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中频电炉发展过程及目前技术
作者:海山机电  [2016-4-6 9:49:23]

一、中频感应熔炼炉技术简介
    感应加热来源于法拉第发现的电磁感应现象,也就是交变的电流会在导体中产生感应电流,从而导致导体发热。1890年瑞典技术人员发明了第一台感应熔炼炉 ——开槽式有芯炉, 1916年美国人发明了闭槽有芯炉,从此感应加热技术逐渐进入实用化阶段。我国感应热处理技术的真正应用始于1956年,从前苏联引入。
    感应加热技术具有快速、清洁、节能、易于实现自动化和在线生产、生产效率高等特点,是内部热源,属非接触加热方式,能提供高的功率密度,能在各种载气中工 作 (空气、保护气、真空),损耗极低,对被加热体不产生任何物理污染,符合环保和可持续发展方针,是绿色环保型加热工艺之一。晶闸管静态中频感应熔炼炉便是 该技术最为突出的应用之一。
    晶闸管静态中频感应熔炼炉发展至今历经多次技术更新,使其更趋节能化、环保化、自动化。下面就现在市场上几种具有代表性的电路形式做如下比较:

二、历代中频电炉性能比较

项目

第一代

第二代

第三代

第四代

第五代

第六代

第七代

进线电压

传统低电压输入3相380V

传统低电压输入3相380V

高电压输入,3相660V-1250v

高电压输入,3相660V-1250v

高电压输入,6相660V-1250v

传统低电压输入3相380V

高电压输入,6相660V-1250v

整流方式

6脉波桥式全控整流

6脉波桥式全控整流

6脉波桥式全控整流

6脉波桥式全控整流

12脉双整流并联输出

6脉波桥式全控整流

12脉双整流并联输出

逆变方式

逆变采用并联谐振

逆变采用并联谐振

逆变采用并联谐振

逆变采用并联谐振

逆变采用并联谐振

逆变采用串联谐振

逆变采用串联谐振

负载形式

平压输出

并联联谐振

2倍压输出

并联谐振

平压输出

并联谐振

2倍压输出

并联谐振

2倍压输出

并联谐振

串联谐振,自然调谐电压

串联谐振,自然调谐电压

节能效果

节电效果一般,吨电耗900-1000度.

节能效果较好,吨电耗850-950度.

节能效果较好,吨电耗800-900度.

节能效果好,吨电耗650-750度.

节能效果好,吨电耗650-750度.

节能效果好,吨电耗650-700度.

节能效果好,吨电耗550-650度.

功率因数

功率因数低(cosφ=0.6-0.85)

功率因数低(cosφ=0.6-0.85)

功率因数低(cosφ=0.6-0.85)

功率因数低(cosφ=0.6-0.85)

功率因数低(cosφ=0.6-0.85)

功率因数高(cosφ≥0.95)

功率因数高(cosφ≥0.98)

谐波成分

谐波干扰大

谐波干扰大

谐波干扰大

谐波干扰大

谐波干扰小

谐波干扰较小

谐波干扰极小

稳定性

稳定性好

稳定性一般

稳定性较好

稳定性一般

稳定性一般

稳定性尚好

稳定性好

启动性能

启动性能:差

启动性能:一般

启动性能:一般

启动性能:一般

启动性能:一般

启动性能:优良

启动性能:优良

应用范围

500KG以下小型炉

500KG-1500Kg中型炉

1000Kg以上所有炉型

1000Kg以上所有炉型

3000Kg以上所有炉型

各种类型炉子

1000Kg以上所有炉型



三、技术方案
从上表比较,第七代电炉性能最佳。结合贵公司具体生产要求,我公司特推出较第七代性能更优的配套方案如下技术:
1、采用6相双供电,“Y+△”12脉整流,与传统12脉不同的是采用整流桥串联输出,其优点如下:
a、低压变压器内阻小,不但中频设备主回路及槽路损耗小,而且变压器自身损耗也极小。
b、12脉整流可以有效地消除了5 、7 高次谐波,大大减少了电网的谐波干扰。
c、采用本方案,厂区辅助设备和中频电源可以共用变压器,无需另置电源,减少建厂投资
d、本方案中可以降低整流元件耐压要求,也相应降低设备维护成本。
2、逆变采用串联谐振,其优点如下:
a、相对于并联逆变,串联逆变,可控硅属于自然关断,换流属于自然换流,开关损耗小。
b、串联谐振属于电压谐振,槽路电流极小,比并联谐振节电约20%左右
c、由于串联谐振逆变硅换流属于自然换流,故不存在启动问题,具有100%启动成功率。
d、串联谐振在实现双供电上具有得天独厚的优势,即1电两炉独立调功,功率自由分配,能够充分利用电力资源,降低电力设备投资(用2000KW的变压器代替3000KW的变压器),并且每年可节约近30万的基本电费。
e、采用我公司开发的串联逆变控制系统,用低压逆变元件实现高电压输出。在本方案中中频电压可达3500V,可更进一步降低电路损耗,达到业界节能顶峰。低压逆变元件也相应降低设备维护成本。
3、调功方式采用整流调压,逆变调功
a、整流桥调压只用于设备启动初期和设备故障保护用,正常工作整流桥处于全开放状态,故整机功率因数极高,可达comφ≥0.98,无需配置无功补偿设备。
b、逆变调功采用我公司独家的调频+调相综合调功方式,使逆变桥工作于最佳的工作状态。
c、调频+调相综合调功技术可以有效拓宽了逆变输出电压范围,本方案中逆变输出电压可在800V-3500V之间任意调整,负载阻抗调整率可在 (800/3500)2=5%~200%之间任意调整,故本方案可使炉子任意状态达到满功率输出,有效缩短冶炼周期,提高冶炼速度,降低炉体散热损耗.
4、负载采用一拖二双供电技术:整流和滤波电路共用,两路逆变分别向两个炉体供电,并且两个逆变回路独立调功。
a、两台炉可同时保温,每台炉子可独立提温、降温和保温,两炉之间自由转换,省去传统线路熔炼和保温来回倾倒钢水的麻烦。。
b、两个炉体分配功率之和始终等于总功率,使变压器利用率达到最佳。
5、变压器采用“Y+△”双绕组变压器,也可采用一个“Y”型变压器和一个“△”变压器,变压器总输出功率2000KW。
6、炉体结构采用液压钢构:
a、整体采用鼠笼式框架,空间通透,维护方便。
b、采用液压倾炉,操作方便,旋转平稳,有利于定点浇注
c、感应圈采用多圈并绕使得熔炼前期和熔炼后期功率分配持衡,提高冶炼速度。
d、感应圈四周均匀铺设高导磁磁轭,给感应磁场提供畅通回路,不但有效避免炉体发热,而且很大成度提高了设备电效率
e、感应圈采用优质厚壁方铜管绕制,既保证良好的通水效果和机械强度,又保证了优异的导电性能,提高振荡回路的品质因数,有效的降低槽路损耗。采用加长线 圈设计,在炉衬底部搅拌力向上,减小炉底拐角侵蚀。上下不锈钢管冷却段及铜圈环均匀冷却炉衬,降低了热膨胀,延长了炉衬寿命,拉大了通电线圈与炉衬绝缘材 料之间距离,降低了新打炉衬打火的概率。
7、电源控制系统采用我公司独立开发的HK-CL12串联逆变专用控制系统,功能强悍、操作简单、易用性极强,其性能如下:
a、采用我公司自主开发的HK-CL12串联逆变专用控制系统,集整流、逆变、保护、起动控制于一体,具有可靠性高、精度高、调试容易、继电元件少等优点。
b、我公司中频电源具有相序自适应线路能力,可避免因动力供电系统相序变更对设备造成损坏。
c、缓冲启动及完善的启动检测系统,使本线路可以实现满功率开机(功率电位器任意位置开机)功能,一按即开,不用旋动电位器就可以升到满功率,无论功率电位器在任意位置都可以直接按启动按扭开机,还可以通过本公司提供的外控功能在炉台上实现开机关机操作。
d、功率记忆功能:对于频繁开关机场合,该功能非常实用,停机再开机无需任何设定,功率自动上升到上次停机位置。
e、该机具有“RE”智能端口集合“起动”、“停止”、“复位”、“温控”等功能于一体,使设备操作简单化、智能化。
f、维护非常简单,由于我们采用了HK-CL12高集成化智能控制系统,外围辅助控制器件少,一旦控制系统出现故障,换上备用板即可恢复生产,不需专业维修电工守护。
g、独家配置炉前操控系统,操作工不必进入设备房,便可在炉台上对电源进行主回路分合,功率升降,运行参数仪表巡视。不但提高工作效率,并且危险事故发生时,第一时间切断电源,确保人身安全,降低事故损失。

海山机电中频炉专业生产:中频加热炉、中频熔炼炉、一拖二串联谐振中频炉、感应透热炉、感应加热设备、钢球锻造线、钢球自动生产线、钢球旋切生产线、钢球加热生产设备、中频感应加热炉、感应加热电源、锻造加热炉、调质设备、中频感应加热、热处理调质生产线等热处理设备系列,我们以先进的技术,高质量的品质,优良的服务,竭诚为国内外广大用户服务。
  海山机电中频炉设备具广泛应用于铸造行业、锻造行业、钢球轧制、连铸方坯提温、热处理行业、石油机械行业、矿山煤矿机械行业、钢管、不透钢行业、机械、热装配加工行业、冶金行业、汽车和汽车零部件、工程机械等行业产品咨询热线:13891812360   国经理   公司网站:www.sxhaishan.com 





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