中频炉的筑炉、炉衬烧结使用操作及维修目录一 概念1、感应加热、熔化的工作原理 52、工频炉与中频炉的概念 63、工频炉与中频炉的比拟 8二 中频炉的安装、检测1、炉体安装 112、水系统安装 113、液压系统安装 114、电气安装 115、母线的布置 12三 中频炉炉衬的筑炉、烘炉1、筑炉前的检查 132、筑炉 133、烘炉、炉衬烧结机理及三层结构 16四 炉衬的损坏机理及预防1、过热 202、裂纹 213、剥落 224、侵蚀 235、炉瘤 256、浸润 257、其它延长炉衬使用寿命的措施 25五 炉衬的修补1、热补法 272、冷补法 28六 中频炉的使用1、开炉前的准备及检查 282、开机操作 293、停机操作 294、冷启动 305、使用中的操作 306、严格禁止的操作 33七 中频炉的日常维护和检修要点中频炉的日常维护检修要点见“周期表 34八 事故处理1、停电 342、漏液 353、冷却水事故 36九 其它1、中频炉的熔化率与生产率 362、冷却水泵供电 373、冷却水 374、中频炉熔化比工频炉快的主要原因 375、中频炉比工频炉节能 386、冷却水塔 387、感应圈与磁轭间的绝缘材料 388、关键元件的制造商国外 389、熔化炉额定功率的配置 3810、保温中频炉最小功率配置3911、冷却水管接头卡篐材质要求3912、磁轭的作用3913、无碳胶管的作用4014、坩埚炉衬的作用与厚度4015、感应器及坩埚的高度4116、影响熔化单耗指标的因素4217、关于“防电蚀管4418、感应炉冷却水的特点及对水质的要求 44中频炉的筑炉、炉衬烧结、使用操作及维修一 概述1、感应加热、熔化的工作原理1一个无芯感应炉，主要由线圈及放入其中熔化的金属炉料所构成，运行的根本原理是电磁感应。感应电炉中有一个感应线圈，当它通上交流电时即建立交变磁场。要加热的金属炉料放置于交变磁场中见图1，由于电磁感应作用，金属炉料内产生电流，电流通过金属炉料电阻时使金属炉料发热。可见，感应电炉是应用电磁感应原理将电能传递给金属炉料，而电能交换为热能的方式属于电阻加热。Q=I2 R t(J)式中：Q电流通过电阻产生的热量J I电流A R金属炉料等效电阻t通电时间S感应炉就是利用这个热量使金属炉料发热熔化。我们可以看出，要进行感应加热，必须满足两条件：1) 用交流电；2) 被加热物体必须是金属材料。由于注入线圈中的电流总是滞后于电压，熔炼时感应线圈的典型功率因数仅为0.1。因此，就要把电容同线圈并联连接以进行功率因数的补偿，因为电容电流总是超前于电压，因此选择正确的电容、线圈组合，功率因数可到达1.0，这就是使用补偿电容的原因见图2。2、工频炉与中频炉的概念1) 工频炉工频感应电炉是直接利用城市电网交流电频率为50HZ或60HZ工作的。小容量电炉由380V网提供，大、中容量电炉由6KV以上高压电网供电。2) 中频炉1概念中频感应电炉采用大电流半导体如：IGBT、可控硅构成变频器，将电网50HZ交流电经过变频器升为200HZ10000HZ的中频电流，然后送至电炉的感应圈。中频电流产生的磁场具有更高的耦合效率，可以使更多的能量送到炉内被熔化的金属中，从而可以获得高效和快速的熔化。中频电源的工作功能为见图3：4交流50HZ) 直流交流100HZ10000HZ炉体线圈671532图3 中频电源工作功能示意图1三相交流输入 3 滤波器 5 逆变器 7感应线圈2全波整流 4 单相直流电 6单相交流电2常用的二种逆变电路 a、并联电路电流型逆变器，见图4 并联型逆变器一般具有一个产生可变直流电压的整流器，一个直流电抗器和一个全桥逆变局部，其高频输出同炉子线圈相连，线圈两端接有并联功率因数补偿电容。图4 并联电路原理1三相交流电 3整流器 5滤波电抗器 7补偿电容器 I 电流2输入端 4单相直流电 6逆变器 8炉子感应圈优点：电流I只在补偿电容和线圈间流动，因而效率较高。其结构严密，控制全面，运行可靠性高。缺点：低功率运行状态下其功率因数较低。b、串联电路电压型逆变器，见图5串联型逆变器一般具有一个固定直流输出电压的整流器和一组较大的直流电容，向逆变局部提供了一个低阻抗的电压源。现代串联电路使用一半桥逆变器，电源输出连接到同功率因数补偿电容相串联的炉子线圈上。图5 串联电路原理1三相交流电 3整流器 5滤波电容器 7补偿电容器 I电流 2输入端 4限流电抗器 6逆变器串联8炉子感应圈主要优点是：1在所有功率水平下都有很好的功率因数。2采用不控整流，工作时整流可控硅全导通，所以高次谐波分量小，对电网影响小。3其启动成功率不管是冷炉还是热炉均为100。主要缺点是电流I不仅流经补偿电容器和线圈，还流经SCR，使SCR长期在大电流下运行，影响寿命。3、 中频炉与工频炉的比拟虽然中频炉和工频炉均属感应电炉，但除了使用的电源频率不同以外，还有许多差异：（1） 中频炉升温快，熔化率高 中频炉功率密度大，每吨容量炉料的功率比工频炉大50200。工频：250KW/t，而中频500KW/t以上高密度到达7001000KW/t（2） 适用性和灵活性 中频炉在空炉、满炉情况下都能100启动，并在很短时间内到达满功率。同时，中频炉可以倒空铁水，更换炉料方便，适应多种牌号的铁水的生产。由于没有存留铁液，调整铁水成分方便，不受限制，宜少批量、多品种材质生产方式。另外，中频炉投入熔化功率可以从5100无级调节，铁水温度控制也精确。（3） 中频炉由电子控制，连续可调，可以恒定满功率输入。（4） 相同容量的中频炉占地面积比工频炉小无庞大的电容空间，中频炉补偿电容少，可以安装在一个柜子内，一次投资可减少1015。（5） 中频炉内铁水搅拌力与功率密度成正比，与频率平方根成正比，因而容易控制。既能充分搅拌，又不像工频炉那样剧烈翻滚。由于工频炉的频率50HZ固定，但随功率的变化而变化，因此当功率提高时，搅拌力提高很大，能把浮在铁液上面的炉渣卷入铁液内，且铁水在翻滚中不断同空气中的O2接触而氧化，元素烧损严重1小时烧损1，使铁液纯度下降，影响产品质量。 中频炉实际上也是变频炉，熔化过程频率在变化，会自动全过程跟踪。频率变化范围：下限为额定频率的50，上限为额定频率的120。 附：铁水驼峰计算公式 H=695NP式中：H铁水驼峰高度(mm) F频率HZ A0坩埚直径英寸 N线圈效率0.838 L线圈高度英寸 W炉料重量磅 P输入功率KW 熔化金属密度0.26磅/立方英寸 R金属电阻率200微欧姆/cm(6)如果倒空铁水后加料，那么炉料干湿程度不受限制。工频炉由于不能倒空铁水熔炼，因此熔化过程不能加湿料，否那么会产生爆炸。(7)中频炉冶炼时间短，从冶金角度看，熔化金属液只存在一次过热，而不像工频炉那样屡次、长时间过热，铁水内在质量好。(8)中频炉电效率比工频炉高中频炉在批量熔化作业前期，由于金属炉料电阻大，磁性固态冷料启动时的线圈电效率高达95。在温度高于居里点799以上时，由于炉料间存在接触电阻，线圈电效率可高达90左右。当金属炉料完全熔化时，此时线圈电效率为80左右，与工频炉残液熔化法时的线圈电效率相同。可见中频炉的批料熔化法在整个作业周期内平均电效率可达88，高于工频炉残液法熔化周期内的80。9中频炉在节假日不生产时可以倒空铁水，不必像工频炉那样要做液态保温，故可以减少保温铁水用电耗，也不必派人值班。(10)中频炉炉衬的寿命比工频炉低，其原因是： 1通过把功率和频率的很好匹配，中频炉有效电磁场集中在炉衬的热表层而成功地提高了熔化效率，其炉料从外向里开始熔化，外部炉料与其接触的炉衬会很快过热(无芯工频炉那么从里向外熔化炉料)，对炉衬不利。2作为熔化炉的中频炉由于熔化率高，意味着炉衬长期处于高温铁水的浸蚀。炉料中的碳等元素在高温下会发生“坩埚反响，使炉衬SiO2被复原成Si，形成炉渣，故炉衬逐渐被浸蚀变薄。 SiO2+2CSi+2CO11中频炉电源柜可控硅、电容器均应用水冷却，对水质要求高，而工频炉电器不必水冷却。12中频炉电耗比工频炉低由