感應(yīng)爐

感應(yīng)爐工頻

工頻感應(yīng)爐是以工業(yè)頻率的電流(50或60赫茲)作為電源的感應(yīng)電爐。工頻感應(yīng)電爐已發(fā)展成一種用途比較廣泛的冶煉設(shè)備。它主要作為熔化爐用來冶煉灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和合金鑄鐵。此外，還作為保溫爐使用，同前，工頻感應(yīng)爐已代替沖天爐成為鑄造生產(chǎn)方面的

主要設(shè)備，和沖天爐相比，工頻感應(yīng)爐具有鐵水成分和溫度易于控制、鑄件中的氣體與夾雜物的合量低、不污染環(huán)境、節(jié)約能源和改善了勞動條件等許多優(yōu)點(diǎn)。因此，近年來工頻感應(yīng)爐得到迅速發(fā)展。

工頻感應(yīng)爐全套設(shè)備包括四大部分。

1．爐體部分

冶煉鑄鐵的工頻感應(yīng)爐爐體部分由感應(yīng)爐(兩臺，一臺用于冶煉，另一臺備用)、爐蓋、爐架、傾爐油缸、爐蓋移動啟閉裝置等組成。

2．電氣部分

電氣部分由電源變壓器、主接觸器、平衡電抗器、平衡電容器、補(bǔ)償電容器和電氣控制臺等組成。

3．水冷系統(tǒng)

冷卻水系統(tǒng)包括電容器冷卻，感應(yīng)器冷卻和軟電纜冷卻等。冷卻用水系統(tǒng)是由水泵和循環(huán)水池或冷卻塔以及管道閥門等組成。

4．液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)包括油箱、油泵、油泵電機(jī)、液壓系統(tǒng)管道與閥門和液壓操作臺等。

感應(yīng)爐中頻

中頻感應(yīng)爐所用電源頻率在150一10000赫茲范圍內(nèi)的感應(yīng)爐稱為中頻感應(yīng)爐，其主要頻率在150一2500赫茲范圍。國產(chǎn)小頻感應(yīng)爐電源頻率為150、1000和2500赫茲三種。

中頻感應(yīng)爐是一種適用于冶煉優(yōu)質(zhì)鋼與合金的特冶設(shè)備，和工額感應(yīng)爐相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）熔化速度快，生產(chǎn)效率高。中頻感應(yīng)爐的功率密度大，每噸鋼液的功率配置比工頻感應(yīng)爐約大20一30%。因此，在相同條件下中頻感應(yīng)爐的熔化速度快，生產(chǎn)效率高。

（2）適應(yīng)性強(qiáng)，使用靈活。中頻感應(yīng)爐每爐鋼液可以全部出凈，更換鋼種方便；而工頻感應(yīng)爐每爐鋼液不允許出凈，必須保留一部分鋼液供下爐啟動，因此更換鋼種不方便，只適用于冶煉單一品種鋼。

（3）電磁攪拌效果較好。由于鋼液承受的電磁力是與電源頻率的平方根成反比，因此中頻電源的攪拌力比工頻電源小。對于去除鋼中雜質(zhì)和均勻化學(xué)成分、均勻溫度來說，中頻電源的攪拌效果比較好。工頻電源過大的攪沖力使鋼液對爐襯的沖刷力增大，不僅降低精煉效果而且會降低坩堝壽命。

（4）起動操作方便。由于中頻電流的集膚效應(yīng)遠(yuǎn)大于工頻電流流，因此中頻感應(yīng)爐在起動時，對爐料沒有特殊要求，裝料后即可迅速加熱升溫；而工頻感應(yīng)爐則要求有專門制作的開爐料塊(與坩堝尺寸近似，約以坩堝高度一半的鑄鋼或鑄鐵塊)才能啟動加熱，而且升溫速度很慢。因此，在周期作業(yè)的條件下大多使用中頻感應(yīng)爐。起動方便帶來的另一個優(yōu)點(diǎn)是，在周期作業(yè)時可以節(jié)約電力。

中頻爐加熱裝置具有體積小，重量輕、效率高、熱加工質(zhì)量優(yōu)及有利環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)正迅速淘汰燃煤爐、燃?xì)鉅t、燃油爐及普通電阻爐，是新一代的金屬加熱設(shè)備。

由于以上優(yōu)點(diǎn)，中頻感應(yīng)爐近幾年來，不僅廣泛地用于鋼與合金的生產(chǎn)領(lǐng)域，而且在鑄鐵生產(chǎn)中，特別是在周期作業(yè)的鑄造車間也得到很快的發(fā)展。

感應(yīng)爐類別與用途

（1）加熱速度快、生產(chǎn)效率高、氧化脫炭少、節(jié)省材料與鍛模成本

由于中頻感應(yīng)加熱的原理為電磁感應(yīng)，其熱量在工件內(nèi)自身產(chǎn)生，普通工人用中頻電爐上班后十分鐘即可進(jìn)行鍛造任務(wù)的連續(xù)工作，不需燒爐專業(yè)工人提前進(jìn)行燒爐和封爐工作。不必?fù)?dān)心由于停電或設(shè)備故障引起的煤爐已加熱坯料的浪費(fèi)現(xiàn)象。

由于該加熱方式升溫速度快，所以氧化極少，每噸鍛件和燒煤爐相比至少節(jié)約鋼材原材料20-50千克，其材料利用率可達(dá)95%。

由于該加熱方式加熱均勻，芯表溫差極小，所以在鍛造方面還大大的增加了鍛模的壽命，鍛件表面的粗糙度也小于50um。

（2）工作環(huán)境優(yōu)越、提高工人勞動環(huán)境和公司形象、無污染、低耗能

感應(yīng)加熱爐與煤爐相比，工人不再受炎炎烈日下煤爐的烘烤與煙熏，達(dá)到環(huán)保部門的各項(xiàng)指標(biāo)要求，同時樹立了公司外在形象與鍛造業(yè)未來的發(fā)展趨勢。

（3）加熱均勻，芯表溫差極小，溫控精度高

感應(yīng)加熱其熱量在工件內(nèi)自身產(chǎn)生，所以加熱均勻，芯表溫差極小。應(yīng)用溫控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對溫度的精確控制，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和合格率。

感應(yīng)爐是利用物料的感應(yīng)電熱效應(yīng)而使物料加熱或熔化的電爐。感應(yīng)爐的主要部件有感應(yīng)器、爐體、電源、電容和控制系統(tǒng)等。

感應(yīng)爐的主要部件有感應(yīng)器、爐體、電源、電容和控制系統(tǒng)等。

在感應(yīng)爐中的交變電磁場作用下，物料內(nèi)部產(chǎn)生渦流從而達(dá)到加熱或著熔化的效果。在這種交變磁場的攪拌作用下，爐中材質(zhì)的成分和溫度均較均勻，鍛造加熱溫度可達(dá)1250℃，熔煉溫度可達(dá)1650℃。

感應(yīng)爐除能在大氣中加熱或熔煉外，還能在真空和氬、氖等保護(hù)氣氛中加熱或熔煉，以滿足特殊質(zhì)量的要求。感應(yīng)爐在透熱或熔煉軟磁合金、高阻合金、鉑族合金、耐熱、耐蝕、耐磨合金以及純金屬方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)。感應(yīng)爐通常分為感應(yīng)加熱爐和熔煉爐。

利用感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流加熱物料的一種電爐。若加熱金屬物料，則將其放在耐火材料制作的坩堝中。若加熱非金屬材料，則將物料放在石墨坩堝中。增加交流電頻率時，感應(yīng)電流頻率則相應(yīng)提高，產(chǎn)生的熱量增多。感應(yīng)電爐加熱迅速，溫度高，操作控制方便，物料在加熱過程中受污染少，能保證產(chǎn)品質(zhì)量。主要用于熔煉特種高溫材料，也可作為由熔體生長單晶的加熱和控制設(shè)備。

熔煉爐分為有芯感應(yīng)爐和無芯感應(yīng)爐兩類。

有芯感應(yīng)爐有鐵芯穿過感應(yīng)器，用工頻電源供電，主要用于各種鑄鐵、黃銅、青銅、鋅等金屬的熔煉和保溫，電效率達(dá)90%以上，能利用廢爐料，熔煉成本低，最大爐容達(dá)270噸 。

無芯感應(yīng)爐無鐵芯穿過感應(yīng)器，分為工頻感應(yīng)爐、三倍頻感應(yīng)爐、發(fā)電機(jī)組中頻感應(yīng)爐、可控硅中頻感應(yīng)爐、高頻感應(yīng)爐。

感應(yīng)爐配套設(shè)備

中頻感應(yīng)爐的成套設(shè)備包括：電源及電氣控制部分，爐體部分，傳動裝置及水冷系統(tǒng)。

感應(yīng)爐工作原理

當(dāng)交變電流通過感應(yīng)圈時，在線圈周圍產(chǎn)生交變磁場，爐內(nèi)導(dǎo)電材料在交變磁場作用下產(chǎn)生感應(yīng)電勢．在爐料表面一定深度形成電流（渦流），爐料靠渦流加熱熔化。

1887年英國人S.Z.弗蘭蒂（Sebestian Ziani de Ferranti）在英國首先取得明溝式有心感應(yīng)爐的專利，但未得到實(shí)際應(yīng)用 。

1917年美國人MR.J.R懷特（MR.J.R.Wyatt）開發(fā)了商品名為AJAX-WYATT的“潛溝式”（Sabmerged Register）有心感應(yīng)爐，并用于黃銅的熔煉，開創(chuàng)了有心感應(yīng)爐的工業(yè)應(yīng)用歷史。

20世紀(jì)20年代中期，電動發(fā)電機(jī)式（MG式）和電子管高頻振蕩式電源裝置相繼問世，有力地推動了中、高頻感應(yīng)熔煉爐和感應(yīng)加熱設(shè)備的發(fā)展。

1932年美國TOCCO公司完成了高頻淬火裝置的工業(yè)應(yīng)用開發(fā)。第二次世界大戰(zhàn)中，感應(yīng)透熱設(shè)備開始用于炮彈生產(chǎn)。第二次世界大戰(zhàn)后，工頻無心感應(yīng)爐獲得開發(fā)，50年代起在鑄造行業(yè)得到迅速發(fā)展。

1957年美國GE公司研制出晶閘管式變頻電源裝置，很快在中頻感應(yīng)爐上得到推廣、應(yīng)用，有力地推動了中頻感應(yīng)爐的發(fā)展。

20世紀(jì)末，中、高頻感應(yīng)加熱、感應(yīng)熔煉用變頻電源裝置基本上已全部靜止化。美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已有8～10 MW、0.2～10 kHz的晶閘管式中頻電源設(shè)備供應(yīng)市場。晶閘管式變頻電源已取代MG式，靜電感應(yīng)晶體管式、場效應(yīng)晶體管式變頻電源已逐步開始取代電子管式高頻電源。IGBT式變頻電源裝置和MOS柵控晶閘管MCT （MOS controlled thyristor）式變頻電源裝置已開始涉足10 kHz以下的中頻感應(yīng)加熱領(lǐng)域。晶閘管式、IGBT式和靜電感應(yīng)晶體管式中、高頻電源已分別可用到10，60，1000 kHz。

20世紀(jì)90年代以來，工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在感應(yīng)爐自動化操作、爐況監(jiān)控、故障診斷乃至熔煉與澆注的過程控制等方面的應(yīng)用日趨擴(kuò)大。由計(jì)算機(jī)控制的一臺電源同時向兩臺感應(yīng)爐供電的功率分配式感應(yīng)熔煉用新型電源設(shè)備已取得專利，并在感應(yīng)熔煉中得到應(yīng)用。

感應(yīng)爐的應(yīng)用，使鑄鐵生產(chǎn)進(jìn)入一個新階段，而中頻感應(yīng)爐以其熱效率和電效率高、熔煉時間短、耗電省、占地少、投資低和易實(shí)施過程自動化等優(yōu)點(diǎn)得到迅速發(fā)展。靜力變頻器的采用，使其在鑄鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用呈現(xiàn)新趨勢 。2100433B

感應(yīng)爐

感應(yīng)爐采用的交流電源有工頻 (50或60赫)﹑中頻(60～10000赫)和高頻(高於10000赫)3種。感應(yīng)爐的主要部件有感應(yīng)器﹑爐體﹑電源﹑電容和控制系統(tǒng)等。

簡史 1899年瑞典研制出第一臺有芯感應(yīng)爐。20世紀(jì)初﹐德國﹑瑞典﹑義大利開始試制中頻電爐﹐1927年出現(xiàn)了中頻感應(yīng)爐。從此感應(yīng)爐的數(shù)量和容量開始增加。無芯工頻感應(yīng)爐出現(xiàn)較晚﹐但在第二次世界大戰(zhàn)后得到迅速發(fā)展。1966年瑞士研制出可控硅中頻感應(yīng)爐。這種爐子的電效率高﹐容易實(shí)現(xiàn)自動控制。

特點(diǎn) 在感應(yīng)爐中的交變磁場作用下﹐金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦流而發(fā)熱熔化。在這種磁場的攪拌作用下﹐爐中的液態(tài)金屬的成分和溫度均較均勻﹐熔煉溫度可達(dá)1650℃。感應(yīng)爐除能在大氣中熔煉外﹐還能在真空和氬﹑氦等保護(hù)氣氛中熔煉﹐以滿足特殊質(zhì)量的要求。感應(yīng)爐在溶煉軟磁合金﹑高阻合金﹑鉑族合金﹑耐熱﹑耐蝕﹑耐磨合金以及純金屬方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)。

類別和應(yīng)用 感應(yīng)爐通常分為有芯感應(yīng)爐和無芯感應(yīng)爐兩類。有芯感應(yīng)爐有鐵芯穿過感應(yīng)器﹐如同一個帶鐵芯的變壓器﹐用工頻電源供電。有芯感應(yīng)爐主要用於各種鑄鐵﹑黃銅﹑青銅﹑鋅等金屬的連續(xù)熔煉和保溫﹐電效率達(dá)90%以上﹐能利用廢爐料﹐溶煉成本低﹐最大爐容達(dá)270噸。

感應(yīng)爐是利用物料的感應(yīng)電熱效應(yīng)而使物料加熱或熔化的電爐。感應(yīng)爐采用的交流電源有工頻( 50或60赫 )、中頻(150～10000赫）和高頻（高于10000赫）3種。感應(yīng)爐的主要部件有感應(yīng)器、爐體、電源、電容和控制系統(tǒng)（如圖1）等。在感應(yīng)爐中的交變電磁場作用下，物料內(nèi)部產(chǎn)生渦流從而達(dá)到加熱或著融化的效果。感應(yīng)爐通常分為感應(yīng)加熱爐和熔煉爐。熔煉爐有芯感應(yīng)爐和無芯感應(yīng)爐兩類。有芯感應(yīng)爐主要用于各種鑄鐵等金屬的熔煉和保溫，能利用廢爐料，熔煉成本低。無芯感應(yīng)爐分為工頻感應(yīng)爐、三倍頻感爐、發(fā)電機(jī)組中頻感應(yīng)爐、可控硅中頻感應(yīng)爐、高頻感應(yīng)爐。

中頻感應(yīng)爐用銅管單層卷制成感應(yīng)圈，而在水冷感應(yīng)圈內(nèi)有耐火材料打結(jié)的坩堝用以容納熔煉金屬。感應(yīng)爐通常由四部分組成：電源、爐體（主要是感應(yīng)圈以及感應(yīng)圈內(nèi)用耐火材料制備的坩堝）、電容器組（用來提高功率因數(shù)）、控制和操作系統(tǒng)。

1．感應(yīng)爐爐體部分

(1)感應(yīng)爐的感應(yīng)圈：感應(yīng)圈是感應(yīng)爐的心臟，通過感應(yīng)圈將電磁能轉(zhuǎn)變成為熱能，使坩堝中的金屬爐料熔化，由矩形銅管繞制成多匝線圈呈螺旋形狀，表面噴涂高強(qiáng)度絕緣漆，并用絕緣帶包扎，中頻爐匝與匝之間還涂抹耐火膠泥，感應(yīng)圈上下方設(shè)有水冷環(huán)。

(2)感應(yīng)爐的磁軛：磁軛由優(yōu)質(zhì)硅鋼片疊成，分布于感應(yīng)圈外圍，起支撐骨架作用，同時還起約束感應(yīng)圈外部散漏磁通作用，以防金屬構(gòu)件發(fā)熱。

(3)感應(yīng)爐的水冷電纜：由于傾爐頻繁易造成水冷電纜的可撓導(dǎo)線斷絲、接線端部連接螺栓松動可能引起電流的不平衡，一般按傾爐次數(shù)確定水冷電纜壽命為三年，三年后需要更換，若螺栓變色，則需及時更新緊固。

(4)感應(yīng)爐的爐襯：感應(yīng)爐在生產(chǎn)中溫度高，爐溫變化大，還承受爐渣侵蝕及電磁攪拌，高溫鐵液直接沖刷坩堝爐襯，爐襯極易損傷，而筑爐成本高，延長感應(yīng)爐爐襯使用壽命，降低筑爐頻次對于降低成本來說相當(dāng)重要。

(5)感應(yīng)爐的坩堝漏爐報(bào)警裝置：為確保安全生產(chǎn)，防止漏爐事故發(fā)生和擴(kuò)大，有助于判斷爐襯使用情況，延長爐齡，設(shè)置坩堝漏爐報(bào)警系統(tǒng)很有必要。一般采用直流式報(bào)警裝置，分別安裝與鐵液接觸的不銹鋼絲底電極（第一電極）和爐襯感應(yīng)圈問的不銹鋼板（網(wǎng)）側(cè)電極（第二電極）。

2．感應(yīng)爐的液壓系統(tǒng)

由液壓裝置、操縱臺、傾爐液壓缸、爐蓋液壓缸等組成。應(yīng)定期檢查液壓系統(tǒng)各密封處是否有滲漏情況，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)更換密封圈，各轉(zhuǎn)動部位應(yīng)定期加潤滑油潤滑（傾爐的轉(zhuǎn)動自潤滑球面軸承，在加注潤滑脂時需加到舊油溢出來為止），否則極易造成損壞。

3．感應(yīng)爐的水冷系統(tǒng)

確保冷卻水水質(zhì)并定期檢查有無水垢，如有水垢應(yīng)立即清理，以確保冷卻效果。一般工頻爐的冷卻水水質(zhì)要求：pH值為6～9，硬度<10mg當(dāng)量/L，總固體量不超過250mg/L，冷卻水溫升<25℃；用于中頻電源的冷卻水的水質(zhì)：pH值為7～8，硬度<1.5mg當(dāng)量/L，懸浮性固體物：50mg/L，電阻率>4000Ω·cm。循環(huán)水池中的循環(huán)水應(yīng)定期化驗(yàn)，當(dāng)循環(huán)水硬度超過2mg當(dāng)量/L時，應(yīng)將系統(tǒng)中的循環(huán)水放空，重新更換。冷卻水塔應(yīng)定期排污，換取新的軟水，以防管道及噴頭堵塞，影響降溫效果及爐襯使用壽命。

4．感應(yīng)爐的電控系統(tǒng)

主電路和感應(yīng)圈應(yīng)定期清理表面的灰塵，鑄造車間內(nèi)導(dǎo)電金屬粉塵、出鐵時飛濺的鐵豆等落在主銅排或感應(yīng)圈表面，會引起其絕緣能力降低造成放電打火，極易造成電氣元件損壞?？刹捎貌缓膲嚎s空氣進(jìn)行吹除。主電路銅排連接螺釘也需定期檢查緊固，否則由于接觸電阻增加會在連接處產(chǎn)生較大熱量使其絕緣材料碳化造成漏電。