PDF《感应电热设备 的设计》

感应电热设备 的设计汤景明 机械 邵西安电炉研 究所 西安 各种感应熔炼 保温 炉的特点 、 对比 、 分析和选型 如表 所示 , 感应电热设备主要分熔炼和 加热两大类 熔炼炉基本上形成系列产品 , 已 标准化 .

感应熔炼炉有以下优点 功率密度高 , 可达到高的熔化率 , 以铸 铁钢为例 , 工频炉一般为 一,中频炉可达 一.熔液在电磁力作用下 自行搅拌 , 所以其 温度和成分均匀 , 合金成分好 . 氧化烧损小 . 自动化过程简单 , 易于操作 . 功率控制和温度控制好 . 工 作环境好 . 下面根据使用 要求作几个对比分析 ①有心 炉 与无心 炉对 比从电热效率上看 , 有心 炉'

由于有闭合的 磁路 , 且导磁体穿过线圈 , 故有高的电效率 又 由于作为热源的感应体与熔池部分的炉体分 开,故可加厚熔池的保温层 , 提高热效率 , 其 总效率可 高达 一,比无心 炉大约高 . 有心 炉 由于 磁路 闭合 , 自然功率因数较 高,需要的补偿电容量大大降低 , 价格一般仅 为相当的无心 炉的 左右 . 从操作和使用维护看 , 无心炉 比较简便 . 炉衬的砌筑 、 烘烤和炉子起动都比较简单 . 有 心炉的熔沟则需缓缓烘烤 , 慢慢起熔 , 极易因 断沟而使起熔失败 . 有心炉开炉后一般不能停 电,停炉时需要保留起熔体 , 并送电保温 . 由 于有心炉熔液不许倒空 , 所 以改变金属品种非 常 困难 . 收稿 一一无心炉搅拌力强 , 熔质均匀 , 温度均匀 性好 有心炉的电磁力产生于熔沟中 , 对熔池 金属搅拌差 , 且沟中熔液易发生过温 适用范围 综合以上分析可知 , 无心炉 适用于 中小容量的黑色和有色金属的熔炼和保 温,且以熔炼为主 , 保温为辅 同时能适应供 电保证性稍差和熔炼品种多变的场合 . 有心炉 一般多用于大中型容里的炉子 , 作为黑色金属 的保温和有色金属的熔炼 、 保温 , 且宜于不停 电或少停电以及品种单一 、 生产连续的场合 ②不 同频率无心炉的对 比 电磁力与电流频率的平方根成反 比,因此频率越低搅拌力越大 , 从抑制驼峰来看 , 以 频率高些为宜 因此 , 在同样的电磁力下 , 频 率高可输出更大的单位功率 . 从温度和合金成分均匀性考虑 , 采用较 低频率以获得较大搅拌力为好 从提高炉衬寿命看 , 也是搅拌力小为佳 , 以减少对炉衬的冲刷和蚀损 , 故希望频率取高 一些 . 中频 , 尤其是高频 , 由于 采用特殊的变 频电源 , 其产生的谐波会对供电系统造成污染 . 其发射的电磁波也会在空间对无线 电波产生干 扰,必须增加投资设法消除 , 这是高 、 中频无 心炉不利的一 点 频率高 、 磁场强 , 易于产生局部涡流引 起壳体 、 框架等金属构件发热 , 也是高中频炉 子 的弱点 , 增加技术复杂性 , 设计 中要设法消 除.适用范围 从容上看 , 炉容与频率成 反 比趋势 , 工频炉容量多在 以上 , 中频 多大于 , 而高频炉可小到 以下 从 熔炼金属品种看 , 工频炉多用于铸铁 , 也用于 钢和有色金属 , 中频炉多用于炼合金钢 , 也可 用于铸铁 、 有色金属等 , 而高频炉则多用于某 些特殊合金 , 稀有金属和贵重金属等 . ③几种保温炉的对比 目前常用 的保温炉为有心炉 、 长线圈无心 炉、短线圈无心炉 种 除上述分析的有心炉 与无心 炉优缺点外 , 此处补述一下短线圈炉 . 这是一种界于前两者之 间的保温炉 既具有无 心炉使用灵活等优点 线圈只 占增祸下部 高度 , 上部炉衬可以加厚保温层以提高其热 效率 , 又相当于有心炉的熔池部分 从以下 方面对比看 , 短线圈炉均处于另两者之间 能低中高弱中强低中高炉种炉容有心炉 大 短线圈炉 中 长线圈炉 小 投资额 搅拌性 ④感应熔炼 保温 炉的选型 综合上述 各点 , 对 大面广的几种非真空熔炼 保温 炉 可参照表 选用 裹 非弃空感应烙炼炉的选用 比 比较项 项中匆匆,,

工妞导电 电 春合 合无无无已 妒妒妒妒妒妒妒妒妒妒用悯护 护炉炉长长长长线日 日 短线圈 圈圈圈熔熔炼 炼钢钢金金属 属 铸铁 铁炉炉子 子 重有色 色容容皿 皿 轻有色 色叼叼】侧洲 作 作业 业 仪卜 】 仪旧 旧方方式 式】'

以熔熔炼 炼卜】的的或或保 保 连续式 式沮沮沮间歇式 式主主要 要 熔炼 炼经经济 济 保退 退指指标 标 能耗 耗冶冶金 金 投资额 额效效果 果 金胭烧损 损成成成分均匀性 性・比较项中数字小者为佳 选型时要综合考虑各 比较项 , 将各项数字相加 , 总和数值小者优先选用 比较项中 一 号者为不宜选用 感应加热炉的选用 ①感应加热炉的主要优点 节省能源 , 一般燃料炉的效率为 , 而感应加热可达 一.可实现少 、 无氧化加热 . 以碳钢为例 , 燃 料炉烧损量为 一,而感应加热下 降到 一.这除可节省材料外 , 且可延长 模具寿命 , 提高锻件精度和改善内在质量 . 易于实现机械化 、 自动化操作 , 工艺重 复性好 . 设备体积小 , 占地面积少 , 方便于设置 在生产线 自动线或流水线 上使用 . , 无高温 、 少污染 、 劳动强度小 , 工作环 境好 . ②感应加热炉的选用 感应加热炉可用于 压力加工前的加热 , 如锻造 、 挤压 、 轧制等和 一些热处理加热以及其他一些场合的加热 . 由 于被加热材质 、 形状和工艺要求的多变 , 所以 多为非标设备 , 一般均要先弄清楚工 艺条件 , 技术要求 、 成套范围等 , 才好拟定初步技术方 案,核算产品价格 , 为此 要确定以下各项 炉料的材质和规格尺寸 , 并根据生产实 际定出代表品种 , 作为设计和验收的依据 . 一 般以产量最大者作为代表品种 . 工艺参数 , 如生产率或加热节拍 , 加热 温度和温度分布 径 向温差和轴 向温度分布 , 淬火 区和淬硬层深度等 . 技术要求 , 如产品成套范围 , 机械化 、 自 动化水平 , 测温方式等 . 现场条件 , 如电 、 水、气等能源条件 , 与 主机关系 以及场地布置要求等 . 根据 以上各项要求 , 确定加热炉的功率和 频率 , 选定 电源 , 制订炉子方案 . 感应电热设备的成套 感应 电热设备是一种多学科 、 配套复杂的 产品 , 从专业上看 , 包括了电工学 、 电子学 、 热 工学 、 冶金学和电磁场理论 、 机械制造专业 以 及耐火材料和流体力学等 . 产品成套一般分为 机械和电气两大部分 . 机械部分主要包括炉体 、 机械传动和水冷 却系统等 . 炉体由炉壳 , 炉盖 , 感应线圈 , 导磁体 , 炉 衬等组成 机械传动可 以采用液压 、 气动或电 机传动等方式 , 实现炉体倾转或上下炉料 , 炉 盖启闭和其他操作 水冷系统有开放式和闭环 式两种 , 并有水压 、 水温保护 . 电气部分含电源和 电控 . 电源分工频电源和变频电源 . 工频电源是 以 三大件 , 即电源变压器 , '

补偿和平衡电容器 以及平衡电抗器为主的常规工频供电线路 . 变频 电源有中频 、 超音频 、 高频和超高频等不 同频 段.中频电源 由机组式过渡到晶闸管变频式 , 现 正在开发 中频和超音频新型电源 高频则 以 管取代电子管 , 也已形成系列产品 电控线路则由过去的继电线路过渡到 程序控制器 , 要求更高时则可采用微电脑实现 工况的监控 . 感应电热设备的主 回路示于 图吾呻田 公讨图感应电热设备主回路示惫........