第1章鑄造熔煉用感應(yīng)電爐概述

1.1感應(yīng)電爐的工作原理/2

1.1.1感應(yīng)加熱的基本工作原理/2

1.1.2感應(yīng)電爐的分類/7

1.1.3感應(yīng)電爐的用途/8

1.1.4感應(yīng)電爐的特點/11

1.1.5感應(yīng)電爐的發(fā)展趨勢/12

1.1.6中頻感應(yīng)電爐的組成/13

1.2坩堝式感應(yīng)電爐/21

1.2.1坩堝式感應(yīng)電爐的工作原理及特點/21

1.2.2坩堝式感應(yīng)電爐的參數(shù)計算/24

1.2.3感應(yīng)加熱負載電路分析/28

1.2.4熔煉爐感應(yīng)器的計算舉例/34

1.3如何選購鑄造中頻感應(yīng)電爐/38

1.3.1中頻電源負載主電路的兩種主要形式/38

1.3.2電源和爐體的配置方式/40

1.3.3鑄造企業(yè)用電條件/40

1.3.4爐體容量、電源功率和頻率的選擇/41

1.3.5價格和質(zhì)量、技術(shù)及售后服務(wù)選擇/47

1.4爐襯材料/49

1.4.1感應(yīng)電爐對爐襯耐火材料的要求/49

1.4.2爐襯耐火材料分類/50

1.4.3坩堝爐襯的打結(jié)方法/51

1.4.4酸性爐襯/51

1.4.5中性、堿性爐襯/51

1.5提高中頻爐爐齡/52

1.5.1正確選擇適合熔煉的優(yōu)質(zhì)爐襯材料/53

1.5.2提高爐齡不可忽視的要素/54

1.5.3中頻感應(yīng)電爐的試爐及熔煉操作注意的問題/57

1.6成型爐襯的生產(chǎn)及應(yīng)用/58

1.6.1成型爐襯的材料/60

1.6.2成型爐襯的工藝流程/62

1.6.3成型爐襯的安裝形狀與結(jié)構(gòu)/62

1.6.4成型爐襯的安裝及使用/64

1.6.5成型爐襯應(yīng)用實例/65

第2章感應(yīng)電爐電源設(shè)備的試爐、維護保養(yǎng)與節(jié)能

2.1電源設(shè)備/67

2.1.1感應(yīng)電爐電源的特點和分類/67

2.1.2并聯(lián)諧振中頻電源/68

2.1.3串聯(lián)諧振中頻電源/70

2.1.4電源效率與快速熔煉和節(jié)能/74

2.1.5中頻電源的維修和安全操作/75

2.2中頻感應(yīng)電爐啟動時故障分析及處理/92

2.2.1設(shè)備無法啟動/92

2.2.2啟動較困難/93

2.2.3啟動困難/93

2.2.4啟動后馬上停機/94

2.2.5啟動后過流跳閘/94

2.2.6啟動無反應(yīng)/94

2.3中頻感應(yīng)爐運行中故障處理/95

2.4中頻感應(yīng)電爐的維護保養(yǎng)與安全操作及事故處理/100

2.4.1中頻感應(yīng)電爐的維護保養(yǎng)/100

2.4.2中頻感應(yīng)電爐的安全操作要領(lǐng)/101

2.4.3中頻感應(yīng)電爐的事故處理方法/101

2.5中頻爐熔煉操作規(guī)程/103

2.6中頻感應(yīng)電爐熔煉的節(jié)能措施/104

2.6.1中頻感應(yīng)電爐節(jié)能方面存在的問題/104

2.6.2中頻感應(yīng)電爐各部分損耗分析/104

2.6.3節(jié)能措施/105

2.6.4筑爐、熔煉及管理對節(jié)能的影響/109

2.7新型中頻感應(yīng)電爐的特點及應(yīng)用/111

2.7.1新型中頻感應(yīng)電爐特點/111

2.7.2中頻感應(yīng)電爐容量與功率/113

2.7.3試爐及熔煉操作注意問題/114

2.7.4中頻感應(yīng)電爐熔煉操作/114

第3章感應(yīng)電爐的輔助設(shè)施

3.1機械化裝料設(shè)備/116

3.1.1帶式運輸機/116

3.1.2起重電磁鐵/117

3.1.3底開式圓筒型料桶/117

3.1.4底開式箱型料桶/118

3.1.5翻轉(zhuǎn)式圓筒型(或箱型)料桶/118

3.1.6固定式翻轉(zhuǎn)箱型料桶/118

3.2澆包(盛鋼桶)/118

3.2.1形式與規(guī)格/119

3.2.2盛鋼桶的砌筑/120

3.2.3盛鋼桶的烘烤/122

3.3鋼水溫度的測量/123

3.3.1熱電偶高溫計測溫法/123

3.3.2光學(xué)高溫計測溫法/128

3.3.3鋼水結(jié)膜測溫法/131

3.3.4鋼水沾勺測溫法/132

3.3.5鋼棍測溫法/133

3.4改善環(huán)境/133

3.4.1感應(yīng)電爐的消煙除塵/134

3.4.2感應(yīng)電爐的通風(fēng)/138

第4章感應(yīng)電爐熔煉鑄鐵實例

4.1感應(yīng)電爐熔煉鑄鐵概況/144

4.1.1沖天爐到感應(yīng)電爐熔煉方式/144

4.1.2中頻感應(yīng)電爐鐵液特性及對策/147

4.1.3工頻無芯感應(yīng)電爐熔煉作業(yè)鐵液特性及故障對策/150

4.1.4感應(yīng)電爐熔煉灰鑄鐵(球鐵)注意事項/157

4.1.5感應(yīng)電爐熔煉使用增碳劑的實踐和注意事項/160

4.1.6感應(yīng)電爐熔煉炸爐與沸爐現(xiàn)象/167

4.2鑄鐵生產(chǎn)的感應(yīng)電爐的選用/169

4.2.1中頻感應(yīng)電爐應(yīng)用實踐概況/169

4.2.2感應(yīng)電爐爐襯打結(jié)/174

4.2.3提高感應(yīng)電爐爐齡的途徑/177

4.2.4使用感應(yīng)電爐必須掌握的內(nèi)容/180

4.3鑄鐵感應(yīng)電爐生產(chǎn)鑄件實例/181

4.3.1感應(yīng)電爐中用廢鋼生產(chǎn)HT250鑄件/181

4.3.2中頻電爐熔煉高強度鑄鐵的爐前控制/185

4.3.3高韌性球墨鑄鐵輪轂的生產(chǎn)/188

4.3.4蠕蟲狀石墨鑄鐵的爐前控制及凝固規(guī)律/191

4.3.5耐熱鑄鐵風(fēng)帽/199

4.3.6多元合金高鉻鑄鐵箅條/202

第5章感應(yīng)電爐熔煉鑄鋼實例

5.1鑄鋼的材料特點/207

5.1.1鑄鋼/207

5.1.2鑄鋼的特點/208

5.2鑄鋼基本知識/208

5.2.1鑄造碳鋼/208

5.2.2鑄造低合金鋼/227

5.2.3鑄造高合金鋼/248

5.3感應(yīng)電爐熔煉鑄鋼實例/250

5.3.1ZG45的熔煉/250

5.3.2ZG35CrMnSi的熔煉/252

5.3.3ZG1Cr18Ni9Ti的熔煉/253

5.3.4ZGMn13堿性感應(yīng)電爐熔煉/255

參考文獻

鑄造感應(yīng)電爐使用指導(dǎo)造價信息

市場價 信息價 詢價
材料名稱 規(guī)格/型號 市場價
(除稅)
工程建議價
(除稅)
行情 品牌 單位 稅率 供應(yīng)商 報價日期
電爐 品種:電爐; 查看價格 查看價格

京潤浩

13% 寧夏華建建科商貿(mào)有限公司
高溫電爐 品種:高溫電爐;說明:0-1350度,最小分度值20度; 查看價格 查看價格

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電爐 品種:電爐;說明:800w; 查看價格 查看價格

京潤浩

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電爐 2kw產(chǎn)地:西安; 查看價格 查看價格

豐儀

13% 西安豐儀儀器有限公司
電爐 1kw 查看價格 查看價格

中心偉業(yè)

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高溫電爐 400X200X160 功率12溫度16000-75 查看價格 查看價格

13% 鄄城光明儀器有限公司-科源儀器設(shè)備廠(菏澤)
調(diào)溫電爐 品種:調(diào)溫電爐; 查看價格 查看價格

京潤浩

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材料名稱 規(guī)格/型號 除稅
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行情 品牌 單位 稅率 地區(qū)/時間
電爐 220V2000W 查看價格 查看價格

肇慶市2003年3季度信息價
電爐 220V 2000W 查看價格 查看價格

韶關(guān)市2010年6月信息價
中頻感應(yīng)爐 功率250kW 查看價格 查看價格

臺班 汕頭市2012年2季度信息價
中頻感應(yīng)爐 功率250kW 查看價格 查看價格

臺班 汕頭市2011年4季度信息價
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臺班 汕頭市2011年2季度信息價
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中頻感應(yīng)爐 功率250kW 查看價格 查看價格

臺班 廣州市2010年2季度信息價
材料名稱 規(guī)格/需求量 報價數(shù) 最新報價
(元)
供應(yīng)商 報價地區(qū) 最新報價時間
感應(yīng)電爐 YDBZ-CD 30KW|1臺 1 查看價格 大慶金鼎油田科技有限公司 全國   2018-10-17
萬用電爐 1、名稱:萬用電爐2、實驗室配套|3臺 1 查看價格 琥珀朗石儀器儀表(江蘇)有限公司 全國   2022-11-28
六聯(lián)電爐 1、名稱:六聯(lián)電爐2、實驗室配套|1臺 1 查看價格 琥珀朗石儀器儀表(江蘇)有限公司 全國   2022-11-28
電爐 1000W|1套 1 查看價格 廣州航信科學(xué)儀器有限公司 廣東  陽江市 2017-04-13
電爐 雙聯(lián)|1臺 1 查看價格 北京創(chuàng)臻環(huán)境技術(shù)有限公司 全國   2021-03-31
輔助電爐 功率N=45KW/臺 重量350kg/臺|20個 1 查看價格 長興縣晨光電爐制造有限公司 廣東  汕頭市 2020-07-28
單孔電爐 600-1000W|1臺 1 查看價格 上海平軒科學(xué)儀器有限公司    2017-06-14
電爐 1KW|2臺 1 查看價格 西安市碑林區(qū)鑫美源化玻儀器供應(yīng)站 陜西  延安市 2015-09-07

《鑄造感應(yīng)電爐使用指導(dǎo)》全面總結(jié)了感應(yīng)電爐熔煉的設(shè)備選型、熔煉操作、故障處理,以及目前備受行業(yè)關(guān)注的節(jié)能與維修技術(shù)。列舉實例介紹各類鑄鐵零部件感應(yīng)電爐熔煉鑄造的生產(chǎn)技術(shù)和要點。

隨著我國鑄造業(yè)以及熔煉技術(shù)的發(fā)展,感應(yīng)電爐已成為其中重要的設(shè)備組成部分。為了幫助鑄造領(lǐng)域工程技術(shù)人員和一線工人學(xué)習(xí)和掌握鑄鐵感應(yīng)電爐熔煉的相關(guān)知識和技能,指導(dǎo)他們的生產(chǎn)和實踐,我們編寫了這本《鑄造感應(yīng)電爐使用指導(dǎo)》。

全書從生產(chǎn)實踐角度出發(fā),全面介紹了鑄造用感應(yīng)電爐的基礎(chǔ)知識和理論,主要包括感應(yīng)電爐加熱的基本原理,坩堝式感應(yīng)電爐電參數(shù)計算和電路分析,感應(yīng)線圈匝數(shù)計算方法,爐襯材料和烘爐工藝;全面說明了感應(yīng)電爐試爐、運行操作中的注意事項和故障排除,詳細分析了感應(yīng)電爐控制電路的工作原理、電源調(diào)試和故障排除方法;以實例形式,介紹了各類鑄鐵、鑄鋼及其零部件感應(yīng)電爐熔煉鑄造的生產(chǎn)技術(shù)和要點。本書是筆者及同行多年來實踐經(jīng)驗的總結(jié),貼近實際,便于理解,以滿足廣大讀者的專業(yè)知識需求。

本書的編寫得到廣大同行的大力支持,在此,對給予本書大力支持的有關(guān)專家和引用文獻資料的作者們表示感謝。

限于筆者的經(jīng)驗與水平,書中難免有不妥之處,請讀者給予指正。

編著者

鑄造感應(yīng)電爐使用指導(dǎo)圖書目錄常見問題

  • 中頻感應(yīng)電爐該怎樣烤爐

    有些燒烤爐很高級自動的排煙系統(tǒng),將煙氣抽走排向大氣,還有就是將煙氣降溫冷凝后回收到袋子里面,不過費用挺貴的,可以上網(wǎng)看看的,請采納!

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鑄造感應(yīng)電爐使用指導(dǎo)圖書目錄文獻

感應(yīng)電爐熔煉鑄鐵w(C)量的控制 感應(yīng)電爐熔煉鑄鐵w(C)量的控制

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頁數(shù): 未知

評分: 4.5

介紹了感應(yīng)電爐熔煉鑄鐵w(C)量的控制方法,說明了C在高溫鐵液中的特性:鐵液溫度越高,C的溶解擴散就越快;鐵液溫度較低時,C的溶解擴散就較慢。比較了焦炭和無煙煤、石油焦、人造石墨等增C劑的優(yōu)缺點,分析了影響w(C)量波動的幾種因素:與爐襯的反應(yīng),與空氣中O2反應(yīng),爐料所帶的氧化物,鐵液溫度等。最后介紹了如何控制w(C)量波動的詳細操作方法。

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感應(yīng)電爐的集成化地漏監(jiān)視裝置 感應(yīng)電爐的集成化地漏監(jiān)視裝置

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頁數(shù): 4頁

評分: 4.6

介紹了一種采用摩托羅拉單片機MC68H908GR8設(shè)計的用于坩鍋式感應(yīng)電爐的地漏監(jiān)視裝置。與傳統(tǒng)的接觸式漏爐報警器相比,這種集成化的地漏監(jiān)視裝置不僅可以監(jiān)測地漏情況,還可以在線顯示地漏綜合數(shù)值,有助于冶煉現(xiàn)場操作人員隨時掌握坩堝狀態(tài),當(dāng)有數(shù)值突變或其他變化時,可以提前采取措施,將發(fā)生事故的可能性降到最低點,同時也可以用來做判斷爐襯使用程度的參考。

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目 錄

前言

第一章 概述

第一節(jié) 感應(yīng)加熱的基本概念

一、電磁感應(yīng)與感應(yīng)加熱

二、電流分布和交流電效應(yīng)

第二節(jié) 感應(yīng)電爐的分類和用途

第三節(jié) 感應(yīng)電爐的特點

第四節(jié) 發(fā)展趨向

第二章 坩堝式感應(yīng)電爐

第一節(jié) 增堝式感應(yīng)電爐的工作原理及

特點

第二節(jié) 坩堝式感應(yīng)電爐的設(shè)計計算

一、電爐容量及坩堝幾何尺寸的確定

二、頻率的選擇

三、電爐熱損失計算

四、“感應(yīng)器―金屬爐料”系統(tǒng)有功

功率

五、“感應(yīng)器―金屬爐料”系統(tǒng)電參

數(shù)計算

六、磁軛計算

七、設(shè)備能量平衡

八、計算舉例

九、經(jīng)驗估算法

第三節(jié) 爐型和機械結(jié)構(gòu)

一、爐型

二、爐體

三、爐體傾側(cè)力矩的計算

四、爐蓋及其起閉機構(gòu)

五、傾爐機構(gòu)

第四節(jié) 冷卻水系統(tǒng)及設(shè)計計算

一、對冷卻水水質(zhì)的要求和常用水處

理方法

二、冷卻水系統(tǒng)設(shè)計要點和典型冷卻

水系統(tǒng)

三、冷卻水計算

四、使用維護和檢查

第五節(jié) 坩堝式感應(yīng)電爐標準及典型布

一、坩堝式感應(yīng)電爐的標準

二、坩堝式感應(yīng)電爐設(shè)備布置

參考文獻

第三章 溝槽式感應(yīng)電爐

第一節(jié) 溝槽式感應(yīng)電爐的基本原理

一、工作原理和特點

二、熔溝中液態(tài)金屬受力情況

第二節(jié) 溝槽式感應(yīng)電爐的設(shè)計計算

一、電爐的輸入功率及感應(yīng)體數(shù)量選

二、感應(yīng)體電氣參數(shù)設(shè)計計算

三、計算舉例

第三節(jié) 爐型和機械結(jié)構(gòu)

一、結(jié)構(gòu)特點和熔化特點

二、爐型

三、感應(yīng)體及其結(jié)構(gòu)

四、感應(yīng)體的快速更換

第四節(jié) 熔溝部位爐襯蝕損狀況的判斷

一、R-X曲線圖法

二、△θ-τ圖法

三、日常記錄表

參考文獻

第四章 感應(yīng)電爐的電氣設(shè)備

第一節(jié) 工頻感應(yīng)電爐電源系統(tǒng)

一、主電路

二、儀表

三、保護

第二節(jié) 功率因數(shù)自動調(diào)節(jié)

一、計算機功率因數(shù)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)

二、采用可編程序控制器的功率因數(shù)

自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)

第三節(jié) 三相平衡原理及自動調(diào)節(jié)

一、電容―電抗平衡裝置工作原理

二、三相平衡自動調(diào)節(jié)

第四節(jié) 漏爐報警和地漏監(jiān)視裝置

一 接觸式漏爐報警裝置工作原理

二、地漏監(jiān)視裝置工作原理

第五節(jié) 固態(tài)中頻電源

一、特點和分類

二、并聯(lián)諧振中頻電源

三、串聯(lián)諧振中頻電源

四、串并聯(lián)諧振中頻電源

五、中頻電源的保護

第六節(jié) 電源與電爐的配置方式

第七節(jié) 感應(yīng)電爐母線的布置、選擇及

參數(shù)計算

一、母線的布置

二、母線的選擇

三、母線電參數(shù)計算

第八節(jié) 感應(yīng)電爐對電網(wǎng)的影響及對策

一、串聯(lián)諧振

二、沖擊電流

三、電壓不平衡

四、諧波

參考文獻

第五章 爐襯材料和筑爐

第一節(jié) 爐襯耐火材料的分類

一、感應(yīng)電爐對爐襯耐火材料的要求

二、爐襯耐火材料按化學(xué)成分分類

第二節(jié) 坩堝式感應(yīng)電爐的爐襯材料及

其筑爐

一、坩堝爐襯的結(jié)構(gòu)形式

二、硅砂爐襯

三 、中性、堿性爐襯

第三節(jié) 溝槽式感應(yīng)電爐的爐襯材料及

其筑爐

一、酸性硅砂爐襯材料

二、中性爐襯材料

三、堿性爐襯材料

四、面料及隔離料

參考文獻

第六章 感應(yīng)電爐的輔助設(shè)施

第一節(jié) 配料和裝料設(shè)備

一、機械化裝料設(shè)備

二、爐料運送方式及設(shè)備布置

第二節(jié) 爐料預(yù)熱設(shè)備

一、爐料預(yù)熱目的及效果

二、預(yù)熱設(shè)備

第三節(jié) 金屬熔液的溫度測量

一、光學(xué)高溫計

二、浸入式快速微型熱電偶及其它熱

電偶

三、輻射溫度計和比色溫度計

第四節(jié) 鐵液的運送和稱量

一、澆包運送

二、管道運送

三、鐵液稱量

第五節(jié) 改善作業(yè)環(huán)境

一、感應(yīng)電爐的消煙除塵

二、感應(yīng)電爐的通風(fēng)

三、高次諧波對電網(wǎng)污染的防治

參考文獻

第七章 感應(yīng)電爐的作業(yè)

第一節(jié) 坩堝式感應(yīng)電爐的熔化作業(yè)方

一、熔化時的若干冶金學(xué)問題

二、作業(yè)制度的選擇

三、批料熔化法

四、運行指標

五、中頻電源與電爐的配置

六、配置雙重輸出電源的電爐的熔化

作業(yè)

第二節(jié) 爐前成分調(diào)整

一、取樣時間

二、鐵液內(nèi)各類元素的燒損及添加

第三節(jié) 感應(yīng)雙聯(lián)熔煉作業(yè)

一、感應(yīng)雙聯(lián)熔煉及其經(jīng)濟性

二、感應(yīng)雙聯(lián)熔煉的形式

三、感應(yīng)保溫電爐

四、感應(yīng)雙聯(lián)作業(yè)的熔煉特點

五、保溫電爐容量和功率的選擇

第四節(jié) 計算機在熔化、保溫和澆注工

序中的應(yīng)用

一、熔化工序中的計算機過程控制

二、保溫和澆注電爐的控制系統(tǒng)

第五節(jié) 有色金屬合金的感應(yīng)熔煉

一、銅合金的感應(yīng)熔煉

二、鋁合金的感應(yīng)熔煉

三、鋅合金的感應(yīng)熔煉

參考文獻

第八章 感應(yīng)電爐的安裝 運行、維

護和安全操作

第一節(jié) 感應(yīng)電爐的安裝和運行

一、安裝前的準備工作

二、電爐及電氣設(shè)備的安裝調(diào)試

三、感應(yīng)電爐試爐及運行過程中的注

意事項

第二節(jié) 日常維護、檢修要點

第三節(jié) 安全操作注意事項及事故處理

方法

一、感應(yīng)電爐的保護裝置

二、安全操作注意事項

三、事故處理方法

參考文獻

第九章 感應(yīng)電爐在澆注作業(yè)方面

的應(yīng)用

第一節(jié) 傾側(cè)式澆注電爐

一、坩堝式感應(yīng)澆注電爐

二、溝槽式感應(yīng)澆注電爐

第二節(jié) 氣壓式及氣壓-塞桿式澆注電爐

一、定量澆注

二、氣壓控制系統(tǒng)

三、氣壓-塞桿式澆注系統(tǒng)

四、帶中間包的澆注系統(tǒng)

五、孕育處理和鎂處理工藝的發(fā)展

六、澆注電爐的容量和功率的選擇

七、爐襯材料與鐵液性質(zhì)的配合

八、生產(chǎn)應(yīng)用實例

第三節(jié) 塞桿底注式澆注電爐

一、塞桿底注式澆注電爐的特點和形

二、塞桿底注法的定量原理和自動控

三、塞桿和澆口磚

第四節(jié) 電磁泵式澆注電爐

一、電磁泵的工作原理及分類

二、電磁泵式澆注電爐的結(jié)構(gòu)及平面

布置

三、電磁泵式澆注電爐的優(yōu)點及問題

參考文獻

附錄

附錄I符號意義及說明

表I-1 本書主要符號及其代表意義

和單位

表Ⅱ-2 本書所用基本單位及其國際

符號

附錄Ⅱ金屬材料的物理性質(zhì)

表Ⅱ-1 被熔金屬材料的有關(guān)物理參

數(shù)

表Ⅱ-2金屬的比焓ich;i2

表Ⅱ-3 被熔金屬液和耐火材料的輻

射率ε

附錄Ⅲ常用耐火材料和絕熱材料的主

要性能

表Ⅲ-1 常用耐火制品的主要性能

表Ⅲ-2 常用絕熱材料(制品)的主

要性能

表Ⅲ-3 粘土質(zhì)和高鋁質(zhì)耐火混凝土

理化指標

表Ⅲ-4 常用耐火混凝土配制方法及

養(yǎng)護制度

表Ⅲ-5 中國耐火錐號、塞格火度錐

號與溫度對照表

表Ⅲ-6 金屬篩網(wǎng)規(guī)格表

附錄Ⅳ 常用電工材料技術(shù)性能和規(guī)格

表Ⅳ-1 工頻單條矩形母線載流量

表Ⅳ-2 工頻多條矩形母線載流量

表Ⅳ-3 工頻單相交錯組合矩形銅母

線長期容許電流

表Ⅳ-4 工頻單相交錯組合矩形鋁母

線長期容許電流

表Ⅳ-5 絕緣材料耐熱分級

表Ⅳ-6 常用絕緣漆

表Ⅳ-7 玻璃纖維帶、漆布帶和粘帶

表Ⅳ-8 層壓制品

附錄v感應(yīng)電爐及配套設(shè)備(材料)生

產(chǎn)廠一覽表

2100433B

闡述了中頻電爐在現(xiàn)代化鑄造車間中日趨廣泛的應(yīng)用。討論了感應(yīng)電爐選型時需要著重考慮的各種因素:電爐容量及功率大小與工藝需求的關(guān)系,電源類型、電源與電爐的配置等與工藝需求的關(guān)系。著重對目前感應(yīng)電爐選型時比較容易混淆的電爐熔化率與生產(chǎn)率的關(guān)系展開了深入的討論,并引入了功率利用系數(shù)K的概念。此外,對選型時需要考慮的系統(tǒng)功能完整性、安全性、先進性、經(jīng)濟性以及對環(huán)保的適應(yīng)性也作了詳細的論述。

1.中頻感應(yīng)電爐在現(xiàn)代化鑄造車間中得到日趨廣泛的應(yīng)用

隨著固態(tài)中頻電源技術(shù)的快速發(fā)展,其變換效率已逐步提高到目前的96~97%,它的操作安全性已完全能滿足生產(chǎn)的需要,而它的投資成本卻逐年下降到已低于工頻電源,再考慮到它在使用上的眾多優(yōu)點,使得它自上世紀的80年代后期起在歐、美等發(fā)達國家得到廣泛應(yīng)用,基本上替代了傳統(tǒng)的工頻感應(yīng)電爐。自90年代中期起,隨著我國電子技術(shù)的飛速發(fā)展,大功率的國產(chǎn)固態(tài)中頻電源也已得到成功的開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。因此,傳統(tǒng)的工頻感應(yīng)電爐在我國已逐漸從銷售市場上消失,鑄造車間內(nèi)現(xiàn)有的工頻感應(yīng)電爐也在技術(shù)改造中逐步被中頻感應(yīng)電爐替代。

由于中頻電源的成本低、控制方便、占地小、可以與計算機控制管理系統(tǒng)連接等優(yōu)勢(見下表1),甚至連使用工業(yè)頻率(50Hz)的有心感應(yīng)電爐的傳統(tǒng)的工頻電源自90年代中期起在國外也開始被固態(tài)中頻電源替代(輸出50~200Hz)。國內(nèi)第一臺配置固態(tài)中頻電源的有心感應(yīng)電爐(50Hz)也已經(jīng)于去年問世,該電爐還配置有計算機熔化過程自動控制管理系統(tǒng),對爐況、爐襯燒結(jié)、功率輸入及熔化溫度可實行全自動控制和檢測。

表1中頻與工頻無心感應(yīng)電爐的性能比較(以鑄鐵為例)

序號

比較指標

中頻感應(yīng)電爐

工頻感應(yīng)電爐

評論

1

功率密度

600 ~ 1400 kW/t

300 kW/t

每噸爐容的配置功率密度允許值隨頻率變化,見表2

2

熔化作業(yè)方法

批料熔化法

殘液熔化法

見注1

3

對加入料塊要求

要求小

要求高

4

熔化單耗

500~550 kWh/t

540~580 kWh/t

由于中頻爐的功率密度大,熱損失小,熔化時間短,其總效率較高

5

功率調(diào)節(jié)范圍

0~100%無級調(diào)節(jié)

有級調(diào)節(jié)

工頻爐的功率調(diào)節(jié)還涉及三相平衡的調(diào)節(jié),較復(fù)雜

6

功率自動調(diào)節(jié)

可以

困難

7

熔液的攪拌效應(yīng)

可調(diào)

大且固定

中頻爐的攪拌效應(yīng)大小隨頻率變化而逆向變化

8

電源占用空間比率

30~40%

100%

9

電源維修量

較小

較大

10

故障診斷及保護功能

完全,強

部分有

11

與計算機連網(wǎng)可能性

可以

困難

中頻爐可與計算機熔化過程自動控制管理系統(tǒng)連接

12

總投資比率

~90%

100%

表2 不同頻率下電爐的功率密度允許值(鑄鐵和鋼)

頻率(Hz)

1000

500

250

125

50

電爐容量(t)

0.2~1.5

0.6~6

1.1~18

2.5~60

8~100

功率密度(kW/t)

1345

945

670

475

300

由表2可見,電爐的工作頻率愈高,其允許功率密度值愈高。目前,國外制造的中頻感應(yīng)熔化爐的功率密度通常配置到600~800 kW/t,,小容量熔化爐的功率密度配置可高達1000 kW/t 。國內(nèi)制造的中頻感應(yīng)熔化爐的功率密度通常配置到600 kW/t左右。這主要考慮到爐襯的使用壽命和生產(chǎn)管理二個因素,因為高功率密度情況下工作的爐襯受到強烈的熔液攪拌效應(yīng)的沖刷。

從上面的分析可以看出,與工頻感應(yīng)電爐相比,無論從技術(shù)性能和作業(yè)性能還是從投資方面來說中頻感應(yīng)電爐在現(xiàn)代化鑄造車間內(nèi)用作熔化設(shè)備具有無可爭議的地位。

注1.以批料熔化法作業(yè)的中頻爐可以每次將熔液倒空,冷爐啟爐時不需要起熔塊,對加料塊尺寸和狀態(tài)限制小,爐料過熱時間短。這些都是以殘液熔化法作業(yè)的工頻爐所缺乏的優(yōu)勢。

2.電爐容量和功率的確定

電爐容量的確定要考慮許多工藝因素,但是基本上應(yīng)滿足二個條件,一是滿足最大鑄件的澆注重量需要,二是與工藝對鐵水的需求量相符合。由于中頻電爐的功率密度配置較大,當(dāng)其配置功率密度大于600 kW/t時,其熔化能力基本上可以做到每爐次的熔化時間在一小時以內(nèi)。

電爐功率大小基本上依據(jù)生產(chǎn)率確定。一旦電爐容量和生產(chǎn)率確定后,電爐的功率就可以根據(jù)下面公式(1)計算得到。

3.電源類型的選擇

中頻電源的類型主要有二類:具有并聯(lián)逆變電路的固體電源及具有串聯(lián)逆變電路的固體電源。

在我國的鑄造行業(yè)中,習(xí)慣對配置可控硅(SCR)全橋并聯(lián)逆變固體電源的中頻感應(yīng)電爐通常俗稱為中頻爐。而對配置(IGBT)或(SCR)半橋串聯(lián)逆變固體電源的中頻感應(yīng)電爐通常俗稱為變頻爐(這個稱呼并不確切,只是為了與前者相區(qū)別)。由于這二種感應(yīng)電爐的逆變供電電源不同,所以它們的工作性能也有很大的區(qū)別。

西安機電研究所既生產(chǎn)配置SCR全橋并聯(lián)逆變固體電源的中頻爐(PS系列電源),也生產(chǎn)配置IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源的變頻爐(CS或CA系列電源)。下文將對它們的優(yōu)缺點和適用范圍作一簡單比較(見表3),以使用戶能夠根據(jù)各自的工藝要求正確選擇這二種不同類型的電爐。

表3二種固體電源的主要性能比較

比較項目

SCR全橋并聯(lián)逆變固體電源

(PS系列電源)

IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源

(CS或CA系列電源)

產(chǎn)品規(guī)格范圍

160 ~4000 kW

50 ~2500 kW

電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)

額定功率時接近于1

功率減小時功率因數(shù)降低

始終接近于1

諧波干擾

相同

相同

變換效率

中功率時相同, 大功率時略低

中功率時相同, 大功率時略高

負載適應(yīng)范圍

一般

寬廣

恒功率輸出能力

冷料啟動階段輸出功率較低;改進逆變控制后可接近恒功率運行,但控制技術(shù)復(fù)雜

整個熔化過程中始終可以保持恒功率運行,控制簡單

工作頻率范圍

高至2500 Hz

主要用于感應(yīng)熔化和保溫

最高可達100 kHz

適用于感應(yīng)熔化和保溫,也適用于透熱和淬火

工作穩(wěn)定性

高。中頻電流自成回路,觸發(fā)可控硅必須有一定的電流,抗干擾能力強

較高。中頻電流必須通過IGBT構(gòu)成回路,IGBT是電壓控制器件,外界干擾電壓可能誤觸發(fā)IGBT

器件過流容量和過流保護

過流容量大,保護電路簡單

過流容量小,保護電路復(fù)雜,技術(shù)要求高

配置電源變壓器的余量要求

較大。變壓器配置容量約為固體電源最大輸出功率的1.25倍

小。變壓器配置容量約為固體電源最大輸出功率的1.1倍

電源功率共享

可能性

不能

可以

設(shè)備價格

較低

CS系列的價格通常比PS系列高30%左右。

最近西安機電研究所研制開發(fā)的CA系列電源具有較高的性能價格比,電源容量在1100kW以下,其價格比PS系列略高出20%左右。

備件價格

較高

根據(jù)上表3,二種固體電源的適用范圍如下表4所示,供用戶選型參考。

表4二種固體電源適用范圍

電爐類型

固體電源類型

優(yōu)點

中、小功率熔化爐

IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源

高性能

SCR 全橋并聯(lián)逆變固體電源

低價格

大功率熔化爐

SCR 全橋并聯(lián)逆變固體電源

高可靠性

DX型雙向供電電爐

IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源

唯一選擇

保溫電爐

IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源

高功率因數(shù)

透熱爐

IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源

溫度穩(wěn)定

表面淬火爐

IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源

唯一選擇

4.中頻電源與電爐的配置

如表1所述,采用中頻無心感應(yīng)電爐實現(xiàn)批料熔化法可以使電源的輸出功率從爐料被加熱起至澆注前保持在最大的負載水平。但是在其后的澆注作業(yè)周期及其它非生產(chǎn)性作業(yè)周期(例如撇渣、取樣、等待化驗結(jié)果等),系統(tǒng)中沒有功率輸出或者僅需少量功率輸出,以保持一定的澆注溫度。為了適應(yīng)各種不同的鑄造工藝需要,同時也為了充分提高電源的功率利用系數(shù)(將在下節(jié)詳細討論),出現(xiàn)了許多形式的中頻電源與電爐的配置方案,現(xiàn)列于表5介紹如下。

表5 中頻電源與電爐的配置方案示例

序號

配置方案

評論

1

單臺電源配單爐

簡單可靠,適用于電爐內(nèi)金屬液熔化后迅速倒空,再重新加料熔化的作業(yè)條件,或作業(yè)不頻繁的場合。

僅對小容量及較低功率的電爐適合。

該配置方案的作業(yè)功率利用系數(shù)(K2值,見下述)低。

2

單臺電源配二爐(通過開關(guān)切換)

常見的經(jīng)濟性配置方案。

一臺電爐熔化作業(yè),另一臺爐澆注作業(yè)或維修、筑爐。

在作小容量多次澆注作業(yè)時,可將向熔化作業(yè)電爐供電的電源短時間內(nèi)切換到澆注作業(yè)的電爐作快速升溫,以補償澆注溫度的下降。二臺電爐的交替作業(yè)(熔化和澆注、加料作業(yè))保證了向澆注作業(yè)線持續(xù)供應(yīng)高溫合格金屬液。

該配置方案的作業(yè)功率利用系數(shù)(K2值)較高。

3

二臺電源 (熔化電源和保溫電源)配二爐(通過開關(guān)切換)

該配置方案采用SCR 全橋并聯(lián)逆變固體電源,通過切換開關(guān)實現(xiàn)二臺電爐交替與熔化電源和保溫電源相連。該方案目前被用戶廣泛接受并采用,它可以達到與配置方案5相同效果,但是投資卻大大降低。

電源切換是借助于電動切換開關(guān)完成,操作方便、工作可靠性較高。

該方案的不足之處是,保溫電源為了能與同一感應(yīng)線圈匹配工作,它需要以稍高于熔化電源的頻率工作。由此導(dǎo)致合金化處理時的攪拌作用可能較小,有時需短時間將熔化電源切換過來以增強合金化過程。

該配置方案的作業(yè)功率利用系數(shù)(K2值)較高。

4

單臺雙供電源配二爐

該配置方案又可以稱為功率共享電源系統(tǒng)。它是目前國內(nèi)外被用戶廣泛采用的一種先進的配置方案。西安機電研究所自1998年開發(fā)出這種系統(tǒng)以來,至今已向國內(nèi)用戶提供了30余套,足見它受歡迎的程度。

該方案的優(yōu)點是:

1.每臺電爐可以根據(jù)各自的工況選擇合適的功率;

2.無機械切換開關(guān),工作可靠性高;

3.作業(yè)功率利用系數(shù)(K2值)高,理論上可達1.00,從而大幅度地提高了電爐的生產(chǎn)率;

4.由于采用IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源,如表2所述,在整個熔化過程中始終能以恒功率運行,所以其電源功率利用系數(shù)(K1值,見下述)也高;

5.單臺電源僅需一臺變壓器和冷卻裝置,與方案3相比較,主變壓器的總安裝容量小,占用空間也小。

5.電爐熔化率與生產(chǎn)率的關(guān)系

需要指出,一般電爐制造商在樣本或技術(shù)規(guī)格上提供的電爐熔化能力數(shù)據(jù)是熔化率。電爐的熔化率是電爐本身的特性,它與電爐的功率大小及電源類型有關(guān),與而生產(chǎn)作業(yè)制度無關(guān)。而電爐的生產(chǎn)率則除了與電爐本身的熔化率性能有關(guān)外,還與熔化作業(yè)制度有關(guān)。通常,熔化作業(yè)周期內(nèi)存在一定的空載輔助時間,如:加料、撇渣、取樣化驗和等待化驗結(jié)果(與化驗手段有關(guān))、等待澆注等。這些空載輔助時間的存在減少了電源的功率輸入,即減低了電爐的熔化能力。

為敘述清晰起見,我們引入電爐功率利用系數(shù)K1和作業(yè)功率利用系數(shù)K2的概念。

電爐功率利用系數(shù)K1是指在整個熔化周期內(nèi)電源輸出功率與其額定功率之比,它與電源類型有關(guān)。配置可控硅(SCR)全橋并聯(lián)逆變固體電源的中頻感應(yīng)電爐的K1數(shù)值通常在0.8左右,西安機電研究所對該類型電源增加了逆變控制后(通常的該類型電源僅有整流控制),該數(shù)值可接近于0.9左右。配置(IGBT)或(SCR)半橋串聯(lián)逆變的功率共享固體電源的中頻感應(yīng)電爐的K1數(shù)值理論上可達到1.0。

作業(yè)功率利用系數(shù)K2的大小與熔化車間的工藝設(shè)計和管理水平、電爐電源的配置方案等因素有關(guān)。其數(shù)值等于整個作業(yè)周期內(nèi)電源實際輸出功率與額定輸出功率之比。通常,功率利用系數(shù)K2的大小在0.7 ~ 0.85 之間選擇,電爐的空載輔助作業(yè)時間(例如:加料、取樣、等待化驗、等待澆注等)愈短,K2值愈大。采用表4方案4(雙供電源配二爐系統(tǒng))的K2值理論上可達1.0, 實際上在電爐空載輔助作業(yè)時間很低的情況下可達0.9以上。

由此,電爐的生產(chǎn)率N可以由下式計算而得:

N = P·K1·K2/ p (t/h)…………………………………………………………………(1)

式中:

P –- 電爐額定功率(kW)

K1–- 電爐功率利用系數(shù),通常在0.8 ~0.95范圍內(nèi)

K2–- 作業(yè)功率利用系數(shù),0.7 ~0.85

p ––- 電爐熔化單耗(kWh/t)

以一臺機電研究所生產(chǎn)的配置2500kW可控硅(SCR)全橋并聯(lián)逆變固體電源的10t中頻感應(yīng)電爐為例,技術(shù)規(guī)格表示的熔化單耗p為520 kWh/t,電爐功率利用系數(shù)K1數(shù)值可達0.9,作業(yè)功率利用系數(shù)K2數(shù)值取為0.85。由此可得電爐的生產(chǎn)率為:

N = P·K1·K2/ p = 2500·0.9·0.85 / 520 = 3.68 (t/h)

需要指出,有些用戶混淆了熔化率與生產(chǎn)率的含義,將它們視為意義同一,沒有考慮電爐功率利用系數(shù)K1和作業(yè)功率利用系數(shù)K2,這樣的計算結(jié)果會是N = 2500 / 520 = 4.8 (t/h)。如此選擇的電爐就不可能達到設(shè)計生產(chǎn)率。

6.電爐選型時對系統(tǒng)的各項功能的評估

作為鑄造車間的重要熔化設(shè)備,感應(yīng)電爐的投資在鑄造車間的總投資中占有不小的比例。因此,電爐系統(tǒng)的選型除了上面需要考慮的各類因素外,尚應(yīng)結(jié)合鑄造車間本身的投資規(guī)模、技術(shù)先進性、管理水平等背景對所選的電爐系統(tǒng)的安全性、先進性、經(jīng)濟性、對環(huán)保的適應(yīng)性等系統(tǒng)的各項功能作一個全面的分析和評估。以下對上述幾個方面略作討論:

l系統(tǒng)的安全性– 系統(tǒng)的機械方面的完整的保護功能應(yīng)該具備:閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的采用,冷卻水溫度及流量的監(jiān)控和報警,應(yīng)急冷卻水柜和管路的設(shè)置、液壓系統(tǒng)的安全措施(軟管破裂保護措施、雙液壓泵的配置、阻燃油的采用),爐體的鋼架結(jié)構(gòu)堅固性。系統(tǒng)的電氣方面完整的保護功能有:功能完備和可靠的全數(shù)字化控制板和故障自診斷功能、爐襯檢測(或漏爐檢測)功能、電源(包括電容器等)的可靠冷卻措施等。

l系統(tǒng)的先進性– 它應(yīng)與整個鑄造車間的設(shè)備先進程度及管理水平背景相匹配。采用全數(shù)字化控制系統(tǒng)的中頻電源將大大提高電爐系統(tǒng)的作業(yè)(包括爐襯壽命和熔化作業(yè))穩(wěn)定性和可靠性。此外,近年來在鑄造業(yè)逐漸被廣泛接受和采用的功率共享電源系統(tǒng)(俗稱一拖二電爐系統(tǒng))、電源的遠程控制系統(tǒng)、電爐的計算機熔化過程自動控制管理系統(tǒng)、舊爐襯快速推出機構(gòu)、爐襯搗筑質(zhì)量穩(wěn)定的錘擊式氣動筑爐機、鐵水自動稱量系統(tǒng)、爐襯自動烘爐控制系統(tǒng)等先進裝置也大大提高了電爐系統(tǒng)的作業(yè)穩(wěn)定性和可靠性,體現(xiàn)了鑄造車間的技術(shù)和管理水平的先進性,也為鑄造生產(chǎn)的質(zhì)量管理體系提供了有效的手段。

l系統(tǒng)的經(jīng)濟性– 應(yīng)該全面、合理地評估選用先進電爐系統(tǒng)所支付的較高的一次性投資額與該系統(tǒng)的較低的日常運行、維護費用及生產(chǎn)率提高之間的關(guān)系??蓮囊韵聨讉€方面來評估這種關(guān)系:

a)根據(jù)因先進的熔化單耗指標計算得到電爐每年運行費用的節(jié)約數(shù)值來評估投資額差價的回收周期;

b)根據(jù)先進的電爐系統(tǒng)性能,如電源功率共享系統(tǒng)所具有較高的功率/作業(yè)利用系數(shù)所引起的相同功率配置情況下電爐生產(chǎn)率的提高來評估整體經(jīng)濟效益的大小;

c)從先進的和安全性好的電爐系統(tǒng)在日常維護方面減少的費用以及設(shè)備使用壽命提高二方面進行投資的綜合評估;

d)從采用具有先進功能的裝置,如爐襯自動烘爐控制系統(tǒng)和錘擊式氣動筑爐機,提高了爐襯壽命,降低的作業(yè)方面的各項成本來評估其經(jīng)濟性。

l環(huán)境的改善– 現(xiàn)代化的鑄造車間大都具有較大的生產(chǎn)能力,因此電爐的功率也較大,這可能對電網(wǎng)帶來高次諧波的污染。中頻固態(tài)電源對于電網(wǎng)的諧波干擾程度主要取決于它向電網(wǎng)的公共連接點注入的諧波是否超過國家頒布的標準(見GB/T14549-93, 電能質(zhì)量·公用電網(wǎng)諧波)。減少抑制電源向電網(wǎng)公共連接點注入諧波電流的措施有:

a)增加電源的整流相數(shù)。該措施可以消除5、7、17、19次諧波;

b)裝設(shè)諧振濾波器,將主要諧波電流濾除,如裝設(shè)5、7、11次濾波器;

c)改變供電點,將中頻電源接到短路容量較大的公用電網(wǎng)上。

此外,某些工藝條件下的有色金屬和鑄鐵熔化所產(chǎn)生的煙霧和粉塵也對環(huán)境產(chǎn)生污染。此時,排煙罩的設(shè)置對于環(huán)境的改善是必要的。

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熱加工行業(yè)論壇合作單位

1.電爐容量和功率的確定

電爐容量的確定要考慮許多工藝因素,但是基本上應(yīng)滿足二個條件,一是滿足最大鑄件的澆注重量需要,二是與工藝對鐵水的需求量相符合。由于中頻電爐的功率密度配置較大,當(dāng)其配置功率密度大于600 kW/t時,其熔化能力基本上可以做到每爐次的熔化時間在一小時以內(nèi)。

電爐功率大小基本上依據(jù)生產(chǎn)率確定。一旦電爐容量和生產(chǎn)率確定后,電爐的功率就可以計算得到。

2.電源類型的選擇

中頻電源的類型主要有二類:具有并聯(lián)逆變電路的固體電源及具有串聯(lián)逆變電路的固體電源。

在我國的鑄造行業(yè)中,習(xí)慣對配置可控硅(SCR)全橋并聯(lián)逆變固體電源的中頻感應(yīng)電爐通常俗稱為中頻爐。而對配置(IGBT)或(SCR)半橋串聯(lián)逆變固體電源的中頻感應(yīng)電爐通常俗稱為變頻爐(這個稱呼并不確切,只是為了與前者相區(qū)別)。由于這二種感應(yīng)電爐的逆變供電電源不同,所以它們的工作性能也有很大的區(qū)別。

西安機電研究所既生產(chǎn)配置SCR全橋并聯(lián)逆變固體電源的中頻爐(PS系列電源),也生產(chǎn)配置IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源的變頻爐(CS或CA系列電源)。下文將對它們的優(yōu)缺點和適用范圍作一簡單比較(見表1),以使用戶能夠根據(jù)各自的工藝要求正確選擇這二種不同類型的電爐。

表1二種固體電源的主要性能比較

比較項目

SCR全橋并聯(lián)逆變固體電源

(PS系列電源)

IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源

(CS或CA系列電源)

產(chǎn)品規(guī)格范圍

160 ~ 4000 kW

50 ~ 2500 kW

電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)

額定功率時接近于1

功率減小時功率因數(shù)降低

始終接近于1

諧波干擾

相同

相同

變換效率

中功率時相同, 大功率時略低

中功率時相同, 大功率時略高

負載適應(yīng)范圍

一般

寬廣

恒功率輸出能力

冷料啟動階段輸出功率較低;改進逆變控制后可接近恒功率運行,但控制技術(shù)復(fù)雜

整個熔化過程中始終可以保持恒功率運行,控制簡單

工作頻率范圍

高至2500 Hz

主要用于感應(yīng)熔化和保溫

最高可達100 kHz

適用于感應(yīng)熔化和保溫,也適用于透熱和淬火

工作穩(wěn)定性

高。中頻電流自成回路,觸發(fā)可控硅必須有一定的電流,抗干擾能力強

較高。中頻電流必須通過IGBT構(gòu)成回路,IGBT是電壓控制器件,外界干擾電壓可能誤觸發(fā)IGBT

器件過流容量和過流保護

過流容量大,保護電路簡單

過流容量小,保護電路復(fù)雜,技術(shù)要求高

配置電源變壓器的余量要求

較大。變壓器配置容量約為固體電源最大輸出功率的1.25倍

小。變壓器配置容量約為固體電源最大輸出功率的1.1倍

電源功率共享

可能性

不能

可以

設(shè)備價格

較低

CS系列的價格通常比PS系列高30%左右。

最近西安機電研究所研制開發(fā)的CA系列電源具有較高的性能價格比,電源容量在1100kW以下,其價格比PS系列略高出20%左右。

備件價格

較高

根據(jù)上表1,二種固體電源的適用范圍如下表2所示,供用戶選型參考。

表2二種固體電源適用范圍

電爐類型

固體電源類型

優(yōu)點

中、小功率熔化爐

IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源

高性能

SCR 全橋并聯(lián)逆變固體電源

低價格

大功率熔化爐

SCR 全橋并聯(lián)逆變固體電源

高可靠性

DX型雙向供電電爐

IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源

唯一選擇

保溫電爐

IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源

高功率因數(shù)

透熱爐

IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源

溫度穩(wěn)定

表面淬火爐

IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源

唯一選擇

3.中頻電源與電爐的配置

如表1所述,采用中頻無心感應(yīng)電爐實現(xiàn)批料熔化法可以使電源的輸出功率從爐料被加熱起至澆注前保持在最大的負載水平。但是在其后的澆注作業(yè)周期及其它非生產(chǎn)性作業(yè)周期(例如撇渣、取樣、等待化驗結(jié)果等),系統(tǒng)中沒有功率輸出或者僅需少量功率輸出,以保持一定的澆注溫度。為了適應(yīng)各種不同的鑄造工藝需要,同時也為了充分提高電源的功率利用系數(shù)(將在下節(jié)詳細討論),出現(xiàn)了許多形式的中頻電源與電爐的配置方案,現(xiàn)列于表3介紹如下。

表3 中頻電源與電爐的配置方案示例

序號

配置方案

評 論

1

單臺電源配單爐

簡單可靠,適用于電爐內(nèi)金屬液熔化后迅速倒空,再重新加料熔化的作業(yè)條件,或作業(yè)不頻繁的場合。

僅對小容量及較低功率的電爐適合。

該配置方案的作業(yè)功率利用系數(shù)(K2值,見下述)低。

2

單臺電源配二爐(通過開關(guān)切換)

常見的經(jīng)濟性配置方案。

一臺電爐熔化作業(yè),另一臺爐澆注作業(yè)或維修、筑爐。

在作小容量多次澆注作業(yè)時,可將向熔化作業(yè)電爐供電的電源短時間內(nèi)切換到澆注作業(yè)的電爐作快速升溫,以補償澆注溫度的下降。二臺電爐的交替作業(yè)(熔化和澆注、加料作業(yè))保證了向澆注作業(yè)線持續(xù)供應(yīng)高溫合格金屬液。

該配置方案的作業(yè)功率利用系數(shù)(K2值)較高。

3

二臺電源 (熔化電源和保溫電源)配二爐(通過開關(guān)切換)

該配置方案采用SCR 全橋并聯(lián)逆變固體電源,通過切換開關(guān)實現(xiàn)二臺電爐交替與熔化電源和保溫電源相連。該方案目前被用戶廣泛接受并采用,它可以達到與配置方案5相同效果,但是投資卻大大降低。

電源切換是借助于電動切換開關(guān)完成,操作方便、工作可靠性較高。

該方案的不足之處是,保溫電源為了能與同一感應(yīng)線圈匹配工作,它需要以稍高于熔化電源的頻率工作。由此導(dǎo)致合金化處理時的攪拌作用可能較小,有時需短時間將熔化電源切換過來以增強合金化過程。

該配置方案的作業(yè)功率利用系數(shù)(K2值)較高。

4

單臺雙供電源配二爐

該配置方案又可以稱為功率共享電源系統(tǒng)。它是目前國內(nèi)外被用戶廣泛采用的一種先進的配置方案。西安機電研究所自1998年開發(fā)出這種系統(tǒng)以來,至今已向國內(nèi)用戶提供了30余套,足見它受歡迎的程度。

該方案的優(yōu)點是:

1. 每臺電爐可以根據(jù)各自的工況選擇合適的功率;

2. 無機械切換開關(guān),工作可靠性高;

3. 作業(yè)功率利用系數(shù)(K2值)高,理論上可達1.00,從而大幅度地提高了電爐的生產(chǎn)率;

4. 由于采用IGBT半橋串聯(lián)逆變固體電源,如表2所述,在整個熔化過程中始終能以恒功率運行,所以其電源功率利用系數(shù)(K1值,見下述)也高;

5. 單臺電源僅需一臺變壓器和冷卻裝置,與方案3相比較,主變壓器的總安裝容量小,占用空間也小。

4.電爐熔化率與生產(chǎn)率的關(guān)系

需要指出,一般電爐制造商在樣本或技術(shù)規(guī)格上提供的電爐熔化能力數(shù)據(jù)是熔化率。電爐的熔化率是電爐本身的特性,它與電爐的功率大小及電源類型有關(guān),與而生產(chǎn)作業(yè)制度無關(guān)。而電爐的生產(chǎn)率則除了與電爐本身的熔化率性能有關(guān)外,還與熔化作業(yè)制度有關(guān)。通常,熔化作業(yè)周期內(nèi)存在一定的空載輔助時間,如:加料、撇渣、取樣化驗和等待化驗結(jié)果(與化驗手段有關(guān))、等待澆注等。這些空載輔助時間的存在減少了電源的功率輸入,即減低了電爐的熔化能力。

5.電爐選型時對系統(tǒng)的各項功能的評估

作為鑄造車間的重要熔化設(shè)備,感應(yīng)電爐的投資在鑄造車間的總投資中占有不小的比例。因此,電爐系統(tǒng)的選型除了上面需要考慮的各類因素外,尚應(yīng)結(jié)合鑄造車間本身的投資規(guī)模、技術(shù)先進性、管理水平等背景對所選的電爐系統(tǒng)的安全性、先進性、經(jīng)濟性、對環(huán)保的適應(yīng)性等系統(tǒng)的各項功能作一個全面的分析和評估。以下對上述幾個方面略作討論:

1.系統(tǒng)的安全性– 系統(tǒng)的機械方面的完整的保護功能應(yīng)該具備:閉式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的采用,冷卻水溫度及流量的監(jiān)控和報警,應(yīng)急冷卻水柜和管路的設(shè)置、液壓系統(tǒng)的安全措施(軟管破裂保護措施、雙液壓泵的配置、阻燃油的采用),爐體的鋼架結(jié)構(gòu)堅固性。系統(tǒng)的電氣方面完整的保護功能有:功能完備和可靠的全數(shù)字化控制板和故障自診斷功能、爐襯檢測(或漏爐檢測)功能、電源(包括電容器等)的可靠冷卻措施等。

2.系統(tǒng)的先進性– 它應(yīng)與整個鑄造車間的設(shè)備先進程度及管理水平背景相匹配。采用全數(shù)字化控制系統(tǒng)的中頻電源將大大提高電爐系統(tǒng)的作業(yè)(包括爐襯壽命和熔化作業(yè))穩(wěn)定性和可靠性。此外,近年來在鑄造業(yè)逐漸被廣泛接受和采用的功率共享電源系統(tǒng)(俗稱一拖二電爐系統(tǒng))、電源的遠程控制系統(tǒng)、電爐的計算機熔化過程自動控制管理系統(tǒng)、舊爐襯快速推出機構(gòu)、爐襯搗筑質(zhì)量穩(wěn)定的錘擊式氣動筑爐機、鐵水自動稱量系統(tǒng)、爐襯自動烘爐控制系統(tǒng)等先進裝置也大大提高了電爐系統(tǒng)的作業(yè)穩(wěn)定性和可靠性,體現(xiàn)了鑄造車間的技術(shù)和管理水平的先進性,也為鑄造生產(chǎn)的質(zhì)量管理體系提供了有效的手段。

3.系統(tǒng)的經(jīng)濟性– 應(yīng)該全面、合理地評估選用先進電爐系統(tǒng)所支付的較高的一次性投資額與該系統(tǒng)的較低的日常運行、維護費用及生產(chǎn)率提高之間的關(guān)系??蓮囊韵聨讉€方面來評估這種關(guān)系:

a)根據(jù)因先進的熔化單耗指標計算得到電爐每年運行費用的節(jié)約數(shù)值來評估投資額差價的回收周期;

b)根據(jù)先進的電爐系統(tǒng)性能,如電源功率共享系統(tǒng)所具有較高的功率/作業(yè)利用系數(shù)所引起的相同功率配置情況下電爐生產(chǎn)率的提高來評估整體經(jīng)濟效益的大??;

c) 從先進的和安全性好的電爐系統(tǒng)在日常維護方面減少的費用以及設(shè)備使用壽命提高二方面進行投資的綜合評估;

d) 從采用具有先進功能的裝置,如爐襯自動烘爐控制系統(tǒng)和錘擊式氣動筑爐機,提高了爐襯壽命,降低的作業(yè)方面的各項成本來評估其經(jīng)濟性。

4.環(huán)境的改善– 現(xiàn)代化的鑄造車間大都具有較大的生產(chǎn)能力,因此電爐的功率也較大,這可能對電網(wǎng)帶來高次諧波的污染。中頻固態(tài)電源對于電網(wǎng)的諧波干擾程度主要取決于它向電網(wǎng)的公共連接點注入的諧波是否超過國家頒布的標準(見GB/T14549-93, 電能質(zhì)量·公用電網(wǎng)諧波)。減少抑制電源向電網(wǎng)公共連接點注入諧波電流的措施有:

a)增加電源的整流相數(shù)。該措施可以消除5、7、17、19次諧波;

b)裝設(shè)諧振濾波器,將主要諧波電流濾除,如裝設(shè)5、7、11次濾波器;

c)改變供電點,將中頻電源接到短路容量較大的公用電網(wǎng)上。

此外,某些工藝條件下的有色金屬和鑄鐵熔化所產(chǎn)生的煙霧和粉塵也對環(huán)境產(chǎn)生污染。此時,排煙罩的設(shè)置對于環(huán)境的改善是必要的。

來源:中頻爐知識庫

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