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[交流] 感应电炉选型、快熔、工艺等资料汇总

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    2021-12-4 09:18
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    [LV.7]常住居民III

    发表于 2018-8-24 23:34:16 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    节能、快熔、低成本地得到优质铁液是感应电炉熔炼的目的。本文直白地列举了从选炉到熔炼的观点,启示于众。

      1. 选什么样的感应电炉
      (1)中频感应电炉  0.1~60t的炉子,中频频率在2500~150Hz,炉子大则取低值。与工频感应电炉相比,中频感应电炉不用开炉块,对炉料适应性好,电磁搅拌力适度,功率密度大,额定电压高(见附表),熔化快而电耗低。
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      无芯感应电炉与有芯感应电炉相比,可冷启动,铁液品种容易更改,提温快,生产率高,好伺炉,好修炉。
      对于工频有芯感应电炉,仅在双联熔炼时作为保温炉或浇注炉使用。
      (2)IGBT半桥串联逆变中频电源  与传统晶闸管全桥并联逆变中频电源相比,IGBT半桥串联逆变中频电源的负载适应性好,熔炼过程中自动变频以适应炉料参数变化,恒功率运行,全程最大功率供电,可以功率共享,抗干扰,谐波含量很少,功率因数>0.95,优点很多。其是双(多)供电电炉的唯一选择,电源功率利用率近100%。
      发达国家绝大多数采用串联设备,虽然价格比并联设备贵,但性价比远高于并联设备。
      (3)磁轭钢壳  国家发改委2011年发文,规定“十二五”期间0.25t以上的电炉要淘汰无磁轭铝壳炉。铝壳炉稳定性差,寿命短,能耗多,噪声大。工信部在《铸造行业准入条件》中也规定不得使用铝壳炉。
      (4)炉体容量  炉体容量应根据铸件年产量、日班次最大铸件重量及电源特性等确定。必须指出,从节约电耗角度考虑,选择较大容量较好。据测算,5t炉比2t炉的吨电耗降低3%~4%。
      串联电源和双供电是近二十年来感应电炉的两大主要进展。目前,国外先进电炉制造商的动向集中在以下3个方面:①进一步提高输出电伏。②进一步提高元器件和系统的可靠性和安全性。③实现对用户电炉的实时监控,并根据生产中出现的故障,进行远程指导等。

      2. 如何实现快熔节能
      上述选项固然事关快熔节能,但非全部,以下各点也是重要的。
      (1)提高功率密度  功率密度大,则电效率高,熔化快,热效率高。功率密度的大小,要顾及总功率的大小和基础元器件质量是否经受得住。国内电炉厂大体可分为A、B、C三个层次,其中C是差的层次。如果拿A、B层次来讲,0.25t和0.5t的炉子的功率密度均在1000/kW•t;1t、2t炉子功率密度在750~800/kW•t,A与B相差50 kW•t;5t炉子功率密度在600~700/kW•t,A与B相差100 kW•t;10t以下的炉子,国内A层次与国外知名公司水平相当。但20t以上的炉子,就会有差距了。以20t的炉子为例,国内A层次多为450~500/kW•t,国外知名公司为600/kW•t。
      (2)在谈到功率密度时,一定要考虑总功率和炉子容量。除了关系到基础元器件质量外,感应圈也不能忽视,因为功率大,感应圈所受的电磁场力大,其变形的可能性就大。因此,有国外公司提出,为保护感应圈,每炉的熔炼时间不宜低于40~45min。因为熔炼时间短,意味着功率必然大。
      (3)采用无氧无磷的铜材  线圈、铜排和水冷线缆采用无氧无磷的铜材好,因其电阻比纯铜小。
      (4)有炉盖,并尽量减少开盖率  带盖作业与敞口作业相比,液面热损耗功率可降低50%~60% 。
      (5)机械化加料  料库与熔化平台衔接要合理,除了电磁配铁秤外,有条件的工厂最好采用加料机。
      (6)炉前配备智能热分析仪  炉前智能热分析仪可及时对铁液化学成分和凝固信息进行测报,并提示添补小料等附加操作。
      (7)准确配料  掌握清楚炉料的化学成分,进行准确配料,免除化学成分超标而导致的不必要的调整工作,从而延长熔炼时间。
      (8)使用净料  要做到净料入炉,禁止锈蚀料和含泥带砂料入炉。否则,不但影响铁液质量,还增加熔渣耗热,延长熔炼时间。炉渣所吸收的热量是同等重量铁的7~10倍。
      (9)炉台操作要勤快  物品、用具各就各位,勤快操作,尽量缩短装料、熔化、取样和检测时间,提高功率利用率。
      (10)控制好终点温度  避免终点温度过高,否则不但多耗电能,还增加了降温时间。炉内静止降温很慢,3t炉在无覆盖的情况下,每分钟降温不会超过3℃。
      (11)铁液要倒空  不宜留液加料,否则不能充分利用感应电热,影响熔化效率。有关资料显示,留15%铁液,每吨铁液要多耗电8~12kW•h。
      (12)作业制度  尽量采取连续熔炼。
      (13)正确选用炉衬材料  正确选用炉衬材料和辅料,认真筑炉,认真烧结。生产中发现问题要及时修补,以延长炉龄。
      在采取以上各种措施后,先进的指标可以达到:吨铁液电耗540~580kW•h;连续熔炼条件下,冷料至1500℃铁液出炉,每吨铁液的熔炼时间在40~54min。有些铸铁厂,吨铁液电耗750kW•h,比上述指标高200kW•h。如果每度电以0.6元计,对于年产5000t铁液的工厂,将多支出60万元。因此,通过技术改造,节电节支的潜力是巨大的。

      3. 熔炼工艺上应特别关注的几个问题
      (1)铁液过冷倾向大  与冲天炉铁液相比,在同样化学成分下,感应电炉铁液过冷倾向大,致使铸铁石墨变异,甚至产生自由渗碳体,恶化加工性,出现缩松和渗漏等铸造缺陷。
      强化石墨生核是克服过冷倾向大的主要对策。为此,要认真做好孕育处理:选用质量好的孕育剂,适当增加孕育量,采用后孕育等。炉内使用晶型石墨增碳剂和SiC,也是有效的方法。
      此外,要正确控制过热温度。过热温度太高,会加大铁液过冷倾向。根据铸铁材质、铸件重量、炉料和增碳剂等情况,确定过热温度。过热温度一般在1480~1540℃.
      (2)忽视铁液的硫含量  感应电炉铁液硫含量低,对生产球墨铸铁是有利的。有些一流的企业,还要对铁液做进一步的脱硫处理,将原铁液硫含量控制在0.020%以下。
    对于灰铸铁,硫含量低是不利于孕育效果的。对此应使用增硫剂,将铁液硫含量提高至0.07%~ 0.10%。
      (3)对铁液质量缺乏全面的认识  与冲天炉铁液相比,感应电炉铁液干净,元素烧失少,化学成分较准确。因此,人们容易产生麻痹思想。反映在实际生产中是不重视炉台操作,技术和管理人员不下一线,把操作工当苦力使用,造成炉工流动性大;不重视铁液化学成分的准确性和稳定性,没有日常统计数据;对铁液中的H、O、N知之甚少,自然也谈不上对其进行掌控;对炉料和铸铁中的微量元素底数不清;清渣工作不彻底等。
      全面提高铁液质量,应从管理和技术两方面加以解决。如,完善相关规章制度;加强人才培养;配备应有的检测仪器,认真做好各种数据的收集和数理统计;坚持质量分析活动;严格执行切合实际的奖惩条例等。

      结语
      近年来,我国感应电炉应用发展迅速,已经积累了许多宝贵经验。下一步就是业界铸造工作者要集思广益,感应电炉制造商、铸件生产企业、科研院所多进行交流与合作,共同将感应电炉的应用推向纵深。
  • TA的每日心情

    2023-11-6 14:52
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    [LV.Master]伴坛终老

    发表于 2018-8-25 08:05:35 | 显示全部楼层
    炉子的频率,整个系统的匹配是个大学问,价格里面的猫腻太多了,随便几个部件品牌换下,品质就差很大了
  • TA的每日心情
    奋斗
    2019-5-22 19:31
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    [LV.9]以坛为家II

    发表于 2018-8-26 08:47:31 | 显示全部楼层
    “炉体容量  炉体容量应根据铸件年产量、日班次最大铸件重量及电源特性等确定。必须指出,从节约电耗角度考虑,选择较大容量较好。据测算,5t炉比2t炉的吨电耗降低3%~4%”。实际生产中选择炉子大小最重要的是产品结构,要保证产品质量、满足浇注需要。关于中频感应电炉变压器的选用,不少中小企业都喜欢大马拉小车,来提高熔化速度。
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