一种变频式电弧炉的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及工业电炉技术领域，尤其涉及一种变频式电弧炉。
【背景技术】
[0002]钛作为稀有金属，已成为国民经济发展中不可缺少的重要原材料和新型结构材料。钛是地壳中分布最广和丰度高的元素之一，占地壳重量的0.61%列居第9位；而钛资源则仅次于铁、铝、镁而列居第4位，是制取钛渣、人造金红石、钛白、海绵钛、钛金属、钛材、焊条涂料的重要原料。金属钛呈银白色，具有熔点高、比重轻、机械强度高、耐磨蚀、线钛塑性良好、不易氧化、还原性强等特点；钛的氧化物——二氧化钛(钛白)，具有无毒、良好的物理化学稳定性、折射指数高，以及很强的白度、着色力、遮盖力、耐性、抗粉化等特征，被称为“颜料之王”。因此，钛及其氧化物、合金产品是重要的涂料、新型结构材料、防腐材料，被誉为“继铁、铝之后处于发展中第三金属”和“战略金属”，被广泛的应用于航空、航天、舰船、军工、冶金、化工、机械、电力、海水淡化、交通运输、轻工、环境保护、医疗器械等领域，并创造了巨大的经济效益和会效益，在国民经济发展中具有重要的地位和作用。
[0003]但在高钛渣的冶炼加工过程中用电量较大，每吨用电高达3300度，占产品总成本的35%，由此而带来的是产品的成本大、价格高。因此降低高钛渣的冶炼加工过程中的用电量是我国钛工业发展的重要课题。在高钛渣冶炼过程中，炉料是一次性加入，炉上部的物料被烧结成一个壳体，当这些还原不足的烧结物料落入高温熔池时，渣体膨胀，渣熔体产生沸腾，因而产生翻渣、电极快速提升一系列问题。电极由电机通过正反转控制电极提升和下降，每分钟快速提升、下降达20-30次。电机的实际电流是正常工作电流的六倍，耗电量巨大。同时，人工摔制电极稳定性差，所以在生产过程中跳闸断电现象经常发生，造成高钛渣冶炼过程中冶炼时间长，用电量大。而且由于人工控制电极稳定性差，所以钛渣炉在生产高钛渣的过程中跳闸断电现象经常发生，这也是造成高钛渣冶炼过程中冶炼时间长，用电量大的主要原因。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种变频式电弧炉，采用电机变频技术控制电极的运行。
[0005]一种变频式电弧炉，包括:自焙电极、电机、变频器、电源和主控装置；所述自焙电极设置在炉壳内，所述电机控制所述自焙电极提升和下降；所述变频器的电源输入端与所述电源连接，所述变频器的电源输出端与所述电机连接；所述主控装置与所述变频器电连接，所述变频器根据所述主控装置发送的变频控制指令输出变频处理后的交流电。
[0006]根据本发明的一个实施例，进一步的，还包括上位机；所述上位机与所述主控装置电连接，所述上位机将控制指令发送到所述主控装置，所述主控装置实时地将电弧炉的工作状态信息发送给所述上位机；其中，所述工作状态信息包括:所述自焙电极产生的弧流和弧压、所述自焙电极的位置、炉内的压力。
[0007]根据本发明的一个实施例，进一步的，还包括:报警装置；所述报警装置与所述上位机连接；当所述上位机判断电弧炉的工作状态信息出现异常时，则向所述报警装置发送报警信号。
[0008]根据本发明的一个实施例，进一步的，所述变频器包括多个功率单元；所述的功率单元包括整流电路，与所述整流电路的输出端连接的滤波电容，与所述滤波电容连接的逆变电桥，以及控制所述功率单元工作的控制电路。
[0009]根据本发明的一个实施例，进一步的，所述控制电路与所述主控制装置的连接方式包括:光纤、CAN总线。
[0010]根据本发明的一个实施例，进一步的，还包括:风冷系统；所述风冷系统包括??散热器、风机、备用风机和用于检测所述散热器温度的温度传感器；所述风机、备用风机与所述变频器的电源输出端连接；其中，在所述温度传感器检测的温度超过一个预定的阈值的状态下，启动所述备用风机。
[0011]根据本发明的一个实施例，进一步的，所述自焙电极的个数为3个，并呈等腰三角形垂直于炉底设置。
[0012]根据本发明的一个实施例，进一步的，所述电机与所述自焙电极一一对应设置，所述变频器与所述电极也为一一对应设置。
[0013]根据本发明的一个实施例，进一步的，所述电机通过传动装置带动所述自焙电极升降；所述传动装置包括:齿轮齿条传动装置、齿轮传动装置。
[0014]根据本发明的一个实施例，进一步的，所述电源为频率为50HZ的三相交流电源；所述主控装置控制所述变频器输出的三相交流电的频率为0.01-5HZ。
[0015]本发明的变频式电弧炉，采用电机变频技术控制电极运行，使电极提升、停止、下降等操作平稳，并能节省电力。
【附图说明】
[0016]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一简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为根据本发明的变频式电弧炉的一个实施例的结构示意图；
[0018]图2为电压叠加形成高压输出的原理图；
[0019]图3为变频式电弧炉的一个实施例的变频器的系统控制原理图；
[0020]图4为变频器的功率单元输出的PffM波形图。
【具体实施方式】
[0021]下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。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。
[0022]如图1所示，本发明提供一种变频式电弧炉，包括:自焙电极1、电机2、变频器3、电源和主控装置7。自焙电极3设置在炉壳6内，电机2控制自焙电极I提升和下降。变频器3的电源输入端与电源连接，变频器3的电源输出端与电机2连接。
[0023]主控装置7与变频器3电连接，变频器3根据主控装置7发送的变频控制指令输出变频处理后的交流电。电源可以是多种，例如为高压工业电5输出的3相高压电，通过变压器4进行调压后输送到变频器3。
[0024]上位机8与主控装置7电连接，上位机8将控制指令发送到主控装置7，主控装置7实时地将电弧炉的工作状态信息发送给上位机8 ;工作状态信息包括:自焙电极产生的弧流和弧压、自焙电极的位置、炉内的压力等等。
[0025]还可以设置报警装置，与上位机8连接，当上位机8判断电弧炉的工作状态信息出现异常时，则向报警装置发送报警信号，由报警器发出声、光等警报。
[0026]变频式电弧炉为密闭式电炉，并为密闭式矩形电炉。与圆形密闭电炉比较，矩形密闭电炉具有容量大、生产稳定、结构比较简单，制造、维修和更换都比较容易等优点。通过变频器以及电机控制自焙电极的上、下移动，具有满足生产需要、工艺稳定电耗小、资源利用率高、环保效果优等特点，能够降低生产用电能耗。
[0027]变频式电弧炉设置风冷系统，风冷系统包括:散热器、风机、备用风机和用于检测散热器温度的温度传感器。风机、备用风机与变频器的电源输出端连接。温度传感器、风机、备用风机都与主控装置7电连接。在温度传感器检测的温度超过一个预定的阈值的状态下，主控装置7启动备用风机。
[0028]在一个实施例中，自焙电极I的个数为3个，并呈等腰三角形垂直于炉底设置。电机2与自焙电极I 对应设置，变频器3与电机2也为对应设置。电机2通过传动装置带动自焙电极I升降，传动装置包括:齿轮齿条传动装置、齿轮传动装置等等。输入变频器3的电源为频率为50HZ的三相交流电源，主控装置7控制变频器3输出的三相交流电的频率为0.01-5HZ。
[0029]上述实施例中的变频式电弧炉，采用变频器实现电机主回路的控制，通过操作上位机，可操作主控装置、永磁限位开关等现场操作指令，信息反馈，罗辑运算处理过程程序，作用于整个电极升、降系统。在电动机启动、运行、和停止过程中，主控