專利名稱：熔煉高熔點物質(zhì)的電弧爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種熔煉熔點極高的物質(zhì)的電弧爐，特別是一種高溫直流電弧爐。
目前，國內(nèi)外交流或直流電弧爐，絕大多數(shù)是用于煉鋼(≤175℃)或冶煉鐵合金(≤1700℃)的冶金業(yè)的普通電弧爐，其所熔化或精煉的物質(zhì)一是熔點相對較低，二是其本身就是導(dǎo)電體甚至良導(dǎo)體。因此，普通電弧爐的設(shè)備配置及技術(shù)含量相對較低且簡易，僅能滿足溫度較低的冶金類工藝需要，對于高熔點(≥1900℃)物質(zhì)的熔化或提煉，即更高溫度的產(chǎn)生和承受是無能為力的。目前，熔化或提煉鋯英砂、鎂砂或氧化鋁，是采用專用交流電弧礦熱爐。但是，也多因產(chǎn)生和維持高溫的困難，造成產(chǎn)成品質(zhì)量不穩(wěn)定且等級低、產(chǎn)量低和能耗高等問題。對于熔化或提煉高純度氧化(2500℃)或氧化鋯(2680℃)等更高熔點的產(chǎn)品，國內(nèi)尚無可用設(shè)備提供；國外是采用設(shè)備復(fù)雜且運行成本很高的等離子爐。迄今為止，國內(nèi)外均無直流電弧爐熔煉高熔點物質(zhì)或熔煉不導(dǎo)電物質(zhì)的任何嘗試。
本實用新型的目的是充分利用直流電弧爐電弧熱點集中，溫度高和熔化快的優(yōu)點，設(shè)計一種專門用于熔煉高熔點物質(zhì)(諸如氧化鋁、氧化鎂或氧化鋯等)的直流電弧爐。
本實用新型通過以下技術(shù)措施達(dá)到上述設(shè)計目的本熔煉高熔點物質(zhì)的直流電弧爐由整流變壓器、整流器、爐體及陰極短網(wǎng)、陽極短網(wǎng)、電極橫臂及立柱構(gòu)成，電極橫臂連結(jié)于電弧爐陰極與陰極短網(wǎng)之間，并由立柱支撐和調(diào)節(jié)高度，其特征在于立柱上有調(diào)節(jié)立柱升降速度的卡輪，電弧爐耐溫且保溫爐襯由硅質(zhì)漂珠磚、氧化鋁空芯球和纖維、鎂質(zhì)壓塊、碳纖維和碳塊、剛玉磚或鋯塊、或本體自熔性打結(jié)料構(gòu)成，按電弧爐內(nèi)襯熔池溫度及強度分層、分段單獨或混合分布。
上述技術(shù)措施中，立柱上調(diào)節(jié)升降速度的卡輪能靈敏、快速地調(diào)節(jié)立柱高度，即可快速調(diào)節(jié)電弧爐中電極間的引弧距離，達(dá)到快速引弧和穩(wěn)弧；構(gòu)成爐襯的材料中，硅質(zhì)漂珠磚和填充料氧化鋁空芯球和纖維使?fàn)t襯絕熱，雖熔池可達(dá)二千多度，而爐體外表面只有30～60℃，鎂質(zhì)壓塊在爐襯中段，用于增加其強度，碳纖維和碳塊、剛玉磚、鋯塊，以及本體自熔性打結(jié)料均用于保證熔池耐受高溫。該技術(shù)措施不僅保證直流電弧爐快速引弧，且保證爐襯能耐受很高的熔煉溫度，并防止向外輻射熱量。
對于電弧爐陽極的冷卻，本實用新型采用氣冷或汽化冷卻，避免水冷可能造成的漏水爆炸事故。
為使電弧爐的直流引弧電流穩(wěn)定，可靠，本實用新型的整流器采用可控的晶閘管作為整流器件，采用同相逆并聯(lián)或三相橋式整流電路整流。
本實用新型電弧爐的電極采用銅排、銅管、銅纜、石墨和鋼板制作，陰極為頂裝或側(cè)裝方式，陽極為底裝、側(cè)裝或頂裝方式，爐體由鋼板制作，根據(jù)爐體大小及所熔煉爐料的性質(zhì)設(shè)計爐體的高度和直徑。爐體分傾動式和固定式兩種，前者用于噴球，纖維或熔柱，后者用于熔柱。
本實用新型利用卡輪調(diào)節(jié)立柱升降速度，使電弧爐的兩電極能快速調(diào)節(jié)到引弧的最佳距離，采用數(shù)種耐高溫和保溫材料制做的爐襯具有耐受極高溫度的侵蝕，采用晶閘管作整流器件使整流電流可控，采用氣冷或汽化冷卻降低陽極溫度，本實用新型與普通煉鋼直流電弧爐和冶煉鐵合金的直流電弧礦熱爐相比，一是熔煉溫度更高，二是可熔煉非導(dǎo)體介質(zhì)，與熔化鋯英砂或鎂砂的專用交流電弧礦熱爐相比，一是熔池溫度更高，二是高溫區(qū)集中，熔化快且能耗低；與熔煉高純度氧化鎂或氧化鋯的等離子爐相比，一是設(shè)備簡單而一次投資省，二是運行成本也低得多。
綜上所述，本實用新型具有引弧快且弧流穩(wěn)，熔池溫度高，爐襯耐高溫腐蝕，節(jié)能，投資省，可熔煉3000℃，以下高熔點的導(dǎo)體和非導(dǎo)體，其電熔產(chǎn)品作為高級工程陶瓷和特殊耐火材料，被廣泛應(yīng)用于航天航空、信息通訊、電力電氣、特殊機械和冶金等行業(yè)。本實用新型為熔煉高熔點物質(zhì)提供了一種熔煉效果很好的直流電弧爐。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型


圖1本實用新型電弧爐示意圖。
圖2主電路圖及變壓器、整流器原理圖。
圖3晶閘管整流器電路原理圖。
本實用新型由整流變壓器1、整流器2、陰極短網(wǎng)3、陰極4、電極橫臂及立柱5、除塵孔6、罩式爐蓋7、爐體8、陽極9、陽極短網(wǎng)構(gòu)成。整流變壓器1將輸入的6.3KV、10KV或35KV的高電壓、低電流交流電降壓為30V～600V的多級輸出的低電壓、高電流的交流電，整流器2將整流變壓器側(cè)邊輸出的多級低電壓，高電流交流電整流為直流電。陰極短網(wǎng)3自整流器2頂部引出，接至電極橫臂5和陰極4而導(dǎo)入爐體8，陽極短網(wǎng)10自整流器側(cè)部引出，接至陽極9而導(dǎo)入爐體8，陰陽兩極在電弧爐膛內(nèi)引弧，將電能轉(zhuǎn)換為熱能，熔化或提煉裝入爐膛的高熔點物質(zhì)。陰極短網(wǎng)3和電極橫臂5由立柱11支撐，并通過設(shè)置在立柱上的卡輪12調(diào)節(jié)立柱的升降速度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電弧爐陰陽兩極間的引弧距離。爐體頂部設(shè)有集煙塵罩式爐蓋7，罩式爐蓋側(cè)面開有除塵孔6，可將熔煉過程中產(chǎn)生的煙塵聚集在爐蓋中并從除塵孔6中排放。
本實用新型的爐體采用鋼板制作，爐襯采用硅質(zhì)漂珠磚、氧化鋁空芯球和纖維填充料、鎂質(zhì)壓塊、碳纖維和碳塊、剛玉磚或鋯塊、以及本體自熔性打結(jié)料制成，具有強度好，耐高溫腐蝕，隔熱好的突出優(yōu)點，熔池溫度可接近3000℃，可熔化3000℃以下的特質(zhì)。
陽極采用汽冷時，首先將冷水霧化，再用霧化的水汽對電極進行冷卻。
圖2是整流變壓器電原理圖。圖2-1是采用二極管整流，圖2-2是采用晶閘管整流。圖中序號內(nèi)容為13-高壓開關(guān) 14-真空斷路器 15-限流電抗器 16-變壓器17-二極管整流器 18-陰極 19-陽極 20-晶閘管整流器 21-直流流電抗器。
圖3中，整流器件全部采用晶閘管，可控制整流電流。22、23、24、25、26、27、28、29端子分別接吸收裝置，30、31、32端子接至控制柜。
權(quán)利要求1.一種熔煉高熔點物質(zhì)的電弧爐，由整流變壓器、整流器、爐體及陰極短網(wǎng)、陽極短網(wǎng)、電極橫臂及立柱構(gòu)成，電極橫臂連結(jié)于電弧爐陰極與陰極短網(wǎng)之間，并由立柱支撐和調(diào)節(jié)高度，其特征在于立柱上有調(diào)節(jié)立柱升降速度的卡輪，電弧爐耐溫且保溫爐襯由硅質(zhì)漂珠磚、氧化鋁空心球和纖維、鎂質(zhì)壓塊、碳纖維和碳塊、剛玉磚或鋯塊，或者本體自熔性打結(jié)料分段、分層單獨或混合構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的熔煉高熔點物質(zhì)的電弧護，其特征在于整流器使用的整流器件為晶閘管，采用同相逆并聯(lián)或三相橋式整流電路整流。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熔煉高熔點物質(zhì)的電弧爐，其特征在于電弧爐陽極采用氣冷或汽化冷卻裝置。
4.如權(quán)利要求1或2所述的熔煉高熔點物質(zhì)的電弧爐，其特征在于電弧爐的電極由銅排、銅管、銅纜、石墨和鋼板制作，陰極為頂裝或側(cè)裝方式，陽極為底裝、側(cè)裝或頂裝方式。
專利摘要本實用新型由整流變壓器、整流器、爐體、陰極短網(wǎng)、陽極短網(wǎng)、電極橫臂及立柱構(gòu)成,立柱上有調(diào)節(jié)其升降速度的卡輪,電弧爐體爐襯采用硅質(zhì)漂珠磚等耐高溫材料,將其分段、分層、單獨或混合制成。本實用新型不僅快速引弧和穩(wěn)弧,且熔池耐高溫、保溫好,可達(dá)近3000℃,陽極采用汽化冷卻或氣冷,使本實用新型與熔煉高純度氧化鎂或氧化鋯的等離子爐相比,設(shè)備簡單,一次投資省、運行成本大幅降低,為熔煉高熔點物質(zhì)提供了一種熔煉效果很好的直流電弧爐。
文檔編號F27B3/08GK2399691SQ99241620
公開日2000年10月4日 申請日期1999年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月22日
發(fā)明者趙虎田 申請人:趙虎田