3噸真空自耗爐

1、1234567891011121314151617181920個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)設(shè)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(shè)備占地空間：主機(jī)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(shí)間：周期式工作，工作周期約5個(gè)小時(shí)；設(shè)備總裝機(jī)容量：2000KVA起重設(shè)備：5噸成套設(shè)備總重量：45T穩(wěn)弧電流：010A,強(qiáng)度，070高斯，攪拌時(shí)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(zhuǎn)換時(shí)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(shè)備描述1設(shè)計(jì)概述1. 1本爐由真

3、空熔煉室、滑軌導(dǎo)向聯(lián)接體、真空系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)組成，設(shè)備設(shè)計(jì)藍(lán)圖如下：1. 2該真空電弧熔煉爐是雙工位結(jié)構(gòu)，具有提升和旋轉(zhuǎn)能力，可以在一個(gè)工位處取出錠料和裝載下一個(gè)電極，同時(shí)在另一個(gè)工位處進(jìn)行熔煉。1. 3該設(shè)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(jié)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(jié)構(gòu)描述1爐體為雙層爐壁（內(nèi)層1Cr18Ni9Ti、外層Q235）,立式圓筒焊接結(jié)構(gòu)，壁中間通冷卻水。爐體上設(shè)有兩個(gè)觀察窗，熔煉時(shí)通過(guò)此窗可觀察到電弧放電狀態(tài)，并通過(guò)光學(xué)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(shè)有真空測(cè)量規(guī)管、真空放氣閥、充氣閥、爐體上端設(shè)有供電極升降用的密封裝置和兩個(gè)觀察窗及陽(yáng)極（+）接線端子。陽(yáng)極（+）電流流經(jīng)爐體和下法蘭彈性觸頭導(dǎo)入結(jié)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(wú)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(guò)中空拉桿為下端的氣動(dòng)夾頭提供夾緊（自耗電極）料棒的動(dòng)力。熔煉時(shí)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)電極升降，并有雙立柱滾輪導(dǎo)向，通過(guò)爐體上部動(dòng)密封進(jìn)入爐體。電極桿上部安裝升降裝置。雙立柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)保證電極桿傳動(dòng)的穩(wěn)定性。通過(guò)銅排組件將負(fù)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(tái)通過(guò)按鈕控制。電極桿上部安裝X-Y軸對(duì)心裝置，通過(guò)微電機(jī)和微型減速機(jī)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)電極桿相對(duì)于頂部的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)電極桿的XY向運(yùn)動(dòng)，確保在熔煉過(guò)程中或熔煉前坩堝內(nèi)部的電極的準(zhǔn)確對(duì)中。2. 3電極升降裝置由伺服電機(jī)和滾珠絲杠構(gòu)成，伺服電機(jī)通過(guò)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(dòng)稱(chēng)重?cái)?shù)值變化，借助PLC裝置自動(dòng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)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(dòng)熔煉，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)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(jī)配合減速機(jī)能夠執(zhí)行兩種獨(dú)立的電極運(yùn)動(dòng)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(jié)晶器及組件2.4.1鑄錠結(jié)晶器為銅結(jié)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(jìn)出水管，使之滿足熱平衡要求。穩(wěn)弧線圈設(shè)在水套間，使電弧在磁場(chǎng)作用下穩(wěn)定放電，并攪拌金屬熔池，達(dá)到除氣提純的目的。2.4.2熔爐所需要的各種結(jié)晶器的規(guī)格如下表。結(jié)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(jié)晶器采用適合于熔煉鈦的具有高電導(dǎo)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(gè)熔次無(wú)故障。坩堝底部通過(guò)機(jī)械方式連接在坩堝體上，該機(jī)械裝置允許

7、快速拆卸。結(jié)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(dǎo)管(由不銹鋼制造)。結(jié)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(jié)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(shí)配有多組紫銅導(dǎo)電柱，保證熔煉時(shí)的同軸供電。2.4.4結(jié)晶器外套由不銹鋼制造，并設(shè)計(jì)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(gòu)成，其與結(jié)晶器體組裝在一起，它們之間形成水冷套筒結(jié)構(gòu)，作為冷卻水回水通道，穩(wěn)弧線圈與結(jié)晶器之間通冷卻水，用以冷卻結(jié)晶器，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)成在整個(gè)坩堝表面維持高速水流的結(jié)構(gòu)，以保證不發(fā)生水停滯以及隨之形成的蒸汽泡，對(duì)于每種規(guī)格的坩堝提供單獨(dú)的匹配的水套。進(jìn)

8、水溫度為30C，每個(gè)冷卻工位配備其自己的管道增壓泵，以增加水在整個(gè)坩堝表面的流動(dòng)速度。在整個(gè)坩堝表面的流動(dòng)速度。輔助泵系統(tǒng)用來(lái)使冷卻水再流通經(jīng)過(guò)系統(tǒng),以及當(dāng)必須取下坩堝時(shí)將水從系統(tǒng)中排出來(lái)。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(huì)是安全的。穩(wěn)弧線圈在電極熔化過(guò)程中起到束縛電弧的作用以保證自耗電極熔化底部以?xún)?nèi)凹形狀連續(xù)熔煉。2.5滑軌導(dǎo)向連接體由滑軌、立柱導(dǎo)向體、液壓裝置等構(gòu)成。爐體升降時(shí)，由它滑動(dòng)導(dǎo)向，下端與地基固聯(lián)，上端與液壓缸相接，支撐爐體升降、導(dǎo)向與轉(zhuǎn)動(dòng)；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(guò)濾器、溢流閥、

9、壓力表等構(gòu)成。2.6真空系統(tǒng)由1套油增壓泵機(jī)組、1套羅茨泵機(jī)組及相應(yīng)的閥門(mén)、管路等組成。能夠?qū)崿F(xiàn)如下技術(shù)指標(biāo)：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(guò)設(shè)計(jì)在繞軸旋轉(zhuǎn)圓柱上的真空波紋管和真空密封墊與真空機(jī)組相連接。安裝可更換篩網(wǎng)的真空除塵罐用來(lái)分離金屬飛濺和金屬蒸汽冷凝物，保證真空機(jī)組的使用壽命和性能穩(wěn)定性。2.6.2由1套油增壓泵機(jī)組、1套羅茨泵機(jī)組及相應(yīng)的閥門(mén)、管路等組成。包括：Z-600油增壓泵（一臺(tái)）+ZJP-600羅茨泵（一臺(tái)）+2X-70旋片泵（一臺(tái)）;ZJ-

10、2500羅茨泵（一臺(tái)）+ZJP-600羅茨泵（一臺(tái)）+H-150滑閥泵（一臺(tái)）機(jī)組及相關(guān)管路、閥門(mén)、泵架等。2.7氣動(dòng)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(gòu)成。提供各氣動(dòng)閥門(mén)、氣缸和氣動(dòng)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(shè)有電接點(diǎn)式水溫、水壓表、閥門(mén)、配水管、回水箱。通過(guò)管路供給真空機(jī)組、水冷電纜、電極桿、結(jié)晶器、爐體的冷卻水?？刂葡到y(tǒng)對(duì)供水系統(tǒng)有監(jiān)視、報(bào)警、安全連鎖控制功能，確保設(shè)備安全運(yùn)行。2.9電源及電控系統(tǒng)：2.9.1熔煉電源的進(jìn)線為6KV的3線制系統(tǒng)。電源電壓的變動(dòng)范圍將為土5%。2.9.2電源系統(tǒng)包括熔爐配電

11、盤(pán)、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(jìn)電容器、匯流條和電纜、交流馬達(dá)和控制器以及輔助設(shè)備配電盤(pán)。2.9.3控制電源用來(lái)向變壓器-整流器裝置配電。包括一個(gè)輸入斷路器（用于變壓器的次級(jí)側(cè)）以及必要數(shù)量的輸出饋電線，輸出饋電線包括適當(dāng)級(jí)別的絕緣體、保險(xiǎn)絲、開(kāi)關(guān)以及電流接觸器。變壓器的次級(jí)斷路器應(yīng)與變壓器的初級(jí)6KV斷路器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)互鎖。2.9.4飽和電抗器在每個(gè)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(yīng)適合熔爐電路的要求?？烧{(diào)節(jié)的電抗值的變化范圍適合整個(gè)熔爐電路的參數(shù)以及需要達(dá)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(hù)

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(yīng)的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合作為熔煉電源的直流電?？蛰d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(gòu)成。整流柜適合從零到全電流輸出的無(wú)級(jí)可調(diào)控制。在每個(gè)整流器的機(jī)殼上提供整體式水冷機(jī)構(gòu)以確保長(zhǎng)時(shí)間在熱條件下的穩(wěn)定工作。2.10光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)：為了在熔煉過(guò)程中對(duì)熔池進(jìn)行遠(yuǎn)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(tái)位置上。2.11電極稱(chēng)重系統(tǒng)：電極桿組件中

13、安裝一套電極稱(chēng)重系統(tǒng)，用以測(cè)量電極組件的皮重（可以調(diào)節(jié)到零）和電極重量。稱(chēng)重系統(tǒng)能夠測(cè)出熔煉過(guò)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(shí)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(chēng)重系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在上位機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，也可通過(guò)記錄儀單獨(dú)記錄。在熔煉過(guò)程中使用基于PLC/PC對(duì)熔煉速率進(jìn)行自動(dòng)控制。根據(jù)稱(chēng)重系統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)于時(shí)間的輸出值計(jì)算熔煉速率來(lái)調(diào)節(jié)熔煉電流，實(shí)現(xiàn)熔煉速率自動(dòng)控制。并給出必要的修正系數(shù)/常數(shù)來(lái)保持熔煉速率的設(shè)定值偏離最小并且時(shí)間最短。2.12控制系統(tǒng)由一個(gè)帶操作臺(tái)的大型控制柜集中控制。采用可編程控制器（PLC

14、），實(shí)現(xiàn)自動(dòng)熔煉及各操作過(guò)程的自動(dòng)控制。操作臺(tái)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(biāo)報(bào)警裝置以及電器過(guò)載及聯(lián)鎖保護(hù)裝置?？刂葡到y(tǒng)還包括一套上位機(jī)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(tái)和控制盤(pán)上提供的儀表/功能包括:a、一臺(tái)無(wú)紙記錄儀，單獨(dú)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(shè)備包括熔煉電流表、電弧電壓計(jì)和電極稱(chēng)重傳感器。c、真空計(jì)為全量程數(shù)字真空計(jì)并具有設(shè)定輸出功能，對(duì)氣體介質(zhì)不敏感，確保在充氬氣保護(hù)熔煉下真空度準(zhǔn)確。d、冷卻水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，包括入口和出口處的坩堝冷卻水

15、溫度、每個(gè)熔煉工位的坩堝冷卻水流動(dòng)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(jī)上對(duì)其進(jìn)行設(shè)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(hù)氣氛下熔煉/冷卻的絕對(duì)壓力計(jì)。h、配有記錄熔煉時(shí)間的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。i、配有手動(dòng)緊急停機(jī)按鈕，顏色為紅色，并設(shè)置在顯眼位置。j、配有現(xiàn)場(chǎng)電極桿升降手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)。k、配有總功率輸入、無(wú)功功率輸入和功率因數(shù)指示表。2.13安全報(bào)警系統(tǒng)具有“報(bào)警”和“解除”功能。包括電源斷路器狀態(tài)、輔助設(shè)備供電狀態(tài)、斷路器狀態(tài)的操作條件、輔助設(shè)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(jié)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(shí)馬上開(kāi)始運(yùn)行，直到熔煉過(guò)程終止。在下列情況下自動(dòng)采取切斷熔煉電源的措施：a、爐體內(nèi)的壓強(qiáng)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(guò)熱。e、達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電極重