中频炉的筑炉补炉炉衬烧结工艺.docx

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1、中频炉的筑炉、炉衬烧结使用操作及维修目录一概念1、感应加热、熔化的工作原理52、工频炉与中频炉的概念63、工频炉与中频炉的比较8二中频炉的安装、检测1、炉体安装112、水系统安装113、液压系统安装114、电气安装115、母线的布置12三中频炉炉衬的筑炉、烘炉1、筑炉前的检查132、筑炉133、烘炉、炉衬烧结机理及三层结构16四炉衬的损坏机理及预防1、过热202、裂纹213、剥落224、侵蚀235、炉瘤256、浸润257、其它延长炉衬使用寿命的措施25五炉衬的修补271、热补法2、冷补法28六中频炉的使用1、开炉前的准备及检查282开机操作293、停机操作294、冷启动305、使用中的操作30

2、6、严格禁止的操作33七中频炉的日常维护和检修要点中频炉的日常维护检修要点（见“周期表”）34八事故处理1、停电342、漏液353、冷去I水事故36九其它1、中频炉的熔化率与生产率362、冷却水泵供电373、冷却水374、中频炉熔化比工频炉快的主要原因375、中频炉比工频炉节能386、冷却水塔7、感应圈与磁貌间的绝缘材料388、关键元件的制造商（国外）389、熔化炉额定功率的配置3810、保温中频炉最小功率配置3911、冷却水管接头卡箍材质要求3912、磁轨的作用3913、无碳胶管的作用4014、生烟（炉衬）的作用与厚度4015、感应器及生堪的高度4116、影响熔化单耗指标的因素4217、关于

3、“防电蚀管”4418、感应炉冷却水的特点及对水质的要求44中频炉的筑炉、炉衬烧结、使用操作及维修概述1、感应加热、熔化的工作原理（1）一个无芯感应炉，主要由线圈及放入其中熔化的金属炉料所构成，运行的基本原理是电磁感应。感应电炉中有一个感应线圈，当它通上交流电时即建立交变磁场。要加热的金属炉料放置于交变磁场中（见图1）,由于电磁感应作用，金属炉料内产生电流，电流通过金属炉料电阻时使金属炉料发热。可见，感应电炉是应用电磁感应原理将电能传递给金属炉料，而电能交换为热能的方式属于电阻加热。Q=I2Rt（J）式中：Q电流通过电阻产生的热量（J）I一电流（A）R一金属炉料等效电阻（Q）t一通电时间（S）感

4、应炉就是利用这个热量使金属炉料发热熔化。我们可以看出，要进行感应加热，必须满足两条件：1）用交流电；2）被加热物体必须是金属材料。由于注入线圈中的电流总是滞后于电压，熔炼时感应线圈的典型功率因数仅为OJo因此，就要把电容同线圈并联连接以进行功率因数的补偿，因为电容电流总是超前于电压，因此选择正确的电容、线圈组合，功率因数可达到1.0,这就是使用补偿电容的原因（见图2）。2、工频炉与中频炉的概念1）工频炉工频感应电炉是直接利用城市电网交流电（频率为50HZ或60HZ）工作的。小容量电炉由380V网提供，大、中容量电炉由6KV以上高压电网供电。2）中频炉（1）概念中频感应电炉采用大电流半导体（如：

5、IGBT、可控硅）构成变频器,将电网50HZ交流电经过变频器升为200HZ-10000HZ的中频电流，然后送至电炉的感应圈。中频电流产生的磁场具有更高的耦合效率，可以使更多的能量送到炉内被熔化的金属中，从而可以获得高效和快速的熔化。中频电源的工作功能为（见图3）：交流（50HZ）一直流一交流（Ioohz-Ioooohz）一炉体线圈图3中频电源工作功能示意图1一三相交流输入3-滤波器5-逆变器7感应线圈（2）常用的二种逆变电路a、并联电路（电流型逆变器，见图4）并联型逆变器一般具有一个产生可变直流电压的整流器，一个直流电抗器和一个全桥逆变部分，其高频输出同炉子线圈相连，线圈两端接有并联功率因数补

6、偿电容。图4并联电路原理1一三相交流电3整流器5滤波电抗器7补偿电容器I一电流2输入端4一单相直流电6逆变器8一炉子感应圈优点：电流I只在补偿电容和线圈间流动，因而效率较高。其结构严密，控制全面，运行可靠性高。缺点：低功率运行状态下其功率因数较低。b、串联电路（电压型逆变器，见图5）串联型逆变器一般具有一个固定直流输出电压的整流器和一组较大的直流电容，向逆变部分提供了一个低阻抗的电压源。现代串联电路使用一半桥逆变器，电源输出连接到同功率因数补偿电容相串联的炉子线圈上。图5串联电路原理1一三相交流电3整流器5滤波电容器7补偿电容器I一电流2输入端4-限流电抗器6逆变器（串联）8一炉子感应圈主要优

7、点是：（1）在所有功率水平下都有很好的功率因数。（2）采用不控整流，工作时整流可控硅全导通，所以高次谐波分量小，对电网影响小。（3）其启动成功率不论是冷炉还是热炉均为100%。主要缺点是电流I不仅流经补偿电容器和线圈，还流经SCR,使SCR长期在大电流下运行，影响寿命。3、中频炉与工频炉的比较虽然中频炉和工频炉均属感应电炉，但除了使用的电源频率不同以外，还有许多差异：（1） 中频炉升温快，熔化率高中频炉功率密度大，每吨容量炉料的功率比工频炉大50%200%工频：250KW/3而中频500KW/t以上（高密度达到7001000KWt）（2） 适用性和灵活性中频炉在空炉、满炉情况下都能100%启动

8、，并在很短时间内达到满功率。同时，中频炉可以倒空铁水，更换炉料方便，适应多种牌号的铁水的生产。由于没有存留铁液，调整铁水成分方便，不受限制，宜少批量、多品种材质生产方式。另外，中频炉投入熔化功率可以从5%100%无级调节，铁水温度控制也精确。（3） 中频炉由电子控制，连续可调，可以恒定满功率输入。（4）相同容量的中频炉占地面积比工频炉小（无庞大的电容空间，中频炉补偿电容少，可以安装在一个柜子内），一次投资可减少10%15%o（5）中频炉内铁水搅拌力与功率密度成正比，与频率平方根成正比，因而容易控制。既能充分搅拌，又不像工频炉那样激烈翻滚。由于工频炉的频率（50HZ）固定，但随功率的变化而变化，

9、因此当功率提高时，搅拌力提高很大，能把浮在铁液上面的炉渣卷入铁液内，且铁水在翻滚中不断同空气中的02接触而氧化,元素烧损严重（1小时烧损1%）,使铁液纯度下降，影响产品质量。中频炉实际上也是变频炉，熔化过程频率在变化，会自动全过程跟踪。频率变化范围：下限为额定频率的50%,上限为额定频率的120%。附：铁水驼峰计算公式H=695NPPJRXF3.1410/（4Wp）2式中：H铁水驼峰高度（mm）F一频率（HZ）AO一生蜗直径（英寸）N一线圈效率（0.838）1一线圈高度（英寸）W一炉料重量（磅）P-输入功率（KW）P一熔化金属密度（0.26磅/立方英寸）R金属电阻率（200微欧姆/cm）（6）

10、如果倒空铁水后加料，则炉料干湿程度不受限制。工频炉由于不能倒空铁水熔炼，因此熔化过程不能加湿料，否则会产生爆炸。（7）中频炉冶炼时间短，从冶金角度看，熔化金属液只存在一次过热，而不像工频炉那样多次、长时间过热，铁水内在质量好。（8）中频炉电效率比工频炉高中频炉在批量熔化作业前期，由于金属炉料电阻大，磁性固态冷料启动时的线圈电效率高达95%。在温度高于居里点（799）以上时，由于炉料间存在接触电阻，线圈电效率可高达90%左右。当金属炉料完全熔化时，此时线圈电效率为80%左右，与工频炉残液熔化法时的线圈电效率相同。可见中频炉的批料熔化法在整个作业周期内平均电效率可达88%,高于工频炉残液法熔化周期

11、内的80%。（9）中频炉在节假日不生产时可以倒空铁水，不必像工频炉那样要做液态保温，故可以减少保温铁水用电耗，也不必派人值班。（10）中频炉炉衬的寿命比工频炉低，其原因是：D通过把功率和频率的很好匹配，中频炉有效电磁场集中在炉衬的热表层而成功地提高了熔化效率，其炉料从外向里开始熔化，外部炉料与其接触的炉衬会很快过热（无芯工频炉则从里向外熔化炉料）,对炉衬不利。2）作为熔化炉的中频炉由于熔化率高，意味着炉衬长期处于高温铁水的浸蚀。炉料中的碳等元素在高温下会发生“生烟反应”，使炉衬SiOz被还原成Si,形成炉渣，故炉衬逐渐被浸蚀变薄。SiO2+2CSi+2CO（11）中频炉电源柜可控硅、电容器均应

12、用水冷却，对水质要求高，而工频炉电器不必水冷却。（12）中频炉电耗比工频炉低由于中频炉电效率高，熔化率高，同样熔化相同炉料所需时间中频炉比工频炉短，熔化过程的热损失相对比较少，因而电耗低。（13）由于中频培竭式感应电炉的功率密度较工频用埸式感应电炉的高，在相同的熔化率要求下，其炉子容量小，相应的热损失也小。二中频炉的安装检测中频炉的安装要注意如下问题：1、炉体安装首先要在平的地基上安装炉架，然后安装倾炉油缸、炉体等。2、水冷系统的安装安装前应检查系统中的各种管道、软管以及相应的接头尺寸是否符合设计要求。开式水冷系统的进水管最好使用镀锌管,与中频炉配套的闭式水冷系统的所有水管应选用铜管或不锈钢管

13、，备用水源及其他切换系统也应安装完毕。水冷系统安装完毕要进行耐压试验（试验水压为使用压力的1.5倍保持IOmin,所有焊缝及接头均无渗漏为合格。3、液压系统安装油泵站一般安装在有一定高度的基础上，便于维修时从油箱内排油。同时，即使发生严重漏炉事故也能保证油箱不受金属溶液的侵害（安装油管也应做此考虑）。液压系统安装完毕也应做耐压试验（15倍工作压力保持IOmin）。然后做倾炉试验。4、电气系统电气系统安装应注意如下问题：D所有控制线两端均应有端子号。安装完毕后要认真检查并试验电气动作，使所有电气及其连接装置的工作准确无误。2）感应器通水前，检测感应器的绝缘电阻，并做耐压试验。感应器应能承受2Un

14、+1000V（但不低于2000V）的绝缘耐压试验Imin而无闪络和击穿现象（Un为感应器的额定电压）。在高压试验时，电压从1/2规定值开始，在IOS内达到最大值。感应器中不同感应圈之间、感应圈与地之间以及感应圈与磁辗间的电阻要满足如下要求：额定电压在1000V以下,用1000V兆欧表,其绝缘电阻值不低于1MQ；额定电压1000V以上者，用2500V兆欧表，其绝缘电阻值不低于1000/Vo若发现绝缘电阻值低应对感应器进行干燥处理（可借助放于炉内加热器或吹热风），但此时应注意防止对绝缘有害的局部过热。3）磁班的每一个穿芯螺栓对硅钢片及对地面应有良好的绝缘，用IoOOV兆欧表测量，其绝缘电阻值不低于

15、0.5MQ。5、母线的布置D尽可能缩短母线距离，例如补偿电容与炉体尽可能靠近；2）从改善冷却效果提高母线载流量角度出发，母线宜竖放，即母线宽的一面彼此相对（母线平放则允许负荷将降低8%左右）；3）邻近效应也会导致导体有效截面利用率的降低，单相多条并联母线宜采用交错组合，三相系统则以A、B、C、D交替排列，使导体电感减少。4）不同极性的母线间的距离在绝缘强度的允许下，要尽量靠近，因母线的感抗随着母线间的距离增大而增大。5）不应用铠装或有金属包皮的工频单芯电缆传输中频电流，可用两芯或四芯铠装或有金属包皮的电缆，但芯线必须载往返方向电流，同极性的芯线要对角布置（四芯电缆）。6）当母线电流大于1500A时,在其附近30On1m范围内不应有钢铁构件。三中频炉衬的筑炉、烘炉1、筑炉前的检查1）检查电气、液压、水冷系统，作送电、倾炉、通水试验。2）检查感应器的绝缘情况。3）检查