一种电熔炉炉内熔化气氛的控制装置及其控制方法与流程

本发明属于电熔炉生产岩棉制品技术领域，涉及电熔炉炉内熔化气氛的控制装置及其控制方法，具体涉及如何控制电熔炉炉内熔化气氛，使其稳定为还原性气氛，提高岩棉制品的性能等。

背景技术：

电熔炉炉内的熔化气氛是还原性气氛还是氧化性气氛，对电熔炉炉体、生产线设备，以及岩棉制品的性能等都至关重要。经过分析及烟气检测证明，电熔炉炉内熔化气氛为还原性气氛时，可以有效得保护石墨电极，防止石墨电极被氧化；还可以保护电炉炉体，延长炉体寿命，节约成本；同时岩棉中含有适量的Fe2+，可提高岩棉纤维耐温性和抗拉强度等性能；又能减少电熔炉放铁水的时间，操作方便。

技术实现要素：

本发明的目的是为了控制电熔炉炉内熔化气氛，使其熔化气氛稳定为还原性气氛。

本发明控制电熔炉炉内熔化气氛的原理

由于氮的化学惰性，常用作保护气体，如：瓜果，食品，灯泡填充气。以防止某些物体暴露于空气时被氧所氧化，用氮气填充粮仓，可使粮食不霉烂、不发芽，长期保存。在化工行业，氮气主要用作保护气体、置换气体、洗涤气体、安全保障气体。用作铝制品、铝型材加工，铝薄轧制等保护气体。

因为氮气的化学性质不活泼，很难与其它物质发生化学反应，故向电熔炉炉体中充入氮气作为保护气体，减少电炉内氧气的进入，同时减少炉内对亚铁离子的氧化。

本发明采用的具体技术方案是：

一种电熔炉炉内熔化气氛的控制装置，包括电熔炉，检测电熔炉内烟气浓度的烟气检测单元、向电熔炉内充入氮气的氮气供给单元和给充入氮气冷却的管道水冷单元，

电熔炉的炉顶顶盖上设置三根中空石墨电极，在每根中空石墨电极内设置同轴的由内管和外管构成的冷却水通道，外管的外壁与中空石墨电极内壁之间设置固定外管的连接支架，内管和外管的两端均通过环形端板连接；内管外壁、外管内壁以及两个环形端板之间围成冷却水通道；在冷却水通道一端的环形端板上设置两个水管接头；

烟气检测单元包括检测电熔炉内氧气浓度的氧气检测探头、检测电熔炉内二氧化碳浓度的二氧化碳检测探头和烟气监测分析仪，烟气监测分析仪置于电熔炉之外，氧气检测探头通过支架固定在电熔炉的炉顶顶盖上且氧气检测探头伸入电熔炉的炉膛内，氧气检测探头信号端接入烟气监测分析仪；二氧化碳检测探头通过支架固定在电熔炉的炉顶顶盖上且二氧化碳检测探头伸入电熔炉的炉膛内，二氧化碳检测探头的信号端接入烟气监测分析仪；

氮气供给单元包括制氮压缩机、液氮储罐和流量计，制氮压缩机和液氮储罐置于电熔炉之外，液氮储罐内的电动阀门电连接烟气监测分析仪；制氮压缩机的输出通过管道连接液氮储罐的输入，液氮储罐的输出连接总进气管道，总进气管道通过四通接头分别接出三根支路进入管道，三根支路进入管道分别插入三根中空石墨电极内；流量计安装在总进气管道上；

管道水冷单元包括供水水箱、水泵、供水管、回水管和供水阀门，供水水箱置于电熔炉之外，水泵置于供水水箱旁，水泵出口连接供水管一端，供水管另一端连接一个水管接头，回水管一端连接另一个水管接头，回水管另一端伸入供水水箱，供水阀门设置在供水管上。

对本发明技术方案的优选，中空石墨电极的中心设置双层耐热钢管道，氮气从里层钢管内通入，双层耐热钢管道位于内管的内部。

对本发明技术方案的优选，在回水管上设置回水阀门。

电熔炉炉内熔化气氛的控制方法，包括如下步骤：

步骤1)设定烟气监测分析仪内的氧气浓度和二氧化碳设定值；

步骤2)当烟气监测分析仪内显示氧气检测探头检测出的氧气浓度超过设定值和或二氧化碳检测探头检测出的二氧化碳浓度超过设定值，烟气监测分析仪给液氮储罐的电动阀门发出打开的信号；

步骤3)启动水泵，打开供水管上的供水阀门和打开回水管上的回水阀门；

步骤4)液氮储罐内的电动阀门打开，液氮储罐内的氮气充入电熔炉炉体内，充入一段时间氮气；

步骤5)当烟气监测分析仪内显示氧气检测探头检测出的氧气浓度等于或低于设定值和二氧化碳检测探头检测出的二氧化碳浓度等于或低于设定值，烟气监测分析仪给液氮储罐的电动阀门发出关闭的信号；

步骤6)液氮储罐内的电动阀门关闭，氮气停止充入；

步骤7)关闭水泵，关闭供水管上的供水阀门和关闭回水管上的回水阀门。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

本发明，给电熔炉内充入氮气作为保护气体，减少电炉内氧气的进入，同时减少炉内对亚铁离子的氧化，保证电熔炉熔化气氛为还原性气氛；同时采用水冷对充入的氮气进行冷却，有效地防止高温氮气对电熔炉造成的损坏。

附图说明

图1是电熔炉炉内熔化气氛的控制装置的原理框图。

图2是电熔炉炉顶顶盖的开孔布置图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图1-图2和具体实施方式做进一步的描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：

如图1所示，本实施例一种电熔炉炉内熔化气氛的控制装置，包括电熔炉，检测电熔炉内烟气浓度的烟气检测单元、向电熔炉内充入氮气的氮气供给单元和给充入氮气冷却的管道水冷单元。

如图2所示，电熔炉的炉顶顶盖上设置三根中空石墨电极，在每根中空石墨电极内设置同轴的由内管和外管构成的冷却水通道1，外管的外壁与中空石墨电极内壁之间设置固定外管的连接支架，内管和外管的两端均通过环形端板连接；内管外壁、外管内壁以及两个环形端板之间围成冷却水通道；在冷却水通道一端的环形端板上设置两个水管接头。

烟气检测单元包括检测电熔炉内氧气浓度的氧气检测探头、检测电熔炉内二氧化碳浓度的二氧化碳检测探头和烟气监测分析仪，烟气监测分析仪置于电熔炉之外，氧气检测探头通过支架固定在电熔炉的炉顶顶盖上且氧气检测探头伸入电熔炉的炉膛内，氧气检测探头信号端接入烟气监测分析仪；二氧化碳检测探头通过支架固定在电熔炉的炉顶顶盖上且二氧化碳检测探头伸入电熔炉的炉膛内，二氧化碳检测探头的信号端接入烟气监测分析仪；

氮气供给单元包括制氮压缩机、液氮储罐和流量计，制氮压缩机和液氮储罐置于电熔炉之外，液氮储罐内的电动阀门电连接烟气监测分析仪；制氮压缩机的输出通过管道连接液氮储罐的输入，液氮储罐的输出连接总进气管道，总进气管道通过四通接头分别接出三根支路进入管道，三根支路进入管道分别插入三根中空石墨电极内；流量计安装在总进气管道上；

管道水冷单元包括供水水箱、水泵、供水管、回水管和供水阀门，供水水箱置于电熔炉之外，水泵置于供水水箱内，水泵出口连接供水管一端，供水管另一端连接一个水管接头，回水管一端连接另一个水管接头，回水管另一端伸入供水水箱，供水阀门设置在供水管上，在回水管上设置回水阀门。

如图1所示，中空石墨电极的中心设置双层耐热钢管道，氮气从里层钢管内通入，双层耐热钢管道位于内管的内部。在充入氮气过程中冷却水通道1内的冷水对充入的氮气进行冷却，防止氮气给电熔炉造成损坏。

如图2所示，在电熔炉炉顶顶盖上开孔投入氧气检测探、二氧化碳检测探头的安装,3，对电熔炉炉内氧气、二氧化碳浓度进行检测；同时在电熔炉炉顶顶盖上开设多个加料孔2。

电熔炉炉内熔化气氛的控制方法，包括如下步骤：

步骤1)设定烟气监测分析仪内的氧气浓度和二氧化碳设定值；

步骤2)当烟气监测分析仪内显示氧气检测探头检测出的氧气浓度超过设定值和或二氧化碳检测探头检测出的二氧化碳浓度超过设定值，烟气监测分析仪给液氮储罐的电动阀门发出打开的信号；

步骤3)启动水泵，打开供水管上的供水阀门和打开回水管上的回水阀门；

步骤4)液氮储罐内的电动阀门打开，液氮储罐内的氮气充入电熔炉炉体内，充入一段时间氮气；

步骤5)当烟气监测分析仪内显示氧气检测探头检测出的氧气浓度等于或低于设定值和二氧化碳检测探头检测出的二氧化碳浓度等于或低于设定值，烟气监测分析仪给液氮储罐的电动阀门发出关闭的信号；

步骤6)液氮储罐内的电动阀门关闭，氮气停止充入；

步骤7)关闭水泵，关闭供水管上的供水阀门和关闭回水管上的回水阀门。

如图1所示电熔炉炉内熔化气氛的控制方法，当检测出氧气浓度超过设定值和或二氧化碳浓度超过设定值时，向电熔炉炉体内自动喷入氮气，使炉内氧气浓度和二氧化碳浓度降低，进而保证电熔炉熔化气氛为还原性气氛。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。