中頻感應爐在工業上的應用及維修

石銀柱

摘 要：目前中頻感應爐已經被廣泛的應用于工業領域中，進一步加強對其的研究非常有必要，但是就目前的情況來看，其在應用過程中還是存在一些問題，因此需要采取有效的措施進行控制。基于此本文分析了中頻感應爐在工業上的應用及維修。

關鍵詞：中頻感應爐；應用；維修

中圖分類號：TG232.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0074-01

1 感應爐的組成

（1）系統組成。中頻感應爐主要由電控、爐體、絕緣電極軸、真空液壓系統、循環水系統等幾部分組成。（2）工作原理。中頻感應爐主要是把三相工頻交流電經過整流部分變成直流，再通過逆變部分變成中頻交流電，經電容器組升壓后進入感應線圈，在線圈中產生磁力線，通過磁力線切割感應圈內的有色金屬，有色金屬產生變化的熱量，從而將有色金屬加熱熔化的一種電加熱設備[1]。

2 中頻感應爐在工業上的應用

2.1 中頻電源頻率的選擇

中頻電源的頻率增加，則磁力線切割爐料的速度就增加，在爐料所形成的閉合回路中，產生的渦流數值就增大，因此發熱效果顯著。有研究表明：電源的頻率越高則電效率就越高，但是當電效率接近90%時，再增加電源頻率對電效率的影響就不大了。同時，由于集膚效應的存在，爐料的直接加熱層的深淺和電源的頻率成反比，靠長時間的傳導，可以使工件表面和心部獲得接近的溫度，但會造成熱效率降低。熱效率降低的原因是過長的傳熱時間，在周圍介質中損失過的熱量。考慮到爐料的尺寸影響電效率和熱效率，應當合理的選擇中頻電源的頻率，即不能選擇過大也不能選擇過小。

2.2 電力變壓器與中頻電源的匹配

比較合理的匹配應是電力變壓器容量略大于中頻電源的額定功率。如果電力變壓器的容量較大超過中頻電源的額定容量會造成資源的浪費，但如果電力變壓器的容量等于甚至小于中頻電源本身所具有的額定容量時，由于相對偏小的電力變壓器容量，迫使中頻電源的限流值適當下調，系統的電效率和熱效率均受損失。假如不改變中頻電源的限流值，在爐料滿載的情況下，電力變壓器處于超負荷運行狀態，壓降嚴重保證不了中頻電源的進線電壓，電網電壓甚至會出現低于360V。熱效率的嚴重降低會使得系統的總效率嚴重下降。產生這種結果的原因是由于中頻電源進線電壓太低，在同樣負載情況下，功率與電壓平方成正比，輸出功率嚴重不足，同時降低了電效率和熱效率。

2.3 感應繞組和爐襯的優化設計

不同的繞組匝數、匝間的距離等對電爐熔煉效率都會產生影響。此外，決定爐子特性的主要參數是爐襯的厚度。爐襯要盡可能薄，才能有更高的電效率和更大的輸入功率滿足爐子的電氣特性考慮。為了爐襯保持更好的強度，延長爐襯的壽命，考慮到爐襯受金屬液機械沖刷而蝕損，則要求爐襯厚一些。因此，需要選擇適宜的爐襯厚度，既要兼顧爐子的電氣特性，又要保證爐襯的使用壽命[2]。

2.4 執行正確的熔煉操作

為了加速爐料的熔化，加料的方法應當注意。爐膛空間需要充分利用，搭配大小塊的爐料進行裝料。由于爐料在感應爐內磁通的分布是不均勻的，磁通密度越靠近坩堝壁越大，越靠近坩堝的中心線越小，產生的電動勢和電流外層中比里層大，即“集膚效應”。通常來說，爐料間隙由小塊料來填充，坩堝壁的附近裝大塊的爐料，爐底和中間部分裝小塊的爐料。中頻電源一般都具備必要的限壓限流保護，加料時爐體內可先裝約2/3的爐料，快速升溫爐料，溫度迅速超過居里點，然后爐料阻抗增大，電流在限流值以內，可保證電爐以額定功率運行，再將另外1/3的爐料加入，這樣將會縮短限流時間。在整個熔化過程中，不必要的限壓時間必須被減少，采用爐釬捅料，避免由于爐料大小不同，長短不一，互相擠住發生“搭接”，使爐子出現中頻電壓高而限壓，功率上不去，熔化速度將變慢。

3 加強維修

3.1 日常維護

（1）爐膛：開爐前首先測量爐膛深度和最大處直徑并做好記錄，仔細查看爐襯有無裂紋、破損，及時修補破損的爐口及爐嘴，第一爐鐵水化好后檢測漏爐報警裝置。（2）電氣：全面檢查控制主板、脈沖主板、晶閘管、電阻、電容、電抗器、銅排、換向電感等，確保無開路、短路、松動、虛焊、漏液等現象。（3）灰塵：用風對斷路器、晶閘管、電抗器、電容器、感應線圈外圍進行一次全面吹掃。（4）循環水：閥門開關準確、水管無漏水，水壓力0.1～0.2MPa，水位1/3～1/2，進水溫度不超過35℃，出水溫度不超過65℃。純水導電率不超過600μΩ/cm。

3.2 定期維護

（1）元件測量：每次安裝整流元件要對晶閘管控制極、陰間電阻進行測量（15～50Ω為正常），阻值接近的串裝在一起，陽、陰極間阻值幾十兆歐為完好，阻值為無窮大或者零多認為此元件損壞。（2）系統校準：每三月對系統的直流電壓、直流電流、中頻電壓、換向角度、過流整定、過壓整定進行全面校準。（3）灰塵清理：每月用刷子擦拭晶閘管表面、電阻器表面、控制板表面、電容器絕緣子表面灰塵。（4）螺栓緊固：對電抗器、電阻器、電抗器、銅排、水冷電纜等連接處全面緊固。（5）管路清洗：每兩月反沖洗一次軟水循環水管路及元件，并重新裝新純水；每半年反沖洗一次外循環水管道、感應線圈、磁軛。老化的膠管全部更換，銹蝕嚴重的閥門及時更新。

4 結語

總之，如何提高中頻感應爐系統安全運行能力，確保系統的正常運行是我們需要解決的問題，因此進一步加強對其的研究非常有必要。

參考文獻

[1]潘宏濤，呂明.中頻感應爐的煉鋼特性分析[J].工業加熱，2015（01）：18-19+23.

[2]崔景萍，鄒黎，鄒雪.串聯諧振式中頻感應電爐節能原理分析[J].山東理工大學學報（自然科學版），2009（3）：99-102.