CN211908671U - 一种直流电弧炉及矿热炉生产应用正负极对倒电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流电弧炉及矿热炉生产应用正负极对倒电路，包括四组整流桥，所述四组整流桥分别为A组整流桥、B组整流桥、C组整流桥、D组整流桥，每组整流桥均包括六个晶闸管和一个直流电抗器，整流桥两两成组设置，两个整流桥相连后的正极输出端、负极输出端分别连接有一个电极，电极位于炉体内，两个相连的整流桥连接同一个整流变压器形成一个整流电源；本实用新型采用简单易行的方法就能够使四根电极端部下的熔池温度的高温区与低温区不断地互换，从而达到使整个熔池的温度均匀的目的。

Description

一种直流电弧炉及矿热炉生产应用正负极对倒电路

技术领域

本实用新型涉及控制电路，具体是一种直流电弧炉及矿热炉生产应用正负极对倒电路。

背景技术

在金属和非金属及铁合金冶炼领域中，常用电弧炉作为冶炼设备。与三相交流电弧炉相比，直流电弧炉具有如下诸多优点：

1).直流电弧炉比交流电弧炉节省1～2套电极装置

2).炉墙耐火材料使用寿命长：

3).炉料熔化均匀：

4).直流电弧电流稳定：

5).交流电弧炉自然功率因数低，一般在0.8左右；直流电弧炉自然功率因数高，一般在0.95左右。

6).能量消耗少；可节约电耗15％。

7).交流电弧炉无功功率频繁波动，引起电网电压闪变，直流电弧炉无此现象。

8).直流电弧炉三相负荷对称，对电网无干扰和冲击现象。

9).直流电弧炉不存在闪变现象。

10).直流电弧对钢液有很强的搅拌效果。

11).直流电弧炉石墨电极消耗量可节约30％～50％：

对普通的直流电弧炉，底电极的寿命制约了直流电弧炉的发展，同时还出现了由于冶炼的物料不导电，一旦断弧超过10分钟，给重新引弧带来非常大的麻烦和经济损失。为此，我们设计了正、负双电极直流电弧炉、直流矿热炉。双电极直流电弧炉设计虽然解决了底电极寿命短和冶炼不导电物料起弧困难的难题，但是，冶炼过程中却出现了不同电极下的温度差别很大的现象。

因电子是从负极出发奔向正极，在正极端部与正离子发生猛烈撞击，导致正极端部的温度比负极端部温度高很多。相比之下，正极下的熔池温度高而负极下的熔池温度低。使得炉内不同区域的温度不均匀，正极附近炉底和炉壁还常有被过早烧蚀的现象。

针对上述现象，我们已经研制成功2根电极的正负极性自动互换的电路。

又由于单个晶闸管的容量还不够大，使得整流器输出功率受到限制，导致直流电弧炉、直流矿热炉的吨位提高受到限制。

针对这种现象，我们研制成功用2套较小功率的整流电源同时给1台大功率的炉体供电的技术方案，即4电极双电源正负极对倒直流电弧炉、矿热炉。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种直流电弧炉及矿热炉生产应用正负极对倒电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种直流电弧炉及矿热炉生产应用正负极对倒电路，包括两套整流电源，每套整流电源包含两组整流桥、两根电极、两台直流电抗器和一台变压器；两套整流电源内中的四组整流桥分别为A组整流桥、B组整流桥、C组整流桥、D组整流桥，每组整流桥均包括六个晶闸管和一个直流电抗器，整流桥两两成组设置，两个整流桥相连后的正极输出端、负极输出端分别连接有一个电极，电极位于炉体内，两个相连的整流桥连接同一个整流变压器形成一个整流电源。

A组整流桥的正极输出端经直流电抗器1连接2#电极，A组整流桥的负极输出端连接1#电极；B组整流桥的负极输出端经直流电抗器2连接2#电极、B组整流桥的正极输出端与1#电极连接；C组整流桥的正极输出端经直流电抗器3连接3#电极、C组整流桥的负极输出端连接4#电极；D组整流桥的负极输出端经直流电抗器4连接3#电极、D组整流桥的正极输出端与4#电极连接。

所述整流桥还连接有触发脉冲板，触发脉冲板具有六个脉冲变压器并与晶闸管一一对应连接，脉冲触发板的核心由TC787集成块组成。

所述触发脉冲板的开通与关断，由工业级可编程控制器(PLC)构成。

作为本实用新型的优选方案：所述整流变压器二次电压采用37V～300V低压大电流系统；整流元件采用KP型晶闸管，每组整流桥内的六个整流元件通过水冷散热器相连接。

作为本实用新型再进一步的优选方案：所述电极为石墨电极；所述直流电抗器为铜质空芯或带铁芯线圈。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用简单易行的方法就能够使4根电极端部下的熔池温度的高温区与低温区不断地互换，从而达到使整个熔池的温度均匀的目的。

附图说明

图1为4电极直流电弧炉、矿热炉结构框架示意图。

图2为A组整流桥的结构原理图。

图3为B组整流桥的结构原理图。

图4为C组整流桥的结构原理图。

图5为D组整流桥的结构原理图。

图6为4电极直流电弧炉、矿热炉生产应用正负极对倒电路的主电路电气原理图。

图7为A组触发脉冲板电气原理图。

图8为B组触发脉冲板电气原理图。

图9为C组触发脉冲板电气原理图。

图10为D组触发脉冲板电气原理图。

图11为PLC时间控制T形图。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-11，一种直流电弧炉及矿热炉生产应用正负极对倒电路，包括两套整流电源，每套整流电源包含两组整流桥、两根电极、两台直流电抗器和一台变压器；两套整流电源内中的四组整流桥分别为A组整流桥、B组整流桥、C组整流桥、D组整流桥，每组整流桥均包括六个晶闸管和一个直流电抗器，整流桥两两成组设置，两个整流桥相连后的正极输出端、负极输出端分别连接有一个电极，电极位于炉体内，两个相连的整流桥连接同一个整流变压器形成一个整流电源。

参阅图6，具体的，A组整流桥的正极输出端经直流电抗器1连接2#电极，A组整流桥的负极输出端连接1#电极；B组整流桥的负极输出端经直流电抗器2连接2#电极、B组整流桥的正极输出端与1#电极连接；C组整流桥的正极输出端经直流电抗器3连接3#电极、C组整流桥的负极输出端连接4#电极；D组整流桥的负极输出端经直流电抗器4连接3#电极、D组整流桥的正极输出端与4#电极连接。

所述整流桥还连接有触发脉冲板，触发脉冲板具有六个脉冲变压器并与晶闸管一一对应连接，脉冲触发板包括TC787集成块；TC787集成块是单片相控集成电路，专用于三相全波桥式整流的触发电路，三相之相电压，经由X11、X21、X31引入，经过移相和衰减后，输入至TC787集成块的18、2、1脚，移相控制电压输入至4脚，启动前控制电压设定为10.5V，输出脉冲位置在逆变区，启动后，调整“功率给定电位器”，使脉冲向整流区移动，整流桥的输出直流电压随之升高。

具体的，四组整流桥还连接有时间控制电路，时间控制电路包括空气开关、多个时间继电器和多个按钮，每个时间继电器连接有一个接触器，多个时间继电器连接后与空气开关相连接。

如图11，启动时，将主回路各电源开关送电，将X17闭合，启动自动对倒控制电路，此时M32闭合，导致Y4工作，Y4的常开接点令A、C组脉冲触发板得到工作电源而工作,

A、C组整流桥输出直流电压，该直流电压输送至1#、2#与3#、4#电极，得到2#、3#电极为正1#、4#电极为负的工作电压。经过5分钟后，时间继电器T0动作，切断A、C组脉冲触发板的工作电源。1秒钟之后，M32闭合，导致Y5工作，Y5的常开接点令B、D组脉冲触发板得到工作电源而工作,B、D组整流桥输出直流电压，该直流电压输送至1#、2#与3#、4#电极，得到1#、4#电极为正2#、3#电极为负的工作电压。

这样周而复始地轮流开通和关断A、C与B、D组整流桥，从而实现4根电极的正、负极对倒。

电流极性互换的原理与过程(以AB组为例)：当接通A组整流桥、同时关断B组整流桥，主回路短网电流的流通路径为：A组整流桥的正极→直流电抗器1→2#电极→熔池→1#电极→A组整流桥的负极，此时2#电极为+、1#电极为-。当接通B组整流桥、同时关断A组整流桥，电流的流通路径为：B组整流桥的正极→1#电极→熔池→2#电极→直流电抗器2→B组整流桥的负极，此时1#电极为正、2#电极为负。

通过控制四组整流桥的开通与关断，达到实现改变强大的短网电流极性互换的目的。

实施例2：

在实施例1的基础之上，所述整流变压器二次电压采用37V～300V；整流元件采用KP型晶闸管，每组整流桥内的六个整流元件通过水冷散热器相连接。

进一步的，所述电极为石墨电极；所述直流电抗器铜质空芯或带铁芯线圈。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种直流电弧炉及矿热炉生产应用正负极对倒电路，其特征在于，包括两套整流电源，每套整流电源包含两组整流桥、两根电极、两台直流电抗器和一台变压器；每组整流桥均包括六个晶闸管和一个直流电抗器，整流桥两两成组设置，两个整流桥相连后的正极输出端、负极输出端分别连接有一个电极，电极位于炉体内，两个相连的整流桥连接同一个整流变压器形成一套整流电源。

2.根据权利要求1所述的一种直流电弧炉及矿热炉生产应用正负极对倒电路，其特征在于，所述四组整流桥分别为A组整流桥、B组整流桥、C组整流桥、D组整流桥。

3.根据权利要求2所述的一种直流电弧炉及矿热炉生产应用正负极对倒电路，其特征在于，所述A组整流桥的正极输出端经直流电抗器1连接2#电极，A组整流桥的负极输出端连接1#电极；B组整流桥的负极输出端经直流电抗器2连接2#电极、B组整流桥的正极输出端与1#电极连接；C组整流桥的正极输出端经直流电抗器3连接3#电极、C组整流桥的负极输出端连接4#电极；D组整流桥的负极输出端经直流电抗器4连接3#电极、D组整流桥的正极输出端与4#电极连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种直流电弧炉及矿热炉生产应用正负极对倒电路，其特征在于，所述整流桥还连接有触发脉冲板，触发脉冲板具有六个脉冲变压器并与晶闸管一一对应连接，脉冲触发板包括TC787集成块。

5.根据权利要求1或2所述的一种直流电弧炉及矿热炉生产应用正负极对倒电路，其特征在于，所述整流桥连接可编程控制器并通过可编程控制器进行控制开通。

6.根据权利要求1或2所述的一种直流电弧炉及矿热炉生产应用正负极对倒电路，其特征在于，所述整流变压器的二次电压采用37V～300V低压大电流；整流元件采用KP型大功率整流晶闸管，每组整流桥内的六个整流元件通过水冷散热器相连接。

7.根据权利要求1或2所述的一种直流电弧炉及矿热炉生产应用正负极对倒电路，其特征在于，所述电极为石墨电极。

8.根据权利要求1或2所述的一种直流电弧炉及矿热炉生产应用正负极对倒电路，其特征在于，所述直流电抗器为铜质空芯或带铁芯线圈。

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