中頻無芯感應電爐改造感應圈提高熔化率

廠家：中頻無芯感應電爐改造感應圈提高熔化率日期：：2020-02-10 瀏覽次數： 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改造感應圈，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。國內用于鑄造的中頻爐．特別是中小企業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，改變觸發頻率．重新繞制電抗器．重制感應圈等。這些工作都需要有專業技術知識，改造難度較大。特別是生產廠家很難自行完成。能否在不改動電源的情況下提高熔化率呢?經過分析．結論是只改動感應圈同樣可以提高熔化速度.

國內生產的晶閘管中頻爐多采用并聯諧振方式中頻電爐電源的直流電壓是基本固定的．約500V，三相交流電經橋式全波整流得到單相直流電，電壓約為380V×1．35=510V，然后經逆變橋變為單相l000Hz中頻交流電送到爐體對要熔化的金屬進行加熱使其熔化。國內生產的中頻爐感應圈磁場內的鐵磁材料(ee熔化的鋼和鐵)導磁率較低，溫度達到居里點以后導磁率更低，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，提高感應圈內的磁場強度就成為提高熔化率的重要手段。以前爐體的設計多是沿用前蘇聯的設計方案。感應圈的高度直徑比較低．約為1．2l，匝間距較大。感應圈可看成一個大的螺線管．增加線圈的匝數．減小線圈的直徑，就可以提高線圈內的磁場強度。因此提高感應圈的高度直徑比．增加匝數，減小匝間距就可以解決上述問題。基于上述分析，對幾個廠家生產的250kg感應爐的感應圈進行了測量。匝數多為16或17，最少為l4匝。匝間距在6～8mm。

經過多次計算確定從三個方面改進感應圈進行試驗：(1)匝數定為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，這是應避免的。因此需要合理選用中頻電爐感應圈即爐體線圈的電感量和諧振電容的電容量。在實際生產中感應圈內的電感量變化很大；一方面與感應圈的內徑、高度、匝數有關；另一方面還與爐料的形狀、大小、導磁率有關。在設計時取爐料的導磁率為1，‘因為大部分爐料在溫度達到居里點(950℃)以后導磁率都趨近于1。這樣作近似計算的結果與實際運行誤差不大。

感應圈包括爐料在內是感性負載，功率因數很低。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。補償后可以出現三種結果：①欠補償狀.

根據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，移相角功率因數角在20。～45。為好。

為了提高中頻電爐感應圈內磁場強度，高度直徑比應盡量選大些。匝間距在能保證安全的前提下盡量減小，以提高功率因數角取36。左右較好。

為提高中頻電爐感應圈的端電壓，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、感應圈端電壓高、損耗低、起動性能好等一系列優點。

倍壓電容升壓式諧振電路，用串聯電容補償一部分無功功率，補償后仍為感性，再用并聯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式諧振負載電路的性質。

需要指出的是，串聯電容越小，容抗越大，升壓越高。實際使用時串聯電容略大于并聯電容，這樣升壓近似兩倍。取兩者相等也可以。但從熔爐其它參數綜合考慮，匹配負載還是取串聯電容略大于并聯電容較好。
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經過更換中頻電爐感應圈，改接電容器，完成了電爐的改造。在清華大學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℃。試驗結果見下表。