中频感应炉

金属加热设备

中频感应炉是指工作频率在150～10000Hz范围内的感应炉，具有熔化速度快、生产效率高、适应性强、使用灵活、电磁搅拌效果好、启动操作方便、等优点。

简述

频率在150～10000 Hz范围内的感应炉称为中频感应炉。中频感应炉是适用于冶炼优质钢与合金的特种冶炼设备，具有熔化速度快、生产效率高、适应性强、使用灵活、电磁搅拌效果好、启动操作方便、钢液被炉渣覆盖（减少大气对钢液的污染）等优点。中频感应炉的成套设备包括：电源及电器控制部分、炉体部分、传动装置及水冷系统。

中频感应炉特别适用于10kg几十吨容量的大、中、小型炉，对钢、铸铁以及铜、铝等有色金属及其合金进行熔炼和液态金属的保温，对炉料的适应性较强，适合间歇式作业，炉子结构和使用情况类同工频无心感应炉。20世纪70年代以来，随着高效率、静止式和节省金属材料的晶闸管中频电源的功率和可靠性的日益提高，中频炉在国内外得到了快速发展，不仅在中小容量有明显优势甚至在大容量方面也正在替代工频无心感应炉。

组成

中频感应炉用铜管单层卷制成感应圈，而在水冷感应圈内有耐火材料打结的坩埚用以容纳熔炼金属。感应炉通常由四部分组成：电源、炉体（主要是感应圈以及感应圈内用耐火材料制备的坩埚）、电容器组（用来提高功率因数）、控制和操作系统。

1．感应炉炉体部分

(1)感应炉的感应圈：感应圈是感应炉的心脏，通过感应圈将电磁能转变成为热能，使坩埚中的金属炉料熔化，由矩形铜管绕制成多匝线圈呈螺旋形状，表面喷涂高强度绝缘漆，并用绝缘带包扎，中频炉匝与匝之间还涂抹耐火胶泥，感应圈上下方设有水冷环。

(2)感应炉的磁轭：磁轭由优质硅钢片叠成，分布于感应圈外围，起支撑骨架作用，同时还起约束感应圈外部散漏磁通作用，以防金属构件发热。

(3)感应炉的水冷电缆：由于倾炉频繁易造成水冷电缆的可挠导线断丝、接线端部连接螺栓松动可能引起电流的不平衡，一般按倾炉次数确定水冷电缆寿命为三年，三年后需要更换，若螺栓变色，则需及时更新紧固。

(4)感应炉的炉衬：感应炉在生产中温度高，炉温变化大，还承受炉渣侵蚀及电磁搅拌，高温铁液直接冲刷坩埚炉衬，炉衬极易损伤，而筑炉成本高，延长感应炉炉衬使用寿命，降低筑炉频次对于降低成本来说相当重要。

(5)感应炉的坩埚漏炉报警装置：为确保安全生产，防止漏炉事故发生和扩大，有助于判断炉衬使用情况，延长炉龄，设置坩埚漏炉报警系统很有必要。一般采用直流式报警装置，分别安装与铁液接触的不锈钢丝底电极（第一电极）和炉衬感应圈问的不锈钢板（网）侧电极（第二电极）。

2．感应炉的液压系统

由液压装置、操纵台、倾炉液压缸、炉盖液压缸等组成。应定期检查液压系统各密封处是否有渗漏情况，如发现应更换密封圈，各转动部位应定期加润滑油润滑（倾炉的转动自润滑球面轴承，在加注润滑脂时需加到旧油溢出来为止），否则极易造成损坏。

3．感应炉的水冷系统

确保冷却水水质并定期检查有无水垢，如有水垢应立即清理，以确保冷却效果。一般工频炉的冷却水水质要求：pH值为6～9，硬度<10mg当量/L，总固体量不超过250mg/L，冷却水温升<25℃；用于中频电源的冷却水的水质：pH值为7～8，硬度<1.5mg当量/L，悬浮性固体物：50mg/L，电阻率>4000Ω·cm。循环水池中的循环水应定期化验，当循环水硬度超过2mg当量/L时，应将系统中的循环水放空，重新更换。冷却水塔应定期排污，换取新的软水，以防管道及喷头堵塞，影响降温效果及炉衬使用寿命。

4．感应炉的电控系统

主电路和感应圈应定期清理表面的灰尘，铸造车间内导电金属粉尘、出铁时飞溅的铁豆等落在主铜排或感应圈表面，会引起其绝缘能力降低造成放电打火，极易造成电气元件损坏。可采用不含水的压缩空气进行吹除。主电路铜排连接螺钉也需定期检查紧固，否则由于接触电阻增加会在连接处产生较大热量使其绝缘材料碳化造成漏电。

优点

与工频无心感应炉相比，中频感应炉有如下优点。

(1)同样容量下，中频炉输入功率高，可为工频炉的2～3倍，从而大大提高了炉子的熔化率，降低电耗。

(2)不需要剩余熔液和大起熔块，可以随时起熔，降低电耗。

(3)每次出炉可以倾倒全部或部分熔液，因此作业灵活性较大。

(4)功率凋节方便，可适应熔化、保温和烘炉时对功率的不同要求。

(5)运行时工作频率跟随负载回路谐振频率变化，并自动使负载回路维持较高的功率因数，不必像工频炉那样通过增减负载电容来调节。

(6)工频输入端三相平衡，不必像工频炉一样需要设置LC三相平衡装置。

(7)在同样产出下，中频炉的容量小，从而占地面积大大减小，减少了基础设施投资，提高了空间利用率。

维护保养

中频感应炉的维护保养工作非常重要，它能及时发现各种隐患，避免重大事故，延长使用寿命，保证安全生产，提高铸件质量，降低成本。定期记录有关电参数、冷却水温及炉体各关键部位外壳（炉底、炉侧、感应圈外壳、铜排等）温度，可随时监测电炉使用情况。定期起动柴油发电机，以确保可靠运行。

1)按规定时间对电炉进行定期保养、润滑、紧固（如：用无水压缩空气对感应圈、铜排、电控柜等进行系统除尘；对各润滑部位进行润滑；紧固螺栓）。

2)每天观察水压表、水温表及检查输水胶管老化程度；定期检查各个冷却水支路的流量，确保管路没有堵塞，管接头不漏水，尤其是固体电源柜内的冷却水接头，绝对不允许漏水，如果发现漏水，可将管接头卡箍上紧或更换卡箍；定期检查水塔喷淋水池、膨胀水箱内存水，电源柜，水箱存水量的多少，并及时补充水；要经常检查备用泵的状况，每隔3～5d使用一次备用泵，保证备用泵绝对运行可靠。

3)检查电容器是否漏油。如果电容器接线端子处漏油，可用扳手将接线端子底部的螺母紧固。

4)中期维护。用乙醇研磨交流进线侧瓷绝缘子、支架、整流部分的二极管、支架、电容器瓷绝缘子，IGBT（可控硅）主触点部分、逆变及中频交流铜排等；更换电器柜部分老化的输水水管，疏通水嘴瓶颈部位、IGBT（可控硅）水冷块，更换交流铜排绝缘板、个别电容器等。

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