[发明专利]一种用炉变容量直接设计矿热炉和炉变二次侧电压的结构与方法

摘要

一种用炉变容量直接设计矿热炉（电炉）和炉变二次侧电压的结构和方法，用于冶炼电石、工业硅、硅铁、锰系、铬系、钛系、黄磷等多种金属或铁合金矿热炉、铁合金精炼炉及电弧炉；用于开放或密闭式矿热炉；本发明确保了上述电炉的熔池（或坩埚）圆、炉膛、极心圆、电极、炉膛深度和炉变二次侧电压的和谐数字化关系，并提出巴氏四环矿热炉，使矿热炉（电炉）具有较高的功率因数和电极入料深度，降低矿热炉（电炉）电耗和矿耗，提高矿热炉的产量，实现矿热炉低品位原料的冶炼，可用于中、大型矿热炉及其炉变的设计和改造。

主权项

1.一种用炉变容量直接设计矿热炉和炉变二次侧电压的结构与方法，其特征是：单炉膛三电极非直线排列矿热炉（或电炉），以三个单相变压器之单相变压器容量P（单位kVA，视在功率，下同）或三相变压器容量3P（kVA）的三分之一之容量P（kVA）的幂及其系数设计矿热炉和炉变二次侧电压，熔池（或坩埚）圆直径、极心圆直径、同心圆直径、炉膛直径等采用公式D=x m Py± k，（D单位为：毫米mm），炉变二次侧电压U=nNPz（单位为V伏特）直接设计矿热炉和炉变二次侧电压的结构和方法；这种用P(或用3P）的幂及其系数（x，y，z，N，n为系数，k为常数）设计矿热炉和炉变二次侧电压的结构和方法有多种数学公式等效，本发明仅列举采用P和下述：x=249.0473，y=0.278，z=0.444，N=3，4，5；n=0.85‑2.2时发明所述矿热炉和炉变二次侧电压的结构和方法炉；炉墙厚度按冶炼种类最薄处在400‑1400（毫米mm）设计矿热炉炉壳；a、矿热炉采用巴氏四环矿热炉设计，熔池（或坩埚）直径Drg=249.0473mrP0.278（毫米mm），熔池（或坩埚）圆直径Dr＝Drg+kr（毫米mm）， Dr，Drg公式中系数mr=0.85~1.25，常数kr=600~700（毫米mm），式中mr, kr按冶炼种类、炉变容量和矿热炉原料选择；以Dr为直径做三个熔池（坩埚）圆两两外切（每个熔池（坩埚）圆与其它两个外切），以三个熔池（或坩埚）的圆心之外接圆心为炉心；b、以上述炉心为圆心，以Dt＝1.1547mtDr+kt（毫米mm）（式中系数mt =0.85~1.0，常数kt＝‑0.111Dr~+0.999Dr）为直径做同心圆，同心圆之在三个熔池（或坩埚）圆外部分的三段弧与在同心圆外之三个熔池（或坩埚）圆的三段弧围成封闭曲线为矿热炉炉膛水平截面；c、Dj= 1.1547mjDr ‑kj（毫米mm），mj =0.87~1.0，常数kj= +0.222Dr ~‑100（毫米mm），以Dj为直径过炉心做矿热炉的极心圆，三个熔池（或坩埚）圆心与炉心的连线（或其延长线）与极心圆之交点为电极几何中心；d、电极直径dd＝md(249.0473mrP0.278+kr)/3或dd＝mdDr/3（毫米mm）（系数md =0.90~1.30）；e、炉膛深度Hh=mh(249.0473mr P0.278+ kr )或Hh=mh Dr（毫米mm）（系数mh=0.72~0.95）；f、矿热炉炉膛水平截面同心圆之炉膛部分的弧AB，CD，EF可用分别过弧AB，CD，EF端点的直线段替代，或分别过AB，CD，EF端点与两熔池（或坩埚）圆同时外切之圆弧在同心圆内之部分弧替代；g、上述a~e可先通过dd＝md83.01577mr P0.278+ kr /3（式中系数和常数同上述a~e）计算dd后按a~e中公式推算出Dr、Dj、Hh后设计所述矿热炉；h、上述巴氏四环矿热炉炉壳采用圆形也可采用四环形，炉墙最薄处厚度400‑1400（mm）根据矿热炉需要设计，烟罩（炉盖）高度按矿热炉需要与传统相同或略矮，炉壳高度按炉底厚度加炉膛深度计算；i、a~e中公式内的系数mr，mj ，mt，md，mh，常数kr，kt，kj根据冶炼电极类型和冶炼种类选择及变压器容量选择，并有联动关系，矿热炉参数的计算结果可以适度取整。