专利名称：一种具有电极称重功能的横臂移动式电渣炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电渣炉装置，特别涉及一种具有电极称重功能的横臂移动式电渣炉。
背景技术：
电渣重熔钢锭具有金属纯净、组织致密、成分均勻、表面光洁及优异的力学性能等诸多优点，因此电渣重熔一直是生产特种钢锭材料的重要手段。电渣重熔过程是一个非常复杂的物理化学过程，存在电磁场、流场及温度场等的综合作用，其中发生夹杂物的吸收和溶解、夹杂物分解、改善钢锭凝固组织、提高最终产品性能等多个作用。电渣重熔过程的稳定性及电极的熔化速度对钢锭的凝固组织产生重要的影响，稳定及合适的熔化速度控制是保证钢锭凝固质量的重要前提。对于钢锭结晶组织而言，枝晶间距越小、组织越致密，则钢锭发生疏松、缩孔、偏析等凝固缺陷的可能性越小，晶粒度也越小，钢的机械性能也越好；因此合理的熔速控制对电渣重熔钢锭的质量控制是必要的。电渣重熔过程工艺控制模型主要有恒功率控制模型和递减功率控制模型。所谓恒功率重熔就是在正常重容期内(不包括造渣期和填充期)，全程始终控制预先选定的重熔电压和重熔电流为恒定值，即变压器输出的能量为恒定；随着重熔的进行电极长度从最大值减至最小值，即电极长度不断减小，导致电极上的电阻压降特别是感抗压降不断降低，另外，随着钢液面的上涨，结晶器侧面的散热面积不断减小；这些因素的影响使得实际输入渣池的功率不断增加，从而熔速不断增加，金属熔池深度增加，影响钢锭头尾质量，这种方法逐渐被淘汰。而递减功率模型由于输入功率递减，可以在一定程度上控制自耗电极的熔化速度和金属熔池的深度，如果需要控制恒定的熔化速度，虽然功率可以递减，但递减的幅度大小无法确定。为了得到精确的熔化速度，实现对熔化速度的自动控制，设计一套平稳、精确的电渣炉自耗电极称重系统，以保持自耗电极恒定的熔化速度，提高电渣钢锭的凝固质量是目前急需解决的问题。
发明内容针对现有电渣重熔过程工艺控制存在的上述问题，本实用新型提供一种带称重横臂移动式电渣炉，通过在电渣炉横臂上加装电极的自动称重系统，实现电渣重熔过程中的速度监控以及自动控制。本实用新型的具有电极称重功能的横臂移动式电渣炉包括横臂、电极和夹料杆， 电极由假电极和自耗电极组成，其特征在于夹料杆顶端固定在一个碟簧气缸顶端，碟簧气缸由缸体、底座、活塞和碟簧片组构成，其中碟簧片组的顶端与缸体的顶端固定在一起，碟簧片组的底端与活塞的上表面连接；碟簧气缸和横臂之间设有称重传感组件，称重传感组件由上称重法兰、称重传感器和下称重法兰构成，上称重法兰与底座固定在一起，下称重法兰与横臂固定在一起；活塞的中心孔与导电杆组件的上部固定在一起，导电杆组件由上导电杆、导电连接器和下导电杆构成；夹料杆穿过碟簧片组、活塞、上称重法兰和下称重法兰的中心孔，夹料杆下端与假电极顶端工装连接，上导电杆和下导电杆套在夹料杆外并与夹料杆滑动密封连接。上述装置中底座和上称重法兰之间设有绝缘垫。上述装置中上称重法兰和下称重法兰之间设有三个称重传感器，三个称重传感器均勻分布在上、下两个称重法兰的中心线周围；上称重法兰和下称重法兰上设置三个安全螺栓，安全螺栓穿过上称重法兰，安全螺栓下部通过一个固定螺母固定在下称重法兰上，安全螺栓上还设有两个安全螺母，分别设在上称重法兰的上下两侧，并且两个安全螺母与上称重法兰之间有间隙。上述装置中活塞的侧边与碟簧气缸缸体的内壁滑动密封连接；活塞内的中心孔内壁与导电杆组件上部的外壁固定在一起。上述装置中碟簧气缸的缸体上设有底孔和排气孔，底孔位于活塞下方，排气孔位于活塞上方。 上述的假电极与自耗电极装配在一起。上述的导电连接器的上部的内壁与上导电杆的下部的外壁固定在一起，导电连接器的下部的内壁与下导电杆的上部的外壁固定在一起，下导电杆和电极之间有间隙。上述的称重传感器的最大称量范围彡电极总重量的1. 5倍，称量误差< 0. m。上述的称重传感器为带有温度补偿和电屏蔽功能的称重传感器。本实用新型的具有电极称重功能的横臂移动式电渣炉的使用方法为将导电连接器通过接线母排和导线与变压器的一端连接，变压器的另一端与电渣炉底水箱连接，同时称重传感器通过信号传导系统与PLC系统连接，变压器通过信号传导系统与PLC系统连接； 碟簧气缸的底孔与油泵系统或气泵系统通过管道连通；电渣炉进行重熔时，通过变压器给导电杆组件供电，通过碟簧片组的弹力压缩活塞和导电杆组件，使导电杆组件与假电极接触，之后电流通过熔池后由底水箱返回变压器形成导电回路进行重熔；当需要将电路切断时，通过向底孔内压缩油或者气体，使活塞向上滑动，进而使导电杆组件脱离假电极；随着熔炼的进行，自耗电极的重量逐渐减轻，此时通过信号传导系统将重量变化传给PLC系统； PLC系统再将信号传给变压器，并通过变压器调整电流和电压，以达到通过调整输入供电功率调整重熔过程熔化速度的目的。本实用新型的具有电极称重功能的横臂移动式电渣炉控制精度高，通过熔化速度控制后，整个重熔过程的计算时间和实际重熔时间相差小于5min，能够实现重熔过程的自动控制，提高重熔产品的头尾及内外冶金质量；在上称重法兰和下称重法兰之间设置三个螺栓能够防止称重传感器受意外载荷失稳或损坏，当下称重法兰失控时，上称重法兰上下的两个螺栓能够起到安全保护作用。实际应用结果表明，根据产品的规格不同，熔化速度可以在(Tl5kg/min的范围内调节，并且测量精度较高，电渣钢锭的产品质量较好。
图1为本实用新型实施例中的带称重横臂移动式电渣炉的局部结构示意图，图中 1、活塞，2、碟簧片组，3、缸体，4、上称重法兰，5、下称重法兰，6、横臂，7、夹料杆，8、假电极， 9、自耗电极，10、称重传感器，11、安全螺栓，12、安全固定螺母，13、下安全螺母，14、上安全螺母，15、排气孔，16、底孔，17、接线盒，18、称重仪表，19,PLC系统，20、底座，21、绝缘垫，22、 顶部固定螺母，23、下导电杆，24、导电连接器，25、上导电杆，沈、接线母排，27、变压器。
具体实施方式
本实用新型实施例中采用的传感器型号为HBM1-RTNC3/4. 7T。本实用新型的称重传感器的称重处理终端通过ftOfibus通讯接口与PLC系统通实施例1一种具有电极称重功能的横臂移动式电渣炉结构如图1所示，夹料杆7顶端通过顶部固定螺母22固定在碟簧气缸缸体3的顶端，碟簧气缸由缸体3、底座20、活塞1和碟簧片组2构成，碟簧片组2和活塞1的中心设有中心孔，碟簧片组2的顶端与缸体3的顶端固定在一起，碟簧片组2的底端与活塞1的上表面连接；碟簧气缸和横臂6之间设有称重传感组件，称重传感组件的上称重法兰4和下称重法兰5的中心设有中心孔，上称重法兰4与底座20固定在一起并且上称重法兰4与底座 20之间设有绝缘垫21，下称重法兰5与横臂6固定在一起；活塞1的中心孔与导电杆组件的上导电杆25固定在一起，上导电杆25下部的外壁与导电连接器M上部的内壁固定在一起，导电连接器M下部的内壁与下导电杆23上部的外壁固定在一起；夹料杆7穿过碟簧片组2中心孔、活塞1中心孔、上称重法兰4的中心孔和下称重法兰5的中心孔，夹料杆7下端与假电极8顶端工装连接；假电极8下端与自耗电极9顶端装配在一起；上导电杆25和下导电杆23套在夹料杆7外并与夹料杆7滑动密封连接；上称重法兰4和下称重法兰5之间设有三个称重传感器10，三个称重传感器10均勻分布在两个称重法兰的中心线周围；上称重法兰4和下称重法兰5上设置三个安全螺栓 11，安全螺栓11穿过上称重法兰4，安全螺栓11下部通过安全固定螺母12固定在下称重法兰5上，安全螺栓11上还设有上安全螺母14和下安全螺母13，安全螺母14和下安全螺母 13分别设在上称重法兰4的上下两侧，并且两个安全螺母与上称重法兰4之间有间隙；活塞1的侧边与缸体3的内壁滑动密封连接，活塞1的中心孔的内壁与上导电杆 25的外壁固定在一起；缸体3上设有底孔16和排气孔15，底孔16位于活塞1下方，排气孔15位于活塞 1上方；下导电杆23底端与假电极8之间有间隙；装置工作时底孔16与油泵系统通过管道连通，油泵系统通过信号传导系统与PLC 系统19连接；在导电连接器24上固定一个接线母排沈，接线母排沈通过导线与变压器27 的一端连接，变压器27的另一端与电渣炉内底水箱连接，同时称重传感器10通过信号线连接到接线盒17上，接线盒17通过信号线连接到称重仪表18上，称重仪表18通过信号传导系统与PLC系统19连接，变压器27通过信号传导系统与PLC系统19连接；将碟簧气缸的底孔与油泵系统通过管道连通；电渣炉进行重熔时，通过变压器给导电杆组件供电，通过碟簧片组的弹力压缩活塞和导电杆组件，使导电杆组件与假电极接触，之后电流通过熔池后由底水箱返回变压器形成导电回路进行重熔；当需要将电路切断时，通过向底孔内压缩油或者气体，使活塞向上滑动，进而使导电杆组件脱离假电极；随着熔炼的进行，自耗电极的重量逐渐减轻，此时通过信号传导系统将重量变化传给PLC系统； PLC系统再将信号传给变压器，并通过变压器调整电流和电压，以达到通过调整输入供电功率调整重熔过程熔化速度的目的； 采用上述装置进行电渣重熔，整个重熔过程的计算时间和实际重熔时间相差小于 5min，实现了重熔过程的自动控制，提高了重熔产品的头尾及内外冶金质量；根据产品的规格不同，熔化速度可以在(Tl5kg/min的范围内调节，并且测量精度较高，电渣钢锭的产品质量较好。
权利要求1.一种具有电极称重功能的横臂移动式电渣炉，包括横臂、电极和夹料杆，电极由假电极和自耗电极组成，其特征在于夹料杆顶端固定在碟簧气缸顶端，碟簧气缸由缸体、底座、活塞和碟簧片组构成，其中碟簧片组的顶端与缸体的顶端固定在一起，碟簧片组的底端与活塞的上表面连接；碟簧气缸和横臂之间设有称重传感组件，称重传感组件由上称重法兰、称重传感器和下称重法兰构成，上称重法兰与底座固定在一起，下称重法兰与横臂固定在一起；活塞的中心孔与导电杆组件的上部固定在一起，导电杆组件由上导电杆、导电连接器和下导电杆构成；夹料杆穿过碟簧片组、活塞、上称重法兰和下称重法兰的中心孔，夹料杆下端与假电极顶端工装连接，上导电杆和下导电杆套在夹料杆外并与夹料杆滑动密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有电极称重功能的横臂移动式电渣炉，其特征在于上称重法兰和下称重法兰之间设有三个称重传感器，三个称重传感器均勻分布在上、下两个称重法兰的中心线周围；上称重法兰和下称重法兰上设置三个安全螺栓，安全螺栓穿过上称重法兰，安全螺栓下部通过一个固定螺母固定在下称重法兰上，安全螺栓上还设有两个安全螺母，分别设在上称重法兰的上下两侧，并且两个安全螺母与上称重法兰之间有间隙。
3.根据权利要求1所述的一种具有电极称重功能的横臂移动式电渣炉，其特征在于活塞的侧边与碟簧气缸缸体的内壁滑动密封连接；活塞的中心孔的内壁与导电杆组件上部的外壁固定在一起。
4.根据权利要求1所述的一种具有电极称重功能的横臂移动式电渣炉，其特征在于碟簧气缸的缸体上设有底孔和排气孔，底孔位于活塞下方，排气孔位于活塞上方。
5.根据权利要求1所述的一种具有电极称重功能的横臂移动式电渣炉，其特征在于底座和上称重法兰之间设有绝缘垫。
专利摘要一种具有电极称重功能的横臂移动式电渣炉，包括横臂、电极和夹料杆，夹料杆顶端固定在碟簧气缸顶端，碟簧气缸和横臂之间设有称重传感组件，活塞的中心孔与导电杆组件的上部固定在一起，夹料杆穿过碟簧片组、活塞、上称重法兰和下称重法兰的中心孔，上导电杆和下导电杆套在夹料杆外并与夹料杆滑动密封连接。本实用新型的装置控制精度高，通过熔化速度控制后，整个重熔过程的计算时间和实际重熔时间相差小于5min，能够实现重熔过程的自动控制，提高重熔产品的头尾及内外冶金质量。
文档编号C22B9/187GK201999975SQ20112004351
公开日2011年10月5日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者余强, 单丹阳, 姜周华, 臧喜民, 董艳伍 申请人:东北大学, 沈阳东大材料先进制备技术工程研究中心