一种熔区可调的电熔镁熔炼炉的制作方法

1.本实用新型涉及炉窑领域，尤其涉及一种熔区可调的电熔镁熔炼炉。


背景技术：

2.电熔镁砂是最重要的耐火材料的原料之一，在国防、医药、化工、食品、造纸等行业广泛应用。电熔镁生产的主要工艺是：在电熔镁炉底部铺设底料，下降电极至炉底底料部，开始下装菱镁矿石、送电按供电曲线熔炼，随着不断地加入矿石和熔炼，液面不断上升，电极也在不断上升。因此电极长度必须保证与整个炉体高度相匹配，才能保证完成全炉的熔炼任务。实际上在电熔镁熔炼过程中电极把大电流送到炉内，在电极末端产生电弧而将电能转换成热能，同时电流通过炉料而产生电阻热，两者产生的高温是炉料熔化。因此说，电极的长度不应由熔炼炉的高度而决定，应该由熔融区所能涉及到的区域所决定。按目前的生产工艺开炉阶段电极长度一般与炉高相匹配，因此有近2/3的电极仅仅为满足随炉体长度及矿石熔面上升高度所设计的，如果在短网供电系统中减少近2/3的电极长度，将减少主回路全部电气功率损失的30％左右，以免造成整个短网的电气功率损失不必要的损失。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种熔区可调的电熔镁熔炼炉。该实用新型在炉体内分为上下两个区域，其中上半部分为电熔镁熔融区，下半部分为可扩展区或已熔化液体下移析晶区。当上半部分熔融效果达到生产指标要求时，上部分炉体炉底下移，将可熔融区扩大，上边布料系统继续下料，下边已熔化区继续析晶，不断循环熔区下移和下料的过程，直至生产结束。这样可使电熔镁炉供电短网长度明显减少，减少了阻抗和电抗，有功、无功、电耗下降，功率因数提高，电熔镁生产主回路全部电气功率损失减少20～30％，同时解决了目前很多厂家为了扩大生产另加上围炉的麻烦，也解决了由于电极长度随炉体而定，使电熔镁炉向大型化发展困难，提高了产量。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种熔区可调的电熔镁熔炼炉，包括：电熔镁熔炼炉体、可变熔区的电熔镁熔化区、熔区可变圆盘、第一液压升降柱、第二液压升降柱、第三液压升降柱、第四液压升降柱、液压机及传动机构、电极，具体结构如下：
6.电熔镁熔炼炉体上沿圆周均布四个竖向设置的液压升降柱：第一液压升降柱、第二液压升降柱、第三液压升降柱、第四液压升降柱，四个液压升降柱的顶部安装熔区可变圆盘，熔区可变圆盘上设置可变熔区的电熔镁熔化区，液压机及传动机构的输出端分别通过管路与四个液压升降柱相连，三个竖向电极的下端伸至可变熔区的电熔镁熔化区。
7.所述的熔区可调的电熔镁熔炼炉，还包括三个电机：第一电机、第二电机、第三电机，这三个电机的输出端分别通过钢丝绳、定滑轮与电极连接，每个钢丝绳绕设于定滑轮，每个钢丝绳的一端与一个电机的输出端连接，每个钢丝绳的另一端与竖向电极的上端连接，每个电极的下端伸至可变熔区的电熔镁熔化区。
8.所述的熔区可调的电熔镁熔炼炉，第一电机的输出轴上安装第一旋转编码器，第二电机的输出轴上安装第二旋转编码器，第三电机的输出轴上安装第三旋转编码器。
9.所述的熔区可调的电熔镁熔炼炉，还设有控制器，控制器的输出端分别通过线路与液压机及传动机构和三个电机连接，通过控制器驱动液压机及传动机构和三个电机，控制器的输入端分别通过线路与第一旋转编码器、第二旋转编码器、第三旋转编码器连接，控制可变熔区的电熔镁熔化区与电极的同步升降。
10.所述的熔区可调的电熔镁熔炼炉，液压机及传动机构驱动液压升降柱的上升或下降，进一步通过熔区可变圆盘带动其上的可变熔区的电熔镁熔化区升降。
11.所述的熔区可调的电熔镁熔炼炉，电熔镁熔炼炉体设置于轨道上并与轨道呈滑动配合。
12.本实用新型的优点及有益效果是：
13.1、本实用新型是一种熔区可调的电熔镁熔炼炉，可根据实际炉体、矿石、电极等系统环境的特定参数适工况调整电熔镁熔炼区域的大小，在熔炼过程中，电极顶端不需降至电熔镁熔炼炉体的底部，只需保持在可变熔区的电熔镁熔化区内即可，这个区域始终保持在可变熔区的电熔镁熔化区的上1/3处，这样大大减少了短网系统的长度，使占电熔镁生产主回路全部电气功率损失40％的电极的长度减少2/3，节约大量电能，大炉化的发展提高了产量和经济效益。
14.2、由于本实用新型设备熔区可调，因此相当于是确定了炉体高度是可伸缩的，解决了目前很多厂家为了扩大生产另加上围炉的麻烦，也解决了由于电极长度随炉体而定，使电熔镁炉向大型化发展困难，提高了产量。
附图说明
15.图1.是本实用新型熔区可调的电熔镁熔炼炉结构示意图；
16.图中，1电熔镁熔炼炉体，2可变熔区的电熔镁熔化区，3熔区可变圆盘，4第一液压升降柱，5第二液压升降柱，6第三液压升降柱，7第四液压升降柱，8液压机及传动机构，9电极，10-1第一旋转编码器，10-2第二旋转编码器，10-3第三旋转编码器，11控制器，12-1第一电机，12-2第二电机，12-3第三电机，13钢丝绳，14定滑轮，15轨道。
具体实施方式
17.以下，结合附图对本实用新型做进一步详细描述。
18.如图1所示，本实用新型熔区可调的电熔镁熔炼炉，主要包括：电熔镁熔炼炉体1、可变熔区的电熔镁熔化区2、熔区可变圆盘3、第一液压升降柱4、第二液压升降柱5、第三液压升降柱6、第四液压升降柱7、液压机及传动机构8、电极9、第一旋转编码器10-1、第二旋转编码器10-2、第三旋转编码器10-3、控制器11、第一电机12-1、第二电机12-2、第三电机12-3、钢丝绳13、定滑轮14、轨道15，具体结构如下：
19.电熔镁熔炼炉体1设置于轨道15上并与轨道15呈滑动配合，电熔镁熔炼炉体1上沿圆周均布四个竖向设置的液压升降柱：第一液压升降柱4、第二液压升降柱5、第三液压升降柱6、第四液压升降柱7，四个液压升降柱的顶部安装熔区可变圆盘3，熔区可变圆盘3上设置可变熔区的电熔镁熔化区2，液压机及传动机构8的输出端分别通过管路与四个液压升降柱
相连，液压机及传动机构8驱动液压升降柱的上升或下降，进一步通过熔区可变圆盘3带动其上的可变熔区的电熔镁熔化区2升降。
20.三个电机(第一电机12-1、第二电机12-2、第三电机12-3)的输出端分别通过钢丝绳13、定滑轮14与电极9连接，每个钢丝绳13绕设于定滑轮14，每个钢丝绳13的一端与一个电机的输出端连接，每个钢丝绳13的另一端与竖向电极9的上端连接，每个电极9的下端伸至可变熔区的电熔镁熔化区2；第一电机12-1的输出轴上安装第一旋转编码器10-1，第二电机12-2的输出轴上安装第二旋转编码器10-2，第三电机12-3的输出轴上安装第三旋转编码器10-3。
21.控制器11的输出端分别通过线路与液压机及传动机构8和三个电机连接，通过控制器11驱动液压机及传动机构8和三个电机，控制器11的输入端分别通过线路与第一旋转编码器10-1、第二旋转编码器10-2、第三旋转编码器10-3连接。
22.本实用新型在保证电熔镁炉的最佳熔融区域的前提下，设计满足各种体积的电熔镁炉的硬件结构；在电熔镁炉不断趋于大型化的今天，不论电熔镁炉体设计有多高，都不会增加新的短网供电系统的设备和材料，而且电极长度明显减少。
23.其结构设计是：可变熔区的电熔镁熔化区2在电熔镁熔炼炉体1内部上方，由熔区可变圆盘3的升降控制可变熔区的电熔镁熔化区2的大小，第一液压升降柱4、第二液压升降柱5、第三液压升降柱6、第四液压升降柱7和液压机及传动机构8驱动熔区可变圆盘3的升降；控制器11根据生产情况控制电极9的升降及可变熔区的电熔镁熔化区2与电极9的同步升降；在熔炼过程中，电极9顶端不需降至电熔镁熔炼炉体1的底部，只需保持在可变熔区的电熔镁熔化区2内即可，这个区域始终保持在可变熔区的电熔镁熔化区的上1/3处；控制器11协调控制电极的升降，以保证三相平衡的电流、电压、电功率；既保持在最小的熔炼范围内升降；当熔区可变圆盘3向下移动时，通过控制器11保持电极9能够与可变熔区的电熔镁熔化区2同步移动，始终保持电极9在正常的熔炼工作状态，不出现短路或短路现象。
24.控制器采用s7-1200可编程控制器，通过可编程控制器实现对电极的升降控制，并通过旋转编码器采集电极9升降距离；熔区可变圆盘3的速度控制通过流量控制阀调节液压执行元件的流量，液压传动借助液压箱实现无极调速；控制器11获得熔区可变圆盘3的下降时间、速度，并使电极9同步下降，始终保持电极9在原弧区状态内状态不变。
25.本实用新型的工作原理与工作过程如下：
26.如图1所示，本实用新型熔区可调的电熔镁熔炼炉的原理是：依据电弧炉生产电熔镁的原理及损耗功率公式pr＝3i2r，即在电熔镁熔炼过程中电极9把大电流送到炉内，在电极9末端产生电弧而将电能转换成热能，同时电流通过炉料而产生电阻热，两者产生的高温炉料熔化。一般来说，生产一炉电熔镁需要10个小时，电极上升高度3m左右，平均每分钟提升电极高度为0.005m。因此说，电极的长度不应由熔炼炉的高度而决定，应该由熔融区所能涉及到的区域所决定。从电熔镁炉减少功率损耗的途径看降低线路的电阻是最有效的途径之一。根据损耗功率公式pr＝3i2r得知损耗功率与线性电阻成正比，在电极直径一定的情况下，减少电阻的主要手段是缩短电极的长度。电熔镁生产为低电压、大电流生产，生产电流平均在10000a左右，如果在短网供电系统中减少近2/3的电极长度，将使占电熔镁生产主回路全部电气功率损失40％的电极损失减少2/3以上，节约大量电能。
27.工作过程如下：设计最大能够满足产量的电熔镁炉体，输入能够满足熔融条件的
生产参数，以满足熔区大小的需求及熔区可变圆盘下降距离与速度。本实用新型控制器与整个生产控制系统相连，既能独立控制又能与整个生产自动控制系统相连。在生产过程中启动生产自动控制系统，自动将熔区可变圆盘移动至所设熔区大小的位置。根据生产情况控制系统自动下料，控制电熔镁炉的起弧，并根据炉况适时调整电极的升降，以保证三相电流、电压、功率的平衡及弧区的大小。控制器11根据旋转编码器分析可变熔区的电熔镁熔化区2大小，通过液压机及传动机构8适时降低熔区可变圆盘3，将已熔待析晶溶液下沉，不断扩大新的熔区。整个系统在不断地下料，使电熔镁熔炼炉体1与电极同步调整，在电熔镁熔炼炉体1上部建立新的熔区，将已熔待析晶溶液下，直至达到产量需求指标为止。
28.结果表明：
29.1、本实用新型是一种熔区可调的电熔镁熔炼炉，可根据实际炉体、矿石、电极等系统环境的特定参数适工况调整电熔镁熔炼区域的大小，在熔炼过程中，电极顶端不需降至电熔镁熔炼炉体的底部，只需保持在可变熔区的电熔镁熔化区内即可，减少了系统阻抗，节约了大量电能。
30.2、由于本实用新型设备熔区可调，因此相当于是确定了炉体高度可伸缩性，解决了电熔镁炉向大型化发展的瓶颈问题，提高了产量和经济效益。