同轴导电大型板坯电渣炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种同轴导电大型板坯电渣炉，包括立柱式框架、底水箱和变压器，所述立柱式框架上安装有移动横梁，所述移动横梁上安装有电极摆动装置，所述电极摆动装置上安装有电极夹持导电装置；所述立柱式框架内侧沿竖向均匀平行布置有若干导电铜轴，所述导电铜轴上滑动安装有电刷总成，所述电刷总成与所述电极夹持导电装置连接；所述导电铜轴下方分别对应设置有轴线相同的导电铜管，所述导电铜管通过电流开关与所述底水箱连接；所述变压器设有若干对应平行布置的出线铜排和回线铜排，所述出线铜排和所述导电铜轴连接，所述回线铜排和所述导电铜管连接。本实用新型具有自动化程度高、变压器无功损耗低、操作简便等优点。
【专利说明】
同轴导电大型板坯电渣炉
技术领域
[0001]本实用新型涉及金属电渣重熔设备技术领域，尤其涉及一种同轴导电大型板坯电渣炉。
【背景技术】
[0002]电渣炉是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源对金属进行熔炼的一种冶金设备。电渣重熔后可降低钢中气体和夹杂物的含量，并获得成分均匀、组织致密、质量优异的钢锭。
[0003]目前国内或国外的电渣炉存在以下技术问题:
[0004](I)在冶炼大型板坯钢锭采用同轴导电短网时，由于板坯钢锭外形巨大且为扁形，现有的同轴导电技术无法均匀抵消其在大电流情况下产生的磁场，短网损失较大，造成大量的无功损失，能耗浪费高，增加了电渣钢锭的成本。
[0005](2)传统大型电渣炉中，重型自耗电极的斜度调节一直是干扰电渣熔铸质量的难题，由于假电极和自耗电极重量及整体长度增加，在大填充比的情况下，电极焊接过程中很难调整在适当位置，影响重熔生产的钢锭的质量和性能。
[0006](3)传统的电渣炉电极夹持装置的夹持位置在假电极的顶端，并且电极导电面的压力是由电极夹持力提供的，在电极的重量比较大时需要的夹持力是很大的，由此会导致电极导电面受力过大而变形受损，缩短使用寿命。
[0007](4)传统板坯电渣炉的脱模(即将冶炼完的钢锭从结晶器内取出)方式是钢锭熔炼完成后，拆下结晶器的冷却水管，将载有钢锭和结晶器的钢锭车从熔炼工位行驶到准备工位，将钢锭和结晶器整体吊装到外面的平台上，放倒并打开结晶器，将钢锭吊到保温炉内保温。这种脱模方式存在很多缺点:操作工需要到底坑内拆卸水管，作业不安全;水管内的水会流到底坑内形成积水;结晶器拆下冷却水管后，温度升高容易导致变形;钢锭熔炼完成后吊入保温炉的准备过程繁琐，钢锭移动时间太长不利于保证钢锭质量。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种整体结构设计合理、变压器无功损耗低、操作安全简便的同轴导电大型板坯电渣炉。
[0009]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:
[0010]同轴导电大型板坯电渣炉，包括立柱式框架、底水箱和变压器，所述立柱式框架上安装有可沿立柱上下移动的移动横梁，所述立柱式框架顶部安装有电极升降传动系统;所述移动横梁上安装有电极摆动装置，所述电极摆动装置上安装有电极夹持导电装置;所述立柱式框架内侧沿竖向均匀平行布置有若干导电铜轴，所述导电铜轴上滑动安装有电刷总成，所述电刷总成与所述电极夹持导电装置连接;所述导电铜轴下方分别对应设置有轴线相同的导电铜管，所述导电铜管通过电流开关与所述底水箱连接;所述变压器设有若干对应平行布置的出线铜排和回线铜排，所述出线铜排和所述导电铜轴连接，所述回线铜排和所述导电铜管连接。
[0011]作为优选的技术方案，还包括在线脱模装置，所述在线脱模装置包括安装于所述移动横梁上的吊装索具，所述立柱式框架的立柱上分别安装有液压提升装置，结晶器外壁上设置有与所述液压提升装置相配合的支撑肩。
[0012]作为优选的技术方案，所述电极摆动装置包括安装于所述移动横梁上的炉头，所述炉头的两端分别设置有炉头楔块，所述移动横梁上位于所述炉头楔块的底部设置有与所述炉头楔块配合的驱动楔块，所述驱动楔块与所述炉头楔块之间转动安装有滚轮，所述驱动楔块连接有伺服电动推杆。
[0013]作为优选的技术方案，所述电极夹持导电装置包括具有矩形开口且开口朝下的电极夹持器，电极包括假电极和自耗电极，所述假电极上端伸入所述电极夹持器的矩形开口内；所述电极夹持器的上部设有与假电极上端的插孔相配合的插销，所述插销连接有穿销油缸;所述电极夹持器的下部安装有浮动导电装置和夹紧驱动装置。
[0014]作为优选的技术方案，所述浮动导电装置包括四组分别由蝶形弹簧支撑的导电块，所述导电块通过软连接与所述电刷总成连接。
[0015]作为优选的技术方案，所述夹紧驱动装置包括蝶簧夹紧油缸，所述蝶簧夹紧油缸的伸缩端与所述电极夹持器的下端连接。
[0016]作为优选的技术方案，所述电极升降传动系统包括安装于所述立柱式框架顶端的两台伺服电机，所述伺服电机的输出端传动连接有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与所述移动横梁传动连接;所述滚珠丝杠上安装有绝对值编码器。
[0017]作为优选的技术方案，所述立柱式框架包括四根立柱，所述立柱上分别安装有镶嵌式导轨，所述移动横梁上安装有若干组与所述导轨相配合的导向轮。
[0018]由于采用了上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果:
[0019](I)利用多同轴导电将电渣炉冶炼电流与回路电流构成平行布置导电方式，抵消了电流穿过导体时产生的磁场，降低了变压器的无功损耗，成功克服了现有技术中因板坯钢锭外形巨大且为扁形无法均匀抵消其在大电流情况下产生的磁场的问题，在冶炼40吨板坯钢锭时的实际压降在1V以下；
[0020](2)通过采用所述在线脱模装置，利用液压系统动力强大的特点先将结晶器与钢锭脱开一定距离，然后再由安装在移动横梁上的吊装索具将结晶器完全吊出，完成脱模工序，载有钢锭的熔铸车行驶到准备工位，将钢锭吊入保温炉保温，作业安全性好，操作方便；液压提升装置通过液压平衡系统可做到同步运动，保证了结晶器的平稳脱模；
[0021](3)通过采用所述电极摆动装置，控制炉头两端底部的驱动楔块移动，使同样带有斜面的炉头产生摆动，驱动楔块上装有多排滚轮，楔块的移动变为滚轮的滚动，滚动摩擦摩擦力很小，可使驱动装置轻松的推动楔块移动，驱动楔块的移动通过斜面转换为向上的推力，使炉头产生摆动，从而调节电极的角度，保证电极与结晶器内壁平行；
[0022](4)通过采用所述电极夹持导电装置，导电块及电极导电面受到的压力与电极夹持力无关，电极的夹持是通过穿销油缸挂住电极然后再由碟簧夹紧油缸夹紧，而电极的导电则是通过浮动导电装置上的蝶形弹簧提供压力，避免了在夹持大型电极时因夹持力过大而压坏导电面，并且电极导电的接触位置在假电极下部，有效减小了短网的长度，进一步降低了无功损耗。
【附图说明】
[0023]以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中:
[0024]图1是本实用新型实施例的主视结构不意图；
[0025]图2是本实用新型实施例的侧视结构不意图；
[0026]图3是多同轴导电短网的结构示意图；
[0027]图4是电极摆动装置的结构示意图；
[0028]图5是电极夹持导电装置的结构示意图；
[0029]图6是在线脱模装置的结构示意图。
[0030]图中:101-立柱式框架；102-电极；103-结晶器；104-底水箱；105-变压器；106-移动横梁；107-导电铜轴；108-电刷总成；109-导电铜管；110-电流开关；111-渣池；112-板坯钢锭;200-电极升降传动系统;201-伺服电机;202-减速机;203-滚珠丝杠;300-电极摆动装置;301-炉头;302-炉头楔块;303-驱动楔块;304-滚轮;305-伺服电动推杆;400-电极夹持导电装置;401-矩形开口 ； 402-电极夹持器;403-插销;404-穿销油缸;405-蝶形弹簧;406-导电块;407-蝶簧夹紧油缸;500-在线脱模装置;501-吊装索具;502-液压提升装置;503-支撑肩；504-熔铸车。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
[0032]如图1至图6所示，同轴导电大型板坯电渣炉，包括立柱式框架101、电极102(包括假电极和自耗电极)、结晶器103、底水箱104和变压器105，所述立柱式框架101上安装有可沿立柱上下移动的移动横梁106，所述立柱式框架101顶部安装有电极升降传动系统200;所述移动横梁106上安装有电极摆动装置300，所述电极摆动装置300上安装有电极夹持导电装置400;立柱式框架101内侧位于所述结晶器103周围沿竖向均匀平行布置有若干导电铜轴107，所述导电铜轴107上滑动安装有电刷总成108，所述电刷总成108与所述电极夹持导电装置400连接;所述导电铜轴107下方分别对应设置有轴线相同的导电铜管109，所述导电铜管109通过电流开关110(采用大电流开关，可达44000A)与所述底水箱104连接;所述变压器105设有若干对应平行布置的出线铜排和回线铜排，所述出线铜排和所述导电铜轴107连接，所述回线铜排和所述导电铜管109连接，由此在变压器与电渣炉之间形成多同轴导电短网。
[0033]冶炼电流流向为:变压器—出线铜排—导电铜轴—电刷总成—电极夹持导电装置—假电极—自耗电极—结晶器内渣池—板还钢徒；
[0034]回路电流流向为:板坯钢锭—底水箱—电流开关—导电铜管—回线铜排—变压器。
[0035]利用多同轴导电将电渣炉冶炼电流与回路电流构成平行布置的导电方式，抵消了电流穿过导体时产生的磁场，降低了变压器的无功损耗，成功克服了现有技术中因板坯钢锭外形巨大且为扁形无法均匀抵消其在大电流情况下产生的磁场的问题，实验证明，在冶炼40吨板坯钢锭时的实际压降在1V以下。
[0036]参考图4，所述电极摆动装置300包括安装于所述移动横梁106上的炉头301，所述炉头301的两端分别设置有炉头楔块302，所述移动横梁106上位于所述炉头楔块302的底部设置有与所述炉头楔块302配合的驱动楔块303，所述驱动楔303块与所述炉头楔块302之间转动安装有滚轮304，所述驱动楔块303连接有伺服电动推杆305。通过控制炉头两台带楔块的伺服电动推杆来实现炉头摆动，就像抬扁担一样，伺服电动推杆的伸缩带动驱动楔块的移动，使同样带有斜面的炉头产生摆动。驱动楔块上装有多排滚轮，楔块的移动变为滚轮的滚动，滚动摩擦摩擦力很小，可使伺服电动推杆轻松的推动楔块移动，楔块的移动通过斜面转换为向上的推力，使炉头产生摆动。伺服电动推杆可精确控制炉头摆动的角度，从而调节自耗电极的角度，保证自耗电极与结晶器内壁平行，提高电渣重熔质量和性能。
[0037]参考图5，所述电极夹持导电装置400包括具有矩形开口401且开口朝下的电极夹持器402，假电极上端伸入所述电极夹持器402的矩形开口 401内；所述电极夹持器402的上部设有与假电极上端的喇叭形插孔相配合的插销403，所述插销403连接有穿销油缸404;所述电极夹持器402的下部安装有浮动导电装置和夹紧驱动装置。所述浮动导电装置包括四组分别由蝶形弹簧405支撑的导电块406，所述导电块406通过软连接与所述电刷总成108连接。所述夹紧驱动装置包括蝶簧夹紧油缸407，所述蝶簧夹紧油缸407的伸缩端与所述电极夹持器402的下端连接。本装置中导电面受到的压力与电极夹持力无关，电极的夹持是通过穿销油缸挂住电极然后再由碟簧夹紧油缸夹紧，而电极的导电则是通过浮动导电装置上的蝶形弹簧提供压力，避免了在夹持大型电极时因夹持力过大而压坏导电面，并且电极导电的接触位置在假电极下部，从而有效减小了短网的长度。
[0038]参考图6，还包括在线脱模装置500，所述在线脱模装置500包括安装于所述移动横梁106上的吊装索具501，所述立柱式框架101的立柱上分别安装有液压提升装置502，液压提升装置包括液压缸及提升臂等公知结构，不再赘述;所述结晶器103外壁上设置有与所述液压提升装置502相配合的支撑肩503。脱模时，利用液压系统动力强大的特点先将结晶器103与板坯钢锭112脱开一定距离，然后再由安装在移动横梁106上的吊装索具501将结晶器完全吊出，完成脱模工序;然后载有钢锭的熔铸车504行驶到准备工位，将钢锭吊入保温炉保温，作业安全、方便。
[0039]再参考图1和图2，所述电极升降传动系统200包括安装于所述立柱式框架101顶端的两台伺服电机201，所述伺服电机201的输出端通过减速机202传动连接有滚珠丝杠203，所述滚珠丝杠203与所述移动横梁106传动连接;升降机构承重100吨，采用了双电机减速机的冗余设计，单个电机即可以满足生产要求，保证了设备的可靠性，保证了电渣生产的连续性;所述滚珠丝杠203上安装有绝对值编码器，通过编码器位置反馈可精确控制电极位置。
[0040]本实施例中，炉体采用4立柱框架式结构，结构尺寸大，制造难度高。炉体高约16米，宽7米，长8米，底坑深2.5米。4根立柱上安装有镶嵌式导轨，所有立柱加工面(包括导轨面)为一次整体加工成型。
[0041]移动横梁为焊接结构件，尺寸和重量都很大。有16组导向轮安装在移动横梁上，移动横梁可沿4根立柱导轨面上下移动，调整导向轮可以调节移动横梁与立柱导轨面之间的间隙，以保证移动横梁上下运行平稳。
[0042]本设备安装有先进的称重系统，在移动横梁上安装有4套称重传感器模块，具有称量精度高、安装方便、结构新颖等特点；钢锭车具备升降、平移、横移、旋转功能，钢锭车称重150吨;大电流开关安装在钢锭车上，大电流开关由碟簧液压缸控制开合。变压器采用单相工频供电方式，为T型变压器，I档IV;
[0043]为了满足板坯电渣炉生产高品质钢材的要求，还配备有气氛保护系统、计算机控制系统，计算机控制系统具备可靠性、稳定性、连续性、工艺再现性、冗余控制等诸多优点，具有自动化程度高、控制平稳、灵敏度高、操作简便、经久耐用、可追溯性强等诸多特点，能够实现自动控制与手动控制相结合，从而确保熔炼过程不间断，充分满足大功率长时间冶炼要求。
[0044]以上所述仅为本实用新型示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
【主权项】
1.同轴导电大型板坯电渣炉，包括立柱式框架、底水箱和变压器，所述立柱式框架上安装有可沿立柱上下移动的移动横梁，所述立柱式框架顶部安装有电极升降传动系统；其特征在于:所述移动横梁上安装有电极摆动装置，所述电极摆动装置上安装有电极夹持导电装置;所述立柱式框架内侧沿竖向均匀平行布置有若干导电铜轴，所述导电铜轴上滑动安装有电刷总成，所述电刷总成与所述电极夹持导电装置连接;所述导电铜轴下方分别对应设置有轴线相同的导电铜管，所述导电铜管通过电流开关与所述底水箱连接;所述变压器设有若干对应平行布置的出线铜排和回线铜排，所述出线铜排和所述导电铜轴连接，所述回线铜排和所述导电铜管连接。2.如权利要求1所述的同轴导电大型板坯电渣炉，其特征在于:还包括在线脱模装置，所述在线脱模装置包括安装于所述移动横梁上的吊装索具，所述立柱式框架的立柱上分别安装有液压提升装置，结晶器外壁上设置有与所述液压提升装置相配合的支撑肩。3.如权利要求1所述的同轴导电大型板坯电渣炉，其特征在于:所述电极摆动装置包括安装于所述移动横梁上的炉头，所述炉头的两端分别设置有炉头楔块，所述移动横梁上位于所述炉头楔块的底部设置有与所述炉头楔块配合的驱动楔块，所述驱动楔块与所述炉头楔块之间转动安装有滚轮，所述驱动楔块连接有伺服电动推杆。4.如权利要求1所述的同轴导电大型板坯电渣炉，其特征在于:所述电极夹持导电装置包括具有矩形开口且开口朝下的电极夹持器，电极包括假电极和自耗电极，所述假电极上端伸入所述电极夹持器的矩形开口内；所述电极夹持器的上部设有与假电极上端的插孔相配合的插销，所述插销连接有穿销油缸;所述电极夹持器的下部安装有浮动导电装置和夹紧驱动装置。5.如权利要求4所述的同轴导电大型板坯电渣炉，其特征在于:所述浮动导电装置包括四组分别由蝶形弹簧支撑的导电块，所述导电块通过软连接与所述电刷总成连接。6.如权利要求5所述的同轴导电大型板坯电渣炉，其特征在于:所述夹紧驱动装置包括蝶簧夹紧油缸，所述蝶簧夹紧油缸的伸缩端与所述电极夹持器的下端连接。7.如权利要求1所述的同轴导电大型板坯电渣炉，其特征在于:所述电极升降传动系统包括安装于所述立柱式框架顶端的两台伺服电机，所述伺服电机的输出端传动连接有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与所述移动横梁传动连接;所述滚珠丝杠上安装有绝对值编码器。8.如权利要求1至7任一项所述的同轴导电大型板坯电渣炉，其特征在于:所述立柱式框架包括四根立柱，所述立柱上分别安装有镶嵌式导轨，所述移动横梁上安装有若干组与所述导轨相配合的导向轮。
【文档编号】C22B9/187GK205528968SQ201620302561
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】史永宁, 张培荣, 于景润, 张玉廷, 楚耕民
【申请人】潍坊亚东冶金设备有限公司