3噸真空自耗爐

1、1234567891011121314151617181920個人收集整理僅供參考學習設備基本參數(shù)熔煉金屬：鈦、鈦合金鑄錠取大重里：3000kg熔煉電源參數(shù)：6KV,三相頻率：50Hz硅整流輸出電壓：2060V（直流），25000A,功率因數(shù)0.9熔煉工作電壓：2040V（直流）熔煉電流：24000A低壓電源：380V,三相50Hz,200KVA極限真空度：6.67x10-3Pa升壓率：<4PaL/s,抽氣速度：冷卻水：1.33Pa小于等于10分鐘水壓0.20.4MPa水溫w30C流量：20M3/h壓縮空氣：0.40.6MPa，耗量：3L/s設備占地空間：主機9mx7.5mx10m（最高

2、），地下深4m生產(chǎn)能力：一次熔煉量為3000Kg;工作制度與時間：周期式工作，工作周期約5個小時；設備總裝機容量：2000KVA起重設備：5噸成套設備總重量：45T穩(wěn)弧電流：010A,強度，070高斯，攪拌時間間隔10s-1200s坩堝尺寸：0570mmx3200mm,$660mmx2400mm爐頭行程：2500mm21電極桿行程：3000mm熔煉速度：0300mm/min可調(diào)，快速提升：1m/min22雙工位角度：90度，轉換時間：60s,速度，2.5m/min23X-Y軸調(diào)整：速度:0.1-1mm/s范圍：0-10mm24爐頭內(nèi)凈空間：高度:2400mm、設備描述1設計概述1. 1本爐由真

3、空熔煉室、滑軌導向聯(lián)接體、真空系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和光學監(jiān)視系統(tǒng)組成，設備設計藍圖如下：1. 2該真空電弧熔煉爐是雙工位結構，具有提升和旋轉能力，可以在一個工位處取出錠料和裝載下一個電極，同時在另一個工位處進行熔煉。1. 3該設備地下深4米，地面高度10米。1. 4真空熔煉室由爐體、電極桿、熔煉電源、電極升降裝置、結晶器組件等系統(tǒng)組成。1.5真空系統(tǒng)安裝在地面上，以方便操作和維修。2、結構描述1爐體為雙層爐壁（內(nèi)層1Cr18Ni9Ti、外層Q235）,立式圓筒焊接結構，壁中間通冷卻水。爐體上設有兩個觀察窗，熔煉時通過此窗可觀察到電弧放電狀態(tài)，并通過光學攝相頭傳送到控制室監(jiān)視器顯示

4、屏上，爐體真空接管上設有真空測量規(guī)管、真空放氣閥、充氣閥、爐體上端設有供電極升降用的密封裝置和兩個觀察窗及陽極（+）接線端子。陽極（+）電流流經(jīng)爐體和下法蘭彈性觸頭導入結晶器創(chuàng)造電弧放電條件，和電極料棒形成同軸供電。2. 2電極桿為雙層無縫管夾層水套（內(nèi)管為紫銅管，外管為不銹鋼管），適合于承載24000A的連續(xù)的大電流，外徑為0300,內(nèi)有滾珠絲杠，上端外有氣缸，通過中空拉桿為下端的氣動夾頭提供夾緊（自耗電極）料棒的動力。熔煉時滾珠絲杠旋轉帶動電極升降，并有雙立柱滾輪導向，通過爐體上部動密封進入爐體。電極桿上部安裝升降裝置。雙立柱導向機構保證電極桿傳動的穩(wěn)定性。通過銅排組件將負極（一）電流的電

5、纜連接在電極桿的頂部。在電極桿的下端安裝有用于嚙合與脫離輔助電極的電極夾緊裝置，該裝置在控制臺通過按鈕控制。電極桿上部安裝X-Y軸對心裝置，通過微電機和微型減速機適當?shù)恼{(diào)節(jié)電極桿相對于頂部的位置來實現(xiàn)電極桿的XY向運動，確保在熔煉過程中或熔煉前坩堝內(nèi)部的電極的準確對中。2. 3電極升降裝置由伺服電機和滾珠絲杠構成，伺服電機通過齒形聯(lián)軸器聯(lián)接滾珠絲杠。依據(jù)電弧電壓的變化和自動稱重數(shù)值變化，借助PLC裝置自動控制電機轉數(shù)，維持電極與熔池的合適距離，保證電極按工藝要求的升降速度自動熔煉，并通過旋轉編碼器將電極行程以數(shù)碼形式顯示給操作者。具有較大調(diào)速范圍的伺服電機配合減速機能夠執(zhí)行兩種獨立的電極運動模

6、式一一快速升降模式用于電極的裝載和錠料的取出，慢速升降模式用于熔煉和夾緊。2.4結晶器及組件2.4.1鑄錠結晶器為銅結晶器組裝，其上部有吊環(huán)，每熔煉一爐后吊出卸錠。水套內(nèi)有隔水套筒、進出水管，使之滿足熱平衡要求。穩(wěn)弧線圈設在水套間，使電弧在磁場作用下穩(wěn)定放電，并攪拌金屬熔池，達到除氣提純的目的。2.4.2熔爐所需要的各種結晶器的規(guī)格如下表。結晶器內(nèi)徑(mm)錠料的重量(kg)數(shù)量一次錠57030001套二次錠66030001套2.4.3結晶器采用適合于熔煉鈦的具有高電導率的紫銅合金制造，其厚度足以在正常操作條件下防止變形和確保幾百個熔次無故障。坩堝底部通過機械方式連接在坩堝體上，該機械裝置允許

7、快速拆卸。結晶器組件還包括底板、限位底座(由不銹鋼制造)和用于有效冷卻的水導管(由不銹鋼制造)。結晶器法蘭能夠允許最大為24KA的熔煉電流而不產(chǎn)生任何異常。結晶器法蘭裝配靜態(tài)彈性密封墊，用于真空/氣氛和水/氣氛。同時配有多組紫銅導電柱，保證熔煉時的同軸供電。2.4.4結晶器外套由不銹鋼制造，并設計成適合最大的坩堝，穩(wěn)弧線圈由不銹鋼筒體外纏單芯電纜構成，其與結晶器體組裝在一起，它們之間形成水冷套筒結構，作為冷卻水回水通道，穩(wěn)弧線圈與結晶器之間通冷卻水，用以冷卻結晶器，冷卻系統(tǒng)設計成在整個坩堝表面維持高速水流的結構，以保證不發(fā)生水停滯以及隨之形成的蒸汽泡，對于每種規(guī)格的坩堝提供單獨的匹配的水套。進

8、水溫度為30C，每個冷卻工位配備其自己的管道增壓泵，以增加水在整個坩堝表面的流動速度。在整個坩堝表面的流動速度。輔助泵系統(tǒng)用來使冷卻水再流通經(jīng)過系統(tǒng),以及當必須取下坩堝時將水從系統(tǒng)中排出來。冷卻系統(tǒng)中的備用冷卻水能夠保證只要熔煉電源被切斷,即使在供水系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下,坩堝也將會是安全的。穩(wěn)弧線圈在電極熔化過程中起到束縛電弧的作用以保證自耗電極熔化底部以內(nèi)凹形狀連續(xù)熔煉。2.5滑軌導向連接體由滑軌、立柱導向體、液壓裝置等構成。爐體升降時，由它滑動導向，下端與地基固聯(lián)，上端與液壓缸相接，支撐爐體升降、導向與轉動；液壓裝置由油泵、油箱、電磁換向閥、節(jié)流閥、柱塞式液壓缸、管路、空氣過濾器、溢流閥、

9、壓力表等構成。2.6真空系統(tǒng)由1套油增壓泵機組、1套羅茨泵機組及相應的閥門、管路等組成。能夠實現(xiàn)如下技術指標：a、極限真空度：6.67x10-3Pa（在經(jīng)凈化、干燥和空爐冷態(tài)中）。b、抽氣速度：1.33Pa小于等于10分鐘。c、壓升率：4PaL/s2.6.1爐體的真空接管通過設計在繞軸旋轉圓柱上的真空波紋管和真空密封墊與真空機組相連接。安裝可更換篩網(wǎng)的真空除塵罐用來分離金屬飛濺和金屬蒸汽冷凝物，保證真空機組的使用壽命和性能穩(wěn)定性。2.6.2由1套油增壓泵機組、1套羅茨泵機組及相應的閥門、管路等組成。包括：Z-600油增壓泵（一臺）+ZJP-600羅茨泵（一臺）+2X-70旋片泵（一臺）;ZJ-

10、2500羅茨泵（一臺）+ZJP-600羅茨泵（一臺）+H-150滑閥泵（一臺）機組及相關管路、閥門、泵架等。2.7氣動系統(tǒng)：由定壓閥、分水器、油霧器、配氣管、換向閥、節(jié)流閥、消音器等構成。提供各氣動閥門、氣缸和氣動夾頭氣缸的壓縮空氣和換向。2.8水冷系統(tǒng)：由冷卻水控制柜、管路等組成。水控制柜上設有電接點式水溫、水壓表、閥門、配水管、回水箱。通過管路供給真空機組、水冷電纜、電極桿、結晶器、爐體的冷卻水。控制系統(tǒng)對供水系統(tǒng)有監(jiān)視、報警、安全連鎖控制功能，確保設備安全運行。2.9電源及電控系統(tǒng)：2.9.1熔煉電源的進線為6KV的3線制系統(tǒng)。電源電壓的變動范圍將為土5%。2.9.2電源系統(tǒng)包括熔爐配電

11、盤、飽和電抗器、變壓器-整流器或直流熔煉電源裝置、功率因數(shù)改進電容器、匯流條和電纜、交流馬達和控制器以及輔助設備配電盤。2.9.3控制電源用來向變壓器-整流器裝置配電。包括一個輸入斷路器（用于變壓器的次級側）以及必要數(shù)量的輸出饋電線，輸出饋電線包括適當級別的絕緣體、保險絲、開關以及電流接觸器。變壓器的次級斷路器應與變壓器的初級6KV斷路器實現(xiàn)電動互鎖。2.9.4飽和電抗器在每個電源電壓器之前將直流輸出電壓和電弧電流控制在所要求的數(shù)值。電抗器的額定電壓和電流應適合熔爐電路的要求。可調(diào)節(jié)的電抗值的變化范圍適合整個熔爐電路的參數(shù)以及需要達到的電流控制的要求。電抗器為環(huán)氧封裝型的，并配有所有附件和保護

12、裝置。2.9.5變壓器-整流柜裝置能夠持續(xù)提供所需要的24KA直流的熔煉電流。整流柜能夠在環(huán)境溫度為45C的條件下工作，將供應的交流電轉變?yōu)檫m合作為熔煉電源的直流電。空載直流電壓大約60V,工作電壓在20-40V范圍內(nèi)。整流器能夠提供最大值為25000A的恒定直流電。2.9.6直流整流柜由硅整流器裝置構成。整流柜適合從零到全電流輸出的無級可調(diào)控制。在每個整流器的機殼上提供整體式水冷機構以確保長時間在熱條件下的穩(wěn)定工作。2.10光學監(jiān)視系統(tǒng)：為了在熔煉過程中對熔池進行遠距離觀察，提供兩套攝像頭連同彩色監(jiān)視器（閉路電視系統(tǒng)）。將監(jiān)視器安裝在控制室內(nèi)的控制臺位置上。2.11電極稱重系統(tǒng)：電極桿組件中

13、安裝一套電極稱重系統(tǒng)，用以測量電極組件的皮重（可以調(diào)節(jié)到零）和電極重量。稱重系統(tǒng)能夠測出熔煉過程中電極重量變化的精確數(shù)值，并傳送到重量指示器顯示，同時傳送給PLC控制系統(tǒng)。重量指示器包括0-5,000kg的量程，具有多量程讀出器，精度高于0.125%。稱重系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲在上位機系統(tǒng)內(nèi)，也可通過記錄儀單獨記錄。在熔煉過程中使用基于PLC/PC對熔煉速率進行自動控制。根據(jù)稱重系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)，對于時間的輸出值計算熔煉速率來調(diào)節(jié)熔煉電流，實現(xiàn)熔煉速率自動控制。并給出必要的修正系數(shù)/常數(shù)來保持熔煉速率的設定值偏離最小并且時間最短。2.12控制系統(tǒng)由一個帶操作臺的大型控制柜集中控制。采用可編程控制器（PLC

14、），實現(xiàn)自動熔煉及各操作過程的自動控制。操作臺面板上裝有熔煉電壓、電流控制按鈕和指示儀表以及其他儀表，有真空系統(tǒng)操作顯示模擬屏；有水溫、水壓等超標報警裝置以及電器過載及聯(lián)鎖保護裝置。控制系統(tǒng)還包括一套上位機控制系統(tǒng)。電控系統(tǒng)操作方便，穩(wěn)定可靠，易于檢查維修。在控制臺和控制盤上提供的儀表/功能包括:a、一臺無紙記錄儀，單獨用于記錄熔煉電流、電弧電壓、穩(wěn)弧電流、電極重量、熔煉速率、真空度。b、熔煉電流調(diào)節(jié)設備包括熔煉電流表、電弧電壓計和電極稱重傳感器。c、真空計為全量程數(shù)字真空計并具有設定輸出功能，對氣體介質不敏感，確保在充氬氣保護熔煉下真空度準確。d、冷卻水系統(tǒng)監(jiān)測，包括入口和出口處的坩堝冷卻水

15、溫度、每個熔煉工位的坩堝冷卻水流動速率、其它回路所使用的冷卻水出口溫度。e、穩(wěn)弧線圈電流可在上位機上對其進行設定。f、監(jiān)視系統(tǒng)由攝像頭和彩色監(jiān)視器組成。g、配有用于在氬氣保護氣氛下熔煉/冷卻的絕對壓力計。h、配有記錄熔煉時間的實時時鐘。i、配有手動緊急停機按鈕，顏色為紅色，并設置在顯眼位置。j、配有現(xiàn)場電極桿升降手動操作開關。k、配有總功率輸入、無功功率輸入和功率因數(shù)指示表。2.13安全報警系統(tǒng)具有“報警”和“解除”功能。包括電源斷路器狀態(tài)、輔助設備供電狀態(tài)、斷路器狀態(tài)的操作條件、輔助設備的操作條件和故障條件，所有回路中的冷卻水的溫度、壓力和結晶器水流量，系統(tǒng)的真空度條件、電極的上限和下限等。本系統(tǒng)在電源接通時馬上開始運行，直到熔煉過程終止。在下列情況下自動采取切斷熔煉電源的措施：a、爐體內(nèi)的壓強升高。b、出口處的坩堝冷卻水溫度升高。c、爐體、電極桿和電纜冷卻水回路中的水溫度升高。d、變壓器-整流器過熱。e、達到預先設定的電極重