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1、中频感应电炉(设备篇),概述(感应炉组成、电源装置、工作原理)中频感应电炉的筑炉技术,2023/10/6,2,一、概述,工频感应炉：是以工业频率的电流（50Hz或60Hz）作为电源的感应炉。我国采用50Hz的电源。工频感应炉不需要变频设备。工频感应炉主要用于铸铁的熔炼，此外还可用为保温炉使用。中频感应炉：所用电源频率在15010000Hz范围内，其常用频率在1502500Hz范围内。中频感应炉需要变频设备。中频感应炉广泛地用于钢与合金的生产部门，而且在铸造部门也得到了广泛的应用。高频感应炉：所用电源的频率在10000Hz以上，最高达1MHz。高频感应炉需要变频设备。高频感应炉的容量因受电源功率
2、的限制，一般在100kg以下。高频感应炉主要用于实验室进行科学研究。高频电源设备可以配置淬火设备，用于热处理部门进行机械零件的表面淬火。,2023/10/6,3,一、概述,中频感应炉的设备可分为机械设备和电气设备两大部分。机械设备包括炉体、倾炉装置及水冷系统。电气设备包括中频电源、补偿电容器组及电气控制保护系统。中频电源是中频感应炉的关键设备，为了提高电气设备的利用率，通常一套电源设备配置两台炉体，一台炉体生产使用，另一台炉体备用。当一台炉体的坩埚用坏了需要拆换时，电气设备可以接到另一台坩埚已制作好的炉体上，继续工作。炉体轮换工作，而电气设备不停歇。,2023/10/6,4,1 中频感应炉的组
3、成,感应炉的构造见图1，用铜管单层卷制成感应线圈，而在水冷感应线圈内有耐火材料打结的坩埚用以容纳熔炼金属。感应炉通常由4部分组成：电源、炉体(主要是感应圈以及感应圈内用耐火材料制备的坩埚)、电容器组(用来提高功率因数)、控制和操作系统。,2023/10/6,5,感应炉的炉体结构图,1.感应器2.坩埚3.转动轴4.炉架5.电源线6.倾炉液压缸采用单缸或双缸液压系统倾炉是应用最广泛的方法。它具有操作平稳，结构紧凑等优点。,2023/10/6,6,2023/10/6,7,2 中频感应炉的电源装置,中频感应炉的电源装置主要有中频发电机组、可控硅中频电源和倍频器三种。中频发电机组中频发电机组是较早采用的
4、中频感应炉电源装置，在60年代以前居感应炉电源的统治地位。它是由电动机拖动中频发电机发出中频电源的，其原动机就是普通的交流或直流电动机。中频发电机又分为普通中频发电机和感应式中频发电机两类。普通中频发电机的输出频率低于500Hz，而感应式中频发电机的输出频率最高可达10kHz，故感应式发电机应用较普遍。中频发电机组供电的感应炉的主电路如下图所示。主电路包括断路器、中频发电机组、电容器及感应器线圈等。,2023/10/6,8,2023/10/6,9,2 中频感应炉的电源装置,可控硅中频电源可控硅中频电源（晶闸管变频器电源）是近年来随着电力电子技术的发展而发展起来的新型感应炉电源装置。1966年瑞
5、士制造出第一台可控硅中频电源设备。我国于1971年制造出可控硅中频电源设备，此后逐渐形成系列，并逐步取代了中频发电机组。由可控硅中频电源供电的感应炉主电路如下图所示。由于可控硅中频电源克服了中频发电机组的一系列缺点，因此得到了广泛的应用。但使用中必须注意它的过载能力较差的弱点。,2023/10/6,10,2023/10/6,11,2 中频感应炉的电源装置,倍频器倍额器于20世纪初在国外出现，直到50年代才应用于感应炉上。倍额器是适合于大型感应炉的电源，容量大、效率高、制造简便，国际上仍有广泛应用。倍频器实质上是一个结构特殊的倍频变压器，常见的是三倍频变压器，在其初级线圈中通入工频电流(我国工频
6、是50Hz)。在其次级线圈即可得到三倍于工频电流的中频电源。,2023/10/6,12,2 中频感应炉的电源装置,由三倍频器供电的感应炉主电路见下图。三倍频器的主要设备是一个与饱和电抗器形状相似的变压器。接线方式有两种（如图示）。大功率的三倍频器多采用图中a的接线方式。变压器的铁芯工作在饱和状态，当外施三相正弦交流电压时，变压器线圈中的会发生畸变，除基波外尚有显著的3次谐波，三相中3个3次谐波电流方向相同，大小相等，在变压器次级绕组中也感应出谐波电势。由于相位相同，3次谐波振动最大，而所含的奇次谐波很弱。这样负载中通过的主要是3次谐波电流。三倍频变压器的铁芯应使用低损耗的硅钢片来制作，在理想的
7、条件下，三倍频电源装置的效率可达90以上。轻载时效率很低。三倍频电源装置优点：是一种静止的电源装置，噪声和振动小，过载能力大，电气系统简单，造价低，维护方便。,2023/10/6,13,2023/10/6,14,2023/10/6,15,3 中频感应炉的工作原理,感应炉类似1台空气芯(没有铁芯)的变压器，感应圈相当于变压器的主线圈，坩埚中的炉料相当于变压器的副线圈，但这个副线圈只有一圈而且是闭合的。当感应圈接通交流电源时，在感应圈中间产生交变磁场，交变磁场切割坩埚中的金属炉料，在炉料中产生感应电路，所以在炉料中同时产生了感应电流“涡流”，炉料就是靠“涡流”加热和熔化的。感应炉熔炼是根据电磁感应
8、原理，靠感应圈把电能传递给要熔炼的金属,在金属内部将电能转变为热能，以达到熔炼目的。感应圈与熔炼的金属不是直接接触的，电能是通过电磁感应传递的，这就是感应炉与电弧炉等其它电炉在作用原理上的不同之处。,2023/10/6,16,3 中频感应炉的工作原理,加热电源向感应圈通入交变电流而产生同频率的交流磁通，在感应圈内的炉料产生感应电动势，使炉料发热，按此原理进行的加热称为感应加热。为了将炉料加热到一定温度使之熔化，要求炉料中的感应电动势e尽可能地大。这有两条途径：增大通过线圈的电流I或提高电源频率 f。在感应炉中，采用较高频率的电源，则磁场就较强，在同一金属内所产生的功率密度就较大，炉料受热速度较
9、快。感应电流及炉料发热量的大小，不仅与炉料的外形有关,还与材料有关，与金属炉料的电阻率、磁导率有关。,2023/10/6,17,3 中频感应炉的工作原理,在冶炼过程中，可以看到熔化了的金属液在坩埚的中心部分向上隆起（“驼峰”现象），上下翻腾。这是因为在金属液中被感应生成的涡流的方向与感应圈中通过的电流方向正好相反，因此在它们之间产生了互相排斥的作用；另一方面，可以设想把坩埚内的外围金属柱分成一系列平行于感应圈的“圆环”，因为它们之间感应电流方向相同，这些“圆环”之间将互相吸引，造成外围液体金属柱力图压缩。这样，使熔化了的金属液被推向坩埚中心，引起搅拌。电磁搅拌作用有利于夹杂、气体的排除及温度、
10、合金成分的均匀化，但使金属液中部突起，必须增加渣量才能覆盖熔池，而渣量增加对炉衬寿命是不利的，因为当猛烈搅拌时，一部分炉渣可能被带入金属熔池，使金属加渣，此外还会增强金属液对坩埚壁的机械冲刷。,2023/10/6,18,2023/10/6,19,2023/10/6,20,二、中频感应电炉的筑炉技术,中频感应电炉的坩埚是在一系列物理、化学作用条件下进行工作的。在工作过程中，它要承受熔炼过程中的高温作用；加料时，金属炉料对其的冲击；炉渣的化学侵蚀以及间断生产时所产生的急冷急热的温度变化等。使用中坩埚因裂纹、局部侵蚀和局部剥落等因素而造成损坏，甚至引起“穿炉”。所以，坩埚质量(包括坩埚打制的质量和使
11、用过程中的维护质量)的好坏将直接影响生产的顺利进行。,2023/10/6,21,1 坩埚的打制技术,A 坩埚打制前的准备（1）打制工具（见图l）捣固锤。由钢板与圆钢焊成，用来打结炉底和炉壁。捣固锤的锤头根据捣打坩埚不同位置而制成相应的形状，如图la所示为打结炉底用捣固锤，图1b为打结炉壁用捣固锤。捣固叉。见图1c，其作用是用来划毛已捣固好的打结表面，使后续打炉料和已捣固好的打结表面在打结时能紧密结合。捣固叉由圆钢焊接制成，制作时，齿头不应太尖利，以免划破、损坏石棉布等绝缘隔热材料，造成打炉材料在坩埚打制或使用中的泄漏。此外，为方便使用，叉头最好具有一定的随形弧度，以便划毛坩埚模边缘的炉衬。,2
12、023/10/6,22,2023/10/6,23,A 坩埚打制前的准备,（2）坩埚模 坩埚模（见图2）用于打结时形成坩埚（炉膛）的尺寸。根据其制作材料的不同，分为金属模与石墨模二种。金属模。金属模由钢板卷制焊成或铸造而成。一般做成中空的，根据使用状况，又分为一次性金属模（即炉子打结完毕，坩埚模不必从炉膛中起出，随同炉料一起熔化掉）与永久性金属模（即每次炉子打结完毕，将柑祸模从炉中取出，反复使用）。石墨模。石墨模由石墨电极加工而成。主要是利用石墨模在烘烤、烧结过程中的感应加热作用，充分烧结坩埚。但由于其不易取出，一般不使用。,2023/10/6,24,2023/10/6,25,A 坩埚打制前的准
13、备,（3）坩埚模制作时应注意的有关事项坩埚模决定了坩埚(炉膛)的尺寸，因而直接影响着坩埚的使用状况。若坩埚模圆度在增祸打制时发生变形，不仅不易取出，而且会造成炉衬各处厚度不均，从而影响坩埚使用寿命。如坩埚模尺寸设计过小，则造成炉衬厚度过大，坩埚厚层内的磁力线起不到感应加热的作用，降低设备的电效率及功率因数值。若坩埚模尺寸设计过大，则炉衬厚度不足，会造成坩埚散热严重，经受冲击的能力降低，缩短坩埚使用寿命。因此，坩埚模在制作时，除了要具有准确的儿何尺寸，还应有较好的几何形状及外壳强度。为方便起模，坩埚模应具有一定的锥度，其外表面要无锈、光滑，焊接处要尽量磨光。为便于烘炉时坩埚内气体的排出，允许在金
14、属模上均匀地钻一些35mm的出气孔，但不得影响其强度。,2023/10/6,26,A 坩埚打制前的准备,（4）隔热绝缘层 隔热绝缘层是坩埚炉与感应圈内壁之间的填充层，用以提高感应圈的耐压性能，减少炉子的热损失通常用做填充层材料的有云母纸、石棉布、石棉板和玻璃丝布等。,2023/10/6,27,B 坩埚用材料,感应炉坩埚要求有下列特点：（1）较高的耐火度。炼钢坩埚要求有1700。（2）稳定的物化性质。要求坩埚制品耐熔渣和钢液浸蚀；（3）有良好的抗热震性及高温强度；（4）有一定的绝缘性能；（5）较小的导热性；（6）成本低，无污染。常用的制造坩埚的耐火材料有镁砂，镁铝尖晶石和石英砂 3种。其中，镁砂
15、可分为普通烧结镁砂、热选镁砂（优质烧结镁砂）、海水镁砂和电熔镁砂。常用的添加剂是硼酸（H3BO3），其作用是降低砂料的烧结温度，促进镁铝尖晶石的合成，并且改变坩埚的体积变化率。,2023/10/6,28,2023/10/6,29,B 坩埚用材料,根据打结坩埚用耐火材料的性质，分酸性、碱性和中性三种坩埚用耐火材料。（1）酸性耐火材料 坩埚由于其主要化学成分为硅砂，所以不适合冶炼高锰钢、含铝及含钦的钢种。表l列出了常用酸性坩埚材料配比。制作酸性坩埚采用硼酸作粘结剂，加入量为1.7%2.0%（砂料重的百分比）。硼酸的化学成分及粒度要求见表2。,2023/10/6,30,2023/10/6,31,B
16、坩埚用材料,（2）碱性耐火材料坩埚碱性耐火材料坩埚适合冶炼铸铁、碳钢和各种合金钢。主要化学成分为镁砂。镁砂分冶金镁砂与电熔镁砂二种。表3列出了几种常用碱性坩埚材料的组成。要注意的是，在使用冶金镁砂时，应先经过磁选，消除其中的含铁杂质，保证钳竭的绝缘性能。冶金镁砂的化学成分见表4，制作碱性坩埚所用的粘结剂有硼酸、水玻璃等，其加入量见表5。,2023/10/6,32,2023/10/6,33,2023/10/6,34,B 坩埚用材料,（3）中性耐火材料坩埚 中性耐火材料坩埚适用于生产铸铁、碳钢和各种合金钢。主要成分为高铝矾土熟料。生产中采用特级或一级高铝矾土熟料。表6列出了几种常用中性坩埚材料的颗
17、度组成。高铝矾土熟料技术条件见表7。,2023/10/6,35,2023/10/6,36,2023/10/6,37,B 坩埚用材料,制作中性炉衬时常采用磷酸(60%浓度)，水玻璃等作粘结剂，其加人量见表8。,2023/10/6,38,2 坩埚打结材料的混制及坩埚打结,坩埚的制作方法可以分为炉外成型坩埚、炉内成型坩埚和砌筑坩埚三种。炉外成型坩埚是将耐火材料和添加剂等混合搅拌均匀装入模具内加压制成坩埚，然后烘干再装入感应器内。适用于200kg以下的小炉子。其优点是更换方便。,2023/10/6,39,炉内成型坩埚是将耐火材料和添加剂等混合搅拌均匀在感应器内打结成型。现在绝大部分中小容量感应炉都采用
18、此法制作坩埚。大容量坩埚(2t)采用振动成型法。方法：第一步，按规定的粒度配制好砂料，并与添加剂混合。采用湿法打结时，可加入12的水分。第二步，在感应器内侧铺以玻璃纤维布和石棉布。第三步，进行炉底打结。第四步，放入坩埚型芯，即控制坩埚形状和容积的胎具。第五步，炉口打结。由于炉口区不易烧结，必须在砂料中增加细粉料的比例，或添加适量的黏土、水玻璃等，以得到较结实的水口。,2 坩埚打结材料的混制及坩埚打结,2023/10/6,40,2023/10/6,41,大容量感应炉坩埚，采用人工打结成型，质量很难保证，常采用振动成型法。这样不但改善了劳动条件，还节省了制作时间。振动成型法所用设备为振动筑炉机。它
19、由气动振动机、炉底振动块和炉壁振动器组成。,2023/10/6,42,2 坩埚打结材料的混制及坩埚打结,砌筑式坩埚是采用特制的耐火砖（弧形砖）和填充料（在内外层砖之间，垫耐高温和可压缩的绝缘材料）在感应器内砌筑成一定容量和形状的坩埚，这种方法主要适用于5t以上较大容量的炉子。这种坩埚一般都采用镁铝尖晶石等特制的耐火砖砌筑。也有采用酸性耐火砖砌筑的。优点是制作时间短，更换方便，减少烘烤时间。,2023/10/6,43,2 坩埚打结材料的混制及坩埚打结,A 坩埚打结材料的混制坩埚打结材料的混制是采用人工或机械将耐火材料和粘接剂充分混匀。坩埚打制分干法打结和湿法打结。采用坩埚干法打结工艺，制得的坩埚
20、致密度高。但由于打坩埚时，粉尘较大，不利于操作者的健康，所以通常采用湿法打结工艺，即在混制坩埚材料时，加入适量的水。但应注意的是：加入水分以后，在烘炉时，由于水汽逸出而使炉衬的致密度受到影响，炉衬的干燥时间也需延长，同时还有损感应器的绝缘性能。混制好的打结料可用手握成团，且不粘手，料团上留有清晰的手纹。,2023/10/6,44,B 坩埚打结工艺,（1）炉子底部及上口砌耐火砖，砖缝2mm，并用混制好的打结料填实。（2）彻底清除感应器表面的灰尘与细小的粘附铁屑，然后铺设隔热绝缘材料，并使其紧贴在感应器的内壁上，用胀圈胀紧。铺设时，避免隔热绝缘材料横向搭接，纵向搭接宽度应在100mm左右。（3）采
21、用薄层加料，逐层打结工艺。随着炉膛直径的变化，每次加料高度约3050mm。捣固叉要能从上层插到下层。一次加料量如果过多，会使上下层交界处粗料富集，而出现分层。（4）加料时，尽量低倒，均匀分散、铺平。不可倒成一堆。（5）打结时，捣固锤垂直下捣，先轻后重，落点均匀，用力一致，保证打结处致密。打结致密的衡量标准是以捣固叉插人困难，手腕感到有明显反击力。打结过程中，不可将石棉布等绝缘隔热层损坏。（6）打完一层后，用掏固叉轻轻拨松打结层表面，然后再加人下一层打结料，继续打结。,2023/10/6,45,B 坩埚打结工艺,（7）打结炉底层时，先边缘后中心，有次序地逐排打结。（8）打完炉底层后，安装好坩埚模
22、，做到安放平衡、端正。为防止坩埚模在打结时移动或上浮，在坩埚模定位以后，模内可放入压铁压紧，模的四周要用木楔楔牢。（9）打结炉衬时，先绕着模具外缘均匀打实，然后，再逐次向外打结。打完一层后，用捣固叉轻轻拨松打结层表面(以利打结层上下层密结)，然后再加人下一层打结料，继续打结。直至炉领处。（10）打结炉领与炉嘴时，为提高其烧结强度，抵抗金属炉料的冲击，可往打结料内再添加一定量的水玻璃粘结剂(一般加入量为10%)或添加粘土水玻璃(加入量为20%+3%)作为粘结剂。,2023/10/6,46,B 坩埚打结工艺,（11）炉口、炉嘴用小锤锤实，用压勺压光、修平，靠坩埚内侧要留有倒角。（12）打结过程中，
23、严防杂物(尤其是金属)掉入炉内。（13）连续打结，一次完成。（14）打结完毕，用压缩空气或刷子清除掉落在感应器表面上的灰尘、砂粒等杂物。打结好的坩埚应是炉衬厚度均匀，各打结层密结，无偏层、分层现象，并具有较大的体积密度，且炉衬各部分都均匀一致。,2023/10/6,47,C 坩埚的烧结,坩埚烧结就是通过使耐火材料的基体在高温下发生再结晶，使杂质达到最合理的重新分布，从而使坩埚成为一个整体，并且有合适的烧结结构及光滑的表面，以满足冶炼要求。烧结好的坩埚应是烧结层占炉衬厚度的30%，最小应有1015mm。如果烧结层太薄，则无法承受加料时的机械冲击与高温时钢液的冲刷。反之，烧结层太厚，则往往会裂穿，
24、（但应指出，很厚的烧结层是在炉子使用后期才会出现的)，过渡层（半烧结层）约占炉衬厚度的3040，作为缓冲层的松散层（未烧结层）占3040。,2023/10/6,48,C 坩埚的烧结,烧结时要求做到：低温缓慢烘烤，高温满炉烧结。使用的第一炉炉料应洁净、无锈且含杂质少。最好往炉内加入5%左右的碎玻璃，以使炉衬烧结成釉质表面。250kg中频感应电炉坩埚烧结工艺见图3。,2023/10/6,49,C 坩埚的烧结,炉内成型的烧结方法有两种：高温烧结，18001900；低温烧结，低于1700；镁砂坩埚的高温烧结，四个阶段：第一阶段，850以下，砂料脱水；第二阶段，8501500，低熔点化合物开始熔化；第三
25、阶段，15001700，新生化合物开始形成，坩埚体积急剧收缩，密度和强度显著增加；第四阶段，17001850，得到较理想的烧结层厚度和坩埚断面的烧结结构。,高温烧结的烧结厚度较大。低温烧结的烧结厚度较小。,2023/10/6,50,C 坩埚的烧结,镁砂坩埚的低温烧结。分两步：第一步利用感应加热；通过钢板型芯使砂料加热至1300，达到初步烧结。然后取出型芯，装入低碳钢料或工业纯铁进行第二步烧结，利用钢液温度来加热砂料。过程分三个阶段：850以下；8501400；15001650。,2023/10/6,51,C 坩埚的烧结,镁铝尖晶石坩埚都采用高温烧结，三个阶段：850以下；8501400；130
26、01700。,2023/10/6,52,C 坩埚的烧结,石英砂坩埚的低温烧结。过程大致分三个阶段：850以下；8501300；13001600。,2023/10/6,53,D 洗炉,冶炼合金及高质量合金钢时，坩埚经过烧结后不能马上进行冶炼，还需要进行洗炉，经洗炉后才能进行正式冶炼。这是由于：(1)坩埚烧结层晶界上有大量液相，冶炼时会有一部分进入合金液。(2)坩埚表面空隙较多，气体和不洁净物也较多。(3)坩埚烧结后降温速度很快，相应数量的固溶于方镁石晶粒或玻璃相中的高熔点杂质来不及析出，烧结层未达到最好状态。(4)炉口部分温度较低，需进一步烧结。洗炉的目的如下：(1)进一步使坩埚烧结，析出高熔点
27、杂质，提高烧结层的软化点，使坩埚表面钝化。(2)由于熔融金属的渗透作用，使坩埚表面空隙减少，在正式冶炼中使合金液与坩埚材料间的反应降至最低程度。,2023/10/6,54,D 洗炉,冶炼一般合金钢和碳素钢时不需要洗炉，坩埚烧结后，合理安排冶炼钢种即可开始正式冶炼。洗炉用工业纯铁(或镍)进行，一般洗两次炉。洗炉装料量比正式冶炼时的装料量多510。小容量坩埚还可以更多一些。洗炉最高温度要高于正式合金或钢种的最高冶炼温度，洗炉第一炉在最高温度下保持时间不少于40min，第二炉可适当缩短。,2023/10/6,55,3 坩埚的日常使用和维护,A 坩埚主要的日常使用规范 坩埚使用初期烧结层很薄，任何机械
28、冲击与强烈的电磁搅拌都会引起坩埚破裂。因此，不允许倒空炉内钢液再加料，以防加料时产月几较大的应力冲击。同时采用适当的功率熔炼，避免过强的电磁搅拌损坏坩埚。每次开炉前，严格检查坩埚情况，如坩埚的直径和高度变化、炉衬有无裂纹或损坏、炉底有无凹坑以及炉口、炉嘴是否损坏等。一发现坩埚损坏，应及时予以修补。为减轻坩埚侵蚀，应使坩埚工作温度不超过钢液的出钢温度。锈蚀严重的炉料不要使用，回炉料上的型砂须清理干净后方可使用。长期使用不经处理的硬水，会使感应圈内逐渐形成水垢，造成冷却水道截而积变小，冷却水流量不足，从而降低对钳锅的冷却效果。因此，要定期检查感应圈冷却水道畅通状况。如有堵塞，及时清理。如条件允许，
29、最好对硬水进行软化处理。,2023/10/6,56,B 坩埚的维护和修补,坩埚使用过程中，尤其是到使用中后期，每熔炼一炉后，均应仔细检查坩埚状况，若发现裂纹或局部损坏，应及时进行修补。坩埚维护和修补一般分为冷补工艺规范和热补工艺规范。坩埚冷补工艺规范 开炉前，先将损坏部位的炉渣，残钢清理干净，将裂纹扩大呈60的缺日，用水玻璃或硼酸水溶液刷一下，然后将混匀的打结料填入此处，用木锤打紧，最后将表面抹平，用随形的金属料块压好，再加人其余料块，即可送电进行生产。炉底的处理与炉壁的处理有所不同。当炉底出现凹坑需要修补时，首先铲除凹坑内的炉渣、残钢，然后将打结料填入坑内，用平锤打实。修补处高出周围炉衬20
30、30mm，打实后用刮板刮平，用比较平整的炉料压上，再轻轻地加人其他炉料，低功率送电烘烤。熔化一炉后，炉内需留有钢液，避免下炉加料时金属料块碰坏炉底。,2023/10/6,57,B 坩埚的维护和修补,坩埚热补工艺规范 对熔炼过程中出现的局部损坏，可采用热补工艺予以修补。其工艺要点是：将炉内钢液全部倾空，迅速清除掉增祸损坏处的钢液和钢渣。将顶先混好的补炉料填于此处，井迅速打紧，用随形的金属料块压好，防止后续炉料将其损坏。加入其余金属料块，送电烧结一会，就可继续进行生产。,2023/10/6,58,4 中频感应熔炼炉的使用与维护（1）,A开炉前的检查工作(1)检查坩埚内侧壁炉衬和出钢口交界处有无裂缝
31、，坩埚底及渣线部位炉衬有无局部蚀损。(2)检查感应线圈表面、匝间、底部有无导电尘屑和铁液飞溅物，须清除干净。(3)试运行油泵，检查液压系统压力及泄漏，检查倾炉装置和炉盖动作是否灵活、平稳，发现问题及时解决。(4)坩埚内装入适当炉料，打开外循环水源阀门，使水分配器进水压力表指示达到设计要求(一般为0.20.3MPa)，观察感应线圈、水冷电缆、上下水冷圈、磁轭、短路环等各支路水流量(是否畅通)，进水温度是否达到要求(高于5，低于35)；启动内循环水泵，使中频电源柜内其进水压力表指示0.1MPa，并观察各支路回水是否畅通；检查水箱水位，若低于下限水位应补充纯净水至上位水限(严禁添加自来水)，检查内外
32、循环各支路管路是否老化、破损、渗漏、堵塞等，发现问题及时处理。,2023/10/6,59,4 中频感应熔炼炉的使用与维护（2）,B 开机、停机操作(1)合上进线低压柜开关，观察三相进线电压表指示是否正常；将调功电位器旋钮调至最小位。(2)按“控制电源接通”钮，经23s后，按“主电路接通”钮，再按“逆变起动”钮，中频电源开始工作，直流电压表、电流表、中频频率表、功率表均有指示。(3)启动成功后，慢旋调功电位器至所需输出功率。如果中频没有建立(即启动失败)，按“逆变停止”钮，使之复位，再重新按“逆变启动”钮即可。(4)停机时，先将调功电位器旋至较小位置，再按“逆变停止”钮。(5)需较长时间停机时，
33、先按“逆变停止”钮，再按“主电路断开”钮，最后按“控制电源断开”钮，顺序不得颠倒。此时,可关闭内循环(中频电源、电热电容器)冷却水，但外循环(感应线圈、水冷电缆等)冷却水须待炉衬表面温度降至100以下时方能关闭。,2023/10/6,60,4 中频感应熔炼炉的使用与维护（3）,C 使用中操作项(1)随时观察内外循环冷却水温度、压力、流量，发现某支路水流量小、渗漏、堵塞或温度过高时，应降低功率运行或立即停机进行处理，如发生外循环冷却系统停电或故障停泵使感应器断水，应立即打开自来水或高位贮备水箱向感应器供应冷却水。(2)随时观察中频电源柜门上指示仪表，及时调整中频功率的输出，以获得最佳熔化效果，避
34、免长期低功率运行，影响电源利用率和功率因数。(3)正常运行时若突然出现保护指示，应先将调功钮旋至最小位置，并立即按“逆变停止”钮，再重新起动，若起动不了或仍出现保护应查明原因及时排除。,2023/10/6,61,4 中频感应熔炼炉的使用与维护（4）,(4)若出现紧急或异常情况时，如不正常响声、气味、冒烟、打火或输出电压急剧下降、输出电流急剧升高且中频频率较正常运行时升高，可能是炉衬变薄、渗漏钢液、感应圈匝间短路,应立即按“逆变停止”钮停机，及时处理，防止事故扩大。(5)加料、扒渣时应适当调低功率，倾炉出铁液时须将变频电源置于“逆变停止”态。(6)冷炉冷料熔化时，开始应低功率送电约10min。然
35、后逐渐升高功率至额定功率的20%30%约15min，以使炉衬冷却时在坩埚壁四周出现的细小裂纹愈合，最后将功率调至额定输出值。(7)热炉衬冷料熔化时，开始装料只能装到坩埚高度的50%处，待电流下降至能使电压升高到额定值时，再继续往坩埚内加料；因冷炉料电阻系数小，电流较大，调节电压受电流限制而影响功率输出。,2023/10/6,62,4 中频感应熔炼炉的使用与维护（5）,(8)生产过程中，不允许一次性装料过满甚至超出炉口。因感应圈的上端一般有三匝不通电的水冷圈，感应圈上端面以上炉料磁场弱，主要靠下面铁液传递热量加热，故熔化速度慢；同时由于不能盖炉盖，大量热能通过炉口散发，降低熔化率；另感应圈上端的
36、坩埚及与炉嘴结合部炉衬不易夯实，烘炉不完善，烧结不好，但其承受的机械应力最大，故此段最易发生漏炉，因此坩锅内熔铁面须控制与感应圈上端面齐平。(9)中频炉炉料块度应根据电源频率考虑。500Hz中频电源合适的炉料块度为8cm；1000Hz中频电源合适的炉料块度为5.7cm。小容量中频炉空炉时坩埚底部加小料块使之紧密，中部加大料块，缝隙间填小料块，上部炉料可适当稀松，严禁大料块直接往坩埚底部投掷。,2023/10/6,63,4 中频感应熔炼炉的使用与维护（6）,(10)经常观察炉内熔化情况，炉料尚未完全熔化之前应及时补充加料。发现搭棚及时用钢钎捅散，使炉料下沉至钢液中，以免搭棚时，上部炉料搭接不能进
37、入下部钢液，使下面较少钢液在额定功率下温度急剧上升，超过炉衬材料熔点而发生穿炉。(11)一炉钢液完全熔化后应及时扒渣、测温，达到出炉温度及时出炉。出炉完成后要检查炉衬壁及与炉嘴的结合部，发现损坏应停炉修补，坩埚壁损超过原壁厚的1/3时，需拆除重新筑炉。,2023/10/6,64,4 中频感应熔炼炉的使用与维护（7）,D 筑炉、烘炉等操作(1)筑炉之前要选择合适的坩埚模，坩埚模需采用610mm厚的钢板卷制焊接而成，模体带有一定锥度，焊接处应作连续焊接(以免通电时接缝处打火，造成电流不稳甚至过流保护)。模外表面焊接处应铲平磨光，清除氧化铁锈(以免渗入炉衬与之结渣，影响炉衬寿命)；坩埚模外表面要光滑
38、平整，特别是侧壁与底部相接圆弧应选择较大为宜(通常取炉衬内径的0.1倍为最大容许圆弧半径)。,2023/10/6,65,4 中频感应熔炼炉的使用与维护（8）,(2)填筑新炉衬须严格按筑炉工艺，填筑过程中应避免铁磁等物质混入筑炉材料中；坩埚模放置时应紧压于感应线圈中心。夯结炉衬前可以在坩埚内装一定量干净炉料块，防止坩埚移动。(3)严格按烘炉曲线烘炉烧结，通过调节电压严格控制中频输出功率以控制升温。烧结过程中最高电压不能超过额定电压的70%80%。严格控制冷却水流量,在炉温升高过程中逐渐增大水流量。烘炉温度达1100左右时，应装入清洁无锈回炉料，逐渐提高功率至额定值，继续加料至金属液面与炉衬上端口
39、齐平。温度达烧结温度(约1550)时，降低功率保温34h，出炉。,2023/10/6,66,4 中频感应熔炼炉的使用与维护（9）,(4)每天熔炼结束时，为避免炉衬迅速冷却产生裂缝，可在坩埚内装入第二天需熔化的炉料，盖好炉盖，堵住炉嘴且适当调小感应圈冷却水流量。(5)新筑炉衬须连续熔化三炉以上才允许停炉搁置。(6)炉台下，尤其水冷电缆落地处，不得堆放金属炉料及其它杂物，以免磨损水冷电缆绝缘外套或金属物中频感应发热损坏水冷电缆绝缘外套；炉台下不允许积水积油(以免水冷电缆长期浸泡而损坏等)。,2023/10/6,67,4 中频感应熔炼炉的使用与维护（10）,E 维护（1）水冷却系统1)做好点检、巡检
40、。检查水温、水压、水流量，检查软管有无老化、破损、渗漏，发现问题及时停机处理。2)严格控制进水温度(5进水温度35)。进水温度过高，使感应圈工作温度升高(据计算，感应圈工作温度每升高10，则中频感应炉的额外电能耗将增加4%)，同时，易使感应圈内壁及晶闸管、平波电抗器、电容器通水管道内结垢，降低冷却效果，导致元件发热损坏。进水温度低于环境温度结露点，将使水冷电气元件表面出现凝露水珠，造成漏电、接地、短路而损坏电气元件。3)水质需每季检查一次，尤其外循环敞开式冷却塔须定期清洗，其塔的风机、喷嘴、填充料及管道过滤器需定期检查、修理。4)水-水热交换器每年清洗一次，内循环冷却水每半年换一次纯净水。5)
41、在冬季炉子需长时间停用时，须排空系统冷却水，防止管道冻裂。,2023/10/6,68,4 中频感应熔炼炉的使用与维护（11）,（2）液压系统1)每天对油缸、阀的密封进行泄漏检查。2)每周对油泵运行状况及油位进行检查。3)每季检查清洗一次油过滤器，每二年更换一次。4)每半年进行一次油质化验，且需保证油箱油温低于55。,2023/10/6,69,4 中频感应熔炼炉的使用与维护（12）,（3）电气系统 1)日检中频电源柜内电器元件、仪表的完好性，定期清除柜内元件及铜排上导电粉尘。2)每周紧固一次铜排连接螺栓，且检查铜排夹板有无发热、变色、烧蚀、松动；检查电热电容器有无发热、胀肚、漏油及接头松动，发现
42、问题及时处理。3)每月对平波电抗器的压紧和底脚螺栓紧固一次，且检查平波电抗器温度、响声、振动。4)每季对磁轭顶紧螺栓和感应线圈上下压紧螺栓紧固一次，紧固电缆夹板，清除电缆夹板上灰尘。随着可控硅变流技术的发展及晶闸管、晶体管耐压、通流、寿命等性能的提高，在推广使用中频感应炉中，只要加强维护，正确使用，中频炉节能降耗、操作灵活方便等优越特性将大大显示出来。,2023/10/6,70,维护保养规程,1.日常检查维护内容（每天进行）（1）彻底清除感应体内积存的氧化渣，仔细查看隔热炉衬有无裂纹、破损。发现问题及时修补。（2）检查水路，保证水路畅通无阻，回水充足，无渗漏现象，进水温度不大于35。发现问题及时处理。（3）观察中频电源柜内压敏电阻、保护电阻及电容外观有无异常，紧固螺栓有无松动，焊点是否脱焊、虚焊，中频电容电解液有无渗漏。发现问题及时通知维修人员。2.定期检查维护内容（每周一次）（1）检查控制线路的接线端子、中频电容器、铜排及电抗器各部位螺栓。发现松动及时紧固。（2）清理下炉架内、外各部位的氧化皮。消除电源柜内，尤其是晶闸管芯外部的积尘。（3）及时更换老化及有裂纹的水管、胶皮。,
