無芯中頻感應(yīng)電爐的發(fā)展及其應(yīng)用

■袁洪志

無芯中頻感應(yīng)電爐的發(fā)展及其應(yīng)用

■袁洪志

根據(jù)當前國內(nèi)無芯中頻感應(yīng)電爐的生產(chǎn)制造及其應(yīng)用情況，對其發(fā)展趨勢、市場形勢及面臨的問題、選型及策略、節(jié)能減排措施、維護保養(yǎng)、日常管理經(jīng)驗，以及爐襯材料的發(fā)展等問題進行了分析綜述。

隨著無芯中頻感應(yīng)電爐（以下簡稱中頻電爐）熔煉技術(shù)、鑄造工藝技術(shù)、爐襯材料的發(fā)展進步，以及節(jié)能環(huán)保等行業(yè)準入條件越來越高，鑄造業(yè)向著集中化、大型化的方向發(fā)展，對中頻電爐的要求也越來越高，從而促進了中頻電爐制造技術(shù)及其應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展進步。

一、中頻電爐的優(yōu)勢及發(fā)展趨勢

（1）中頻電爐的優(yōu)勢 中頻電爐具有易于變換熔煉品種，熔煉溫度容易控制，化學(xué)成分均勻且易于調(diào)整，便于控制熔煉質(zhì)量，操作靈活簡便，功率密度大，熔煉速度快，熱效率高，起熔方便，人工成本較低，以及節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢。

（2）中頻電爐的發(fā)展趨勢

我國加入世貿(mào)組織后，歐美日等發(fā)達國家在我國大量購買鑄件，國內(nèi)鑄造行業(yè)快速發(fā)展，對中頻電爐的需求量直線上升，世界一流的電爐制造商由于價格、服務(wù)、備件昂貴等原因，在我國的市場份額正在縮小，國內(nèi)中頻電爐的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展，使得一些產(chǎn)品已接近或達到世界先進水平，雖然還有差距，但由于價格合理，服務(wù)質(zhì)量好而占有了相當?shù)氖袌龇蓊~，并走向國際市場。鑄造行業(yè)對熔煉設(shè)備的經(jīng)濟性、節(jié)能環(huán)保、熔煉質(zhì)量、自動化程度，以及操作的靈活性和可靠性、維護維修的難易程度的要求越來越高，加之計算機的應(yīng)用，能量供給方式持續(xù)改進，自動監(jiān)控檢測，極大地促進了中頻電爐熔煉成套設(shè)備制造與應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，這一趨勢說明，中頻電爐在鑄造行業(yè)的熔煉設(shè)備中占據(jù)了主導(dǎo)地位。大型化、高功率密度、智能化、高可靠性、高安全性、高質(zhì)量、優(yōu)質(zhì)服務(wù)和節(jié)能環(huán)保是中頻電爐的發(fā)展趨勢。

二、中頻電爐應(yīng)用與發(fā)展面臨的問題及解決方案

1. 面臨的問題

當前中頻電爐應(yīng)用與發(fā)展面臨的問題有以下幾點：

（1）穩(wěn)定性、可靠性、安全性有待進一步提高。

（2）在智能化可控操作技術(shù)，包括故障分析和提示等方面需要進一步提高。

（3）綜合節(jié)能環(huán)保指標多數(shù)都達不到行業(yè)準入標準的要求。

（4）包括技術(shù)參數(shù)和設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)沒有統(tǒng)一的國家標準，零部件更是一家一個樣。

（5）由于集成電路的發(fā)展，加上制造商的技術(shù)封鎖，大多數(shù)用戶都存在維護、維修困難的問題，一些中頻電爐制造商服務(wù)沒有保障，響應(yīng)慢，備件非標且價格昂貴，并且由于價格競爭，電氣元件的質(zhì)量也令人擔憂。

（6）用戶在最初使用時缺乏技術(shù)指導(dǎo)，走很多彎路，或養(yǎng)成很多不良習(xí)慣。

2. 解決思路

目前，我國中頻電爐產(chǎn)業(yè)是大而不強，多而不精，應(yīng)從以下幾個方面解決上述問題。

（1）制定包括技術(shù)參數(shù)、設(shè)備結(jié)構(gòu)、零部件、節(jié)能環(huán)保指標等內(nèi)容的國家標準。

（2）學(xué)習(xí)國際上中頻電爐制造和應(yīng)用的高精尖技術(shù)，提高中頻電爐產(chǎn)品的綜合質(zhì)量，包括服務(wù)質(zhì)量，快速響應(yīng)，降低維護、維修的難易程度，提供周到的技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)，讓用戶滿意。

（3）建立科學(xué)的市場競爭機制，引導(dǎo)制造商以質(zhì)量和信譽贏得市場，用戶不要只看重價格，而應(yīng)注重產(chǎn)品的綜合質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量，質(zhì)量和服務(wù)有保障才是好產(chǎn)品供應(yīng)商。

（4）中頻電爐用戶在使用過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗，在電力、地域、原材料、電器件、維護、維修等方面向中頻電爐制造商提供合理化建議，共同推動中頻電爐快速發(fā)展。

3. 措施建議

由于市場經(jīng)濟的影響，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對重工業(yè)的影響不亞于一場戰(zhàn)爭，市場對中頻電爐的需求量急轉(zhuǎn)直下，很多中頻電爐制造企業(yè)面臨訂單少、產(chǎn)品積壓，甚至生存難的困境，針對這種局面，有以下幾點措施建議。

（1）在努力提高中頻電爐產(chǎn)品綜合質(zhì)量的前提下，努力開發(fā)國內(nèi)外市場，爭取將進口產(chǎn)品擋在國門外，以質(zhì)量和信譽贏得市場。

（2）在市場低迷的形勢下，研發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品，包括針對用戶的應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)等，向高端產(chǎn)品邁進，提高產(chǎn)品的科技含量和附加值，臥薪嘗膽、蓄勢待發(fā)，將中頻電爐產(chǎn)品做精做強。

（3）很多鑄造企業(yè)選擇在市場低迷的形勢下，進行設(shè)備改造升級，當前由于節(jié)能環(huán)保等行業(yè)準入標準及人力資源成本等原因，使用沖天爐和工頻電爐的企業(yè)大都有改用中頻電爐的意向，中頻電爐制造企業(yè)應(yīng)抓住商機，提供設(shè)備、技術(shù)、服務(wù)等產(chǎn)品，開拓多層面的市場格局，與用戶建立長期互利共贏的合作方式，使企業(yè)謀求不斷的發(fā)展和進步。

三、中頻電爐的選型要點與策略

1. 選型要點

基于新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備的不斷發(fā)展應(yīng)用，對中頻電爐的要求也不斷提高，如成型爐襯的應(yīng)用，爐內(nèi)預(yù)處理技術(shù)的研究應(yīng)用，高強度合金鑄鐵的發(fā)展應(yīng)用等，都對中頻電爐提出了新的要求，用戶在購置中頻電爐選型時應(yīng)考慮以下要點。

（1）根據(jù)企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，如生產(chǎn)規(guī)模、鑄件大小、鑄件材質(zhì)、作業(yè)面積、起重能力和高度，及當?shù)仉娏┙o情況等綜合因素，合理選擇電爐噸位的大小和功率密度。以生產(chǎn)中小型鑄件為主的企業(yè)可以選擇1～10t/h的中頻電爐，產(chǎn)量大的情況可以購置兩臺以上形成高功率密度的作業(yè)方式，生產(chǎn)中大型鑄件的企業(yè)，可以選擇10～20t/h的中頻熔煉爐，加上20～60t/h的中頻保溫爐，可以多包鐵液同時處理，澆注大型或特大型鑄件。

（2）選定以上參數(shù)后，要對電爐生產(chǎn)企業(yè)進行考察，在質(zhì)量、節(jié)能環(huán)保、信譽、爐體、電源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、傾爐系統(tǒng)、可靠性、耐用性、自動化程度、服務(wù)能力、響應(yīng)速度、維修保養(yǎng)難易程度，以及技術(shù)服務(wù)指導(dǎo)、備件價格等15個方面進行綜合評價。

2. 選型策略

（1）節(jié)能環(huán)保。平均噸電耗在550kW·h左右，配備成套的除塵煙系統(tǒng)，達到環(huán)保要求。

（2）爐體、電源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等質(zhì)量高，安全性、可靠性、耐用性好，自動化程度高，故障自動診斷提示，維修、維護復(fù)雜程度低。

（3）供應(yīng)商服務(wù)能力強，響應(yīng)速度快，非標零件價格合理，在多方面提供技術(shù)支持。

（4）國產(chǎn)中頻電爐的結(jié)構(gòu)形式和工作原理都大同小異，但質(zhì)量和服務(wù)卻有較大差別，綜合質(zhì)量高的產(chǎn)品，用戶在使用過程中可以免除很多煩惱，用戶都希望所使用的中頻電爐產(chǎn)品性能穩(wěn)定，故障率低，發(fā)生故障時容易排除，零部件質(zhì)量過關(guān)，可以首選國內(nèi)知名品牌，如果財力允許，可以選擇進口品牌。

四、中頻電爐的制造應(yīng)用與節(jié)能環(huán)保

1. 中頻電爐的制造與應(yīng)用

電爐制造商應(yīng)以用戶需求為出發(fā)點，提高中頻電爐的數(shù)字化、智能化、自動化程度，在制造過程中應(yīng)注重考慮生產(chǎn)應(yīng)用中的以下幾點問題。

（1）功率的自動調(diào)節(jié)。功率因數(shù)的顯示和監(jiān)控，并達到節(jié)能環(huán)保等行業(yè)準入條件的要求。

（2）鐵液溫度的監(jiān)控，冷卻水溫度和壓力的監(jiān)控。

（3）漏爐指數(shù)的顯示和監(jiān)控。

（4）故障的檢測、分析、顯示、排除及各報警系統(tǒng)自身的檢測與分析，保證時刻靈敏好用。

（5）鋼殼爐體在安裝或更換水管等維修、維護作業(yè)時非常不方便，能否將作業(yè)部位做成活動的窗口，用完再用螺栓把合上，水管的進出應(yīng)本著維護、維修方便，安全牢固且不宜滲水的原則。

（6）中頻電爐最怕水，但又離不開水，水處理系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)的使用與維護是中頻電爐應(yīng)用的兩大難題，制造商應(yīng)提供使用與維護方面的技術(shù)支持。

（7）中頻電爐的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)配備應(yīng)急水泵，柴油發(fā)電機帶的水泵或者汽油機水泵也可以，有條件的可以配備一套單獨的保安電源，最好以上兩種停電保護措施都具備。

總之，在制造商和用戶的共同努力下，讓數(shù)字化、智能化、自動化技術(shù)在制造過程中提高中頻電爐的品質(zhì)，在使用過程中提高生產(chǎn)效率、安全性和鑄件品質(zhì)，推動中頻電爐的發(fā)展。

2. 節(jié)能環(huán)保與綠色鑄造

節(jié)能環(huán)保工作是一項系統(tǒng)工程，單靠一兩項節(jié)能環(huán)保措施是不夠的，需要應(yīng)用多種工藝技術(shù)措施，并應(yīng)將技術(shù)節(jié)能環(huán)保與管理節(jié)能環(huán)保進行有機結(jié)合，在原材料、設(shè)備、工藝和管理等方面綜合掌控，才能取得良好的節(jié)能環(huán)保效果，以下是幾項有效的節(jié)能環(huán)保措施。

（1）合適的爐料塊度和厚度，輕薄的廢鋼可以打包，回爐料應(yīng)清理后使用，廢鋼應(yīng)除污銹，所有爐料應(yīng)預(yù)熱，準確配料。

（2）坩堝中下部爐料堆積密度越大越好，加熱效率相應(yīng)提高，冷料要不斷地加入，以便預(yù)熱，避免熔化少量鐵液的現(xiàn)象。

（3）合理的供電制度和爐前操作技術(shù)，開始先供給60%左右的功率，待電流沖擊停止后，迅速將功率增大到最大值，加速爐料熔化。

（4）控制高溫精煉和出鐵溫度，每次出鐵后爐內(nèi)要剩余部分鐵液，起熔方便，以便快速熔化。

（5）盡量采用連續(xù)熔煉的作業(yè)方式。

（6）縮短空載輔助作業(yè)時間，如加料、扒渣、測溫、取樣、等待化驗、調(diào)整化學(xué)成分，以及待澆注的時間越短，生產(chǎn)效率越高，能耗越低。

（7）注重維護中頻電源裝置、爐體、冷卻水系統(tǒng)等的正常運行，減少故障率，減少中途停爐次數(shù)，節(jié)約能耗，保障生產(chǎn)順利進行。

（8）中頻電爐制造商和用戶應(yīng)共同重視研發(fā)和使用中頻電爐的節(jié)能環(huán)保配套設(shè)施，如除塵凈化設(shè)備，水的循環(huán)利用，使用節(jié)能環(huán)保的原材料，提高節(jié)能環(huán)保意識，把節(jié)能環(huán)保工作做到實處，達到行業(yè)準入條件，踐行綠色鑄造之路。

五、中頻電爐日常維護、保養(yǎng)及管理

1. 日常維護保養(yǎng)要點

每班次上崗和下班時都要對爐襯、感應(yīng)線圈、水冷電纜、爐蓋機構(gòu)、傾爐液壓缸、高壓電柜、主開關(guān)柜、傾爐控制柜、中頻電源柜、變壓器、電抗器、液壓站、鼓風(fēng)機除塵系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)及漏爐報警系統(tǒng)進行全面檢查，并在工作中實時監(jiān)控各系統(tǒng)的工作狀況是否正常。特別指出的是水處理系統(tǒng)的維護是一個大難題，多數(shù)用戶對此重視程度不夠，壽命非常短，都因堵水、結(jié)垢、漏水等原因無法修復(fù)而報廢，要引起高度重視。另一個難題就是傾爐和爐蓋的液壓系統(tǒng)總是有漏油的地方，易引起著火，應(yīng)特別注意維護。

2. 中頻電爐的安全防護

（1）冷卻水對中頻電爐是至關(guān)重要的，因冷卻水的故障而造成電爐設(shè)備損壞的幾率是較高的，所以電爐應(yīng)配備“一用一備”兩臺水泵，并配備應(yīng)急冷卻水系統(tǒng)，當供電中斷時，可及時為爐體提供冷卻水，避免造成損壞。

（2）液壓傾爐系統(tǒng)也要配備“一用一備”兩臺液壓泵，傾爐液壓缸的進口需安裝節(jié)流閥，防止爐體因液壓系統(tǒng)失壓而突然落下，當爐內(nèi)存有鐵液而又較長時間不能送電的情況下，若通過運行電爐熔化凝固在爐內(nèi)的金屬是非常危險的。因此，液壓系統(tǒng)應(yīng)配有發(fā)電機或手動泵或安保電源等應(yīng)急措施，當電網(wǎng)供電中斷時，能及時將爐內(nèi)金屬液倒出。

（3）可靠的接地漏爐檢測報警系統(tǒng)是非常重要的，并應(yīng)每班兩次以上檢查，試驗其靈敏可靠性，經(jīng)常檢查爐襯的使用情況，方法是目測加測量，目測中下部是否有局部缺肉的地方，用“X”形尺測量其總高度和不同高度部位的直徑，與坩堝比較，來判斷爐襯的使用狀態(tài)。

（4）配備計算機管理系統(tǒng)，自動對故障進行診斷分析，對電氣系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)等各系統(tǒng)的設(shè)置點參數(shù)進行掃描判斷，且當參數(shù)異常時，發(fā)出報警信號，并能顯示、分析和記錄故障信息，這樣故障在初始狀態(tài)就會被發(fā)現(xiàn)，不會造成嚴重的設(shè)備損壞。

3. 日常管理

（1）中頻電爐應(yīng)配備專職的電爐電工、鉗工和水處理工，在使用過程中時刻監(jiān)護，且這些人員應(yīng)有較高的技術(shù)水平和較強的責任心，并定期培訓(xùn)考核。

（2）企業(yè)應(yīng)根據(jù)電爐的使用說明書和專業(yè)的操作規(guī)范制定嚴格周密的中頻電爐使用、維護保養(yǎng)管理制度，并嚴格執(zhí)行，才能確保其安全運行。

（3）不是連續(xù)作業(yè)的情況下，每次開爐前要有預(yù)熱時間，低功率將爐襯和爐料預(yù)熱至暗紅色后，再逐步加大功率。

（4）生產(chǎn)上應(yīng)盡量保證連續(xù)作業(yè)，同材質(zhì)的連續(xù)澆注，避免不熔化滿爐的情況，并保證爐料的質(zhì)量和配料的準確性。

（5）中頻電爐在使用過程中應(yīng)對水處理系統(tǒng)進行一絲不茍的維護和保養(yǎng)，按要求進行清洗等工作，應(yīng)給予高度重視，確保水質(zhì)穩(wěn)定，避免水冷系統(tǒng)發(fā)生結(jié)垢、堵塞等危險情況。

（6）中頻電爐的使用、修爐、日常維護保養(yǎng)及維修都應(yīng)有詳細的記錄，由主管領(lǐng)導(dǎo)定期對其環(huán)境、使用、維護、記錄等情況進行檢查，有獎罰制度，嚴格管理。

六、中頻電爐用耐火材料的現(xiàn)狀與發(fā)展前景

爐襯耐火材料的好壞和筑爐質(zhì)量的好壞涉及中頻電爐的熔煉成本、生產(chǎn)周期、安全因素等多個方面。目前，國內(nèi)的爐襯材料和筑爐技術(shù)發(fā)展很快，干式搗打料、線圈膠泥和成型坩堝的出現(xiàn)，在很大程度上提高了中頻電爐的爐襯壽命和安全性能，降低了熔煉成本，促進了中頻電爐的發(fā)展進步。爐襯材料質(zhì)量高，搗打技術(shù)高，成型坩堝的發(fā)展進步及其普及使用率，剛玉質(zhì)干式搗打料的發(fā)展，修補爐襯材料及其技術(shù)的發(fā)展是中頻電爐爐襯材料的研究方向和發(fā)展趨勢。

七、結(jié)語

中頻電爐制造技術(shù)的發(fā)展離不開應(yīng)用企業(yè)的實踐，應(yīng)用企業(yè)的發(fā)展離不開中頻電爐制造企業(yè)的設(shè)備、服務(wù)和技術(shù)支持，電爐制造企業(yè)和應(yīng)用企業(yè)應(yīng)建立長期互利共贏的合作方式，共同推動中頻電爐制造技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展進步，將中國的中頻電爐制造業(yè)和鑄造行業(yè)做精做強，是行業(yè)人的中國夢。

袁洪志，齊重數(shù)控裝備股份有限公司鑄造廠副主任，高級工程師，從事工藝設(shè)計及電爐管理工作。