钟毅

摘 要：阐述中频电炉在现代化铸造车间中日趋广泛的应用。讨论电炉选型时需要着重考虑的各种因素：电炉容量及功率大小与工艺需求的关系，电源类型、电源与电炉的配置等与工艺需求的关系。着重对目前感应电炉选型时比较容易混淆的电炉熔化率与生产率的关系展开了深入的讨论。此外，对选型时需要考虑的系统功能完整性、安全性、先进性、经济性以及对环保的适应性也作了详细的论述。

关键词：铸造车间;感应电炉;选型

1.中频感应电炉在现代化铸造车间中得到日趋广泛的应用

随着固态中频电源技术的快速发展，其变换效率已逐步提高到目前的96～97%，它的操作安全性已完全能满足生产的需要，而它的投资成本却逐年下降到已低于工频电源，再考虑到它在使用上的众多优点，使得它基本上替代了传统的工频感应电炉。随着我国电子技术的飞速发展，大功率的国产固态中频电源也已得到成功的開发、生产和应用。铸造车间内现有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。

2.电炉容量和功率的确定

电炉容量的确定要考虑许多工艺因素，但是基本上应满足二个条件，一是满足最大铸件的浇注重量需要，二是与工艺对铁水的需求量相符合。由于中频电炉的功率密度配置较大，当其配置功率密度大于600 kW/t时，其熔化能力基本上可以做到每炉次的熔化时间在一小时以内。

3.电源类型的选择

中频电源的类型主要有二类：具有并联逆变电路的固体电源及具有串联逆变电路的固体电源。

在我国的铸造行业中，习惯对配置可控硅（SCR）全桥并联逆变固体电源的中频感应电炉通常俗称为中频炉。而对配置（IGBT）或（SCR）半桥串联逆变固体电源的中频感应电炉通常俗称为变频炉。二种固体电源适用范围如下：

4.中频电源与电炉的配置

采用中频无心感应电炉实现批料熔化法可以使电源的输出功率从炉料被加热起至浇注前保持在最大的负载水平。但是在其后的浇注作业周期及其它非生产性作业周期（例如撇渣、取样、等待化验结果等），系统中没有功率输出或者仅需少量功率输出，以保持一定的浇注温度。

5.电炉熔化率与生产率的关系

电炉制造商在样本或技术规格上提供的电炉熔化能力数据是熔化率。电炉的熔化率是电炉本身的特性，它与电炉的功率大小及电源类型有关，与而生产作业制度无关。而电炉的生产率则除了与电炉本身的熔化率性能有关外，还与熔化作业制度有关。通常，熔化作业周期内存在一定的空载辅助时间，如：加料、撇渣、取样化验和等待化验结果（与化验手段有关）、等待浇注等。这些空载辅助时间的存在减少了电源的功率输入，即减低了电炉的熔化能力。

6.电炉选型时对系统的各项功能的评估

作为铸造车间的重要熔化设备，感应电炉的投资在铸造车间的总投资中占有不小的比例。因此，电炉系统的选型除了上面需要考虑的各类因素外，尚应结合铸造车间本身的投资规模、技术先进性、管理水平等背景对所选的电炉系统的安全性、先进性、经济性、对环保的适应性等系统的各项功能作一个全面的分析和评估。以下对上述几个方面略作讨论：

系统的安全性。系统的机械方面的完整的保护功能应该具备：闭式冷却水循环系统的采用，冷却水温度及流量的监控和报警，应急冷却水柜和管路的设置、液压系统的安全措施（软管破裂保护措施、双液压泵的配置、阻燃油的采用），炉体的钢架结构坚固性。系统的电气方面完整的保护功能有：功能完备和可靠的全数字化控制板和故障自诊断功能、炉衬检测（或漏炉检测）功能、电源（包括电容器等）的可靠冷却措施等。

系统的先进性。它应与整个铸造车间的设备先进程度及管理水平背景相匹配。采用全数字化控制系统的中频电源将大大提高电炉系统的作业（包括炉衬寿命和熔化作业）稳定性和可靠性。此外，近年来在铸造业逐渐被广泛接受和采用的功率共享电源系统（俗称一拖二电炉系统）、电源的远程控制系统、电炉的计算机熔化过程自动控制管理系统、旧炉衬快速推出机构、炉衬捣筑质量稳定的锤击式气动筑炉机、铁水自动称量系统、炉衬自动烘炉控制系统等先进装置也大大提高了电炉系统的作业稳定性和可靠性，体现了铸造车间的技术和管理水平的先进性，也为铸造生产的质量管理体系提供了有效的手段。

系统的经济性。应该全面、合理地评估选用先进电炉系统所支付的较高的一次性投资额与该系统的较低的日常运行、维护费用及生产率提高之间的关系。可从以下几个方面来评估这种关系：

a） 根据因先进的熔化单耗指标计算得到电炉每年运行费用的节约数值来评估投资额差价的回收周期;

b）根据先进的电炉系统性能，如电源功率共享系统所具有较高的功率/作业利用系数所引起的相同功率配置情况下电炉生产率的提高来评估整体经济效益的大小;

c）从先进的和安全性好的电炉系统在日常维护方面减少的费用以及设备使用寿命提高二方面进行投资的综合评估;

d）从采用具有先进功能的装置，如炉衬自动烘炉控制系统和锤击式气动筑炉机，提高了炉衬寿命，降低的作业方面的各项成本来评估其经济性。

环境的改善。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，这可能对电网带来高次谐波的污染。中频固态电源对于电网的谐波干扰程度主要取决于它向电网的公共连接点注入的谐波是否超过国家颁布的标准。减少抑制电源向电网公共连接点注入谐波电流的措施有：

a） 增加电源的整流相数。该措施可以消除5、7、17、19次谐波;

b）装设谐振滤波器，将主要谐波电流滤除，如装设5、7、11次滤波器;

c）改变供电点，将中频电源接到短路容量较大的公用电网上。

此外，某些工艺条件下的有色金属和铸铁熔化所产生的烟雾和粉尘也对环境产生污染。此时，排烟罩的设置对于环境的改善是必要的。

7.结语

中频炉是否合理选型，是检验铸造车间设计成败的主要指标之一，通过本文对铸造车间感应电炉选型的介绍，希望对铸造车间建设感应炉的选择有所借鉴。