一种电熔氧化镁矿热炉防止电极穿炉的装置及方法

摘要

本发明提供一种电熔氧化镁矿热炉起炉时防止电极穿底的装置及方法，装置包括电极输送装置和电极电流检测装置，所述电极输送装置通过钢丝绳控制各个电极的升降，所述钢丝绳上安装有拉力传感器；所述电极电流检测装置包括电极线缆上的电流传感器；所述拉力传感器和电极电流传感器采集的数据发送到矿热炉设备的控制与仪表系统中。所述电熔氧化镁矿热炉起炉时防止电极穿底的装置及方法，通过钢丝绳上安装的拉力传感器，判断电极是否触底或到位，在引弧时结合电极电流的数值判断，指导人工或自动调整单个电极升降，避免电极过度下降造成电极穿透或破坏炉底料垫层。

说明书

技术领域

本发明涉及大结晶电熔镁砂的制造领域，尤其是涉及一种电熔氧化镁矿热炉防止电极穿炉的装置及方法。

背景技术

大结晶电熔镁砂主要选用轻烧氧化镁粉在矿热炉中熔融制得，其具有纯度高，结晶粒大，结构致密，抗渣性强、热震稳定性好等诸多优点，是高档镁砖、镁碳砖及不定形耐火材料等生产用的重要原料。

在矿热炉内部放入三根石墨电极，三根石墨电极分别位于三角形顶角位置，在石墨电极间加入一层碎电极，用于起炉引弧，将电极间的炉料加热熔融。在生产过程中，随着炉料持续加入，控制系统自动控制电极逐步上升，直到装满炉体，最终完成一个周期冶炼。

目前生产大结晶电熔镁砂用矿热炉装备简单，在开始起炉时，三根石墨电极下降至炉底垫层上表面，并触碰预先铺设在炉底中部的碎电极实现引弧起炉，在三根电极下降时，外面的操作人员是看不到矿热炉内三根电极是否到位的，即使站在矿热炉的炉筒上方，也会因为烟尘飘散而看不清楚。

此外，在实际操作中，碎电极之间经常被上部掉落的轻烧氧化镁粉填充，因轻烧氧化镁粉是绝缘材料，会造成碎电极之间引弧减弱或者无效，现场操作工人因为看不到炉底情况会误判电极未下降到位，从而将没有电流或微弱电流的某根电极继续下降，此时自带重量的电极下端会插入相对松散的炉底垫层料内，并破坏炉底垫层结构，可能引发后续生产过程中的炉底烧穿的事故。

发明内容

本发明提供了一种电熔氧化镁矿热炉防止电极穿炉的装置及方法，解决了生产大结晶电熔镁砂用矿热炉容易烧穿炉底的问题，其技术方案如下所述：

一种电熔氧化镁矿热炉起炉时防止电极穿底的装置，包括电极输送装置和电极电流检测装置，所述电极输送装置通过钢丝绳控制各个电极的升降，所述钢丝绳上安装有拉力传感器；所述电极电流检测装置包括电极线缆上的电流传感器；所述拉力传感器和电流传感器采集的数据发送到矿热炉设备的控制系统中。

所述电极有三根，三根电极的结构形状相同，为圆柱形，且三根电极的三个中心分别位于等边三角形的三个角处。

所述电极输送装置还包括卷扬机、电极固定装置和换向装置，所述电极固定装置的上端通过钢丝绳固定连接，下端可以通过卡箍固定住电极，所述钢丝绳通过换向装置的滑轮进行变向，另一端固定连接在卷扬机上。

所述三根电极的线缆都跟三相电相连接，所述第一电极的电线上设置有第一电流传感器，所述第二电极的电线上设置有第二电流传感器，所述第三电极的电线上设置有第三电流传感器。

所述卷扬机设置有三台，能够单独工作，或者协同工作，从而控制三根电极部分或全部的升降。

一种电熔氧化镁矿热炉起炉时防止电极穿底的方法，控制系统通过电极输送装置操作三根电极下降并伸入到碎电极中，同时读取拉力传感器上的数值，当该数值到达控制系统设置的阈值时，控制系统禁止电极继续下降，对三根电极通电进行引弧。

所述三根电极的下端面平行。

三根电极的部分电极在引弧时没有电流或者电流数据微弱，则对该电极的位置投入碎电极。

所述电熔氧化镁矿热炉起炉时防止电极穿底的装置及方法，通过钢丝绳上安装的拉力传感器，判断电极是否触底或到位，在引弧时结合电极电流的数值判断，指导人工或自动调整单个电极升降，避免电极过度下降造成电极穿透或破坏炉底料垫层。

附图说明

图1是所述电熔氧化镁矿热炉防止电极穿炉的装置的结构示意图；

图2是电流监测装置的示意图；

图3是本发明在引弧时的调整示意图。

具体实施方式

所述电熔氧化镁矿热炉起炉时防止电极穿底的装置，包括电极输送装置和电极电流检测装置，所述电极输送装置用于控制电极的升降，所述电极电流检测装置用于判断电极是否正常引弧。所述电极有三根，三根电极的结构形状相同，为圆柱形，且三根电极的三个中心分别位于等边三角形的三个角处，在运行过程中三根电极需平稳的上升或下降，以免电极间距离过短，发生温度过快上升造成矿热炉炉筒4的部分区域过热问题。本实施例中，所述电极分为第一电极1、第二电极2和第三电极3。

如图1所示，所述电极输送装置包括卷扬机6、钢丝绳、电极固定装置和换向装置，所述电极固定装置的上端通过钢丝绳固定连接，下端可以通过卡箍固定住电极，所述钢丝绳通过换向装置的滑轮进行变向，另一端固定连接在卷扬机6上。

所述第一电极1的上端通过第一电极固定装置11的卡箍进行固定，所述第一电极固定装置11的上端与第一钢丝绳12相连接，所述第一钢丝绳12通过第一换向装置的滑轮13换向后，另一端连接到卷扬机6上。

所述第二电极2的上端通过第二电极固定装置21的卡箍进行固定，所述第二电极固定装置21的上端与第二钢丝绳22相连接，所述第二钢丝绳22通过第二换向装置的滑轮23换向后，另一端连接到卷扬机6上。

所述第三电极3的上端通过第三电极固定装置31的卡箍进行固定，所述第三电极固定装置31的上端与第三钢丝绳32相连接，所述第三钢丝绳32通过第三换向装置的滑轮33换向后，另一端连接到卷扬机6上。

其中，卷扬机6设置有三台，分别对应三根电极，在后面的引弧方法中，会对应调整电极高度。

所述矿热炉炉筒4的底部在开始生产前，会放置好碎电极5，通过卷扬机6放置三根电极接触到碎电极5后，就可以进行起炉引弧。

其中，电极在接触到碎电极5后，钢丝绳上的拉力会发生变化，因此，可以在第一钢丝绳12上安装有第一拉力传感器14，在第二钢丝绳22上安装有第二拉力传感器24，在第三钢丝绳32上安装有第三拉力传感器34，三个拉力传感器都和控制系统相连接，通过三个拉力传感器，控制系统能够判断出三根电极是否到位。

拉力传感器将实时拉力值转换为电信号输出给矿热炉控制系统，矿热炉控制系统通过模拟量转换再将电信号实时转换成拉力值进行显示和判断电极是否触底！

在起炉引弧时，电极上的电压不变，但是电流会发生变动，没有引弧成功时，电流是0，开始引弧时，电流会升高，在碎电极融化后，电流继续升高，在最终引弧后，电流趋于平缓。在三个电极的电线上设置电流传感器，控制系统判断电流传感器上的电流变动，会做出引弧是否成功的判断，进而发出向矿热炉炉筒4内部进料的指示，进行生产。

如图2所示，所述第一电极1的电线上设置有第一电流传感器15，所述第二电极2的电线上设置有第二电流传感器25，所述第三电极3的电线上设置有第三电流传感器35，三根电极都跟三相电7相连接。三个电流传感器都和控制系统相连接，通过三个电流传感器，控制系统能够判断出三根电极是否引弧成功。

如图3所示，控制系统通过电极输送装置操作三根电极下降并伸入到碎电极中，同时读取拉力传感器上的数值，当该数值到达控制系统设置的阈值时，控制系统禁止电极继续下降，对三根电极通电进行引弧。在引弧操作时，通过查看电极上的电流传感器反应的数值，结合卷扬机对电极的高度调整，使电极的电流控制在设定的电流区间之内，等到碎电极融化，电流最终稳定时，则可以认为引弧成功。具体来说，本方法包括以下步骤：

S1：电极位置的限定：控制系统操作三根电极下降，所述三根电极的下端面平行，通过拉力传感器获取电极重量，假定每根电极的重量为V1，当电极接触到下面的碎电极时，由于碎电极能够进行承载，拉力传感器反馈的电极的重量会变轻，可以在控制系统中设定阈值V2，当控制系统获得的拉力传感器反馈的数值到达阈值V2时，认为电极已经到位，此时三根电极的状态是伸入到碎电极中，且接近于炉底；在阈值V2时，控制系统禁止电极继续向下降落。

因为碎电极在铺设过程中，会有疏密的区别，则三根电极获取的重量会有差别，解决方法一是尽量的压实碎电极，二是对于三根电极上的拉力传感器反应的数值，只要有一根电极到达阈值V2，则三根电极均停止下降。

三根电极的部分电极在引弧时没有电流或者电流数据微弱，则对该电极的位置投入碎电极。

S2：碎电极融化初期的调整：开始通电，因为碎电极还没有融化，此时电流较低，但随着电极间的碎电极开始融化，电流值开始上升；

碎电极的融化是一个渐变的过程，融化后，电极间的电流会变大。此时可以根据电流值适当的升高电极高度。

S3：通过电极的电流值对电极的高度进行升降调整：设定电流的控制区间为下限值A1—上限值A2，在碎电极的不断融化下，电极间的电流值会越来越大，直至每个电极上的电流传感器都测的数值到达控制区间；

因为碎电极的分布以及融化区域的不同，想要引弧成功，又不能损毁炉筒周边，就需要对电极不断的进行调整，调整的依据是电流值的变动是否在控制区间内，随着碎电极的融化，三根电极间的某根电极上测到的电流值会超出电流的控制区间，此时就需要对该电极的高度进行调整，当电流值大于A2时，控制系统驱动该电极的卷扬机上升一点高度；当电流值小于A1时，控制系统驱动该电极的卷扬机下降一点高度。

对于三根电极的调整，是循环进行调整，每次只对一根电极进行升降的调整，使该电极的电流值符合电流的控制区间时，则对下一根电极进行检测并对应处理。

S4：经过反复调整，在三根电极的电流值均符合电流的控制区间时，且时间维持超过设定的调整时间T1时，此时引弧成功。因电极超出碎电极的高度时，电流会急剧变小，此时不能再升高电极。但此时可以进行下一步的加料生产操作。

所述电熔氧化镁矿热炉起炉时防止电极穿底的装置及方法，通过钢丝绳上安装的拉力传感器，判断电极是否触底或到位，在引弧时结合电极电流的数值判断，指导人工或自动调整单个电极升降，避免电极过度下降造成电极穿透或破坏炉底料垫层。