任现伟

（洛阳古城机械有限公司，河南洛阳 471000）

目前在铸铁生产工艺过程中，已经普遍地将中频感应电炉设备作为金属炉料的主要熔炼设备。中频感应电炉可承担金属熔炼、炉内调质、高温静置等工作。相比冲天炉而言，中频感应电炉具有节能环保、熔炼成本低、过载能力强、不同铸造材质切换便捷度高以及操作简便和节省人工等诸多优势[1]。在铸铁车间，熔炼技术工作需要遵照科学、合理的方式，并根据所生产铸件的技术要求展开。因此，在应用中频感应电炉过程中，必须对设备各个系统的特征、运作方式全面的进行解读。

1 中频感应电炉的优势及特点

启动中频感应电炉并进入工作状态后，设备根据指令开始进入自身预热模式，通过电磁感应产生热量，在相对较短的时间内可进入连续加热模式。与以往冲天炉使用焦炭燃烧的热量来对炉料进行熔炼的过程相比，焦炭在燃烧过程中经过热传递导致能量大量损耗，熔解效率很难大幅度提升，同时焦炭燃烧易产生大量的烟尘和废气[2]，部分企业因排放达不到国家标准，对工作人员及环境造成了恶劣的影响。采用中频感应电炉铸造模式与传统冲天炉铸造模式形成了鲜明的对比。中频感应电炉通过无接触加热和电磁搅拌作用使炉料熔解并保持一定的可供材质处理与最终浇注设定的过热温度，并可使烟尘、废气和噪音的排放降至最低，全面改善了工作环境。

中频感应电炉对金属炉料进行加热熔解时，金属液处理过程中消损比减少，提高了金属炉料的有效利用率。中频感应电炉设备易于操作，减轻了工人的劳动强度，降低了对人工的依赖。中频感应电炉因其是感应线圈加热模式，可精确控制熔炼温度，并可大幅提高金属液的过热温度。因可实现炉内迅速调质处理，金属液的化学成分也可得到精准控制[3]。熔炼过程中除渣操作简便，使得用于浇注的金属液更加纯净，从根本上减少了铸件渣孔、缩松等铸造缺陷的产生，提升铸件质量的同时大幅度地降低了铸件的废品率。另外，随着近些年来熔炼设备的快速发展，中频感应电炉机械化和电子化程度越来越高，未来，熔炼过程有望实现全自动化控制。

2 中频感应电炉设备防护

铸铁车间生产任务繁重时，中频感应电炉可昼夜不停的持续工作，在这样情况下，应加大对中频感应电炉设备的养护，提高运行效率。在进行更换冷却液时，应保证冷却液不含杂质；对设备零件相互滑动的部位进行润滑保养时，应选用符合设备使用指南的润滑油脂；对感应器装置应及时进行清洁，防止感应器装置触点氧化发生短路等故障；定期对各类管线进行检查，清理污垢，防止设备因散热不畅导致炉体停止工作；保持机器内部环境整洁，防止电路操控主板及零部件落入灰尘[4]；保持感应器主板与变压器接触点接触良好等预防性防护工作。按照作业指导书的要求执行正确的设备防护工作使中频感应电炉设备持续保持良性运行。

3 铸铁车间中频感应电炉设备的安全系统

3.1 中频感应电炉设备冷却水循环系统

冷却水循环系统是保证设备持续运转的主要前提，因为中频主控电源、电磁感应线圈等需要冷却水循环系统进行降温。目前导致机器不能进行正常工作的主要原因是水循环故障，由于设备内大多数带电元器件需要进行冷却，所以冷却水的规格和冷却水的加入量以及加入时机都必须符合设备要求。中频感应电炉设备冷却水循环系统一般有两个水泵基站，一个水泵基站在生产正常工作状态时运行，另一个水泵基站处于备用状态，并配备应急式冷却循环系统。当工业用电发生断电状况，致使水泵基站不能进行正常工作时，设备内电子元器件温度升高，应急式冷却循环系统将进入工作状态，防止设备原件烧损。

3.2 中频感应电炉设备液压系统

中频感应电炉设备在金属液出炉时，通过液压传动系统和液压控制系统，执行炉体倾转和炉门开关指令。为保持设备工作稳定性，铸铁车间内中频感应电炉设备液压系统应配备两台相同性能的液压泵，一台液压泵在生产正常工作状态时运行，另一台液压泵处于备用状态。当工业用电发生断电状况时，主液压泵停止工作，及时启动备用液压泵，将中频感应电炉内剩余金属液导出，防止因断电时间过长剩余金属液凝固在设备中，导致无法进入工作状态，尽量降低断电带来的损失。

3.3 中频感应电炉炉衬自检系统

在中频感应电炉使用过程中，随着时间的推移，炉衬材料因长期与高温金属液直接接触导致自然性耗损越来越多，造成炉壁变薄等现象，严重时将导致中频感应电炉发生漏炉事故。目前，铸造用电炉熔炼设备均安装有炉衬自检装置，可减少漏炉事故的发生率。自检装置通过将具有高导电性能钢片安装在电磁感应线圈内侧，作为通电回路正极，通过高导电性能钢丝与金属溶液相接触，作为通电回路负极。在中频感应电炉运行过程中，一旦发生金属液通过炉壁渗透出来与高导电性钢片发生直接接触时，整个通电回路进入到工作状态，触发自检装置发出警报。自检装置是通过设备内元件电磁感应变化来发出警报的，所以铸铁车间通过电炉设备自检系统，可减少甚至杜绝漏炉事故的发生率。

4 铸铁车间熔炼过程

4.1 铸铁熔炼程序与原则

铸铁金属液原材料配料的选取一般有两种，一是采用回炉料+废钢+生铁进行配料，生产普通铸铁；二是使用废钢+增碳剂进行配料，生产合成铸铁。

由于废钢的大量应用，使得金属液的含碳量非常低。根据实际铸造工艺，铸铁对碳元素的要求普遍较高，一般都控制在3.3%～3.9%之间，因此需要对铁液进行增碳处理。增碳剂通常与废钢、回炉料和生铁一起被加入到电炉中进行熔化，需要观察并确定炉内增碳剂的吸收率，并通过碳硅分析仪或光谱仪对铁液实际碳含量进行检测，当确定实际含碳量不足时，应在清除炉内熔渣后，根据作业指导书的要求再添加适量的增碳剂，并通过升温搅拌作用使碳元素完全熔解和充分吸收。

向炉内投放金属炉料的过程中，应将电炉熔炼吨位控制在不超出额定整体容纳量的10%，以防炉壁变薄熔炼过多金属液导致诸如熔炼效率低下、炉衬负荷过大造成的不良后果发生。根据生产具体铸铁件的工艺要求，金属液出炉温度一般应控制在1500～1530℃范围内，确保能够弥补因球化或蠕化，以及孕育和金属液转运过程中的温度损失，满足最终所需的浇注温度。

4.2 对原材料的要求

目前，很多铸造企业通常采用在废钢熔液中加入增碳剂的方法生产合成铸铁，这样的铸铁具有高韧性和高强度等性能优势。首先，在投入生产前，必须通过化学分析法对废钢化学成分进行分析，选取适合生产铸件所需的废钢。同时，应确保废钢所含的杂质尽可能的少。稳定性较高的高品质废钢，可减少除渣和调质的难度。其次，必须充分的认识和掌握将要被使用的废钢中所含的S、P、Mn等化学元素的实际含量，特别是阻碍石墨化和反球化等元素的实际含量，以此作为配料的依据。如果含硫元素较高，而又脱硫不充分时，所生产出的铸件在高温下易产生热脆或热裂等缺陷，并可使球化等级偏低，影响基体组织，进而削弱铸件的机械性能。而含磷较高时，在低温下铸件易产生冷脆等缺陷。原材料中所含的Mn元素可提升铸件的淬透性、耐磨性等，并可强化珠光体含量。

增碳剂所含灰分、水分、硫元素、杂质等也要进行严格控制，尽可能地选取杂质含量少、吸收率偏高的增碳剂，以提高中频感应电炉的熔炼效率和稳定最终铸件的综合性能。

5 结论

综上所述，文章对中频感应电炉的优势与特点进行了简要的分析，提出了中频感应电炉冷却水循环系统、液压系统、设备自检系统的重要性，对中频感应电炉防护措施以及铸铁生产熔炼过程进行了总结。电炉设备在进行铸铁生产过程中，对废钢等原材料应根据具体铸件的要求合理、适量地选取，根据炉内铁液的实际含碳量，使用增碳剂进行调质处理。生产技术人员应随着电炉技术的不断进步，充分掌握电炉设备的电热效率、炉内设备的温控性、电磁变频等技术的应用，为提升熔炼设备的运行效率和生产优质铸件做好技术保障。