一种超短距供电、密闭双体升降式电弧炉及定位冶炼方法

技术领域：

本发明涉及非金属矿冶炼生产技术领域，具体是一种超短距供电、密闭双体升降式电弧炉及非金属矿定位冶炼方法。

背景技术：

目前，非金属矿冶炼电弧炉是从炉底冶炼开始电极向上提升的冶炼方式，属于超高温冶炼。其主要设施包括变压器、供电铜绞线(大辫子)、导电大臂、电极把持器、电极升降系统等。其弊端是：(1)入炉电极长；(2)随电极升降的供电铜绞线和导电大臂使供电距离过远，造成阻抗大、磁损、功率因素低、耗能高等问题；(3)炉盖上部设施繁杂不便布置自动布料系统；(4)熔炉相关设施多，铜材耗量大，设备投资高；(5)熔炼过程炉况不稳定、工艺变化幅度大，无法调整炉况环境。

上述无论是采取变压器供电源靠近炉体还是改进大臂都未能解决大尺距超短网供电问题，且由于电极过长，不仅造成增加耗能，影响炉矿稳定，而且折断电极时常发生，造成生产事故，也不方便电极安装。

发明内容：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种超短距供电、密闭双体升降式电弧炉及非金属矿定位冶炼方法，该电弧炉结构合理，可定位熔炼，微升降精确控制弧流弧压变化，形成短距冶炼场，提升了产品质量，降低了能耗。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超短距供电、密闭双体升降式电弧炉，该电弧炉包括：电极升降装置(1)、电极(2)、供电超短网(3)、电源(4)、电极夹持器(5)、布料装置(6)、炉盖(7)、升降炉底(8)、内炉胆(9)、保温外炉体(10)、熔炉台车(11)、液压升降装置(12)、台车轨道(13)、液压装置底台(14)、熔炉台车车轮(15)、熔炼定位器(16)、升降托盘(17)、升降托盘孔(18)、补料定位器(19)，具体结构如下：

炉体为内炉胆(9)、保温外炉体(10)组合双炉体结构，炉体为内炉胆(9)位于保温外炉体(10)内侧，且与保温外炉体(10)同轴，内炉胆(9)与保温外炉体(10)之间形成保温隔热空腔，内炉胆(9)内腔为电熔镁熔炼室，保温外炉体(10)的顶部安装炉盖(7)，炉盖(7)顶部安装布料装置(6)，炉盖(7)上沿竖向插装三个电极(2)，每个电极(2)的上端与电极升降装置(1)连接，每个电极(2)的下端伸至内炉胆(9)中；每个电极(2)上套装电极夹持器(5)，电极夹持器(5)通过供电超短网(3)与电源(4)相连；

内炉胆(9)中水平设置升降炉底(8)，炉体的下方设置与升降炉底(8)相对应的液压装置底台(14)，液压装置底台(14)上安装液压升降装置(12)，液压升降装置(12)上端的升降托盘(17)与升降炉底(8)底部相对应，液压升降装置(12)通过升降托盘(17)带动升降炉底(8)上下移动，升降炉底(8)侧面与内炉胆(9)的内壁呈密封接触的滑动配合；内炉胆(9)的内壁上部安装补料定位器(19)、熔炼定位器(16)，补料定位器(19)、熔炼定位器(16)上下设置，补料定位器(19)与非金属矿的布料上限对应，熔炼定位器(16)与冶炼时的升降炉底(8)位置对应；

炉体设置于熔炉台车(11)上，熔炉台车(11)底部安装的四个熔炉台车车轮(15)与两条台车轨道(13)配合，通过熔炉台车(11)带动炉体移动；熔炉台车(11)为中空结构，其上开设与升降托盘(17)相对应的升降托盘孔(18)，根据需要液压升降装置(12)带动升降托盘(17)下降移出炉体；

熔炉台车(11)下方设有地坑，升降托盘(17)降至熔炉台车(11)下方地面以下，熔炼完毕后，熔炉台车(11)上炉体沿台车轨道(13)转移。

所述的超短距供电、密闭双体升降式电弧炉，内炉胆(9)为网格结构，保温外炉体(10)为耐火保温砖与钢板复合而成。

所述的超短距供电、密闭双体升降式电弧炉，电极升降装置(1)为钢丝绳驱动装置，通过电极升降装置(1)控制电极(2)微升降，精确控制弧流弧压变化。

所述的超短距供电、密闭双体升降式电弧炉，供电超短网(3)为供电铜绞线或软连接材料，电极夹持器(5)为电极铜瓦抱箍，电源与电极直接由供电铜绞线或软连接材料，趋近直线，直接连接电极夹持器(5)的柔性供电方式。

所述的超短距供电、密闭双体升降式电弧炉，炉盖(7)为密闭式炉盖，布料装置(6)为管道式布料结构，炉盖(7)上开设有管道式布料排气孔和电极孔。

所述的超短距供电、密闭双体升降式电弧炉，液压升降装置(12)采用液压杆，升降炉底(8)沿内炉胆(9)的内沿上下升降，升降炉底(8)下部由液压杆驱动支撑。

所述的超短距供电、密闭双体升降式电弧炉的定位冶炼方法，具体步骤如下：

1)启动液压升降，通过液压升降装置(12)将升降炉底(8)提至熔炼定位器(16)位置，电极(2)降至距升降炉底(8)上方5cm～30cm高度的底料层位置，铺设引弧料；

2)通过布料装置(6)向内炉胆(9)自动布料，布料至补料定位器(19)位置，启动电源(4)引弧熔炼升温至2800～3200℃，形成熔池，升降炉底(8)托带熔成品视工况下降，熔层位固定不变，布料装置(6)自动视工况补料、均匀布料，保持定位料层；

3)电极升降装置(1)视工况微升降电极(2)，通过电极自动微升降熔炼，精准控制弧流弧压；

4)按工艺方法运行，熔炼7至10小时，升降炉底(8)通过液压升降托盘(17)降至熔炉台车(11)底部；启动熔炉台车(11)出炉，通过熔炉台车(11)移动炉体和熔砣，冷却析晶7至10天至室温，脱壳、破碎、筛分得到成品电熔镁砂。

所述的超短距供电、密闭双体升降式电弧炉的定位冶炼方法，内炉胆(9)安装熔炼定位器和补料定位器，精准控制熔炼场位置和布料补料量，实现生产工艺精准可控，通过定位熔炼实现超短距电极熔炼，使电弧炉的电极长度缩短三分之一至三分之二。

本发明的优点及有益效果是：

1、本发明通过设置有液压升降托盘，视工况动态下落熔炼成品，实现定位冶炼的生产方法；通过保温双炉体组合、升降，实现缩小熔炼炉腔、全密闭熔炼、熔炼炉温可调的工艺；通过电极微升降运行工艺，实现电极升降幅度极限化，达到超短距供电和缩短电极；通过精准定位和运行智能控制，实现高值化、集约化工艺。上述可见，本发明具有工艺提升优化、大幅节能降耗，提高产品品质，消除事故风险、节约投资成本、密闭环保等显著效果。

2、本发明结构简单、操作方便、实用性较强，适用于不同非金属矿料冶炼。

3、本发明提出的定位冶炼方法，重在优化冶炼工艺，从冶炼方法到装备实现大幅节能，而且减少设备投资，本电弧炉设计及冶炼方法对提高产能，提质增效、节能降耗、密闭环保有重要作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1：本发明超短距供电、密闭双体升降式电弧炉的结构示意图。

图1中标号表示为：(1)电极升降装置；(2)电极；(3)供电超短网；(4)电源；(5)电极夹持器；(6)布料装置；(7)炉盖；(8)升降炉底；(9)内炉胆；(10)保温外炉体；(11)熔炉台车；(12)液压升降装置；(13)台车轨道；(14)液压装置底台；(15)熔炉台车车轮；(16)熔炼定位器；(17)升降托盘；(18)升降托盘孔；(19)补料定位器。

图2：本发明非金属矿料(菱镁矿石生产电熔镁砂)定位冶炼生产工艺流程图。

具体实施方式：

如图1所示，本发明提供了一种电弧炉超短距供电、密闭双体升降式电弧炉，主要包括：电极升降装置(1)、电极(2)、供电超短网(3)、电源(4)、电极夹持器(5)、布料装置(6)、炉盖(7)、升降炉底(8)、内炉胆(9)、保温外炉体(10)、熔炉台车(11)、液压升降装置(12)、台车轨道(13)、液压装置底台(14)、熔炉台车车轮(15)、熔炼定位器(16)、升降托盘(17)、升降托盘孔(18)、补料定位器(19)等，具体结构如下：

炉体为内炉胆(9)、保温外炉体(10)组合双炉体结构，炉体为内炉胆(9)位于保温外炉体(10)内侧，且与保温外炉体(10)同轴，内炉胆(9)与保温外炉体(10)之间形成保温隔热空腔，内炉胆(9)内腔为电熔镁熔炼室，保温外炉体(10)的顶部安装炉盖(7)，炉盖(7)顶部安装布料装置(6)，炉盖(7)上沿竖向插装三个电极(2)，每个电极(2)的上端与电极升降装置(1)连接，每个电极(2)的下端伸至内炉胆(9)中；每个电极(2)上套装电极夹持器(5)，电极夹持器(5)通过供电超短网(3)与电源(4)相连。

内炉胆(9)为网格结构，有利于辐射热向外溢出，具有热能双循环梯次利用功能。保温外炉体(10)为耐火保温砖与钢板复合而成，可有效控制炉温。通过双炉体间隙和热循环装置，视工艺要求，配合密闭布料高效调控炉温。电极升降装置(1)为钢丝绳或相似驱动装置，通过电极升降装置(1)控制电极(2)微升降，可精确控制弧流弧压变化，冶炼时电极处于视工况微升降，并弥补电极损耗的距离，熔位保持不变。供电超短网(3)为供电铜绞线或软连接材料，电极夹持器(5)为电极铜瓦抱箍，电源与电极直接由供电铜绞线或软连接材料，趋近直线，直接连接电极夹持器(5)的柔性供电方式，取消笨重的导电大臂连接方式，实现超短距供电方法及炉盖顶简约布局方式，阻抗小，磁损少，大幅提升功效、降低能耗，减少投资。炉盖(7)为密闭式炉盖，布料装置(6)为管道式布料结构，炉盖(7)上开设有管道式布料排气孔和电极孔，实现密闭熔炼，优化冶炼工况，并适时均匀布料，节能环保。

内炉胆(9)中水平设置升降炉底(8)，炉体的下方设置与升降炉底(8)相对应的液压装置底台(14)，液压装置底台(14)上安装液压升降装置(12)，液压升降装置(12)上端的升降托盘(17)与升降炉底(8)底部相对应，液压升降装置(12)通过升降托盘(17)带动升降炉底(8)上下移动，升降炉底(8)侧面与内炉胆(9)的内壁呈密封接触的滑动配合。内炉胆(9)的内壁上部安装补料定位器(19)、熔炼定位器(16)，补料定位器(19)、熔炼定位器(16)上下设置，补料定位器(19)与非金属矿的布料上限对应，熔炼定位器(16)与冶炼时的升降炉底(8)位置对应。

液压升降装置(12)采用液压杆，升降炉底(8)可沿内炉胆(9)的内沿上下升降，升降炉底(8)下部由液压杆驱动支撑，可定位冶炼场位置，即视工况控制熔池位置，熔炼成品适时下降，始终保持冶炼场处于炉体上部，实现定位冶炼方法。

炉体设置于熔炉台车(11)上，熔炉台车(11)底部安装的四个熔炉台车车轮(15)与两条台车轨道(13)配合，通过熔炉台车(11)带动炉体移动。熔炉台车(11)为中空结构，其上开设与升降托盘(17)相对应的升降托盘孔(18)，根据需要液压升降装置(12)带动升降托盘(17)下降移出炉体。熔炉台车(11)下方设有地坑，升降托盘(17)可降至熔炉台车(11)下方地面以下，方便熔炼完毕后，熔炉台车(11)上炉体沿台车轨道(13)转移。

为了解决上述问题本发明实施公开如下技术方案做进一步说明，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例：

如图2所示，非金属矿料(菱镁矿石生产电熔镁砂)定位冶炼生产工艺步骤如下：

1)启动液压升降，通过液压升降装置(12)将升降炉底(8)提至熔炼定位器(16)位置，电极(2)降至距升降炉底(8)上方5cm～30cm高度的底料层位置，铺设引弧料。

2)通过布料装置(6)向内炉胆(9)自动布料，布料至补料定位器(19)位置，启动电源(4)引弧熔炼升温至2800～3200℃，形成熔池，升降炉底(8)托带熔成品视工况缓慢下降，熔层位固定不变，布料装置(6)自动视工况补料、均匀布料，保持定位料层。

内炉胆(9)安装熔炼定位器(16)和补料定位器(19)，可精准控制熔炼场位置和布料补料量，实现生产工艺精准可控，可满足所需工艺优化提升要求。另外，通过定位熔炼实现超短距电极熔炼，使较高体位的大型电弧炉的电极长度缩短三分之一至三分之二，克服折断电极风险，减少电极热工况下裸露长度，降低电极耗损率，使炉矿稳定，同时便于安装电极，降低劳动强度。

3)电极升降装置(1)视工况微升降电极(2)，通过电极自动微升降熔炼，精准控制弧流弧压。

4)按工艺方法运行，熔炼7至10小时，升降炉底(8)通过液压升降托盘(17)降至熔炉台车(11)底部。启动熔炉台车(11)出炉，通过熔炉台车(11)移动炉体和熔砣，冷却析晶7至10天至室温，脱壳、破碎、筛分得到成品电熔镁砂。

实施例结果表明，本发明有效提升炉温、改善炉况、提高熔炼效率，提高产品质量，大幅节能降耗、密闭环保，适用于所有非金属矿料电弧炉电极热熔冶炼，包括但不限于由菱镁原料生产电熔镁砂。

本发明采用超短距供电、密闭双体升降式电弧炉，对不同非金属矿定位冶炼，工艺控制、供电距离、炉体形式会有差异，但任何类同于本发明非金属矿定位冶炼方法和设施设备及工艺都属于本发明权利保护范围。