有關中頻爐故障的研究

袁余超

（遵義鋁業股份有限公司，貴州 遵義563100）

中頻感應電爐( 以下簡稱中頻爐) 的工作頻率在50- 10 Hz 之間, 廣泛用于有色金屬和黑色金屬的熔煉。與其他鑄造設備相比較, 中頻感應電爐具有熱效率高、熔煉時間短、合金元素燒損少、熔煉材質廣、對環境污染小、能精確控制金屬液的溫度和成分等優點。

1 中頻爐工作原理

由于具有以上諸多優點, 中頻爐作為鑄造車間的主要熔煉設備, 得到了越來越多的應用。中頻爐主要由電源、感應圈及感應圈內用耐火材料筑成的坩堝組成。坩堝內盛有金屬爐料, 相當于變壓器的副繞組,當感應圈接通交流電源時, 在感應圈內產生交變磁場,其磁力線切割坩堝中的金屬爐料, 在爐料中就產生了感應電動勢, 由于爐料本身形成一閉合回路, 此副繞組的特點是僅有一匝而且是閉合的。所以在爐料中同時產生感應電流,感應電流通過爐料時, 對爐料進行加熱促使其熔化。

2 中頻爐故障分析

2.1 整流部分故障

(1)輸入的三相電流不平衡,平波電抗器振動噪音大,功率無法上升。這一故障現象的主要原因是快熔燒。發現快熔燒后,應先檢查損壞的快熔是否發熱燙手, 排除快熔自身的原因后,再檢查整流晶閘管是否有擊穿。(2)直流電壓下降并不穩, 平波電抗器振動噪音大,功率無法上升。這一故障現象的主要原因是整流晶閘管擊穿。發現整流晶閘管擊穿后,應先檢查快熔是否有問題,再更換整流晶閘管。(3)平波電抗器沖擊聲大。這一故障現象的原因較復雜, 應先檢查中頻電壓與直流電壓比是否在1.3～1.5 之間,如果在正常比值范圍內,應檢查整流晶閘管觸發脈沖放大板指示燈是否正常,平波電抗器自身絕緣是否正常；如果不在正常比值范圍內,應檢查逆變側。(4)整流直流電壓偏低或電壓跳動。這一故障有可能是觸發脈沖寬度不夠、或整流晶閘管性能不良、或整流觸發板有虛焊、或調功率電位器接觸不良。(5)三相斷路器保護動作,整流晶閘管擊穿,嚴重時損壞大部分整流電路元件。這一故障屬于整流電路的惡性故障, 懷疑脈沖變壓器原副邊擊穿短路,先用萬用表電阻檔R×1Ω 檔測三相全控式整流觸發電路中的六支晶閘管,電阻為0,更換晶閘管后不急于送電,檢測脈沖變壓器, 看其是否起到變壓和隔離的作用,更換。

2.2 逆變部分故障

2.2.1 無電壓，中頻電流大

該故障為逆變直通, 先檢查逆變晶閘管是否有擊穿,如異常更換逆變晶閘管；如正常,通常為中頻電容器擊穿, 應逐個將電容器從電路脫離,直到電源正常。

2.2.2 正常熔煉過程中逆變晶閘管頻繁燒損,且無規律,其原因如下

(1)晶閘管本身發熱使關斷時間增大而不能關斷,造成逆變顛覆,導致發熱的原因可能是冷卻水不通暢。(2)檢查外部負載是否有虛接點,主要檢查連接螺絲,(括電容組的連板螺絲) 并且還有電容電流的電流互感器二次側聯接處松動,有似通非通的現象,以上兩種情況均出現過。(3)主回路連接處接觸不良,特別是負載回路及主接觸器、低壓配電柜的接觸件接觸不良,造成大電流下突然斷開回路。

2.3 電容器的故障

(1)電容內部打火,機器運行時,里邊有響聲,是絕緣擊穿,更換新的。(2)電容外部打火,機器運行時,外部打火,電容器殼對地絕緣不好。電容器絕緣電阻的測定通常只做兩級及多級對外殼絕緣的電阻測定, 遙測前先放電,以750V 為例,用1000V 的兆歐表,遙測時,應先將搖表搖至規定轉速,待指針平穩后,將搖表接至電容器兩級,繼續搖表,開始充電,指針下降。后來慢慢升至穩定,一般1000V 不低于1 兆歐。讀完數后,撤表,將電容器放電,以免觸電。(3)冷卻水不通導致發熱絕緣損壞,應及時處理。

中頻電源的主電路采用晶閘管器件,這類器件承受過電壓,過電流的能力很差,中頻電源運行情況也比較復雜, 負載變化強烈,出現短路、開路、過電壓、過電流的幾率較高,必須妥善采取保護措施,以確保裝置安全運行。可以在適當的地方安裝保護器件如在工頻電源進線側安裝RC 吸收電路,或在晶閘管上串接快速熔斷器以保護電流, 此方法在實際中常用。

3 中頻爐的維護

3.1 烤爐

對于干法打爐, 爐內的鋼模是不取出來的。烤爐時一定要采用加小料并填實的原則, 避免局部打火而化掉內膽, 使干料坍塌。因此要求在烤爐前盡量積攢一些小料。同時在升溫過程中要嚴格觀察鋼模情況, 當出現打弧嚴重時應減小電流, 如果電流過大會引起鋼模被電弧擊穿而導致耐火材料的坍塌。

3.2 金屬爐料

3.3 鐵液凝固后的重熔

當中頻爐遇到突發性事件而停爐，爐內的鐵液凝固后重新開爐時應注意:

(1) 短時間內中頻爐無法重新啟動時,

通常，加入金屬爐料時，塊度大小應合適，一般不超過爐子內徑的1/ 2，同時爐料應小批量分多次加入;加大料時,要先加一些小料墊底, 既保證不卡料，又能減少爐料對爐壁、爐底的沖擊。應在爐內插入鋼管(直徑20 mm 左右) 3-5根,便于重熔過程中氣體的排放。

(2) 爐內凝固鐵液頂部沒熔化之前應將爐體搖起,傾斜15- 30 , 并以低于中頻爐的保溫功率送電。

(3) 爐內凝固金屬沒有軟化以前不得提高功率，如果升溫太快, 金屬的膨脹超過爐襯的膨脹, 可將爐襯拉裂,嚴重情況下可導致穿爐; 凝固金屬軟化后可以將功率升到保溫功率左右, 直到冷凝金屬上面的金屬硬殼被下面的液體金屬熔穿,方可將爐體放平, 并按照正常的功率升溫熔化。

3.4 出爐

鐵液出爐時, 爐內剩余的鐵液在不影響材質及加料不飛濺的情況下可以適當多些,不但可以加快金屬爐料的熔化速度, 還可避免爐料直接撞擊爐底,一包鐵液出爐后,應將爐體搖回, 以減少爐內鐵液對中頻爐后壁的烘烤。

3.5 連續開爐

為減少因為反復驟熱驟冷而導致爐襯的開裂, 連續開爐對爐襯壽命的延長是非常重要的, 這一點已經引起了許多用戶的足夠重視。

如果中頻爐不能夠連續使用, 在一次使用完之后,要在爐內加入金屬爐料, 并蓋好爐蓋,不但能夠給金屬爐料進行預熱, 還能夠防止因快速冷卻造成爐襯的裂紋。

3.6 補爐

(1)中頻爐開到20 爐左右要把爐口全部拆掉,目的是檢查爐襯是否鉆鐵, 檢查爐襯的干料是否松動有間隙。重新修補爐口時, 最好用高度不等的金屬爐口圈, 特別注意的是新舊接口處應清理干凈。進行下次補爐操作時,應拆至上次補爐接口的下面,以此類推。

(2)爐嘴和爐口是經常結渣、受侵蝕及爐料沖擊的地方,需要經常維護及修理,以保證中頻爐的正常維護和使用。

結語

總之，中頻爐在使用過程中可能出現很多的故障和問題, 值得我們不斷探索和學習,我們要不斷總結,以提高檢修速度和質量。

[1]陶令桓.鑄造手冊（第一卷.鑄鐵.2 版）[M].北京:機械工業出版社，2002.

[2]鑄造工程師手冊編寫組.鑄造工程師手冊（2 版）[M].北京：機械工業出版社，2002.

[3]黃天佑.鑄造手冊（第四卷）造型材料（2 版）[M].北京:機械工業出版社，2002.