无锡市斗山电炉有限公司

 当前，中频电源及中频感应电炉、保温炉、热处理炉等金属熔炼生产设备，因其具有易于变换熔炼品种、便于控制熔炼质量，操作灵活简单和功率密度大、熔炼速度快、热效率高、起熔方便等诸多优点而受到了冶金铸造和轧辊生产厂家的青睐。很多铸造厂和轧辊生产厂都相继购买并安装了工频电炉以替代传统的冲天炉和工频电炉。例如，以强科技、兴大业而著称的斗山电炉有限公司，因新建了现代化的全工频电炉车间而取得了可喜的生产经营业绩及显著的技术经济效益。
    为了进一步推动工频电炉的普及推广工作，我们约请了长期从事工频电炉技术研究开发工作的专家撰写了这篇文章，供广大读者参考。 自1966年瑞士公司BBC研制成功第一台感应熔炼的晶闸管工频电源装置以来，各工业发达国家相继推出了系列产品，并很快替代了传统的中频发电机旋转式变频电源和各种陈旧的冶炼设备和加热设备。由于晶闸管中频电源效率高，制造周期短，安装简单，易于实现自动化控制，其应用范围遍及感应熔炼、保温、透热、淬火、烧结钎焊等各工业领域，近期又在环保、粮食储存、种子处理、殡葬等领域获得了应用，显示出强大的生命力。 随着微电子技术的快速发展，中频电源发生了很大的变革，应用微电子技术，使中频电源的控制功能大为扩展和增强，提高了可靠性、稳定性，电源功率越做越大，体积越做越小，成本也越来越少，受到了工业界人士的一致认可和欢迎。目前世界上中频熔炼炉容量已超过20吨，保温炉容量已超过50吨，各种金属自动化加热更是广泛使用。
     一、工频电炉的特点和优势工频感应电炉的成套装置，是把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。这种涡流同样具有中频电流的一些性质，即，金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量。例如，把一根金属圆柱体放在有交变中频电流的感应圈里，金属圆柱体没有与感应线圈直接接触，通电线圈本身温度已很低，可是圆柱体表面被加热到发红，甚至熔化，而且这种发红和熔化的速度只要调节频率大小和电流的强弱就能实现。如果圆柱体放在线圈中心，那么圆柱体周边的温度是一样的，圆柱体加热和熔化也没有产生有害气体、强光污染环境。正因为中频感应电炉有以上的优点，在各种行业得到了广泛推广使用。例如，在轧辊行业：3年前多数轧辊厂使用冲天焦炭炉冶炼铁水，冲天炉出来的铁水成分无法调节，温度难控制，浇铸成的轧辊质量差，成品率低、效益差。而且这种冲天炉的铁水温度无法升到1600℃，因此也不能生产高档的钢轧辊，使我国高档轧辊都依赖进口。在这一二年中，我国主要轧辊生产厂相继采用了工频电炉冶炼铁水、合金钢水生产轧辊，使我国轧辊生产水平上了一个大台阶，取得了明显的效益。 在铸造行业，由于国外的中频电炉价格昂贵，使国内很多用户望而却步，只能购买工频电炉来冶炼铁水、钢水。由于工频50周频率太低，因此第一炉启动后，功率补偿困难，只能慢慢地补偿，要过几小时才能满功率输出，浪费了时间，降低了效率。铁水冶炼好后不能把铁水全倒光，还需留一部分铁水在炉子里，否则第二次无法启动冶炼。由于频率低，铁水在炉内翻滚太厉害，把渣和夹杂物都搅拌在液体中，影响钢水质量。使用这种设备用户有苦难言，因此最近把工频电炉改造成工频电炉的单位越来越多。某一铸造厂把一套3吨工频炉改为工频电炉后，使用得心应手，效益明显提高，因此工频炉逐步被冶炼行业所淘汰，由工频电炉替代为大势所趋。
    在冶炼行业早期电弧炉使用也很多，这种设备是电极通过碳棒相互短路产生短路大电流再产生高温来熔化铁水或钢水。这种设备不足之处是，在产生高温同时会产生刺眼的弧光，刺伤操作工的眼睛，同时产生有害的粉末气体，污染环境，在产生1000℃以上高温的同时，把钢水中的宝贵元素也烧损，使钢水和元素的有效收得率下降，增加了成本，同时烧损炉壁。特别是小吨位电炉炉衬寿命很低，国家经贸委有关部门已明确规定不能使用10吨以下电弧炉，因此这些使用单位纷纷用中频电炉来取代电弧炉，以提高企业效益。
     二、我国工频感应电炉的发展情况 我国工频感应电炉的研究制造也比较早，在1969年原一机部已开始有组织的研制，但由于种种原因，直到1996年前我国工频感应电炉还处于低水平的生产状态，中频电源功率在1000kW左右徘徊，电炉在2吨左右，中频关键的触发系统普遍采用分立元件，控制交流采用开环控制，使用稳定性普遍较差。