专利名称：双层伸缩炉缸、炉缸升降装置及电弧炉的制作方法
技术领域：
本实用新型属于非金属矿石熔炼设备技术领域，尤其涉及一种用于熔炼电熔镁的炉缸、与之配套的炉缸升降装置以及电弧炉。
背景技术：
电弧炉是利用电极电弧产生的高温熔炼矿石或金属的电炉，它用于还原熔炼矿石、碳质还原剂及溶剂等原料以生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。主要用于矿石熔炼的电弧炉也叫矿热炉，其炉体结构同炼钢电弧炉相似，矿热炉工作时，电极下端埋在炉料内起弧，除电极和炉料之间的电弧会产生出热量外，电流通过炉料时炉料电阻也会产生相当大的热量，矿热炉同时利用电弧的能量及电流通过炉料的热量来熔炼非金属矿石。专利号为201120188399. 2、名称为新型电容氧化镁熔炼电弧炉的中国实用新型专利公开了一种熔炼炉，包括炉筒、炉体和炉盖，炉筒底部置于地面上，其顶部与操作平台连接，炉体置于台车上且位于炉筒中间，炉盖置于操作平台上且罩住炉体上口，炉盖顶部设有与安装在操作平台上的自动加料装置相连接的自动加料口和与石墨电极相对应的电极孔，电极固定在电极升降装置的一端并从炉盖伸入至炉筒内，其中，电极升降装置包括电极升降支架、立柱、电极升降油缸及导电横臂，电极升降支架固定在地面上，其上端固定安装着立柱，电极升降油缸设置在电极升降支架内且顶端与立柱下端固定连接，立柱上端固定安装导电横臂。在炉盖顶部设置有三个电极孔和三个加料孔，这三个加料孔设置在三个电极孔外缘，且位于三个电极孔的两两之间，三个加料孔通过料管分别与位于电弧炉上方的三个高位料仓相连，原料从三个料仓经料管加入电弧炉内。熔炼时通过加料装置往炉体内布料，电极下端埋在矿料中，随着矿料的堆积，电极升降装置控制电极向上升起直至电极升到炉体顶部，完成熔炼过程。由此可知，在整个熔炼过程中，电极需要升起的高度(工作行程)几乎约为整个炉体的高度，再加上电极自身未伸入炉体部分的长度，这就要求炉体上方有足够的空间来升起电极，导致厂房的高度很高，无法降低制造成本。
发明内容本实用新型的第一目的是提供一种双层伸缩炉缸，该炉缸在熔炼过程中可以展开，有效缩短了电极的工作行程，降低了电极工作段的电能损耗，尤其适合于具有结晶冷却过程的非金属矿石的熔炼。本实用新型的第二目的是提供一种用于配合双层伸缩炉缸的炉缸升降装置，用于配合实现伸缩式炉缸的展开及升降。本实用新型的第三目的是提供一种用于熔炼非金属矿石的电弧炉，其采用炉缸和炉缸升降装置共同实现炉缸升降功能，可延长连续熔炼时间，减少热量损失和开炉次数，同时达到产量增加，节约电能的效果。为了实现上述第一目的，本实用新型采取如下的技术解决方案双层伸缩炉缸，设置于炉缸架体内，该炉缸为双层套筒式炉缸，其包括上层炉缸和下层炉缸，上层炉缸和下层炉缸之间可沿竖直方向相对移动，上层炉缸外壁上设置有与设置于炉缸架体上的炉缸锁紧装置配合的锁扣部。为了实现上述第二目的，本实用新型采取如下的技术解决方案用于控制炉缸升降的炉缸升降装置，包括固定架，固定架设置于炉缸架体上；升降架，升降架设置于所述固定架上，并可相对固定架沿竖直方向上下移动，炉缸放置于升降架上；炉缸升降控制装置，炉缸升降控制装置包括驱动单元和设置于升降架及固定架上的传动件，控制升降架的升降。为了实现上述第三目的，本实用新型采取如下的技术解决方案电弧炉，包括炉缸架体、设置于炉缸架体内的炉缸、位于炉缸上方且可罩住炉缸上部开口的炉盖、设置于炉筒一侧的横臂支柱、设置于横臂支柱上的导电横臂、设置于导电横臂一端的电极、控制导电横臂升降的横臂升降控制装置、位于炉缸上方的料仓、连接料仓和布料器的料管；炉缸为双层套筒式炉缸，其包括上层炉缸和下层炉缸，上层炉缸和下层炉缸之间可沿竖直方向相对移动，上层炉缸外壁上设置有锁扣部；炉缸由炉缸升降装置控制升降；在炉缸架体顶部 设置有炉缸锁紧机构，当炉缸被所述升至炉缸架体上部时，炉缸锁紧机构与上层炉缸上的锁扣部相配合，将上层炉缸位置锁定；炉缸升降装置包括固定架，固定架设置于炉缸架体上；升降架，升降架设置于所述固定架上，并可相对固定架沿竖直方向上下移动，炉缸放置于升降架上；炉缸升降控制装置，炉缸升降控制装置包括驱动单元和设置于升降架及固定架上的传动件，控制升降架的升降。本实用新型的上层炉缸套在下层炉缸内。本实用新型的固定架相对侧壁上设置有纠偏凸条，所述升降架上设置有导轮架，所述导轮架上设置有与纠偏凸条相配合的纠偏导轮。本实用新型的炉缸升降控制装置的传动件包括设置于固定架上的传动轴；设置于传动轴上的传动链轮，所述驱动单元将动力传递至所述传动链轮；通过同步轮安装架设置于所述固定架上的同步链轮；链条，所述链条绕过所述传动轴及同步链轮；与所述同步链轮同轴设置的传动齿轮，所述传动齿轮位于所述同步链轮内侧；设置于所述升降架上的齿条，所述齿条与所述传动齿轮相啮合。本实用新型的锁扣部为上层炉缸顶部的外凸缘；所述炉缸锁紧机构包括安装在炉缸架体上的安装部；通过水平转轴安装在安装部前部的扣爪，所述扣爪可绕水平转轴旋转；竖直穿过所述安装部的止动件；设置于所述止动件与安装部之间的弹簧；所述安装部与扣爪的接触面为弧形，在安装部底部位于弧面下方加工有一凹槽，所述止动件的底部可容纳于所述凹槽内。由上述技术方案可知，本实用新型采用伸缩式炉缸，配合可在炉缸架体内升降的炉缸升降装置，在熔炼过程中，将炉缸抬升至炉缸架体上部，由于炉缸被抬高，电极下降高度相应减少，电极工作行程的缩短可降低电极的电能损耗，同时可以减少热量损失，节省电能；同时由于电极行程的缩短，电极本身的长度也可以缩短，由此提高电极的强度，在熔炼过程中电极不易断裂，从而可以减少维修成本。
[0015]图I为本实用新型实施例I的结构示意图。图2为图I的侧视图。图3为图I的后视图。图4为本实用新型实施例I炉缸升降机构的结构示意图。图5为图4的俯视图。图6为本实用新型实施例I炉缸未展开时的结构示意图。图7为本实用新型实施例I炉缸展开后的结构示意图。图8为熔炼前炉缸位于底部时的示意图。图9为炉缸被上升至顶部的示意图。图10为开始铺底料时的示意图。图11为电极伸入炉缸内进行熔炼的示意图。图12熔炼完毕炉缸完全伸展后的示意图。图13为熔炼完毕炉缸锁紧装置解锁后的示意图。图14为本实用新型实施例2炉缸锁紧装置的结构示意图。图15为本实用新型实施例2炉缸锁紧装置的分解结构示意图。图16为本实用新型实施例2炉缸锁紧装置锁扣状态的示意图。图17为本实用新型实施例2炉缸锁紧装置解锁状态的示意图。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细地说明。
具体实施方式
实施例I如图I至图3所示，本实施例的电弧炉包括炉缸I、炉盖2、炉缸架体3、电极4、料仓5、料管6、布料器、导电横臂7、横臂支柱8、炉缸升降装置9、供变电系统(未图示)、水冷电缆(未图示)、冷却水系统(未图示)、电气控制室(未图示)。同时参照图4和图5，炉缸升降装置9包括固定架9-1、升降架9-2、传动轴9-3、传动链轮9-4、同步链轮9_5、传动齿轮9_6、柱形齿齿条9-7、链条和炉缸升降驱动单元(未图示)，本实施例的炉缸升降驱动单元为电机，驱动单元、链条和传动轴9-3、传动链轮9-4、同步链轮9-5、传动齿轮9-6、柱形齿齿条9_7构成炉缸升降控制装置，电机和减速机通过链轮和链条的传动为升降架9-2的升降提供动力。炉缸I设置于炉缸架体3内、位于炉缸架体I内中央，本实施例的炉缸I放在一沿导轨10运行的台车11上，由台车11将炉缸I送入炉缸架体3内或从炉缸架体3中移出。炉缸架体3的顶端为操作平台12，炉盖2置于操作平台12上且罩住炉缸I的上部开口，炉盖2的侧部设置有人工加料口(未标号)，其顶部加工有3个电极孔和一个入料孔，入料孔设置于炉盖2顶部中心，3个电极孔沿圆周均布在入料孔外围。布料器的入料接管经炉盖2中心的入料孔与料管6相连，料管6的另一端与设置于炉盖2上方加料平台13上的料仓5连通，料仓5内的物料经过料管6加入布料器中。在操作平台12上位于炉盖2的一侧安装有固定支撑导柱8-1和活动支撑导柱8-2，固定支撑导柱8-1和活动支撑导柱8-2组成本实施例的横臂支柱8。在固定支撑导柱8-1和活动支撑导柱8-2之间安装有横臂安装座8-3，导电横臂7通过绝缘抱箍14安装在横臂安装座8-3上，导电横臂7的前端设置有导电夹头和电极抱箍(未标号)，电极4通过导电夹头和电极抱箍安装在导电横臂7上，电极4可穿过炉盖2上的电极孔伸入至炉缸I中。在横臂安装座8-3下方设置有安装了导轮的导轮支架
8-4，在导轮支架8-4上安装有横臂升降电机8-5，横臂升降电机8-5的输出轴上安装有主动链轮，固定在操作平台12和加料平台13之间的链条8-6绕过安装在导轮支架8-4上的传动链轮与主动链轮啮合，导轮支架8-4和横臂安装座8-3在横臂升降电机8-5的控制下可沿横臂支柱在竖直方向上来回上下移动，从而带动电极4进行升降动作。本实施例通过链轮和链条的传动配合实现导轮支架(横臂安装座)的上下移动，通过改变电机的转向和速度完成电极的升降动作。本实用新型的导电横臂内和导电夹头均通过冷却水循环管道与冷却水系统相连，导电横臂也通过水冷电缆与供变电系统电相连，本实用新型的电气连接及冷却水连接方式以及供变电系统、冷却水系统、电气控制系统的结构均与现有技术中的相同，在此不再赘叙。同时参照图4及图5，图4、图5中的虚线表示炉缸架体3。一对门形的固定架9_1 安装在炉缸架体3两侧、相对炉缸架体3为固定。固定架9-1之间安装有一传动轴9-3，传动轴9-3位于炉缸架体3后方，其上设置有传动链轮9-4，传动链轮9-4接受炉缸升降驱动单元(未图示)的动力并通过传动轴9-3将动力传递。本实施例将传动轴等动力及传动部件设置于炉缸架体3之外，可方便零部件的检查维修。升降架9-2设置于固定架9-1的门形框内、位于炉缸架体3中，升降架9-2可沿竖直方向在固定架9-1内上下移动。升降架9-2底部设置有一段导轨，可使台车11运行至升降架9-2上，随升降架9-2 —起升降。在固定架9-1相对的侧壁上设置有纠偏凸条9-8，升降架9-2上设置有导轮架9-9，导轮架9_9上设置有纠偏导轮9-10，纠偏导轮9-10与纠偏凸条9-8配合，可以保证升降架9-2的直线升降移动。在固定架9-1外侧设置有水平布置的同步轮安装架9-11，同步轮安装架9-11的位置与炉缸升降的行程相关，一般可以设置于升降架9-2上升的最高位置，同时起限位作用。同步轮安装架9-11上安装有一对前后布置的同步链轮9-5，在同步链轮9-5内侧设置有与其同轴的传动齿轮9-6，链条绕过传动轴9-3和同步链轮9-5，将电机的动力传递至传动齿轮9-6。在升降架9-2上设置有一对柱形齿齿条9-7，柱形齿齿条9-7位置与传动齿轮9_6位置对应并与传动齿轮9-6相啮合，当电机的动力传到传动齿轮9-6，使传动齿轮9-6转动时，与传动齿轮9-6相啮合的柱形齿齿条9-7在传动齿轮9-6的带动下向上或向下移动，从而带动升降架9-2升降。作为优选的实施例，采用柱形齿齿条一方面结构简单、易于加工，制造成本低，另一方面具有更好的强度，可以承受较大的重量。如图6和图7所示，本实用新型的炉缸I为双层套筒式炉缸，炉缸分为两部分，上层炉缸1-1和下层炉缸1-2，上层炉缸1-1可相对下层炉缸1-2沿竖直方向移动且可套在下层炉缸1-2内，下层炉缸1-2的外壁上设置有吊耳a，用于方便吊车移动炉缸。本实施例炉缸I具有一定锥度。在炉缸架体3顶部设置有炉缸锁紧装置14，可以与上层炉缸1-1顶部的外凸缘配合锁扣。以下结合图8至图11对本实用新型的熔炼过程作进一步的说明参照图8，在熔炼开始前，电极4位于炉盖2上部，锁扣装置14处于解锁状态，炉缸I由台车11沿导轨10送至炉缸架体3内，此时的上层炉缸1-1套在下层炉缸1-2内，升降架9-2位于炉缸架体3底部。参照图9，炉缸I定位完毕后，启动炉缸升降装置9，通过升降架9-2将炉缸I举升至炉缸架体3上部，炉缸锁紧装置14扣住上层炉缸1-1顶部的外凸缘，将上层炉缸1-1锁紧定位；如图10所示，炉缸I定位后，升降架9-2略微下降，由于上层炉缸1-1被炉缸锁紧装置14锁扣，因此升降架9-2下降时带着下层炉缸1-2 —起下降，开始向炉缸I内铺设底料。参照图11，当炉缸I内铺好一定量的底料后，控制电极4下降至与底料接触，开始通电起弧进行熔炼；在熔炼过程中，持续向炉缸I内继续铺设炉料，随着熔炼过程的进行炉料熔化液面上升，同时升降架9-2带着下层炉缸1-2缓慢下降，炉缸I随着下层炉缸1-2的下降而展开，同时位于下方的熔炼好的炉料也随着下层炉缸1-2下降，新加入的炉料慢慢铺设于熔炼完毕的炉料上方，电极4与炉料接触起弧熔炼。 如图12所示，当升降架9-2降至炉缸架体3下部后炉缸I完全展开，随着炉料的继续铺设，开始控制电极4逐渐升起，保持始终与待熔炼的炉料相接触，直至熔炼完毕。参照图13，当熔炼完毕后，将电极4提升离开炉缸，打开炉缸锁紧装置14，升降架9-2下降至初始位置，炉缸I由台车11沿导轨运出炉缸架体3，进入下一步冷却工序。本实用新型采用伸缩式炉缸，在熔炼开始前，炉缸I处于重叠收缩状态并被抬升至炉缸架体3上部，由于炉缸I被升高，电极4只需伸入至炉缸架体上部位置的高度，电极下降行程相应减少，在熔炼过程中，由于上层炉缸1-1被锁紧定位，升降架9-2缓慢下降，下层炉缸1-2则向下展开，位于炉缸底部的熔炼好的炉料跟随下层炉缸1-2的展开移至下层炉缸1-2中，下降过程中随着炉料不断加入炉缸I内，即使炉缸I内的炉料越堆越高,炉料的高度总保持炉缸架体上部，使待熔炼的炉料始终与电极4相接触，直到升降架9-2降至底部，此时电极4开始上提，与位于炉缸内顶部的炉料保持接触，直至熔炼完毕，电极4才提升离开炉缸I。与传动的炉缸相比，传统电极需要下降至炉缸底部然后再从底部提升至炉缸顶部，其工作行程几乎为整个炉缸的高度，而本实用新型的电极只需下降半个炉缸的高度，伸缩式炉缸的升降运动部分替代了电极的提升运动，有效缩小了电极的工作行程，可以降低电极工作段的电能损耗，同时也可以降低厂房高度，降低施工建造成本。实施例2如图14和图15所示，本实施例炉缸锁紧装置14包括扣爪14_1、安装部14_2、水平转轴14-3、弹簧14-4、止动件14-5。安装部14_2安装在炉缸架体3上，扣爪14_1通过水平转轴14-3安装在安装部14-2前部，并可绕水平转轴14-3旋转，安装部14_2与扣爪14_1的接触面为弧形，该弧面为扣爪14-1提供旋转空间，在安装部14-2底部位于弧面下方加工有一凹槽C。止动件14-5的竖截面呈T字形，止动件14-5从竖直穿过安装部14-2，其底部可容纳于凹槽c内。在止动件14-5与安装部14-2之间设置有弹簧14-4，弹簧14_4可将止动件14-5向上顶起。如图16所示，当炉缸锁紧装置14处于锁扣状态时，弹簧14-4将止动件14-5顶起，止动件14-5底部位于凹槽c内，从而阻止扣爪14-1向下旋转，扣爪14_1前部处于水平状态，可扣住炉缸顶部的外凸缘，将炉缸定位；如图17所示，当熔炼完毕要将炉缸卸下时，向下敲打止动件14-5使其下移，止动件14-5底部离开凹槽C，扣爪14-1得以旋转，从而松开炉缸，可将炉缸卸下。诚然，本实用新型的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本实用新型的构思得到许多不同的具体方案，例如，本实施例中导电横臂和炉缸升降装置的升降采用电机驱动链条的机械传动方式，但也可以采用电机驱动齿条或丝杆等机械传动的方式或液压缸控制升降；此外导轮数量也可根据实际需要而改变，还可以用导套替代导轮；炉缸的锁定也可以采用吊耳与定位销配合的方式实现，诸如此等改变以及等效变换均应包含在权利 要求所述的范围之内。
权利要求1.双层伸缩炉缸，设置于炉缸架体内，其特征在于所述炉缸为双层套筒式炉缸，其包括上层炉缸和下层炉缸，所述上层炉缸和下层炉缸之间可沿竖直方向相对移动，所述上层炉缸外壁上设置有与炉缸架体上的炉缸锁紧装置配合的锁扣部。
2.根据权利要求I所述的双层伸缩炉缸，其特征在于所述上层炉缸套在下层炉缸内。
3.用于控制如权利要求I所述的双层伸缩炉缸升降的炉缸升降装置，其特征在于，包括 固定架，所述固定架设置于炉缸架体上； 升降架，所述升降架设置于所述固定架上，并可相对所述固定架沿竖直方向上下移动，所述炉缸放置于所述升降架上、跟随所述升降架升降； 炉缸升降控制装置，所述炉缸升降控制装置包括驱动单元和设置于升降架及固定架上的传动件，控制所述升降架的升降。
4.根据权利要求3所述的炉缸升降装置，其特征在于所述固定架相对侧壁上设置有纠偏凸条，所述升降架上设置有导轮架，所述导轮架上设置有与纠偏凸条相配合的纠偏导轮。
5.根据权利要求3所述的炉缸升降装置，其特征在于所述炉缸升降控制装置的传动件包括 设置于固定架上的传动轴； 设置于传动轴上的传动链轮，所述驱动单元将动力传递至所述传动链轮； 通过同步轮安装架设置于所述固定架上的同步链轮； 链条，所述链条绕过所述传动轴及同步链轮； 与所述同步链轮同轴设置的传动齿轮，所述传动齿轮位于所述同步链轮内侧； 设置于所述升降架上的齿条，所述齿条与所述传动齿轮相啮合。
6.电弧炉，包括炉缸架体、设置于炉缸架体内的炉缸、位于炉缸上方且可罩住炉缸上部开口的炉盖、设置于炉筒一侧的横臂支柱、设置于横臂支柱上的导电横臂、设置于导电横臂一端的电极、控制导电横臂升降的横臂升降控制装置、位于炉缸上方的料仓、连接料仓和布料器的料管； 其特征在于 所述炉缸为双层套筒式炉缸，其包括上层炉缸和下层炉缸，所述上层炉缸和下层炉缸之间可沿竖直方向相对移动，所述上层炉缸外壁上设置有锁扣部；所述炉缸由炉缸升降装置控制升降； 在所述炉缸架体顶部设置有炉缸锁紧机构，当所述炉缸被所述升至炉缸架体上部时，所述炉缸锁紧机构与所述上层炉缸上的锁扣部相配合，将所述上层炉缸位置锁定； 所述炉缸升降装置包括 固定架，所述固定架设置于炉缸架体上； 升降架，所述升降架设置于所述固定架上，并可相对所述固定架沿竖直方向上下移动，所述炉缸放置于所述升降架上； 炉缸升降控制装置，所述炉缸升降控制装置包括驱动单元和设置于升降架及固定架上的传动件，控制所述升降架的升降。
7.根据权利要求6所述的电弧炉，其特征在于所述固定架相对侧壁上设置有纠偏凸条，所述升降架上设置有导轮架，所述导轮架上设置有与纠偏凸条相配合的纠偏导轮。
8.根据权利要求6所述的电弧炉，其特征在于所述炉缸升降控制装置的传动件包括 设置于固定架上的传动轴； 设置于传动轴上的传动链轮，所述驱动单元将动力传递至所述传动链轮； 通过同步轮安装架设置于所述固定架上的同步链轮； 链条，所述链条绕过所述传动轴及同步链轮； 与所述同步链轮同轴设置的传动齿轮，所述传动齿轮位于所述同步链轮内侧； 设置于所述升降架上的齿条，所述齿条与所述传动齿轮相啮合。
9.根据权利要求7所述的电弧炉，其特征在于所述锁扣部为上层炉缸顶部的外凸缘； 所述炉缸锁紧机构包括 安装在炉缸架体上的安装部； 通过水平转轴安装在安装部前部的扣爪，所述扣爪可绕水平转轴旋转； 竖直穿过所述安装部的止动件； 设置于所述止动件与安装部之间的弹簧； 所述安装部与扣爪的接触面为弧形，在安装部底部位于弧面下方加工有一凹槽，所述止动件的底部可容纳于所述凹槽内。
专利摘要双层伸缩炉缸、炉缸升降装置及电弧炉，该电弧炉的炉缸为双层套筒式炉缸，其包括上层炉缸和下层炉缸，上层炉缸和下层炉缸之间可沿竖直方向相对移动，上层炉缸外壁上设置有锁扣部；炉缸由炉缸升降装置控制升降；在炉缸架体顶部设置有炉缸锁紧机构，炉缸锁紧机构与上层炉缸上的锁扣部相配合，将上层炉缸位置锁定；炉缸升降装置包括固定架，固定架设置于炉缸架体上；升降架，升降架设置于炉缸架体内，并可相对固定架沿竖直方向上下移动，炉缸放置于升降架上；炉缸升降控制装置，炉缸升降控制装置包括驱动单元和传动件，控制升降架的升降。本实用新型结构设计合理，炉缸可以伸展，缩短电极的工作行程，降低电能损耗，尤其适合于非金属矿石的熔炼。
文档编号F27B3/08GK202630660SQ20122019235
公开日2012年12月26日 申请日期2012年5月2日 优先权日2012年5月2日
发明者关越, 张国庆, 李 真, 郭云奇, 王鑫, 陈重伟, 冯法选 申请人:西安越达环保科技有限公司