專利名稱：等離子多用冶金爐的制作方法
技術領域：
等離子多用冶金爐是一種新型冶金設備。
等離子體是固、液、氣態(tài)之外的物質第四態(tài)，它是正、負電荷濃度相等的電離氣體，具有高熱容量和導熱性，并受電、磁場作用。等離子在冶金中用等離子槍作為低溫等離子源，它是利用電極間的電弧放電原理，通過噴咀噴出的等離子弧與爐膛內的爐料之間產生等離子體，經爐料和爐底陽極形成閉合回路，當適當選擇噴咀直徑和正確組織陰極與陽極(被加熱物料之間)空間氣流，噴咀整個斷面將對稱地為等離子體所充滿。在噴咀的節(jié)制下，電弧的熱能高度集中。由于等離子冶金具有投資較低，耗能較低，氣氛可控制等優(yōu)點，用等離子技術冶金已引起國內外的高度重視。國內幾個單位所研制出的等離子爐主要存在著以下缺陷，一是功能單一，二是功率因數低。
本實用新型的目的是提供一種功能較多，功率因數高，及新結構等離子槍設計新穎的多功能等離子冶金爐。
本實用新型的組成主要有1、電源系統(tǒng)高壓開關柜、操作電源柜、變壓器，整流器，短網，保護、計量和信號裝置，等離子槍或正負電極。2、爐體爐殼、爐蓋、水冷底板。3、操作部分液壓和電氣操作臺，液壓升降爐架。4、冷卻水部分水泵，爐體和整流器水路。5、氣路部分氣瓶、流量計和控制閥。
參照附圖給出本實用新型的進一步說明


圖1是本實用新型的總圖；圖2是本實用新型的電原理圖3是本實用新型等離子槍結構圖。
圖中，1是水冷底板，2是爐體，3是等離子槍或石墨陰極，4是電極升降機構，5是陰極電纜，6是硅整流組件，7是整流變壓器，8是高壓開關柜，9是整流冷卻水，10是電纜冷卻水，11是陽極電纜。12是等離子工作氣源。GLK是隔離開關，DL是真空斷路器，1－2LH是電流互感器，B為整流變壓器，GZL是硅整流，ZA直流電流表，ZV直流電壓表，FL分流器。13槍頭，14鈰鎢陰極，15銅陰極桿，16槍體，17絕緣密封墊，18陰極電纜，19壓緊螺母，20水通道，21汽通道。
由于本實用新型的爐體結構與現有技術基本相似，不再多述，現對等離子槍給予說明等離子態(tài)冶煉，需配用等離子槍。冶煉一般含金，可用中空石墨等離子槍，在石墨電極中心鉆孔，通以氣源即可，冶煉低碳或超低碳含金時，則需用水冷，以鈰鎢材料為陰極頭的等離子槍。其結構如圖3。直流電源由電纜與銅陰極桿連接，輸入到鈰鎢陰極發(fā)射電子，與在槍體上部側向旋轉輸入的氣源在槍頭處形成等離子弧，噴出槍頭，加熱物料。陽極是金屬物料和爐底電極，因而鈰鎢陰極通過等離子弧與金屬物料及爐底陽極形成回路，為了保護陰極，沒有水冷槍頭和槍體，并且氣源能在槍體內旋轉輸出，起到穩(wěn)弧作用。
起弧目前采用接觸或即銅陰極桿可通過螺桿向下100毫米的行程，使鈰鎢電極伸出槍頭與金屬料接觸起弧，起弧后，銅陰極桿旋起來，回到原位。
為實現多功能化及提高功率因數，本實用新型采取了新型的整流方式。
本實用新型首次采用三相交流變壓，得到六級電壓輸出，等離子本實用新型首次采用三相交流變壓，得到六級電壓輸出，等離子態(tài)使用直流(下同)103V或157V，直流電弧態(tài)使用85V或93V，直流電渣態(tài)使用48V或59V。整流元件采用大功率組合硅整流元件，用三只組合元件組成三相橋式整流。直流短網比較簡單，正負極均采用6×1000mm銅排和3×500mm水冷銅電纜，陽極接爐底電極，陰極接上部等離子槍，石墨電極或自耗電極，陽極根據冶煉工藝的需要可采用石墨電極、水冷鋼電極或其它類型電極。
以下是圖2所示的一個實施例所用元器件有關參數。
系統(tǒng)結構等離子槍為在石墨電極中心鉆有通有氣源孔或以鈰鎢為陰極頭且其周邊設有水冷通道和氣源通道；電源采用三相交流變壓器，輸出六極電壓，用三只組合硅整流元件組成三相橋式整流，陽極接爐底電極，陰極接上部等離子槍。
1、電爐變壓器三相電爐專用整流變壓器型號ZSJ7－750／10一次電壓10KV容量750KVA連接組△－Y／Y－11－12ud％＝6.7－11.5冷卻方式油浸自冷油重2180kg器身重3016kg總重6488kg換壓方式無載手動電壓輸出六檔電壓輸出六檔
2、整流元件大功率水冷組合硅整流元件，三臺組成三相橋式整流型號TZ－ZP 12D額定電流12KA反向重復峰值電壓1000V冷卻水量600升／小時直流輸出接 法 檔 次 直流電壓(V)直流電流(A)Y／YⅠ48.8614619Ⅱ59.9311918Ⅲ93.147668△／YⅠ85.048399Ⅱ103.946872Ⅲ157.934522本實用新型具有以下特點1、直流輸出電流，最大1.4萬安培，電弧功率高可達600－700KW，爐溫能升至2000℃以上，適合冶煉高熔點的金屬和非金屬，加熱速度快，冶煉時間短。
2、功率因數高，不需要電抗器(扼流圈)，在不加補償的情況下COSφ＝0.94～0.95。
3、一爐多用，可作為直流電渣爐，直流電弧爐和直流等離子爐用，有利于采用相應的冶煉工藝生產不同的冶金產品。固體和粉末原料都可冶煉，產品質量高。
4、短網緊湊、節(jié)能，系統(tǒng)簡單、安全、可靠，易操作，維護檢修方便。
5、隨著生產實驗數據的積累，可為國內開發(fā)大型直流電弧煉鋼爐，大型直流等離子冶金爐和直流爐外精煉設備提供可靠的參數。
權利要求等離子多用冶金爐，具有爐體、液壓升降架，水泵氣瓶等，其特點是等離子槍為在石墨電極中心鉆有通有氣源孔或以鈰鎢為陰極頭且其周邊設有水冷通道和氣源通道；電源采用三相交流變壓器，輸出六級電壓，用三只組合硅整流元件組成三相橋式整流，陰極接爐底電極，陰極接上部等離子槍。
專利摘要等離子多用冶金爐是一種新型冶金設備。本實用新型其特征是等離子爐內在石墨電極中心鉆有通有氣源孔或以鈰鎢內陰極頭且周邊設有水冷通道和氣源通道。采用三相交流變壓器，得到六級電壓輸出，并使用三只硅整流組合元件組成三相橋式整流，使得多功能等離子爐具有直流輸出大，功率因數高，一爐多用，短網緊湊等優(yōu)點。
文檔編號F27B3/08GK2094015SQ9120894
公開日1992年1月22日 申請日期1991年5月25日 優(yōu)先權日1991年5月25日
發(fā)明者王李華, 張來貴, 姜興渭, 陸鐵錚 申請人:黃石市能源綜合科學技術研究所