感應爐簡介

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

感應爐的主要部件有感應器、爐體、電源、電容和控制系統(tǒng)等。

在感應爐中的交變電磁場作用下，物料內(nèi)部產(chǎn)生渦流從而達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1250℃，熔煉溫度可達1650℃。

感應爐除能在大氣中加熱或熔煉外，還能在真空和氬、氖等保護氣氛中加熱或熔煉，以滿足特殊質(zhì)量的要求。感應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。感應爐通常分為感應加熱爐和熔煉爐。

利用感應線圈產(chǎn)生的感應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，感應電流頻率則相應提高，產(chǎn)生的熱量增多。感應電爐加熱迅速，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備。

熔煉爐分為有芯感應爐和無芯感應爐兩類。

有芯感應爐有鐵芯穿過感應器，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90%以上，能利用廢爐料，熔煉成本低，最大爐容達270噸 。

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

感應爐配套設備

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

感應爐工作原理

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

感應爐工頻

工頻感應爐是以工業(yè)頻率的電流(50或60赫茲)作為電源的感應電爐。工頻感應電爐已發(fā)展成一種用途比較廣泛的冶煉設備。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，工頻感應爐已代替沖天爐成為鑄造生產(chǎn)方面的

主要設備，和沖天爐相比，工頻感應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。因此，近年來工頻感應爐得到迅速發(fā)展。

工頻感應爐全套設備包括四大部分。

1．爐體部分

冶煉鑄鐵的工頻感應爐爐體部分由感應爐(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、液壓系統(tǒng)管道與閥門和液壓操作臺等。

感應爐中頻

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

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

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

（2）適應性強，使用靈活。中頻感應爐每爐鋼液可以全部出凈，更換鋼種方便；而工頻感應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遠大于工頻電流流，因此中頻感應爐在起動時，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爐。起動方便帶來的另一個優(yōu)點是，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)點正迅速淘汰燃煤爐、燃氣爐、燃油爐及普通電阻爐，是新一代的金屬加熱設備。

由于以上優(yōu)點，中頻感應爐近幾年來，不僅廣泛地用于鋼與合金的生產(chǎn)領域，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

由于中頻感應加熱的原理為電磁感應，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行鍛造任務的連續(xù)工作，不需燒爐專業(yè)工人提前進行燒爐和封爐工作。不必擔心由于停電或設備故障引起的煤爐已加熱坯料的浪費現(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，達到環(huán)保部門的各項指標要求，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。應用溫控系統(tǒng)可實現(xiàn)對溫度的精確控制，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和合格率。

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爐的專利，但未得到實際應用 。

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）有心感應爐，并用于黃銅的熔煉，開創(chuàng)了有心感應爐的工業(yè)應用歷史。

20世紀20年代中期，電動發(fā)電機式（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、高頻感應熔煉爐和感應加熱設備的發(fā)展。

1932年美國TOCCO公司完成了高頻淬火裝置的工業(yè)應用開發(fā)。第二次世界大戰(zhàn)中，感應透熱設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，很快在中頻感應爐上得到推廣、應用，有力地推動了中頻感應爐的發(fā)展。

20世紀末，中、高頻感應加熱、感應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)達國家已有8～10 MW、0.2～10 kHz的晶閘管式中頻電源設備供應市場。晶閘管式變頻電源已取代MG式，靜電感應晶體管式、場效應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以下的中頻感應加熱領域。晶閘管式、IGBT式和靜電感應晶體管式中、高頻電源已分別可用到10，60，1000 kHz。

20世紀90年代以來，工業(yè)計算機系統(tǒng)在感應爐自動化操作、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用日趨擴大。由計算機控制的一臺電源同時向兩臺感應爐供電的功率分配式感應熔煉用新型電源設備已取得專利，并在感應熔煉中得到應用。

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

感應爐

感應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。感應爐的主要部件有感應器﹑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爐。20世紀初﹐德國﹑瑞典﹑義大利開始試制中頻電爐﹐1927年出現(xiàn)了中頻感應爐。從此感應爐的數(shù)量和容量開始增加。無芯工頻感應爐出現(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爐。這種爐子的電效率高﹐容易實現(xiàn)自動控制。

特點 在感應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1650℃。感應爐除能在大氣中熔煉外﹐還能在真空和氬﹑氦等保護氣氛中熔煉﹐以滿足特殊質(zhì)量的要求。感應爐在溶煉軟磁合金﹑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。

類別和應用 感應爐通常分為有芯感應爐和無芯感應爐兩類。有芯感應爐有鐵芯穿過感應器﹐如同一個帶鐵芯的變壓器﹐用工頻電源供電。有芯感應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90%以上﹐能利用廢爐料﹐溶煉成本低﹐最大爐容達270噸。

感應爐是利用物料的感應電熱效應而使物料加熱或熔化的電爐。感應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。感應爐的主要部件有感應器、爐體、電源、電容和控制系統(tǒng)（如圖1）等。在感應爐中的交變電磁場作用下，物料內(nèi)部產(chǎn)生渦流從而達到加熱或著融化的效果。感應爐通常分為感應加熱爐和熔煉爐。熔煉爐有芯感應爐和無芯感應爐兩類。有芯感應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。無芯感應爐分為工頻感應爐、三倍頻感爐、發(fā)電機組中頻感應爐、可控硅中頻感應爐、高頻感應爐。

頻率在150～10000 Hz范圍內(nèi)的感應爐稱為中頻感應爐。中頻感應爐是適用于冶煉優(yōu)質(zhì)鋼與合金的特種冶煉設備，具有熔化速度快、生產(chǎn)效率高、適應性強、使用靈活、電磁攪拌效果好、啟動操作方便、鋼液被爐渣覆蓋（減少大氣對鋼液的污染）等優(yōu)點。中頻感應爐的成套設備包括：電源及電器控制部分、爐體部分、傳動裝置及水冷系統(tǒng)。

中頻感應爐特別適用于10kg幾十噸容量的大、中、小型爐，對鋼、鑄鐵以及銅、鋁等有色金屬及其合金進行熔煉和液態(tài)金屬的保溫，對爐料的適應性較強，適合間歇式作業(yè)，爐子結(jié)構(gòu)和使用情況類同工頻無心感應爐。20世紀70年代以來，隨著高效率、靜止式和節(jié)省金屬材料的晶閘管中頻電源的功率和可靠性的日益提高，中頻爐在國內(nèi)外得到了快速發(fā)展，不僅在中小容量有明顯優(yōu)勢甚至在大容量方面也正在替代工頻無心感應爐。