[發明專利]一種四電極直流電熔鎂爐及使用方法

在審

• 申請號: 202110187271.2
• 申請日: 2021-02-18
• 公開（公告）號: CN112880402A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 李國鋒;蘇美璇;王進君;王志強;王寧會;倪忠偉;王繼奇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;遼寧嘉順科技有限公司
• 主分類號: F27B14/20
• 分類號: F27B14/20;F27B14/06;F27B14/08;F27B14/14
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

本發明提供一種四電極直流電熔鎂爐及使用方法，屬于冶金與礦業技術領域。包括直流供電電源、柔性短網、電極垂直升降機構、電極水平移動機構、電極傾斜控制機構、石墨電極、把持器和爐殼。所述直流供電電源通過柔性短網與石墨電極連接，電極傾斜控制機構通過把持器與石墨電極上端連接，石墨電極下端設置在爐殼內；電極傾斜控制機構能夠調整石墨電極的傾斜角度。本發明四電極直流電熔鎂爐與現有直流電熔鎂冶煉相比，在相同熔煉電壓情況下熔煉功率擴大一倍，注入功率高，能夠解決直流電熔鎂爐熔池小、偏弧等問題，提高大結晶電熔鎂產率，促進直流供電技術在電熔鎂行業的工業應用。

技術領域

本發明屬于冶金與礦業技術領域，涉及一種四電極直流電熔鎂爐及使用方法。

背景技術

電熔鎂是以菱鎂礦為原料，采用電弧爐埋弧熔煉形成耐高溫材料，電熔鎂產品廣泛應用于冶金、核工業等領域。

目前我國電熔鎂產業仍在沿用上世紀40、50年代的交流電弧爐生產方式和埋弧生產工藝，交流電弧每秒過零點100次，電弧連續不斷的熄滅與重燃、三相電極電弧電流磁場相互影響造成電弧穩定性差。由于三相交流爐熱源不穩定，在熔煉菱鎂礦過程中，結晶粒度大、質量分數高的氧化鎂(MgO)產品的收得率較低，一般為30％-40％，存在資源和能源浪費嚴重問題。

直流供電方式具有電熱效率高、電弧連續穩定等優點被應用到鋼鐵冶煉和導電性礦物(如硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鎢鐵、硅錳合金)冶煉中，冶金直流電弧爐一般采用單電極結構，其電極系統由爐頂的單根石墨陰極和爐底的水冷陽極組成，電弧在石墨陰極和金屬溶液表面燃燒。直流電弧由于受到供電回路造成的磁場作用和由電弧本身電流的電磁力作用而容易產生偏弧，使電弧等離子噴射流的方向偏斜，妨礙爐內的均勻熔化。為了解決常規單電極直流電弧爐的偏弧問題并進一步提高單位注入功率，東京制鋼田原工廠使用了雙電極直流電弧爐，這種電弧爐由共用陽極的兩套單電極(雙陰極)直流電弧爐組合而成，利用兩同向電弧間的電磁力來避免偏弧的發生。南非Mintek公司在雙電極電弧爐的基礎上研究了M型電極結構，兩根主電極分別作為陰極和陽極，另外在爐殼外使用了兩根輔助電極，輔助電極電流與石墨電極電流方向相反，抑制電弧偏向爐壁。中國鋼鐵研究總院開展了三電極直流礦熱爐的研究，根據三根電極回路中的互感電流進行三根電極的功率平衡控制。

菱鎂礦為非導電礦物，熔點高(大于2800℃)，受到爐底材料及電極制造工藝限制，采用直流供電方式冶煉氧化鎂過程中，爐底殼不能作為陽極，只能采用雙電極方式，一根石墨電極為陰極，另一根為陽極。盡管直流電熔鎂冶煉具有熱源穩定、高品質大結晶氧化鎂產率高，可以有效解決電熔鎂行業資源和能源嚴重浪費問題，但是目前雙電極直流電弧爐并沒有在電熔鎂行業得到規模化應用，尚存在以下問題：注入功率密度不足、熔池小、偏弧導致的電弧不穩定和爐壁燒蝕等問題。

針對上述問題，本發明提供一種四電極直流電熔鎂爐。與雙電極電熔鎂爐相比，電極數量增加一倍，電極阻抗降低，相同熔煉電壓情況下，電熔鎂爐的熔煉功率擴大了一倍。四電極結構電熔鎂爐內同時存在兩路同向電流和兩路反向電流，可以抑制偏弧現象的發生。電極附加了傾斜機構，在豎直方向可以適當調節傾斜角度，有利于電弧爐運行狀態控制。本方面可以解決直流電熔鎂爐熔池小、偏弧等問題，提高電熔鎂結晶產率，促進直流供電技術在電熔鎂行業的工業應用。

發明內容

本發明的目的在于，針對目前直流電熔鎂冶煉存在注入功率密度不足、熔池小、偏弧導致的電弧不穩定和爐壁燒蝕問題，提出一種四電極直流電熔鎂爐，該四電極直流電熔鎂爐與現有直流電熔鎂冶煉相比，在相同熔煉電壓情況下熔煉功率擴大一倍，注入功率高，熔融區域大。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種四電極直流電熔鎂爐，包括兩個直流供電電源1、柔性短網3、電極垂直升降機構2、電極水平移動機構4、電極傾斜控制機構5、四根石墨電極6、把持器7和爐殼8。