20吨中频电炉技术参数详细说明  

20吨中频电炉由功率为10000 kw的中频电源1套配20吨熔炼炉两台。用二台5000KVA专用整流变压器供10000KW中频电源使用， 

此套中频熔炼20吨中频炉符合GB5959.3《电热20吨中频炉的安全第三部分对感应和导电加热20吨中频炉以及感应熔炼20吨中频炉的特殊要求》、GB10067.3《电热20吨中频炉基本技术条件第三部分感应电热20吨中频炉》和JB42《中频无芯感应炉》的要求。

一、20T/10000KW/20吨中频电炉主要技术参数要求

三. 20T/10000KW中频炉组成

备注：

1）用12相24脉双整流控制系统。

2）采用全封闭式冷却塔可提高系统的冷却效果和20吨中频炉的使用寿命，无须建水池。

3）如有任何不清楚的地方，随时期待你们的来电函 ，欢迎贵公司领导到我公司视察工作.

四、20吨中频电炉主要元器件配套

五、20吨中频电炉电源变压器简介

本20吨中频炉采用专用的整流变压器（按高海拔设计生产，后面20吨中频炉均按高海拔设计生产）

变压器技术参数整流:                            

型号：ZSS-5000/35 二台（用于20吨熔炼炉）                   

额定容量：5000KVA                              

额定电压：10KV±5%/1050              

中频固体电源使用的变压器用于35KV高压降到所使用中频电源的电压。此20吨中频炉采用专用的整流变压器，油浸自冷。整流变压器的型号为ZSS-5000KVA。一次电压35KV ，二次电压1050V。整流变压器的短路阻抗范围在6%-8%之间。在变压器的高压側装有无载手动调压开关，可以在-5%，0，+5%三档调节输出电压。电源变压器上装有瓦斯继电器和油温表，其输出与高压开关柜联锁。当变压器出现瓦斯报警或油温超高时，自动切断高压。

六、中频电源特点：详见《恒功率数字控制说明书》

1、 该电源中频采用恒功率控制系统。用于各种金属的熔炼，保温及感应加热20吨中频炉的电源控制，此技术达到国内领先水平。

2、 电源控制板为单板机全集成化控制板，采用数字触发，具有可靠性高、精度高，调节

维修方便简单，调试容易、继电元件少。     

3、主回路进线可不分相序（相序自动调整）。

4、先进的恒功率零压扫频起动技术使操作者无须选择起动电压和启动频率就能实现100﹪的成功启动。

5、逆变控制参考美国ABB公司、Pillar、Ajax公司、日本富士电机等国外先进控制技术，具有极强的抗干扰能力。

6、自动跟随负载变化，在运行时具有非故障性的自动再起动能力以及功率自动调节功能。

7、具有理想的截流、截压、精确的关断时间或逆变角控制，保证20吨中频炉可靠运行。

8、具有完善的多级保护系统（水压、缺相、欠压、过流、过压、关断时间、直通、操作连锁等）具有较高的变频效率，1000HZ及以下大于94﹪。

9．主电路参数：

1）保护与温度控制   

·主回路短路保护（断路器、主控板保护）     

·主回路缺相保护（主控板保护）

·冷却水压力低保护（主控板保护）   

·可控硅过压保护（主控板保护）

·可控硅过电流保护（主控板保护）

·逆变可控硅电流上升率高保护（电流互感器保护）

·逆变可控硅换流时间不足保护（主控板保护）

·逆变可控硅反向关断电压时间不足保护（主控板保护）

·电源冷却水温度、压力、感应线圈水温、水压及冷却水流量保护都有完善检测、保护系统设置。

·漏炉保护（另有专用电路与主控板联琐保护）

·电源冷却水温度、压力保护。

2）、显示测量仪表：在中频电源柜上有：直流电流表、电压表、中频电压表、功率表、频率表。

3）、补偿电容器：电容器全部采用新型大容量无毒介质水冷中频电容器

三）20吨中频电炉炉体部分

1．炉体特点

中频感应炉机械部分由炉盖、炉体、固定架、水电引入系统、液压装置等组成

炉体：感应线圈、磁轭、炉架和漏炉报警装置组成

1）感应线圈

·感应线圈应使用纯度99.9%的无氧紫铜矩型厚壁管烧制，管壁厚度均匀，水电接头坚固耐用、拆卸方便。

    ·在感应线圈的上部和下部有水冷线圈，是炉衬材料轴向受热均匀，以便延长炉内衬使用寿命。

    ·为了加强感应线圈的绝缘，线圈表面应喷涂一层高强度绝缘树脂，在感应线圈内、在外壁及匝间涂有耐火胶泥（耐火度1800℃）。因耐火胶泥具有高度的绝缘性能和隔热性能，在内衬损坏时保护感应线圈不受损坏。

2）通过多年的设计、使用，对其高径比（H/D）积累了一定的经验数据，对不同吨位的感应器有不同的高径比，计算机优化设计的高径比大大提高了其电效率。

      3）感应器材质采用紫铜T2

        A、含铜量           99.95％， B、抗拉强度         220Kg/cm  

        C、伸展率           45％，    D、硬度             HB35

4）感应器设计：

 我公司设计的大吨位感应器采用上下段并联型式，提高感应器电效率，有利于生产制造及提高机械强度，在半炉和满炉的状况下都能达到满功率运行。绝缘强度施以额定电压加1000V无击穿闪烁现象。表面涂复漆为有机硅瓷漆167，绝缘电阻当额定电压在1000V以下，不小于0.5MW；当额定电压在1000V以上，不小于1MW。

5) 严格按照感应器的工艺要求生产。

2、炉架：（钢炉壳）

    活动炉架及固定支架，在原苏式结构的基础上，吸取国外如美国彼乐、应达英国雷诺等优点，采用鼠笼开放式，结构紧凑，稳定性好，便于散热，便于维修。

3、 磁轭：（钢炉壳）

    磁轭是由优质高矽硅钢片（D330或D43）叠加而成的随形轭铁采用新不锈钢夹紧，均分布在线圈外侧约占线圈外表面的65％以上,主要是磁屏蔽作用，它使感应器外侧的磁通能够较集中的沿着磁阻最小的磁轭通过，来约束感应器的磁通向外发散，提高炉子的电效率，也起着固定和支撑感应器的作用。外层涂复醇酸灰瓷漆，绝缘电阻不得小于0.5MW.磁轭采用厚度为0.30-0.35㎜的高导磁率冷轧硅钢片制造，最大限度的减少磁损，提高电磁耦合效率。

4．漏炉报警装置

1．坩埚式感应电炉运行过程中，往往因种种原因在炉衬中形成裂纹而导致漏炉事故。这种事故如果不能及时发现，轻者是使感应线圈和磁轭的绝缘层损坏，重者是感应线圈铜管烧坏，高温铁液和感应线圈的冷却水相接触，引起严重的20吨中频炉事故，甚至引起爆炸，危及人身安全。为了确保安全生产，防止漏炉事故的产生和扩大，设置坩埚漏炉报警系统很有必要。报警装置必须做到在铁液未到达感应器前就发出漏炉报警信号，能够判断漏炉的轻重程度，妥善处理炉内的铁液，把造成的损失降到最低限度。 

漏炉报警装置不仅是安全保护措施，而且有助于判断炉衬使用情况，达到延长炉龄的目的，有些炉子由于没有漏炉报警装置，在炉子运行到一定阶段后，很难确定炉衬能否继续使用，但又怕漏炉，往往提前把炉衬打掉重修，造成不必要的人力、物力的浪费。

接触式漏炉报警装置工作原理：

2、接触式漏炉报警装置原理见附图。在炉底埋入不锈钢丝作底电极（称第一电极），它应于炉内金属液良好接触。在感应线圈内侧的两层石棉板之间安装用非磁性材料（如不锈钢箔，铝箔）制成的另一电极（称第二电极）。第二电极形状可做成栅栏状或梳妆，其高度要稍高于炉内金属液高度，安装时不能形成短路环。在这两个电极之间加上低压直流电。正常情况下，炉衬材料与隔热石棉板都有很大的绝缘电阻，如果是硅砂打结炉衬，绝缘电阻在5~10KΩ范围,电流很小（30V直流电压时约10mA以下），而且也较稳定。当金属液漏进炉衬中并接触第二级电极，造成第一、第二电极短路，这时电流突然增加，当达到报警设定值（在30V时约70~80mA），报警装置就发出信号并切断电源。

此电路主要作漏炉报警用，但也可检查主电路接地及冷却水低电阻情况。通过开关S1~S5分别闭合起到不同的检查功能。如：S2  、S4闭合，并将测试棒与炉内金属接触可检查第一电极引线和整个控制电路及元件是否完好无损；S2 、 S5闭合可检查金属是否一接触感应线圈铜管；S1 、 S3闭合可检查第二电极是否接地（接地通常多发生于引出线处）；S1 、 S4闭合，并将测试棒与炉金属液接触可检查金属液是否已碰到炉壳；S1 、 S5闭合可检查主电路是否接地；处于漏炉报警状态，S2 、 S3是闭合的。

四）  液压系统：（钢炉壳） 

（1） 液压站阀块采用集成块式，体积小，进出油路在一个方向，便于执行元件的安装和管路辅设。

  （2）所有液压元件均采用合资厂家及国内名牌产品。

  （3）炉体的倾动靠两个同步的柱塞缸来完成。

（4）液压装置用于给倾炉油缸、炉盖旋转油缸和炉衬顶出油缸提供动力，采用双泵双电形式，液压介质为液压油。

（5）液压操作台用于控制炉体的倾动与回落、炉衬的顶出以及炉盖的转动等，操作均通过操纵手柄来实现。当在不操作手柄时，即使油泵处于工作状态，整个系统仍能自动处于卸载状态。避免操作失误所造成油温升高的缺陷，可靠性高，动作平稳，无冲击。液压元件均采用力士乐元件。

五）水冷电缆：

水冷电缆的接头采用冷压成工艺与铜绞线压接，水冷电缆外套管采用专用的阻燃橡胶管，并能承受0.5Mpa水压不泄露和破裂。

六）换炉开关(选用20吨中频炉)：

换炉开关用来切换炉体。用一台双扎切换开关并采用电机来驱动此20吨中频炉，在换炉时有控制面板上的手动控制按纽来控制换炉的指定炉位可完成换炉动作。段电时则停留在原锁定的位置，等待下一次换炉操作命令。换炉开关的控制电路具有相互保护功能，以确保避免两台炉体同时连到中频固体电源上。

七）冷却水系统（选用件）：

1。板式换热器

板式换热器的机构比较简单，它是由不锈板片，密封垫片，固定压紧板，活动压紧板，压紧螺栓导套螺母，上下导杆和立柱所组成。

板式换热器的不锈板片为传热元件，冷热两种流体分别在板片两侧逆向流动，热流体的热量通过板片传给冷流体，板片选用0.6-0.8mm厚的不锈板，在不影响承受力的情况下，板片越薄，换热效率越好。板片压制成人字形波纹，使流体在流动时形成湍流，加大了传热效率，同时也有效的防止污垢形成。

　板式换热器结构紧凑，在维修时只需松开螺栓将活动夹紧板向后推移即可，而不像管壳式换热器需要预留很大的维修空间。又由于板式换热器所选换热板片厚度仅为0.6mm~0.8mm，而管壳式换热器壳体要重得多；所以在完成同等换热任务时，板式换热器占地面积小，重量轻

2. 全封闭冷式冷却塔

炉体和电源分别采用两套独立（也可采用一套）的全封闭冷却装置。采用相互独立的二套冷却装置的目的是为了避免相互影响。冷却塔的下面有集水盘，内装喷淋用水，集水盘的进水口装有浮球阀，能够自动控制集水盘内的水位，出水口有喷淋水泵。因为中频电源需要低温的冷却水，出水温度要控制在55°C以内，由于电炉感应线圈的冷却水温度略高，这样反而能够提高电炉的热效率，同时减小冷却装置的体积，进而减低造价。全封闭冷却装置的核心是喷淋蒸发式封闭冷却塔。 在冷却塔内部有许多散热盘管，循环水在盘管内部流动，与空气不接触。冷却塔的上部装有喷水口和冷却风机。工作时喷淋水泵将水泵到上部的喷水口，将水呈雾状喷淋到盘管外表面，冷却风机同时抽风，使喷淋水汽化从而带走盘管内循环水的热量。这种先进型式的冷却装置具有很高的换热效率。

八）、安装时特种材料（供参考）

1.一般情况下，电炉安装没有特种材料和易损件，仅炉衬材料中有一些特种材料且属于易耗品。其中有：

1）石棉布                           2）玻璃红布              

3）云母板                           4）硼酸                  

5) 石英沙                  

     以上材料洛耐院等单位有供。

2.有关炉衬材料及配比、筑炉烘烤工艺（供参考）

  炉衬的材料：

炉龄的长短主要决定于炉衬材料的性质及捣固烧结过程是否完善。对酸性炉衬来说，只有高品位石英砂（SiO2含量大于99.3%）才能用于制造炉衬材料，由于石英具有结晶形态的相互转化，（以下简称晶态转变）其颗粒的配比直接决定炉衬的打结密度，因此在炉衬焙烧过程中应该让石英在烧结温度下的晶态转变进行到底，否则当炉子断续熔炼时炉衬的温度发生剧烈频繁的变化，石英受到高的热应力和热冲击而产生的晶态转变，对炉子就会有很大的影响。同时利用不同粒度配比和石英反复晶态转变，炉衬即能获得较大的密实度。但由于粒度的偏析和打结过程中的损耗，会使粒度比发生变化，造成炉衬密度不均匀，导致炉衬内壁部分增加被侵蚀，当晶态转变时还会引起炉衬破裂。因此除了烧结以外还应注意其颗粒的配比。

硼酸是通常作酸性炉衬的粘结剂（可用一般工业硼酸），其加入量应和捣固材料和工作温度相适应，一般来说在提高炉衬强度和降低工作温度情况下硼酸量可提高，颗粒要小（<0.5mm），要均匀，无块状及杂质混入，具体配比可参考下表：

表1、酸性炉衬的硼酸加入量与冶炼温度和烧结温度的关系

A.炉衬的砌筑：（供参考）

a: 先将烘干（在300℃以上烘箱内烘干）或炒干的石英砂（无杂质）按表2比列配好，再按表1比例加入硼酸拌匀后，即可打结。

石英砂的粒度配比          表2

b: 紧靠感应器线圈内壁放入所要求厚度层数的石棉板，上部、中部用两个圆钢（f8-10mm）制成的弹簧圈（直径略大于感应器内经）压紧，然后将拌匀的石英砂逐步放入打结。炉衬应一层一层打结，每层厚度不要超过40～50mm。只有第一层可以厚到50mm以上，先用捣固棒捣实，再用平铁锤打结实，然后再把表面扒松，一层一层按尺寸打结。

c: 在炉底厚度高度打结到后，放入坩埚模，用三块契块固定坩埚模在感应器中，并可在坩埚模中放入一块重铁，扒松炉底周围表面，继续打结炉衬直到熔池表面高度。切记要取出二只弹簧圈。由于炉衬上部受到的机械应力最大，因此在熔池熔液表面以上到出料口一段应多加2～3%的硼酸。在坩埚模顶部和出料口，可用水玻璃做粘结剂，与炉衬材料拌成混合料（稠度一般用手一捏基本上能成团即可）砌筑时先涂上一层水玻璃，然后加入混合料打结实。

B、烘炉与熔炼：

各部分经调整，检查均符合要求后，方可进行烘炉与熔炼，步骤如下：（打结后的炉衬在室温下置放18H后烘炉）

A.打开冷却水进水阀，使冷却水压至～0.2MPA，并观察水流是否畅通。

B.按照可控硅中频电源使用规则，使其工作正常。

C.按烘炉曲线进行烘炉。（下图曲线供参考）

当坩埚模温度加热到约800-900℃时，加入额定容量的一半干净无锈的小块料，待熔化后在分二次加到额定容量，并加半公斤左右的碎玻璃，到浇铸温度后降低功率，进行一段时间保温，然后缓慢倾动出炉。这样连续熔炼2～3炉，即可得到一个良好的釉面坩埚。

浇铸完毕电炉断电后，但冷却水必需待炉衬冷却至室温才能停止（大约3～4小时）。八、20吨中频炉遵循的技术标准

1 机械行业标准中频无心感应炉JB/T4280-93

2 机械行业标准中频感应加热用半导体变频装置JB/T8669-1997

3 机械部部标中频感应加热用电控20吨中频炉技术条件 JB4086-85

4 机械部部标中频感应加热装置用变压器    JB/T3924-1999

5 国家标准电热20吨中频炉基本技术条GB10067.3-88感应加热20吨中频炉

6 国家标准电热20吨中频炉基本技术条件  GB1006.1-88通用部分

7 国家标准电热20吨中频炉的安全 GB5959.1-86第一部分通用要求

8 国有标准电热20吨中频炉的安全  GB5959.3-88第三部分对感应和导电加热20吨中频炉以及

感应20吨中频炉的特殊要求

9 国家标准电热20吨中频炉的试验方法  GB1066.3-88无心感应炉

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