[发明专利]一种分层组合电极矿热熔炼炉及其控制方法

说明书

本发明公布了一种分层组合电极矿热熔炼炉及其控制方法，所述分层组合电极矿热熔炼炉的结构包括电极系统和炉体。所述电极系统包括上电极把持器，下电极把持器，电极铜瓦，中轴阴电极，外围空心阴电极，炉底阳电极，电源，变压器，电机履带装置，总控制电脑，电压表。所述炉体包括炉盖，炉壳，炉衬，炉体支撑，水泵，热电偶。通过布置外围空心阴电极，使得电流可以流过靠近炉衬侧炉料。相比于传统单电极矿热熔炼炉，分层组合电极矿热熔炼炉炉内不但焦耳热极值降低，而且炉内焦耳热分布范围得到了扩大，有效地改善了炉内炉料热量分布不均的问题，同时也提升炉内能量的利用效率和炉料熔化速率，可广泛应用于冶金化工行业。

技术领域

本发明属于冶金化工生产领域，特别涉及一种分层组合电极矿热熔炼炉及其控制方法。

背景技术

矿热熔炼炉作为工业生产的重要部件，被广泛的应用于钢铁和有色金属冶炼工艺当中。近年来，随着社会的发展、科技的进步，对矿热熔炼炉的能耗、产能以及排放要求越来越高，不断有新型强化换热技术和矿热熔炼炉优化设计方法在矿热熔炼炉上得以应用。现有的技术中，矿热熔炼炉的电极多为圆柱形电极，当电极插入炉料进行埋弧操作时，利用电极端部电弧的能量及电流流过炉料所产生的电阻热来熔炼金属。然而如此设置，炉内热量集中分布于电极端部，炉内热量分布的不均匀性十分明显，在炉体中心区域大量电能产生的热量被用于已经熔化过的炉料上，而在炉壁等边缘位置的炉料只能通过导热和自然对流两种热输运方式接收热量，严重削弱了矿热熔炼炉的冶炼性能。综上所述，如何有效地改善矿热熔炼炉炉内热量分布不均的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不仅能够降低炉内焦耳热极值，而且炉内焦耳热分布范围得到了扩大，有效地改善了炉内炉料热量分布不均的问题，同时也提升炉内能量的利用效率和炉料熔化速率的分层组合电极矿热熔炼炉及其控制方法。

为达到上述目的，本发明的分层组合电极矿热熔炼炉包括电极系统和炉体系统，所述电极系统包括与总控制电脑相连接的第一、二电机履带装置，在第一、第二电机履带装置上分别固定有上电极把持器和下电极把持器，上、下电极把持器分别通过电极铜瓦夹持有中轴阴电极和外围空心阴电极，中轴阴电极穿过外围空心阴电极，在中轴阴电极和外围空心阴电极下端设置有炉体，中轴阴电极和外围空心阴电极插入炉体中，所述的炉体系统包括中空结构的带有冷却水进、出口的炉壳，在炉壳顶部装配炉盖、底部设置有中空结构的带有冷却水进、出口的炉体支撑，炉壳内侧布置炉衬，炉体支撑上部的炉体内装配有与电源相连的炉底阳电极，上电极把持器与变压器的一侧电极相接，变压器另一侧电极与电源相接；下电极把持器与电源相接；在上电极把持器与变压器之间，下电极把持器与电源之间分别安装有监测电压的第一、第二电压表，在炉壳和炉体支撑的冷却水进口安装有水泵和进水口热电偶，其出口，安装有监测水温度的出水口热电偶。

所述中轴阴电极、外围空心阴电极、炉壳、炉衬与炉底阳电极同轴安装。

所述外围空心阴电极端部到炉底阳电极上部距离为中轴阴电极端部到炉底阳电极上部距离的1.0～2.0倍。

所述外围空心阴电极的横截面积为中轴阴电极横截面积的1.0～1.5倍。

所述加载至中轴阴电极的电压绝对值为加载至外围空心阴电极的电压绝对值的0.8～0.9倍。

所述的变压器、电压表还分别与总控制电脑相连。

所述的水泵、进水口热电偶及出水口热电偶分别与总控制电脑相连。

所述电源为直流电源或交流电源。

本发明分层组合电极矿热熔炼炉的控制方法如下：

1)首先通过总控制电脑控制电机履带装置，带动外围空心阴电极和中轴阴电极插入炉衬内；

2)加入原料矿石，直至炉料完全没过外围空心阴电极端部；