專利名稱：工頻有芯感應(yīng)電爐及氧氣含量控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶煉設(shè)備領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種工頻有芯感應(yīng)電爐及氧氣含量控制方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)濕法煉鋅行業(yè)的鋅片熔鑄工序多采用工頻有芯感應(yīng)電爐作為鋅片熔煉設(shè)備。工頻有芯感應(yīng)電爐工作原理如下工頻有芯感應(yīng)電爐具有導(dǎo)磁體，在導(dǎo)磁體的鐵芯上安置了多組一次繞組(感應(yīng)器)和二次繞組。金屬的熔溝內(nèi)充滿二次繞組，它環(huán)繞感應(yīng)器。感應(yīng)器內(nèi)通以交流電，導(dǎo)磁體內(nèi)相應(yīng)地建立起一個交變磁通，在熔溝內(nèi)就產(chǎn)生一個交變的感應(yīng)電勢。由于熔溝自成回路，二次電流使熔溝內(nèi)的金屬液發(fā)熱。感應(yīng)電爐主要是利用這個熱量使金屬爐料熔化。

通常工頻感應(yīng)熔鋅電爐的工作溫度控制在480°C左右，由于爐內(nèi)有一定的氧含量， 此溫度下鋅片熔化過程中存在一定的氧化燒損，生成氧化鋅，影響產(chǎn)品的直收率。氧化鋅是一種堿性的白色粉末，在高溫狀態(tài)下呈淡黃色，使車間粉塵增多，惡化工人操作環(huán)境。另外，國內(nèi)濕法煉鋅的熔鑄工段采用的工頻有芯感應(yīng)電爐多為方形爐，方形爐的熱效率低，且更換感應(yīng)體的操作較為繁瑣，操作工人的勞動強度大。工頻有芯感應(yīng)電爐的感應(yīng)體一旦損壞，則必須放干鋅液進(jìn)行更換。因此，如何研發(fā)出一種鋅片氧化燒損量較少的工頻有芯感應(yīng)電爐，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種工頻有芯感應(yīng)電爐及氧氣含量控制方法，以減少鋅片熔化過程中的氧化燒損量。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種工頻有芯感應(yīng)電爐，包括其內(nèi)部形成爐膛的爐體，所述爐體上還設(shè)置有用于連通氮氣源和所述爐膛的氮氣接口。優(yōu)選的，在上述工頻有芯感應(yīng)電爐中，所述氮氣接口設(shè)置有氮氣接口法蘭，所述氮氣接口法蘭通過進(jìn)氣管與所述氮氣源相連通。優(yōu)選的，在上述工頻有芯感應(yīng)電爐中，所述進(jìn)氣管上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥。優(yōu)選的，在上述工頻有芯感應(yīng)電爐中，所述爐體上還設(shè)置有用于檢測所述爐膛內(nèi)部氧氣含量的煙氣成分分析儀。優(yōu)選的，在上述工頻有芯感應(yīng)電爐中，所述爐體上還設(shè)置有用于檢測所述爐膛內(nèi)部氣壓的氣壓檢測器。優(yōu)選的，在上述工頻有芯感應(yīng)電爐中，還包括控制器，所述控制器根據(jù)所述煙氣成分分析儀采集的煙氣信號和/或所述氣壓檢測器的氣壓信號，當(dāng)所述爐膛內(nèi)部氧氣含量大于第一預(yù)設(shè)值和/或所述爐膛內(nèi)部壓力大于第二預(yù)設(shè)值時，所述控制器控制所述調(diào)節(jié)閥的開度變大。優(yōu)選的，在上述工頻有芯感應(yīng)電爐中，所述爐體為圓筒形。優(yōu)選的，在上述工頻有芯感應(yīng)電爐中，所述爐體上還設(shè)置有傾轉(zhuǎn)裝置，所述傾轉(zhuǎn)裝置包括伸縮機構(gòu)、底座和動力源，其中，所述底座鉸接于所述爐體上；所述伸縮機構(gòu)兩端分別與所述爐體和底座相鉸接，且兩個鉸接點的連線與所述爐體的軸線所成的夾角為銳角； 所述動力源與所述伸縮機構(gòu)相連。優(yōu)選的，在上述工頻有芯感應(yīng)電爐中，所述底座上鉸接有可與所述爐體相接觸的托輪。一種工頻有芯感應(yīng)電爐氧氣含量控制方法，所述工頻有芯感應(yīng)電爐包括其內(nèi)部形成爐膛的爐體，包括步驟步驟A 檢測所述爐膛內(nèi)部氧氣含量和/或所述爐膛內(nèi)部的空氣壓力；步驟B:當(dāng)所述氧氣含量大于第一預(yù)設(shè)值時和/或所述空氣壓力大于第二預(yù)設(shè)值時控制增加通入所述爐膛內(nèi)部的氮氣量。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例中通過在爐體上設(shè)置與爐膛內(nèi)部相連通的氮氣接口法蘭。因此，可以在鋅片熔化過程中，通過氮氣接口向爐膛內(nèi)部通入氮氣，隨著爐膛內(nèi)部氮氣的增加，爐膛內(nèi)部氧氣含量降低，發(fā)生氧化反應(yīng)的鋅片就會相應(yīng)減少，最終減少了鋅片在熔化過程中的氧化燒損。另外，由于將爐體設(shè)置成圓筒狀，且在爐體上設(shè)置有傾轉(zhuǎn)裝置，當(dāng)需要更換感應(yīng)體時，通過傾轉(zhuǎn)裝置使得爐體進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，將需要更換感應(yīng)體的一端移至上端，進(jìn)行更換感應(yīng)體，而不用將工頻有芯感應(yīng)電爐中的鋅液倒出就可以直接完成更換。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例提供的工頻有芯感應(yīng)電爐的氮氣保護裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的工頻有芯感應(yīng)電爐主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的工頻有芯感應(yīng)電爐側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明公開了一種工頻有芯感應(yīng)電爐，以減少鋅片熔化過程中的氧化燒損。請參照圖1所示，該工頻有芯感應(yīng)電爐，包括其內(nèi)部形成爐膛2的爐體1，爐體1上還設(shè)置有與爐膛2相連通的氮氣接口(圖中未標(biāo)注)，該氮氣接口用于與氮氣源相連通。當(dāng)工頻有芯感應(yīng)電爐開始工作時，可以通過氮氣接口向爐膛2的內(nèi)部通入氮氣。隨著爐膛2內(nèi)部氮氣的增加，爐膛2內(nèi)部氧氣含量降低，發(fā)生氧化反應(yīng)的鋅片就會相應(yīng)減少，最終減少了鋅片在熔化過程中的氧化燒損。其中，實現(xiàn)氮氣接口與氮氣源相連通的形式很多，例如在氮氣接口上設(shè)置氮氣接口法蘭或者在氮氣接口上焊接接頭，實現(xiàn)將氮氣接口與氮氣源相連通的形式很多，在本發(fā)明實施例中不再一一介紹。在本發(fā)明實施例中優(yōu)選的在爐體1上的氮氣接口上設(shè)置氮氣接口法蘭。氮氣接口的數(shù)量和設(shè)置位置不限。在本發(fā)明實施例中設(shè)置有兩個氮氣接口，每個氮氣接口上均設(shè)置有氮氣接口法蘭，分別是氮氣接口法蘭31和氮氣接口法蘭32。由于氮氣的密度小于氧氣的密度，因此，本發(fā)明實施例中優(yōu)選地將氮氣接口設(shè)置在爐體1的頂部。采用這種結(jié)構(gòu)形式的工頻有芯感應(yīng)電爐，氮氣接口法蘭31和氮氣接口法蘭32通入氮氣后，由于氮氣的密度小于氧氣的密度，因此，氮氣會逐漸從頂部充入至底部，爐膛2內(nèi)部的氧氣就會從爐膛2的底部溢出，可以更為有效地減少爐膛2內(nèi)部氧氣的含量。在本發(fā)明實施例中氮氣接口法蘭31和氮氣接口法蘭32上還設(shè)置有進(jìn)氣管(圖中未示出)，通過進(jìn)氣管可以將氮氣接口法蘭31和氮氣接口法蘭32與氮氣源進(jìn)行相連。為了方便控制，進(jìn)氣管上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥，分別是調(diào)節(jié)閥33和調(diào)節(jié)閥34，其中，調(diào)節(jié)閥33與氮氣接口法蘭31相連，調(diào)節(jié)閥34與氮氣接口法蘭32相連。調(diào)節(jié)閥33和調(diào)節(jié)閥34根據(jù)氮氣保護裝置的控制方法，而選擇手動調(diào)節(jié)閥、電磁調(diào)節(jié)閥或自動控制調(diào)節(jié)閥。另外，為了保證其安全性，調(diào)節(jié)閥34和調(diào)節(jié)閥33上還設(shè)置有總調(diào)節(jié)閥35。由于工業(yè)用氮氣通常存儲于儲氣罐中，儲氣罐中通常設(shè)置有排氣閥和進(jìn)氣閥，因此在需要通入氮氣時，直接通過管路將儲氣罐中的排氣閥與氮氣接口法蘭31和氮氣接口法蘭32相連，打開排氣閥即可。整個氮氣充入過程可以手動調(diào)節(jié)，也可以為自動控制。當(dāng)為手動調(diào)節(jié)時，可根據(jù)儲氣罐中氮氣含量計算實際充入的氮氣含量；或者通過觀察感應(yīng)爐中鋅片的變化估計氮氣的充入量；或者借助其他輔助設(shè)備觀察爐膛2內(nèi)部的空氣壓力或煙氣含量，進(jìn)一步推測出爐膛2內(nèi)部的氮氣的充入量。例如在本發(fā)明實施例中，為了檢測爐膛2內(nèi)部的氧氣含量在爐體1上設(shè)置有用于檢測爐膛2內(nèi)部氧氣含量的煙氣成分分析儀5， 該煙氣成分分析儀5通過計算煙氣中氧氣的含量可以控制氮氣的充入量。另外，爐體1上還設(shè)置有用于檢測爐膛2內(nèi)部氣壓的氣壓檢測器4，該氣壓檢測器4可以實時檢測出爐膛2 內(nèi)部的空氣壓力，以便于在不同工藝過程使得爐膛2內(nèi)部保持在最為理想的狀態(tài)。此外，爐膛2內(nèi)部的含氧量和空氣壓力的控制還可采用自動控制。當(dāng)采用自動控制時，本發(fā)明實施例中還需設(shè)置控制器6，此時，調(diào)節(jié)閥33和調(diào)節(jié)閥34為自動調(diào)節(jié)閥，氣壓檢測器4和煙氣成分分析儀5為自動控制型，控制器6根據(jù)煙氣成分分析儀5采集的煙氣信號和/或氣壓檢測器4的氣壓信號，當(dāng)爐膛2內(nèi)部的氧氣含量大于第一預(yù)設(shè)值時和/或當(dāng)爐膛2內(nèi)部的空氣壓力大于第二 預(yù)設(shè)值時，控制器6控制調(diào)節(jié)閥33和調(diào)節(jié)閥34的開度變大，使得通入爐膛2內(nèi)部的氮氣量增加，進(jìn)而控制進(jìn)入爐膛內(nèi)部的氮氣含量。具體地，上述控制器6的控制過程分為含氧量控制和爐內(nèi)壓力控制含氧量控制由插入爐內(nèi)的煙氣成分分析儀5在線連續(xù)檢測爐膛2內(nèi)部中的氧含量，并通過煙氣成分分析儀5將其轉(zhuǎn)換為特定信號傳輸?shù)娇刂破?上，再由控制器6發(fā)出相應(yīng)的信號控制輸入調(diào)節(jié)閥31和調(diào)節(jié)閥32的開度，確保爐內(nèi)氧氣含量穩(wěn)定在一定水平，以保護爐內(nèi)爐料免受氧化。爐內(nèi)壓力控制氣壓檢測器4檢測爐膛2內(nèi)部的壓力，并將其信號通過變送器發(fā)給控制器6進(jìn)行分析處理，再發(fā)出信號到氮氣管道上的調(diào)節(jié)閥31和調(diào)節(jié)閥32，進(jìn)行控制氮氣的進(jìn)量，以達(dá)到控制爐壓的過程。正常生產(chǎn)時爐內(nèi)是O 20Pa的微正壓，以阻止因不能完全密封造成吸入空氣；當(dāng)扒渣工作時要求為負(fù)壓，以免扒渣時產(chǎn)生的大量煙氣外逸。上述含氧量控制和爐內(nèi)壓力控制均可手動/自動轉(zhuǎn)換，并均可在DCS顯示器上進(jìn)行設(shè)置，所有狀態(tài)均可在顯示器上進(jìn)行顯示。本發(fā)明實施例還公開了一種工頻有芯感應(yīng)電爐氧氣含量控制方法包括步驟步驟A 檢測所述爐膛內(nèi)部氧氣含量和/或所述爐膛內(nèi)部的空氣壓力； 在本發(fā)明實施例中，檢測爐膛2內(nèi)部氧氣含量是通過煙氣成分分析儀5進(jìn)行檢測的，并將檢測到的信號發(fā)送至控制器6 ；爐膛2內(nèi)部空氣壓力是通過氣壓檢測器4進(jìn)行相關(guān)檢測的，并將檢測的信號發(fā)送至控制器6。對于上述檢測可以僅僅根據(jù)其中的一種檢測值進(jìn)行控制，也可以根據(jù)兩個檢測值進(jìn)行控制。步驟B 當(dāng)所述氧氣含量大于第一預(yù)設(shè)值時和/或所述空氣壓力大于第二預(yù)設(shè)值時控制增加通入所述爐膛內(nèi)部的氮氣量?？刂破?根據(jù)其中的一種檢測值進(jìn)行控制，也可以根據(jù)兩個檢測值進(jìn)行控制。為了增加工頻有芯感應(yīng)電爐中感應(yīng)器的輻射量，本發(fā)明實施例中將爐體1設(shè)計成為圓筒形，爐體1內(nèi)部的爐膛2也為圓柱形，采用這種結(jié)構(gòu)的爐體1可以使得感應(yīng)器輻射的熱量更為均勻。為了使得爐體中感應(yīng)器更換更為快捷，爐體1上還設(shè)置有傾轉(zhuǎn)裝置，如圖2和圖3 所示，該傾轉(zhuǎn)裝置(圖中未示出)包括伸縮機構(gòu)72、底座71和動力源(圖中未示出)，其中， 底座71鉸接于爐體1上；伸縮機構(gòu)72兩端分別與爐體1和底座71相鉸接，且兩個鉸接點的連線與爐體1的軸線所成夾角為銳角；動力源與伸縮機構(gòu)相連。由于將爐體1設(shè)置成圓筒狀，且在爐體1上設(shè)置有傾轉(zhuǎn)裝置。當(dāng)需要更換感應(yīng)體時，通過傾轉(zhuǎn)裝置使得爐體1進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，將需要更換感應(yīng)體的一端移至上端，進(jìn)行更換感應(yīng)體。而不用將工頻有芯感應(yīng)電爐中的鋅液倒出就可以直接完成更換。其中，實現(xiàn)爐體1與底座71相鉸接的形式很多，本發(fā)明實施例中簡單介紹其中的一種，底座71上設(shè)置有三腳架73，該三腳架73固定在底座71上并與爐體1相鉸接。三腳架73通過螺栓直接固定在底座71上，或者直接焊接在底座71上。為了保證爐體1在旋轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性，底座71上鉸接有可與爐體1相接觸的托輪74，爐體1旋轉(zhuǎn)時，托輪74開始旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)時與爐體1的摩擦力為滾動摩擦，且旋轉(zhuǎn)過程中支撐點較多。因此，翻轉(zhuǎn)過程比較平穩(wěn)。另外，其中實現(xiàn)伸縮運動的形式很多，例如，蝸輪與蝸桿的配合，絲桿與螺母的配合、液壓缸、氣壓缸等等，在本發(fā)明實施例中的伸縮機構(gòu)72采用油缸的形式，此時動力源為電機或發(fā)動機，通過帶動油泵為油缸提供動力支持。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種工頻有芯感應(yīng)電爐，包括其內(nèi)部形成爐膛的爐體，其特征在于，所述爐體上還設(shè)置有用于連通氮氣源和所述爐膛的氮氣接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工頻有芯感應(yīng)電爐，其特征在于，所述氮氣接口設(shè)置有氮氣接口法蘭，所述氮氣接口法蘭通過進(jìn)氣管與所述氮氣源相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工頻有芯感應(yīng)電爐，其特征在于，所述進(jìn)氣管上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工頻有芯感應(yīng)電爐，其特征在于，所述爐體上還設(shè)置有用于檢測所述爐膛內(nèi)部氧氣含量的煙氣成分分析儀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工頻有芯感應(yīng)電爐，其特征在于，所述爐體上還設(shè)置有用于檢測所述爐膛內(nèi)部氣壓的氣壓檢測器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工頻有芯感應(yīng)電爐，其特征在于，還包括控制器，所述控制器根據(jù)所述煙氣成分分析儀采集的煙氣信號和/或所述氣壓檢測器的氣壓信號，當(dāng)所述爐膛內(nèi)部氧氣含量大于第一預(yù)設(shè)值和/或所述爐膛內(nèi)部壓力大于第二預(yù)設(shè)值時，所述控制器控制所述調(diào)節(jié)閥的開度變大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工頻有芯感應(yīng)電爐，其特征在于，所述爐體為圓筒形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的工頻有芯感應(yīng)電爐，其特征在于，所述爐體上還設(shè)置有傾轉(zhuǎn)裝置，所述傾轉(zhuǎn)裝置包括伸縮機構(gòu)、底座和動力源，其中，所述底座鉸接于所述爐體上；所述伸縮機構(gòu)兩端分別與所述爐體和底座相鉸接，且兩個鉸接點的連線與所述爐體的軸線所成的夾角為銳角；所述動力源與所述伸縮機構(gòu)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工頻有芯感應(yīng)電爐，其特征在于，所述底座上鉸接有可與所述爐體相接觸的托輪。
10.一種工頻有芯感應(yīng)電爐氧氣含量控制方法，所述工頻有芯感應(yīng)電爐包括其內(nèi)部形成爐膛的爐體，其特征在于，包括步驟步驟A 檢測所述爐膛內(nèi)部氧氣含量和/或所述爐膛內(nèi)部的空氣壓力；步驟B 當(dāng)所述氧氣含量大于第一預(yù)設(shè)值時和/或所述空氣壓力大于第二預(yù)設(shè)值時控制增加通入所述爐膛內(nèi)部的氮氣量。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種工頻有芯感應(yīng)電爐，包括其內(nèi)部形成爐膛的爐體，爐體上還設(shè)置有用于連通氮氣源和爐膛的氮氣接口。本發(fā)明實施例中通過在爐體上設(shè)置與爐膛內(nèi)部相連通的氮氣接口，可以在鋅片熔化過程中，通過氮氣接口法蘭向爐膛內(nèi)部通入氮氣，隨著爐膛內(nèi)部氮氣的增加，爐膛內(nèi)部氧氣含量降低，發(fā)生氧化反應(yīng)的鋅片就會相應(yīng)減少，最終減少了鋅片在熔化過程中的氧化燒損。另外，由于將爐體設(shè)置成圓筒狀，且在爐體上設(shè)置有傾轉(zhuǎn)裝置，當(dāng)需要更換感應(yīng)體時，通過傾轉(zhuǎn)裝置使得爐體進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，將需要更換感應(yīng)體的一端移至上端，進(jìn)行更換感應(yīng)體，而不用將工頻有芯感應(yīng)電爐中的鋅液倒出就可以直接完成更換。本發(fā)明實施例還公開了一種氧氣含量控制方法。
文檔編號F27B14/20GK102168918SQ201110080778
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者孫陽春, 李勇, 汪洋洋, 熊家政, 高坤, 魯志昂 申請人:株洲火炬工業(yè)爐有限責(zé)任公司