无锡市斗山电炉有限公司

   当前，中频电源及工频电炉、保温炉、热处理炉等金属熔炼生产设备，因其具有易于变换熔炼品种、便于控制熔炼质量，操作灵活简单和功率密度大、熔炼速度快、热效率高、起熔方便等诸多优点而受到了冶金铸造和轧辊生产厂家的青睐。很多铸造厂和轧辊生产厂都相继购买并安装了工频电炉以替代传统的冲天炉和工频电炉。例如，以强科技、兴大业而著称的江苏省宜兴市共昌轧辊有限公司，2001年6月因新建了现代化的全中频电炉车间而取得了可喜的生产经营业绩及显著的技术经济效益。
    为了进一步推动工频电炉的普及推广工作，我们约请了长期从事中频电炉技术研究开发工作的专家朱林、俞松尧先生撰写了这篇文章，供广大读者参考。 自1966年瑞士公司BBC研制成功第一台感应熔炼的晶闸管中频电源装置以来，各工业发达国家相继推出了系列产品，并很快替代了传统的中频发电机旋转式变频电源和各种陈旧的冶炼设备和加热设备。由于晶闸管中频电源效率高，制造周期短，安装简单，易于实现自动化控制，其应用范围遍及感应熔炼、保温、透热、淬火、烧结钎焊等各工业领域，近期又在环保、粮食储存、种子处理、殡葬等领域获得了应用，显示出强大的生命力。 随着微电子技术的快速发展，中频电源发生了很大的变革，应用微电子技术，使中频电源的控制功能大为扩展和增强，提高了可靠性、稳定性，电源功率越做越大，体积越做越小，成本也越来越少，受到了工业界人士的一致认可和欢迎。目前世界上中频熔炼炉容量已超过20吨，保温炉容量已超过50吨，各种金属自动化加热更是广泛使用。
     一、工频电炉的特点和优势 工频电炉的成套装置，是把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。这种涡流同样具有中频电流的一些性质，即，金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量。例如，把一根金属圆柱体放在有交变中频电流的感应圈里，金属圆柱体没有与感应线圈直接接触，通电线圈本身温度已很低，可是圆柱体表面被加热到发红，甚至熔化，而且这种发红和熔化的速度只要调节频率大小和电流的强弱就能实现。如果圆柱体放在线圈中心，那么圆柱体周边的温度是一样的，圆柱体加热和熔化也没有产生有害气体、强光污染环境。正因为工频电炉有以上的优点，在各种行业得到了广泛推广使用。例如，在轧辊行业：3年前多数轧辊厂使用冲天焦炭炉冶炼铁水，冲天炉出来的铁水成分无法调节，温度难控制，浇铸成的轧辊质量差，成品率低、效益差。而且这种冲天炉的铁水温度无法升到1600℃，因此也不能生产高档的钢轧辊，使我国高档轧辊都依赖进口。在这一二年中，我国主要轧辊生产厂相继采用了工频电炉冶炼铁水、合金钢水生产轧辊，使我国轧辊生产水平上了一个大台阶，取得了明显的效益。 在铸造行业，由于国外的中频电炉价格昂贵，使国内很多用户望而却步，只能购买工频电炉来冶炼铁水、钢水。由于工频50周频率太低，因此第一炉启动后，功率补偿困难，只能慢慢地补偿，要过几小时才能满功率输出，浪费了时间，降低了效率。铁水冶炼好后不能把铁水全倒光，还需留一部分铁水在炉子里，否则第二次无法启动冶炼。由于频率低，铁水在炉内翻滚太厉害，把渣和夹杂物都搅拌在液体中，影响钢水质量。使用这种设备用户有苦难言，因此最近把工频炉改造成中频电炉的单位越来越多。某一铸造厂把一套3吨工频炉改为中频炉后，使用得心应手，效益明显提高，因此工频炉逐步被冶炼行业所淘汰，由中频感应炉替代为大势所趋。
    在冶炼行业早期电弧炉使用也很多，这种设备是电极通过碳棒相互短路产生短路大电流再产生高温来熔化铁水或钢水。这种设备不足之处是，在产生高温同时会产生刺眼的弧光，刺伤操作工的眼睛，同时产生有害的粉末气体，污染环境，在产生1000℃以上高温的同时，把钢水中的宝贵元素也烧损，使钢水和元素的有效收得率下降，增加了成本，同时烧损炉壁。特别是小吨位电炉炉衬寿命很低，国家经贸委有关部门已明确规定不能使用10吨以下电弧炉，因此这些使用单位纷纷用中频电炉来取代电弧炉，以提高企业效益。
     二、我国工频电炉的发展情况 我国工频电炉的研究制造也比较早，在1969年原一机部已开始有组织的研制，但由于种种原因，直到1996年前我国工频电炉还处于低水平的生产状态，中频电源功率在1000kW左右徘徊，电炉在2吨左右，中频关键的触发系统普遍采用分立元件，控制交流采用开环控制，使用稳定性普遍较差。 前一时期，国产工频电炉信誉不好，而大功率、大吨位的工频电炉主要依赖从欧、美进口，由于价格昂贵（是我国产品的5～10），
    使用单位不多，直接影响我国冶金行业的高质量产品开发。 随着我国和世界经济接轨的步伐加快，在冶炼、铸造、热加工行业，对使用可靠稳定的大功率中频电源和大吨位熔炼炉、感应加热炉的需求急速上升，在这种状况下，大功率、大吨位、感应电炉的国产化迫在眉睫，为此国内电炉厂商都在全力开发这种产品和世界接轨。特别是苏州工业园区振吴电炉有限公司捷足先登，在1997年为江苏宜兴共昌轧辊有限公司试在国内首次生产2500kW／8吨的中频熔炼炉，并一次调试
    成功，运行3年多一切正常，使宜兴共昌轧辊有限公司的产品一下子提高到高档产品水平，为国产中频电炉发展和可信度打下了牢固的基础。2001年9月，振吴电炉有限公司又为江苏南通炼钢厂研制开发生产了目前国内最大功率和吨位的20吨／6000kW中频熔炼炉。
    三、新世纪中频电炉展望 我国加入WTO后，冶金铸造业在我国要大力发展，世界发达国家趁机全力把铸件推向中国市场，显而易见，国内对工频电炉的需求也急速上升，产品市场大了，竞争也越来越激烈。世界一流的生产厂商，产品价格虽高，可用高技术来占领市场，但由于生产成本高（特别是工程技术人员工资高），在中国的市场正在缩小。中国一流的中频电炉生产厂商正在日新月异地接近世界先进水平，虽然还有差距，但由于价格合理，服务好而急速扩大市场，并正在推向世界市场。 为满足用户一台中频电源同时带两台电炉工作的要求，苏州振吴电炉有限公司采用了串联振荡负载线路，这种产品特点是，三相整流桥一直工作在全导通状态（功率因数高），靠提高频率来提升功率，因此可带几台炉子同时工作，满足了生产自动线的要求。2001年，振吴电炉有限公司为柳州钢铁公司生产的2500kW／5吨一拖二
    中频电炉，一次调试合格，属国内最大功率电源，这种新产品的开发成功，使我国中频电炉产品的生产水平和竞争力，在世界市场提高了一大步。在控制系统，振吴电炉公司除了在触发系统等用数字电路来提高稳定性外，还采用了PLC和人机界面触摸屏来自动控制中频电炉的自动烧结、保温、显示故障自动报警等一系列新技术，使振吴电炉公司产品的控制手段和世界一流产品控制方法一样，提高了产品的档次，使国内大公司和大厂愿意接受这种产品。如2001年黑龙江第一重工股份有限公司向振吴电炉公司订购了一台4000kW／15吨的中频电炉；振吴电炉有限公司还向邢台机械轧辊公司提供了一台3000kW／10吨的中频电炉装置……