鑄造工業(yè)的感應加熱

李韻豪

第二講 感應熔煉電爐容量確定與功率和頻率的選擇

應達（中國） 供圖

編者按：本刊從2020年第1期開始連續(xù)12期連載李韻豪撰寫的《鑄造工業(yè)的感應加熱》系列講座，主要涉及目前鑄造工業(yè)應用最多的中頻無心感應電爐，介紹各類鑄鐵、鋼，以及有色金屬中鋁、銅及其合金感應熔煉爐和保溫爐的選型，電爐的設計以及感應器參數(shù)的計算；金屬坩堝、石墨坩堝的設計以及感應器參數(shù)的計算；專題討論感應電爐的供電系統(tǒng)及變頻電源主電路的計算、諧波治理和功率因數(shù)提高問題；各類無心感應電爐的耐火材料、筑爐工藝、感應電爐循環(huán)水系統(tǒng)的設計；感應電爐的環(huán)境因素、電氣電磁安全防護、環(huán)境保護問題等，內容濃縮了作者幾十年的寶貴從業(yè)經(jīng)驗，對鑄造工廠感應電爐熔煉設備的規(guī)劃、選型、操作、維修和管理，提供非常實用的參考與借鑒，敬請關注。

1 感應熔煉電爐容量確定和選型

1.1 感應熔煉電爐容量確定

鑄造工廠要上感應熔煉電爐項目，首先面臨的是確定電爐容量。電爐的容量至少要滿足兩個條件：一是能滿足鑄造工廠設計生產(chǎn)規(guī)模全年對金屬液的需求量；二是保證可能出現(xiàn)的最大鑄件澆注金屬液總量的需要。

感應熔煉電爐，這里特指熔化鑄鐵和鑄鋼的電爐，一般情況下每爐次的熔化時間按1h來考慮。在額定容量盡可能小的爐內熔煉金屬，采用較高功率滿足所需要的熔化率，這對提高工廠經(jīng)濟效益有著積極的影響：降低設備投資和生產(chǎn)用地等成本，熔煉過程中熱量損失及重新開機后存儲熱量損失較少。但功率密度的提高會受電氣、工藝工程技術和材料特性的制約。由于目前絕緣技術的局限，感應器線圈兩端電壓的升高受到限制（不少廠家將電壓限制在3000V左右），水冷條件下線圈最大電流負荷也不能超過15kA，功率密度就不可能過高。另外，電磁力帶來的爐內熔液攪拌過強會引起爐襯的沖刷磨損加快，還會影響熔液質量。

所謂1h提供一爐金屬液，這1h除了升溫、加熱時間之外，還包括加料、出料、調整金屬液成分等輔助作業(yè)時間。

電爐容量的計算式為

式中GL——電爐容量（t）；

Nrh——電爐的熔化率（t/h）；

t——時間（h）。

鑄造工廠依照規(guī)劃的生產(chǎn)綱領，一般全年需要熔化的金屬量Nn和可能出現(xiàn)的最大鑄件的澆注量Nmax是已知的。下面我們通過一個實例來看電爐容量的確定過程[1-3]。

某鑄造工廠生產(chǎn)某種牌號的鑄鐵件，規(guī)劃年產(chǎn)量Nn為60000t，工廠生產(chǎn)性質屬間斷性生產(chǎn)（即生產(chǎn)工藝過程可間斷），實行兩班制作業(yè)，共16h。生產(chǎn)準備時間為2h（不包括在16h之內）。該廠可能出現(xiàn)最大鑄件澆注量48t。

1）年規(guī)劃產(chǎn)量Nn＝60000t。

如果按鑄鐵件平均工藝出品率80%考慮，則實際年產(chǎn)量Ns為

對于鑄件不同材質、結構，以及不同鑄造方法和工藝方案，工藝出品率差別較大，廠家應根據(jù)自身實際生產(chǎn)情況和技術水平，提出鑄件工藝出品率平均值，以計算實際年產(chǎn)量。

2）求熔化率Nrh，即每小時熔化的鐵液量。

由于該廠為間斷性生產(chǎn)、兩班制作業(yè)，根據(jù)GB/T 51266—2017《機械工廠年時基數(shù)設計標準》中工業(yè)爐窯鋼鐵金屬熔煉爐的感應電爐的規(guī)定，全年按50周、每周按5天工作日計算，則全年250個工作日、兩班工作制，第一班、第二班分別為8h，全年總工作4000h。公稱年時基數(shù)損失率8%，國標規(guī)定的年時基數(shù)為4000×（100-8）%＝3680h，則設計熔化率Nrh'為

實際熔化率Nrh為

式中Nrh'——設計熔化率（t/h）；

Nrh——實際熔化率（t/h）；

K——調整系數(shù)，一般取K＝1.10～1.25。

K值的確定應考慮可能產(chǎn)生的廢品，以及生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的不可預計情況，除作為裕度系數(shù)外，也是一個圓整系數(shù)，并要兼顧滿足最大鑄件的澆注量。

由此可知，這里的K＝1.178。

根據(jù)以上分析，實際熔化率Nrh求出后，就可以根據(jù)具體要求來選擇電爐容量。一般說來，電爐容量越大，生產(chǎn)效率越高，經(jīng)濟效益越好，單位生產(chǎn)成本也就越低。但實際在確定電爐容量時要考慮更多因素：投資費用、生產(chǎn)占地、動力規(guī)模、對熔液單位時間需求量以及經(jīng)權衡得到的最大的投資回報率。在只是偶爾需要大量鐵液供應的場合，不宜盲目選用過大容量爐子，許多場合往往按平常生產(chǎn)需求選擇多臺爐子的組合[4]。

本例經(jīng)綜合考慮，擬選用容量6t“一拖二”中頻無心感應爐4套。4套6t“一拖二”電爐同時工作、8臺6t容量電爐熔化最高鐵液量48t，滿足了該廠偶爾有單件最大鑄鐵件澆注量48t的需求。

間斷性生產(chǎn)、兩班制的作業(yè)，設計年時基數(shù)3680h，符合絕大多數(shù)鑄造工廠的情況。若是其他工作性質，如屬于短期連續(xù)、長期連續(xù)或全年連續(xù)，再根據(jù)兩班制或者三班制可按表1選擇設計年時基數(shù)。

表1 工業(yè)爐窯鋼鐵金屬熔煉爐中感應電爐設計年時基數(shù)

1.2 感應熔煉電爐容量選型

感應熔煉電爐的額定容量是指在產(chǎn)品銘牌上標出的、在正常工作條件下爐子液態(tài)爐料的容量，也是電爐生產(chǎn)廠家設計坩堝容積時考慮的容量。感應熔煉電爐允許有一定的超裝量，新爐襯時最大允許超裝量為額定容量的10%，在爐襯磨損后期其允許超裝量應不大于額定容量的25%。

感應熔煉電爐的額定容量是根據(jù)灰鑄鐵的液態(tài)密度制定的。生產(chǎn)鑄鐵、鑄鋼感應熔煉電爐的廠家一般也會用到生產(chǎn)銅、鋁及其合金的電爐。這些廠家鑄鐵、鑄鋼電爐系列型譜符合優(yōu)先數(shù)系，但銅、鋁的液態(tài)密度分別約為灰鑄鐵的1.2倍、2.875倍，故銅、鋁熔煉電爐的額定容量，往往分別按鑄鐵和鑄鋼熔煉爐額定容量1.2倍、2.875倍來制定。這樣做有兩個前提：一是采購銅、鋁及其合金感應電爐的用戶接受這種標稱容量值；二是電爐制造廠家能保證熔化有色金屬電爐有合理的坩堝徑高比。

2 感應熔煉電爐功率和頻率選擇

感應熔煉電爐的輸入功率和頻率本身對熔化金屬的冶金過程并沒有直接影響，但輸入功率和頻率卻決定了熔液的熔化時間、在坩堝內的攪拌程度、過熱度和總的熔煉周期。功率密度（即比功率，kW/t）和頻率的匹配是否合理，直接影響熔液在坩堝內的攪拌程度：攪拌不足會使熔液溫度均勻度達不到要求，合金成分不均勻，不易熔化碎料；過分的攪拌會使合金燒損、合金元素收得率降低、吸氣嚴重及對爐襯過度沖刷侵蝕，縮短爐襯的使用壽命。因此，在電爐選型時，功率、頻率的合理匹配至關重要[6]。

2.1 感應熔煉電爐功率、熔化率、單位電耗

（1）感應熔煉電爐功率 感應熔煉電爐的功率損耗包括三部分：一是供電系統(tǒng)，包括整流變壓器、主電路輸電線路、變頻電源、電熱電容器及匯流排等功率損失；二是感應器線圈的電損耗、熱損耗，以及用于爐料加熱熔化、保溫的平均有效功率；三是電爐鋼結構的功率損耗，爐體傾爐或爐蓋起閉等液壓、電氣傳動系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、控制與測溫系統(tǒng)的功率損耗（一般爐外預熱的能耗、電耗不計在內）。

確定感應熔煉電爐變頻電源的額定功率分配如圖1所示。

圖1 變頻電源額定功率分配示意

我們將PT/P定義為感應器的總效率η，將P2/P定義為感應器的電效率ηt，將PT/ P2定義為感應器的熱效率ηu，即

只要求出PT并知道η，就可確定變頻電源的額定功率。

根據(jù)焦耳楞次定律得到的熱量數(shù)學表達式：

Q即電流通過電阻時產(chǎn)生的熱量（J），I2R即PT。

Q又可以用（C1T1+Qr+C2T2）與G的乘積來表達，即

式中C1——爐料固態(tài)平均比熱（kJ/kg·℃)；

T1——爐料熔化溫度及與初始溫度之差；爐料熔化溫度見表2，初始溫度為環(huán)境溫度，一般取20℃。

Qr——爐料的熔化潛熱（kJ/kg）；

C2——爐料液態(tài)平均比熱（kJ/kg·℃)；

T2——爐料澆注溫度與熔化溫度之差。爐料的澆注溫度取鑄造工藝要求的過熱溫度；

G——電爐額定容量（kg）。

式中P——電爐額定功率（kW）；

PT——爐料加熱熔化平均有效功率（kW）；

G——電爐額定容量（kg）；

t——加熱時間（s）。

η——感應器的總效率。熔煉鑄鐵η＝0.7～0.75，熔煉鑄鋼η＝0.65～0.70，大容量電爐取上限，小容量電爐取下限。

為方便計算電爐額定功率，熔煉鑄鐵和鑄鋼的效率值其實隱含了變頻電源、電熱電容器、大電流母線（匯流排）、鋼結構的功率損耗。知道總效率η值就可以根據(jù)式（7）求出變頻電源的額定功率來。

鑄鐵、純鐵、鋼熱物理參數(shù)見表2[7-8]。

舉例：額定容量6t的感應電爐，熔煉灰鑄鐵，牌號HT250（GB/T 9439—2010），1h提供6t鐵液。鐵液澆注溫度1395～1420℃，鐵液過熱溫度提高到1500～1520℃，出鐵液溫度1520℃。該牌號鑄鐵依據(jù)含碳量，查表2計算如下：

1h出一爐鐵液，感應電爐電源裝置的通電時間t按50～55min，感應器熔煉鑄鐵一般常用額定容量電爐的效率為0.70～0.75，本例按0.725，得到額定功率為3600kW。

（2）感應熔煉電爐熔化率和單位電耗 熔化率是每個生產(chǎn)周期產(chǎn)量除以熔化時間的商，即爐料從起始溫度升溫到最終溫度，其重量（t）與用于爐料加熱、熔化所需的總時間即所謂給電爐實際通電總時間（h）之比。

本例通電總時間為50～55min，熔化鑄鐵6t，根據(jù)式（7），總效率如果是0.725（0.7～0.75之間），變頻電源輸出功率為3600kW，則計算時間為51.1min，此時熔化率計算值g=7.0t/h。

熔化率是感應電爐一個重要的技術指標，按GB/T 10067.31—2013的要求，這個指標連同單位電耗、升溫率（針對保溫爐）一起應在企業(yè)產(chǎn)品標準或訂購合同中規(guī)定。

感應電爐的熔化率與熔煉生產(chǎn)率有著本質的區(qū)別。熔煉生產(chǎn)率是把爐料從其起始溫度加熱、熔化和升溫到其額定溫度，然后進行保溫、澆注、裝料的正常連續(xù)熔煉作業(yè)過程中的規(guī)定時間段內所加爐料總重量與該段時間之比。而熔化率則并不包含裝料、保溫、澆注時間。生產(chǎn)廠家在與用戶簽訂合同時，務必把感應電爐的生產(chǎn)率與熔化率這兩個不同概念區(qū)分開來，以避免產(chǎn)生誤會、引起糾紛。

表2 鑄鐵、純鐵、鋼熱物理參數(shù)

我國把單位電耗規(guī)定為感應熔煉電爐的能耗參數(shù)。單位電耗是指生產(chǎn)單位重量的液態(tài)金屬所消耗的電能，即感應電爐在連續(xù)熔煉作業(yè)過程中，在單位時間段內（1h）用于把爐料從其起始溫度加熱、熔化和升溫或單獨升溫（指感應保溫電爐）到其最終溫度供給電爐主電路的總電能與該段時間內所加爐料總重量之比，單位為kW·h/t。

感應電爐單位電耗按GB/T 30839.1—2014規(guī)定，除爐料在爐外預熱的能耗、電耗不計在內，單位電耗包括電爐供電主電路輸入端計的電耗和電爐機電附屬設備電耗的總和。由此可見，按國標規(guī)定的感應電爐單位電耗不能僅考慮電爐本身的電耗。這兩者的數(shù)值相差較多，電爐生產(chǎn)廠家和用戶在簽訂合同時必須將這一點明確。

感應電爐單位電耗的估算，如果按上述兩個方面計算電耗會非常繁瑣，而且未必能獲得準確的結果。國標規(guī)定把電爐機電附屬設備的電耗也算到單位電耗之內，實際上這部分電耗很難甚至是無法在現(xiàn)場檢測，若電爐生產(chǎn)廠家和用戶把這部分內容列入設備的驗收指標，將會給雙方帶來很大麻煩。為方便計算，我們還是利用式（7）計算出功率，然后再根據(jù)熔化率計算出單位電耗。

式中 e——單位電耗（kW·h/t）；

P——單位時間熔化一定容量爐料時主電路功率（kW）；

g——熔化率（t/h）。

按GB/T 10067.31—2013規(guī)定，主電路額定功率值應在變頻電源運行在其額定功率時在整流變壓器網(wǎng)側測量。

用式（7）不同的總效率η就可以計算出不同的功率，然后根據(jù)式（8）就可以計算出不同等級指標的單位電耗。

參照國標GB/T 30839.31—2014，鑄鐵單位能耗分為三等。6t爐的一等、二等、三等分別估算為540～585kW·h/t、585～630kW·h/t、630～685kW·h/t。然后將6t爐已知條件和估算出的單位能耗，根據(jù)式（7）、式（8），可反算出一等、二等、三等的總效率η，它們分別為0.67～0.72、0.62～0.67、0.57～0.62。

即使在理想的情況下，電爐容量不同，同一種容量功率密度不同，η也不同。額定容量1～60t時，η有較大差異。GB/T 30839.31—2014規(guī)定鑄鐵（1450℃）的單位電耗分等，1t爐一等、二等、三等的單位電耗分別為590～635kW·h/t、635～680kW·h/t、680～735kW·h/t，對應的η分別為0.61～0.66、0.57～0.61、0.53～0.57。而60t爐單位電耗分別為480～525kW·h/t、525～570kW·h/t、570～625kW·h/t，對應的η則分別為0.74～0.81、0.68～0.74、0.62～0.68。

引入總效率η的目的是為了方便計算功率、熔化率（升溫率）和單位電耗。電爐生產(chǎn)廠家通過現(xiàn)場按國標規(guī)定的試驗方法實測出單位電耗和熔化率，然后運用數(shù)理統(tǒng)計原理對現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行加工整理，并參考國內外其他電爐生產(chǎn)廠家同類產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，制定出不同功率密度、不同容量電爐單位電耗和熔化率的范圍，根據(jù)總結出來的單位電耗和熔化率數(shù)據(jù)，運用式（7）、式（8）可以推導出效率η值的范圍。已知不同規(guī)格的η值，運用式（7）、式（8）計算出的單位電耗和熔化率，再用現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)加以修正。

感應熔煉電爐的能耗參數(shù)分等是由GB/T 30839.1—2014規(guī)定的，一般分為一等、二等、三等，也可以分為特等、一等、二等和三等，達不到三等的屬于等外，三等為合格水平，一等為國內先進水平，二等介于一等和三等之間，特等達到國際先進水平[9]。

GB/T 10066.3—2014/IEC 62076：2006，IDT、GB/T 10067.31—2013規(guī)定了單位電耗e、熔化率或升溫率（保溫爐）g的測試方法，綜述如下：

1）測量應在連續(xù)兩爐以后的熱態(tài)下進行。

2）爐料。熔煉鋼應采用普通中碳鋼料；熔煉鐵應采普通鑄鐵爐料；其他熔材由企業(yè)產(chǎn)品標準規(guī)定或由生產(chǎn)廠家和用戶商定。

3）加料。爐料大小應與電爐的額定頻率相適應，且大小塊料應搭配，以充分利用爐膛空間和避免搭橋，爐料表面應無爐渣、砂粒、銹層或油污等。在添加試驗爐料時，爐內的液態(tài)金屬量（處于額定溫度）宜不少于爐子額定容量的1/3。試驗爐料可分批加入，直至額定容量。每次加料后，應使變頻裝置盡量輸出額定功率。一旦爐料加熱到最終溫度，馬上停電、試驗結束。

4）試驗期間所消耗的電能應以整流變壓器網(wǎng)側的有功電度表計數(shù)為準。除此之外，還應補充附屬設備電耗，同時測量并記錄試驗過程的時間及爐襯起始溫度、出爐溫度。為防止過熱，在達到最終溫度前應進行多次溫度測量。

5）單位電耗是用上面測得的電能（減去為補償試驗期間爐子停電的熱損而增加的附加能耗）除以試驗爐料的重量而得。

6）電爐的熔化率、升溫率（保溫爐）是用試驗爐料的重量除以通電時間而得（通電時間應減去為補償試驗期間停電產(chǎn)生的熱損失而用的時間）。

7）為提高單位電耗、熔化率、升溫率（保溫爐）的準確度，可重復上述試驗連續(xù)熔化或升溫（保溫爐）三爐，采用三爐數(shù)據(jù)的平均值。

8）試驗期間開起爐蓋和停電引起的熱損失會影響試驗結果，宜盡可能減少這些熱損失，并在評價試驗結果時予以考慮。熔融金屬液剩余量多少也會影響試驗結果，宜由電爐生產(chǎn)廠家和用戶商定。

2.2 感應熔煉電爐頻率選擇

感應熔煉電爐感應器總效率η是熱效率ηu和電效率ηt的乘積，但頻率的確定只與電效率ηt的大小有關，而與熱效率ηu無關。根據(jù)電磁場理論，感應器——爐料系統(tǒng)的電效率隨無因次函數(shù)即頻率的增加而增加。函數(shù)中D2為液態(tài)爐料等效直徑、Δ2為爐料內電流透入深度。熔煉電爐與鍛造用透熱電爐不同，它沒有心表溫差的限制，故其頻率可以選高，取相當于D2/Δ2≈10，電效率便可達到極限值。

式中 Δ2——爐料內電流透入深度（m）；

f ——電流頻率（Hz）；

ρ2——爐料的液態(tài)電阻率（Ω·m）；

μr——爐料的相對磁導率，居里點后為1；

D2——爐料等效直徑（m）

對于爐料等效直徑，爐料（鑄鐵、鋼）未達到熔點前為單個爐料的等效直徑，熔化后的爐料等效直徑就是爐襯的平均內徑。由于在熔煉過程中，爐料在熔點之前的時間相對很短，因此諸多文獻將D2直接就定義為爐襯的平均直徑。用這個公式計算出來的下限頻率是指爐料熔化后的最低頻率，液態(tài)爐料的加熱頻率只要不低于這個值，就可以保證電效率。感應電爐實際選擇的頻率遠高于公式計算值，工程上并不以這個公式來選擇感應電爐的頻率[10-11]。

感應電爐熔煉金屬過程中，金屬液感應電流產(chǎn)生與其同心感應線圈產(chǎn)生的磁場相反的磁場。線圈和金屬液間將產(chǎn)生兩個相互排斥的電磁力。在這個電磁力的作用下，金屬液由坩堝壁被推向中心，使得中心部位的金屬液上升，同時使邊緣部位金屬液下落，造成處于坩堝中心的金屬液凸起形成“駝峰”。這種金屬液的不停運動，就是所謂的電磁攪拌。“駝峰”現(xiàn)場和電磁攪拌是同一種物理現(xiàn)象的兩個方面。從熔煉工藝角度看，適度的電磁攪拌是有利的，即攪拌可促進金屬液化學成分及溫度均勻，加速新加爐料的熔化，提高熔化率，并促使金屬與雜質分離，熔液中非金屬夾雜物上浮，但“駝峰”高度則要限制在一定范圍內，“駝峰”過高使得液面氧化、吸氣，爐渣不易覆蓋住熔液表面，而為了使爐渣覆蓋住熔液表面則必須加大渣量，這樣就會加劇爐襯侵蝕，并使電耗增加。

電磁攪拌按所熔煉的金屬材質不同而分為重度、中度、輕度三種：灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、可壓延鐵類用重度攪拌；鐵合金、不銹鋼、碳鋼、鎳、銅、貴金屬（金、銀等）類用中度攪拌；錳鋼、黃銅、錫青銅、鋁青銅類用輕度攪拌。

工程上，用“駝峰”高度h'(單位：m）與爐料等效直徑D2(單位：m）的比值h'/D2來表征電磁攪拌強度。熔煉不同材質的金屬時為獲得適度的電磁攪拌強度而推薦的h'/D2值見表3[12]。

根據(jù)不同材質，使爐子運行時能有適度的電磁攪拌，是感應電爐設計的重要內容。在爐料材質、電爐額定容量、功率及爐料與感應器線圈的相對位置確定后，頻率的合理選擇就是最重要的因素。

美國應達工業(yè)有限公司（Inductotherm）前總裁亨利·羅文1971年曾在美國《鑄造》雜志上發(fā)表題為“無心感應電爐頻率選擇圖”。16年后，享利·羅文針對電熱行業(yè)的技術發(fā)展對這張選擇圖又進行了修改，如圖2所示。

圖2 無心感應電爐頻率選擇

表3 熔化不同金屬時推薦的適度的h'/D2值

享利·羅文的頻率選擇圖不是由計算公式計算得來的，而是綜合了該公司的實踐和大量數(shù)據(jù)研究后得到的。

如何利用這幅圖選擇與容量對應的合理的頻率？頻率較低時，啟熔難，單位功率密度的攪拌力大；頻率較高時，啟熔易，單位功率密度的攪拌輕。享利·羅文建議：

（1）選擇A區(qū)下限頻率時應考慮的因素

1）采用殘液熔化法、選擇功率密度較低、熔煉鑄鐵。

2）熔化溫度低。

3）松散的料或需攪拌的屑料。

4）在導電坩堝中熔化有色金屬。

5）需要攪拌除氣的真空熔煉。

（2）選擇A區(qū)上限頻率應考慮的因素

1）無殘液批量熔化時。

2）高功率密度。

3）熔化鋼。

4）熔化溫度高。

5）小塊或薄的冷料。

6）在一定溫度下保溫時間長。

這幅頻率選擇圖同樣適合鋁及其合金感應電爐的選頻，以3倍鋁的重量作為熔煉爐的容量來選擇合適的頻率[13]。

德國ABP感應系統(tǒng)公司歐文·德約茨也有一幅鑄鐵和鋼熔煉爐的頻率選擇圖（見圖3）。

作者介紹，圖3中的數(shù)據(jù)是基于嚴格的核算和實際的生產(chǎn)操作經(jīng)驗，較粗的紅線代表了該容量電爐的最佳頻率[14]。

亨利·羅文關于A區(qū)上下限頻率應考慮的因素在這里也完全適用。感應電爐頻率的選擇，除了電氣的技術問題外，還取決于熔煉工藝的要求，即熔煉所需要的合適的攪拌能力、電爐的爐容以及根據(jù)指定的熔化率所需要的功率。

應達和ABP的頻率選擇圖是考慮到鑄鐵和鋼熔煉時的攪拌能力，如果仍不放心，當然可以從工藝要求的駝峰高度（現(xiàn)場有經(jīng)驗的鑄造工程師可以提出來），反推出合適的頻率進行比較。計算方法后續(xù)章節(jié)會涉及到。

感應電爐的頻率選取后，經(jīng)過圓整方法確定標準頻率。中頻感應電爐的標稱頻率應按GB/T 1980—2005《標準頻率》選擇，該國標為目前在用標準，與國際電工委員會IEC 60196 ：1965，MOD《IEC標準頻率》中50Hz系列頻率等級（IEC 60196 ：2009，MOD為現(xiàn)行標準）。標準頻率值（Hz）如下：100、150、200、250、300、400、500、600、750、1000、1200、1500、2000、2400、3000、4000、8000、10000。有下劃線的標準頻率值作為優(yōu)先推薦值。

圖3 鑄鐵和鋼熔煉爐的頻率選擇

目前，國內電爐產(chǎn)品的標稱頻率值（Hz）依然習慣于采用150、250、400、（500）、1000、2500、4000、6000、8000、10000這樣的系列型譜（JB/T 8669—1997）。執(zhí)行GB/T 1980—2005這個標準，電爐生產(chǎn)廠家沒有技術障礙。筆者曾經(jīng)咨詢過國內電熱電容器等與電爐配套的電工產(chǎn)品生產(chǎn)廠家，他們反映執(zhí)行這個標準也沒有問題，看來這只是個習慣問題。為了促進我國電氣設備技術水平的提高，在標準頻率值方面與國際接軌，使感應電爐設備和其他感應加熱設備在國際貿(mào)易中不受頻率差異的阻礙，電爐生產(chǎn)廠家與電爐配套電工產(chǎn)品生產(chǎn)廠家都應該貫徹GB/T 1980—2005這個標準[15-16]。

后記：鑄造工業(yè)的感應加熱技術講座第一講在第一期發(fā)表后，讀者反響熱烈，有的讀者與作者進行了連線交流、互動，從本期開始由作者對一些讀者關注的有代表性的問題進行整理并回答。歡迎更多讀者在閱讀每期講座后參與互動，將您的問題、想法、觀點與業(yè)界同仁共享，共促行業(yè)技術進步。

讀者：您在第一講中的內容，包括電熱行業(yè)的國標都是“有心爐”、“無心爐”，但我們更多看到的是“有芯爐”、“無芯爐”，究竟這個“心”字帶不帶草字頭呢？

作者：感謝您對本講座的關注！

最早問世的感應電爐為有心爐，因為它有穿過感應器線圈的鐵心而得名，又因為它的熱源為一環(huán)繞線圈的熔溝（環(huán)繞在鐵心柱的周圍，由耐火材料制成的中空環(huán)形槽，其中裝有被熔金屬，在感應電流作用下產(chǎn)生熱能）。無心爐的命名是相對有心爐而言的。

1）問題是“鐵心”這個詞，究竟寫做“鐵心”還是“鐵芯”？如果是寫“鐵芯”，那么“有芯爐”“無芯爐”就是對的。如果是“鐵心”，那“有心爐”“無心爐”的“心”字就不應加“草字頭”。

2）鑄造行業(yè)的文獻在談到有心爐、無心爐時幾乎都是“有芯爐”“無芯爐”，這可能與該行業(yè)執(zhí)行的標準有關：GB/T 5611—2017《鑄造術語》第3.5.49條：“感應電爐：利用感應電流加熱和熔煉金屬的爐子。注：工頻爐按有無熔溝分為有芯和無芯感應爐。”

3）最新版《現(xiàn)代漢語詞典》（商務印書館2016年9月第7版）“鐵芯”條：“鐵芯：電機、變壓器、電磁鐵等電器的中心部分。多用硅鋼片等材料制成。”可知《現(xiàn)代漢語詞典》的鐵心是記做“鐵芯”的，這與相關專業(yè)標準相左。

4）“鐵心”，是電工名詞。GB/T 2900.1—1992《電工術語 基本術語》是代替GB 2900.1—1982的同名標準，其中有“磁心”條文：“電機或器件中通常纏有繞組的磁性部件。同義詞：鐵心。”現(xiàn)行標準GB/T 2900.1—2008《電工術語 基本術語》第3.3.117條：“磁（鐵）心：器件的一部分，由高磁導率材料構成并用以引導磁通。”GB/T 2900.95—2015《電工術語 變壓器、互感器、調壓器和電抗器》中，第4.2條：“鐵心結構的術語和定義”，共有8條涉及與“鐵心”有關的條目，其中4.2.1條：“鐵心：變壓器類產(chǎn)品的磁路部分，通常是由電工鋼帶（或非晶合金帶材）制成的。”現(xiàn)行標準GB/T 2900.23—1995第6.2.4條：“心式感應器core type indoctor：具有用硅鋼片疊成的閉合鐵心的感應器，在鐵心上套有感應線圈，被加熱的液態(tài)或固態(tài)金屬也環(huán)繞該鐵心起變壓器二次線圈的作用。”該標準第6.2.8條、6.2.9條、6.2.14條、6.2.15條都是寫作“鐵心”，而且明確“無心感應爐”、“有心感應爐”。第6.3.6條無心感應爐coreless induction furnace；第6.3.7條：有心感應爐induction channel furnace。

5）1982年以前，包括電爐行業(yè)，在涉及“鐵心”“有心爐”“無心爐”時，這個“心”字有加草字頭，也有不加的，但從GB 2900.1—1982《電工術語 基本術語》頒布后，尤其隨著GB/T 2900.23—1992、GB/T 2900.23—2008的執(zhí)行，電爐行業(yè)的“鐵心”“有心爐”“無心爐”就都不帶“草字頭”了。像我們在第一講中提到的中華人民共和國機械工業(yè)部標準JB/DQ 5074—1982《工頻無心感應爐感應器工藝守則》和JB/DQ 5072—1982《中頻無心感應爐感應器工藝守則》里邊提到無心爐就都是不帶“草字頭”的。直到近年來，新頒布的電熱和電磁處理裝置的國標，如基本技術條件類GB/T 10067的第1、3、31、32、33、35部分；安全類GB5959的第1、3部分；試驗方法類GB/T 10066的第1、3部分；能耗分等類GB/T 30839的第1、31、32、33、34部分，全部是不帶“草字頭”的“有心爐”“無心爐”。

6）同一種電熱裝置，鑄造行業(yè)和電熱行業(yè)的國家標準竟然有兩種不同的術語表示，這勢必會引起混亂。有資料介紹，通過互聯(lián)網(wǎng)檢索關鍵詞“有心爐”與“有芯爐”，發(fā)現(xiàn)“有心爐”詞條只有3240條，而“有芯爐”詞條多達30900條，可見問題之嚴重。

因此，筆者建議：

1）“鐵心”作為電工詞匯，商務印書館《現(xiàn)代漢語詞典》2016年9月第7版“鐵芯”條，應按GB/T 2900.1—2008《電工術語 基本術語》及相關國標改為“鐵心”。詞的釋義也應按GB/T 2900.95—2015《電工術語 變壓器、調壓器和電抗器》第4.2.1條做出適當?shù)男薷摹?/p>

2）新修訂的、2018年1月1日起施行的《中華人民共和國標準化法》明確規(guī)定：各個領域要有統(tǒng)一的技術要求，都應制定標準。所謂標準就是在某個范圍內有統(tǒng)一的技術要求。所謂標準化是指在經(jīng)濟、技術、科學及管理等社會實驗中，對重復性事物和概念通過制定實施標準，達到統(tǒng)一，以獲得最佳秩序和社會效益的過程。對同一種電熱產(chǎn)品，不同行業(yè)制定的國家標準，竟有不同的表述，必須加以糾正。GB/T 5611—2017《鑄造術語》中幾處出現(xiàn)“有芯爐”“無芯爐”的地方，都應該按照GB/T 2900系列標準及電熱行業(yè)的相關國家標準，改為“有心爐”“無心爐”。鑄造行業(yè)的出版物也應按GB/T 2900系列標準及電熱行業(yè)的相關國標寫作“有心爐”、“無心爐”。