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工频有芯感应电炉在锌冶炼的应用
工频有芯感应电炉在锌冶炼的应用
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45t 新型工频有心感应电炉在锌冶炼中的应用
摘要:本文阐述了工频有心感应电炉应用特点及工作原理,在企业应用实践过程 中,通过对感应电炉电效率及感应体使用寿命对比,本文重点介绍了 45t 新型大功率喷流感应电炉(GYX-45-900)的产品特点和应用实例。新型熔炼设备的应用,对企业节能降耗,提高综合经济技术指标意义深远。
关键词:工频感应电炉 感应体 电炉效率 节能降耗
1、 引言
近年来国内湿法炼锌行业发展很快,产能规模不断扩大,在锌冶炼铸造行业内,随着国家节能减排和环境污染治理等相关政策法规的出台,原有的坩埚炉、反射炉等铸造设备陆续被淘汰。工频有心感应电炉具备生产效率高,适合大规模连续作业,炉温控制稳定,金属烧损少,金属回收率高等优点,目前广泛应用于锌冶炼铸造行业。随着大功率喷流感应体的成功开发和应用,目前新型工频有心感应电炉呈现出高功率、大容量的发展趋势。
本文阐述了工频有心感应电炉的工作原理,结合企业实际应用情
况,介绍了45t 新型工频有心感应电炉的产品特点和使用情况。在全国提倡节能减排,创建节约型社会的进程中,在锌冶炼行业中推广该新型工频有心感应电炉意义重大。
、工频有心感应电炉的工作原理
工频有心电炉简称有心感应炉,适用于铜、锌等纯金属及其合金等熔炼铸造,该炉型具有热效高、电效率高、金属烧损少和搅拌均匀、炉温稳定等优点。但其筑炉工艺较复杂,更换生产品种时需洗炉。感
应电炉配置的加热单元是感应体,多数采用单向流动的不等截面熔
沟,目前新型大容量感应电炉(45t 电炉配置的 300kW 感应体)已采用双熔沟喷流型感应体,提高热效率的同时,减少了熔沟内的积渣, 有效地延长了感应体的使用寿命。
工频有心感应电炉的工作原理应用了电磁感应原理及电流热效
应原理。当工频交流电通过感应炉线圈(感应体)时,产生的交变磁场通过铁心传递至二次线圈即熔沟,熔沟内形强大感应电流,通常达到几千安培至几万安培。电流的热效应使熔沟产生热量熔化金属。在热对流和电磁力的作用下熔沟内热量与炉膛内炉料进行热交换,达到加热炉料和熔化金属的目的[1]。
熔沟内感应电流为:
I2=4.44?Φm/Z2 (1)
式中,I2—熔沟电流,?—供电频率,Φm—铁心中的磁通量,Z2—金属炉料阻抗。
熔沟产生的热量为:
Q=0.00024I22Rt (2)
式中,t—时间,R—熔沟电阻。
有心感应炉的感应体在传送电能时存在漏磁等因素,功率因数cosΦ一般为 0.3~0.7。为了提高功率因数,电炉供电系统需接入电力电容器补偿无功功率,使 cosΦ接近 1。
、新型工频有心感应电炉的组成及性能特点
45t 新型工频有心感应电炉由炉体、风冷系统和电气设备三部分组成。炉体包括炉壳、炉衬、感应体(含感应线圈和铁心)组成。感应电炉电气设备主要有电炉变压器,平衡电抗器、平衡电容器和补偿电容器以及各种开关、接触器和仪表电器等。
熔锌炉炉体
炉体主要由炉壳、炉盖、扒渣门、进料口罩、放锌口、浇注口、感应体、耐火炉衬等组成, 如图 1 所示。炉壳为钢结构形式,由槽钢和中厚钢板焊接而成整体。炉体正面设有一个浇注口,侧面设有扒渣门和放锌口;炉体两侧和加料斗后面装有感应体。炉膛前室设有温度测量点,对锌液温度进行监测。炉盖由钢结构和保温耐火材料浇注内衬构成,炉盖上设有加料口,阴极锌片从加料口加入。
图 1 45t 工频有心感应熔锌电炉示意图
炉衬采用节能型复合耐火材料,由隔热材料、保温砖砌筑和不定形耐火材料浇注而成。炉膛内衬整体浇注形成约 200mm 的光滑耐火墙,容易清除加料时飞溅在墙上的锌液及渣物,减轻了劳动强度,提高了炉膛炉衬寿命。喉部也采用不定形耐火材料浇注,以便形成异型结构与感应体对接配合。
感应体
感应体是新型工频有心感应电炉的心脏[2]。该电炉装有三台额定功率为 300kW 的大功率喷流型感应体,作为电炉的发热单元。感应体由壳体、感应线圈、铁心、铜套、耐火材料及风机冷却系统组成。感应体耐火材料采用特殊优质不定形耐火材料,一次捣打而成。
“W”式喷流型感应体在内部构成双熔沟形式,由于熔沟形状的精
图 2
图 2 有心感应熔锌电炉的感应体
喷流型感应体由于锌液在熔沟内快速单向流动,减少了熔沟的热
负荷,降低了炉膛锌液与熔沟内锌液的温差,防止熔沟过热,提高了
熔池温度的均匀性及电炉的沟壁上聚集,减少了对熔沟耐火炉衬的侵蚀,提高了感应体的使用寿命。
感应体熔沟耐火材料对感应体的使用寿命起着决定性的作用。产品选用高质量的电熔刚玉、特级矾土和电熔莫来石等为基料,以粘土、氧化铝微粉等为结合剂,所配出的浇注料体积稳定性好,抗热震能力强,具有优良的化学性能。据厂家介绍感应体的最长使用寿命可达六年以
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