节能型刚玉电弧炉 五级

（1）刚玉分类：有棕刚玉、白刚玉、高铝刚玉、锆刚玉、铬刚玉、单晶刚玉、微晶刚玉等数种。
1.棕刚玉(brown fused alumina)
棕刚玉是以铝矾土、焦碳（无烟煤）为主要原料，在电弧炉内经2000度高温冶炼而成，主要化学成分为al2o3、tio2环含有少量的sio2和fe2o3等，显微硬度hv1800-2200,韧性比sic高，用它制成的磨具，适于磨削抗张较高的金属，如各种通用钢材、可锻铸铁、硬青铜等，也可制造耐火材料。
2. 高铝刚玉(high-purity brown fused alumina)
高铝刚玉是用优质铝矾土为主要原料,在2500℃的高温电炉中采用特殊工艺冶炼而成的一种耐火材料.
3.亚白刚玉
亚白刚玉是在高品质棕刚玉基础上生产的.由于其化学成分和物理性能均与白刚玉接近,故 称之亚白刚玉. 亚白刚玉是在高品质棕刚玉基础上生产的.由于其化学成分和物理性能均与白刚玉接近,故 称之亚白刚玉.体积密度≥3.8g/cm2, 耐火度≥1850℃.该产品具有白刚玉的硬度,同时兼有棕刚玉的韧性,是理想的耐火材料 和研磨材料.
4. 白刚玉(white fused alumina)
白刚玉是以氧化铝粉为原料，经高温熔炼而成。呈白色，硬度比棕刚玉略高，韧性稍低。用其制作的磨具适用于高碳钢、高速钢和淬火钢等的磨削。也可研磨抛光材料，还可作精密铸造型砂、喷涂材料、化工触媒、特种陶瓷、耐火材料等。
5.锆刚玉(fused zirconia alumina)
锆刚玉是以氧化铝,氧化锆为原料在电弧炉中经2000℃以上高温冶炼而成.锆刚玉是以富铝,锆材料以及添加剂于电弧炉中,经2000℃以上高温冶炼而成,质地坚韧,结构致密,强度高.主要矿物相是a-al2o3和al2o3-zro2形成的共晶体.al2o3的熔点为2050℃,zro2的熔点为2690℃. 在z
ro2含量为42.6%, 温度为1710℃时是al2o3和zro2共晶点. 在组成确定后,当温度在相应组成液相线以上时,改变其温度不会导致新相的出现.当温度降到相应组分液相线上时, 晶相开始析出,液相组成沿着液相线向共熔点方向变化.当温度达到共熔点时, 按共熔点组成中的比例同时析出晶相al2o3和zro2共熔相.当锆刚玉熔体冷却时,就开始产生晶体.晶体尺寸一般通过控
制晶体成长速度,即采取急冷(过冷)的方法来实现.为确保锆刚玉的质量,除合理选择冶参数及工艺,冷却工艺及加工工艺外,选择合适的添加剂,降低锆刚玉中sio2含量,使al2o3和zro2共晶且结构均匀等亦是锆刚玉生产的关键.
6.单晶刚玉monocrystalline fused alumina
单晶电熔氧化铝(又名32a)磨料:单晶刚玉是以铝矾土为主要原料，配加适量的硫化物，经高温熔炼而成。呈灰白色或浅土黄色，硬度高、韧性大。采用特殊工艺生产,各粒度品为自然结晶产生,而非机械粉碎结果.是一种韧性非常好的耐热高档研磨材料,用于制作切割和研磨工具,适用于高钒高速钢,奥氏体不锈钢,钛合金等高硬度,高韧性材料的磨削,特别是用于干磨和易变形易烧伤工件的磨削加工.
单晶刚玉各项理化指标:
化学成份: al2o3 99%--99.72% (gb10174-88标准)
粒度组成: 24#--240#(gb2477-83标准)
抗压强度: 30.7n 模压法: 69.25%--82.57%
韧 性: 64.9% 颗粒密度: 3.96-3.99 g/cm2
磁 性 物: 94.6%
7、铬刚玉铬刚玉是以氧化铝粉为主要原料，适配氧化铬等，经高温熔炼而成。呈粉红色，硬度与白刚玉近似，韧性比白刚玉高。用其制作的磨具，耐用度好，磨加工光洁度高，适用于量具、机床主轴、仪表零件、螺纹工件及样板磨等精密磨削。　
8、微晶刚玉　　微晶刚玉是以铝矾土为主要原料，经高温熔炼、通过急冷的结晶方式而获得。色泽、化学成份与棕刚玉相似。晶体尺寸小、韧性大，自锐性好。用其制作的磨具，适用于重负荷磨削，成型磨削，切入磨削及荒磨。也适用于不锈钢、碳素钢、轴承钢和特种球墨铸铁等的磨削。

1.1 设备型号：hy2.8-4000kva锆刚玉电弧炉设备；

1.2 设备用途：主要用于锆刚玉、电熔刚玉、莫来石等磨料和耐火材料的冶炼。；

1.3设备形式:锆刚玉炉为固定式管式水冷炉盖、顶加料、顶吹氧、上下炉体(下炉体)外壁采用喷淋水冷却结构形式，炉体倾动出料，分为左、右操作形式。电极升降采用变频电机式或全液压式升降形式，可编程序控制调节器自动控制。

1.4 工厂有关参数及能源介质条件:

1.4.1 电源条件：

a．交流10/35 kv供电系统

b. 低压配电系统

电压 380v/220v

1.4.2 能源介质条件：

气体介质

名称	纯度%	压力mpa
氧气	99.9	0.8～1.20

冷却水系统及其补充新水水质

序号	项 目	单 位	工业净化水
1	ph值		7.0-8.5
2	悬浮物	mg/l	≤50
3	硬度	°dh	5-6
4	碱度	mg/l	20-40
5	氯离子	mg/l	50
6	温度	℃	≤35
7	压力	mpa	0.4

设备外部冷却循环水配置要求：

冷却塔：不小于150～200t/h

调节水池：60～80m3

1.4.3 工作制度

年工作日330天。连续式工作制，每周工作7天，节假日不休息。

2.1 固定式管式或板式水冷炉盖、顶加料、顶吹氧、上下炉壳，下炉壁外喷淋水冷却结构形式；

2.2 每相采用两根大截面内水冷电缆、补偿器、穿墙铜排、铜-钢复合导电横臂（小车升降式）等组成空间三角形布置的节能型短网。短网阻抗值≤3mω，三相阻抗不平衡度≤8%；

2.3 先进可靠的变频电机式电极升降自动调节器：可自动和手动操作。弧流整定范围：25%—150% lm。电极响应时间：0.15s。

2.4 炉体倾动采用液压传动，集成块式液压阀；

2.5 电极夹头采用抱带式夹紧，使用可靠、寿命长。

2.6 电极夹放采用气动驱动方式。

2.7 电极自动升降调节器采用德国西门子plc可编程控制器控制。

2.8 变压器一次侧电压10kv，二次电压220-110v。无载电动调压，顶出线方式；

2.9 冷却水系统有压力和水温监控，声光报警。为防止停电事故用户需设高位水箱。

2.10 电炉参数实行工业计算机监控与管理。

锆刚玉炉为固定式直筒水冷炉盖、顶装料、顶吹氧，炉体平台为固定轴式倾动方式，炉壁外喷淋水冷却结构形式，其机械部分由以下几部分组成：

a、 上、下炉体;

b、 炉体倾动装置;

c、 短网系统;

d、 固定式直筒水冷炉盖(板式)；

e、 电极升降装置;

f、 液压系统;

g、 水冷系统;

h、 气动系统；

该部件由炉壳、出料槽构成。

a、炉壳为可快速更换。上部由20mm锅炉钢板焊接而成的直筒形，下炉壳底部呈圆形封头结构。炉壳前设有一个出料槽口，上部有水冷却加强圈及炉壳外部喷淋水管，以防止炉壳变形。炉壳上部焊有与倾动装置固定的联结法兰，在联结法兰园周方向备有8个园孔，园孔与位于倾动装置上的8个销轴相配；炉底中心开有一个小孔以便炉衬砌筑后透气用。

b、出料口由铸钢浇铸而成，通过联结板用螺栓固定在炉壳的出料嘴的开口处。

倾动装置由倾炉液压缸及倾动平台和支承机构等组成。

a、支架和平台均由普通钢板组焊接而成，支架与平台通过安装，支座联接采用螺栓联结，用户现场安装时需在该部分的螺栓联结处电焊焊牢。

b、倾动支座亦由槽钢及钢板焊接而成，下部有地脚螺栓与基础固定。

c、倾炉液压缸结构采用柱塞形式。柱塞外表面镀硬铬珩磨，采用yx型聚氨脂密封圈，倾炉缸上下两端分别通过球型铰链，固定于倾动平台和基础上，倾炉缸由炉前操作台上的操作手柄控制液压站的油路方向进行控制前倾、后倾。

炉盖为固定式直筒型板式水冷炉盖，炉盖上设有三个电极孔、一个吹氧孔及一个加料孔。炉盖侧下部设有二个活动门，用于辅助加料和电极故障处理。

炉盖外环下部安放于炉壳砂封槽内，起密封作用，通过销轴固定炉盖。

二号电极正对出料嘴。

炉盖进水、回水管均联接在总进水、回水管上。

炉盖制作完成后，应进行自然时效处理以消除焊接应力，并进行水压检漏。

电极升降装置由小车式导电横臂、立柱、电极夹紧机构、升降减速机和传动齿条装置等组成。

小车式导电横臂为铜钢复合型横臂，是由铜钢复合板制成的全水冷箱形结构。横臂后段装有电极夹紧机构，电极夹紧采用碟簧抱紧形式，即正常工作时电极由碟簧夹紧，松放电极时由气动缸压缩碟簧完成。立柱是由钢管及钢板焊成的v型导轨构件,立柱两面设有两个导轨面，导轨面经过机械加工，以保证直线度和形位公差。直立安装于炉盖旋转架上。通过升降减速机驱动齿条完成电极臂和电极的自动升降。

电极夹头采用铬铜锻件，铬铜具有导电性好，机械强度高，抗耐磨等优点。在结构上摒弃传统埋管冷却的方式，而采用打深孔内部通水直接冷却，从而大大地增强了冷却效果，提高了夹头的使用寿命。电极抱闸采用非导磁不锈钢制成。

该电极升降装置具有以下优点：

☆ 铜钢复合型导电横臂升降灵活，系统惯性小，刚性好；

☆ 结构大大简化，绝缘性能好，可靠性高；

☆ 能方便可靠的夹紧、放松电极；

☆ 电极夹紧力大，夹头处不易发生打火现象；

☆ 电极抱闸为水冷构件，不会因处于高温区而发生热胀造成电极下滑。

大电流线路由电炉变压器二次出线端的连接铜排、补偿器、穿墙铜排、电缆接头、大截面内水冷电缆、导电横臂、电极夹头、石墨电极以及支架等组成。水冷电缆与穿墙铜材和导电横臂之间用不锈钢螺栓连接。穿墙铜排、水冷电缆及导电横臂内，通水冷却。在设计上通过短网工程计算，采用空间三角形布置，使三相阻抗不平衡度尽量小（数值<8%），使输入炉内的各相能量尽量平衡、合理，从而可以缩短熔化时间，有效地提高炉衬炉龄。

液压系统压力为12mpa，工作介质为抗磨液压油。系统包括液压源和各种控制阀门、蓄液箱、压力继电器等。

液压源有二台液压油泵（一用一备）。蓄液箱上设有温度及液位控制仪表，动作控制选用优质滑阀和锻钢球阀。

液压系统设置高压过滤器，以保证系统的清洁度，使整个系统运行可靠。

·液压系统控制,炉体锁定,炉体倾动等。

·液压控制置于控制室内，设有断路器、接触器、热继电器等，提供液压系统各电机启动运行和停止控制及保护。

各部位的传动方式如下：

由液压站至炉体各部位的液压缸输液管路在活动部位均采用挠性高压钢丝编制胶管。

冷却水系统由压力表、温度计、截止阀、水分配器，回水箱及管路等组成。冷却水源接自车间总进水管，压力不小于4xlo5pa，水温不超过32℃。该装置设有水压、水温报警，当水压低于设定值或水温高于规定值时，发出报警信号。

冷却水装置设在变压器室墙侧炉前位置，通过管路(包括软管)与炉体冷却部位连接起来，分别供炉体、炉盖、导电横臂、水冷电缆等的冷却用。

板式水冷炉盖、炉壳水冷部分试验方法为：打水压至0.6mpa，保压60分钟，然后用肉眼观察各处焊缝是否渗水。

变压器油水冷却器用水，由高位冷却水箱供给，回水接至车间回水网中。冷却水质量应符合下列要求：

ph 值 7—8.5

总硬度 10°dh

悬浮物 50mg／l

总溶解物 400mg／l

导电率 75毫西门子／m

各部位的传动方式如下：

本套电气设备主要包括：高压供电系统、电炉变压器、低压供电系统、低压电气控制系统、电极升降自动调节系统、工业计算机监控系统。

高压柜 1面

电炉变压器 1台

低压电气设备 1套

其中低压电气设备包括：

a. 主操作台 1台

b. 计算机操作台 1台

c. 低压控制柜 1面

d. 倾炉操作台 1个

e. 液压控制箱 1个

高压供电系统由10/35 kv馈电，经高压隔离开关、高压真空断路器送至电炉变压器，在高压供电系统中还设有氧化锌避雷器，用于吸收操作过电压和浪涌过电压，以保护变压器的正常运行，真空断路器用来接通和断开高压侧主电路。

高压侧二次计量回路设有电炉变压器高压侧电压、高压侧电流、功率因数、有功功率、有功电度及无功电度的计量。二次保护回路设有短路保护、欠压保护、变压器轻重瓦斯、变压器油温高及冷却系统故障等完善的保护回路。

本套系统的高压合、分闸控制回路的直流220v电源由合闸电源380提供。直流220v电源是经单相桥式整流、平波、储能，Zui后输出稳定的直流220v电源，以保证在动力供电回路断电时能顺利分开高压真空断路器。

高压系统的真空断路器的合、分闸控制主要由主控制室的主操作台操作控制，在设备调试时也可由高压柜就地操作。

电炉变压器为锆刚玉炉专用变压器，采用有载电动调压，低压二次侧采用铜排顶出线、外封口。变压器油水冷却器采用强油循环水冷却器。

变压器技术参数：

额定容量 kva

一次电压 kv

二次电压 档有载电动调压

恒电流

恒功率

一次侧额定电流 a

二次侧额定电流 ka

接线方式 d-y do-11

进出线方式 顶进顶出

冷却方式 强油循环水冷却器(ofwf)

车间动力电源提供电压为380v／220v的三相四线制动力电源,到主控室的动力柜的柜内刀开关上端头(n线车柜内接地铜排)，再通过刀开关经铜排分别向各用电点的断路器供电，经各级断路器分别提供给合闸整流电源、油水冷却器电源、变压器调压箱电源、控制电源、plc电源、稳压电源、变频电机、液压泵、空压机及备用电源供用户使用。

动力柜的仪表板上安装有电压表、电流表用以指示低压控制系统的电压和电流。

3t电弧炉液压站共有两台高压泵（一用一备），泵的工作可手动启动该泵，开泵时该泵电磁阀得电，泵卸荷启动，3秒后此电磁阀失电，高压泵进入打压阶段。

电弧炉炉体系统的控制由西门子s7-200型plc来完成。通过输入模块采集各种限位开关动作信号、控制开关的指令信号、有关接触器、继电器的动作信号，经plc内部程序进行设备动作的控制和联锁保护。由相应的输出模块分别对高压断路器合分闸、液压泵、液压阀门动作、炉盖升降及旋转、倾炉联锁等进行控制。同时检测并发出设备的故障信号，由指示灯、报警铃报警。

电极升降自动控制系统由西门子s7-200型plc来完成。将三相电弧电压、电流信号通过信号转换电路变成4～20ma标准信号送入plc模量输入模块，plc根据采集的弧流、弧压信号、变压器档位及给定值等信号，按照功率控制的原理进行运算处理及逻辑判断后，将结果通过plc模拟量输出模块控制电极升降变频电机，对电极升降进行自动调节，从而控制输入到炉内的电弧功率，以满足冶炼工艺的要求。电极升降的速度，取决于plc输出的信号大小。在自动控制过程中，随时可通过按健来增大或减少给定信号，在电弧炉的正常运行过程中，随时可以用手动控制电极升降。

该调节器性能大大优于以往任何一种调节器控制线路，除具有以往调节器的功能外，另外还具有如下功能及特点：

·该系统选用siemens s2-200系列plc。

·电极升降可以手动和自动（plc）控制，手动可在倾动操作台或主控制室操作台由按钮操作电极升降，其中手动升降优先。自动为正常工作方式，由plc（也可结合上位机），对每相电极独立按冶炼设定进行自动跟踪。

·电极自动上升速度为2.0m/min，电极自动下降速度为1.5m/min，响应时间＜150ms。

·该系统具有恒扭矩检测功能，在电极碰到不导电炉料时，发出报警信号，从而可以大大减少因电极继续向下运动而折断电极是事故。

主操作台

☆ 主操作台具有数据显示、状态显示和参数设定、动作操作功能。

☆ 主操作台仪表面板上装有分别显示三相弧流、三相弧压的广角仪表，分别显示三相弧流和弧压数值，调压档位显示器和对应相关操作的指示灯。

☆ 主操作台操作面板上设有高压系统操作允许钥匙开关，高压合分闸转换开关，高压紧急分闸红色蘑菇状按钮。设有变压器调压开关，三相电极各自的升降开关和总升开关，各相弧流给定值的增减开关以及弧流灵敏度调整开关和其他一些辅助操作开关。

炉前操作台

通过炉前操作台设置的一系列转换开关可以完成控制三相电极夹紧、松开，炉子动作部分的控制和操作。还设有相应的指示灯显示动作执行状态。

电气设备硬件配置

·工业计算机：

选用台湾研华工业控制机 数量1台

其中：中央处理器p4-1.8g，内存512m，硬盘80g，光驱40倍速，软驱1.44mb；

·显示器 数量1台

选用三星17”lcd液晶显示器

·打印机 数量1台

选用惠普公司激光打印机（hp-1000）

·ups电源 数量1台