CN110218877A - 一种真空自耗炉电源总线开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空自耗炉电源总线开关，包括安装固定装置、导向装置和驱动夹紧装置，所述安装固定装置包括挂墙支架安装板、上挂墙支架和下挂墙支架，所述导向装置包括上导向安装板、下导向安装板和两个夹紧导向杆；所述驱动夹紧装置包括限位开关、两个夹紧气缸和两个母线夹紧块；每个所述母线夹紧块上均连接有冷却铜管；所述上导向安装板和下导向安装板的前侧分别设置有吹尘管。本发明的真空自耗炉电源总线开关，通过导向杆实现夹紧块平稳夹紧运行，使得结构更紧凑，并能及时换走熔炼时产生的热能。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空自耗炉电源总线开关。
背景技术
康萨克是特种钢、高温合金钢及活性金属熔炼设备的知名生产商。我们率先开发出了自动真空电弧重熔炉(VAR)，并实现了产业化。真空自耗电弧炉是在真空室中利用电弧的能量来熔炼金属的一种电炉。真空自耗电弧炉主要用来熔炼钛、锆、钼等活泼金属和难熔金属，也用来熔炼耐热钢、不锈钢、工具钢、轴承钢。上个世纪五十年代初，用来重熔高温合金，显示出极好的优越性，成为高温合金和特殊钢重熔的重要手段之一。
真空自耗电弧炉的工作原理是在电极下端部形成熔滴和熔滴滴落过程中，产生一定的物理化学反应，它能将一部分气体杂质去除掉。真空自耗电弧炉的工艺特点是在水冷铜结晶器中进行熔炼，这样就克服了金属同耐火材料之间相互作用而沾污金属的弊端。同时，在高度水冷状态下，对钢液进行凝固结晶，可得到组织均匀、无缩孔和致密的钢锭。真空自耗电弧炉熔炼过程是在直流低电压、大电流的电弧作用下进行的。
首先，在自耗电极下端部同结晶器之间燃起电弧，自耗电极下端部同熔池之间形成电弧等离子区，该区具有极高的温度，能使自耗电极端部首先在这里被熔化掉。随着自耗电极中一些非金属夹杂物，如氧化物、氮化物，在真空和高温条件下，发生离解或被碳还原而被去除掉，达到进一步提纯的目的。由于真空自耗电弧炉工艺能去除气体和非金属夹杂物，以及去除某些低熔点的有害杂质，从而使冷、热加工性能、塑性和力学性能、物理性能得到明显改善。特别是改善了纵向和横向性能的差异，这对保证材料性能的稳定性、一致性和可靠性有着极其重要的意义。
真空自耗电弧炉是在直流低电压、大电流的电弧作用下进行的，需要可靠的开关机构。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种真空自耗炉电源总线开关，通过导向杆实现夹紧块平稳夹紧运行，使得结构更紧凑，并能及时换走熔炼时产生的热能。
实现上述目的的技术方案是：一种真空自耗炉电源总线开关，包括安装固定装置、导向装置和驱动夹紧装置，其中：
所述安装固定装置包括挂墙支架安装板、上挂墙支架和下挂墙支架，所述挂墙支架安装板通过螺栓固定在墙体上，所述上挂墙支架和下挂墙支架一上一下地设置在所述挂墙支架安装板的前表面，所述挂墙支架安装板的左右侧面分别设置有定位螺杆；
所述导向装置包括上导向安装板、下导向安装板和两个夹紧导向杆，所述上导向安装板和下导向安装板一一对应地安装在所述上挂墙支架和下挂墙支架上，所述两个夹紧导向杆一左一右地设置在所述上导向安装板和下导向安装板之间，每个夹紧导向杆的顶端均通过导向杆固定角钢与所述上导向安装板相连，每个夹紧导向杆的底端均通过导向杆固定角钢与所述下导向安装板相连；
所述驱动夹紧装置包括限位开关、两个夹紧气缸和两个母线夹紧块；所述限位开关设置在所述上挂墙支架的侧面，所述两个夹紧气缸一左一右地设置在所述上导向安装板的上表面，每个夹紧气缸的输出轴连接有一个气缸延长杆，所述气缸延长杆穿过所述上导向安装板后与所述下导向安装板相连；所述两个母线夹紧块一一对应地设置在所述上导向安装板的下表面和所述下导向安装板的上表面，且每个所述母线夹紧块均位于所述两个夹紧导向杆之间；
每个所述母线夹紧块上均连接有冷却铜管；
所述上导向安装板和下导向安装板的前侧分别设置有吹尘管。
上述的一种真空自耗炉电源总线开关，其中，所述限位开关分别与所述两个夹紧气缸相连。
上述的一种真空自耗炉电源总线开关，其中，所述母线夹紧块的内部开设有冷却通道，所述母线夹紧块的侧面开设有与所述冷却通道连通的进口和出口，所述进口和出口上分别连接有冷却铜管。
上述的一种真空自耗炉电源总线开关，其中，所述吹尘管的数量为四个，其中两个吹尘管设置在所述上导向安装板的前侧；另外两个吹尘管设置在所述下导向安装板的前侧。
上述的一种真空自耗炉电源总线开关，其中，所述母线夹紧块采用T2紫铜制成。
本发明的真空自耗炉电源总线开关，通过导向杆实现夹紧块平稳夹紧运行，使得结构更紧凑，并能及时换走熔炼时产生的热能。
附图说明
图1为本发明的真空自耗炉电源总线开关的立体结构图；
图2为本发明的真空自耗炉电源总线开关的剖视图；
图3为本发明的真空自耗炉电源总线开关的侧视图；
图4为本发明的真空自耗炉电源总线开关的俯视图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：
请参阅图1、图2、图3和图4，本发明的最佳实施例，一种真空自耗炉电源总线开关，包括安装固定装置、导向装置和驱动夹紧装置。
安装固定装置包括挂墙支架安装板4、上挂墙支架3和下挂墙支架3＇，挂墙支架安装板4通过螺栓12固定在墙体上，上挂墙支架3和下挂墙支架3＇一上一下地设置在挂墙支架安装板4的前表面，上挂墙支架3和下挂墙支架3＇均由一左一右设置的两个支架组成，方便与相应的导向安装板连接更稳固。挂墙支架安装板4的左右侧面分别设置有定位螺杆13，定位螺杆13用于定位整个电源总线开关。
导向装置包括上导向安装板7、下导向安装板7＇和两个夹紧导向杆11，上导向安装板7和下导向安装板7＇一一对应地安装在上挂墙支架3和下挂墙支架3＇上，两个夹紧导向杆11一左一右地设置在上导向安装板7和下导向安装板7＇之间，每个夹紧导向杆11的顶端均通过导向杆固定角钢5与上导向安装板7相连，每个夹紧导向杆11的底端均通过导向杆固定角钢5与下导向安装板7＇相连。
驱动夹紧装置包括限位开关2、两个夹紧气缸1和两个母线夹紧块8；限位开关2设置在上挂墙支架3的侧面，两个夹紧气缸1一左一右地设置在上导向安装板7的上表面，每个夹紧气缸1的输出轴连接有一个气缸延长杆6，气缸延长杆6穿过上导向安装板7后与下导向安装板7＇相连；两个母线夹紧块8一一对应地设置在上导向安装板7的下表面和下导向安装板7＇的上表面，且每个母线夹紧块8均位于两个夹紧导向杆11之间。限位开关2分别与两个夹紧气缸1相连，限位开关2用于给出气缸位置信号。母线夹紧块8采用T2紫铜制成。母线夹紧块8用于夹紧炉头铜排时传递电流以实现电源总线开关的实时电路切换作用。
每个母线夹紧块8上均连接有冷却铜管10；母线夹紧块8的内部开设有冷却通道，母线夹紧块8的侧面开设有与冷却通道连通的进口和出口，进口和出口上分别连接有冷却铜管10，冷却水通过与进口相连的冷却铜管10进入母线夹紧块8内部的冷却通道，然后通过与出口相连的冷却铜管10流出，进而实现对母线夹紧块8的冷却，避免母线夹紧块8在传递电流时由于自身电阻产生的过热现象。
上导向安装板7和下导向安装板7＇的前侧分别设置有吹尘管9，吹尘管9的数量为四个，其中两个吹尘管设置在上导向安装板7的前侧；另外两个吹尘管9设置在下导向安装板7＇的前侧。吹尘管9可保证母线夹紧块8(夹持铜板)的表面整洁，从而避免由于接触不良产生打弧现象，可有效减少维护工作量。
本发明的真空自耗炉电源总线开关，在使用时，限位开关2给出气缸运动位置信号给两个夹紧气缸1，两个夹紧气缸1驱动上导向安装板7沿两个夹紧导向杆11向下运动，两个母线夹紧块8逐渐靠拢夹紧炉头铜排100，可实现实时切换电源连接，并减少原来水冷电缆产生的电感电抗损，结构稳定耐用，维护少。
本发明的真空自耗炉电源总线开关，在设计时，已知设计条件：
由于是在真空下熔炼，因此真空自耗炉为低压直流电源，最大电流为20000A，由于连接铜块极短，因此经过实践和理论计算，在有水冷的情况下载流量可达24～25A/mm2。设计过程如下：
电源总线开关的两个母线夹紧块9(导电块)之间的导流面积为800mm2，压块长度254mm，需要的接触宽度至少为3.14mm，为了保证母线夹紧块与炉头铜排接触导通面积和良好的接触情况，以免打弧，在母线夹紧块9的压头采用倒梯形的形状，压紧面宽度3.2mm，通过材料压紧塑性变形，实现导通面积和导电面的良好接触。
驱动夹紧装置选择缸径为200mm的夹紧气缸两个，左右侧各一个，计算每个夹紧气缸所产生的夹持力(压缩空气压力设定在6Kg/cm2)，根据气缸推力计算公式:
F＝P*A*9.8
F为气缸出力(N)，A为截面积(cm2)，P为使用的压力(kg/cm2)
F＝6*(0.785*20*20)*9.8＝18463N
两个夹紧气缸所输出的力为2*18463＝36926N
弹性模量E为109Gpa。
E＝o’/ε(单位是dynes/cm2)
式中E为杨氏模数，o’为应力，ε为应变。
σ＝F/A＝36926/(0.254*2*0.003)＝24229659Pa＝0.0242Gpa
ε＝o’/E＝0.0242/109＝0.000222＝0.0222％<0.2％
变形系数远小于铜材料0.2％残余变形的屈服极限，所以是安全可靠的。
母线夹紧块8内置水冷换走熔炼时产生的热能。
综上所述，本发明的真空自耗炉电源总线开关，通过导向杆实现夹紧块平稳夹紧运行，使得结构更紧凑，并能及时换走熔炼时产生的热能。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (5)
1.一种真空自耗炉电源总线开关，其特征在于，包括安装固定装置、导向装置和驱动夹紧装置，其中：
所述安装固定装置包括挂墙支架安装板、上挂墙支架和下挂墙支架，所述挂墙支架安装板通过螺栓固定在墙体上，所述上挂墙支架和下挂墙支架一上一下地设置在所述挂墙支架安装板的前表面，所述挂墙支架安装板的左右侧面分别设置有定位螺杆；
所述导向装置包括上导向安装板、下导向安装板和两个夹紧导向杆，所述上导向安装板和下导向安装板一一对应地安装在所述上挂墙支架和下挂墙支架上，所述两个夹紧导向杆一左一右地设置在所述上导向安装板和下导向安装板之间，每个夹紧导向杆的顶端均通过导向杆固定角钢与所述上导向安装板相连，每个夹紧导向杆的底端均通过导向杆固定角钢与所述下导向安装板相连；
所述驱动夹紧装置包括限位开关、两个夹紧气缸和两个母线夹紧块；所述限位开关设置在所述上挂墙支架的侧面，所述两个夹紧气缸一左一右地设置在所述上导向安装板的上表面，每个夹紧气缸的输出轴连接有一个气缸延长杆，所述气缸延长杆穿过所述上导向安装板后与所述下导向安装板相连；所述两个母线夹紧块一一对应地设置在所述上导向安装板的下表面和所述下导向安装板的上表面，且每个所述母线夹紧块均位于所述两个夹紧导向杆之间；
每个所述母线夹紧块上均连接有冷却铜管；
所述上导向安装板和下导向安装板的前侧分别设置有吹尘管。
2.根据权利要求1所述的一种真空自耗炉电源总线开关，其特征在于，所述限位开关分别与所述两个夹紧气缸相连。
3.根据权利要求1所述的一种真空自耗炉电源总线开关，其特征在于，所述母线夹紧块的内部开设有冷却通道，所述母线夹紧块的侧面开设有与所述冷却通道连通的进口和出口，所述进口和出口上分别连接有冷却铜管。
4.根据权利要求1所述的一种真空自耗炉电源总线开关，其特征在于，所述吹尘管的数量为四个，其中两个吹尘管设置在所述上导向安装板的前侧；另外两个吹尘管设置在所述下导向安装板的前侧。
5.根据权利要求1所述的一种真空自耗炉电源总线开关，其特征在于，所述母线夹紧块采用T2紫铜制成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190910 |