权利要求
1.一种真空感应炉电源配置方法，其特征在于，包括如下步骤：
在真空感应炉的坩埚外侧壁上，沿竖直方向排列套设至少两个独立电加热机构;
将排列设置在所述坩埚外侧壁上的每个独立电加热机构的电源接头引出至所述真空感应炉的真空空间外部，并在所述真空感应炉的外部，对应于每个所述独立电加热机构均设置相应的控制电源柜;
将每个所述独立电加热机构的电源接头与所述相应的控制电源柜的出线端连接，完成对所述真空感应炉的电源配置。
2.根据权利要求1所述的真空感应炉电源配置方法，其特征在于，所述在真空感应炉的坩埚外侧壁上，沿竖直方向排列套设至少两个独立电加热机构，包括：
根据所述坩埚的加热位置面积和预设真空电压限值，设计所述独立电加热机构在所述坩埚外侧壁上的布设方案;其中，所述布设方案包括所述独立电加热机构的数量和每个独立电加热机构在所述坩埚外侧壁上的位置;
根据所述布设方案，由上至下依次将所述独立电加热机构排列设置在所述坩埚外侧壁上。
3.根据权利要求1所述的真空感应炉电源配置方法，其特征在于，所述独立电加热机构包括一个单体IGBT或至少两个并联的单体IGBT或至少两个串联的单体IGBT。
4.根据权利要求1所述的真空感应炉电源配置方法，其特征在于，所述独立电加热机构包括一个可控硅真空电源感应线圈或至少两个并联的可控硅真空电源感应线圈或至少两个串联的可控硅真空电源感应线圈。
5.根据权利要求4所述的真空感应炉电源配置方法，其特征在于，在所述可控硅真空电源感应线圈的外部设置有磁轭。
6.根据权利要求4所述的真空感应炉电源配置方法，其特征在于，
当所述独立电加热机构包括至少两个并联的可控硅真空电源感应线圈或至少两个串联的可控硅真空电源感应线圈时，每个所述可控硅真空电源感应线圈到相应的控制电源柜的输出阻抗相同。
7.根据权利要求1所述的真空感应炉电源配置方法，其特征在于，所述将排列设置在所述坩埚外侧壁上的每个独立电加热机构的电源接头引出至所述真空感应炉的真空空间外部，包括：
将所述每个独立电加热机构的接头作为电源接头由所述真空感应炉的真空密封法兰板引出至所述真空感应炉的真空空间外部。
8.根据权利要求1所述的真空感应炉电源配置方法，其特征在于，所述将排列设置在所述坩埚外侧壁上的每个独立电加热机构的电源接头引出至所述真空感应炉的真空空间外部，包括：
将所述每个独立电加热机构的接头与水冷电缆的一端连接，并将所述水冷电缆的另一端作为电源接头;
将所述电源接头由所述真空感应炉的真空密封法兰板引出至所述真空感应炉的真空空间外部。
9.根据权利要求1所述的真空感应炉电源配置方法，其特征在于，在所述对应于每个所述独立电加热机构均设置相应的控制电源柜的过程中，
每个所述独立电加热机构对应一个相应的控制电源柜;
所述控制电源柜包括柜体和设置在所述柜体内部的变压器、整流器、以及逆变器;其中，所述变压器与输电线连接，所述整流器与所述变压器连接，在所述整流器与所述变压器之间设置有开关，所述逆变器与所述整流器连接，在所述逆变器的输出侧连接有出线端。
10.一种真空感应炉的加热方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任意一项所述的真空感应炉电源配置方法对真空感应炉的加热位置进行加热电源配置，并基于预设加热工艺要求，通过所述控制电源柜对相应的独立电加热机构进行独立控制，直至完成所述真空感应炉的加热工艺。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及冶金设备技术领域，更为具体地，涉及一种真空感应炉电源配置方法及加热方法。
背景技术
[0002]工业应用一般需要大功率真空电源，目前真空感应电源最大约12500KW，但是，其电压不宜超过950-1250V，电压再大会发生辉光放电，使设备无法正常工作，同时功率加大会导致电流迅速增大而超过感应铜管的极限，并且，当真空电压高于950伏时发生真空电晕或极间起火现象，由此极大地限制了真空电源的大型化。
[0003]目前，在真空感应炉的实际应用中，对于需要单炉功率更大的情况，现有技术中的可控硅或IGBT电源无法满足大功率要求。
[0004]需要说明的是：在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
[0005]鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种真空感应炉电源配置方法及加热方法，以解决现有技术中，在真空感应炉的实际应用中，对于需要单炉功率更大的情况，现有的可控硅或IGBT电源无法满足大功率要求的问题。
[0006]本发明提供一种真空感应炉电源配置方法，包括如下步骤：
[0007]在真空感应炉的坩埚外侧壁上，沿竖直方向排列套设至少两个独立电加热机构;
[0008]将排列设置在所述坩埚外侧壁上的每个独立电加热机构的电源接头引出至所述真空感应炉的真空空间外部，并在所述真空感应炉的外部，对应于每个所述独立电加热机构均设置相应的控制电源柜;
[0009]将每个所述独立电加热机构的电源接头与所述相应的控制电源柜的出线端连接，完成对所述真空感应炉的电源配置。
[0010]此外，优选的方案是，所述在真空感应炉的坩埚外侧壁上，沿竖直方向排列套设至少两个独立电加热机构，包括：
[0011]根据所述坩埚的加热位置面积和预设真空电压限值，设计所述独立电加热机构在所述坩埚外侧壁上的布设方案;其中，所述布设方案包括所述独立电加热机构的数量和每个独立电加热机构在所述坩埚外侧壁上的位置;
[0012]根据所述布设方案，由上至下依次将所述独立电加热机构排列设置在所述坩埚外侧壁上。
[0013]此外，优选的方案是，所述独立电加热机构包括一个单体IGBT或至少两个并联的单体IGBT或至少两个串联的单体IGBT。
[0014]此外，优选的方案是，所述独立电加热机构包括一个可控硅真空电源感应线圈或至少两个并联的可控硅真空电源感应线圈或至少两个串联的可控硅真空电源感应线圈。
[0015]此外，优选的方案是，在所述可控硅真空电源感应线圈的外部设置有磁轭。
[0016]此外，优选的方案是，当所述独立电加热机构包括至少两个并联的可控硅真空电源感应线圈或至少两个串联的可控硅真空电源感应线圈时，每个所述可控硅真空电源感应线圈到相应的控制电源柜的输出阻抗相同。
[0017]此外，优选的方案是，所述将排列设置在所述坩埚外侧壁上的每个独立电加热机构的电源接头引出至所述真空感应炉的真空空间外部，包括：
[0018]将所述每个独立电加热机构的接头作为电源接头由所述真空感应炉的真空密封法兰板引出至所述真空感应炉的真空空间外部。
[0019]此外，优选的方案是，所述将排列设置在所述坩埚外侧壁上的每个独立电加热机构的电源接头引出至所述真空感应炉的真空空间外部，包括：
[0020]将所述每个独立电加热机构的接头与水冷电缆的一端连接，并将所述水冷电缆的另一端作为电源接头;
[0021]将所述电源接头由所述真空感应炉的真空密封法兰板引出至所述真空感应炉的真空空间外部。
[0022]此外，优选的方案是，在所述对应于每个所述独立电加热机构均设置相应的控制电源柜的过程中，
[0023]每个所述独立电加热机构对应一个相应的控制电源柜;
[0024]所述控制电源柜包括柜体和设置在所述柜体内部的变压器、整流器、以及逆变器;其中，所述变压器与输电线连接，所述整流器与所述变压器连接，在所述整流器与所述变压器之间设置有开关，所述逆变器与所述整流器连接，在所述逆变器的输出侧连接有出线端。
[0025]本发明提供一种真空感应炉的加热方法，采用如上所述的真空感应炉电源配置方法对真空感应炉的加热位置进行加热电源配置，并基于预设加热工艺要求，通过所述控制电源柜对相应的独立电加热机构进行独立控制，直至完成所述真空感应炉的加热工艺。
[0026]从上面的技术方案可知，本发明提供的真空感应炉电源配置方法及加热方法，通过在真空感应炉的坩埚外侧壁上，沿竖直方向排列套设至少两个独立电加热机构，并在真空感应炉的外部，对应于每个独立电加热机构均设置相应的独立的控制电源柜，独立电加热机构的电源接头与相应的控制电源柜的出线端连接，从而共同组成一个总电源，可满足真空感应炉大功率电源的需求，有效解决了现有技术中，因电源电压过高而发生真空电晕放电的问题;能够满足感应线圈铜管的电流限流的技术要求;并且在安装和拆除时可分别从真空感应炉中吊出独立电加热机构，便于安装、拆卸和检修;还可根据加热工艺要求，通过控制电源柜对相应的独立电加热机构进行独立控制，从而优化加热工艺。
[0027]为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
[0028]通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。
[0029]图1为根据本发明实施例的真空感应炉电源配置方法的流程图;
[0030]图2为根据本发明实施例的真空感应炉加热电源的结构示意图;
[0031]图3为根据本发明另一实施例的真空感应炉加热电源的结构示意图;
[0032]图4为根据本发明实施例的真空感应炉电源配置的原理图。
[0033]在附图中，1-独立电加热机构，2-控制电源柜，21-变压器，22-整流器，23-逆变器，24-开关，31-坩埚，32-真空空间，33-真空罐，34-真空系统，35-进料通道，4-水冷电缆，5-输电线。
[0034]在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
[0035]在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
[0036]针对前述提出的现有技术中，在真空感应炉的实际应用中，对于需要单炉功率更大的情况，现有的可控硅或IGBT电源无法满足大功率要求的问题，提出了一种真空感应炉电源配置方法及加热方法。
[0037]以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
[0038]为了说明本发明提供的真空感应炉电源配置方法及加热方法，图1示出了根据本发明实施例的真空感应炉电源配置方法的流程;图2示出了根据本发明实施例的真空感应炉加热电源的结构;图3示出了根据本发明另一实施例的真空感应炉加热电源的结构;图4示出了根据本发明实施例的真空感应炉电源配置的原理。
[0039]如图1至图4共同所示，本发明提供的真空感应炉电源配置方法，包括如下步骤：
[0040]步骤S1、在真空感应炉的坩埚3外侧壁上，沿竖直方向排列套设至少两个独立电加热机构1;
[0041]步骤S2、将排列设置在坩埚31外侧壁上的每个独立电加热机构1的电源接头引出至真空感应炉的真空空间32外部，并在真空感应炉的外部，对应于每个独立电加热机构1均设置相应的控制电源柜2;
[0042]步骤S3、将每个独立电加热机构1的电源接头与相应的控制电源柜2的出线端连接，完成对真空感应炉的电源配置。
[0043]需要说明的是：本发明中的真空感应炉的主体结构为现有技术中的成熟结构，其包括真空罐33，在真空罐33上开设有真空连接孔，以与真空系统34连接，从而使真空罐33的内部形成真空空间32。在真空空间32内设置有坩埚31，在坩埚31的外部通过围设电加热机构以使坩埚31具有加热功能，目前现有技术中，一般在坩埚31的外部通过连接一整个加热电源(可控硅或IGBT电源)对坩埚31进行加热，由于真空电压的限制，因此，限制了真空电源的大型化。对于需要单炉功率更大的情况，现有技术中的可控硅或IGBT电源无法满足大功率要求。由此，本发明通过将数个成熟安全的单独电源(独立电加热机构)应用到一个坩埚31上，从而构成真空大型电源，以满足工业应用需求。在加热坩埚31的内侧壁上设置有竖向的进料通道35，以用于从外部将原料加入至坩埚31的内部。
[0044]通过在真空感应炉的坩埚31外侧壁上，沿竖直方向排列套设至少两个独立电加热机构1，并在真空感应炉的外部，对应于每个独立电加热机构1均设置相应的独立的控制电源柜2，独立电加热机构1的电源接头与相应的控制电源柜2的出线端连接，从而共同组成一个总电源，可满足真空感应炉大功率电源的需求，有效解决了现有技术中，因电源电压过高而发生真空电晕放电的问题;能够满足感应线圈铜管的电流限流的技术要求;并且在安装和拆除时可分别从真空感应炉中吊出独立电加热机构，便于安装、拆卸和检修;还可根据加热工艺要求，通过控制电源柜对相应的独立电加热机构进行独立控制，从而优化加热工艺。
[0045]作为本发明的一个优选方案，在真空感应炉的坩埚31外侧壁上，沿竖直方向排列套设至少两个独立电加热机构1，包括：
[0046]根据坩埚31的加热位置面积和预设真空电压限值，设计独立电加热机构1在坩埚31外侧壁上的布设方案;其中，布设方案包括独立电加热机构1的数量和每个独立电加热机构1在坩埚31外侧壁上的位置;
[0047]根据所述布设方案，由上至下依次将独立电加热机构1排列设置在坩埚31外侧壁上。
[0048]具体的，根据坩埚31的加热位置面积和预设真空电压限值(根据实际情况确定具体值)，确定出独立电加热机构1的数量和不同的独立电加热机构1在坩埚31外侧壁上的位置，然后根据该布设方案，在坩埚31的加热位置由上至下依次将独立电加热机构1排列设置在坩埚31外侧壁上。
[0049]作为本发明的一个优选方案，独立电加热机构1包括一个单体IGBT或至少两个并联的单体IGBT或至少两个串联的单体IGBT。
[0050]具体的，本发明中的单体IGBT指的是IGBT高频感应加热模块，其单体结构为现有技术中的成熟应用，在本发明中，可将一个单体IGBT作为独立电加热机构1，也可由多个单体IGBT通过串联或并联后作为独立电加热机构1，对此本发明不做特别限定。
[0051]作为本发明的一个优选方案，独立电加热机构1包括一个可控硅真空电源感应线圈或至少两个并联的可控硅真空电源感应线圈或至少两个串联的可控硅真空电源感应线圈。
[0052]具体的，单个的可控硅真空电源感应线圈为现有技术中的成熟应用，在本发明中可将一个可控硅真空电源感应线圈作为独立电加热机构1，也可由多个可控硅真空电源感应线圈通过串联或并联后作为独立电加热机构1，对此本发明不做特别限定。
[0053]需要说明的是：无论独立电加热机构1为单体IGBT或可控硅真空电源感应线圈，亦或者为单体IGBT与可控硅真空电源感应线圈组合，对于不同的独立电加热机构1，其具体的单体IGBT或可控硅真空电源感应线圈的构成数量、连接方式以及功率均可不同也可相同，并且独立电加热机构1的数量可根据实际需要确定，对此本发明不做特别限定，如图2和图3所示，在图2中，每个独立电加热机构1包括的单体IGBT或可控硅真空电源感应线圈数量相同，在图3中，独立电加热机构1包括的单体IGBT或可控硅真空电源感应线圈数量存在不同。
[0054]作为本发明的一个优选方案，在可控硅真空电源感应线圈的外部设置有磁轭。
[0055]具体的，在感应线圈外可加装相应磁轭，以防止感应线圈漏磁造成人员伤害和功率的无功损失。
[0056]作为本发明的一个优选方案，当独立电加热机构1包括至少两个并联的可控硅真空电源感应线圈或至少两个串联的可控硅真空电源感应线圈时，每个可控硅真空电源感应线圈到相应的控制电源柜的输出阻抗相同。
[0057]具体的，各个独立电加热机构1到相应的感应线圈的输出阻抗相同或相近，以使独立电加热机构1对坩埚31加热均匀。
[0058]作为本发明的一个优选方案，将排列设置在坩埚31外侧壁上的每个独立电加热机构1的电源接头引出至真空感应炉的真空空间32外部，包括：
[0059]将每个独立电加热机构1的接头作为电源接头由真空感应炉的真空密封法兰板引出至真空感应炉的真空空间32外部。
[0060]作为本发明的一个优选方案，将排列设置在坩埚31外侧壁上的每个独立电加热机构1的电源接头引出至真空感应炉的真空空间32外部，包括：
[0061]将每个独立电加热机构1的接头与水冷电缆4的一端连接，并将水冷电缆4的另一端作为电源接头;
[0062]将电源接头由真空感应炉的真空密封法兰板引出至真空感应炉的真空空间32外部。
[0063]具体的，各独立电加热机构1可直接接到真空罐33壁上的真空密封法兰板上引出到大气下的真空罐33外，或通过水冷电缆4接到真空罐33侧壁上的真空密封法兰板上引出到大气下的真空罐33外，两种方式均可，对此本发明不做特别限定。
[0064]作为本发明的一个优选方案，在对应于每个独立电加热机构1均设置相应的控制电源柜2的过程中，
[0065]每个独立电加热机构1对应一个相应的控制电源柜2;
[0066]控制电源柜2包括柜体和设置在柜体内部的变压器21、整流器22、以及逆变器23;其中，变压器21与输电线5连接，整流器22与变压器21连接，在整流器22与变压器21之间设置有开关24，逆变器23与整流器22连接，在逆变器23的输出侧连接有出线端。
[0067]具体的，本发明中的上述控制电源柜2为基础的电源柜结构，每个控制电源柜2可单独控制相应的独立电加热机构1。
[0068]本发明提供的真空感应炉的加热方法，采用本发明如上的真空感应炉电源配置方法对真空感应炉的加热位置进行加热电源配置，并基于预设加热工艺要求，通过控制电源柜2对相应的独立电加热机构1进行独立控制，直至完成真空感应炉的加热工艺。
[0069]通过上述具体实施方式可看出，本发明提供的真空感应炉电源配置方法及加热方法，通过在真空感应炉的坩埚外侧壁上，沿竖直方向排列套设至少两个独立电加热机构，并在真空感应炉的外部，对应于每个独立电加热机构均设置相应的独立的控制电源柜，独立电加热机构的电源接头与相应的控制电源柜的出线端连接，从而共同组成一个总电源，可满足真空感应炉大功率电源的需求，有效解决了现有技术中，因电源电压过高而发生真空电晕放电的问题;能够满足感应线圈铜管的电流限流的技术要求;并且在安装和拆除时可分别从真空感应炉中吊出独立电加热机构，便于安装、拆卸和检修;还可根据加热工艺要求，通过控制电源柜对相应的独立电加热机构进行独立控制，从而优化加热工艺。
[0070]如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的真空感应炉电源配置方法及加热方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的真空感应炉电源配置方法及加热方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
说明书附图(4)
声明：
“真空感应炉电源配置方法及加热方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：北京中冶设备研究设计总院有限公司
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2025年03月21日 ~ 23日 
