鋼芯鋁生產中感應電爐系統故障處理方法

黃新亮 方 輝 郝繼東 趙 偉

（安鋼集團舞陽礦業有限責任公司）

0 前言

鋼芯鋁可替代純鋁做為煉鋼脫氧劑。與純鋁脫氧相比，鋼芯鋁可增加產品比重，延長鋁在鋼液中的時間，使其充分與鋼水進行界面反應，提高脫氧能力和鋁收得率；同時，鋼芯鋁脫氧具有用量調整靈活、減輕勞動強度等優點。

在鋼芯鋁生產過程中，與燃煤爐、燃油爐、電阻爐相比，采用中頻感應電爐具有熱電效率高、熔煉速度快、金屬燒損少等特點，其能耗相對較低且熔煉溫度可達1 650 ℃。中頻感應電爐已經廣泛用在煉鋼、鐵合金、鑄造等黑色金屬冶煉以及鋅、銅、鋁等有色金屬材料的熔煉，也可用于銅、鋁等有色金屬的升溫、保溫。

中頻感應電爐設備的主要組成包括電源及電氣控制部分、爐體、液壓傳動裝置、水冷系統等；電源及電氣控制部分由高壓、低壓開關柜，總電源空開，整流部分可控硅，逆變部分可控硅，電抗器，控制電路，電容器，感應線圈等組成。其基本工作原理：將工頻交流電輸入中頻電源柜，通過斷路器輸出給可控硅組成的整流橋，濾波后的直流經電抗平波成為一個恒定的直流電源，輸入給由可控硅組成的逆變，由逆變橋將直流逆變成為可調節的中頻交變電流，供給由電容和感應線圈組成的負載。中頻交變電流在感應圈中產生高密度的磁力線，并切割感應圈里盛放的金屬材料，在金屬材料中產生較大的渦流，并利用電磁感應原理加熱金屬使之熔化。

1 中頻感應電爐情況

舞陽礦業公司2019 年引入西安藍輝科技有限公司生產的2 臺智能型一拖一1 250 kW 200 Hz 可控硅控制的中頻感應電爐，用于鋼芯鋁生產,其主要技術參數見表1。

鋼芯鋁生產的主要工藝流程如圖1 所示。

圖1 鋼芯鋁生產的主要工藝流程

由鋼芯鋁生產流程可知，鋁錠感應熔煉是整個生產流程的基礎，是制約鋼芯鋁產量的主要因素。中頻感應電爐在熔煉過程中出現設備系統故障，檢維修人員必須在35 min 內找到故障點并消除故障，不然就會造成設備事故，甚至安全事故。因此，準確判斷設備系統故障部位、故障原因，并在短時間消除故障十分必要。通過一年來對舞陽礦業公司2 臺中頻爐設備點檢、維護、修理和系統故障的跟蹤及處理，對各類設備故障現象進行了系統歸納和相關探索總結，為快速處理故障、進行預防維修提供了保障。

2 中頻感應電爐故障現象及處理

2.1 整流系統不能啟動故障

出現整流合不上閘，不能啟動現象，需用萬用表交流750 V 檔位測總電源空開上端電壓，看是否有電壓。如果測量顯示無電壓，再用高壓驗電器檢查變壓器一次側是否有電，測量沒電則是高壓出現故障。如果總電源空開有電壓，再用萬用表蜂鳴檔測總電源空開下方的快速熔斷器是否聯通（有時快速熔斷器紅色指示器機械卡死，燒壞了就會彈不出來）。如果沒蜂鳴聲，就換掉這個熔斷器，合閘即可；如果有蜂鳴聲，那就依次測量操作回路的保險管，有故障的更換掉，合閘即可。

如果這些都沒有問題，再測量整流十二個晶閘管，用萬用表電阻檔（200 Ω）測一下其陰極—陽極、門極—陰極的電阻，不用取下來，一般陰極—陽極的電阻無窮大，門極—陰極的電阻在10 ～50 Ω，過大或者過小都表明不能被觸發，壞的晶閘管換掉，合閘即可。

如果晶閘管沒有問題，再檢查脈沖變壓器，它的次邊接在晶閘管上，原邊接在主控板上，用萬用表測量原邊電阻為50 Ω 左右，用萬用表的二極管檔測量續流二極管的兩端，如果正向顯示結壓500 mV，則存在反向不通，換掉合閘即可。逆變系統里的快恢復晶閘管和脈沖變壓器的檢測方法和整流柜的一樣。

若出現合上閘后顯示PC 不均壓現象，則需將均壓電阻兩端的線拆掉，用萬用表測量電阻是否符合標定值。如果不符合標定值，換掉即可；如果符合標定值，用兆歐表檢查電壓低的那一橋的對地絕緣，查出哪個點對地絕緣低，處理即可。

2.2 電壓保護跳閘故障

若出現中頻爐功率高時突然過電壓保護跳閘，造成無法啟動的現象，則需檢查水冷電纜，把水冷電纜與電容器輸出銅排脫開，用萬用表電阻擋（200 Ω 擋）測量電纜的電阻值，正常時的電阻值為0，斷開時的為無窮大。用萬用表測量時，應把爐體翻到傾倒位置，使水冷電纜掉起，這樣使斷處徹底脫離，才能正確判斷是否斷芯。檢查完后仍無法合閘的話，參照2.1 里面的內容去查找故障即可。

2.3 相間短路和過流保護故障

爐體檢修后設備能正常啟動，但加載功率就會出現爐體處放炮故障現象，這是典型的相間短路問題。特別是爐體檢修后，水冷電纜兩相間與爐體連接的銅排處，一定要有明顯的斷開點，特別要注意水冷電纜的卡箍間，卡箍與感應線圈連接銅排處要有一定距離，才能避免此類現象的發生。

設備系統能啟動，功率一升高就出現過流保護現象。需檢查逆變部分的脈沖變壓器是否損壞或者接觸不良，有問題的直接換掉即可。檢查逆變可控硅是否良好，壞的換掉即可。檢查電容器、感應線圈、銅排絕緣低或是輕微短路，有問題的處理好即可。如果還不行，那就要考慮爐襯問題了。

新打好爐襯的爐子烘爐一段時間后出現過流保護現象。新打好的爐襯烘爐時會產生大量的水氣，使感應線圈匝間聚集了大量的冷凝水珠，造成匝間絕緣降低，短路。舊爐襯拆除后，一定要對線圈進行檢查，發現絕緣不好的，要用云母帶纏繞好，再浸漆烘干，抹上線圈紅泥后烘干，然后再打爐襯，即可避免此類故障的發生。

3 中頻感應電爐的定期維護

中頻爐故障與日常的保養、維護有很大的關系，只有平時保養、維護到位，才能避免故障的發生或者把故障控制在最小范圍。舞陽礦業公司中頻爐在定期維護保養中主要注重以下方面。

3.1 中頻爐配電柜系統

配電柜是中頻爐的心臟，一定要避免配電室內有高溫、高濕、粉塵現象。這就要求維修人員要經常檢查配電柜，要對配電室封閉，有條件的要在室內安裝空調；同時需注意室內溫度與柜子內溫度不要相差太大，免得柜內凝露。中頻爐一般是熔煉金屬，會產生大量的金屬粉塵，在柜子內集聚的多了就會造成電氣元件間的短路，這就需要每次檢修時要對柜子內進行清理，最好是用吸塵器清理干凈。另外，每次檢修時要對柜子內各個元器件的冷卻水嘴進行檢查（這里有個小技巧，發現水嘴出處有綠色毛狀物，定是已經開始銹蝕，一定要打開檢查）。要避免在生產過程中發生跑水，因為這對柜子危害最大。

3.2 中頻爐冷卻水系統

冷卻水是中頻爐的血液。在日常維護保養中要經常檢查冷卻水的水質、水溫、水壓。水質要求：硬度小于10 CaO mg，溶解性固體小于300 mg/L，PH 值7 ～8.5，導電率小于400 us/cm；水溫方面：爐體進水溫度20 ～35 ℃，回水溫度55 ℃。配電柜進水溫度大于5 ℃，回水溫度小于35℃。水壓在0.2 ～0.4 MPa。即使水質正常，也要半年換一次內循環水。對外循環水水質的要求不是太嚴格，但是也要注意盡量使用純凈水，避免冷卻塔內散熱管外管壁結垢，夏季時影響水溫散熱，造成出水水溫高，影響中頻爐的正常運行。

3.3 系統規范化操作

不規范操作直接影響設備的安全運行，這就要求工人嚴格執行崗位安全操作規程、設備操作規程和設備維護保養規程。只有常備不懈、防患于未然，才能使設備長期處于良好的工作狀態。2020 年全年中頻爐故障次數和作業率統計見表2。

表2 中頻爐故障次數和作業率統計

4 結論

通過數據記錄分析，利用前期總結的中頻爐常見故障處理辦法解決了生產中遇到的中頻爐突發故障，設備作業率從原來的83%上升到了93%，單月產量從1 204 t/月提高到1 719 t/月，產生了良好的經濟效益。

采用制定的中頻爐定期維護制度，設備故障率大幅降低，故障次數從平均6 次/月下降到平均2 次/月，故障率下降了66%，減少了中頻爐非計劃停機時間，降低了備件消耗，提高了設備完好率，促進了生產效率的提升。