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[摘 要]简要介绍中频感应熔炼炉的特点和能耗。着重分析了工频、电炉容量、电炉功率、功率类型、控制系统、供电线路、变压器、外壳等节能措施及其应用效果。
[关键词]中频感应电炉；熔炼；节能；电气
中图分类号：P125 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）44-0392-01
前言
中频感应熔炼炉是利用电磁感应原理将电能转换为热能并熔化金属材料的设备。中频感应炉将取代冲天炉熔炼。它将成为铸铁、铸铁和合金铸铁的主要熔炼方法。提高冶炼水平和冶炼精度，降低劳动强度，提高生产效率。
中频感应电炉熔炼过程中，通过电磁感应将电能转化为热能，然后通过热能将钢铁熔化。在能量转化过程中，主要有几种能量损失。
（1）电磁线圈本身的能量消耗，我们称之为铜耗。
（2）在电能转化为热能的过程中，炉体的热损失称为炉耗。
（3）在口中进食、熔化和释放，热辐射，称为辐射损失。
（4）在输电过程中，配电设备也要损耗电能。我们称之为附加损失。
在中频感应炉在工作过程中，只有10-15 %的能源一般用于炉料熔化。其他的～%的能量通过我们上面提到的方式丢失，其中铜消费量高达13%，其次是7%炉消费，和其余的附加损耗。
工频、电炉容量、电炉功率、电源类型、控制系统、电源线、变压器、外壳等节能措施，可大大降低上述能源损失，提高电能的利用率。
1 中频电源的频率、电炉容量、电炉功率和功率密度
中频感应炉熔炼，感应电流充电是基于集肤效应的原理依次减弱从外到内。电流强度降低到表面电流强度的36.8%的距离称为电流渗透深度。
△t的侵彻深度的现行计算公式：t=5030
在公式中：金属电荷的电阻率，单位。厘米；
-金属熔炉的相对磁导率；
f中频功率，单位赫兹。
中频电源频率越高，电流穿透深度越小，趋肤效应越明显。感应电流主要集中在炉体的渗层中。热量主要由炉内材料的表面层供应到炉膛内部。为了使整个断面上升到规定的温度，必须长期加热炉料。加热时间越长，表面层对周围环境的热量损失也越大，这必然导致热效率的降低。特别是在低温环境下的加热和熔化，看到这一点更为明显。
为了获得更高的电加热效率，应选择适合不同容量的电炉。分析表明，当坩埚直径与电流渗透深度之比为10左右时，中频感应电炉的电加热效率最高。使用下面的公式可以计算出F：F = 2.5电源频率效率最高时的
在上面的形式：直径D坩埚，厘米。
随着炉膛容量的增大，表面积与体积比减小，吨热损失减小。中频感应炉额定熔化率越大，每吨铁水平均电耗越低。因此，为了降低能耗，应选择具有較高额定溶解度的电炉。通常电炉的容量增加，功率增加。对于某一容量炉，当功率增大时，炉内功率密度也随之增大，熔化速度加快，冶炼时间缩短，单位电耗损失减少，热效率提高。
但当功率增大时，电磁搅拌功率增大，炉衬损伤加快，铁水质量下降，炉衬寿命降低。因此，感应炉的输入功率增加是有限的。
电磁力的计算公式是FJ = 31600 x p
上表：s金属炉的表面积，单位平方厘米；
通过加热金属熔炉材料，部分转化为热。
不同频率下电炉功率密度的允许值
中频感应炉功率密度适当改造，可实现快速熔炼。实践证明，从以下三个方面实现这一目标。
（1）当电源足够大时，电炉的容量和工作频率不变。对中频电源柜输出功率和功率密度增加，810-1010千瓦T-1。在这种情况下，只要提高SCR的容量，就可以降低投资成本。改造后，熔化时间从原来的89-119min缩短至约42min。
（2）如果电源部分是不能改变的，我们可以达到预期的效果，我们只有提高感应线圈的结构和维护810-1010千瓦/ T-1的功率密度。
（3）如果电源控制柜的电源是不可改变的，那么大小和感应线圈的匝数可以通过改变工作频率的重新设计，也可以满足810-1010千瓦的功率密度？T-1。经过感应炉熔化时间约为42min。
2 中频感应电炉的控制形式
（1）有两个炉头的控制柜。它是通过在两个炉子之间添加一个转换开关来实现的。当一个炉子在工作时，另一头在浇注或修理炉子。在小工件的多次浇注操作中，向熔化炉提供的电能转换为在短时间内浇注的炉子，使其能快速升温，补偿长时间浇注引起的温度下降。两炉头交替操作，保证浇注金属液浇注温度恒定，提高铸件精度。功率输出功率利用率较高。
（2）两个炉头的两个电源柜（熔化功率和保温功率）。该方法是在两炉头之间增加一个转换开关来实现的。结构采用全桥式整流器并联逆变电源结构，开关开关可与熔化功率和绝缘功率交替连接两台电炉。电源开关由电开关完成，操作方便，安全可靠。缺点是绝缘电源工作频率略高于以匹配相同的线圈，融化的电力供应，这将影响电磁搅拌力FJ的保温炉。该方法的功率利用率高。
（3）双炉头双电源柜。也被称为两个，两个电炉控制系统可以根据自己的情况来选择合适的功率；没有机械开关，可靠性高；电源的率的输出功率，可以大大提高炉子的生产率；由于恒功率输出功率，使输出提高电源利用系数；因为变压器和冷却装置电源在电力变压器安装容量会降低，因此占用空间更小。这样更节能，系统的功率因数COS？> 0.95。是铸造行业熔炼设备的发展方向。
（4）有三个炉头的电源柜。也被称为三功率电炉电源供电的同时，三头功率金属冶炼炉；也可以由两个燃烧器一炉熔化和保温等；或熔化炉头燃烧器在两绝缘等；熔化炉头保温炉，另一个燃烧器是残疾人，或在维修。这种控制方式具有单向和双向两种优点，既保证了连续运行，又使工作方式更加灵活，具有节能高效的特点。它更适合品种多、批量小、铸件重量差异大的厂家。 3 供电线路
（1）为了节省原材料，感应线圈和水冷电缆是由使用该方法使电流密度大于25a /平方毫米。我们进行了实验，约10倍大于熔化的中频电流控制电源的输出电流（电容并联），所以造成水冷电缆的感应线圈，自加热，工作温度太高，大量的电能转化为热能，从而以循环水分散失，无功功率损耗。
（2）为了降低电炉的制造成本，采用相对廉价的紫铜管制作电力电缆原料，势必造成配电线路电抗增大，降低供电效率。
（3）感应线圈冷却水温度过高时，感应线圈电阻增大，导致铜耗增加。当冷却水循环通道形成大量水垢时，感应线圈的温度升高，电阻增大，导致铜耗增加。
（4）由于各种原因，电炉运行频率不合理，冶煉时间长，线损增加。热量对周围环境的损耗较大，这必然导致整个电力系统熔化效率的降低。
4 变压器
该侧输出电压660、800V之间。当输出电压650V，输出功率是恒定的，所以对中频感应炉和380V工作电流比原来将减少到原来的0.6倍，铜损耗降低到原来的1/3，降低变压器本身热损失，在耐高温变压器线圈也会增加负担，减少冷却系统，工作温度低，节能效果非常明显。
另外，当中性点电炉时间较长时，可以切断电源，停止变压器的运行。有利于节能降耗。
5 炉壳
钢壳炉具有耐久性强、效率高、生产效率高、噪音低、维修方便等诸多优点，得到快速发展，近年来，磁磁的屏蔽和反射效果的线圈产生的钢壳炉，可以减少漏磁，提高生产率，节约能源5 ～ 10%。钢壳炉的使用寿命超过10年。
节能中频感应熔炼炉是一个系统工程，需要我们的工程师系统改造，对技术的所有方面的综合利用，节能技术改造和提高管理水平的有机结合为一个整体，只有这样才能达到立竿见影，节能效果好。
参考文献
[1]赵健.中频感应熔炼炉节能技术的研究现状[J].工业加热，2016，45（01）：52-54.
[2]王成刚，马顺龙.用中频感应电炉熔炼铸铁的几个技术问题[J].现代铸铁，2012，32（04）：43-46.
[3]席文娣. 中频电炉节能原理与方法的研究[D].山东理工大学，2012.
[4]孙文斌. 中频感应电炉熔炼铸铁的质量控制与研究[D].南京理工大学，2010.
[关键词]中频感应电炉；熔炼；节能；电气
中图分类号：P125 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）44-0392-01
前言
中频感应熔炼炉是利用电磁感应原理将电能转换为热能并熔化金属材料的设备。中频感应炉将取代冲天炉熔炼。它将成为铸铁、铸铁和合金铸铁的主要熔炼方法。提高冶炼水平和冶炼精度，降低劳动强度，提高生产效率。
中频感应电炉熔炼过程中，通过电磁感应将电能转化为热能，然后通过热能将钢铁熔化。在能量转化过程中，主要有几种能量损失。
（1）电磁线圈本身的能量消耗，我们称之为铜耗。
（2）在电能转化为热能的过程中，炉体的热损失称为炉耗。
（3）在口中进食、熔化和释放，热辐射，称为辐射损失。
（4）在输电过程中，配电设备也要损耗电能。我们称之为附加损失。
在中频感应炉在工作过程中，只有10-15 %的能源一般用于炉料熔化。其他的～%的能量通过我们上面提到的方式丢失，其中铜消费量高达13%，其次是7%炉消费，和其余的附加损耗。
工频、电炉容量、电炉功率、电源类型、控制系统、电源线、变压器、外壳等节能措施，可大大降低上述能源损失，提高电能的利用率。
1 中频电源的频率、电炉容量、电炉功率和功率密度
中频感应炉熔炼，感应电流充电是基于集肤效应的原理依次减弱从外到内。电流强度降低到表面电流强度的36.8%的距离称为电流渗透深度。
△t的侵彻深度的现行计算公式：t=5030
在公式中：金属电荷的电阻率，单位。厘米；
-金属熔炉的相对磁导率；
f中频功率，单位赫兹。
中频电源频率越高，电流穿透深度越小，趋肤效应越明显。感应电流主要集中在炉体的渗层中。热量主要由炉内材料的表面层供应到炉膛内部。为了使整个断面上升到规定的温度，必须长期加热炉料。加热时间越长，表面层对周围环境的热量损失也越大，这必然导致热效率的降低。特别是在低温环境下的加热和熔化，看到这一点更为明显。
为了获得更高的电加热效率，应选择适合不同容量的电炉。分析表明，当坩埚直径与电流渗透深度之比为10左右时，中频感应电炉的电加热效率最高。使用下面的公式可以计算出F：F = 2.5电源频率效率最高时的
在上面的形式：直径D坩埚，厘米。
随着炉膛容量的增大，表面积与体积比减小，吨热损失减小。中频感应炉额定熔化率越大，每吨铁水平均电耗越低。因此，为了降低能耗，应选择具有較高额定溶解度的电炉。通常电炉的容量增加，功率增加。对于某一容量炉，当功率增大时，炉内功率密度也随之增大，熔化速度加快，冶炼时间缩短，单位电耗损失减少，热效率提高。
但当功率增大时，电磁搅拌功率增大，炉衬损伤加快，铁水质量下降，炉衬寿命降低。因此，感应炉的输入功率增加是有限的。
电磁力的计算公式是FJ = 31600 x p
上表：s金属炉的表面积，单位平方厘米；
通过加热金属熔炉材料，部分转化为热。
不同频率下电炉功率密度的允许值
中频感应炉功率密度适当改造，可实现快速熔炼。实践证明，从以下三个方面实现这一目标。
（1）当电源足够大时，电炉的容量和工作频率不变。对中频电源柜输出功率和功率密度增加，810-1010千瓦T-1。在这种情况下，只要提高SCR的容量，就可以降低投资成本。改造后，熔化时间从原来的89-119min缩短至约42min。
（2）如果电源部分是不能改变的，我们可以达到预期的效果，我们只有提高感应线圈的结构和维护810-1010千瓦/ T-1的功率密度。
（3）如果电源控制柜的电源是不可改变的，那么大小和感应线圈的匝数可以通过改变工作频率的重新设计，也可以满足810-1010千瓦的功率密度？T-1。经过感应炉熔化时间约为42min。
2 中频感应电炉的控制形式
（1）有两个炉头的控制柜。它是通过在两个炉子之间添加一个转换开关来实现的。当一个炉子在工作时，另一头在浇注或修理炉子。在小工件的多次浇注操作中，向熔化炉提供的电能转换为在短时间内浇注的炉子，使其能快速升温，补偿长时间浇注引起的温度下降。两炉头交替操作，保证浇注金属液浇注温度恒定，提高铸件精度。功率输出功率利用率较高。
（2）两个炉头的两个电源柜（熔化功率和保温功率）。该方法是在两炉头之间增加一个转换开关来实现的。结构采用全桥式整流器并联逆变电源结构，开关开关可与熔化功率和绝缘功率交替连接两台电炉。电源开关由电开关完成，操作方便，安全可靠。缺点是绝缘电源工作频率略高于以匹配相同的线圈，融化的电力供应，这将影响电磁搅拌力FJ的保温炉。该方法的功率利用率高。
（3）双炉头双电源柜。也被称为两个，两个电炉控制系统可以根据自己的情况来选择合适的功率；没有机械开关，可靠性高；电源的率的输出功率，可以大大提高炉子的生产率；由于恒功率输出功率，使输出提高电源利用系数；因为变压器和冷却装置电源在电力变压器安装容量会降低，因此占用空间更小。这样更节能，系统的功率因数COS？> 0.95。是铸造行业熔炼设备的发展方向。
（4）有三个炉头的电源柜。也被称为三功率电炉电源供电的同时，三头功率金属冶炼炉；也可以由两个燃烧器一炉熔化和保温等；或熔化炉头燃烧器在两绝缘等；熔化炉头保温炉，另一个燃烧器是残疾人，或在维修。这种控制方式具有单向和双向两种优点，既保证了连续运行，又使工作方式更加灵活，具有节能高效的特点。它更适合品种多、批量小、铸件重量差异大的厂家。 3 供电线路
（1）为了节省原材料，感应线圈和水冷电缆是由使用该方法使电流密度大于25a /平方毫米。我们进行了实验，约10倍大于熔化的中频电流控制电源的输出电流（电容并联），所以造成水冷电缆的感应线圈，自加热，工作温度太高，大量的电能转化为热能，从而以循环水分散失，无功功率损耗。
（2）为了降低电炉的制造成本，采用相对廉价的紫铜管制作电力电缆原料，势必造成配电线路电抗增大，降低供电效率。
（3）感应线圈冷却水温度过高时，感应线圈电阻增大，导致铜耗增加。当冷却水循环通道形成大量水垢时，感应线圈的温度升高，电阻增大，导致铜耗增加。
（4）由于各种原因，电炉运行频率不合理，冶煉时间长，线损增加。热量对周围环境的损耗较大，这必然导致整个电力系统熔化效率的降低。
4 变压器
该侧输出电压660、800V之间。当输出电压650V，输出功率是恒定的，所以对中频感应炉和380V工作电流比原来将减少到原来的0.6倍，铜损耗降低到原来的1/3，降低变压器本身热损失，在耐高温变压器线圈也会增加负担，减少冷却系统，工作温度低，节能效果非常明显。
另外，当中性点电炉时间较长时，可以切断电源，停止变压器的运行。有利于节能降耗。
5 炉壳
钢壳炉具有耐久性强、效率高、生产效率高、噪音低、维修方便等诸多优点，得到快速发展，近年来，磁磁的屏蔽和反射效果的线圈产生的钢壳炉，可以减少漏磁，提高生产率，节约能源5 ～ 10%。钢壳炉的使用寿命超过10年。
节能中频感应熔炼炉是一个系统工程，需要我们的工程师系统改造，对技术的所有方面的综合利用，节能技术改造和提高管理水平的有机结合为一个整体，只有这样才能达到立竿见影，节能效果好。
参考文献
[1]赵健.中频感应熔炼炉节能技术的研究现状[J].工业加热，2016，45（01）：52-54.
[2]王成刚，马顺龙.用中频感应电炉熔炼铸铁的几个技术问题[J].现代铸铁，2012，32（04）：43-46.
[3]席文娣. 中频电炉节能原理与方法的研究[D].山东理工大学，2012.
[4]孙文斌. 中频感应电炉熔炼铸铁的质量控制与研究[D].南京理工大学，2010.