一种以炉体下移方式生产电熔镁砂的装置及方法与流程

本发明涉及耐火材料原料生产技术领域，尤其涉及一种以炉体下移方式生产电熔镁砂的装置及方法。

技术背景

电熔镁砂是用一级天然菱镁石或高纯轻烧氧化镁颗粒，在电弧炉中高于2750℃熔融而成。该产品具有氧化镁含量高、方镁石结晶尺寸大、结构致密、抗渣侵蚀性能好等特点，是制备高档烧成镁砖、镁碳砖及不定形耐火材料的重要原料。辽宁省是电熔镁砂的主要产地，目前有不同电容量电熔镁砂炉800余台，2015年生产优质电熔镁砂147万吨。其中，生产大结晶电熔镁砂吨耗电量2600kwh左右，普通电熔镁砂吨耗电量3000kwh左右。

目前，电熔镁砂采用炉体固定、电极向上移动方式生产。即：3～5米高的炉壳直立固定在平板车上，三根电极用钢丝绳吊挂，生产时炉体固定，电极在炉底起弧，利用菱镁矿（或者轻烧氧化镁）不断将电弧覆盖，菱镁矿不断熔融。随着电极的不断上移、菱镁矿在电弧炉中熔融后自然冷却，料柱不断上涨，方镁石晶体从熔体中结晶，冷却速度缓慢有利于方镁石晶体的发育长大。一炉熔融时间在7～10个小时，自然放置一段时间后，脱去炉壳，除去表面欠熔料，彻底冷却后破碎分级。

这种炉体固定、电极上移方式熔炼电熔镁砂的方法存在的问题主要有：一是采用钢丝绳吊挂的电极移动距离大、电极摇摆，造成电流不稳定、断弧、炉内温度变化大，经常出现炉壳局部烧穿炉壳现象；二是随着电极摇摆、电流不稳定引起的料柱轴向、横向温度分布不均，造成同一料柱中不同部位方镁石结构、结晶尺寸等都存在偏差，影响其质量；三是由于采用上部脱壳方法，炉壳无法采用保温技术，造成能源浪费，且不利于方镁石晶体的完善。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种以炉体下移方式生产电熔镁砂的装置及方法，可以显著提高电熔镁砂优质品产率，节约电能20%以上，同时可以避免炉体烧穿、断电极等生产事故。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

按照本发明的一种以炉体下移方式生产电熔镁砂的装置，包括移动板车、炉体及电极加热机构，其特征在于：还包括升降平台和设置在升降平台下部的炉体升降机构，所述的炉体为三组以上的分体无底耐火保温炉体轴向组装而成的组合式炉体，每组耐火保温炉体由径向一分为二的两扇半圆形炉壁通过锁紧装置对接而成，在两扇半圆形炉壁侧面对称设有吊耳，每组耐火保温炉体的纵向采用销钉固定连接；所述的组合式炉体置于移动板车上，所述的移动板车设于升降平台上部，所述的电极加热机构固定设置在组合式炉体的上部。

优选地，所述的两扇半圆形炉壁炉分别由钢壳，依次设置在钢壳内侧的保温层、耐火层和镁质防粘层所组成。

优选地，所述的锁紧装置由分别对称设置在两扇半圆形炉壁连接处的带有对接槽的锁套和带有弹簧销钉和限位钢块的锁扣所组成，在所述的锁扣还设有弹簧销钉按钮，所述的带有对接槽的锁套与带有弹簧销钉和限位钢块的锁扣扣接，将两扇半圆形炉壁固定连接。

优选地，所述的炉体升降机构包括电机、减速箱和液压系统，所述的液压系统包括油泵、马达和液压油缸，液压油缸的伸缩杆外端与轨道平台固定连接。

优选地，所述的移动板车包括底座，设置在底座下部的滚轮，依次设置在底座上部的保温层、耐火层和镁质防粘层。

优选地，所述的组合式炉体总高度为4500mm～6000mm，组合式炉体工作内径为1800mm～2200mm。

优选地，所述的每组耐火保温炉体的高度为1500mm。

优选地，所述的电极加热机构为滑道式电极加热机构，所述的滑道式电极加热机构包括供电及控制系统、石墨电极以及电极升降装置。

本发明的一种以炉体下移方式生产电熔镁砂的方法，其特征在于包括下列步骤：

（1）在移动板车上部中心位置安装并固定第一组耐火保温炉体，将移动板车推至升降平台中间并加以固定，通过炉体升降机构将移动板车上面的第一组耐火保温炉体a底部提升到距离石墨电极底部100mm～150mm处；

（2）按照电熔镁砂生产工艺进行熔炼作业，作业过程中，原料采用，氧化镁含量47%以上，块度为10mm～50mm的菱镁矿或氧化镁含量90%以上的轻烧氧化镁，一边装料，一边稳定、均速地向下耐火保温炉体a，其移动速度为0.8～0.9cm/min，

（3）当石墨电极底部移至距离第一组耐火保温炉体a上沿250mm时，在不中断熔炼的情况下，采用机械手将第二组耐火保温炉体b的两扇炉壁分别从电极两侧同时与第一组耐火保温炉体a顶部对接，并采用锁紧装置将第二组耐火保温炉体b的两扇炉壁锁死固定在一起，第二组耐火保温炉体b与第一组耐火保温炉体a纵向用销钉固定连接；

（4）随着熔炼的进行，按照步骤3）的方法，继续对接第三组耐火保温炉体c和第四组耐火保温炉体d，形成一个充满电熔镁砂的料柱的组合式炉体，每炉熔炼时间8～12小时；

（5）待移动板车降至起始位置后，石墨电极向上移动300mm～500mm，此时，移动板车承载充满电熔镁砂料柱的组合式炉体至冷却场地冷却；

（6）待电熔镁砂料柱完全冷却后，解除炉壁锁死装置，拔出销钉，采用机械手从上向下，依次将炉壁分别从两边水平方向拆除，根据标准对电熔镁砂料柱进行破碎分级。

本发明的工作原理是：在熔炼过程中，通过计算机控制原料的加入速率、炉体从上向下移动速度及石墨电极的位置，石墨电极在熔炼过程中上下有小距离移动。由于镁砂的熔化层与石墨电极发热端之间的距离基本恒定，达到电流稳定、发热均匀的效果；炉体保温层阻止热量过快散失，耐火层进一步防止高温熔体烧穿炉壳，镁质防粘层可使料柱易脱壳、使用寿命长且不污染产品。

本发明的有益效益是：通过控制炉体的向下移动保持电极位置的相对固定，避免了电极移动距离大、摇摆所引起的电弧位置不稳定、温度波动、断弧、炉壳烧穿、断电极等的问题，保证了连续生产及生产安全；由于电极无需移动，使得电极长度及供电线路缩短，电能的有效利用率大幅度提高；炉体设置了保温层、耐火层，减缓了热量散失，热量散失缓慢可保证料柱中方镁石晶粒发育的更加完善，从而提高产品质量；新建设的厂房高度可降低2～3m，本发明还有利于实现生产过程自动控制及清洁生产。

附图说明

图1为本发明以炉体下移方式生产电熔镁砂的装置的结构示意图。

图2为本发明第一组耐火保温炉体a置于移动板车上的结构示意图。

图3为图2的a-a剖视图。

图4为本发明两扇炉壁锁紧装置的结构放大图。

图5本发明的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1-图5所示，本发明的一种以炉体下移方式生产电熔镁砂的装置，包括移动板车3、炉体及电极加热机构，其特征在于：还包括升降平台2和设置在升降平台2下部的炉体升降机构1，所述的炉体为三组以上的分体无底耐火保温炉体4轴向组装而成的组合式炉体，所述的组合式炉体总高度为4500mm～6000mm，组合式炉体工作内径为1800mm～2200mm；每组耐火保温炉体4由径向一分为二的两扇半圆形炉壁4-ⅰ和4-ⅱ通过锁紧装置9对接而成，所述的每组耐火保温炉体4的高度为1500mm；在两扇半圆形炉壁4-ⅰ和4-ⅱ侧面对称设有吊耳6，每组耐火保温炉体4的纵向采用销钉5固定连接；所述的组合式炉体4设置在移动板车3上，所述的移动板车3设于升降平台2上部，所述的电极加热机构固定设置在组合式炉体的上部。

本发明优选地，所述的两扇半圆形炉壁炉4-ⅰ和4-ⅱ分别由钢壳4-1，依次设置在钢壳4-1内侧的保温层4-2、耐火层4-3和镁质防粘层4-4所组成。

所述的移动板车3包括底座3-2，设置在底座3-2下部的滚轮3-1，依次设置在底座3-2上部的保温层3-3、耐火层3-4和镁质防粘层3-5。

其炉体保温层阻止了热量过快散失，耐火层进一步防止高温熔体烧穿炉壳，镁质防粘层可使料柱易脱壳、使用寿命长且不污染产品。

如图4所示，本发明优选地，所述的锁紧装置9由分别对称设置在两扇半圆形炉壁连接处的带有对接槽9-2的锁套9-1和带有弹簧销钉9-3和限位钢块9-4的锁扣9-6所组成，在所述的锁扣9-6还设有弹簧销钉按钮9-5，所述的带有对接槽9-2的锁套9-1与带有弹簧销钉9-3和限位钢块9-4的锁扣9-6扣接，将两扇半圆形炉壁4固定连接。

优选地，所述的炉体升降机构1包括电机、减速箱和液压系统，所述的液压系统包括油泵、马达和液压油缸，液压油缸的伸缩杆外端与轨道平台固定连接。图中未示出。

本发明优选地，为滑道式电极加热机构所述的滑道式电极加热机构，包括供电及控制系统8、石墨电极7以及电极升降装置。其供电及控制系统8采用现有的控制系统，故在此不做赘述。

实施例1

本实例人供电功率3000kva,组合式炉体工作内径2200mm，每炉产量35吨～40吨，如图5所示。

具体操作部骤如下

（1）在移动板车2上部中心位置安装并固定第一组耐火保温炉体a，将移动板车3推至升降平台2中间并加以固定，通过炉体升降机构1将移动板车2上面的第一组耐火保温炉体a底部提升到距离石墨电极7底部100mm～150mm处；

（2）按照电熔镁砂生产工艺进行熔炼作业，作业过程中，原料采用氧化镁含量47%以上，块度为10mm～50mm的菱镁矿，一边装料，一边稳定、均速地向下耐火保温炉体a，其移动速度为0.8cm～0.9cm/min，

（3）当石墨电极底部移至距离第一组耐火保温炉体a上沿250mm时，在不中断熔炼的情况下，采用机械手将第二组耐火保温炉体b的两扇炉壁分别从电极两侧同时与第一组耐火保温炉体a顶部对接，并采用锁紧装置将第二组耐火保温炉体b的两扇炉壁锁死固定在一起，第二组耐火保温炉体b与第一组耐火保温炉体a纵向用销钉固定连接；

（4）随着熔炼的进行，按照步骤3）的方法，继续对接第三组耐火保温炉体c和第四组耐火保温炉体d，形成一个充满电熔镁砂的料柱的组合式炉体，每炉熔炼时间12小时；

（5）待移动板车降至起始位置后，石墨电极向上移动300mm～500mm，此时，移动板车承载充满电熔镁砂料柱的组合式炉体至冷却场地冷却；

（6）待电熔镁砂料柱完全冷却后，解除炉壁锁死装置，拔出销钉，采用机械手从上向下，依次将炉壁分别从两边水平方向拆除，根据标准对电熔镁砂料柱进行破碎分级。

实施例2

本实例供电功率2500kva,组合式炉体工作内径1800mm，每炉产量25～30吨，

本实施方式的具体操作步骤如下：

（1）在移动板车2上部中心位置安装并固定第一组耐火保温炉体a，将移动板车3推至升降平台2中间并加以固定，通过炉体升降机构1将移动板车2上面的第一组耐火保温炉体a底部提升到距离石墨电极7底部100mm～150mm处；

（2）按照电熔镁砂生产工艺进行熔炼作业，作业过程中，原料采用氧化镁含量90%以上的轻烧氧化镁，一边装料，一边稳定、均速地向下耐火保温炉体a，其移动速度为0.8cm～0.9cm/min，

（3）当石墨电极底部移至距离第一组耐火保温炉体a上沿250mm时，在不中断熔炼的情况下，采用机械手将第二组耐火保温炉体b的两扇炉壁分别从电极两侧同时与第一组耐火保温炉体a顶部对接，并采用锁紧装置将第二组耐火保温炉体b的两扇炉壁锁死固定在一起，第二组耐火保温炉体b与第一组耐火保温炉体a纵向用销钉固定连接；

（4）随着熔炼的进行，按照步骤3）的方法，继续对接第三组耐火保温炉体c和第四组耐火保温炉体d，形成一个充满电熔镁砂的料柱的组合式炉体，每炉熔炼时间8小时；

（5）待移动板车3降至起始位置后，石墨电极7向上移动300mm～500mm，此时，移动板车承载充满电熔镁砂料柱的组合式炉体至冷却场地冷却；

（6）待电熔镁砂料柱完全冷却后，从上向下分别解除三组组合式炉体的锁死装置，拔出销钉，采用机械手，依次将炉壁分别从两边水平方向拆除，根据标准对电熔镁砂料柱进行破碎分级。

本发明熔炼过程中升降机构控制炉体下移，电极保持相对固定，有效避免电极的长距离移动、晃动带来的电流波动，避免断弧、炉壳烧穿等问题。炉体内衬具备保温效果，热量损失减小、有助于方镁石晶体的长大，从而提高了产品质量，综合节电效果明显。