3T真空熔化炉

1、KGPS800kW/500HzZG-3000kg真空感应炉技 术 文 件 有限公司地址： 项目负责： 手机：电话：传真： 邮编：方 案 目 录1.成套设备总体概述：。 P2-P4项目名称设备用途设备特点感应加热设备执行标准2.设备主要技术参数3.成套设备组成（单套）：。P44.成套设备技术方案。P4-P20. 4.1电气部分4.2 真空系统与炉体部分5.设备冷却水系统。P20-P246.供方所提供的技术文件。P247.安装、调试和需方人员培训。P24-P258.需方自备项目。P259.设备验收。P25-P2610.售后服务承诺。P26 电源车间中频电源1.成套设备总体概述:项目名称： GWT-

2、3000kg真空熔铜炉设备用途: 真空熔铜设备配置电源功率: 800kw成套设备有如下特点:感应加热总效率95%,为节能型产品。符合现代化生产3S标准(SURE可靠、SAFE安全、SAVING节约)及3C标准(COOL低温、CLEAN 清洁、CLAM安静)，工作噪音75分贝。真空感应熔炼炉是在真空条件下，利用中频感应加热原理，使金属熔化的真空冶炼成套设备。适用于金属材料领域中对镍基、特殊钢、精密合金、铜锆合金、钕铁硼、金属镝、活泼金属、高温合金、特种材料、磁性材料等在真空或保护气氛下进行熔炼、浇铸。感应加热设备执行标准: GB5959.3电热设备的安全 第三部分对感应和导电加热设备以及感应熔化

3、设备的特殊要求、l GB10067.3电热设备基本技术条件 第三部分感应电热设备l ZBK/46001-87感应加热用半导体变频装置l JB/4086-85中频感应加热用电控设备技术条件2.设备主要技术参数:熔化材质：紫铜额定容量：3000kg 最大容量:3500kg最高温度：1400加热部位：整体熔化熔化率: 1.6t/h极限真空度：0.1Pa 坩埚外径: 800mm坩埚高：1500mm熔化频率: 500Hz 配置电源额定功率: 800kw3.成套设备组成:KGPS-800kw/500Hz晶闸管中频电源 一台 真空机组 二套 3000kg感应熔化炉体 一台 真空熔化室 一套 包括:主加料室.

4、合金加料室.测温取样装置.观察窗等连接电缆 一套连接铜排（含启动器） 一套补偿电容器柜(内装两组电容器及隔离变压器) 一套切换开关 一台液压站 一台远程控制柜 一套集中控制柜 一套LSS-250板式水-水交换装置 一台水冷分配架 一台低压动力柜 一台4.成套设备技术方案:4.1 电气部分:4.1.1 晶闸管中频电源主要技术参数（单套）:额定功率: 800kW额定频率: 500Hz 输入电压：3N-380V 50Hz 直流电压：500V 直流电流：1600A 中频电压：MAX600V 电源外形尺寸：长2100宽900高2000 输入电流: 1000A 输入铜排截面: 1005 电源冷却水接口管径

5、:DN504.1.2 晶闸管中频电源控制系统(核心主控制板):LHJD-7晶闸管中频电源主控制板，是我公司针对感应炉开发研制的最新型中频控制触发板，适用频率1Hz8kHz的感应用中频电源。其特点如下：.调整简单方便：整个控制板只有三个调整电位器（W1截压、W2截流、W3逆变导通角），因此使用和调整十分方便。.负载适应能力强：逆变导通角采用定角控制，同一电源带不同频率的负载时，可直接更换负载不需重新整定参数,实现频率自动跟踪。.全电压频繁启动功能: 能满足各种加热设备对中频电源的要求,实现100的成功启动。 .DLJ-7晶闸管中频电源控制板,主要由调节器、移相控制、保护电路、启动演算电路、逆变频

6、率跟踪、逆变脉冲形成、脉冲放大及脉冲变压器组成。其核心部件采用美国生产的高性能、高密度、大规模专用DLJ集成电路，使其内部电路除调节器外，其余均实现数字化，整流触发器部分不需要任何调整，而且可靠性高、脉冲对称度高、抗干扰能力强、反应速度快等特点。由于有相序自适应电路，无需同步变压器，所以，现场调试中免去了调相序、对同步的工作。.逆变采用特殊的扫频式零压软启动方式，启动性能优于普通的扫频式零压软启动电路和零压软启动电路。并设有自动重复启动电路和全电压启动电路，自动重复启动可防止中频电源偶尔的启动失败，使启动成功率达到100%；全电压启动电路设有给定限幅电路，当电源偶尔启动失败时，它能使电源电流控

7、制在一定范围内，并在电源启动成功后使中频电流电压平稳上升。因此本控制板可以满足电源频繁快速启动的功能。.主控制板主要技术参数主电路进线额定电压：100V380V（50Hz）控制供电电源：单相17V/3A中频电压反馈信号：AC 15V/15mA电流反馈信号：AC 15V/5mA三相输入整流触发脉冲移相范围：=0130整流触发脉冲不对称度：小于1整流触发脉冲信号宽度：600S、双窄、间 隔60整流触发脉冲特性：触发脉冲峰值电压：12V 触发脉冲峰值电流：1A 触发脉冲前沿陡度：0.5A/s逆变频率：1000Hz-10kHz逆变触发脉冲信号宽度：30s逆变触发脉冲特性：触发脉峰值电压：22V 触发脉

8、峰值电流：1.5A 触发脉冲前沿陡度：2A/s （逆变的触发脉冲变压器是外接的）最大外型尺寸：26019040mm。故障信号输出：主控制板在检测到故障信号时，输出一组接点信号，该接点容量为AC：5A/220V；DC：10A/28V。.电路原理：整个控制电路除逆变末级触发单元外，做成一块印刷电路板结构。功能上包括电源、整流触发、调节器、逆变触发、启动演算等，除调节器为模拟运算电路外，其余为数字电路。组成该控制板的核心集成电路为U10，型号为DLJ它是一块专用大规模数字集成电路，有3路时钟输入口，35路输入/输出口，内部功能包括整流移相触发、相序自适应、逆变触发、逆变触发、逆变引前角锁定、逆变重复

9、起动、过流保护、过压保护、缺相保护、水压低保护、水温高保 护控制板欠压保护，另外还有二个外部故障输入保护。整流触发工作原理：这部分电路包括三相同步、相序自适应、压控时钟、数字触发、末级驱动等电路。三相同步信号直接由晶闸管的门极引线K4、K6、K2从主回路的三相进线上取得，由R8、C5、R9、C6、R10、C7进行滤波，再经6只光电耦合器进行电位隔离，获得6个相位互差60度的矩形波同步信号，输入到U10的输入口。 .故障自动诊断区：当中频电源出现故障时，查询故障点往往成为维修人员较为烦恼的问题，尤其是维修经验较少的维修人员。故障显示和故障自诊功能能帮助维修人员在较短的时间内查出故障的原因，使设备

10、尽快的投入到生产中。故障显示和自诊系统可在中频电源出现故障时显示出是那方面故障及现在主要故障点的位置，如过流、过压、触发脉冲等工作状态。故障自动诊断区设置有发光二级管，当发生故障时由于指示灯亮，所以可以方便地判断发生故障的地址，以便及时排除。代号发光二极管亮时指示状态+15V控制板+15V电源工作+5V控制板+5V电源工作QD中频电源启动成功GY中频过电压故障GL中频过电流故障QY控制板欠电压故障QX三相输入缺相故障SY水压低故障D9D14六路整流脉冲指示，正常为微亮，亮表示SCR门极接反或开路晶闸管中频电源控制原理4.1.3 晶闸管中频电源主回路: 整台晶闸管中频电源主回路主要由低压开关柜区

11、.整流区.平波区.逆变区四大区组成。 低压开关区采用两级隔离，即第一级采用HD-13B系列旋转刀开（主要参数：输入电压380V 额定电流1600A），二级主接触器采用DW-17系列万能式断路器（主要参数：输入电压380V 额定电流1600A）。同时安装有进线电感，以阻止负载对电网的冲击，吸收由于微量不对称引起的谐波分量。 平波区为滤波电抗器,其对中频电源是非常重要。第一.使整流器的输出电流变得平滑稳定。第二.当逆变可控硅直通短路时，限制短路电流的增长速度和最大短路电流的大小。如果滤波电抗器的参数设计不合理，铁芯材料不好或制造工艺不过关，将对中频电源的工作可靠性产生极大影响。为了确保滤波电抗器的

12、参数合理，我公司专门开发了滤波电抗器设计软件包。该软件特别考虑了并联逆变条件下滤波电抗器的工作环境，同时依据我们生产中频电源十余年的经验而编制。 滤波电抗器的硅钢片采用Z10型冷轧高导磁率产品，铜管为T2挤制铜管，用高强度云母带包扎，H级绝缘。为了减小滤波电抗器的工作噪音，硅钢片采取了特别的紧固工艺，在硅钢片和气隙之间还有专用的缓冲吸音材料。 整流区:采用六只襄樊仪表元件厂生产的KP管逆变区:采用4只襄樊仪表元件厂生产的KG管电源柜的380V电压输入可以在柜低部的地沟引入,亦可以通过柜顶预留的输入孔接入。 各区之间的连接均采用T2铜板连接，主逆变输出铜排采用截面为1006，相互接触处均采用镀锡

13、处理，整体铜排经过酸洗表面钝化处理，所有拐弯处均采用圆弧过渡。各水路连接顺畅，便于对其进行维护.检修。 柜壳采用KS型材进行框架焊接,门板采用2mm冷轧板制造,整体柜内采用全密封结构,提高了在微尘.潮湿环境下工作的可靠性。晶闸管中频电源操作盘图 晶闸管中频电源主回路原理图4.1.4 PLC自动化控制:整个熔化过程均采用由PLC来控制,台湾12吋触摸屏工步显示，实现各执行机构的动作指令发布及其相互间的互锁,以及可以方便地通过台湾12吋触摸屏进行参数设定及调整。PLC采用日本三菱（MITSUBISHI）生产，主要控制以下对象：.温度显示与温度高低报警.水压欠压、温度超温声、光报警.冷却水水温监测及

14、水压欠压.紧急停止.中频电源通、断及功率调节 .手动与自动控制模式 4.1.5熔化频率与后期搅拌频率: 在感应熔化中，由于频率与其搅拌力成反比，而与效率成正比，所以选择合适的频率对于感应熔化尤为重要。频率高是其电效率高，但搅拌相对较小。反之当频率低时，除效率低外，由于搅拌力大而使得对炉衬的冲刷加剧。可见频率在感应熔化中重要性。针对所要熔化的金属不同，所设定的频率亦有所区别，而本炉中要求频率范围是合适的即：熔化期500-1000Hz，搅拌期250Hz。方案中对于频率的转换采用自动方式即换炉开关结构。换炉开关安装在补偿电容器柜中，通过电机传动来实现频率的转换。补偿电容柜中安装有1000Hz与250

15、Hz的两种电容。为上下两层结构。4.2 机械与炉体部分：4.2.1真空熔化/铸锭室: 真空熔化/铸锭式采用立式.双层结构,内层采用1Cr18Ni9Ti不锈钢板经过表面处理,外层为Q235钢板,两层之间由连接柱进行连接,使得内外层形成一个整体，同时通冷却水。 壳低采用40mm厚钢板同时用槽钢进行加固。 盖体采用标准封头尺寸，亦为双层结构，内通冷却水。 壳体的设计考虑了后期将其进行半连续生产，所以预留有半连续生产用的接口。 盖上同时设计有主加料室.合金加料箱.测温取样以及观察窗等设施。主加料室口设置手动隔热屏。 铸锭台采用旋转式结构，每浇铸一个锭旋转一个设定角度。对于周期式当浇铸完后开起上盖将起逐

16、一吊出，当后期发展半连续时，由油缸推出。 盖的开起与闭合采用液压式自动结构。 合金加料箱采用外部手动旋转方式，将合金按照顺序加入炉内。加料箱的下部设计有电机振动式滑料槽。同时在外部力作用下可以旋转，以让开炉体的倾动。 4.2.2真空系统: 真空感应炉中冶炼Ni基、Fe基高温合金所要求的真空度一般在0.133Pa(10-3Torr)的数量级。所以真空系统主要由三级组成：油喷射增压泵罗茨真空泵机械真空泵。而作为前级泵所用的多数为滑阀式机械真空泵。这种型号的泵有结构紧凑，占地面积小，安装方便的优点。 但滑阀式真空泵属油封泵。吸入口进入的气体经泵内转子压缩后，通过排气阀片进入油箱。在泵运行时，油箱中的

17、油通过电磁阀或小油泵润滑泵的轴承及轴封。 滑阀泵的缺点是对大量的灰分污染比较敏感。而真空感应炉炉料中的灰分比较多，在抽真空和冶炼过程中会挥发出来，少部分被炉壁吸附，大部分被排至滑阀泵的油箱里，使泵油污染。时间长了，泵油变成淤泥状。由于泵体与转子之间的间隙很小，机械杂质进入泵腔内凝集成小块，使转子被划伤，形成贯通的环形槽，从而使滑阀泵极限真空度降低，严重时使转子卡死，不能转动。真空感应炉冶炼工艺过程中，经常要加入铝镁等合金元素，这些元素极容易挥发，更加使滑阀泵的使用周期大大缩短。有时候，刚刚换上去的泵使用几小时就被卡死，不能转动，致使炉子不能继续运行。不仅影响生产，同时增加了维修工作量和机械泵油

18、、零部件的消耗，增加了运行费用。它的另一缺点是对气体中的水蒸汽很敏感，在初始抽真空阶段，炉壁和炉料中吸附的水蒸气被泵吸入，在压缩室内被压缩。在相应的温度下(例如60)水的饱和蒸汽压为19918Pa(149.4Torr)， 水蒸汽一旦达到上述压强，则开始凝结为水，混入油中。使油的真空性能恶化，影响泵的极限压力和抽气速率。 本系统为在吸收德国ALD技术的基础上进行设计的。 真空系统原理图： 系统组成： 3台油喷射增压泵 Z-1000型 2套罗茨液环泵组 JLY-403型 1台滑阀泵 H-150型 1台罗茨泵 ZJP-2500型 气动式阀门及真空继电器.电离式复合真空计 不锈钢管道等组成 4.2.3

19、中频感应熔化炉: 感应熔化炉采用采用全不锈钢结构，主要有固定架.活动架.线圈.磁轭以及馈电电缆等组成。 炉体的倾动采用液压结构，同时设计有倾炉速度调节装置，确保炉体在倾动过程中平稳。倾炉油缸为特殊专用油缸。 线圈采用德国Ald技术，独特的机械结构与绝缘技术，确保在真空状态时600V电压下不打火.不放电。 电缆采用水电共用结构，与线圈特殊的连接方式以及在真空室引出时的法兰结构，确保了真空度的同时又增加了运行的安全性。电缆在炉体上采用侧引进结构，同时电缆的绝缘胶管亦经过专门的处理。 磁轭采用日本冷轧硅钢片Z11，夹板式结构提高了利用率，同时磁轭的覆盖率达到70%，从而保证了将更多的电能转化为热能。

20、 活动架的炉壳采用整体钢板卷筒结构，增加了强度，所以炉衬的使用寿命亦大为提高。5.设备冷却水系统： 本冷却水系统采用闭式循环结构,所有冷却水管路均采用不锈钢管道,防止了冷却水长时间的结垢。同时去各个设备单元的每路冷却水均安装有流量分配/调节不锈钢球阀。以使的各个单元均 能得到很好的.可靠的冷却。 本加热系统的冷却水采用两套相互独立的供水方式，中频电源.补偿电容器组在冷却形式上采用不锈钢质内循环式水-水交换装置，而炉体采用外水进行冷却。所谓内循环装置就是设备冷却水在一个封闭的单元内循环,而其内水吸收的热量将通过热交换后由外水带走,从而确保了设备冷却水的纯净.以及无钙.镁离子,提高了冷却的可靠性与

21、安全性。内循环式水-水交换装置主要由以下部分组成：装置主要由1立方的不锈钢水箱.两台不锈钢耐腐蚀管道泵组（一主一备）.不锈钢式板式换热器.不锈钢闸阀.软化水用离子交换器以及水水质.水压.水温等电气控制柜组成。控制柜内的互锁线路在确保一台水泵故障时，另一台备用水泵能自动启动，从而保证了设备工作的连续性。内循环水通过软化后经过泵从水箱中抽出，经晶体管中频电源.补偿电热电容器.等各单元吸收热量后,进入板式水-水换热器将热量传递给外循环水。本装置设计有水压.水温.水位等监控。设备冷却用外循环:外循环系统冷却炉体及换热器，主要由循环水泵站及水池组成。泵站将水池的水吸出流经板式水水交换器后直接进入水池或经

22、过冷却塔散热后进入水池,如此往复完成循环。内循环用板式水-水热交换装置的冷却原理: 内循环用板式水-水热交换装置的主要技术参数: 型号：LSS-250型 纯水流量：42t/h 外循环水流量：40t/h 整机功率：7.5kw 数量: 1台/套 外循环水温度：35 外循环水压力：0.35MPa 内循环进出水接口尺寸：DN80 外循环进出水接口尺寸：DN80 外形尺寸： L=1850mmW=750H=1780mm LSS-250总装图 整体设备的水冷保护: 众所周知中频设备因为为大电流设备,所以由于感应线圈铜管自身电阻引起的发热以及在加热时的热传导等的热量均要求要冷却水带走,可见在整个设备中冷却水的

23、可靠冷却以及冷却水的保护将显得尤为重要。 A/应急功能： 由于停电或者水泵故障时，为很好的保护好感应器铜管的绝缘层，设计了2立方米的不锈钢备用冷却水，备用应急冷却水箱安装在高位，在使用时靠高低差自重供水。本冷却水的水管上安装了一个电磁阀，在突然停电时自动打开对炉体感应器进行冷却，冷却后回水池。 B/流量及水温保护： 在以往的水路设计中，常采用压力表或压力继电器对水路进行保护。但在实际应用中，往往因为管路堵塞或管路截面突变而使得压力值失真，不能起到真正的保护作用，为此我公司在设备各单元的水冷总管中安装了流量传感器。用流量与压力双重作用来进行水路保护，当有两个中的任何一个运行参数不在设定范围内时，

24、均进行自动关闭电源同时进行声光报警。 除水压及流量外，水的温度也很关键。对于水温除在电抗器上加装外，在感应器的每路出水均安装了温度继电器，以获得在水温高时进行声光报警或延时关闭中频电源。6.供方所提供的技术文件：6.1中频电源主电路与控制电路原理图6.2中频电源使用.维修保养说明书6.3感应熔化系统使用.维修保养说明书6.4合格证书6.5成套设备平面布置与地沟工艺图（合同签订后半个月内提供）6.6水路原理图6.7主要外购件说明书及合格证,6.8装箱清单6.9出厂检验报告(冷.热试车状态)6.10PLC梯形图及自动控制元器件表.外部接线图6.11真空原理图以及感应器维修工艺7.安装调试和需方人员培训：7.1在供方现场予调试，需方派员到供方进行予验收。同时在生产过程中接受需方的制造监督,并给予方便。设备调试免费进行。7.2需方根据供方所提供的基础工艺要求进行土建设计及施工。7.3设备安装由需方负责，供方指导的