中頻無芯感應(yīng)電爐改造感應(yīng)圈提高熔化率

廠家：中頻無芯感應(yīng)電爐改造感應(yīng)圈提高熔化率日期：：2020-02-10 瀏覽次數(shù)： 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(yīng)圈，在中頻電源條件不變的情況下提高熔化率，縮短熔化時間減少合金元素燒損，能耗下降.

國內(nèi)鑄造用晶閘管中頻爐，其熔化速度與國外先進的同類中頻爐相差甚遠。國內(nèi)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，熔化時間只需2o～25rain。進口的中頻爐熔煉時間短，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(yīng)圈等。這些工作都需要有專業(yè)技術(shù)知識，改造難度較大。特別是生產(chǎn)廠家很難自行完成。能否在不改動電源的情況下提高熔化率呢?經(jīng)過分析．結(jié)論是只改動感應(yīng)圈同樣可以提高熔化速度.

國內(nèi)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(xiāng)000Hz中頻交流電送到爐體對要熔化的金屬進行加熱使其熔化。國內(nèi)生產(chǎn)的中頻爐感應(yīng)圈磁場內(nèi)的鐵磁材料(ee熔化的鋼和鐵)導(dǎo)磁率較低，溫度達到居里點以后導(dǎo)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。在不對中頻電源進行大改動的情況下，提高感應(yīng)圈內(nèi)的磁場強度就成為提高熔化率的重要手段。以前爐體的設(shè)計多是沿用前蘇聯(lián)的設(shè)計方案。感應(yīng)圈的高度直徑比較低．約為1．2l，匝間距較大。感應(yīng)圈可看成一個大的螺線管．增加線圈的匝數(shù)．減小線圈的直徑，就可以提高線圈內(nèi)的磁場強度。因此提高感應(yīng)圈的高度直徑比．增加匝數(shù)，減小匝間距就可以解決上述問題。基于上述分析，對幾個廠家生產(chǎn)的250kg感應(yīng)爐的感應(yīng)圈進行了測量。匝數(shù)多為16或17，最少為l4匝。匝間距在6～8mm。

經(jīng)過多次計算確定從三個方面改進感應(yīng)圈進行試驗：(1)匝數(shù)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。同時進行了加大感應(yīng)圈截面積試驗。

中頻電爐的工作點靠諧振點越近，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(yīng)避免的。因此需要合理選用中頻電爐感應(yīng)圈即爐體線圈的電感量和諧振電容的電容量。在實際生產(chǎn)中感應(yīng)圈內(nèi)的電感量變化很大；一方面與感應(yīng)圈的內(nèi)徑、高度、匝數(shù)有關(guān)；另一方面還與爐料的形狀、大小、導(dǎo)磁率有關(guān)。在設(shè)計時取爐料的導(dǎo)磁率為1，‘因為大部分爐料在溫度達到居里點(950℃)以后導(dǎo)磁率都趨近于1。這樣作近似計算的結(jié)果與實際運行誤差不大。

感應(yīng)圈包括爐料在內(nèi)是感性負載，功率因數(shù)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功功率。補償后可以出現(xiàn)三種結(jié)果：①欠補償狀.

根據(jù)中頻電源要求負載呈容性，即丁工作作森在討過林補樘償狀特態(tài)，移相角功率因數(shù)角在20。～45。為好。

為了提高中頻電爐感應(yīng)圈內(nèi)磁場強度，高度直徑比應(yīng)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(shù)角取36。左右較好。

為提高中頻電爐感應(yīng)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(yīng)圈端電壓高、損耗低、起動性能好等一系列優(yōu)點。

倍壓電容升壓式諧振電路，用串聯(lián)電容補償一部分無功功率，補償后仍為感性，再用并聯(lián)電容補償另一部分無功功率，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。實際使用時串聯(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(shù)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)過更換中頻電爐感應(yīng)圈，改接電容器，完成了電爐的改造。在清華大學(xué)機械廠沙河分廠進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(jié)果見下表。