CN1104837A - 直流电弧炉 - Google Patents

Abstract

本发明设有：两个在水平相互隔开并垂直延伸的 上部电极(16)，(17)；分别与上部电极(16)，(17)连接 并向其远离方向延伸的上部导体(20)，(21)；与下部 电极(1)连接并与上述各上部导体(20)，(21)相同的 方向延伸的两根下部导体(22)，(23)；上下部导体 (20)，(22)的延伸侧之间和在上下部导体(21)，(23) 延伸侧之间分别单独设有电源电路(24)，(25)，从而 可使在上下部电极(16)，(1)和(17)，(1)之间发生的 电弧(12a)，(12b)指向炉体(2)的中心。

Description

技术领域

本发明涉及熔化以废铁或生铁为料块的炼铁原料的直流电弧炉。

背景技术

以往，熔化废铁等原料时使用图1所示的直流电弧炉。

如图1所示的一例那样，直流电弧炉由在其底部具有下部电极1（阳极）的炉体2、用于将该炉体2的上部封闭的炉盖3、将该炉盖3上下穿通并且可以升降的1根上部电极4、与上述下部电极1连接的向半径方向延伸的下部导体5、与上述上部电极4连接的向半径方向延伸的上部导体6、以及由设在上述下部导体5与上部导体6的延伸端之间的与交流电源7连接的变压器8和整流器9组成的电源电路10构成。

对废铁等原料11进行熔化时，使上述炉盖3上升并移动到外边，使炉体2的上部开放，利用提斗等将原料11装在炉体2内，然后，将上述炉盖3盖到炉体2上将其封闭，利用电源电路10在上下部电极1，4之间通以大电流，使在上下部电极1，4间发生电弧12，并使上部电极4逐渐地下降到指定位置，使原料11熔化。

但是，在上述图1所示的先有的直流电弧炉中，存在上下部电极1，4间发生的电弧12发生在偏离的方向上的问题。

即，与上述下部电极1连接的下部导体5和与上部电极4连接的上部导体6相对于炉体2沿半径方向设置，并且上部导体6还设在炉盖3的上方，可以升降，相反由于在炉体2的下部不能占据较大的空间，所以，下部导体5设在靠近电弧12的发生部位，因此，由通过下部导体5的大电流产生的强磁场13便对上述电弧12产生作用。该磁场13如箭头所示，是由从下部导体5向下部电极1流动的大电流产生的根据右手螺旋法则，磁场方向向右旋转。

由上述电弧12形成的如上部电极4上的箭头所示向上流动的电流横切上述磁场13，根据该电流的方向（向上）和磁场13的方向（垂直图1的纸面向里），按照弗莱铭定则，上述电弧12受到与下部导体5所在的半径方向相反（向左）指向炉壁14的力F的作用，因此，装入炉体2的中心的原料11只有在电弧12偏离的方向上能充分地熔化，而在与偏离方向相反的一侧，原料11则难于熔化、残留剩块或者出现过热点，从而使炉内温度不均匀、使熔化效率显著降低。

另外，由于电弧12发生偏离，电弧12指向炉壁14，从而容易损伤炉壁14，因此，若为了使电弧12不致损伤炉壁14而使上部电极4与炉壁14之间保持足够大的间隔时，炉体2将变得很宠大。

本发明就是为了克服上述先有的问题而提出的，目的是提供一种直流电弧炉，通过设置2根上部电极使在与各自的电源电路连接的电极间发生的电弧指向炉体中心部位，可以提高原料的熔化效率、防止炉壁损坏及实现炉体的小型化，并且，还可以改变电弧的偏向量而促进未熔化原料的集中熔化或者消除过热点。

发明的公开

在本发明中，使分别与2根上部电极连接的上部导体相互向远离另一方的上部电极的方向延伸，并且，用2根电极与下部电极连接，且分别向与上述各上部导体相同的方向延伸，在一侧的上部导体与下部导体的延伸端之间和另一侧的上部导体与下部导体的延伸端之间分别单独设置电源电路，所以，在一侧的上下部电极间发生的电弧和在另一侧的上下部电极间发生的电弧由于通过各自的下部导体的电流产生的磁场的影响，分别受到与下部导体延伸方向相反的力的作用，即各个电弧受到指向炉体的中心部位的力的作用。另外，由于从炉底电极通过炉上电极向上部导体沿垂直方向流动的电流产生的磁场的作用，产生由上述弗莱铭左手定则说明的力，各个电弧也受到指向炉中心方向的力的作用。由于电弧在这两个力的作用下指向炉体的中央，所以，供给到炉体中心的原料可以有效地熔化，并且，炉内温度对称，从而可以提高原料的熔化效率。另外，由于电弧指向炉体的中心，所以，可以防止损伤炉壁，从而可以使炉壁与上部电极靠近，实现炉体的小型化。

另外，在本发明中，电源电路具有控制输出电压以使与整流器连接的交流电源的电流或整流后的直流电流与设定电流值一致的电弧电流控制装置;控制上部电极升降以使上部导体与下部导体间的电压与设定电压值一致的电弧电压控制装置;以及向上述各电弧电流控制装置及各电弧电压控制装置分别发出设定值指令的电弧偏向指令装置，所以，在将一侧的电源电路中的电压和电流固定为指定的设定值的状态下，通过改变上部电极的上下位置而改变另一侧的电源电路中的电压和电流的大小时，电弧长度发生变化，电弧的偏向量发生变化，因此，可以促进炉体内的未熔化原料的集中地熔化，或者在这两个电源电路中通过反复进行上述操作，可以消除过热点的发生，从而可以在更均匀的温度下有效地熔化原料。

附图的简单说明

图1是先有的直流电弧炉的一例的纵剖侧视图，

图2是本发明的一个实施例的纵剖正视图，

图3是沿图2的Ⅲ-Ⅲ方向的俯视图，

图4是用计算值表示的使两个电源电路的电弧电压和电弧电流一定时电弧的起弧点位置的曲线图，

图5是用计算值表示的将一个电源电路的电弧电压和电弧电流固定而改变另一个电源电路的电弧电压和电弧电流时电弧的起弧点位置移动的曲线图。

实施本发明的最佳实施例

下面，参照附图说明本发明的实施例。

图2和图3是本发明的一个实施例，在其底部具有下部电极1并且平面形状呈椭圆形的炉体2的上部设有用于封闭炉体2的炉盖3，在该炉盖3的大致中心位置形成原料投入口15，另外，在上述炉盖3上沿上述椭圆的长轴方向贯穿地设有2根上部电极16，17，将上述原料投入口15夹在中间，利用升降装置18，19分别将上述上部电极16，17支持得可以单独升降。

将上部导体20与上述图中左侧的上部电极16连接，并使该上部导体20向远离图中右侧的上部电极17的方向延伸，另外，将上部导体21与右侧的上部电极17连接，并且使该上部导体21向远离上述左侧的上部导体16的方向延伸，另外将2根下部导体22，23与下部电极1连接，同时使这两根下部导体22，23分别向与上述上部导体20，21相同的方向延伸，在上述左侧的上部导体20与下部导体22的延伸端之间设有电源电路24，在右侧的上部导体21与下部导体23的延伸端之间设有电源电路25。

另外，电源电路24、25由下述各部分构成：利用与三相交流电源26连接的整流器（半导体开关元件）27，28;检测与该整流器27，28连接的交流电源26的电流的电流检测装置29，30或检测整流后的直流电流的电流检测装置29′，30′;控制上述整流器27，28的输出电压以使该电流检测装置29，30或29′，30′的检测电流与设定电流值一致的电弧电流控制装置31，32;检测上下部导体20，22之间及21，23之间的电压的电压检测装置33，34和控制上述升降装置18，19的升降以使该电压检测装置33，34的检测电压与设定电压值一致的电弧电压控制装置35，36，并且还设有向上述各电流控制装置31，32及各电弧电压控制装置35，36分别发出设定电流值37，38和设定电压值39，40指令用的电弧偏向指令装置41。

如上所述，由于使分别与2根上部电极16，17连接的上部导体20，21相互向远离对方的上部电极16，17的方向延伸，并且使2根下部导体22，23与下部电极1连接，向与上述各上部导体20，21相同的方向延伸，同时在左侧上下部导体20，22的延伸端之间和右侧上下部导体21，23的延伸端之间分别单独设有电源电路24，25，所以，在左侧上下部电极1，16之间发生的电弧12a和在右侧上下部电极1，17之间发生的电弧12b由于分别受到流过下部导体22，23的电流产生的磁场的影响，和图1的情况一样，分别受到方向与下部导体22，23的延伸方向相反的力F的作用，同时，受到从下部电极1通过上部电极16，17垂直向上流动的电流的磁场产生的力的作用，于是，各电弧12a，12b都指向炉体2的中心。

因此，供给到炉体2的中心的原料11可以有效地熔化，并且炉内温度对称，所以，可以提高原料11的熔化效率。另外，由于电弧12a，12b指向炉体2的中心，所以，可以防止损伤炉壁14，从而可以使炉壁14与上部电极16，17靠近，实现炉体2小型化。

另外，由于如上述那样设有2根上部电极16，17时，可以在炉中心上部形成空间，所以，可在该空间设置原料投入口15，从而可以将废铁等原料11从该原料投入口15连续地向炉体2的中心投入，这时，由于在炉体2的中心成为未熔化原料的滞留区，所以，如果使上述电弧12a，12b偏向炉体2的中心，对提高熔化效率则更为有利。

另外，由于电源电路24，25具有控制整流器27，28的输出电压以使交流电源26的电流或整流后的直流电流成为设定电流值的电弧电流控制装置31，32、控制上部电极16，17的升降以使上下部导体20，22之间及21，23之间的电压与设定电压值一致的电弧电压控制装置35，36和分别向上述各电弧电流控制装置31，32及各电弧电压控制装置35，36发出设定值指令的电弧偏向指令装置41，所以，通过改变电弧电流和电弧电压，可以改变电弧12a，12b的偏向量。

利用电源电路24，25发生电弧12a，12b时的电弧电压基本上与电弧长度成正比（电弧长度变短时，流过大电流，电压下降），所以，根据电流×电弧长度＝一定值（电弧功率一定）的条件，利用下部导体22，23计算对电弧12a，12b作用的磁场13（图1）的强度H，设电弧12a，12b的偏向量与上述磁场13的强度H成正比，取上部电极16，17间的距离为4m时从实验中得到的常数为比例系数，求电弧12a，12b的偏向量。

图4是使2个电源电路24，25的功率投入条件相同时电弧12a，12b的偏向情况，这时，将电弧电流与电弧长度的组合按A，B，C那样变化时，电弧12a，12b的起弧点42a，42b不变化。

图5是将右侧电源电路25的条件固定（电弧12b的长度短、电弧电流大的状态），利用升降装置18调节上部电极16的上下位置以使左侧电源电路24的电弧12a的长度增长时，如A，B，C，D所示的那样，电弧12a的起弧点42a向炉中心方向变化。

因此，通过这样使电弧长度偏向，从而使起弧点42a在上部电极16，17之间沿横向移动，便可使电弧12a径直地指向未熔化的原料11，从而可以进一步防止原料11熔化不彻底，如果对左右2个电源电路24，25交替地进行上述操作，在上部电极16，17的连线上，在所需要的范围内便可进行均匀的功率投入，从而可以消除过热，以更均匀的温度进行有效的熔化。

本发明不限于上述实施例，炉体的形状可以采用各种形状，并且，在不超出本发明的技术的范围内，可以作种种变更。

工业上利用的可能性：

在熔化废铁等原料的直流电弧炉中，可以提高原料的熔化效率，防止炉壁损伤，可以使炉体实现小型化，并且可以促进未熔化的原料集中熔化，或消除过热点。

Claims (2)

1、一种直流电弧炉，其特征在于：具有炉体、炉盖、2根上部电极、升降装置、2根上部导体、2根下部导体、以及电源电路，炉体在其底部具有下部电极；炉盖用以将该炉体的上部封闭；2根上部电极上下贯通上述炉盖沿水平方向按指定的间隔设置；升降装置用来支持上述各上部电极，且可使它们单独升降；2根上部导体分别与上述上部电极连接，并且分别向远离对方的上部电极的方向延伸；2根下部导体与上述下部电极连接，并且向与上述各上部导体相同的方向延伸；电源电路分别单独设置在上述一侧的上下部导体的延伸端之间和另一侧的上下部导体的延伸端之间。

2、按权利要求1所述的直流电弧炉，其特征在于：电源电路具有整流器、检测与该整流器连接的交流电源的电流的电流检测装置或检测整流后的直流电流的电流检测装置、控制上述整流器的输出电压以使该电流检测装置的检测电流值与设定电流值一致的电弧电流控制装置、检测上下部导体间的电压的电压检测装置、控制上述升降装置的升降以使电压检测装置的检测电压与设定电压值一致的电弧电压控制装置，同时，还设有分别向各电弧电流控制装置和各电弧电压控制装置发出设定值指令的电弧偏向指令装置。

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