PDF《中频无芯感应电炉改造感应圈提高熔化率的实践》

3 快速熔炼炉感应圈与中频电源的匹配 中频电炉的工作点靠谐振点越近, 其频率就越高,

38 X 袁达, 男, 49岁, 工程师, 北京( 100084) 收稿日期: 1997- 10-

15 中频输出电流 I = U/ Z 就越小, 输出功率 P = U*I 也 减小, 这是应避免的. 因此需要合理选用感应圈即炉体 线圈的电感量和谐振电容的电容量. 在实际生产中感应圈内的电感量变化很大;

一方面 与感应圈的内径、 高度、 匝数有关;

另一方面还与炉料的 形状、 大小、 导磁率有关. 在设计时取炉料的导磁率为1, 因为大部分炉料在温度达到居里点(

950 ℃) 以后导磁 率都趋近于1. 这样作近似计算的结果与实际运行误差 不大. 感应圈包括炉料在内是感性负载, 功率因数很低. 为了充分有效地利用中频电源的容量, 必须用电容器补 偿无功功率. 补偿后可以出现三种结果: ? 欠补偿状 态;

? 全补偿状态;

? 过补偿状态. 根据中频电源要求负载呈容性, 即工作在过补偿状 态, 移相角功率因数角在20° ~45° 为好. 为了提高感应圈内磁场强度, 高度直径比应尽量选 大些. 匝间距在能保证安全的前提下尽量减小, 以提高 匝间密度. 综合考虑 Q 值取20为宜. cosU值取0. 809, 即 功率因数角取36° 左右较好. 为提高感应圈的端电压, 补偿电容接成倍压式. 采 用倍压式谐振负载电路的晶闸管中频电源具有输出功 率大、 输出电流小、 感应圈端电压高、 损耗低、 起动性能 好等一系列优点. 倍压电容升压式谐振电路, 用串联电容补偿一部分 无功功率, 补偿后仍为感性, 再用并联电容补偿另一部 分无功功率, 使负载呈容性. 因此倍压式谐振负载电路 仍具有并联式谐振负载电路的性质. 需要指出的是, 串联电容越小, 容抗越大, 升压越 高. 实际使用时串联电容略大于并联电容, 这样升压近 似两倍. 取两者相等也可以. 但从熔炉其它参数综合考 虑, 匹配负载还是取串联电容略大于并联电容较好.

4 实际效果 经过更换感应圈, 改接电容器, 完成了电炉的改造. 在清华大学机械厂沙河分厂进行了新旧炉型的对比试 验. 熔化材料为冷激合金铸铁, 铁水温度1

480 ℃. 试验 结果见下表. 表 新旧感应圈对比试验结果* Table Contrast of the experimental results the new and tradition induction circie 熔化量 kg 炉圈形式 电源功率 kW 熔炼时间/ m in 冷炉 热炉 倒包重熔时间 min 实际熔化时间 min 熔化率 t/ h

260 旧160

106 79.

5 15.

5 64.

0 0.

243 270 新小截面

160 88.

6 68.

6 13.

0 55.

6 0.

291 280 新大截面

160 91.

0 66.

8 10.

3 56.

5 0.

297 300 新大截面

160 91.

7 70.

5 10.

9 59.

6 0.

302 * 说明: 每种时间都是几十炉熔化记录的平均值 由上表可以看出, 三种线圈改造后, 其熔化率提高 了19. 8%~24. 3% . 每炉熔化量增加, 熔炼时间缩短. 改造前每班熔炼6炉, 浇铸180箱( 每箱两根) 凸轮轴 已很紧张. 改造后每班可熔炼7炉, 浇铸........