专利名称：工频有芯感应电炉及氧气含量控制方法
技术领域：
本发明涉及冶炼设备领域，更具体地说，涉及一种工频有芯感应电炉及氧气含量控制方法。
背景技术：
目前，国内湿法炼锌行业的锌片熔铸工序多采用工频有芯感应电炉作为锌片熔炼设备。工频有芯感应电炉工作原理如下工频有芯感应电炉具有导磁体，在导磁体的铁芯上安置了多组一次绕组(感应器)和二次绕组。金属的熔沟内充满二次绕组，它环绕感应器。感应器内通以交流电，导磁体内相应地建立起一个交变磁通，在熔沟内就产生一个交变的感应电势。由于熔沟自成回路，二次电流使熔沟内的金属液发热。感应电炉主要是利用这个热量使金属炉料熔化。
通常工频感应熔锌电炉的工作温度控制在480°C左右，由于炉内有一定的氧含量， 此温度下锌片熔化过程中存在一定的氧化烧损，生成氧化锌，影响产品的直收率。氧化锌是一种碱性的白色粉末，在高温状态下呈淡黄色，使车间粉尘增多，恶化工人操作环境。另外，国内湿法炼锌的熔铸工段采用的工频有芯感应电炉多为方形炉，方形炉的热效率低，且更换感应体的操作较为繁琐，操作工人的劳动强度大。工频有芯感应电炉的感应体一旦损坏，则必须放干锌液进行更换。因此，如何研发出一种锌片氧化烧损量较少的工频有芯感应电炉，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种工频有芯感应电炉及氧气含量控制方法，以减少锌片熔化过程中的氧化烧损量。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种工频有芯感应电炉，包括其内部形成炉膛的炉体，所述炉体上还设置有用于连通氮气源和所述炉膛的氮气接口。优选的，在上述工频有芯感应电炉中，所述氮气接口设置有氮气接口法兰，所述氮气接口法兰通过进气管与所述氮气源相连通。优选的，在上述工频有芯感应电炉中，所述进气管上设置有调节阀。优选的，在上述工频有芯感应电炉中，所述炉体上还设置有用于检测所述炉膛内部氧气含量的烟气成分分析仪。优选的，在上述工频有芯感应电炉中，所述炉体上还设置有用于检测所述炉膛内部气压的气压检测器。优选的，在上述工频有芯感应电炉中，还包括控制器，所述控制器根据所述烟气成分分析仪采集的烟气信号和/或所述气压检测器的气压信号，当所述炉膛内部氧气含量大于第一预设值和/或所述炉膛内部压力大于第二预设值时，所述控制器控制所述调节阀的开度变大。优选的，在上述工频有芯感应电炉中，所述炉体为圆筒形。优选的，在上述工频有芯感应电炉中，所述炉体上还设置有倾转装置，所述倾转装置包括伸缩机构、底座和动力源，其中，所述底座铰接于所述炉体上；所述伸缩机构两端分别与所述炉体和底座相铰接，且两个铰接点的连线与所述炉体的轴线所成的夹角为锐角； 所述动力源与所述伸缩机构相连。优选的，在上述工频有芯感应电炉中，所述底座上铰接有可与所述炉体相接触的托轮。一种工频有芯感应电炉氧气含量控制方法，所述工频有芯感应电炉包括其内部形成炉膛的炉体，包括步骤步骤A 检测所述炉膛内部氧气含量和/或所述炉膛内部的空气压力；步骤B:当所述氧气含量大于第一预设值时和/或所述空气压力大于第二预设值时控制增加通入所述炉膛内部的氮气量。从上述技术方案可以看出，本发明实施例中通过在炉体上设置与炉膛内部相连通的氮气接口法兰。因此，可以在锌片熔化过程中，通过氮气接口向炉膛内部通入氮气，随着炉膛内部氮气的增加，炉膛内部氧气含量降低，发生氧化反应的锌片就会相应减少，最终减少了锌片在熔化过程中的氧化烧损。另外，由于将炉体设置成圆筒状，且在炉体上设置有倾转装置，当需要更换感应体时，通过倾转装置使得炉体进行翻转，将需要更换感应体的一端移至上端，进行更换感应体，而不用将工频有芯感应电炉中的锌液倒出就可以直接完成更换。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的工频有芯感应电炉的氮气保护装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的工频有芯感应电炉主视结构示意图；图3为本发明实施例提供的工频有芯感应电炉侧视结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明公开了一种工频有芯感应电炉，以减少锌片熔化过程中的氧化烧损。请参照图1所示，该工频有芯感应电炉，包括其内部形成炉膛2的炉体1，炉体1上还设置有与炉膛2相连通的氮气接口(图中未标注)，该氮气接口用于与氮气源相连通。当工频有芯感应电炉开始工作时，可以通过氮气接口向炉膛2的内部通入氮气。随着炉膛2内部氮气的增加，炉膛2内部氧气含量降低，发生氧化反应的锌片就会相应减少，最终减少了锌片在熔化过程中的氧化烧损。其中，实现氮气接口与氮气源相连通的形式很多，例如在氮气接口上设置氮气接口法兰或者在氮气接口上焊接接头，实现将氮气接口与氮气源相连通的形式很多，在本发明实施例中不再一一介绍。在本发明实施例中优选的在炉体1上的氮气接口上设置氮气接口法兰。氮气接口的数量和设置位置不限。在本发明实施例中设置有两个氮气接口，每个氮气接口上均设置有氮气接口法兰，分别是氮气接口法兰31和氮气接口法兰32。由于氮气的密度小于氧气的密度，因此，本发明实施例中优选地将氮气接口设置在炉体1的顶部。采用这种结构形式的工频有芯感应电炉，氮气接口法兰31和氮气接口法兰32通入氮气后，由于氮气的密度小于氧气的密度，因此，氮气会逐渐从顶部充入至底部，炉膛2内部的氧气就会从炉膛2的底部溢出，可以更为有效地减少炉膛2内部氧气的含量。在本发明实施例中氮气接口法兰31和氮气接口法兰32上还设置有进气管(图中未示出)，通过进气管可以将氮气接口法兰31和氮气接口法兰32与氮气源进行相连。为了方便控制，进气管上设置有调节阀，分别是调节阀33和调节阀34，其中，调节阀33与氮气接口法兰31相连，调节阀34与氮气接口法兰32相连。调节阀33和调节阀34根据氮气保护装置的控制方法，而选择手动调节阀、电磁调节阀或自动控制调节阀。另外，为了保证其安全性，调节阀34和调节阀33上还设置有总调节阀35。由于工业用氮气通常存储于储气罐中，储气罐中通常设置有排气阀和进气阀，因此在需要通入氮气时，直接通过管路将储气罐中的排气阀与氮气接口法兰31和氮气接口法兰32相连，打开排气阀即可。整个氮气充入过程可以手动调节，也可以为自动控制。当为手动调节时，可根据储气罐中氮气含量计算实际充入的氮气含量；或者通过观察感应炉中锌片的变化估计氮气的充入量；或者借助其他辅助设备观察炉膛2内部的空气压力或烟气含量，进一步推测出炉膛2内部的氮气的充入量。例如在本发明实施例中，为了检测炉膛2内部的氧气含量在炉体1上设置有用于检测炉膛2内部氧气含量的烟气成分分析仪5， 该烟气成分分析仪5通过计算烟气中氧气的含量可以控制氮气的充入量。另外，炉体1上还设置有用于检测炉膛2内部气压的气压检测器4，该气压检测器4可以实时检测出炉膛2 内部的空气压力，以便于在不同工艺过程使得炉膛2内部保持在最为理想的状态。此外，炉膛2内部的含氧量和空气压力的控制还可采用自动控制。当采用自动控制时，本发明实施例中还需设置控制器6，此时，调节阀33和调节阀34为自动调节阀，气压检测器4和烟气成分分析仪5为自动控制型，控制器6根据烟气成分分析仪5采集的烟气信号和/或气压检测器4的气压信号，当炉膛2内部的氧气含量大于第一预设值时和/或当炉膛2内部的空气压力大于第二 预设值时，控制器6控制调节阀33和调节阀34的开度变大，使得通入炉膛2内部的氮气量增加，进而控制进入炉膛内部的氮气含量。具体地，上述控制器6的控制过程分为含氧量控制和炉内压力控制含氧量控制由插入炉内的烟气成分分析仪5在线连续检测炉膛2内部中的氧含量，并通过烟气成分分析仪5将其转换为特定信号传输到控制器6上，再由控制器6发出相应的信号控制输入调节阀31和调节阀32的开度，确保炉内氧气含量稳定在一定水平，以保护炉内炉料免受氧化。炉内压力控制气压检测器4检测炉膛2内部的压力，并将其信号通过变送器发给控制器6进行分析处理，再发出信号到氮气管道上的调节阀31和调节阀32，进行控制氮气的进量，以达到控制炉压的过程。正常生产时炉内是O 20Pa的微正压，以阻止因不能完全密封造成吸入空气；当扒渣工作时要求为负压，以免扒渣时产生的大量烟气外逸。上述含氧量控制和炉内压力控制均可手动/自动转换，并均可在DCS显示器上进行设置，所有状态均可在显示器上进行显示。本发明实施例还公开了一种工频有芯感应电炉氧气含量控制方法包括步骤步骤A 检测所述炉膛内部氧气含量和/或所述炉膛内部的空气压力； 在本发明实施例中，检测炉膛2内部氧气含量是通过烟气成分分析仪5进行检测的，并将检测到的信号发送至控制器6 ；炉膛2内部空气压力是通过气压检测器4进行相关检测的，并将检测的信号发送至控制器6。对于上述检测可以仅仅根据其中的一种检测值进行控制，也可以根据两个检测值进行控制。步骤B 当所述氧气含量大于第一预设值时和/或所述空气压力大于第二预设值时控制增加通入所述炉膛内部的氮气量。控制器6根据其中的一种检测值进行控制，也可以根据两个检测值进行控制。为了增加工频有芯感应电炉中感应器的辐射量，本发明实施例中将炉体1设计成为圆筒形，炉体1内部的炉膛2也为圆柱形，采用这种结构的炉体1可以使得感应器辐射的热量更为均勻。为了使得炉体中感应器更换更为快捷，炉体1上还设置有倾转装置，如图2和图3 所示，该倾转装置(图中未示出)包括伸缩机构72、底座71和动力源(图中未示出)，其中， 底座71铰接于炉体1上；伸缩机构72两端分别与炉体1和底座71相铰接，且两个铰接点的连线与炉体1的轴线所成夹角为锐角；动力源与伸缩机构相连。由于将炉体1设置成圆筒状，且在炉体1上设置有倾转装置。当需要更换感应体时，通过倾转装置使得炉体1进行翻转，将需要更换感应体的一端移至上端，进行更换感应体。而不用将工频有芯感应电炉中的锌液倒出就可以直接完成更换。其中，实现炉体1与底座71相铰接的形式很多，本发明实施例中简单介绍其中的一种，底座71上设置有三脚架73，该三脚架73固定在底座71上并与炉体1相铰接。三脚架73通过螺栓直接固定在底座71上，或者直接焊接在底座71上。为了保证炉体1在旋转过程中的稳定性，底座71上铰接有可与炉体1相接触的托轮74，炉体1旋转时，托轮74开始旋转，其旋转时与炉体1的摩擦力为滚动摩擦，且旋转过程中支撑点较多。因此，翻转过程比较平稳。另外，其中实现伸缩运动的形式很多，例如，蜗轮与蜗杆的配合，丝杆与螺母的配合、液压缸、气压缸等等，在本发明实施例中的伸缩机构72采用油缸的形式，此时动力源为电机或发动机，通过带动油泵为油缸提供动力支持。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种工频有芯感应电炉，包括其内部形成炉膛的炉体，其特征在于，所述炉体上还设置有用于连通氮气源和所述炉膛的氮气接口。
2.根据权利要求1所述的工频有芯感应电炉，其特征在于，所述氮气接口设置有氮气接口法兰，所述氮气接口法兰通过进气管与所述氮气源相连通。
3.根据权利要求2所述的工频有芯感应电炉，其特征在于，所述进气管上设置有调节阀。
4.根据权利要求3所述的工频有芯感应电炉，其特征在于，所述炉体上还设置有用于检测所述炉膛内部氧气含量的烟气成分分析仪。
5.根据权利要求4所述的工频有芯感应电炉，其特征在于，所述炉体上还设置有用于检测所述炉膛内部气压的气压检测器。
6.根据权利要求5所述的工频有芯感应电炉，其特征在于，还包括控制器，所述控制器根据所述烟气成分分析仪采集的烟气信号和/或所述气压检测器的气压信号，当所述炉膛内部氧气含量大于第一预设值和/或所述炉膛内部压力大于第二预设值时，所述控制器控制所述调节阀的开度变大。
7.根据权利要求1所述的工频有芯感应电炉，其特征在于，所述炉体为圆筒形。
8.根据权利要求7所述的工频有芯感应电炉，其特征在于，所述炉体上还设置有倾转装置，所述倾转装置包括伸缩机构、底座和动力源，其中，所述底座铰接于所述炉体上；所述伸缩机构两端分别与所述炉体和底座相铰接，且两个铰接点的连线与所述炉体的轴线所成的夹角为锐角；所述动力源与所述伸缩机构相连。
9.根据权利要求8所述的工频有芯感应电炉，其特征在于，所述底座上铰接有可与所述炉体相接触的托轮。
10.一种工频有芯感应电炉氧气含量控制方法，所述工频有芯感应电炉包括其内部形成炉膛的炉体，其特征在于，包括步骤步骤A 检测所述炉膛内部氧气含量和/或所述炉膛内部的空气压力；步骤B 当所述氧气含量大于第一预设值时和/或所述空气压力大于第二预设值时控制增加通入所述炉膛内部的氮气量。
全文摘要
本发明实施例公开了一种工频有芯感应电炉，包括其内部形成炉膛的炉体，炉体上还设置有用于连通氮气源和炉膛的氮气接口。本发明实施例中通过在炉体上设置与炉膛内部相连通的氮气接口，可以在锌片熔化过程中，通过氮气接口法兰向炉膛内部通入氮气，随着炉膛内部氮气的增加，炉膛内部氧气含量降低，发生氧化反应的锌片就会相应减少，最终减少了锌片在熔化过程中的氧化烧损。另外，由于将炉体设置成圆筒状，且在炉体上设置有倾转装置，当需要更换感应体时，通过倾转装置使得炉体进行翻转，将需要更换感应体的一端移至上端，进行更换感应体，而不用将工频有芯感应电炉中的锌液倒出就可以直接完成更换。本发明实施例还公开了一种氧气含量控制方法。
文档编号F27B14/20GK102168918SQ201110080778
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者孙阳春, 李勇, 汪洋洋, 熊家政, 高坤, 鲁志昂 申请人:株洲火炬工业炉有限责任公司