工频炉与中频炉详解

1、工频感应炉与中频感应炉一、工频感应炉工频感应炉是以工业频率的电流 （50或60赫兹）作为电源的感应电炉。工频感应电炉已 发展成一种用途比较广泛的冶炼设备。它主要作为熔化炉用来冶炼灰口铸铁、可锻铸铁、球 墨铸铁和合金铸铁。此外，还作为保温炉使用，同前，工频感应炉已代替冲灭炉成为铸造生 产方面的主要设备，和冲天炉相比，工频感应炉具有铁水成分和温度易于控制、铸件中的气 体与夹杂物的合量低、不污染环境、节约能源和改善了劳动条件等许多优点。因此，近年来 工频感应炉得到迅速发展。工频感应炉全套设备包括四大部分。1 .炉体部分冶炼铸铁的工频感应炉炉体部分由感应炉（两台，一台用于冶炼，另一台备用 卜炉盖、炉架

2、、倾炉油缸、炉盖移动启闭装置等组成。2 .电气部分电气部分由电源变压器、主接触器、平衡电抗器、平衡电容器、补偿电容器和电气控制台等组成。3 .水冷系统冷却水系统包括电容器冷却，感应器冷却和软电缆冷却等。冷却用水系统是由水泵和循环 水池或冷却塔以及管道阀门等组成。4 .液压系统液压系统包括油箱、油泵、油泵电机、液压系统管道与阀门和液压操作台等。g蟀列工频炉本系列gm频无芯感应熔化炉可供熔化各种碳素钢、铸铁和特种铸铁（炼钢脱氧剂等）， 增加排烟装置还可熔化铜及铜合金。本系列熔化炉其额定容量从 0.2570t共七个规格。特点：1、使用可靠，操作简单，停电时机械方式可用手动倾炉2、熔化速度快，节省能源

3、，且无污染3、金属烧损少，劳动条件好4、电路结构简单，节省场地，易于维护组成：（gw-1.5-420）炉体：一台/两台；炉前控制柜：一台；主接触器补偿柜：一台；液压站：一台（液压方式）；电器设备：三台，倾炉控制柜：一台（液压方式） 水冷电缆：2 4条。gw-1.5-420工频无芯感应熔化炉（增强型）在脱氧剂生产的应用gw系列工频无芯感应熔化炉，目前已被广泛使用在许多炼钢脱氧剂生产厂家，并得到广泛的好评。仅，本溪冶炼厂，就购买我厂gw系列工频无芯感应熔化炉达 8套，其中gw-1.5吨工频无芯感应熔化炉（增强功率）有 7套，3吨工频无芯感应熔化炉有 1套，年产值可达 3亿多元，因此我厂生产该种型号

4、电炉在同行业中，作为生产脱氧剂的主要设备，在节能， 产量等各方面，为同行业领先者，对生产脱氧剂感兴趣的客户，可带领实地考察，提供生产咨询，和技术上指导。广销全国地区，如：辽宁本溪、鞍山，河南南阳，河北邯郸，内蒙古包头。gw列工频无芯感应熔化炉主要技术参数:型号增期容 量t额定功 率kw频 率变压器容量kva熔化率t/h额定 电压v单位电 耗kwh/t最高工作温度c冷却水耗用 量m3/hgw-0.25-1700.25170502500.1838070016002.0gw-0.5-2000.5200503150.3838064016003.2gw-0.75-2500.75250504000.573

5、8062016004.5gw-1.5-4201.5420506301.138052016008.0gw-3-75037505012501.63805001600v 10gw-5-1100511005016001.93805001600v 19gw-10-27001027005040004.6380500160030功率各异根据实际需要进行改变，产量等也随之变化gw序列可倾式工频感应熔铝炉用途;本系列gwim倾式工频感应熔铝炉，熔铝炉从0.151.5t共有五个系列。亦可用 于镁、锌、铝、锡及其合金的熔化和保温。组成: 炉体由炉架、铸铁塔竭、腕铁、感应器、水冷系统和倾炉装置gw序列可倾式工频感应熔

6、铝炉主要参数:（熔铝）型号额定容量 t额定功 率 kw熔化率t/h额定电 压v单位电 耗 kwh/t工作温 度 c最局工 作温 度c冷却水压mpa冷却水 耗用量 m3/hgwl-0.15-64q（铁塔 竭）0.15640.113805307009000.15-0.32.0gwl-0.3-100ck 铁塔竭）0.31000.183805207009000.15-0.32.5gwlf-0.3-110q （非铁 甘竭）0.31100.163806507009000.15-0.32.5gwlf-0.5-180q （非铁地竭）0.51800.33806307509000.15-0.34.0gwlf-1.

7、5-400q （非铁地竭）1.54000.653806307509000.15-0.37.0（熔化镁、锌、铅锡等金属时的技术参数）金 属mgznpbsn型培竭装料量 kg熔化 率 kg/h培竭装料量 kg熔化 率 kg/h培竭装料量 kg熔化 率 kg/h培竭装料量 kg熔化 率 kg/hgwl-0.06-264560160200270100180r 560gwl-0.15-30100400170440480gwl-0.15-641001154003807001904401000gwl-0.3-50210800280880750gwl-0.3-1002102108007001400350880

8、gy惊列工频有芯感应熔铜炉适用于熔化铜及其合金特点：1、适用于连续铸造，价格相对于同等容量无芯感应炉低廉2、操作方便，可定点浇铸3、加热速度快，节省电能，打结炉衬方便，熔化成本低4、和其他炉型相比较，具有便于调节化学成分之优势，且无污染，适用于文明 生产组成:电炉由炉体、炉架、腕铁、感应器、水套、倾运机构、电器控制柜、调压器、电 容器架、操纵台等。gy惊列工频有芯感应熔铜炉主要技术参数:型号熔炼金 属额定 容量 t额定 温 度c额定 功率 kw额定 电压v熔化率 t/h熔化电 耗 kw.h/t冷却水 压kwf /cm*cm冷却水耗t/h倾炉力 式gyt0.15-60铜0/p>

9、0.15380240.5机械传 动gyt0.3-800.301200803800.333024100020001000 200060002000 300014000a、对于中频电源的二次冷却水必须进行过滤，消除水质中的各类杂质，以免堵塞冷却管道引起事故。b、进水温度+535c；出水温度不超过55c；进水压力 0.20. 4 mpa4、工作原理：工作原理就是电磁感应定律的实际应用之一。 我们将感应器作为一次线圈， 坩埚中的金属作为二次线圈。 当给感应线圈通上交流电时就产生交变磁通， 此磁通的大部分交链着坩埚中的金属炉料， 于是在炉料中产生感应电势， 又由于炉料是导体且呈闭合回路， 在该感应电势的

10、作用下产生强大的感应电流i,又由于电流的趋表效应和炉料有电阻r,因此产生大量焦耳热，从而使炉料加热以至熔化。用电热转换公式表示如下：热能公式： w=i 2rt （ 焦耳 ）热能公式： q=0.239i 2rt （ 卡）式中：i为炉料中的电流 a; r为炉料电阻t为通电时间sec。5、炉衬材料、筑炉和烧结：5.1 本系统安装尽管不是很复杂， 但要求很高。 这是因为工作场合特殊的缘故强大的电能、 水流、 高温熔化金属及油压系统等皆工作在一个十分紧凑的矛盾环境中， 特别是炉衬制造质量、 维护水平及操作人员的责任心都会影响炉衬寿命， 甚至于发生漏炉， 加之操作不当，严重的话，还会引起金属喷溅和爆炸事故

11、。所以，必须引起高度重视、这里仅就容易发生毛病的炉衬问题加以说明。 炉衬必须能耐高温， 有很高的高温机械强度、 良好的热化学稳定性和电气绝缘性能。此外，还必须有较小的热膨胀系数，耐剧冷剧热性能好。 （线圈耐火胶泥必须充分干燥）5.2 铸铁熔化常用石英砂做炉衬， 按一定粒度配比， 加入适量硼酸做粘结剂， 然后搅拌均匀即可用。对石英砂要求碱性杂质少，金属氧化物少，石英含量要高，其成分如下：sio298.799.3%al 2 o3 0.30.5%fe2 o3 0.010.3%tio20.050.15%石英砂中应无夹杂物，并经手拣和磁选，过筛后在120c左右烘干 56h,除去水分0.5%左右）。石英砂

12、粒度配比：粗颗粒在炉衬中起骨架作用，增加炉衬强度；细颗粒起填充和粘结作用。为了获得更高致密性的炉衬，根据生产实践，推荐采用以下配方，供参考：6 8 目：30%；1020 目：20%；4070 目：15%；70140 目：15%；200270 目：20%外加工业硼酸1.21.8%,工作温度越高硼酸量越小，一般的配比：炉底0.51.0%;炉壁 1.5 1.8%;炉口 1.8 2.0% 。5.3 炉衬结构一般如下图所示，铺设顺序由外向里逐次进行（具体见提供的“炉体”图纸） 。每层接缝处搭接宽度3040mm应铺得紧贴外层，然后轮番用“涨圈”固定，不使下滑脱落。5.4 打结料必须搅拌均匀，防止杂质混入和

13、二次吸潮。近年来国内已能提供专用各种石英砂混合料，为密封袋包装，可以较长期保存，用户可直接用此炉料，不必再行搅拌，且料中含有硼酸，烘炉时间缩短。5.5 筑炉工具：筑炉工具有手工和电动两种。前者需自制，常用手工筑炉工具有钢叉、平锤等。 ：“手工电动”筑炉机，用的钢叉与平锤比上图大些，将电振机头与钢管连接， 1-2人操作，比手工效率高一倍以上。还有部分机械化大型筑炉机“电动、气动” ，效率更高，只要准备工作充分，全部筑炉时间在0.51.5小时内全部完成，且质地均匀。5.6 手动筑炉：5.6.1 炉底：先将“第一电极”束好，留出足够长度后，其余部分穿入炉底孔中并用石棉绳塞紧，用砂浆充填封口。炉底分层

14、，填沙捣打，第一层铺100mn,以后每层铺6080mm用钢叉捣打，由45人同时进行。由于各人捣打有差异，故要求一边捣打，一边绕炉口移动，连续捣56遍再用平锤捣实，然后扒松表层，续填下一层沙，这样做不易分层。5.6.2 炉壁：炉底打到比预定厚度高出2030mm寸，将多余部分铲掉刮平，用水平仪校正炉底水平，检查至炉顶尺寸，再用平锤捣一遍，将第一电极外露50mm剪断，放入塔期钢模。找正中心，并用木楔将其固定（对于 710吨以上增蜗模可分成两段，便于手工打结），开始打结炉壁。因为炉壁比炉底薄得多，经受温差变化大，铁水冲刷剧烈，所以要特别致密地捣打。炉口部位 300mm上另加上水玻璃溶液（1: 1） 5

15、6%每层打结方法同上。5.7 烘炉与烧结：烘炉与烧结炉衬是获得优良高温强度的一个重要环节。烧结工艺是根据是石英砂的多晶转化特性和炉子的容量决定的。5.7.1 为了供用户制定炉衬烘炉烧结工艺规程，这里给出“石英砂一硼酸”系炉衬烘炉过程中的转化和升温速度原则，供参考：温度c炉衬的内部变化升温速度原则1250石英激烈转艾为鳞石英，在1470 c 乂向方石英转变膨胀开裂倾向很大，应慢速升温，在1500 c 1550 c 保温 2 3h必须指出：sio2多晶转变是十分缓慢的，即使烘炉烧结完成，那也是表层很薄一层，经过加厚至1030mm这与炉温有关。靠近感应器为松散层，靠铁水为烧结层，中间为过渡层。这一结

16、构特性能防止透烧开裂，能保持炉衬整体性和可靠性，对不断促使炉衬致密化是十分有益的，这是其他一般耐火材料所不具备的优点。烘炉烧结的要领是：低温缓慢升温，高温满炉烧结，炉料要求低碳少锈。整个过程分三个阶段进行。5.7.2 烘炉阶段：增期模到达1100c以前，必须缓慢加热，以便硼酸中的结晶水（约占重量43%和炉衬材料中的水分慢慢排出炉外。此外，还因为石英在573c、867c和1025c时有多晶转变，引起体积膨胀，在此区间缓慢加热可以使局部膨胀应力分散开，裂纹少，故升温速度以100140c/h为宜，需912h。5.7.3 熔化阶段：当增期模的温度达11001200c时陆续加入小块料，为减小炉温波动过大

17、，每次投料不宜过多，以200400kg左右为宜，当全部熔化使铁水面上升至炉口250mm左右为止。此阶段前期（未熔化）功率较高，约为60项定功率，可使炉料迅速升温，降低炉衬温差。待全部熔化前，应立即降低功率减少冲刷力继续升温，需时约5h以上。5.7.4 烧结阶段：继续升温至1550c左右后保温 23h,以使炉衬在高温成具有足够强度的硬壳，然后倾出全部铁水，检查炉衬表面烧结状况，在返回 1/2炉铁水，加料连续熔化至少23炉方可停炉。在此阶段中，由于炉衬中仍含有水汽，防止对感应圈绝缘的影响，炉衬强度较差，减少金属液搅拌冲刷的危害，所以送电功率不超过7580喊定功率，谨记。5.7.5 保温、冷却：炉子

18、保温或空炉冷却时，应盖好炉盖，周围封严，减少供水量，以便炉衬缓慢冷却达到均匀收缩，减少裂缝。5.7.6 利用其他炉子的低温铁水烧结炉衬：在有条件的工厂，为了减少反复加料温降，可以采用增竭钢模未熔化前注满铁水（其他炉子的铁水），用低功率升温，其他同前。注意：炉温v 500c时热偶要贴靠堪竭模，之后再移至炉膛中心。还有，烘炉曲线是通过调节功率和断续送电二者配合来达到的。5.7.7 烘炉烧结参考曲线：根据以上原则和实践，制定如下烘炉曲线，供参考。曲4a 一九& 3t位说明：曲线a适于1.53t炉；曲线b适于510t炉，其他炉型可参考此原则制定。这里影响时间长短的因素主要取决于排除炉衬水分量和陆续加料

19、容量大小。例如，20吨炉总时间在60h以上。曲线上0 a为升温段；曲线上a b为反复加料段；曲线上b c为加热熔化段；曲线上c d为过热段；曲线上d e为保温初步烧结段。5.7.8增期模的推荐尺寸（参考）:炉体吨位（吨）0.10.150.250.350.50.751.01.52.02.53.05.0感应器内径mm3603804204805806207207608208609201140土甘期平均直径mm220240280330420460540550580620650860中频电炉在现代化铸造生产中的地位及其发展方向现代机械制造技术和冶金技术的飞速发展对铸件提出了优质、精化和节能等要求， 高性

20、能的球铁铸件、蠕状石墨铸铁及铝合金铸件等优质铸件的大量应用，使得感应电炉在现代化铸造生产中的地位日益重要。铸造车间改造和新建铸造车间中，感应电路的改造和添置往往放在首先考虑的位置。高效、可靠和作业灵活的感应电炉的制造技术的发展，确立感应电炉在铸造生产中的重要地位。从表1.看出，与工频感应电炉相比， 无论从技术性能还是从投资方面来说，中频感应电炉具有无可争议的优势地位。这使得它自20世纪80年代后期在欧、美等发达国家得到广泛应用，基本上替代了工频感应电炉。自20世纪90年代起，随着中国电子技术的飞速发展，大功率的国产固态中频电源已得到成功的开发、生产和应用。因此，工频感应电炉在中国也已逐渐在市场

21、上消失，铸造车间内现存的工频感应电炉也在技术改造中逐步被中频感应电炉替代。表1.中频与工频感应电炉的性能比较（以铸铁件为例）序 号比较指标中频感应电炉工频感应电炉评论1功率密度6001400kw/t300kw/t每吨炉容的配置功率密度允许值随频率变 化，见表22熔化作业方法批料熔化法残液熔化法见注13对加入炉料要求要求小要求局指料块大小，炉料干燥程度等加料要求4熔化单耗500540kw/t500 600kwh/t由于中频炉的功率密度大，热损失小，熔化时间短，其总效率高5功率调节范围0100炕级调节有级调节工频炉的功率调节还涉及三香平衡的调节， 较复杂6功率自动调节可以困难功率自动调节功能是实现

22、节能模式作业和 恒率输出的前提7溶液的搅拌效应可调大且固定中频炉的搅拌效应大小随频率变成而逆向 变化，因此对于铝合金熔化可以提高工作频 率来减小的搅拌，降低铝液在熔化过程中的 氧化烧损8实现节能模式作 业的可能性能不能以节能模式运行的电炉除了节能外，尚可以避免溶液的热处理9实现恒力功率输 出的可能性能困难实现熔化周期内恒功率输出可以提高电炉 的生产，降低熔化单耗10冶金作业特性溶液无多次过热 现象溶液存在多次 过热现象这是由于工频炉须实彳t残液熔化作业，每次浇注后嵌锅内须留存 1/3左右的残留溶液11故障诊断及保护 功能完全，强部分中频电炉可实现自我故障诊断和保护，减少维修时间和工作量12与计

23、算机可网可 能性可以困难中频电炉可以与计算机熔化过程自动控制 管理系统连接13对于电网的局次谐波污染有无中频电源对网的高次谐波污染可以采取措 减小或消除14电源占用空间比 率30 40%100%15总投资比率85 90%注:1.以批料熔化方法作业的中频炉可以每次将溶液倒空，冷炉起炉时不需起熔块， 对块料尺寸和状态限制小，炉料过热时间短。这些都是以残液熔化法作业的工频炉所缺乏的优势。、配置高功率密度的电炉的开发和应用电炉功率愈高，其功率密度值愈高。由于同样容量的电炉配置高功率后，其单位时间内输入到炉料中有效能量增加，熔化时间降低，使得电炉的总效率得以提高， 熔化单耗也降低。此外，具有同样生产能力

24、的此类电炉的容量小，占有空间也小，总投资也有所减少。这就是为什么近年来国外大力发展中频感应炉的原因。目前，国外制造的中频感应熔化炉的功率密度通常配置到600 kw800kw/t,小容量熔化炉的功率密度配置可高达 1000 kw/t以上，国内制造中频感应熔化炉的功率密度通常配置到600 kw/t左右，从制造技术来说，配置更高的功率密度并没有什么大的困难。目前这样受到炉衬的使用寿命和生产管理配套设备2个因素的限制。因为在高功率密度情况下工作的炉衬受到强烈的溶液搅拌效应的冲刷，对炉衬的要求相应提高，目前国内的炉衬质量尚未能与之相适应。此外，由于配置高功率密度的的感应熔化电炉的生产能力大，需要配置相应的 自动化加料装置；否则电路的功率利用系数将大大降低，失去高功率密度的意义。减小中频电源对于电网的高次和谐波的污染措施固态中频电源由整流器和逆变器二部分组成，由于整流器的存在，输入电流（变压器二次电流）不在是正弦波。因此，固体中频电源在工作时产生的谐波电流不可避免的注入电网，造成电压正弦波形畸变，使电能质量下降，影响其他设备的正常工作。现代化的铸造车间大都具有较大的生产能力，因此电炉的功率也较大 （目前国内生产的感应