中频炉详细分析及其发展

时间:2018-06-11来源:互联网

中频炉的发展十分迅速,工频感应炉向大容量发展已基本停止,中频炉的发展则令人瞩目。 其原因有以下几点:

1、静力变频器


  中频炉的发展得益于静力变频器的使用,这种变频器和磁力变频器比较,其效率高达95%~98%。作为感应炉使用的变频器额定功率不断提高,近来,9000kW变频器已投产,把它联接在容量为12t的炉子上,熔化铁液的生产率可达18 t/h;将中频感应炉功率密度每吨熔化能力提高到1000kW,能使熔化期缩短到35min。感应炉的熔化率是随炉子的容量变化而变化,一般中频感应炉熔化铸铁的熔化率为0.4~35t/h。例如,使用2t容量的炉子,可得到2~2.38 t/h的熔化率,使用12t的炉子则可达到18~21 t/h的熔化率;而采用工频感应炉熔化冷料的熔化率,1.5t炉为0.75t/h、3t炉为1.5t/h、5t炉为2.5t/h,10t炉只有4t/h。可见中频感应炉的熔化率远远超过了工频感应炉,这就为在选择铸铁生产熔炼设备时可以以小代大,使用较小容量的中频感应炉代替较大容量的工频感应炉创造条件,中频炉取代工频炉既减少了用地,又降低了投资,也保证了铁液的连续供应,对于连续作业、生产能力较大的铸铁生产均十分有利。将中频感应炉用于连续铸造或离心铸造球墨铸铁管生产的铁液熔炼,用它取代冲天炉,或与高炉、冲天炉进行双联,其生产能力将可得到充分发挥。例如,国内有1个离心球墨铸铁管生产厂家,就是采用了10t中频感应炉与高炉双联工艺,对铁液进行升温和调整成分,将贮存的高炉铁液从1300 ℃升温到1520 ℃,大约需要27min。该炉频率100~200Hz,功率为2500kW。
  中频感应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。与工频感应炉相比,其电耗可从700kW.h/t降低到515~580 kW.h/t。有关资料表明,在考虑炉渣的熔化和过热所需能量损失的情况下,中频感应炉冷启动时,单位电耗约582 kW.t/h,热炉操作时,单位电耗为505~545kW.h/t,如果连续加料操作,则单位电耗仅为494kW.h/t。


2、生产灵活性


  中频炉在生产安排上有较大的弹性,熔化操作有较大的灵活性。对于工频感应炉,要求不间断地连续工作,因为间断会增加冷启动,冷启动不但增加熔化时间和能源消耗,且每1次都还必须使用启动块。而中频感应炉在间断短时间使用时,则可不使用启动块就进行冷启动,更换炉料十分方便,铁液又可完全倒空,能实现在短时间内的材质更换,有利于生产组织安排。这为单件小批量生产带来有利条件。例如,钢铁冶金企业中的行业性机修厂,主要承担钢铁企业所需的备品、备件及大宗消耗件的生产,并承担一些非标准设备的制造,又多是单件小批量生产,品种较多,材质要求经常变换。在这方面中频感应炉所具有的生产灵活性,弥补了工频感应炉及其它熔炼用炉的不足。


3、炉体结构


  随着中频感应炉功率密度的不断提高,也就对炉子的安全运行、提高炉衬寿命和降低噪音等要求越来越高,炉体结构的合理性也就越来越为人们所重视,其中重型钢壳炉具有耐久性强、效率高、生产率高且噪音小、易于维修等许多优点。
  重型钢壳炉与框架炉不同,它是设置有多个较大检查口的高强度环型钢壳,炉子运行时,检查口是关闭的,检修时则每个检查口均可打开。重型钢壳炉内部结构结实,可以避免倾斜出铁浇注可能引起的变形,延长了炉衬寿命,而且由于封闭的坚固炉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最大的安全性。为了有效地隔热保温并提高炉衬寿命,重 型钢壳炉还在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。
  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最高、电阻最小。1方面,厚壁感应线圈载流截面大、壁厚均匀、不易发生因电弧和膨胀引起的破坏,另1方面,线圈采用特殊的支撑系统,每1匝都被牢牢锁紧,刚性好,减少了由于电磁力引起的振动,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50%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之炉料负载与磁场的耦合非常均匀,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