中頻感應(yīng)熔煉爐及其特點(diǎn)

中頻感應(yīng)熔煉爐及其特點(diǎn)中頻感應(yīng)熔煉爐工作頻率在50Hz-10kHz之間，需用變頻器予以調(diào)頻。中頻感應(yīng)熔煉爐以其電效率和熱效率高、熔煉時(shí)間短、耗電較省、占地較少、投資較低、生產(chǎn)靈活和易于實(shí)施過程自動(dòng)化等，比工頻感應(yīng)熔煉爐更有優(yōu)勢(shì)。它適合熔煉各種鑄鐵，特別適合熔煉合金鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵，并對(duì)爐料的適應(yīng)性較強(qiáng)，爐料的品種和塊度可在較寬范圍內(nèi)變動(dòng)。中頻感應(yīng)熔煉爐具備其它鑄鐵熔煉用爐沒有的優(yōu)點(diǎn)，使其近年來得到令人矚目的發(fā)展，并在鑄鐵生產(chǎn)中廣泛采用。可控硅變頻器中頻感應(yīng)熔煉爐的發(fā)展得益于可控硅變頻器的使用。這種變頻器通過直流中間回路，用電子裝置將三相交流電頻率轉(zhuǎn)換為所需的頻率，其效率95%-98%。新一代變頻器采用數(shù)控電子線路為變頻器提供了各種控制調(diào)節(jié)和保護(hù)功能。中頻感應(yīng)熔煉爐使用的變頻器額定功率不斷提高，9000kW變頻器連接在12t的爐子上,鐵液的熔化率為18t/h;將中頻感應(yīng)熔煉爐功率密度提高到1000kW/t,能使熔化期縮短到35min。感應(yīng)熔煉爐的熔化率依爐子的容量而變化，一般中頻感應(yīng)熔煉爐熔化鐵液的熔化率為0.14-35t/h。例如，使用2t容量的爐子，可得到2-2.38t/h的熔化率，使用12t容量的爐子則可達(dá)到18-21t/h的熔化率；而采用工頻感應(yīng)熔煉爐熔化冷料的熔化率是：115t爐為0.75t/h、3t爐為1.5t/h、5t爐為2.5t/h、10t爐為4t/h?？梢娭蓄l感應(yīng)熔煉爐的熔化率遠(yuǎn)大于工頻感應(yīng)熔煉爐，這就可在選擇鑄鐵生產(chǎn)熔煉設(shè)備時(shí)以小代大，使用較小容量的中頻感應(yīng)熔煉爐代替較大容量的工頻感應(yīng)熔煉爐，既減少了占地面積，又降低了投資，也保證了鐵液的連續(xù)供應(yīng)，對(duì)于連續(xù)作業(yè)、生產(chǎn)能力較大的鑄鐵生產(chǎn)廠家十分有利。將中頻感應(yīng)熔煉爐用于連續(xù)鑄造和離心鑄造球墨鑄鐵管生產(chǎn)的鐵液熔煉,以它代替沖天爐，或與高爐、沖天爐進(jìn)行雙聯(lián)，其生產(chǎn)能力將可得到充分發(fā)揮。中頻感應(yīng)熔煉爐電效率和熱效率高，不但提高了熔化率、縮短了熔化時(shí)間，其單位電耗也相應(yīng)降低。與工頻感應(yīng)熔煉爐相比，其電耗可從700kW?h/t降低到515-580kW?h/t。有關(guān)資料表明，在考慮爐渣的熔化和過熱所需能量損失的情況下，中頻感應(yīng)熔煉爐冷啟動(dòng)時(shí)，單位電耗為580kW?h/t,熱爐操作時(shí),單位電耗為505-545kW?h/t,如果連續(xù)加料操作，則單位電耗僅為494kW?h/t。爐體結(jié)構(gòu)隨著中頻感應(yīng)熔煉爐功率密度的不斷提高，對(duì)爐子的安全性、爐襯壽命和噪音等要求越來越高，爐體結(jié)構(gòu)的合理性也越來越為人們所重視，其中重型鋼殼爐具有耐久性強(qiáng)、效率和生產(chǎn)率高、噪音小、易于維護(hù)檢修等許多優(yōu)點(diǎn)。重型鋼殼爐與框架爐不同，它有一個(gè)開有多個(gè)較大檢查口的高強(qiáng)度環(huán)形鋼殼，爐子運(yùn)行時(shí)，檢查口是關(guān)閉的，檢查時(shí)每個(gè)檢查口均可打開。重型鋼殼爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)，可以避免傾爐出鐵澆注時(shí)可能引起的變形，延長了爐襯壽命。而且由于封閉的堅(jiān)固鋼殼及其內(nèi)部可增加吸音隔離材料，使得工作噪音大大降低。結(jié)實(shí)的鋼殼還能夠有效地保護(hù)感應(yīng)線圈避免飛濺金屬的危險(xiǎn)，使?fàn)t子在運(yùn)行過程中具有最大的安全性。為有效地隔熱保溫并提高爐襯壽命，重型鋼殼爐還于頂部和底部分別設(shè)置了冷卻環(huán)，起到了均勻爐襯溫度、降低熱膨脹作用。低能耗、高強(qiáng)度的不銹鋼冷卻環(huán)，大大提高了爐子效率。重型鋼殼爐不僅有堅(jiān)固的鋼殼，而且設(shè)計(jì)了專門用于感應(yīng)熔煉爐的厚壁管結(jié)構(gòu)線圈，并通過正確選擇感應(yīng)線圈的匝間距離，使得線圈的轉(zhuǎn)換效率最高、電阻最小。一方面，厚壁管感應(yīng)線圈載流面積大、壁厚均勻，不易發(fā)生因電孤和膨脹引起的破壞；另一方面，線圈采用特殊的支撐系統(tǒng)，每一匝都被牢牢鎖緊，剛性好，減少了由于電磁力引起的震動(dòng)，大大延長了爐襯的使用壽命。另外，這種感應(yīng)線圈的周圍覆蓋了59%的磁軛，有效地改變了磁場的分布；同時(shí),隔離緩沖墊也降低了噪音和振動(dòng)，增加了磁軛的效率。重型鋼殼爐還采用感應(yīng)線圈延伸并超過爐襯底部的加長線圈設(shè)計(jì)，從而使得從爐體頂部到底部的爐料負(fù)載與磁場的藕合非常均勻，提高了能量轉(zhuǎn)換效率，也減少了因磁場產(chǎn)生的攪拌力對(duì)底部爐襯的影響。生產(chǎn)靈活性中頻感應(yīng)熔煉爐在生產(chǎn)安排上有較大的彈性，熔化操作有較大的靈活性。工頻感應(yīng)熔煉爐，要求不間斷地工作，每爐鐵液也不宜倒空，因?yàn)殚g斷工作會(huì)增加冷啟動(dòng)，而冷啟動(dòng)不但增加熔化時(shí)間和能耗，而且每次都還必須使用啟動(dòng)塊。中頻感應(yīng)熔煉爐在間斷短時(shí)間使用時(shí)，則不需使用啟動(dòng)塊就可進(jìn)行冷啟動(dòng)，鐵液也可從爐內(nèi)倒空，更換爐料十分方便，利于實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)的材質(zhì)更換，便于生產(chǎn)組織安排，這對(duì)于主要承擔(dān)一些非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的制造，而鑄件需求量大、批量小、品種較多的鋼鐵冶金行業(yè)中的機(jī)修廠的生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。除渣與修爐中頻感應(yīng)熔煉爐生產(chǎn)率高，熔化期可縮短到35min左右，為了最大限度地利用爐子的功率，必須盡可能快地除渣。利用撇渣器或人工除渣，效果差、時(shí)間長、勞動(dòng)條件惡劣。為此，提出了將爐子后傾出渣的方法，即將爐體后傾20-25°,通過爐體頂部后邊的開槽把爐渣倒入運(yùn)輸車?yán)?。該方法既快捷又方便。中頻感應(yīng)熔煉爐工作一個(gè)爐役后，必須進(jìn)行修爐。為了縮短更換爐襯耐火材料的停爐時(shí)間,必須采用機(jī)械化手段，振動(dòng)筑爐機(jī)和爐襯推出機(jī)就成了大型中頻感應(yīng)熔煉爐的主要配件。爐襯推出機(jī)可在爐襯耐火材料未完全冷卻時(shí)將其推出，進(jìn)一步縮短了修爐時(shí)間，改善了勞動(dòng)環(huán)境。雙供電電源中頻感應(yīng)熔煉爐的一個(gè)突破性發(fā)展是用一套供電系統(tǒng)向兩臺(tái)爐體供電，實(shí)現(xiàn)了無生產(chǎn)間隔作業(yè)的工作制度。實(shí)踐證明，一臺(tái)感應(yīng)熔煉爐的總有效功率通常在整個(gè)熔化期不能充分利用，在測(cè)定鐵液溫度、取樣、除渣、出鐵，尤其在澆注的情況下，都要降低功率或切斷電源。如果澆注時(shí)間較長，利用率只有50%左右,要想達(dá)到所需的生產(chǎn)率，電源設(shè)備的額定功率須是利用率為90%的118倍。為了解決這個(gè)問題，研制成功了一種雙電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用兩個(gè)相同的換流器和電容器組，每臺(tái)爐體使用一組，但都用共同的整流器和變壓器來供電。每一個(gè)換流器均可單獨(dú)控制，能夠?qū)⒖傆行Чβ室匀我獗壤峙浣o兩臺(tái)爐體。這種系統(tǒng)除對(duì)一臺(tái)爐體保溫提供充足電力外，其余功率都可用于另一臺(tái)爐體熔化鐵液。這種電源能實(shí)現(xiàn)同時(shí)向兩臺(tái)爐體送電，完全避免了切換開關(guān)或另加一套電源，不必在熔煉過程中將電源切換到保溫爐體上，以便保持必要的澆注溫度，從而實(shí)現(xiàn)了熔煉和保溫兩功能。當(dāng)一臺(tái)爐體處于維修狀態(tài)時(shí)，電源可與此爐隔離，而只給另一臺(tái)爐體供電，也增加了安全性。自動(dòng)化程度中頻感應(yīng)熔煉爐采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，自動(dòng)化程度較高。大功率中頻感應(yīng)熔煉爐，熔化期較短、過熱率較大，只有采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，才能發(fā)揮設(shè)備的潛力，并對(duì)工廠和操作人員提供有效保護(hù)。目前，大型中頻感應(yīng)熔煉爐已裝備了比較完整的計(jì)算機(jī)輔助監(jiān)視和控制系統(tǒng)，其主要功能包括：(1)當(dāng)爐子坩蝸中的鐵液達(dá)到預(yù)編程溫度時(shí)，保證自動(dòng)降低爐子功率;(1)監(jiān)測(cè)、計(jì)算和控制鐵液溫度;為新爐襯提供自動(dòng)燒結(jié)程序；確定達(dá)到鐵液要求的C、Si及其它添加元素的數(shù)量；具有一臺(tái)自動(dòng)冷啟動(dòng)裝置。熔煉管理系統(tǒng)是通過易讀的顯示屏提供診斷結(jié)果和電源、爐體運(yùn)行過程的各種信息的。如果非正常狀態(tài)啟動(dòng)了報(bào)警系統(tǒng)，熔煉管理系統(tǒng)將提供問題所在，并可將這些故障信息存儲(chǔ)