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
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第一代
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第二代
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第三代
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第四代
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第五代
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第六代
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第七代
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进线电压
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传统低电压输入3相380V
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传统低电压输入3相380V
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高电压输入,3相660V-1250v
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高电压输入,3相660V-1250v
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高电压输入,6相660V-1250v
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传统低电压输入3相380V
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高电压输入,6相660V-1250v
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整流方式
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6脉波桥式全控整流
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6脉波桥式全控整流
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6脉波桥式全控整流
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6脉波桥式全控整流
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12脉双整流并联输出
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6脉波桥式全控整流
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12脉双整流并联输出
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逆变方式
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逆变采用并联谐振
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逆变采用并联谐振
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逆变采用并联谐振
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逆变采用并联谐振
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逆变采用并联谐振
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逆变采用串联谐振
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逆变采用串联谐振
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负载形式
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平压输出
并联联谐振
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2倍压输出
并联谐振
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平压输出
并联谐振
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2倍压输出
并联谐振
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2倍压输出
并联谐振
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串联谐振,自然调谐电压
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串联谐振,自然调谐电压
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节能效果
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节电效果一般,吨电耗900-1000度.
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节能效果较好,吨电耗850-950度.
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节能效果较好,吨电耗800-900度.
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节能效果好,吨电耗650-750度.
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节能效果好,吨电耗650-750度.
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节能效果好,吨电耗650-700度.
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节能效果好,吨电耗550-650度.
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功率因数
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功率因数低(cosφ=0.6-0.85)
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功率因数低(cosφ=0.6-0.85)
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功率因数低(cosφ=0.6-0.85)
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功率因数低(cosφ=0.6-0.85)
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功率因数低(cosφ=0.6-0.85)
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功率因数高(cosφ≥0.95)
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功率因数高(cosφ≥0.98)
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谐波成分
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谐波干扰大
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谐波干扰大
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谐波干扰大
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谐波干扰大
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谐波干扰小
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谐波干扰较小
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谐波干扰极小
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稳定性
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稳定性好
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稳定性一般
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稳定性较好
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稳定性一般
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稳定性一般
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稳定性尚好
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稳定性好
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启动性能
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启动性能:差
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启动性能:一般
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启动性能:一般
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启动性能:一般
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启动性能:一般
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启动性能:优良
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启动性能:优良
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应用范围
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500KG以下小型炉
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500KG-1500Kg中型炉
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1000Kg以上所有炉型
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1000Kg以上所有炉型
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3000Kg以上所有炉型
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各种类型炉子
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1000Kg以上所有炉型
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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。
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