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中频炉 锁定

本词条由“科普中国”百科科学词条编写与应用工作项目 审核 。

是一种将工频50HZ交流电转变为中频(300HZ以上至1000HZ)的电源装置,把三相工频交流电,整流后变成直流电,再把直流电变为可调节的中频电流,供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流,在感应圈中产生高密度的磁力线,并切割感应圈里盛放的金属材料,在金属材料中产生很大的涡流。

中文名 中频炉 外文名 MediumFrequency Furnace 工作频率 50~ 10 Hz

目录

1 设备简介

2 设备特点

▪ 节约特点

▪ 环保特点

▪ 中频熔炼炉特点

▪ 其它特点

▪ 生产线特点

3 安全运作

4 主要参数

5 冷却系统

6 工作原理

7 操作规程

8 注意事项

9 使用条件

10 安装要求

11 维护常识

12 延长寿命

设备简介

中频感应电炉( 以下简称中频炉) 的工作频率在50~ 10 Hz 之间, 广泛用于有色金属和黑色金属的熔炼。与其他铸造设备相比较, 中频感应电炉具有热效率高、熔炼时间短、合金元素烧损少、熔炼材质广、对环境污染小、能精确控制金属液的温度和成分等优点。[1]

这种涡流同样具有中频电流的一些性质,即,金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量。采用三相桥式全控整流电路将交流电整流为直流电,例如把一根金属圆柱体放在有交变中频电流的感应圈里,金属圆柱体没有与感应线圈直接接触,通电线圈本身温度已很低,可是圆柱体表面被加热到发红,甚至熔化,而且这种发红和熔化的速度只要调节频率大小和电流的强弱就能实现。如果圆柱体放在线圈中心,那么圆柱体周边的温度是一样的,圆柱体加热和熔化也没有产生有害气体、强光污染环境。中频炉广泛用于有色金属的熔炼[主要用在熔炼钢、合金钢、特种钢、铸铁等黑色金属材料以及不锈钢、锌等有色金属材料的熔炼,也可用于铜、铝等有色金属的熔炼和升温,保温,并能和高炉进行双联运行。]、锻造加热[用于棒料、圆钢,方钢,钢板的透热,补温,兰淬下料在线加热,局部加热,金属材料在线锻造(如齿轮、半轴连杆、轴承等精锻)、挤压、热轧、剪切前的加热、喷涂加热、热装配以及金属材料整体的调质、退火、回火等。]热处理调质生产线[主要供轴类(直轴、变径轴,凸轮轴、曲轴、齿轮轴等);齿轮类;套、圈、盘类;机床丝杠;导轨;平面;球头;五金工具等多种机械(汽车、摩托车)零件的表面热处理及金属材料整体的调质、退火、回火]等。

中频炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频(300HZ以上至1000HZ)的电源装置,把三相工频交流电,整流后变成直流电,再把直流电变为可调节的中频电流,供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流,在感应圈中产生高密度的磁力线,并切割感应圈里盛放的金属材料,在金属材料中产生很大的涡流。利用电磁感应原理加热金属。

设备特点

节约特点

●加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、节省材料与成本、延长模具寿命

由于中频感应加热的原理为电磁感应,其热量在工件内自身产生,普通工人用中频电炉上班后十分钟即可进行锻造任务的连续工作,不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。由于该加热方式升温速度快,所以氧化极少,中频加热锻件的氧化烧 损仅为0.5%,煤气炉加热的氧化烧损为2%,燃煤炉达到3%,中频加热工艺节材,每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克。其材料利用率可达95%。由于该加热方式加热均匀,芯表温差极小,所以在锻造方面还大大的增加了锻模的寿命,锻件表面的粗糙度也小于50um工艺节能,中频加热比重油加热节能31.5%~ 54.3%,比煤气加热节能5%~40%。加热质量好,可降低废品率1.5%,提高生产 率10%~30%,延长模具寿命10%~15%。

环保特点

●工作环境优越、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能

感应加热炉与煤炉相比,,工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏,更可达到环保部门的各项指标要求,同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。感应加热是电加热炉中最节能的加热方式由室温加热到1100℃的吨锻件耗电量小于360度。

●加热均匀,芯表温差极小,温控精度高

感应加热其热量在工件内自身产生所以加热均匀,芯表温差极小。应用温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质量和合格率。

中频熔炼炉特点

A 熔炼速度快、节电效果好、烧损少、能耗低。

B 自搅拌功能、熔炼温度及金属成分均匀。

C 电加热作业环境好。

D 启动性能好,空炉、满炉均可达到100%启动

其它特点

中频炉加热装置具有体积小,重量轻、效率高、热加工质量优及有利环境等优点正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃油炉及普通电阻炉,是新一代的金属加热设备。

中频炉是铸造锻造及热处理车间的主要设备, 其工作的稳定性、可靠性及安全性是流水作业的铸造锻造及热处理生产线正常稳定工作的保证。中频炉在热加工领域有着很好的发展前景如主要生产锻造锻前加热炉,透热炉以及用于:透热、轧制、锻造、弯管、热处理(淬火)、焊接等工艺的感应加热。

生产线特点

中频生产线类设备的机械传输装置采用单工位方式,中频淬火和中频回火、退火按工序分时进行。感应器的置换采用整体吊装、快速定位、水电快速联接方式(可在短时间完成一套感应器的更换)。并可方便的进行感应器轴线位置的调节以适应多种坯料规格加热的要求。生产的本套设备根据每种产品的需要,由进出料储料支架、进出料输送装置、工件自旋式辊道传输装置、中频淬火升温模块、中频淬火保温模块、中频回火模块、中频退火模块、淬火喷雾装置、液压站、中心控制台及自动控制系统等十一部分组成。

中频锻造加热炉

中频锻造加热炉

中频钢管调质生产线

中频钢管调质生产线

安全运作

一、开炉前的注意事项

中频电炉在开炉前必需要对电气设备、水冷却系统、感应器铜管等进行检查,只有在这几个设备完好的情况下才能开炉,确保热处理的安全性,否则禁止开炉;确定专门负责送电和开炉的人员,并且负责人员不得擅自离开岗位,工作期间必需对感应器和坩埚的外部情况进行监管,以防止有人在送电后触碰感应器和电缆,影响中频电炉的正常作业或发生安全意外。

二、开炉后的注意事项

中频电炉开炉后,在进行装料时,应对炉料内进行检查,避免混入易燃易爆等有害物品。为了防止结盖现象的出现,严禁在钢液中直接加入冷料和湿料,以及在熔化液充满到上部后不得加入体积较大的块料;为避免出现爆炸意外,必需确保浇注场地和炉前地坑无积水,无障碍物;而在进行浇注时需两人配合进行,而剩余的钢液只能倒在在制定地点,不能随处乱倒。

三、维护保养时的注意事项

在对中频电炉进行维护保养时,应保持中频发电机房内的清洁,严禁易燃易爆的物品堆放。对熔损过度的炉膛及时进行修补,在补炉时要避免铁屑、氧化铁混入,保证坩埚的密实。

主要参数

5吨中频炉的参数

5.0吨/2500KW中频感应熔炼炉(钢壳)主要技术参数:

项目

单位

数据

备注

  

电炉参数

     

额定容量

t

5.0

液态钢/铁水

  

最大容量

t

5.5

液态钢/铁水

  

工作温度

1600

   

最高工作温度

1750

   

炉衬厚度

mm

150

   

感应圈内经φ

mm

1410

   

感应圈高度

mm

1620

   

电器参数

     

变压器容量

KVA

3150

   

变压器一次电压

KV

10

   

变压器二次电压

V

900

12脉波双输出

  

中频电源额定功率

KW

3000

12脉波双输入

  

额定输入电流

A

2280

   

直流电压

V

1200

   

直流电流

A

1500

   

变换效率

%

96

   

启动成功率

%

100

   

中频电源最高输出电压

V

1700

   

额定工作频率

Hz

350

   

电源变换效率

%

96

   

启动成功率

%

100

   

工作噪音

db

≤75

   

综合参数

     

熔化率(升温到1600℃)

T/h

4.96

熔化一炉所用时间与加料有关系

  

熔化电耗(升温到1600℃)

KW.h/T

小于530

   

冷却水系统

     

冷却水循环流量

T/h

80

   

供水压力

Mpa

0.25-0.35

   

进水温度

5-35

   

出水温度

<55

   

冷却系统

冷却系统主要冷却电源和炉体两大部分。电源部分包括电源柜内各个电源器件和电力电热电容组。电源部分由精密电器元器件组成,冷却管道比较细为了防止管内结垢堵塞管道所以一般使用软化水或者纯净水。

电炉和电源采用独立的冷却装置。中频电源采用全封闭冷却装置,炉体采用全封闭冷却装置。

采用相互独立的二套冷却装置的目的是为了避免相互影响。因为中频电源需要低温的冷却水(纯净水),出水温度要控制在55°C以内,但电炉感应线圈的冷却水温度可以略高,这样反而能够提高电炉的热效率,同时减小冷却装置的体积,进而减低造价。

工作原理

中频炉主要由电源、感应圈及感应圈内用耐火材料筑成的坩埚组成。坩埚内盛有金属炉料, 相当于变压器的副绕组, 当感应圈接通交流电源时, 在感应圈内产生交变磁场, 其磁力线切割坩埚中的金属炉料, 在炉料中就产生了感应电动势, 由于炉料本身形成一闭合回路, 此副绕组的特点是仅有一匝而且是闭合的。所以在炉料中同时产生感应电流, 感应电流通过炉料时, 对炉料进行加热促使其熔化。[1]

中频电炉利用中频电源建立中频磁场,使铁磁材料内部产生感应涡流并发热,达到加热材料的目的。中频电炉采用 200-2500Hz中频电源进行感应加热,熔炼保温,中频电炉主要用于熔炼碳钢,合金钢,特种钢,也可用于铜,铝等有色金属的熔炼和提温.设备体积小,重量轻, 效率高,耗电少,熔化升温快,炉温易控制,生产效率高。

操作规程

1、开机前应先检查设备本体是否完好,有无异物存在而引发的电路短路现象或安全隐患;开启水循环系统,检查中频电源、中频炉炉体、补偿电容器柜等各水路是否流畅,是否有漏水现象。如果存在,首先应排除设备潜在的问题,以免故障扩大。

2、检查中频电源的三相进线电源是否正常。

3、检查配电柜和感应炉之间连接是否完好,感应圈上裸露部分不应有金属物体依附,以防感应圈打火烧坏感应圈。

4、在以上都完好的情况下可以送门板上控制电源。

5、把门板上功率调节电位器逆时针到“0”最小。

6、按主电路开关起钮,断路器合闸,主电路接通。

7、开启中频启动按钮。

8、把门板上功率给定电位器顺时针一点一点放大,直到加热工艺要求。

9、控制电路板各故障显示灯用途

序号 代号 用途

1 D.C 过电流指示

2 D.V 过电压指示

3 L.V 欠压指示

4 W.P.L 水压不足

5 V.LOP 电压环投入

6 D.P 缺相指示

7 P.P 起动成功

8 PONER 电源指示

注意:P.P指示灯在起动前为亮灯状态,起动成功后熄灭。

注意事项

1、开炉前要检查好电气设备、水冷却系统、感应器铜管等是否完好,否则禁止开炉。

2、炉膛熔损超过规定应及时修补。严禁在熔损过深坩埚内进行熔炼。

3、送电和开炉应有专人负责,送电后严禁接触感应器和电缆。当班者不得擅自离开岗位,要注意感应器和坩埚外部情况。

4、装料时,应检查炉料内有无易燃易爆等有害物品混入,如有应及时除去,严禁冷料和湿料直接加入钢液中,熔化液充满至上部后严禁大块料加入,以防结盖。

5、补炉和捣制坩埚时严禁铁屑、氧化铁混杂,捣制坩埚必须密实。

6、浇注场地及炉前地坑应无障碍物,无积水,以防钢水落地爆炸。

7、钢水不允许盛装得过满,手抬包浇注时,二人应配合一致,走路应平稳,不准急走急停,浇注后余钢要倒入指定地点,严禁乱倒。

8、中频发电机房内应保持清洁,严禁易燃易爆物品和其它杂物带进室内,室内禁止吸烟。

使用条件

海拔不超过3000m;环境温度在3—40℃范围内;(0℃以下地区需采取防冻措施);使用地区每月最大相对湿度的月平均值不大于90%;周围没有导电尘埃,爆炸性气体及能严重损坏金属和绝缘的腐蚀性气体。

安装要求

请用户先提供现场图及现场的一些要求或技术参数,由专家设计详细现场安装布置图;设备对基础的要求:平坦的水泥地面,无须固定或稍作固定即可;设备应尽量放在通风、背阳、阴凉的室外;用户负责设备安装材料及所需要的土建工程及必要的工具,我方来人现场指导安装及调试,并进行现场操作培训。用户如有特殊要求,可在订货时由供需双方商定。 中频炉淬火

淬火是感应加热的主要应用领域之一。我们数以百计的淬火设备在全国各地发挥着重要作用,其中有很多被应用于汽车工业。

感应淬火的一大优势在于其工艺时间短,只需几秒钟。而在淬火炉中,这一工艺可能需要几个小时,甚至几天。这是如何实现的呢?

答案是,感应在迅速发热方面具有非常大的优势。因此,这就意味着您能够把淬火整合于生产过程中。而淬火炉淬火往往不仅耗费大量的时间(和更多的热量损失),还需要将材料运送到您自己或承包商的淬火炉中。

将淬火工艺集成到生产线能够大大缩短您的产品交付时间。

采用感应淬火,您就可以全面掌控质量、交货时间和成本。不再需要把大量的材料来回运输,既节约又环保。最后一项要点是,您可以把管理工作量降到最低。

维护常识

烤炉

对于干法打炉, 炉内的钢模是不取出来的。烤炉时一定要采用加小料并填实的原则, 避免局部打火而化掉内胆, 使干料坍塌。因此要求在烤炉前尽量积攒一些小料。同时在升温过程中要严格观察钢模情况,当出现打弧严重时应减小电流, 如果电流过大会引起钢模被电弧击穿而导致耐火材料的坍塌。

金属炉料

通常, 加入金属炉料时, 块度大小应合适, 一般不超过炉子内径的1/ 2, 同时炉料应小批量分多次加入;加大料时, 要先加一些小料垫底, 既保证不卡料, 又能减少炉料对炉壁、炉底的冲击。

铁液凝固后的重熔

当中频炉遇到突发性事件而停炉, 炉内的铁液凝固后重新开炉时应注意:

( 1) 短时间内中频炉无法重新启动时, 应在炉内插入钢管( 直径20 mm 左右) 3~ 5 根, 便于重熔过程中气体的排放。

( 2) 炉内凝固铁液顶部没熔化之前应将炉体摇起, 倾斜15~ 30, 并以低于中频炉的保温功率送电。

( 3) 炉内凝固金属没有软化以前不得提高功率,如果升温太快, 金属的膨胀超过炉衬的膨胀, 可将炉衬拉裂, 严重情况下可导致穿炉; 凝固金属软化后可以将功率升到保温功率左右, 直到冷凝金属上面的金属硬壳被下面的液体金属熔穿, 方可将炉体放平, 并按照正常的功率升温熔化。[1]

出炉

铁液出炉时, 炉内剩余的铁液在不影响材质及加料不飞溅的情况下可以适当多些, 不但可以加快金属炉料的熔化速度, 还可避免炉料直接撞击炉底, 一包铁液出炉后, 应将炉体摇回, 以减少炉内铁液对中频炉后壁的烘烤。

连续开炉

为减少因为反复骤热骤冷而导致炉衬的开裂, 连续开炉对炉衬寿命的延长是非常重要的, 这一点已经引起了许多用户的足够重视。如果中频炉不能够连续使用, 在一次使用完之后,要在炉内加入金属炉料, 并盖好炉盖, 不但能够给金属炉料进行预热, 还能够防止因快速冷却造成炉衬的裂纹。

补炉

( 1) 中频炉开到20 炉左右要把炉口全部拆掉, 目的是检查炉衬是否钻铁, 检查炉衬的干料是否松动有间隙。重新修补炉口时, 最好用高度不等的金属炉口圈, 特别注意的是新旧接口处应清理干净。进行下次补炉操作时, 应拆至上次补炉接口的下面, 以此类推。

( 2) 炉嘴和炉口是经常结渣、受侵蚀及炉料冲击的地方, 需要经常维护及修理, 以保证中炉的正常维护和使用。[1]

炉领

炉领在加料和扒渣的过程中要经常受到磕碰, 易于损坏, 对其加以防护是很重要的, 在炉沿上加一个钢板做的随形防护圈是一个较好措施。钢板厚度在5~10 mm, 内圈直径比炉膛直径小10~ 20 mm, 可用整张钢板裁成, 也可焊接而成。为避免加料时防护圈移位,可以在炉口砖外沿焊接三块钢板将防护圈的位置固定。

炉况

熔炼人员必须注意炉衬的侵蚀、裂纹状况, 在炉衬寿命的中后期, 要不定时观察熔炼状况, 观看电炉的最高熔化功率、电流及铁液的翻动情况, 必要时应倒空铁液停炉检查。

炉盖

炉盖的使用对于中频炉来说是非常重要的, 有些厂家不重视炉盖的使用, 甚至将炉盖弃之不用, 这种做法是不对的。开炉时, 盖好炉盖, 既可以防止热量的流失, 加快炉料的熔化, 又可以避免化料时铁液的溅出;停炉时, 盖好炉盖可以保持炉衬材料的缓慢降温, 从而避免产生裂纹。[1]

铜排烧穿后造成冷却水外溢,必须立即停炉修复。由于铜排安装在炉壳内,焊补不便,修复时需拆卸取出。下面就为大家介绍一种粘补法,为大家节约维修成本。

  对倾炉浇注时操作不慎或炉嘴过短,飞溅铁液附着在铜排上使其烧穿引起的铜排烧穿,可暂时停炉,同时将1~2mm厚的铜片剪成小块,其面积应稍大于铜排烧裂口面积,然后用锯片或手砂轮清除铜排烧穿处的残渣,并用砂纸打磨干净,迅速将定形环氧树脂与固化剂混合,把修剪好的铜片在铜排烧裂处粘好,几分种后环氧树脂固化,即可形成很高的铜排粘结强度,此时就可以重新开炉了。

  对炉衬被烧穿后,铁液外溢引起铜排烧穿引起的铜排烧穿,修复工艺过程如下:倾炉出铁→停炉→维修炉衬→铜排粘补→开炉。该修复工艺较传统的焊补修复也节省了一个炉衬及大量工时和烘炉力。

1、OP(缺相)灯亮

原因: 一、主回路空开没有合;二、 主回路熔断器损坏;三、 4# , 6# , 2#,整流可控硅阴极( K )线开路

2、WPL (缺水或水压不足)灯亮

原因: 检查水泵及水路管道

3、OV (过压)灯亮

原因:

一、工件和线圈打火或线圈和氧化皮打火。 检修:调整线圈与工件的间隙,清理氧化皮

二、感应线圈部分,电容部分,主回路各连接铜排螺丝松动打火。 检修:紧固螺丝

三、逆变可控硅有一只(两只)损坏。逆变可控硅损坏一只(两只)后从表头观察角度(逆变引前角)大于或等于2,直流电流和直流电压的比值比正常大很多。 检修:更换可控硅

四、逆变引前角调节过大。检修:重新调整逆变引前角,应该为( 1.5 ) E逆变阻容吸收部分故障,参阅第8项逆变阻容吸收的检查

4、OC(过流) 灯亮

原因: 1、感应器部分,电容部分及其连接铜排有短路。

2、 逆变可控硅有两只(4只)损坏 。

延长寿命

中频炉在维护中需要对其炉体进行烧结。需要注意的是设备如果是第一次使用,要对设备进行打炉衬操作。操作中,酸性炉衬对炉体的保护更加有利。

在打炉衬时,先准备好要用到的材料。然后在炉体内壁处做上一层保护层,以确保将内部的感应线圈的隔离。此外,一次性成型户要将其放置在低温火中进行烘烤操作,然后等待几十分钟,其就会凝结成一个坚固的实体。在硬度方面几乎没有什么要求,只要进行熔液搅拌和加料等操作的时候,不会破碎就可以了。

接着就是烧结工作,以慢升温的方式继续将其烘烤24小时,直到其完全凝结固化。用户必须正确完成上述两道工序,因为它们是保证中频电炉长时期使用的基础。

另外,在操作上,一般情况下,首先要检查系统水流。对有否漏水现象进行检查。工作时保持严谨的作风:避免手指或身体喷出中频炉;一旦发现炉体有发红等现象,应该马上切断电源;如果发现炉衬破裂了,应该马上再次打炉衬操作。