[发明专利]一种四电极直流电熔镁炉及使用方法

说明书

本发明提供一种四电极直流电熔镁炉及使用方法，属于冶金与矿业技术领域。包括直流供电电源、柔性短网、电极垂直升降机构、电极水平移动机构、电极倾斜控制机构、石墨电极、把持器和炉壳。所述直流供电电源通过柔性短网与石墨电极连接，电极倾斜控制机构通过把持器与石墨电极上端连接，石墨电极下端设置在炉壳内；电极倾斜控制机构能够调整石墨电极的倾斜角度。本发明四电极直流电熔镁炉与现有直流电熔镁冶炼相比，在相同熔炼电压情况下熔炼功率扩大一倍，注入功率高，能够解决直流电熔镁炉熔池小、偏弧等问题，提高大结晶电熔镁产率，促进直流供电技术在电熔镁行业的工业应用。

技术领域

本发明属于冶金与矿业技术领域，涉及一种四电极直流电熔镁炉及使用方法。

背景技术

电熔镁是以菱镁矿为原料，采用电弧炉埋弧熔炼形成耐高温材料，电熔镁产品广泛应用于冶金、核工业等领域。

目前我国电熔镁产业仍在沿用上世纪40、50年代的交流电弧炉生产方式和埋弧生产工艺，交流电弧每秒过零点100次，电弧连续不断的熄灭与重燃、三相电极电弧电流磁场相互影响造成电弧稳定性差。由于三相交流炉热源不稳定，在熔炼菱镁矿过程中，结晶粒度大、质量分数高的氧化镁(MgO)产品的收得率较低，一般为30％-40％，存在资源和能源浪费严重问题。

直流供电方式具有电热效率高、电弧连续稳定等优点被应用到钢铁冶炼和导电性矿物(如硅铁、锰铁、铬铁、钨铁、硅锰合金)冶炼中，冶金直流电弧炉一般采用单电极结构，其电极系统由炉顶的单根石墨阴极和炉底的水冷阳极组成，电弧在石墨阴极和金属溶液表面燃烧。直流电弧由于受到供电回路造成的磁场作用和由电弧本身电流的电磁力作用而容易产生偏弧，使电弧等离子喷射流的方向偏斜，妨碍炉内的均匀熔化。为了解决常规单电极直流电弧炉的偏弧问题并进一步提高单位注入功率，东京制钢田原工厂使用了双电极直流电弧炉，这种电弧炉由共用阳极的两套单电极(双阴极)直流电弧炉组合而成，利用两同向电弧间的电磁力来避免偏弧的发生。南非Mintek公司在双电极电弧炉的基础上研究了M型电极结构，两根主电极分别作为阴极和阳极，另外在炉壳外使用了两根辅助电极，辅助电极电流与石墨电极电流方向相反，抑制电弧偏向炉壁。中国钢铁研究总院开展了三电极直流矿热炉的研究，根据三根电极回路中的互感电流进行三根电极的功率平衡控制。

菱镁矿为非导电矿物，熔点高(大于2800℃)，受到炉底材料及电极制造工艺限制，采用直流供电方式冶炼氧化镁过程中，炉底壳不能作为阳极，只能采用双电极方式，一根石墨电极为阴极，另一根为阳极。尽管直流电熔镁冶炼具有热源稳定、高品质大结晶氧化镁产率高，可以有效解决电熔镁行业资源和能源严重浪费问题，但是目前双电极直流电弧炉并没有在电熔镁行业得到规模化应用，尚存在以下问题：注入功率密度不足、熔池小、偏弧导致的电弧不稳定和炉壁烧蚀等问题。

针对上述问题，本发明提供一种四电极直流电熔镁炉。与双电极电熔镁炉相比，电极数量增加一倍，电极阻抗降低，相同熔炼电压情况下，电熔镁炉的熔炼功率扩大了一倍。四电极结构电熔镁炉内同时存在两路同向电流和两路反向电流，可以抑制偏弧现象的发生。电极附加了倾斜机构，在竖直方向可以适当调节倾斜角度，有利于电弧炉运行状态控制。本方面可以解决直流电熔镁炉熔池小、偏弧等问题，提高电熔镁结晶产率，促进直流供电技术在电熔镁行业的工业应用。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前直流电熔镁冶炼存在注入功率密度不足、熔池小、偏弧导致的电弧不稳定和炉壁烧蚀问题，提出一种四电极直流电熔镁炉，该四电极直流电熔镁炉与现有直流电熔镁冶炼相比，在相同熔炼电压情况下熔炼功率扩大一倍，注入功率高，熔融区域大。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种四电极直流电熔镁炉，包括两个直流供电电源1、柔性短网3、电极垂直升降机构2、电极水平移动机构4、电极倾斜控制机构5、四根石墨电极6、把持器7和炉壳8。