一种中频感应电弧炉及冶炼控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113915999A(43)申请公布日2022.01.11(21)申请号202111093463.3F27D27/00(2010.01)(22)申请日2021.09.17(71)申请人中冶赛迪工程技术股份有限公司地址400013重庆市渝中区双钢路1号(72)发明人张豫川龙海洋杨宁川黄其明谈存真熊涛(74)专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司11275代理人廖曦(51)Int.Cl.F27B14/06(2006.01)F27B14/20(2006.01)F27B14/14(2006.01)F27D11/06(2006.01)F27D11/10(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种中频感应电弧炉及冶炼控制方法(57)摘要本发明涉及一种中频感应电弧炉及冶炼控制方法，属于电磁冶金装备领域。电弧炉包括柔性直流电源装置、中频交流电源装置、串联谐振电容器组、转换开关、短网、顶阴极、底阳极、两段中频感应线圈及炉体；柔性直流电源装置通过短网经石墨电极对炉料进行加热，中频交流电源装置经串联谐振电容器组和转换开关后利用中频感应线圈产生高密度磁力线熔炼炉料，炉料全部熔化后柔性直流电源装置和中频交流电源装置配合使用通过功率调节对熔化的炉料进行高强度电磁搅拌，达到熔炼出炉所需温度。本发明通过结合柔性直流电源和中频交流电源二者的优点，可快速熔炼炉内废旧金属和工业固废物，并利用电源的电磁特性对熔化的炉料进行电磁搅拌。CN113915999ACN113915999A权利要求书1/1页1.一种中频感应电弧炉，其特征在于：包括柔性直流电源装置、中频交流电源装置、串联谐振电容器组、转换开关、短网、顶阴极、底阳极、两段中频感应线圈及炉体；所述柔性直流电源装置所用器件为全控型功率半导体器件；所述中频交流电源装置输出单相交流电的频率为200Hz～2000Hz，所用器件为全控型功率半导体器件；所述谐振电容器组串接在中频交流电源装置和转换开关之间，转换开关后级接至两段中频感应线圈，形成串联谐振工作模式；所述顶阴极的材料为石墨；所述底阳极为多根针状或片状的金属，均匀排列分布于炉体的底部一圈。2.根据权利要求1所述的一种中频感应电弧炉，其特征在于：所述转换开关由3个隔离刀组成，谐振电容器组后级并联连接转换开关的S1和S3，S1后级连接炉壁水平中心线以上的中频感应线圈一，S3后级连接炉壁水平中心线以下的中频感应线圈二，S2串接在炉壁中频感应线圈一和中频感应线圈二之间。3.根据权利要求2所述的一种中频感应电弧炉，其特征在于：所述中频感应线圈一和中频感应线圈二同时投入工作，或只有中频感应线圈二单独工作，中频感应线圈一匝数为N1，中频感应线圈二匝数为N2，N1和N2的关系如下：4.根据权利要求3所述的一种中频感应电弧炉，其特征在于：所述中频感应线圈二位于炉壁水平中心线以下，中频感应线圈一位于炉壁水平中心线以上，且中频感应线圈一和中频感应线圈二的垂直高度之和不超过炉体高度的3/4。5.基于权利要求1～4中任一项所述中频感应电弧炉的冶炼控制方法，其特征在于：根据炉内熔炼金属物料和工业固废物的实际工况条件及实时熔炼状态，通过调节转换开关让炉壁感应线圈运行在不同的模式和功率输出状态，配合柔性直流电源装置的熔炼过程，对炉内熔液进行电磁搅拌。2CN113915999A说明书1/3页一种中频感应电弧炉及冶炼控制方法技术领域[0001]本发明属于锅炉技术领域，涉及一种中频感应电弧炉及冶炼控制方法。背景技术[0002]金属材料生产过程中会产生大量的固废、危废，以钢铁为例，平均每生产1吨粗钢能产生15～25kg的粉尘，粉尘中含有约11％～27％的Zn、25％～47％的Fe及少量的Pb、Cd、As、Cr、F等成分，因其重金属成分含量较高，环境法规中将其划归为工业危废物，不能直接进行填埋处理，需要对粉尘中的Zn、Fe等有害物质进行有效的回收利用。截至2020年，我国电炉钢产能已突破1亿吨，产生约200万吨电炉炼钢粉尘，粉尘中Zn含量达22～54万吨，Fe含量达50～94万吨，电炉炼钢粉尘中的重金属回收再利用市场经济价值巨大。随着全球钢铁产量的攀升和后工业化进程的逐步到来，电炉粉尘及其他工业固废、危废无害化处理问题已然成为世界各国必须面对、亟待解决的难题。[0003]传统工业固废、危废处理多采用挖坑填埋、就地堆放或利用电弧炉进行重熔冶炼，回收粉尘中的部分重金属，但由于其能耗高、投资大、重金属回收品质低、粉尘排放较多等问题，一直难以推广使用。因此，亟待开发新一代重金属固废、危废高效回收利用的无害化处理装备，提高重金属冶炼过程中固废、危废物的重熔效率，降低能耗、提升重金属回收品质，变废为利，实现能源和环