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中頻無(wú)芯感應電爐改造感應圈提高熔化率
您的位置： 中頻爐|感應加熱|熔鋼爐|熔鋁爐|熔銅爐|熔鉛爐|洛陽(yáng)萬(wàn)峰工業(yè)爐有限公司-技術(shù)支持中頻無(wú)芯感應電爐改造感應圈提高熔化率
廠(chǎng)家：中頻無(wú)芯感應電爐改造感應圈提高熔化率 日期：：2020-02-10 瀏覽次數： 176
晶閘管中額爐，即額定容量250kg，額定頻率1000Hz，額定功率160kW的晶閘管中頻熔煉爐經(jīng)改造感應圈，在中頻電源條件不變的情況下提高熔化率，縮短熔化時(shí)間減少合金元素燒損，能耗下降.
國內鑄造用晶閘管中頻爐，其熔化速度與國外先進(jìn)的同類(lèi)中頻爐相差甚遠。國內用于鑄造的中頻爐．特別是中小企業(yè)大部分中頻爐容量為l50～300kg，頻率在l000Hz左右，功率重量比為l：(1．56～1．88)，熔化時(shí)間多在9O～120rain，熔化率在0．125～0．20t／h。
國外用于鑄造的容量相近的中頻爐多為2500Hz左右的頻率，功率重量比在(1_5—2)：l，熔化時(shí)間只需2o～25rain。進(jìn)口的中頻爐熔煉時(shí)間短，合金元素燒損少．能耗低提高熔化率，降低能耗，是企業(yè)降低成本增加效益的重要手段。但是將中頻電爐電源改頻需要改動(dòng)的地方較多，如更換逆變用晶閘管，改變觸發(fā)頻率．重新繞制電抗器．重制感應圈等。這些工作都需要有專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識，改造難度較大。特別是生產(chǎn)廠(chǎng)家很難自行完成。能否在不改動(dòng)電源的情況下提高熔化率呢?經(jīng)過(guò)分析．結論是只改動(dòng)感應圈同樣可以提高熔化速度.
國內生產(chǎn)的晶閘管中頻爐多采用并聯(lián)諧振方式中頻電爐電源的直流電壓是基本固定的．約500V，三相交流電經(jīng)橋式全波整流得到單相直流電，電壓約為380V×1．35=510V，然后經(jīng)逆變橋變?yōu)閱蜗鄉000Hz中頻交流電送到爐體對要熔化的金屬進(jìn)行加熱使其熔化。國內生產(chǎn)的中頻爐感應圈磁場(chǎng)內的鐵磁材料(ee熔化的鋼和鐵)導磁率較低，溫度達到居里點(diǎn)以后導磁率更低，趨近于1，既影響中頻電源的功率輸出，叉影響熔煉速度。在不對中頻電源進(jìn)行大改動(dòng)的情況下，提高感應圈內的磁場(chǎng)強度就成為提高熔化率的重要手段。以前爐體的設計多是沿用前蘇聯(lián)的設計方案。感應圈的高度直徑比較低．約為1．2l，匝間距較大。感應圈可看成一個(gè)大的螺線(xiàn)管．增加線(xiàn)圈的匝數．減小線(xiàn)圈的直徑，就可以提高線(xiàn)圈內的磁場(chǎng)強度。因此提高感應圈的高度直徑比．增加匝數，減小匝間距就可以解決上述問(wèn)題?；谏鲜龇治?，對幾個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)的250kg感應爐的感應圈進(jìn)行了測量。匝數多為16或17，最少為l4匝。匝間距在6～8mm。
經(jīng)過(guò)多次計算確定從三個(gè)方面改進(jìn)感應圈進(jìn)行試驗：(1)匝數定為20和2l(2)匝間距定在2～3n3．m(3)高度直徑比為(1．4～1．6)：1。同時(shí)進(jìn)行了加大感應圈截面積試驗。
中頻電爐的工作點(diǎn)靠諧振點(diǎn)越近，其頻率就越高．中頻電爐輸出電流I—U／Z就越小，輸出功率一U×，也減小，這是應避免的。因此需要合理選用中頻電爐感應圈即爐體線(xiàn)圈的電感量和諧振電容的電容量。在實(shí)際生產(chǎn)中感應圈內的電感量變化很大；一方面與感應圈的內徑、高度、匝數有關(guān)；另一方面還與爐料的形狀、大小、導磁率有關(guān)。在設計時(shí)取爐料的導磁率為1，‘因為大部分爐料在溫度達到居里點(diǎn)(950℃)以后導磁率都趨近于1。這樣作近似計算的結果與實(shí)際運行誤差不大。
感應圈包括爐料在內是感性負載，功率因數很低。為了充分有效地利用中頻電源的容量，必須用電容器補償無(wú)功功率。補償后可以出現三種結果：①欠補償狀.
根據中頻電源要求負載呈容性，即丁工作作森在討過(guò)林補樘償狀特態(tài)，移相角功率因數角在20?！?5。為好。
為了提高中頻電爐感應圈內磁場(chǎng)強度，高度直徑比應盡量選大些。匝間距在能保證安全的前提下盡量減小，以提高功率因數角取36。左右較好。
為提高中頻電爐感應圈的端電壓，補償電容接成倍壓式。采體用倍壓式諧振負載電路的晶閘管中頻電爐電源具有輸出功率大、輸出電流小、感應圈端電壓高、損耗低、起動(dòng)性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)。
倍壓電容升壓式諧振電路，用串聯(lián)電容補償一部分無(wú)功功率，補償后仍為感性，再用并聯(lián)電容補償另一部分無(wú)功功率，使負載呈容性。因此倍壓式諧振負載電路仍具有并聯(lián)式諧振負載電路的性質(zhì)。
需要指出的是，串聯(lián)電容越小，容抗越大，升壓越高。實(shí)際使用時(shí)串聯(lián)電容略大于并聯(lián)電容，這樣升壓近似兩倍。取兩者相等也可以。但從熔爐其它參數綜合考慮，匹配負載還是取串聯(lián)電容略大于并聯(lián)電容較好。
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經(jīng)過(guò)更換中頻電爐感應圈，改接電容器，完成了電爐的改造。在清華大學(xué)機械廠(chǎng)沙河分廠(chǎng)進(jìn)行了新舊爐型的對比試驗。熔化材料為玲激合金鑄鐵，鐵水溫度1480℃。試驗結果見(jiàn)下表。
國內鑄造用晶閘管中頻爐，其熔化速度與國外先進(jìn)的同類(lèi)中頻爐相差甚遠。國內用于鑄造的中頻爐．特別是中小企業(yè)大部分中頻爐容量為l50～300kg，頻率在l000Hz左右，功率重量比為l：(1．56～1．88)，熔化時(shí)間多在9O～120rain，熔化率在0．125～0．20t／h。
國外用于鑄造的容量相近的中頻爐多為2500Hz左右的頻率，功率重量比在(1_5—2)：l，熔化時(shí)間只需2o～25rain。進(jìn)口的中頻爐熔煉時(shí)間短，合金元素燒損少．能耗低提高熔化率，降低能耗，是企業(yè)降低成本增加效益的重要手段。但是將中頻電爐電源改頻需要改動(dòng)的地方較多，如更換逆變用晶閘管，改變觸發(fā)頻率．重新繞制電抗器．重制感應圈等。這些工作都需要有專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識，改造難度較大。特別是生產(chǎn)廠(chǎng)家很難自行完成。能否在不改動(dòng)電源的情況下提高熔化率呢?經(jīng)過(guò)分析．結論是只改動(dòng)感應圈同樣可以提高熔化速度.
國內生產(chǎn)的晶閘管中頻爐多采用并聯(lián)諧振方式中頻電爐電源的直流電壓是基本固定的．約500V，三相交流電經(jīng)橋式全波整流得到單相直流電，電壓約為380V×1．35=510V，然后經(jīng)逆變橋變?yōu)閱蜗鄉000Hz中頻交流電送到爐體對要熔化的金屬進(jìn)行加熱使其熔化。國內生產(chǎn)的中頻爐感應圈磁場(chǎng)內的鐵磁材料(ee熔化的鋼和鐵)導磁率較低，溫度達到居里點(diǎn)以后導磁率更低，趨近于1，既影響中頻電源的功率輸出，叉影響熔煉速度。在不對中頻電源進(jìn)行大改動(dòng)的情況下，提高感應圈內的磁場(chǎng)強度就成為提高熔化率的重要手段。以前爐體的設計多是沿用前蘇聯(lián)的設計方案。感應圈的高度直徑比較低．約為1．2l，匝間距較大。感應圈可看成一個(gè)大的螺線(xiàn)管．增加線(xiàn)圈的匝數．減小線(xiàn)圈的直徑，就可以提高線(xiàn)圈內的磁場(chǎng)強度。因此提高感應圈的高度直徑比．增加匝數，減小匝間距就可以解決上述問(wèn)題?；谏鲜龇治?，對幾個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)的250kg感應爐的感應圈進(jìn)行了測量。匝數多為16或17，最少為l4匝。匝間距在6～8mm。
經(jīng)過(guò)多次計算確定從三個(gè)方面改進(jìn)感應圈進(jìn)行試驗：(1)匝數定為20和2l(2)匝間距定在2～3n3．m(3)高度直徑比為(1．4～1．6)：1。同時(shí)進(jìn)行了加大感應圈截面積試驗。
中頻電爐的工作點(diǎn)靠諧振點(diǎn)越近，其頻率就越高．中頻電爐輸出電流I—U／Z就越小，輸出功率一U×，也減小，這是應避免的。因此需要合理選用中頻電爐感應圈即爐體線(xiàn)圈的電感量和諧振電容的電容量。在實(shí)際生產(chǎn)中感應圈內的電感量變化很大；一方面與感應圈的內徑、高度、匝數有關(guān)；另一方面還與爐料的形狀、大小、導磁率有關(guān)。在設計時(shí)取爐料的導磁率為1，‘因為大部分爐料在溫度達到居里點(diǎn)(950℃)以后導磁率都趨近于1。這樣作近似計算的結果與實(shí)際運行誤差不大。
感應圈包括爐料在內是感性負載，功率因數很低。為了充分有效地利用中頻電源的容量，必須用電容器補償無(wú)功功率。補償后可以出現三種結果：①欠補償狀.
根據中頻電源要求負載呈容性，即丁工作作森在討過(guò)林補樘償狀特態(tài)，移相角功率因數角在20?！?5。為好。
為了提高中頻電爐感應圈內磁場(chǎng)強度，高度直徑比應盡量選大些。匝間距在能保證安全的前提下盡量減小，以提高功率因數角取36。左右較好。
為提高中頻電爐感應圈的端電壓，補償電容接成倍壓式。采體用倍壓式諧振負載電路的晶閘管中頻電爐電源具有輸出功率大、輸出電流小、感應圈端電壓高、損耗低、起動(dòng)性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)。
倍壓電容升壓式諧振電路，用串聯(lián)電容補償一部分無(wú)功功率，補償后仍為感性，再用并聯(lián)電容補償另一部分無(wú)功功率，使負載呈容性。因此倍壓式諧振負載電路仍具有并聯(lián)式諧振負載電路的性質(zhì)。
需要指出的是，串聯(lián)電容越小，容抗越大，升壓越高。實(shí)際使用時(shí)串聯(lián)電容略大于并聯(lián)電容，這樣升壓近似兩倍。取兩者相等也可以。但從熔爐其它參數綜合考慮，匹配負載還是取串聯(lián)電容略大于并聯(lián)電容較好。
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經(jīng)過(guò)更換中頻電爐感應圈，改接電容器，完成了電爐的改造。在清華大學(xué)機械廠(chǎng)沙河分廠(chǎng)進(jìn)行了新舊爐型的對比試驗。熔化材料為玲激合金鑄鐵，鐵水溫度1480℃。試驗結果見(jiàn)下表。
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