结晶 器电极下部7的4根立柱一可转动炉头部分转动至取剩余电极工位一水冷导 电升降铜杆2下降一外部的铜管被气动提起，锁紧滚珠被凸轮环退出辅助电 极17的插头外，水冷导电升降铜杆2底部铜平面即被解锁一电极进给系统1 中的快速交流伺服电机减速机运转，将水冷导电升降铜杆2、辅助电极17 和剩余的自耗电极18 —起提起到可转动炉头部分的转动高度一可转动炉头 部分转动至另一个固定熔炼站上方一进入下一循环。同时，关闭和拆卸结晶 器8和底水箱9的冷却水快换接头，并将和底水箱9与底水架20固定螺栓 拆卸一使用吊车，将结晶器8和底水箱9吊出到地面脱锭工段，进行脱锭一 脱锭、取锭完成后，将结晶器8和底水箱9重新连接好一将结晶器8和底水 箱9重新吊入固定熔炼站工位，将底水箱9与底水架20使用螺栓固定，再 连接并打开结晶器8和底水箱9的冷却水快换接头一置入电渣后，将已连接 好的自耗电极和辅助电极吊入结晶器内，准备冶炼。
权利要求
1、双工位高效电渣炉，其特征是包括可转动炉头、固定熔炼站和电气系统部分；其中可转动炉头部分在二个固定熔炼站之间定位是由结晶器电极上部上的4个定位气缸，定位气缸中的气缸活塞杆端部与电渣电源的回程电路相联；电气系统部分中的变压器二次侧短网通过固定在可转动炉头部分上的二次短网连接固定架分别与可转动炉头部分上的滑动导电系统和结晶器电极上部相连接，结晶器电极上部通过4个气缸活塞杆插入固定熔炼站部分上的结晶器电极下部的4根立柱上，与固定熔炼站部分相连接。
2、 根据权利要求1所述的双工位高效电渣炉，其特征是所述的可转动 炉头部分中的电极进给系统、水冷导电升降铜杆、辅助电极夹紧机构通过电 子秤支架支撑在三个压力传感器上，上烟罩固定在井式框架上，水冷导电升 降铜杆中下部连接关节轴承，电极对中机构在水冷导电升降铜杆顶部；滑动 导电系统中的滑动触点组件连接到水冷导电升降铜杆。
3、根据权利要求1所述的双工位高效电渣炉，其特征是所述的固定 熔炼站部分包含了二个固定熔炼站，每个固定熔炼站中的底水箱内部的4个 活动铜触头与底水箱导电铜板的接触面是弧形的，4个活动铜触头与结晶器 表面的接触是线性接触；下烟罩则置放在固定熔炼站部分的结晶器上，且下 烟罩开有加料口和除尘吸风口。
4、根据权利要求2所述的双工位高效电渣炉，其特征是所述的上烟罩 和下烟罩组成烟罩，上烟罩设计成开启式，固定在井式框架上。
全文摘要
本发明是双工位高效电渣炉，其特征是可转动炉头部分在二个固定熔炼站之间定位是由结晶器电极上部上的4个定位气缸，定位气缸中的气缸活塞杆端部与电渣电源的回程电路相联；电气系统部分中的变压器二次侧短网通过固定在可转动炉头部分上的二次短网连接固定架分别与可转动炉头部分上的滑动导电系统和结晶器电极上部相连接，结晶器电极上部通过4个气缸活塞杆插入固定熔炼站部分上的结晶器电极下部的4根立柱上，与固定熔炼站部分相连接。优点解决了现有技术所存在的效率低的缺陷，通过采用双工位方案，实现当一工位在进行重熔冶炼时，另一工位可同时进行熔炼前的准备或熔炼后取锭的工作。如此，两工位可交替进行相应工作，效率倍增。
文档编号C22B9/16GK101457297SQ20091002864
公开日2009年6月17日 申请日期2009年1月7日 优先权日2009年1月7日
发明者朱兴发, 陈志强 申请人:朱兴发