中频感应熔炼炉的工作原理是采用三相桥式全控整流电路将交流电整流为直流电

电磁加热

电磁加热经电抗器平波后，成为一个恒定的直流电流源，再经单相逆变桥，把直流电流逆变成一定频率（一般为1000至8000Hz）的单相中频电流。负载由感应线圈和补偿电容器组成，连接成并联谐振电路。中频感应熔炼炉以其电效率和热效率高、熔炼时间短、耗电较省、占地较少、投资较低、生产灵活和易于实施过程自动化等,中频感应熔炼炉适合熔炼各种铸铁,特别适合熔炼合金铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁,并对炉料的适应性较强,炉料的品种和块度可在较宽范围内变动。中频感应熔炼炉具备其它铸铁熔炼用炉没有的优点,使其近年来得到令人瞩目的发展,并在铸铁电磁加热生产中广泛采用。

电磁加热器

1、可控硅变频器

中频感应熔炼炉的发展得益于可控硅变频器的使用。这种变频器通过直流中间回路,用电子装置将三相交流电频率转换为所需的频率,其效率95%-98%。新一代变频器采用数控电子线路为变频器提供了各种控制调节和保护功能。

电磁加热中频感应熔炼炉电效率和热效率高,不但提高了熔化率、缩短了熔化时间,其单位电耗也相应降低。

2、电磁加热炉体结构

随着中频感应熔炼炉功率密度的不断提高,对炉子的安全性、炉衬寿命和噪音等要求越来越高,炉体结构的合理性也越来越为人们所重视,其中重型钢壳炉具有耐久性强、效率和生产率高、噪音小、易于维护检修等许多优点。重型钢壳炉与框架炉不同,它有一个开有多个较大检查口的高强度环形钢壳,炉子运行时,检查口是关闭的,检查时每个检查口均可打开。重型钢壳炉内部结构结实,可以避免倾炉出铁浇注时可能引起的变形,延长了炉衬寿命。而且由于封闭的坚固钢壳及其内部可增加吸音隔离材料,使得工作噪音大大降低。结实的钢壳还能够有效地保护感应线圈避免飞溅金属的危险,使炉子在运行过程中具有大的安全性。为有效地隔热保温并提高炉衬寿命,重型钢壳炉还于顶部和底部分别设置了冷却环,起到了均匀炉衬温度、降低热膨胀作用。低能耗、高强度的不锈钢冷却环,大大提高了炉子效率。

电磁加热重型钢壳炉不仅有坚固的钢壳,而且设计了专门用于感应熔炼炉的厚壁管结构线圈,并通过正确选择感应线圈的匝间距离,使得线圈的转换效率高、电阻小。一方面,厚壁管感应线圈载流面积大、壁厚均匀,不易发生因电弧和膨胀引起的破坏;另一方面,线圈采用特殊的支撑系统,每一匝都被牢牢锁紧,刚性好,减少了由于电磁力引起的震动,大大延长了炉衬的使用寿命。另外,这种感应线圈的周围覆盖了59%的磁轭,有效地改变了磁场的分布;同时,隔离缓冲垫也降低了噪音和振动,增加了磁轭的效率。重型钢壳炉还采用感应线圈延伸并超过炉衬底部的加长线圈设计,从而使得从炉体顶部到底部的炉料负载与磁场的藕合非常均匀,提高了能量转换效率,也减少了因磁场产生的搅拌力对底部炉衬的影响。

3、电磁加热生产

中频感应熔炼炉在生产安排上有较大的弹性,熔化操作有较大的灵活性。工频感应熔炼炉,要求不间断地工作,每炉铁液也不宜倒空,因为间断工作会增加冷启动,而冷启动不但增加熔化时间和能耗,而且每次都还必须使用启动块。中频感应熔炼炉在间断短时间使用时,则不需使用启动块就可进行冷启动,铁液也可从炉内倒空,更换炉料十分方便,利于实现短时间内的材质更换,便于生产组织安排,这对于主要承担一些非标准设备的制造,而铸件需求量大、批量小、品种较多的钢铁冶金行业中的机修厂的生产创造了有利条件。

4、除渣与修炉

中频感应熔炼炉生产率高,熔化期可缩短到35min左右,为了大限度地利用炉子的功率,必须尽可能快地除渣。利用撇渣器或人工除渣,效果差、时间长、劳动条件恶劣。为此,提出了将炉子后倾出渣的方法,即将炉体后倾20-25°,通过炉体顶部后边的开槽把炉渣倒入运输车里。该方法既快捷又方便。中频感应熔炼炉工作一个炉役后,必须进行修炉。为了缩短更换炉衬耐火材料的停炉时间,必须采用机械化手段,振动筑炉机和炉衬推出机就成了大型中频感应熔炼炉的主要配件。炉衬推出机可在炉衬耐火材料未完全冷却时将其推出,进一步缩短了修炉时间,改善了劳动环境。

5、双供电电源

中频感应熔炼炉的一个突破性发展是用一套供电系统向两台炉体供电,实现了无生产间隔作业的工作制度。实践证明,一台感应熔炼炉的总有效功率通常在整个熔化期不能充分利用,在测定铁液温度、取样、除渣、出铁,尤其在浇注的情况下,都要降低功率或切断电源。如果浇注时间较长,利用率只有50%左右,要想达到所需的生产率,电源设备的额定功率须是利用率为90%的118倍。为了解决这个问题,研制成功了一种双电源系统。该系统使用两个相同的换流器和电容器组,每台炉体使用一组,但都用共同的整流器和变压器来供电。每一个换流器均可单独控制,能够将总有效功率以任意比例分配给两台炉体。这种系统除对一台炉体保温提供充足电力外,其余功率都可用于另一台炉体熔化铁液。这种电源能实现同时向两台炉体送电,完全避免了切换开关或另加一套电源,不必在熔炼过程中将电源切换到保温炉体上,以便保持必要的浇注温度,从而实现了熔炼和保温两功能。当一台炉体处于维修状态时,电源可与此炉隔离,而只给另一台炉体供电,也增加了安全性。