CN204455188U - 无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，包括吹氩控制单元、计量喷粉单元和透气砖；计量喷粉单元设于吹氩控制单元和透气砖之间；吹氩控制单元包括电气控制系统和气体流量控制系统，气体流量控制系统设有气源进气口、氩气处理装置和气源出气口，所述气源进气口的一端连接一气源气瓶，另一端连接通过一第一手动阀门连接所述气源进气口；所述气源出气口通过一第二手动阀门连接一吹氩出口；所述吹氩出口通过输气金属波纹管与所述感应炉的透气砖吹气口连接；所述透气砖采用狭缝式透气砖。本实用新型目的是提供了一种提高钢液质量、去渣效果好、加快钢水脱氧以及提高合金收得率的无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统。

Description

无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统

技术领域

本实用新型涉及冶金精炼技术领域，特别是涉及无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统及其控制方法。

背景技术

中频或工频感应炉属于无芯感应炉，是一种适用于冶炼优质钢与合金的特冶设备，把三相交流电整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。由于其具有熔化速度快，生产效率高、适应性强，使用灵活、电磁搅拌效果较好以及操作方便的众多优点，故无芯感应炉近几年来，不仅广泛地用于钢与合金的生产领域，而且在铸铁生产中，特别是在周期作业的铸造车间也得到很快的发展。

常规的无芯感应炉大多被用来熔炼废钢，利用感应线圈通电产生强大的磁场，使得炉膛内的金属(废钢)产生涡流发热、熔化。

值得注意的是，现有的感应炉生产铸件的工艺大多无精炼功能，无法去除熔炼过程中带入的各种夹杂物，钢水质量得不到保障，造成铸件成品率低，等级低。随着对铸件内在质量的不断提高，常规熔炼方法达不到工艺要求。铸件的“黑斑”、“白点”严重影响铸件加工的成品率。工艺要求解决熔炉上下钢液的温度均匀，铸件批量化学成分基本稳定，熔炼时具备精炼的效果，脱氧，脱氢，脱氮(即去除钢液中的有害气体)，静置时炉渣迅速上浮到炉口以利除渣，钢液中的氧化夹杂和其它非金属夹杂明显减少。

吹氩搅拌是炉外精炼的措施之一，其有利于渣钢之间的反应的快速进行，加速渣钢之间物质的传递；有利于去除非金属夹杂物，使钢水温度和化学成分均匀；还可以加速渣中的氧化物的还原，因此钢包吹氩是提高钢液质量的关键装置。

现有的无芯感应炉炉底其虽然偶有采用底吹氩气装置，但是其仍无法做到氩气的精确控制，然而精炼炉吹氩系统品质的好坏关键取决于对吹入氩气流量的精确控制，也只有这样才能充分发挥吹氩的优势，才能进一步提高钢液的品质，创造良好的经济效益。

偶有的无芯感应炉，其所使用的透气砖的寿命很差，不能做到和中频炉炉役同步，需要频繁更换透气砖，其不仅提高了成本，而且也加大了操作工的劳动强度。

实用新型内容

本实用新型目的是提供了一种提高钢液质量、去渣效果好、加快钢水脱氧的无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统。

本实用新型另一目的是提供了一种提高了合金收得率的无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统；

所述无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统包括吹氩控制单元、计量喷粉单元和透气砖；所述计量喷粉单元设于所述吹氩控制单元和透气砖之间；

所述吹氩控制单元包括电气控制系统和气体流量控制系统，所述气体流量控制系统设有气源进气口、氩气处理装置和气源出气口，所述气源进气口的一端连接一气源气瓶，另一端连接通过一第一手动阀门连接所述气源进气口；所述气源出气口通过一第二手动阀门连接一吹氩出口；所述吹氩出口通过输气金属波纹管与所述感应炉的透气砖吹气口连接；

所述透气砖采用狭缝式透气砖。

如上所述的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，其中，所述吹氩控制单元的电气控制系统包括可编程逻辑控制器(PLC)、触摸屏、四个按钮以及信号灯，所述触摸屏、四个按钮以及信号灯通过通讯电缆与所述可编程逻辑控制器(PLC)通讯；

所述气体流量控制系统设有气源进气口、氩气处理装置和气源出气口；所述气源进气口、氩气处理装置和气源出气口之间通过气体管路传输；所述氩气处理装置通过通信电缆与所述可编程逻辑控制器(PLC)通讯。

如上所述的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，其中，所述四个按钮分别第一设定按钮、第二设定按钮、喷粉按钮和开关按钮。

如上所述的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，其中，所述氩气处理装置包括依次连接的过滤器，压力调节阀，气体缓冲器，气体质量流量控制器(MFC)和单向阀；第一压力表和第一压力传感器连接于所述气体缓冲器上；第二压力表和第二压力传感器依次连接在所述单向阀之后的气体管道上；还包括排气电磁阀以及消音器，连接在气体管道上；所述气体质量流量控制器(MFC)、第一压力传感器、第二压力传感器以及排气电磁阀连接所述可编程逻辑控制器(PLC)。

如上所述的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，其中，所述吹氩出口与透气砖吹气口之间通过金属波纹管与输气管接头连接，在金属波纹管和透气砖吹气口之间安装有高温单向阀。

如上所述的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，其中，所述计量喷粉单元包括喷粉计量装置、喷粉管、第一下料球阀和第二下料球阀；所述喷粉计量装置包括加粉口和出粉口；所述喷粉管的一端连接所述喷粉计量装置的出粉口，另一端经过第一下料球阀和第二下料球阀连接所述吹氩出口；所述喷粉管的第一下料球阀和第二下料球阀之间的喷粉管道连接一吹扫电磁阀。

与现有技术相比，本实用新型产生的有益效果主要体现在：

1、本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，通过设置吹氩控制单元，对其吹氩压力、吹氩流量、各吹氩压力和流量下的持续吹氩时间进行具体设定，实现氩气流量的精确控制，从而提高钢液的质量；

2、本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，采用氩气将合金或稀土粉体经过透气砖的狭缝喷入感应炉或坩埚，提高了合金或添加粉体的收得率，同时有利于钢液除渣；

3、本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，有效克服铸件产生的“黑斑”“白点”等现象，从而提高了铸件的等级。

附图说明

图1是本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统的连接示意图；

图2是本实用新型的气源处理装置的连接示意图；

附图标记说明：

1、吹氩控制单元       2、计量喷粉单元       3、透气砖

11、电气控制系统      111、触摸屏           112、按钮

1121、第一设定按钮    1122、第二设定按钮    1123、喷粉按钮

1124、开关按钮        12、气体流量控制系统  120、气源气瓶

121、气源进气口       122、气源出气口       123、第一手动阀门

124、第二手动阀门     125、吹氩出口         21、加粉口

22、出粉口            23、第一下料球阀      24、第二下料球阀

25、吹扫电磁阀        26、吹扫气源          31、高温单向阀

32、透气砖吹气口      33、感应炉            126、过滤器

127、压力调节阀       128、第一压力表       129、气体缓冲器

130、第一压力传感器    131、气体质量流量控制132、单向阀

                       器(MFC)

133、第二压力表        134、第二压力传感器  135、排气电磁阀

136、消音器            113、信号灯

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，所述无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统包括吹氩控制单元1、计量喷粉单元2和透气砖3；所述计量喷粉单元2设于所述吹氩控制单元1和透气砖3之间；所述吹氩控制单元1包括电气控制系统11和气体流量控制系统12，所述气体流量控制系统12中气源进气口121、氩气处理装置和气源出气口122，所述气源进气口121的一端连接一气源气瓶120，另一端连接通过一第一手动阀门123连接所述气源进气口121；所述气源出气口122通过一第二手动阀门124连接一吹氩出口125；所述吹氩出口125通过输气金属波纹管与所述感应炉的透气砖吹气口32连接；所述透气砖3采用狭缝式透气砖。

众所周知，氩气的精炼效果与与吹氩量、吹氩压力、吹氩时间密切相关，其中，吹氩精炼主要具有以下两方面的技术效果：

1、氩气搅拌可以起到净化的作用，使钢液中的氢、氮含量降低，并进一步脱除钢中的氧，搅拌的钢液增加了钢种非金属夹杂物碰撞长大的机会，上浮的氩气泡不仅能够吸收钢中的气体，还会粘附悬浮于钢液中的杂质，把这些粘附的夹杂带至钢液表层被渣层吸收；

2、采用氩气将合金或稀土粉体经过透气砖3的狭缝喷入感应炉或坩埚，提高了合金或添加粉体的收得率，同时有利于钢液除渣。

本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，通过设置吹氩控制单元1，对其吹氩压力、吹氩流量、各吹氩压力和流量下的持续吹氩时间进行具体设定，实现氩气流量的精确控制，从而提高钢液的质量。

如图1所示，本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，所述吹氩控制单元1的电气控制系统11包括可编程逻辑控制器(PLC)、触摸屏111、四个按钮112以及信号灯113，所述触摸屏111、四个按钮112以及信号灯113通过通讯电缆与所述可编程逻辑控制器(PLC)通讯；所述气体流量控制系统12设有气源进气口121、氩气处理装置和气源出气口122；所述气源进气口121、氩气处理装置和气源出气口122之间通过气体管路传输；所述氩气处理装置通过通信电缆与所述可编程逻辑控制器(PLC)通讯。

如图1所示，本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，所述四个按钮112分别第一设定按钮112、第二设定按钮1122、喷粉按钮1123和开关按钮1124。

如图2所示，本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，所述氩气处理装置包括依次连接的过滤器126，压力调节阀127，气体缓冲器129，气体质量流量控制器(MFC)131和单向阀132；第一压力表128和第一压力传感器130连接于所述气体缓冲器129上；第二压力表133和第二压力传感器134依次连接在所述单向阀132之后的气体管道上；还包括排气电磁阀135以及消音器136，连接在气体管道上；所述气体质量流量控制器(MFC)131、第一压力传感器130、第二压力传感器134以及排气电磁阀135连接所述可编程逻辑控制器(PLC)。

所述气体质量流量控制器(MFC)131具有精度高、响应速度快、重复性好、稳定性佳的特点，其通常由流量传感器、流量调节阀、放大控制电路和分流器控制通道等部件组成，它的工作电源由电气控制系统的电源模块提供，它的设定值和反馈值端口和电气控制系统的可编程序控制器(PLC)的模拟量模块连接。

本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，所述无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统既可以实现智能自动化控制同时也可人工控制，其具有多样操作的特点。

本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，所述吹氩出口125与透气砖吹气口32之间通过金属波纹管与输气管接头连接，在金属波纹管和透气砖吹气口32之间安装有高温单向阀31。金属波纹管管坯为薄壁不锈钢带焊管进行波形加工而成，富有可挠性及良好的耐温、耐压性能，适合传输流体介质的工业应用。

本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，所述计量喷粉单元2包括喷粉计量装置、喷粉管、第一下料球阀23和第二下料球阀24；所述喷粉计量装置包括加粉口21、出粉口22以及吹扫气源26；所述喷粉管的一端连接所述喷粉计量装置的出粉口22，另一端经过第一下料球阀23和第二下料球阀24连接所述吹氩出口125；所述喷粉管的第一下料球阀23和第二下料球阀24之间的喷粉管道连接一吹扫电磁阀25。

本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹喷粉的控制方法，所述方法如下：

(1)打开系统开关，根据要求在吹氩控制单元的触摸屏处设定不同工艺阶段的吹氩流量以及各流量下的持续吹氩时间；

(2)打开所述气体流量控制系统中的气源进气口和气源出气口，按动触摸屏或操作面板上的设定按钮，控制底吹氩装置的氩气通过感应炉的底部透气砖吹气口吹入感应炉的钢水中；

(3)按下面板上的喷粉按钮，则开启喷粉单元，所述喷粉通过喷粉管随着氩气一同进入感应炉的钢水中。

(4)对感应炉内的钢液进行静置处理，时间为3min以上，然后进行除渣处理；

(5)关闭氩气后进行浇注，即可。

本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，先通过金属波纹管引入惰性气体，根据吹氩制度设定吹氩参数，在金属熔清后进行脱氧，加入合金元素，也可以在浇注时喷粉，进行合金微调或脱氧，合金粉剂输送完毕后继续进行吹氩搅拌，直至合金粉剂和包内的钢水混匀，完成合金化过程。

本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，氩气通过中频炉透气砖从中频炉的炉底向上吹入，搅拌有利于熔炉上下钢液的温度均匀，均质使钢液化学成分基本稳定，熔炼时具备精炼的效果，脱氧，脱氢，脱氮(即去除钢液中的有害气体)，静置时吹氩使炉渣迅速上浮到炉口以利除渣，钢液中的氧化夹杂和其它非金属夹杂明显减少。在等待测定的时间内，对钢液进行静置处理，时间控制在3min以上吹氩促进夹杂物上浮，测定后通过计量喷粉装置，仍通过透气砖向熔池熔液吹入合金元素，底吹氩气再次除渣，关闭氩气后浇注。钢水中的氧化渣和非金属夹杂当量粒径从15微米变小到8微米以下。

本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，为了实现透气砖的使用寿命基本和感应炉炉衬同步，开发出新型透气砖，采用非金属材料制作气室，并用陶瓷管做供气管道，克服了涡流感应造成的热损。

本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，通过狭缝式透气砖向感应炉钢包的熔炼钢液输送惰性气体氩气，还在于通过定量喷粉单元向狭缝式透气砖输送流态化的合金或稀土粉剂，再由狭缝式透气砖将粉剂从感应炉钢包底部喷入熔炼钢液中。具体底吹喷粉过程为：将减压后的氩气气瓶和感应炉智能底吹喷粉供气系统的气源入口的控制阀连接，打开系统开关，操作触摸屏设定底吹氩气的不同工艺阶段的工艺参数，操作计量喷粉单元的显示屏设定喷粉的重量；打开第一喷粉电磁阀，粉剂进入第一喷粉电磁阀和第二喷粉电磁阀之间的管道，关闭第一喷粉电磁阀。在选料、熔清、辅助精炼、测定工艺阶段，通过控制系统面板上的第一设定按钮，第二设定按钮控制氩气流量经过输出支路手阀和连接软管后到达位于感应炉钢包底部的狭缝式透气砖，再由狭缝式透气砖吹进感应炉的钢液，在喷粉、浇注工艺阶段，按下面板上的喷粉按钮，控制系统排气阀打开，将输出支路排气后，排气阀关闭，打开第二喷粉电磁阀，然后打开吹扫电磁阀，然后将第二喷粉电磁阀关闭。然后自动输出较大流量的氩气到输出支路，将粉料输送到透气砖的气室，再经过透气砖的狭缝到达钢液中；输出支路管道和狭缝式透气砖之间，连接有高温单向阀，高温单向阀的吹扫在喷粉后自动完成，设计在智能控制程序中。

本实用新型的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统和控制方法，其需要说明的是：

1、进入气源入口氩气的气体压力为0.6Mpa-1.0Mpa；

2、符合参数要求的喷粉是粉剂的直径小于等于狭缝式透气砖狭缝宽度的0.2倍，且为固体粉末颗粒，干燥；

3、进入喷粉单元的粉末经过400目以上的滤网震动筛，以保证直径37um以上的颗粒不会进入计量单元；

4、采用间歇式输送方式，按下喷粉按钮，执行一次喷粉操作；

5、本实用新型适用于工称容量小于1000kg的感应炉。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，其特征在于：

所述无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统包括吹氩控制单元、计量喷粉单元和透气砖；所述计量喷粉单元设于所述吹氩控制单元和透气砖之间；

所述吹氩控制单元包括电气控制系统和气体流量控制系统，所述气体流量控制系统设有气源进气口、氩气处理装置和气源出气口，所述气源进气口的一端连接一气源气瓶，另一端连接通过一第一手动阀门连接所述气源进气口；所述气源出气口通过一第二手动阀门连接一吹氩出口；所述吹氩出口通过输气金属波纹管与所述感应炉的透气砖吹气口连接；

所述透气砖采用狭缝式透气砖。

2.根据权利要求1所述的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，其特征在于，

所述吹氩控制单元的电气控制系统包括可编程逻辑控制器(PLC)、触摸屏、四个按钮以及信号灯，所述触摸屏、四个按钮以及信号灯通过通讯电缆与所述可编程逻辑控制器(PLC)通讯；

所述气体流量控制系统设有气源进气口、氩气处理装置和气源出气口；所述气源进气口、氩气处理装置和气源出气口之间通过气体管路传输；所述氩气处理装置通过通信电缆与所述可编程逻辑控制器(PLC)通讯。

3.根据权利要求2所述的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，其特征在于，

所述四个按钮分别第一设定按钮、第二设定按钮、喷粉按钮和开关按钮。

4.根据权利要求3所述的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，其特征在于，

所述氩气处理装置包括依次连接的过滤器，压力调节阀，气体缓冲器，气体质量流量控制器(MFC)和单向阀；第一压力表和第一压力传感器连接于所述气体缓冲器上；第二压力表和第二压力传感器依次连接在所述单向阀之后的气体管道上；还包括排气电磁阀以及消音器，连接在气体管道上；所述气体质量流量控制器(MFC)、第一压力传感器、第二压力传感器以及排气电磁阀连接所述可编程逻辑控制器(PLC)。

5.根据权利要求4所述的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，其特征在于，

所述吹氩出口与透气砖吹气口之间通过金属波纹管与输气管接头连接，在金属波纹管和透气砖吹气口之间安装有高温单向阀。

6.根据权利要求5所述的一种无芯感应炉智能底吹氩气喷粉控制系统，其特征在于，

所述计量喷粉单元包括喷粉计量装置、喷粉管、第一下料球阀和第二下料球阀；所述喷粉计量装置包括加粉口和出粉口；所述喷粉管的一端连接所述喷粉计量装置的出粉口，另一端经过第一下料球阀和第二下料球阀连接所述吹氩出口；所述喷粉管的第一下料球阀和第二下料球阀之间的喷粉管道连接一吹扫电磁阀。