中频电炉专家介绍中频感应电炉的优势和发展

发布日期：2010-12-12 | 点击：14

当前，中频电源及中频感应电炉、保温炉、热处理炉等金属熔炼生产设备，因其具有易于变换熔炼品种、便于控制熔炼质量，操作灵活简单和功率密度大、熔炼速度快、热效率高、起熔方便等诸多优点而受到了冶金铸造和轧辊生产厂家的青睐。很多铸造厂和轧辊生产厂都相继购买并安装了中频感应电炉以替代传统的冲天炉和工频电炉。例如，以强科技、兴大业而著称的江苏省宜兴市共昌轧辊有限公司，2001年6月因新建了现代化的全中频电炉车间而取得了可喜的生产经营业绩及显著的技术经济效益。为了进一步推动中频感应电炉的普及推广工作，自1966年瑞士公司BBC研制成功第一台感应熔炼的晶闸管中频电源装置以来，各工业发达国家相继推出了系列产品，并很快替代了传统的中频发电机旋转式变频电源和各种陈旧的冶炼设备和加热设备。由于晶闸管中频电源效率高，制造周期短，安装简单，易于实现自动化控制，其应用范围遍及感应熔炼、保温、透热、淬火、烧结钎焊等各工业领域，近期又在环保、粮食储存、种子处理、殡葬等领域获得了应用，显示出强大的生命力。随着微电子技术的快速发展，中频电源发生了很大的变革，应用微电子技术，使中频电源的控制功能大为扩展和增强，提高了可靠性、稳定性，电源功率越做越大，体积越做越小，成本也越来越少，受到了工业界人士的一致认可和欢迎。目前世界上中频熔炼炉容量已超过20吨，保温炉容量已超过50吨，各种金属自动化加热更是广泛使用。

一、中频感应电炉的特点和优势中频感应电炉的成套装置，是把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。这种涡流同样具有中频电流的一些性质，即，金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量。例如，把一根金属圆柱体放在有交变中频电流的感应圈里，金属圆柱体没有与感应线圈直接接触，通电线圈本身温度已很低，可是圆柱体表面被加热到发红，甚至熔化，而且这种发红和熔化的速度只要调节频率大小和电流的强弱就能实现。如果圆柱体放在线圈中心，那么圆柱体周边的温度是一样的，圆柱体加热和熔化也没有产生有害气体、强光污染环境。正因为中频感应电炉有以上的优点，在各种行业得到了广泛推广使用。例如，在轧辊行业：3年前多数轧辊厂使用冲天焦炭炉冶炼铁水，冲天炉出来的铁水成分无法调节，温度难控制，浇铸成的轧辊质量差，成品率低、效益差。而且这种冲天炉的铁水温度无法升到 1600℃，因此也不能生产高档的钢轧辊，使我国高档轧辊都依赖进口。在这一二年中，我国主要轧辊生产厂相继采用了中频感应电炉冶炼铁水、合金钢水生产轧辊，使我国轧辊生产水平上了一个大台阶，取得了明显的效益。在铸造行业，由于国外的中频电炉价格昂贵，使国内很多用户望而却步，只能购买工频电炉来冶炼铁水、钢水。由于工频50周频率太低，因此第一炉启动后，功率补偿困难，只能慢慢地补偿，要过几小时才能满功率输出，浪费了时间，降低了效率。铁水冶炼好后不能把铁水全倒光，还需留一部分铁水在炉子里，否则第二次无法启动冶炼。由于频率低，铁水在炉内翻滚太厉害，把渣和夹杂物都搅拌在液体中，影响钢水质量。使用这种设备用户有苦难言，因此最近把工频炉改造成中频电炉的单位越来越多。某一铸造厂把一套3吨工频炉改为中频炉后，使用得心应手，效益明显提高，因此工频炉逐步被冶炼行业所淘汰，由中频感应炉替代为大势所趋。在冶炼行业早期电弧炉使用也很多，这种设备是电极通过碳棒相互短路产生短路大电流再产生高温来熔化铁水或钢水。这种设备不足之处是，在产生高温同时会产生刺眼的弧光，刺伤操作工的眼睛，同时产生有害的粉末气体，污染环境，在产生1000℃以上高温的同时，把钢水中的宝贵元素也烧损，使钢水和元素的有效收得率下降，增加了成本，同时烧损炉壁。特别是小吨位电炉炉衬寿命很低，国家经贸委有关部门已明确规定不能使用10吨以下电弧炉，因此这些使用单位纷纷用中频电炉来取代电弧炉，以提高企业效益。

二、我国中频感应电炉的发展情况我国中频感应电炉的研究制造也比较早，在1969年原一机部已开始有组织的研制，但由于种种原因，直到1996年前我国中频感应电炉还处于低水平的生产状态，中频电源功率在1000kW左右徘徊，电炉在2吨左右，中频关键的触发系统普遍采用分立元件，控制交流采用开环控制，使用稳定性普遍较差。前一时期，国产中频感应电炉信誉不好，而大功率、大吨位的中频感应电炉主要依赖从欧、美进口，由于价格昂贵（是我国产品的5～10倍），使用单位不多，直接影响我国冶金行业的高质量产品开发。随着我国和世界经济接轨的步伐加快，在冶炼、铸造、热加工行业，对使用可靠稳定的大功率中频电源和大吨位熔炼炉、感应加热炉的需求急速上升，在这种状况下，大功率、大吨位、感应电炉的国产化迫在眉睫，为此国内电炉厂商都在全力开发这种产品和世界接轨。

三、新世纪中频电炉展望我国加入W TO后，冶金铸造业在我国要大力发展，世界发达国家趁机全力把铸件推向中国市场，显而易见，国内对中频感应电炉的需求也急速上升，产品市场大了，竞争也越来越激烈。世界一流的生产厂商，产品价格虽高，可用高技术来占领市场，但由于生产成本高（特别是工程技术人员工资高），在中国的市场正在缩小。中国一流的中频电炉生产厂商正在日新月异地接近世界先进水平，虽然还有差距，但由于价格合理，服务好而急速扩大市场，并正在推向世界市场。

中频炉和工频炉主要有以下区别：

1、中频炉功率密度较大,生产率高.即在相同搅拌力,相同容量情况下,中频炉可输入3倍于工频炉的功率,换句话说,相同功率中频炉坩埚尺寸仅为工频炉坩埚尺寸的三分之一.在较大炉子中,由于感应器线罄电流和电压的影响,中频炉输入功率大约为工频炉输入功率的二陆.因此中频炉平均电耗较工频炉低.

2、中频炉每次熔炼时可将炉料倒空,易更换被熔金属品种,起熔快,不需起熔体,使用方便.而工频炉则需留部分剩余铁水,供下炉4起熔用,否则要用起熔块.

3、在相同生产率条件下,选用的中频炉容量小,所以占地面积小,炉衬材料用量少,运行费用低

4、中频炉作业可靠性高和设备利用率提高.

5、中频炉与工频炉相比搅拌力小,金属对炉衬冲刷小,炉衬寿命长.近几年,随着可控硅中频电源技术的发展,大型高功率中频炉得到较快地发展,已为愈来愈多的用户所采用,有逐步取代中小型工频炉的趋势.现对工频炉和中频炉的能耗进行比较和分析,提供必要的技术数据作为可行性分析和方案选择的参考

中频炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频（300HZ以上至1000 HZ）的电源装置，配上感应圈及补偿电容器，应用电磁感应原理的加热设备，广泛用于有色金属的熔炼、加热。如熔练生铁，普通钢、不锈钢、工具钢、铜、铝、金、银及合金等；透热锻造用途的钢件、铜件，用于挤压成形的铝锭等，对金属进行调质、淬火等热处理。中频炉加热装置具有体积小，重量轻、效率高、热加工质量优及有利环境等优点，正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃油炉及普通电阻炉，是新一代的金属加热设备。

中频炉是铸造车间的主要设备，其工作的稳定性、可靠性及安全性是流水作业的铸造生产线正常和稳定工作的保证。

工频感应炉

作用：冶炼灰口铸铁，可锻铸铁，球墨铸铁和合金铸铁，此外，还可作为保温炉使用。

一．组成：

1．炉体部分：感应炉（两台：一台用于冶炼，另一台备用），炉盖，炉架，倾炉油缸，炉盖移动启闭装置。

2．电气：电源变压器，主接触器，平衡电抗器，平衡电容器，补偿电容器和电气控制台。

3．水冷系统：包括电容器冷却，感应器冷却和电缆冷却，冷却水系统由水泵和循环水池或冷却塔以及管道阀门等组成。

4．液压系统：包括油箱，油泵，油泵电机，液压系统管道与阀门和液压操作台等。

二．主回路

1．电源变压器：小容量工频炉（1吨以下），可以不使用电源变压器，直接从低压电网联接，大容量的炉子必须使用。

特点：我国一次电压均为10000V，二次电压可调节。

2．三相功率平衡装置：工频感应炉属于单相负载，尽管炉子的感应线圈分相供电，但是由于冶炼过程炉内铁水和炉料的阻抗变化，也会引起三相不平衡。配三相平衡装置使单相负载转化为三相负载。