感应炉

感应炉工频

工频感应炉是以工业频率的电流(50或60赫兹)作为电源的感应电炉。工频感应电炉已发展成一种用途比较广泛的冶炼设备。它主要作为熔化炉用来冶炼灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和合金铸铁。此外，还作为保温炉使用，同前，工频感应炉已代替冲天炉成为铸造生产方面的

主要设备，和冲天炉相比，工频感应炉具有铁水成分和温度易于控制、铸件中的气体与夹杂物的合量低、不污染环境、节约能源和改善了劳动条件等许多优点。因此，近年来工频感应炉得到迅速发展。

工频感应炉全套设备包括四大部分。

1．炉体部分

冶炼铸铁的工频感应炉炉体部分由感应炉(两台，一台用于冶炼，另一台备用)、炉盖、炉架、倾炉油缸、炉盖移动启闭装置等组成。

2．电气部分

电气部分由电源变压器、主接触器、平衡电抗器、平衡电容器、补偿电容器和电气控制台等组成。

3．水冷系统

冷却水系统包括电容器冷却，感应器冷却和软电缆冷却等。冷却用水系统是由水泵和循环水池或冷却塔以及管道阀门等组成。

4．液压系统

液压系统包括油箱、油泵、油泵电机、液压系统管道与阀门和液压操作台等。

感应炉中频

中频感应炉所用电源频率在150一10000赫兹范围内的感应炉称为中频感应炉，其主要频率在150一2500赫兹范围。国产小频感应炉电源频率为150、1000和2500赫兹三种。

中频感应炉是一种适用于冶炼优质钢与合金的特冶设备，和工额感应炉相比具有以下优点：

（1）熔化速度快，生产效率高。中频感应炉的功率密度大，每吨钢液的功率配置比工频感应炉约大20一30%。因此，在相同条件下中频感应炉的熔化速度快，生产效率高。

（2）适应性强，使用灵活。中频感应炉每炉钢液可以全部出净，更换钢种方便；而工频感应炉每炉钢液不允许出净，必须保留一部分钢液供下炉启动，因此更换钢种不方便，只适用于冶炼单一品种钢。

（3）电磁搅拌效果较好。由于钢液承受的电磁力是与电源频率的平方根成反比，因此中频电源的搅拌力比工频电源小。对于去除钢中杂质和均匀化学成分、均匀温度来说，中频电源的搅拌效果比较好。工频电源过大的搅冲力使钢液对炉衬的冲刷力增大，不仅降低精炼效果而且会降低坩埚寿命。

（4）起动操作方便。由于中频电流的集肤效应远大于工频电流流，因此中频感应炉在起动时，对炉料没有特殊要求，装料后即可迅速加热升温；而工频感应炉则要求有专门制作的开炉料块(与坩埚尺寸近似，约以坩埚高度一半的铸钢或铸铁块)才能启动加热，而且升温速度很慢。因此，在周期作业的条件下大多使用中频感应炉。起动方便带来的另一个优点是，在周期作业时可以节约电力。

中频炉加热装置具有体积小，重量轻、效率高、热加工质量优及有利环境等优点正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃油炉及普通电阻炉，是新一代的金属加热设备。

由于以上优点，中频感应炉近几年来，不仅广泛地用于钢与合金的生产领域，而且在铸铁生产中，特别是在周期作业的铸造车间也得到很快的发展。

感应炉类别与用途

（1）加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、节省材料与锻模成本

由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在工件内自身产生，普通工人用中频电炉上班后十分钟即可进行锻造任务的连续工作，不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。不必担心由于停电或设备故障引起的煤炉已加热坯料的浪费现象。

由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克，其材料利用率可达95%。

由于该加热方式加热均匀，芯表温差极小，所以在锻造方面还大大的增加了锻模的寿命，锻件表面的粗糙度也小于50um。

（2）工作环境优越、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能

感应加热炉与煤炉相比，工人不再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏，达到环保部门的各项指标要求，同时树立了公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。

（3）加热均匀，芯表温差极小，温控精度高

感应加热其热量在工件内自身产生，所以加热均匀，芯表温差极小。应用温控系统可实现对温度的精确控制，提高了产品质量和合格率。

感应炉是利用物料的感应电热效应而使物料加热或熔化的电炉。感应炉的主要部件有感应器、炉体、电源、电容和控制系统等。

感应炉的主要部件有感应器、炉体、电源、电容和控制系统等。

在感应炉中的交变电磁场作用下，物料内部产生涡流从而达到加热或着熔化的效果。在这种交变磁场的搅拌作用下，炉中材质的成分和温度均较均匀，锻造加热温度可达1250℃，熔炼温度可达1650℃。

感应炉除能在大气中加热或熔炼外，还能在真空和氩、氖等保护气氛中加热或熔炼，以满足特殊质量的要求。感应炉在透热或熔炼软磁合金、高阻合金、铂族合金、耐热、耐蚀、耐磨合金以及纯金属方面具有突出的优点。感应炉通常分为感应加热炉和熔炼炉。

利用感应线圈产生的感应电流加热物料的一种电炉。若加热金属物料，则将其放在耐火材料制作的坩埚中。若加热非金属材料，则将物料放在石墨坩埚中。增加交流电频率时，感应电流频率则相应提高，产生的热量增多。感应电炉加热迅速，温度高，操作控制方便，物料在加热过程中受污染少，能保证产品质量。主要用于熔炼特种高温材料，也可作为由熔体生长单晶的加热和控制设备。

熔炼炉分为有芯感应炉和无芯感应炉两类。

有芯感应炉有铁芯穿过感应器，用工频电源供电，主要用于各种铸铁、黄铜、青铜、锌等金属的熔炼和保温，电效率达90%以上，能利用废炉料，熔炼成本低，最大炉容达270吨 。

无芯感应炉无铁芯穿过感应器，分为工频感应炉、三倍频感应炉、发电机组中频感应炉、可控硅中频感应炉、高频感应炉。

感应炉配套设备

中频感应炉的成套设备包括：电源及电气控制部分，炉体部分，传动装置及水冷系统。

感应炉工作原理

当交变电流通过感应圈时，在线圈周围产生交变磁场，炉内导电材料在交变磁场作用下产生感应电势．在炉料表面一定深度形成电流（涡流），炉料靠涡流加热熔化。

1887年英国人S.Z.弗兰蒂（Sebestian Ziani de Ferranti）在英国首先取得明沟式有心感应炉的专利，但未得到实际应用 。

1917年美国人MR.J.R怀特（MR.J.R.Wyatt）开发了商品名为AJAX-WYATT的“潜沟式”（Sabmerged Register）有心感应炉，并用于黄铜的熔炼，开创了有心感应炉的工业应用历史。

20世纪20年代中期，电动发电机式（MG式）和电子管高频振荡式电源装置相继问世，有力地推动了中、高频感应熔炼炉和感应加热设备的发展。

1932年美国TOCCO公司完成了高频淬火装置的工业应用开发。第二次世界大战中，感应透热设备开始用于炮弹生产。第二次世界大战后，工频无心感应炉获得开发，50年代起在铸造行业得到迅速发展。

1957年美国GE公司研制出晶闸管式变频电源装置，很快在中频感应炉上得到推广、应用，有力地推动了中频感应炉的发展。

20世纪末，中、高频感应加热、感应熔炼用变频电源装置基本上已全部静止化。美、日等工业发达国家已有8～10 MW、0.2～10 kHz的晶闸管式中频电源设备供应市场。晶闸管式变频电源已取代MG式，静电感应晶体管式、场效应晶体管式变频电源已逐步开始取代电子管式高频电源。IGBT式变频电源装置和MOS栅控晶闸管MCT （MOS controlled thyristor）式变频电源装置已开始涉足10 kHz以下的中频感应加热领域。晶闸管式、IGBT式和静电感应晶体管式中、高频电源已分别可用到10，60，1000 kHz。

20世纪90年代以来，工业计算机系统在感应炉自动化操作、炉况监控、故障诊断乃至熔炼与浇注的过程控制等方面的应用日趋扩大。由计算机控制的一台电源同时向两台感应炉供电的功率分配式感应熔炼用新型电源设备已取得专利，并在感应熔炼中得到应用。

感应炉的应用，使铸铁生产进入一个新阶段，而中频感应炉以其热效率和电效率高、熔炼时间短、耗电省、占地少、投资低和易实施过程自动化等优点得到迅速发展。静力变频器的采用，使其在铸铁生产中的应用呈现新趋势 。2100433B

感应炉

感应炉采用的交流电源有工频 (50或60赫)﹑中频(60～10000赫)和高频(高於10000赫)3种。感应炉的主要部件有感应器﹑炉体﹑电源﹑电容和控制系统等。

简史 1899年瑞典研制出第一台有芯感应炉。20世纪初﹐德国﹑瑞典﹑义大利开始试制中频电炉﹐1927年出现了中频感应炉。从此感应炉的数量和容量开始增加。无芯工频感应炉出现较晚﹐但在第二次世界大战后得到迅速发展。1966年瑞士研制出可控硅中频感应炉。这种炉子的电效率高﹐容易实现自动控制。

特点 在感应炉中的交变磁场作用下﹐金属内部产生涡流而发热熔化。在这种磁场的搅拌作用下﹐炉中的液态金属的成分和温度均较均匀﹐熔炼温度可达1650℃。感应炉除能在大气中熔炼外﹐还能在真空和氩﹑氦等保护气氛中熔炼﹐以满足特殊质量的要求。感应炉在溶炼软磁合金﹑高阻合金﹑铂族合金﹑耐热﹑耐蚀﹑耐磨合金以及纯金属方面具有突出的优点。

类别和应用 感应炉通常分为有芯感应炉和无芯感应炉两类。有芯感应炉有铁芯穿过感应器﹐如同一个带铁芯的变压器﹐用工频电源供电。有芯感应炉主要用於各种铸铁﹑黄铜﹑青铜﹑锌等金属的连续熔炼和保温﹐电效率达90%以上﹐能利用废炉料﹐溶炼成本低﹐最大炉容达270吨。

感应炉是利用物料的感应电热效应而使物料加热或熔化的电炉。感应炉采用的交流电源有工频( 50或60赫 )、中频(150～10000赫）和高频（高于10000赫）3种。感应炉的主要部件有感应器、炉体、电源、电容和控制系统（如图1）等。在感应炉中的交变电磁场作用下，物料内部产生涡流从而达到加热或着融化的效果。感应炉通常分为感应加热炉和熔炼炉。熔炼炉有芯感应炉和无芯感应炉两类。有芯感应炉主要用于各种铸铁等金属的熔炼和保温，能利用废炉料，熔炼成本低。无芯感应炉分为工频感应炉、三倍频感炉、发电机组中频感应炉、可控硅中频感应炉、高频感应炉。

中频感应炉用铜管单层卷制成感应圈，而在水冷感应圈内有耐火材料打结的坩埚用以容纳熔炼金属。感应炉通常由四部分组成：电源、炉体（主要是感应圈以及感应圈内用耐火材料制备的坩埚）、电容器组（用来提高功率因数）、控制和操作系统。

1．感应炉炉体部分

(1)感应炉的感应圈：感应圈是感应炉的心脏，通过感应圈将电磁能转变成为热能，使坩埚中的金属炉料熔化，由矩形铜管绕制成多匝线圈呈螺旋形状，表面喷涂高强度绝缘漆，并用绝缘带包扎，中频炉匝与匝之间还涂抹耐火胶泥，感应圈上下方设有水冷环。

(2)感应炉的磁轭：磁轭由优质硅钢片叠成，分布于感应圈外围，起支撑骨架作用，同时还起约束感应圈外部散漏磁通作用，以防金属构件发热。

(3)感应炉的水冷电缆：由于倾炉频繁易造成水冷电缆的可挠导线断丝、接线端部连接螺栓松动可能引起电流的不平衡，一般按倾炉次数确定水冷电缆寿命为三年，三年后需要更换，若螺栓变色，则需及时更新紧固。

(4)感应炉的炉衬：感应炉在生产中温度高，炉温变化大，还承受炉渣侵蚀及电磁搅拌，高温铁液直接冲刷坩埚炉衬，炉衬极易损伤，而筑炉成本高，延长感应炉炉衬使用寿命，降低筑炉频次对于降低成本来说相当重要。

(5)感应炉的坩埚漏炉报警装置：为确保安全生产，防止漏炉事故发生和扩大，有助于判断炉衬使用情况，延长炉龄，设置坩埚漏炉报警系统很有必要。一般采用直流式报警装置，分别安装与铁液接触的不锈钢丝底电极（第一电极）和炉衬感应圈问的不锈钢板（网）侧电极（第二电极）。

2．感应炉的液压系统

由液压装置、操纵台、倾炉液压缸、炉盖液压缸等组成。应定期检查液压系统各密封处是否有渗漏情况，如发现应更换密封圈，各转动部位应定期加润滑油润滑（倾炉的转动自润滑球面轴承，在加注润滑脂时需加到旧油溢出来为止），否则极易造成损坏。

3．感应炉的水冷系统

确保冷却水水质并定期检查有无水垢，如有水垢应立即清理，以确保冷却效果。一般工频炉的冷却水水质要求：pH值为6～9，硬度<10mg当量/L，总固体量不超过250mg/L，冷却水温升<25℃；用于中频电源的冷却水的水质：pH值为7～8，硬度<1.5mg当量/L，悬浮性固体物：50mg/L，电阻率>4000Ω·cm。循环水池中的循环水应定期化验，当循环水硬度超过2mg当量/L时，应将系统中的循环水放空，重新更换。冷却水塔应定期排污，换取新的软水，以防管道及喷头堵塞，影响降温效果及炉衬使用寿命。

4．感应炉的电控系统

主电路和感应圈应定期清理表面的灰尘，铸造车间内导电金属粉尘、出铁时飞溅的铁豆等落在主铜排或感应圈表面，会引起其绝缘能力降低造成放电打火，极易造成电气元件损坏。可采用不含水的压缩空气进行吹除。主电路铜排连接螺钉也需定期检查紧固，否则由于接触电阻增加会在连接处产生较大热量使其绝缘材料碳化造成漏电。