铸造用感应电炉

目 录

前言

第一章 概述

第一节 感应加热的基本概念

一、电磁感应与感应加热

二、电流分布和交流电效应

第二节 感应电炉的分类和用途

第三节 感应电炉的特点

第四节 发展趋向

第二章 坩埚式感应电炉

第一节 增埚式感应电炉的工作原理及

特点

第二节 坩埚式感应电炉的设计计算

一、电炉容量及坩埚几何尺寸的确定

二、频率的选择

三、电炉热损失计算

四、“感应器―金属炉料”系统有功

功率

五、“感应器―金属炉料”系统电参

数计算

六、磁轭计算

七、设备能量平衡

八、计算举例

九、经验估算法

第三节 炉型和机械结构

一、炉型

二、炉体

三、炉体倾侧力矩的计算

四、炉盖及其起闭机构

五、倾炉机构

第四节 冷却水系统及设计计算

一、对冷却水水质的要求和常用水处

理方法

二、冷却水系统设计要点和典型冷却

水系统

三、冷却水计算

四、使用维护和检查

第五节 坩埚式感应电炉标准及典型布

置

一、坩埚式感应电炉的标准

二、坩埚式感应电炉设备布置

参考文献

第三章 沟槽式感应电炉

第一节 沟槽式感应电炉的基本原理

一、工作原理和特点

二、熔沟中液态金属受力情况

第二节 沟槽式感应电炉的设计计算

一、电炉的输入功率及感应体数量选

择

二、感应体电气参数设计计算

三、计算举例

第三节 炉型和机械结构

一、结构特点和熔化特点

二、炉型

三、感应体及其结构

四、感应体的快速更换

第四节 熔沟部位炉衬蚀损状况的判断

一、R－X曲线图法

二、△θ－τ图法

三、日常记录表

参考文献

第四章 感应电炉的电气设备

第一节 工频感应电炉电源系统

一、主电路

二、仪表

三、保护

第二节 功率因数自动调节

一、计算机功率因数自动调节系统

二、采用可编程序控制器的功率因数

自动调节系统

第三节 三相平衡原理及自动调节

一、电容―电抗平衡装置工作原理

二、三相平衡自动调节

第四节 漏炉报警和地漏监视装置

一 接触式漏炉报警装置工作原理

二、地漏监视装置工作原理

第五节 固态中频电源

一、特点和分类

二、并联谐振中频电源

三、串联谐振中频电源

四、串并联谐振中频电源

五、中频电源的保护

第六节 电源与电炉的配置方式

第七节 感应电炉母线的布置、选择及

参数计算

一、母线的布置

二、母线的选择

三、母线电参数计算

第八节 感应电炉对电网的影响及对策

一、串联谐振

二、冲击电流

三、电压不平衡

四、谐波

参考文献

第五章 炉衬材料和筑炉

第一节 炉衬耐火材料的分类

一、感应电炉对炉衬耐火材料的要求

二、炉衬耐火材料按化学成分分类

第二节 坩埚式感应电炉的炉衬材料及

其筑炉

一、坩埚炉衬的结构形式

二、硅砂炉衬

三 、中性、碱性炉衬

第三节 沟槽式感应电炉的炉衬材料及

其筑炉

一、酸性硅砂炉衬材料

二、中性炉衬材料

三、碱性炉衬材料

四、面料及隔离料

参考文献

第六章 感应电炉的辅助设施

第一节 配料和装料设备

一、机械化装料设备

二、炉料运送方式及设备布置

第二节 炉料预热设备

一、炉料预热目的及效果

二、预热设备

第三节 金属熔液的温度测量

一、光学高温计

二、浸入式快速微型热电偶及其它热

电偶

三、辐射温度计和比色温度计

第四节 铁液的运送和称量

一、浇包运送

二、管道运送

三、铁液称量

第五节 改善作业环境

一、感应电炉的消烟除尘

二、感应电炉的通风

三、高次谐波对电网污染的防治

参考文献

第七章 感应电炉的作业

第一节 坩埚式感应电炉的熔化作业方

式

一、熔化时的若干冶金学问题

二、作业制度的选择

三、批料熔化法

四、运行指标

五、中频电源与电炉的配置

六、配置双重输出电源的电炉的熔化

作业

第二节 炉前成分调整

一、取样时间

二、铁液内各类元素的烧损及添加

第三节 感应双联熔炼作业

一、感应双联熔炼及其经济性

二、感应双联熔炼的形式

三、感应保温电炉

四、感应双联作业的熔炼特点

五、保温电炉容量和功率的选择

第四节 计算机在熔化、保温和浇注工

序中的应用

一、熔化工序中的计算机过程控制

二、保温和浇注电炉的控制系统

第五节 有色金属合金的感应熔炼

一、铜合金的感应熔炼

二、铝合金的感应熔炼

三、锌合金的感应熔炼

参考文献

第八章 感应电炉的安装 运行、维

护和安全操作

第一节 感应电炉的安装和运行

一、安装前的准备工作

二、电炉及电气设备的安装调试

三、感应电炉试炉及运行过程中的注

意事项

第二节 日常维护、检修要点

第三节 安全操作注意事项及事故处理

方法

一、感应电炉的保护装置

二、安全操作注意事项

三、事故处理方法

参考文献

第九章 感应电炉在浇注作业方面

的应用

第一节 倾侧式浇注电炉

一、坩埚式感应浇注电炉

二、沟槽式感应浇注电炉

第二节 气压式及气压－塞杆式浇注电炉

一、定量浇注

二、气压控制系统

三、气压－塞杆式浇注系统

四、带中间包的浇注系统

五、孕育处理和镁处理工艺的发展

六、浇注电炉的容量和功率的选择

七、炉衬材料与铁液性质的配合

八、生产应用实例

第三节 塞杆底注式浇注电炉

一、塞杆底注式浇注电炉的特点和形

式

二、塞杆底注法的定量原理和自动控

制

三、塞杆和浇口砖

第四节 电磁泵式浇注电炉

一、电磁泵的工作原理及分类

二、电磁泵式浇注电炉的结构及平面

布置

三、电磁泵式浇注电炉的优点及问题

参考文献

附录

附录I符号意义及说明

表I－1 本书主要符号及其代表意义

和单位

表Ⅱ－2 本书所用基本单位及其国际

符号

附录Ⅱ金属材料的物理性质

表Ⅱ－1 被熔金属材料的有关物理参

数

表Ⅱ－2金属的比焓ich；i2

表Ⅱ－3 被熔金属液和耐火材料的辐

射率ε

附录Ⅲ常用耐火材料和绝热材料的主

要性能

表Ⅲ－1 常用耐火制品的主要性能

表Ⅲ－2 常用绝热材料（制品）的主

要性能

表Ⅲ－3 粘土质和高铝质耐火混凝土

理化指标

表Ⅲ－4 常用耐火混凝土配制方法及

养护制度

表Ⅲ－5 中国耐火锥号、塞格火度锥

号与温度对照表

表Ⅲ－6 金属筛网规格表

附录Ⅳ 常用电工材料技术性能和规格

表Ⅳ－1 工频单条矩形母线载流量

表Ⅳ－2 工频多条矩形母线载流量

表Ⅳ－3 工频单相交错组合矩形铜母

线长期容许电流

表Ⅳ－4 工频单相交错组合矩形铝母

线长期容许电流

表Ⅳ－5 绝缘材料耐热分级

表Ⅳ－6 常用绝缘漆

表Ⅳ－7 玻璃纤维带、漆布带和粘带

表Ⅳ－8 层压制品

附录v感应电炉及配套设备（材料）生

产厂一览表

2100433B

随着我国铸造业以及熔炼技术的发展，感应电炉已成为其中重要的设备组成部分。为了帮助铸造领域工程技术人员和一线工人学习和掌握铸铁感应电炉熔炼的相关知识和技能，指导他们的生产和实践，我们编写了这本《铸造感应电炉使用指导》。

全书从生产实践角度出发，全面介绍了铸造用感应电炉的基础知识和理论，主要包括感应电炉加热的基本原理，坩埚式感应电炉电参数计算和电路分析，感应线圈匝数计算方法，炉衬材料和烘炉工艺；全面说明了感应电炉试炉、运行操作中的注意事项和故障排除，详细分析了感应电炉控制电路的工作原理、电源调试和故障排除方法；以实例形式，介绍了各类铸铁、铸钢及其零部件感应电炉熔炼铸造的生产技术和要点。本书是笔者及同行多年来实践经验的总结，贴近实际，便于理解，以满足广大读者的专业知识需求。

本书的编写得到广大同行的大力支持，在此，对给予本书大力支持的有关专家和引用文献资料的作者们表示感谢。

限于笔者的经验与水平，书中难免有不妥之处，请读者给予指正。

编著者

《铸造感应电炉使用指导》全面总结了感应电炉熔炼的设备选型、熔炼操作、故障处理，以及目前备受行业关注的节能与维修技术。列举实例介绍各类铸铁零部件感应电炉熔炼铸造的生产技术和要点。

第1章铸造熔炼用感应电炉概述

1.1感应电炉的工作原理/2

1.1.1感应加热的基本工作原理/2

1.1.2感应电炉的分类/7

1.1.3感应电炉的用途/8

1.1.4感应电炉的特点/11

1.1.5感应电炉的发展趋势/12

1.1.6中频感应电炉的组成/13

1.2坩埚式感应电炉/21

1.2.1坩埚式感应电炉的工作原理及特点/21

1.2.2坩埚式感应电炉的参数计算/24

1.2.3感应加热负载电路分析/28

1.2.4熔炼炉感应器的计算举例/34

1.3如何选购铸造中频感应电炉/38

1.3.1中频电源负载主电路的两种主要形式/38

1.3.2电源和炉体的配置方式/40

1.3.3铸造企业用电条件/40

1.3.4炉体容量、电源功率和频率的选择/41

1.3.5价格和质量、技术及售后服务选择/47

1.4炉衬材料/49

1.4.1感应电炉对炉衬耐火材料的要求/49

1.4.2炉衬耐火材料分类/50

1.4.3坩埚炉衬的打结方法/51

1.4.4酸性炉衬/51

1.4.5中性、碱性炉衬/51

1.5提高中频炉炉龄/52

1.5.1正确选择适合熔炼的优质炉衬材料/53

1.5.2提高炉龄不可忽视的要素/54

1.5.3中频感应电炉的试炉及熔炼操作注意的问题/57

1.6成型炉衬的生产及应用/58

1.6.1成型炉衬的材料/60

1.6.2成型炉衬的工艺流程/62

1.6.3成型炉衬的安装形状与结构/62

1.6.4成型炉衬的安装及使用/64

1.6.5成型炉衬应用实例/65

第2章感应电炉电源设备的试炉、维护保养与节能

2.1电源设备/67

2.1.1感应电炉电源的特点和分类/67

2.1.2并联谐振中频电源/68

2.1.3串联谐振中频电源/70

2.1.4电源效率与快速熔炼和节能/74

2.1.5中频电源的维修和安全操作/75

2.2中频感应电炉启动时故障分析及处理/92

2.2.1设备无法启动/92

2.2.2启动较困难/93

2.2.3启动困难/93

2.2.4启动后马上停机/94

2.2.5启动后过流跳闸/94

2.2.6启动无反应/94

2.3中频感应炉运行中故障处理/95

2.4中频感应电炉的维护保养与安全操作及事故处理/100

2.4.1中频感应电炉的维护保养/100

2.4.2中频感应电炉的安全操作要领/101

2.4.3中频感应电炉的事故处理方法/101

2.5中频炉熔炼操作规程/103

2.6中频感应电炉熔炼的节能措施/104

2.6.1中频感应电炉节能方面存在的问题/104

2.6.2中频感应电炉各部分损耗分析/104

2.6.3节能措施/105

2.6.4筑炉、熔炼及管理对节能的影响/109

2.7新型中频感应电炉的特点及应用/111

2.7.1新型中频感应电炉特点/111

2.7.2中频感应电炉容量与功率/113

2.7.3试炉及熔炼操作注意问题/114

2.7.4中频感应电炉熔炼操作/114

第3章感应电炉的辅助设施

3.1机械化装料设备/116

3.1.1带式运输机/116

3.1.2起重电磁铁/117

3.1.3底开式圆筒型料桶/117

3.1.4底开式箱型料桶/118

3.1.5翻转式圆筒型（或箱型）料桶/118

3.1.6固定式翻转箱型料桶/118

3.2浇包（盛钢桶）/118

3.2.1形式与规格/119

3.2.2盛钢桶的砌筑/120

3.2.3盛钢桶的烘烤/122

3.3钢水温度的测量/123

3.3.1热电偶高温计测温法/123

3.3.2光学高温计测温法/128

3.3.3钢水结膜测温法/131

3.3.4钢水沾勺测温法/132

3.3.5钢棍测温法/133

3.4改善环境/133

3.4.1感应电炉的消烟除尘/134

3.4.2感应电炉的通风/138

第4章感应电炉熔炼铸铁实例

4.1感应电炉熔炼铸铁概况/144

4.1.1冲天炉到感应电炉熔炼方式/144

4.1.2中频感应电炉铁液特性及对策/147

4.1.3工频无芯感应电炉熔炼作业铁液特性及故障对策/150

4.1.4感应电炉熔炼灰铸铁（球铁）注意事项/157

4.1.5感应电炉熔炼使用增碳剂的实践和注意事项/160

4.1.6感应电炉熔炼炸炉与沸炉现象/167

4.2铸铁生产的感应电炉的选用/169

4.2.1中频感应电炉应用实践概况/169

4.2.2感应电炉炉衬打结/174

4.2.3提高感应电炉炉龄的途径/177

4.2.4使用感应电炉必须掌握的内容/180

4.3铸铁感应电炉生产铸件实例/181

4.3.1感应电炉中用废钢生产HT250铸件/181

4.3.2中频电炉熔炼高强度铸铁的炉前控制/185

4.3.3高韧性球墨铸铁轮毂的生产/188

4.3.4蠕虫状石墨铸铁的炉前控制及凝固规律/191

4.3.5耐热铸铁风帽/199

4.3.6多元合金高铬铸铁箅条/202

第5章感应电炉熔炼铸钢实例

5.1铸钢的材料特点/207

5.1.1铸钢/207

5.1.2铸钢的特点/208

5.2铸钢基本知识/208

5.2.1铸造碳钢/208

5.2.2铸造低合金钢/227

5.2.3铸造高合金钢/248

5.3感应电炉熔炼铸钢实例/250

5.3.1ZG45的熔炼/250

5.3.2ZG35CrMnSi的熔炼/252

5.3.3ZG1Cr18Ni9Ti的熔炼/253

5.3.4ZGMn13碱性感应电炉熔炼/255

参考文献