PDF《中频无芯感应电炉改造感应圈提高熔化率的实践》

生产技术 特种铸造及有色合金 1998年第

1 期 中频无芯感应电炉改造感应圈提高熔化率的实践 清华大学机械厂 袁达X 刘芸摘要将一台 GW0.

25-160- 1/ KGPS160-1晶闸管中频炉, 即额定容量250 kg, 额定频率1

000 Hz, 额定功率160 kW 的晶 闸管中频熔炼炉经改造感应圈, 在中频电源条件不变的情况下提高熔化率, 缩短熔化时间减少合金元素烧损, 能耗下降. 关键词: 感应电炉 中频 晶闸管 熔化率 Practice of Raising Melting Rate through Improving Induction Coil for Medium Frequence Coreless Induction Furnace Yuan Da Liu Yun ( Machinery Factory of Tsinghua Universty) ABSTRACT The induction coil of GW025-160-1/ KGPS160-1[ Rated capacity of

250 kg, Rated Fre- quence of

1 000 Hz, Rated Pow er of

160 kW] crystal tube medium frequence induction furnace w as re- formed. T he results show that the melting rate w as raised, the melting time w as shortened and the alloy elements loss w as decreased. The energy consumption w as obviously reduced. Key Words: Induction Furnace, Medium Frequence, Crystal Tube, Melting Rate

1 感应电炉提高熔化率的必要性 国内铸造用晶闸管中频炉, 其熔化速度与国外先进 的同类中频炉相差甚远. 国内用于铸造的中频炉, 特别 是中小企业大部分中频炉容量为150~300 kg, 频率在1

000 Hz 左右, 功率重量比为1÷( 1. 56~1. 88) , 熔化时间 多在90~120 min, 熔化率在0. 125~0.

20 t/ h. 国外用于铸造的容量相近的中频炉多为2

500 Hz 左右的频率, 功率重量比在( 1. 5~2) ÷1, 熔化时间只需 20~25 min. 进口的中频炉熔炼时间短, 合金元素烧损 少, 能耗低. 提高熔化率, 降低能耗, 是企业降低成本增加效益 的重要手段. 但是将中频电源改频需要改动的地方较 多, 如更换逆变用晶闸管, 改变触发频率, 重新绕制电抗 器, 重制感应圈等. 这些工作都需要有专业技术知识, 改 造难度较大. 特别是生产厂家很难自行完成. 能否在不改动电源的情况下提高熔化率呢?经过分 析, 结论是只改动感应圈同样可以提高熔化速度.

2 改造感应圈提高熔化率的可行性分析 国内生产的晶闸管中频炉多采用并联谐振方式. 中 频电源的直流电压是基本固定的, 约500 V, 三相交流 电经桥式全波整流得到单相直流电, 电压约为380 V * 1. 35=

510 V, 然后经逆变桥变为单相1

000 Hz 中频交 流电送到炉体对要熔化的金属进行加热使其熔化. 国内生产的中频炉感应圈磁场内的铁磁材料( 待熔 化的钢和铁) 导磁率较低, 温度达到居里点以后导磁率 更低, 趋近于1, 既影响中频电源的功率输出, 又影响熔 炼速度. 在不对中频电源进行大改动的情况下, 提高感 应圈内的磁场强度就成为提高熔化率的重要手段. 以前炉体的设计多是沿用前苏联的设计方案. 感应 圈的高度直径比较低, 约为1. 2÷1, 匝间距较大. 感应圈 可看成一个大的螺线管, 增加线圈的匝数, 减小线圈的 直径, 就可以提高线圈内的磁场强度. 因此提高感应圈 的高度直径比, 增加匝数, 减小匝间距就可以解决上述 问题. 基于上述分析, 对几个厂家生产的250 kg 感应炉 的感应圈进行了测量. 匝数多为16或17, 最少为14匝. 匝 间距在6~8 mm. 经过多次计算确定从三个方面改进感应圈进行试 验: ( 1) 匝数定为20和21. ( 2) 匝间距定在2~3 mm. ( 3) 高度直径比为( 1. 4~1. 6) ÷1. 同时进行了加大感应圈截面积试验.