专利名称：等离子多用冶金炉的制作方法
技术领域：
等离子多用冶金炉是一种新型冶金设备。
等离子体是固、液、气态之外的物质第四态，它是正、负电荷浓度相等的电离气体，具有高热容量和导热性，并受电、磁场作用。等离子在冶金中用等离子枪作为低温等离子源，它是利用电极间的电弧放电原理，通过喷咀喷出的等离子弧与炉膛内的炉料之间产生等离子体，经炉料和炉底阳极形成闭合回路，当适当选择喷咀直径和正确组织阴极与阳极(被加热物料之间)空间气流，喷咀整个断面将对称地为等离子体所充满。在喷咀的节制下，电弧的热能高度集中。由于等离子冶金具有投资较低，耗能较低，气氛可控制等优点，用等离子技术冶金已引起国内外的高度重视。国内几个单位所研制出的等离子炉主要存在着以下缺陷，一是功能单一，二是功率因数低。
本实用新型的目的是提供一种功能较多，功率因数高，及新结构等离子枪设计新颖的多功能等离子冶金炉。
本实用新型的组成主要有1、电源系统高压开关柜、操作电源柜、变压器，整流器，短网，保护、计量和信号装置，等离子枪或正负电极。2、炉体炉壳、炉盖、水冷底板。3、操作部分液压和电气操作台，液压升降炉架。4、冷却水部分水泵，炉体和整流器水路。5、气路部分气瓶、流量计和控制阀。
参照附图给出本实用新型的进一步说明
图1是本实用新型的总图；图2是本实用新型的电原理图3是本实用新型等离子枪结构图。
图中，1是水冷底板，2是炉体，3是等离子枪或石墨阴极，4是电极升降机构，5是阴极电缆，6是硅整流组件，7是整流变压器，8是高压开关柜，9是整流冷却水，10是电缆冷却水，11是阳极电缆。12是等离子工作气源。GLK是隔离开关，DL是真空断路器，1－2LH是电流互感器，B为整流变压器，GZL是硅整流，ZA直流电流表，ZV直流电压表，FL分流器。13枪头，14铈钨阴极，15铜阴极杆，16枪体，17绝缘密封垫，18阴极电缆，19压紧螺母，20水通道，21汽通道。
由于本实用新型的炉体结构与现有技术基本相似，不再多述，现对等离子枪给予说明等离子态冶炼，需配用等离子枪。冶炼一般含金，可用中空石墨等离子枪，在石墨电极中心钻孔，通以气源即可，冶炼低碳或超低碳含金时，则需用水冷，以铈钨材料为阴极头的等离子枪。其结构如图3。直流电源由电缆与铜阴极杆连接，输入到铈钨阴极发射电子，与在枪体上部侧向旋转输入的气源在枪头处形成等离子弧，喷出枪头，加热物料。阳极是金属物料和炉底电极，因而铈钨阴极通过等离子弧与金属物料及炉底阳极形成回路，为了保护阴极，没有水冷枪头和枪体，并且气源能在枪体内旋转输出，起到稳弧作用。
起弧目前采用接触或即铜阴极杆可通过螺杆向下100毫米的行程，使铈钨电极伸出枪头与金属料接触起弧，起弧后，铜阴极杆旋起来，回到原位。
为实现多功能化及提高功率因数，本实用新型采取了新型的整流方式。
本实用新型首次采用三相交流变压，得到六级电压输出，等离子本实用新型首次采用三相交流变压，得到六级电压输出，等离子态使用直流(下同)103V或157V，直流电弧态使用85V或93V，直流电渣态使用48V或59V。整流元件采用大功率组合硅整流元件，用三只组合元件组成三相桥式整流。直流短网比较简单，正负极均采用6×1000mm铜排和3×500mm水冷铜电缆，阳极接炉底电极，阴极接上部等离子枪，石墨电极或自耗电极，阳极根据冶炼工艺的需要可采用石墨电极、水冷钢电极或其它类型电极。
以下是图2所示的一个实施例所用元器件有关参数。
系统结构等离子枪为在石墨电极中心钻有通有气源孔或以铈钨为阴极头且其周边设有水冷通道和气源通道；电源采用三相交流变压器，输出六极电压，用三只组合硅整流元件组成三相桥式整流，阳极接炉底电极，阴极接上部等离子枪。
1、电炉变压器三相电炉专用整流变压器型号ZSJ7－750／10一次电压10KV容量750KVA连接组△－Y／Y－11－12ud％＝6.7－11.5冷却方式油浸自冷油重2180kg器身重3016kg总重6488kg换压方式无载手动电压输出六档电压输出六档
2、整流元件大功率水冷组合硅整流元件，三台组成三相桥式整流型号TZ－ZP 12D额定电流12KA反向重复峰值电压1000V冷却水量600升／小时直流输出接 法 档 次 直流电压(V)直流电流(A)Y／YⅠ48.8614619Ⅱ59.9311918Ⅲ93.147668△／YⅠ85.048399Ⅱ103.946872Ⅲ157.934522本实用新型具有以下特点1、直流输出电流，最大1.4万安培，电弧功率高可达600－700KW，炉温能升至2000℃以上，适合冶炼高熔点的金属和非金属，加热速度快，冶炼时间短。
2、功率因数高，不需要电抗器(扼流圈)，在不加补偿的情况下COSφ＝0.94～0.95。
3、一炉多用，可作为直流电渣炉，直流电弧炉和直流等离子炉用，有利于采用相应的冶炼工艺生产不同的冶金产品。固体和粉末原料都可冶炼，产品质量高。
4、短网紧凑、节能，系统简单、安全、可靠，易操作，维护检修方便。
5、随着生产实验数据的积累，可为国内开发大型直流电弧炼钢炉，大型直流等离子冶金炉和直流炉外精炼设备提供可靠的参数。
权利要求等离子多用冶金炉，具有炉体、液压升降架，水泵气瓶等，其特点是等离子枪为在石墨电极中心钻有通有气源孔或以铈钨为阴极头且其周边设有水冷通道和气源通道；电源采用三相交流变压器，输出六级电压，用三只组合硅整流元件组成三相桥式整流，阴极接炉底电极，阴极接上部等离子枪。
专利摘要等离子多用冶金炉是一种新型冶金设备。本实用新型其特征是等离子炉内在石墨电极中心钻有通有气源孔或以铈钨内阴极头且周边设有水冷通道和气源通道。采用三相交流变压器，得到六级电压输出，并使用三只硅整流组合元件组成三相桥式整流，使得多功能等离子炉具有直流输出大，功率因数高，一炉多用，短网紧凑等优点。
文档编号F27B3/08GK2094015SQ9120894
公开日1992年1月22日 申请日期1991年5月25日 优先权日1991年5月25日
发明者王李华, 张来贵, 姜兴渭, 陆铁铮 申请人:黄石市能源综合科学技术研究所