3 200 kW可傾式有芯感應電爐的系統組成及優點

呂亞彪，熊洪波，張 春，王 勇

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司 會澤冶煉分公司， 云南 會澤 654200)

0 引言

近年來國內煉鋅行業發展迅速，產能規模不斷擴大，在鋅熔鑄行業內，隨著國家節能減排和環境污染治理等相關政策法規的出臺，原有的坩堝爐、反射爐等鑄造設備陸續被淘汰，而采用有芯感應電爐。有芯感應電爐具有生產效率高、適合大規模連續作業、爐溫控制穩定、金屬燒損少、金屬回收率高等優點，目前廣泛應用于鋅熔鑄行業。隨著大功率噴流型感應體的成功開發和應用，目前新型有芯感應電爐呈現出高功率、大容量的發展趨勢。

本文結合企業實際應用情況，介紹了3 200 kW新型可傾式有芯感應電爐的產品特點和使用情況。在全國提倡節能減排，創建節約型社會的進程中，在鋅熔鑄行業中推廣該新型可傾式有芯感應電爐意義重大。

1 可傾式有芯感應電爐系統構成

可傾式有芯感應電爐由電爐本體、自動加料系統、水冷系統、液壓系統、排煙收塵管道、電爐控制系統組成。

1.1 電爐本體

電爐本體由爐殼、爐襯、感應體、爐蓋、底座、扒渣爐門等組成，如圖1所示。

圖1 有芯感應電爐結構總圖

1.1.1 爐殼

本爐殼是圓形結構,由Q345R壓力容器專用鋼板卷制焊接而成。爐殼兩側開有扒渣口、測溫孔、感應體對接法蘭，頂上有加料口，在爐體的兩端設有澆注室。爐殼表面由鋼板焊接而成的盒式加強筋。使爐殼焊成一個整體，防止爐殼變形。

1.1.2 爐襯

爐膛內側(火面)采用專有的特種澆注料整體現場澆注而成。該材料體積密度大、氣孔率低、強度高、基本不收縮、在使用溫度下呈微膨脹、熱穩定性好、耐侵蝕、抗滲透，爐襯使用壽命長。在澆注料和爐殼間砌一層40 mm厚的硅鈣板和150 mm厚的粘土保溫磚[1]。

1.1.3 感應體

本電爐的感應體由感應體殼體、耐火材料、鐵芯、水冷線圈、矩形水冷銅套組成，如圖2所示[2]。

圖2 感應體結構圖

(1)感應體殼體由鋼板焊接而成，上部為與爐體相連接的法蘭，焊接后再經過機加工，整個殼體為剛性良好的整體。

(2)耐火材料包括緊貼感應體殼體鋼板內側的一層硅鈣板及由特種搗打料整體搗筑而成的耐火襯體。該搗打料具有優良的抗熔渣侵蝕能力、很好強度和體積穩定性、良好的不浸潤性。

(3)鐵芯包括鐵芯及鐵軛，均由優質低損的冷軋硅鋼片疊制而成。

(4)線圈由外包有機硅粘帶，內通水冷卻的方管繞制而成，并經浸漆、烘干處理，絕緣耐熱等級達到H級。

(5)矩形水冷銅套由紫銅板并在其上焊有蛇形方銅管，經壓制成型，中間接口由絕緣條連接。方管通水起到強制冷卻的效果。

1.1.4 扒渣爐門

在爐體兩側設有扒渣門，扒渣門為焊接件，內襯耐火材料。扒渣門由氣缸驅動。

1.1.5 爐蓋

爐蓋由鋼板及槽鋼焊接而成，內襯澆注料。爐蓋上預留收塵孔，便于爐膛的收塵。

1.1.6 底座

底座由鋼板焊接而成的整體支座、軸承座、軸、滾輪等組裝而成，起到支撐爐體、輔助爐體旋轉的作用。

1.2 自動加料系統

自動加料系統主要由鏈條輸送機、翻垛車、加料裝置等組成，完成鋅片的接收、輸送、加料功能，如圖3所示。

圖3 自動加料機結構總圖

1.2.1 鏈條輸送機

鏈條輸送機主要由頭尾輪裝配、減速電機、張緊裝置、機架、鏈條等組成；頭尾輪裝配由軸承座、鏈輪、中心軸、銅套及標準件等組成；減速電機采用行星輪減速機，與頭輪裝配采用脹緊套連接，其工作效率高、傳動力矩大、連接簡潔方便。機架采用方鋼管及鋼板焊接而成；構件簡單且穩固。

1.2.2 翻垛車

翻垛車由行走小車、鋅片垛翻裝機構及軌道等組成。實現鋅片垛接收翻轉預夾緊，并移動到加料裝置下，等待加料裝置抓取。

1.2.3 加料裝置

加料裝置由機架、升降機構、夾具等組成，實現鋅片垛的夾持及進行壓入式加料。

1.2.4 控制系統

加料系統控制系統由控制柜、現場操作箱等組成，對鏈條輸送機電機、液壓系統進行控制，通過檢測鋅片位置、設備狀態進行檢測進行自動加料。

1.3 水冷系統

本水冷系統為開路循環，主要分為感應體(包括爐體與感應體對接喉口)水冷管道、檢測裝置和配電系統(包括可控硅、電抗器等)水冷管道及檢測裝置兩大部分。

感應體線圈、水冷銅套、水冷電纜及感應體殼體水冷是由一支總水管供至感應體旁，再由分支路分別給各冷卻支路供水。其中線圈、銅套、水冷電纜的回水分別檢測各支路的水溫及流量。

電控柜冷卻水由一支總水管供至適當位置，再分支路分別給各用水點供水。各支路回水，通過集水器集中引回回水管，各支路的水溫及流量在柜內檢測。

各支路上均裝有閥門并且各支路可單獨控制。在總進水管上檢測水壓，各水溫表、壓力表均含報警觸點。

1.4 液壓系統

液壓系統主要用于電爐的傾轉。液壓站是由油箱、閥泵系統、指示儀表及管路構成。所有閥門均裝在集成塊上，結構緊湊、工作可靠、維修方便并減少漏油。

1.5 排煙收塵系統

排煙收塵系統主要由風機、排煙收塵管道及閥門、收塵器組成。收塵管道由鋼板卷筒焊接而成。扒渣口收塵管道、爐膛收塵管道匯總接至主收塵管道。閥門為電動蝶閥。

1.6 電爐控制系統

本系統采用西門子1200系列PLC作為控制核心，通過現場操作箱操作，并可以通過上位機進行系統監控。設備應用大量的檢測開關及測量器件，通過對電爐電源設備、液壓設備、氣缸、電動閥等進行控制，實現感應電爐自動加料、自動控溫、輸出功率無極調節、氮氣保護控制等自動化運行。同時該系統具備完善的報警、數據采集、記錄、統計等功能。

1.7 可傾式有芯感應電爐的性能參數

2 可傾式有芯感應熔鋅爐的優點

(1)該3 200 kW可傾式有芯感應電爐，爐型采用為半圓形臥式爐可傾動設計，核心部件感應體單個功率達到800 kW，且實現了逆變無級調功率。該電爐可實現不放鋅液、帶電保溫條件下快速更換感應體，減少了故障檢修時間、實現設備高效作業。同時，也實現了爐體強度高、散熱損失小、減少尾氣排放及改善操作環境的目的。通過小幅轉動爐體，還可以部分清除爐膛液面上的結渣[3]。

(2)現國內外有芯感應電爐的感應體普遍采用風冷，冷卻效果較差，只能勉強適用400 kW以下感應體,無法滿足800 kW感應體在高功率強度下對高效冷卻的要求。因此該3 200 kW(由4個800 kW感應體組成)可傾式有芯感應電爐的感應體采用強制水冷方式，能有效降低感應體外殼及金屬襯套的溫度、同時防止鋅液滲漏到耐火材料外層的機率。

表1 可傾式有芯感應電爐性能參數

(3)自動加料系統可以實現在密封條件下，整垛鋅片采用夾持方式無飛濺的自動加料，是實現大功率感應電爐大規模生產的前提條件。

(4)該電爐專用控制系統技術先進、成熟可靠、操作方便，具有自動調節電壓、三相平衡、系統參數及故障自動記錄等功能。采用PLC控制系統控制，可確保設備安全穩定工作，也能達到高效且節能環保生產的目的。

3 總結

經過生產實踐證明，該3 200 kW可傾式有芯感應電爐能夠滿足150 kt/a鋅熔鑄生產線的產能需要，具有作業率高、自動化程度高、降低勞動等優點，其自身的環保結構特點也大大改善了員工的操作環境及勞動強度，實現了清潔、環保、安全、高效的大規模鋅熔鑄作業生產。