鑄鐵車間應(yīng)用中頻感應(yīng)電爐的策略分析

任現(xiàn)偉

（洛陽古城機械有限公司，河南洛陽 471000）

目前在鑄鐵生產(chǎn)工藝過程中，已經(jīng)普遍地將中頻感應(yīng)電爐設(shè)備作為金屬爐料的主要熔煉設(shè)備。中頻感應(yīng)電爐可承擔金屬熔煉、爐內(nèi)調(diào)質(zhì)、高溫靜置等工作。相比沖天爐而言，中頻感應(yīng)電爐具有節(jié)能環(huán)保、熔煉成本低、過載能力強、不同鑄造材質(zhì)切換便捷度高以及操作簡便和節(jié)省人工等諸多優(yōu)勢[1]。在鑄鐵車間，熔煉技術(shù)工作需要遵照科學、合理的方式，并根據(jù)所生產(chǎn)鑄件的技術(shù)要求展開。因此，在應(yīng)用中頻感應(yīng)電爐過程中，必須對設(shè)備各個系統(tǒng)的特征、運作方式全面的進行解讀。

1 中頻感應(yīng)電爐的優(yōu)勢及特點

啟動中頻感應(yīng)電爐并進入工作狀態(tài)后，設(shè)備根據(jù)指令開始進入自身預(yù)熱模式，通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生熱量，在相對較短的時間內(nèi)可進入連續(xù)加熱模式。與以往沖天爐使用焦炭燃燒的熱量來對爐料進行熔煉的過程相比，焦炭在燃燒過程中經(jīng)過熱傳遞導致能量大量損耗，熔解效率很難大幅度提升，同時焦炭燃燒易產(chǎn)生大量的煙塵和廢氣[2]，部分企業(yè)因排放達不到國家標準，對工作人員及環(huán)境造成了惡劣的影響。采用中頻感應(yīng)電爐鑄造模式與傳統(tǒng)沖天爐鑄造模式形成了鮮明的對比。中頻感應(yīng)電爐通過無接觸加熱和電磁攪拌作用使爐料熔解并保持一定的可供材質(zhì)處理與最終澆注設(shè)定的過熱溫度，并可使煙塵、廢氣和噪音的排放降至最低，全面改善了工作環(huán)境。

中頻感應(yīng)電爐對金屬爐料進行加熱熔解時，金屬液處理過程中消損比減少，提高了金屬爐料的有效利用率。中頻感應(yīng)電爐設(shè)備易于操作，減輕了工人的勞動強度，降低了對人工的依賴。中頻感應(yīng)電爐因其是感應(yīng)線圈加熱模式，可精確控制熔煉溫度，并可大幅提高金屬液的過熱溫度。因可實現(xiàn)爐內(nèi)迅速調(diào)質(zhì)處理，金屬液的化學成分也可得到精準控制[3]。熔煉過程中除渣操作簡便，使得用于澆注的金屬液更加純凈，從根本上減少了鑄件渣孔、縮松等鑄造缺陷的產(chǎn)生，提升鑄件質(zhì)量的同時大幅度地降低了鑄件的廢品率。另外，隨著近些年來熔煉設(shè)備的快速發(fā)展，中頻感應(yīng)電爐機械化和電子化程度越來越高，未來，熔煉過程有望實現(xiàn)全自動化控制。

2 中頻感應(yīng)電爐設(shè)備防護

鑄鐵車間生產(chǎn)任務(wù)繁重時，中頻感應(yīng)電爐可晝夜不停的持續(xù)工作，在這樣情況下，應(yīng)加大對中頻感應(yīng)電爐設(shè)備的養(yǎng)護，提高運行效率。在進行更換冷卻液時，應(yīng)保證冷卻液不含雜質(zhì)；對設(shè)備零件相互滑動的部位進行潤滑保養(yǎng)時，應(yīng)選用符合設(shè)備使用指南的潤滑油脂；對感應(yīng)器裝置應(yīng)及時進行清潔，防止感應(yīng)器裝置觸點氧化發(fā)生短路等故障；定期對各類管線進行檢查，清理污垢，防止設(shè)備因散熱不暢導致爐體停止工作；保持機器內(nèi)部環(huán)境整潔，防止電路操控主板及零部件落入灰塵[4]；保持感應(yīng)器主板與變壓器接觸點接觸良好等預(yù)防性防護工作。按照作業(yè)指導書的要求執(zhí)行正確的設(shè)備防護工作使中頻感應(yīng)電爐設(shè)備持續(xù)保持良性運行。

3 鑄鐵車間中頻感應(yīng)電爐設(shè)備的安全系統(tǒng)

3.1 中頻感應(yīng)電爐設(shè)備冷卻水循環(huán)系統(tǒng)

冷卻水循環(huán)系統(tǒng)是保證設(shè)備持續(xù)運轉(zhuǎn)的主要前提，因為中頻主控電源、電磁感應(yīng)線圈等需要冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進行降溫。目前導致機器不能進行正常工作的主要原因是水循環(huán)故障，由于設(shè)備內(nèi)大多數(shù)帶電元器件需要進行冷卻，所以冷卻水的規(guī)格和冷卻水的加入量以及加入時機都必須符合設(shè)備要求。中頻感應(yīng)電爐設(shè)備冷卻水循環(huán)系統(tǒng)一般有兩個水泵基站，一個水泵基站在生產(chǎn)正常工作狀態(tài)時運行，另一個水泵基站處于備用狀態(tài)，并配備應(yīng)急式冷卻循環(huán)系統(tǒng)。當工業(yè)用電發(fā)生斷電狀況，致使水泵基站不能進行正常工作時，設(shè)備內(nèi)電子元器件溫度升高，應(yīng)急式冷卻循環(huán)系統(tǒng)將進入工作狀態(tài)，防止設(shè)備原件燒損。

3.2 中頻感應(yīng)電爐設(shè)備液壓系統(tǒng)

中頻感應(yīng)電爐設(shè)備在金屬液出爐時，通過液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)，執(zhí)行爐體傾轉(zhuǎn)和爐門開關(guān)指令。為保持設(shè)備工作穩(wěn)定性，鑄鐵車間內(nèi)中頻感應(yīng)電爐設(shè)備液壓系統(tǒng)應(yīng)配備兩臺相同性能的液壓泵，一臺液壓泵在生產(chǎn)正常工作狀態(tài)時運行，另一臺液壓泵處于備用狀態(tài)。當工業(yè)用電發(fā)生斷電狀況時，主液壓泵停止工作，及時啟動備用液壓泵，將中頻感應(yīng)電爐內(nèi)剩余金屬液導出，防止因斷電時間過長剩余金屬液凝固在設(shè)備中，導致無法進入工作狀態(tài)，盡量降低斷電帶來的損失。

3.3 中頻感應(yīng)電爐爐襯自檢系統(tǒng)

在中頻感應(yīng)電爐使用過程中，隨著時間的推移，爐襯材料因長期與高溫金屬液直接接觸導致自然性耗損越來越多，造成爐壁變薄等現(xiàn)象，嚴重時將導致中頻感應(yīng)電爐發(fā)生漏爐事故。目前，鑄造用電爐熔煉設(shè)備均安裝有爐襯自檢裝置，可減少漏爐事故的發(fā)生率。自檢裝置通過將具有高導電性能鋼片安裝在電磁感應(yīng)線圈內(nèi)側(cè)，作為通電回路正極，通過高導電性能鋼絲與金屬溶液相接觸，作為通電回路負極。在中頻感應(yīng)電爐運行過程中，一旦發(fā)生金屬液通過爐壁滲透出來與高導電性鋼片發(fā)生直接接觸時，整個通電回路進入到工作狀態(tài)，觸發(fā)自檢裝置發(fā)出警報。自檢裝置是通過設(shè)備內(nèi)元件電磁感應(yīng)變化來發(fā)出警報的，所以鑄鐵車間通過電爐設(shè)備自檢系統(tǒng)，可減少甚至杜絕漏爐事故的發(fā)生率。

4 鑄鐵車間熔煉過程

4.1 鑄鐵熔煉程序與原則

鑄鐵金屬液原材料配料的選取一般有兩種，一是采用回爐料+廢鋼+生鐵進行配料，生產(chǎn)普通鑄鐵；二是使用廢鋼+增碳劑進行配料，生產(chǎn)合成鑄鐵。

由于廢鋼的大量應(yīng)用，使得金屬液的含碳量非常低。根據(jù)實際鑄造工藝，鑄鐵對碳元素的要求普遍較高，一般都控制在3.3%～3.9%之間，因此需要對鐵液進行增碳處理。增碳劑通常與廢鋼、回爐料和生鐵一起被加入到電爐中進行熔化，需要觀察并確定爐內(nèi)增碳劑的吸收率，并通過碳硅分析儀或光譜儀對鐵液實際碳含量進行檢測，當確定實際含碳量不足時，應(yīng)在清除爐內(nèi)熔渣后，根據(jù)作業(yè)指導書的要求再添加適量的增碳劑，并通過升溫攪拌作用使碳元素完全熔解和充分吸收。

向爐內(nèi)投放金屬爐料的過程中，應(yīng)將電爐熔煉噸位控制在不超出額定整體容納量的10%，以防爐壁變薄熔煉過多金屬液導致諸如熔煉效率低下、爐襯負荷過大造成的不良后果發(fā)生。根據(jù)生產(chǎn)具體鑄鐵件的工藝要求，金屬液出爐溫度一般應(yīng)控制在1500～1530℃范圍內(nèi)，確保能夠彌補因球化或蠕化，以及孕育和金屬液轉(zhuǎn)運過程中的溫度損失，滿足最終所需的澆注溫度。

4.2 對原材料的要求

目前，很多鑄造企業(yè)通常采用在廢鋼熔液中加入增碳劑的方法生產(chǎn)合成鑄鐵，這樣的鑄鐵具有高韌性和高強度等性能優(yōu)勢。首先，在投入生產(chǎn)前，必須通過化學分析法對廢鋼化學成分進行分析，選取適合生產(chǎn)鑄件所需的廢鋼。同時，應(yīng)確保廢鋼所含的雜質(zhì)盡可能的少。穩(wěn)定性較高的高品質(zhì)廢鋼，可減少除渣和調(diào)質(zhì)的難度。其次，必須充分的認識和掌握將要被使用的廢鋼中所含的S、P、Mn等化學元素的實際含量，特別是阻礙石墨化和反球化等元素的實際含量，以此作為配料的依據(jù)。如果含硫元素較高，而又脫硫不充分時，所生產(chǎn)出的鑄件在高溫下易產(chǎn)生熱脆或熱裂等缺陷，并可使球化等級偏低，影響基體組織，進而削弱鑄件的機械性能。而含磷較高時，在低溫下鑄件易產(chǎn)生冷脆等缺陷。原材料中所含的Mn元素可提升鑄件的淬透性、耐磨性等，并可強化珠光體含量。

增碳劑所含灰分、水分、硫元素、雜質(zhì)等也要進行嚴格控制，盡可能地選取雜質(zhì)含量少、吸收率偏高的增碳劑，以提高中頻感應(yīng)電爐的熔煉效率和穩(wěn)定最終鑄件的綜合性能。

5 結(jié)論

綜上所述，文章對中頻感應(yīng)電爐的優(yōu)勢與特點進行了簡要的分析，提出了中頻感應(yīng)電爐冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、設(shè)備自檢系統(tǒng)的重要性，對中頻感應(yīng)電爐防護措施以及鑄鐵生產(chǎn)熔煉過程進行了總結(jié)。電爐設(shè)備在進行鑄鐵生產(chǎn)過程中，對廢鋼等原材料應(yīng)根據(jù)具體鑄件的要求合理、適量地選取，根據(jù)爐內(nèi)鐵液的實際含碳量，使用增碳劑進行調(diào)質(zhì)處理。生產(chǎn)技術(shù)人員應(yīng)隨著電爐技術(shù)的不斷進步，充分掌握電爐設(shè)備的電熱效率、爐內(nèi)設(shè)備的溫控性、電磁變頻等技術(shù)的應(yīng)用，為提升熔煉設(shè)備的運行效率和生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件做好技術(shù)保障。