一種變頻式電弧爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及工業(yè)電爐技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變頻式電弧爐。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦?zhàn)鳛橄∮薪饘?，已成為?guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可缺少的重要原材料和新型結(jié)構(gòu)材料。鈦是地殼中分布最廣和豐度高的元素之一，占地殼重量的0.61%列居第9位；而鈦資源則僅次于鐵、鋁、鎂而列居第4位，是制取鈦渣、人造金紅石、鈦白、海綿鈦、鈦金屬、鈦材、焊條涂料的重要原料。金屬鈦呈銀白色，具有熔點(diǎn)高、比重輕、機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨蝕、線鈦塑性良好、不易氧化、還原性強(qiáng)等特點(diǎn)；鈦的氧化物——二氧化鈦(鈦白)，具有無毒、良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性、折射指數(shù)高，以及很強(qiáng)的白度、著色力、遮蓋力、耐性、抗粉化等特征，被稱為“顏料之王”。因此，鈦及其氧化物、合金產(chǎn)品是重要的涂料、新型結(jié)構(gòu)材料、防腐材料，被譽(yù)為“繼鐵、鋁之后處于發(fā)展中第三金屬”和“戰(zhàn)略金屬”，被廣泛的應(yīng)用于航空、航天、艦船、軍工、冶金、化工、機(jī)械、電力、海水淡化、交通運(yùn)輸、輕工、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療器械等領(lǐng)域，并創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和會(huì)效益，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的地位和作用。
[0003]但在高鈦渣的冶煉加工過程中用電量較大，每噸用電高達(dá)3300度，占產(chǎn)品總成本的35%，由此而帶來的是產(chǎn)品的成本大、價(jià)格高。因此降低高鈦渣的冶煉加工過程中的用電量是我國(guó)鈦工業(yè)發(fā)展的重要課題。在高鈦渣冶煉過程中，爐料是一次性加入，爐上部的物料被燒結(jié)成一個(gè)殼體，當(dāng)這些還原不足的燒結(jié)物料落入高溫熔池時(shí)，渣體膨脹，渣熔體產(chǎn)生沸騰，因而產(chǎn)生翻渣、電極快速提升一系列問題。電極由電機(jī)通過正反轉(zhuǎn)控制電極提升和下降，每分鐘快速提升、下降達(dá)20-30次。電機(jī)的實(shí)際電流是正常工作電流的六倍，耗電量巨大。同時(shí)，人工摔制電極穩(wěn)定性差，所以在生產(chǎn)過程中跳閘斷電現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，造成高鈦渣冶煉過程中冶煉時(shí)間長(zhǎng)，用電量大。而且由于人工控制電極穩(wěn)定性差，所以鈦渣爐在生產(chǎn)高鈦渣的過程中跳閘斷電現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，這也是造成高鈦渣冶煉過程中冶煉時(shí)間長(zhǎng)，用電量大的主要原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問題是提供一種變頻式電弧爐，采用電機(jī)變頻技術(shù)控制電極的運(yùn)行。
[0005]一種變頻式電弧爐，包括:自焙電極、電機(jī)、變頻器、電源和主控裝置；所述自焙電極設(shè)置在爐殼內(nèi)，所述電機(jī)控制所述自焙電極提升和下降；所述變頻器的電源輸入端與所述電源連接，所述變頻器的電源輸出端與所述電機(jī)連接；所述主控裝置與所述變頻器電連接，所述變頻器根據(jù)所述主控裝置發(fā)送的變頻控制指令輸出變頻處理后的交流電。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，還包括上位機(jī)；所述上位機(jī)與所述主控裝置電連接，所述上位機(jī)將控制指令發(fā)送到所述主控裝置，所述主控裝置實(shí)時(shí)地將電弧爐的工作狀態(tài)信息發(fā)送給所述上位機(jī)；其中，所述工作狀態(tài)信息包括:所述自焙電極產(chǎn)生的弧流和弧壓、所述自焙電極的位置、爐內(nèi)的壓力。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，還包括:報(bào)警裝置；所述報(bào)警裝置與所述上位機(jī)連接；當(dāng)所述上位機(jī)判斷電弧爐的工作狀態(tài)信息出現(xiàn)異常時(shí)，則向所述報(bào)警裝置發(fā)送報(bào)警信號(hào)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述變頻器包括多個(gè)功率單元；所述的功率單元包括整流電路，與所述整流電路的輸出端連接的濾波電容，與所述濾波電容連接的逆變電橋，以及控制所述功率單元工作的控制電路。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述控制電路與所述主控制裝置的連接方式包括:光纖、CAN總線。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，還包括:風(fēng)冷系統(tǒng)；所述風(fēng)冷系統(tǒng)包括??散熱器、風(fēng)機(jī)、備用風(fēng)機(jī)和用于檢測(cè)所述散熱器溫度的溫度傳感器；所述風(fēng)機(jī)、備用風(fēng)機(jī)與所述變頻器的電源輸出端連接；其中，在所述溫度傳感器檢測(cè)的溫度超過一個(gè)預(yù)定的閾值的狀態(tài)下，啟動(dòng)所述備用風(fēng)機(jī)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述自焙電極的個(gè)數(shù)為3個(gè)，并呈等腰三角形垂直于爐底設(shè)置。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述電機(jī)與所述自焙電極一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述變頻器與所述電極也為一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述電機(jī)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)所述自焙電極升降；所述傳動(dòng)裝置包括:齒輪齒條傳動(dòng)裝置、齒輪傳動(dòng)裝置。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述電源為頻率為50HZ的三相交流電源；所述主控裝置控制所述變頻器輸出的三相交流電的頻率為0.01-5HZ。
[0015]本發(fā)明的變頻式電弧爐，采用電機(jī)變頻技術(shù)控制電極運(yùn)行，使電極提升、停止、下降等操作平穩(wěn)，并能節(jié)省電力。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)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(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為根據(jù)本發(fā)明的變頻式電弧爐的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為電壓疊加形成高壓輸出的原理圖；
[0019]圖3為變頻式電弧爐的一個(gè)實(shí)施例的變頻器的系統(tǒng)控制原理圖；
[0020]圖4為變頻器的功率單元輸出的PffM波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述，其中說明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)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(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明提供一種變頻式電弧爐，包括:自焙電極1、電機(jī)2、變頻器3、電源和主控裝置7。自焙電極3設(shè)置在爐殼6內(nèi)，電機(jī)2控制自焙電極I提升和下降。變頻器3的電源輸入端與電源連接，變頻器3的電源輸出端與電機(jī)2連接。
[0023]主控裝置7與變頻器3電連接，變頻器3根據(jù)主控裝置7發(fā)送的變頻控制指令輸出變頻處理后的交流電。電源可以是多種，例如為高壓工業(yè)電5輸出的3相高壓電，通過變壓器4進(jìn)行調(diào)壓后輸送到變頻器3。
[0024]上位機(jī)8與主控裝置7電連接，上位機(jī)8將控制指令發(fā)送到主控裝置7，主控裝置7實(shí)時(shí)地將電弧爐的工作狀態(tài)信息發(fā)送給上位機(jī)8 ;工作狀態(tài)信息包括:自焙電極產(chǎn)生的弧流和弧壓、自焙電極的位置、爐內(nèi)的壓力等等。
[0025]還可以設(shè)置報(bào)警裝置，與上位機(jī)8連接，當(dāng)上位機(jī)8判斷電弧爐的工作狀態(tài)信息出現(xiàn)異常時(shí)，則向報(bào)警裝置發(fā)送報(bào)警信號(hào)，由報(bào)警器發(fā)出聲、光等警報(bào)。
[0026]變頻式電弧爐為密閉式電爐，并為密閉式矩形電爐。與圓形密閉電爐比較，矩形密閉電爐具有容量大、生產(chǎn)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，制造、維修和更換都比較容易等優(yōu)點(diǎn)。通過變頻器以及電機(jī)控制自焙電極的上、下移動(dòng)，具有滿足生產(chǎn)需要、工藝穩(wěn)定電耗小、資源利用率高、環(huán)保效果優(yōu)等特點(diǎn)，能夠降低生產(chǎn)用電能耗。
[0027]變頻式電弧爐設(shè)置風(fēng)冷系統(tǒng)，風(fēng)冷系統(tǒng)包括:散熱器、風(fēng)機(jī)、備用風(fēng)機(jī)和用于檢測(cè)散熱器溫度的溫度傳感器。風(fēng)機(jī)、備用風(fēng)機(jī)與變頻器的電源輸出端連接。溫度傳感器、風(fēng)機(jī)、備用風(fēng)機(jī)都與主控裝置7電連接。在溫度傳感器檢測(cè)的溫度超過一個(gè)預(yù)定的閾值的狀態(tài)下，主控裝置7啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，自焙電極I的個(gè)數(shù)為3個(gè)，并呈等腰三角形垂直于爐底設(shè)置。電機(jī)2與自焙電極I 對(duì)應(yīng)設(shè)置，變頻器3與電機(jī)2也為對(duì)應(yīng)設(shè)置。電機(jī)2通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)自焙電極I升降，傳動(dòng)裝置包括:齒輪齒條傳動(dòng)裝置、齒輪傳動(dòng)裝置等等。輸入變頻器3的電源為頻率為50HZ的三相交流電源，主控裝置7控制變頻器3輸出的三相交流電的頻率為0.01-5HZ。
[0029]上述實(shí)施例中的變頻式電弧爐，采用變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)主回路的控制，通過操作上位機(jī)，可操作主控裝置、永磁限位開關(guān)等現(xiàn)場(chǎng)操作指令，信息反饋，羅輯運(yùn)算處理過程程序，作用于整個(gè)電極升、降系統(tǒng)。在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行、和停止過程中，主控