用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置，包括结晶器水套，结晶器水套的进水口通过管道依次连接进水流量调节阀、换热器、换热器内循环进水压力检测计、水泵、水箱，换热器还连接有冷却塔，水箱连接结晶器水套的出水口；进水流量调节阀和换热器内循环进水压力检测计均与PLC控制器相连。本实用新型用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置，通过PLC控制器调节进水流量及外循环冷却塔冷却能力，使熔炼时结晶器的出口水温保持在设定值，解决了现有冷却系统在熔化过程中结晶器的受热和冷却难以平衡的问题，减少因多余的冷却出现的问题，熔炼中使用稳定，冷却控制效果良好，提高铸锭质量和成品率且节约能源。
【专利说明】用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于金属熔炼冷却装置【技术领域】，具体涉及一种用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置。
【背景技术】
[0002]用真空自耗电极电弧炉熔炼钛及其合金，是把要熔炼的物质在结晶器与炉头所形成的封闭腔体中进行熔化、再结晶形成铸锭，在此过程中，电极杆、炉头与结晶器等均需冷却，尤其是结晶器要带走80%的熔化热量，需要充分而适当的冷却。
[0003]目前应用广泛的水套式结晶器冷却都采用有余度的冷却水系统进行循环冷却，特别是对结晶器提供大余度的加压冷却。这样虽避免了结晶器被烧坏的危险，但是存在铸锭冷却过快，熔池缩小，杂质去除不充分，结晶器内壁上的金属喷溅得不到重熔等问题，使铸锭的质量和成品率受到影响，而且还浪费了能源。若通过增加电弧电流或弧压以提高功率输入来使熔池到边，会出现整个熔化过程难以保持稳定。因此需要对结晶器的冷却进行控制，在保证安全的前提下，使稳定熔化过程中结晶器的受热和冷却处于动态平衡。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置，解决了现有冷却系统在熔化过程中结晶器的受热和冷却难以平衡的问题。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置，包括结晶器水套，结晶器水套的进水口通过管道依次连接进水流量调节阀、换热器、换热器内循环进水压力检测计、水泵、水箱，换热器还连接有冷却塔，水箱连接结晶器水套的出水口 ；进水流量调节阀和换热器内循环进水压力检测计均与PLC控制器相连。
[0006]本实用新型的特点还在于，
[0007]结晶器水套的进水口与换热器之间的管道上依次设置有进水流量开关、进水温度热电阻，结晶器水套的出水口与水箱之间的管道上依次设置有结晶器出水流量计和结晶器出水温度传感器。
[0008]进水流量开关、进水温度热电阻、结晶器出水流量计、结晶器出水温度传感器均与PLC控制器相连。
[0009]PLC控制器连接有工控机。
[0010]结晶器水套的进水口设置在结晶器水套下方，出水口设置在结晶器水套上方，出水口的高度高于进水口。
[0011]换热器与冷却塔相连的换热器外循环出水管上设置有换热器外循环流量监测计和冷却塔出水变频泵，换热器外循环流量监测计与PLC控制器相连，换热器与冷却塔相连的换热器外循环进水管上设置有冷却塔进水流量调节阀。
[0012]水泵还并联有备用水泵。
[0013]水箱设置有水位计。
[0014]本实用新型的有益效果是:本实用新型用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置，通过PLC控制器调节进水流量及外循环冷却塔冷却能力，使熔炼时结晶器的出口水温保持在设定值，解决了现有冷却系统在熔化过程中结晶器的受热和冷却难以平衡的问题，减少因多余的冷却出现的问题，熔炼中使用稳定，冷却控制效果良好，提高铸锭质量和成品率且节约能源。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置的结构示意图。
[0016]图中，1.工控机，2.PLC控制器，3.进水流量开关，4.进水温度热电阻，5.进水流量调节阀，6.换热器，7.换热器外循环流量监测计，8.换热器内循环进水压力检测计，9.水泵，10.水箱，11.结晶器水套，12.结晶器出水流量计，13.结晶器出水温度传感器，14.冷却塔出水变频泵，15.冷却塔，16.换热器外循环出水管，17.换热器外循环进水管，18.冷却塔进水流量调节阀，19.备用水泵。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0018]本实用新型用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置，如图1所示，包括结晶器水套11，结晶器水套11的进水口通过管道依次连接进水流量调节阀5、换热器6、换热器内循环进水压力检测计8、水泵9、水箱10，换热器6还分别通过换热器外循环出水管16和换热器外循环进水管17与冷却塔15连接，水箱10连接结晶器水套11的出水口 ；结晶器水套11的进水口设置在结晶器水套11下方，出水口设置在结晶器水套11上方，水泵9还并联有备用水泵19，水箱10设置有水位计。
[0019]结晶器水套11的进水口与换热器6之间的管道上依次设置有进水流量开关3、进水温度热电阻4，结晶器水套11的出水口与水箱10之间的管道上依次设置有结晶器出水流量计12和结晶器出水温度传感器13 ;换热器6与冷却塔15相连的换热器外循环出水管16上设置有换热器外循环流量监测计7和冷却塔出水变频泵14，换热器6与冷却塔15相连的换热器外循环进水管17上设置有冷却塔进水流量调节阀18。
[0020]进水流量开关3、进水温度热电阻4、进水流量调节阀5、结晶器出水流量计12、结晶器出水温度传感器13，换热器外循环流量监测计7的检测控制电路、换热器内循环进水压力检测计8均与型号为Siemens s7_300的PLC控制器2的输入输出模块相连；PLC控制器2的通讯端口连接工控机I。
[0021]结晶器出水流量计12均为电磁流量计，进水温度热电阻4为PT100热电阻。
[0022]本实用新型的原理为:水箱10中的水被水泵9抽出加压，经换热器6冷却，从结晶器水套11下部进水口流入结晶器水套11，对结晶器冷却后水温升高，再从结晶器水套11上部出水口流出汇入水箱10，通过调节进水流量调节阀5的开度控制结晶器水套11的出水温度；如果进水温度热电阻4测得的结晶器水套11的进水温度过高，且进水流量调节阀5的开度已经开到最大，则通过调节冷却塔出水变频泵14和冷却塔进水流量调节阀18的流速和冷却塔15的转速调节冷却能力和冷却水流速，增加换热器6的换热量，使进水温度降低。
[0023]在使用结晶器开始熔化前启动水泵9且换热器内循环进水压力检测计8检测的压力、进水流量开关3检测的进水流量均正常，外循环冷却塔15已经运行，监控各冷却回路正常，若有故障报警，则必需先处理故障再熔化；熔化一开始进水流量调节阀5就直接开到安全开口度使结晶器出水流量计12检测的流量不低于安全值。
[0024]工作时，可选择自动模式和手动模式。自动模式在工控机I上设定所需的出水温度等参数并发送给PLC控制器2，由工控机I对设定值限幅并且给出提示信息，进水温度热电阻4将测得的实际进水温度、结晶器出水温度传感器13测得的实际出水温度、结晶器出水流量计12测得的实际出水流量传送至PLC控制器2，PLC控制器2在进水流量调节阀5的安全开口度和最大开口度之间调节开口度大小和开口变化速度，使出水温度与设定温度相近；如果进水温度过高，且进水流量调节阀5已经开到最大，在较长时间内还不能到设定值，则通过调节外循环的冷却塔出水变频泵14和冷却塔进水流量调节阀18的流速和冷却塔15的转速调节冷却能力和冷却水流速，增加换热器6的换热量，使进水温度降低，出水温度达到设定值。手动模式下，由操作工人观察结晶器出水流量计12测得的出水流量、进水温度热电阻4测得的进水温度和结晶器出水温度传感器13测得的出水温度，直接在工控机I中输入进水流量调节阀5的开口度，PLC控制器2直接控制进水流量调节阀5至设定的开口度，通过进水流量调节阀5开口度的大小控制流过结晶器水套11的冷却水流量，实现熔化过程中的冷却控制。当水泵9发生故障时，启动备用水泵19，使结晶器的冷却不受影响。
[0025]本实用新型用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置，在结晶器的冷却水路中设置进水温度热电阻4、进水流量开关3和可控制开口度的进水流量调节阀5，通过PLC控制器2调节进水流量及外循环冷却能力，通过监控熔化过程中结晶器的冷却水流量和温度来实现结晶过程冷却控制，使熔炼时结晶器的出口水温保持在设定值，减少铸锭冷却过快，熔池缩小，杂质去除不充分，结晶器内壁上的金属喷溅得不到重熔等问题，减少了铸锭表面剥皮量，提高了成品率，降低了铸锭的单位能耗，对铸锭的提纯效果也有一定改善。
【权利要求】
1.用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置，其特征在于，包括结晶器水套(11)，所述结晶器水套(11)的进水口通过管道依次连接进水流量调节阀(5)、换热器(6)、换热器内循环进水压力检测计(8)、水泵(9)、水箱(10)，所述换热器(6)还连接有冷却塔(15)，所述水箱(10)连接结晶器水套(11)的出水口 ；所述进水流量调节阀(5)和所述换热器内循环进水压力检测计(8)均与PLC控制器(2)相连。
2.如权利要求1所述的用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置，其特征在于，所述结晶器水套(11)的进水口与所述换热器(6)之间的管道上依次设置有进水流量开关(3)、进水温度热电阻(4)，所述结晶器水套(11)的出水口与所述水箱(10)之间的管道上依次设置有结晶器出水流量计(12)和结晶器出水温度传感器(13)。
3.如权利要求2所述的用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置，其特征在于，所述进水流量开关(3)、进水温度热电阻(4)、结晶器出水流量计(12)、结晶器出水温度传感器(13)均与所述PLC控制器⑵相连。
4.如权利要求1或3所述的用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置，其特征在于，所述PLC控制器(2)连接有工控机(I)。
5.如权利要求1所述的用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置，其特征在于，所述结晶器水套(11)的进水口设置在结晶器水套(11)下方，出水口设置在结晶器水套(11)上方，出水口的高度高于进水口。
6.如权利要求1所述的用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置，其特征在于，所述换热器出)与所述冷却塔(15)相连的换热器外循环出水管(16)上设置有换热器外循环流量监测计(7)和冷却塔出水变频泵(14)，所述换热器外循环流量监测计(7)与所述PLC控制器⑵相连，所述换热器(6)与所述冷却塔(15)相连的换热器外循环进水管(17)上设置有冷却塔进水流量调节阀(18)。
7.如权利要求1所述的用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置，其特征在于，所述水泵(9)还并联有备用水泵(19)。
8.如权利要求1所述的用于真空自耗电弧炉水套式结晶器的冷却装置，其特征在于，所述水箱(10)设置有水位计。
【文档编号】C22B9/21GK204058565SQ201420425699
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】杜亚宁, 方向明, 王锦群, 彭常户, 任源, 李会武, 张嘉, 温华锋, 张磊, 兰贤辉, 刘俊 申请人:西部超导材料科技股份有限公司