鋼芯鋁生產(chǎn)中感應(yīng)電爐系統(tǒng)故障處理方法

黃新亮 方 輝 郝繼東 趙 偉

（安鋼集團舞陽礦業(yè)有限責(zé)任公司）

0 前言

鋼芯鋁可替代純鋁做為煉鋼脫氧劑。與純鋁脫氧相比，鋼芯鋁可增加產(chǎn)品比重，延長鋁在鋼液中的時間，使其充分與鋼水進行界面反應(yīng)，提高脫氧能力和鋁收得率；同時，鋼芯鋁脫氧具有用量調(diào)整靈活、減輕勞動強度等優(yōu)點。

在鋼芯鋁生產(chǎn)過程中，與燃煤爐、燃油爐、電阻爐相比，采用中頻感應(yīng)電爐具有熱電效率高、熔煉速度快、金屬燒損少等特點，其能耗相對較低且熔煉溫度可達1 650 ℃。中頻感應(yīng)電爐已經(jīng)廣泛用在煉鋼、鐵合金、鑄造等黑色金屬冶煉以及鋅、銅、鋁等有色金屬材料的熔煉，也可用于銅、鋁等有色金屬的升溫、保溫。

中頻感應(yīng)電爐設(shè)備的主要組成包括電源及電氣控制部分、爐體、液壓傳動裝置、水冷系統(tǒng)等；電源及電氣控制部分由高壓、低壓開關(guān)柜，總電源空開，整流部分可控硅，逆變部分可控硅，電抗器，控制電路，電容器，感應(yīng)線圈等組成。其基本工作原理：將工頻交流電輸入中頻電源柜，通過斷路器輸出給可控硅組成的整流橋，濾波后的直流經(jīng)電抗平波成為一個恒定的直流電源，輸入給由可控硅組成的逆變，由逆變橋?qū)⒅绷髂孀兂蔀榭烧{(diào)節(jié)的中頻交變電流，供給由電容和感應(yīng)線圈組成的負載。中頻交變電流在感應(yīng)圈中產(chǎn)生高密度的磁力線，并切割感應(yīng)圈里盛放的金屬材料，在金屬材料中產(chǎn)生較大的渦流，并利用電磁感應(yīng)原理加熱金屬使之熔化。

1 中頻感應(yīng)電爐情況

舞陽礦業(yè)公司2019 年引入西安藍輝科技有限公司生產(chǎn)的2 臺智能型一拖一1 250 kW 200 Hz 可控硅控制的中頻感應(yīng)電爐，用于鋼芯鋁生產(chǎn),其主要技術(shù)參數(shù)見表1。

鋼芯鋁生產(chǎn)的主要工藝流程如圖1 所示。

圖1 鋼芯鋁生產(chǎn)的主要工藝流程

由鋼芯鋁生產(chǎn)流程可知，鋁錠感應(yīng)熔煉是整個生產(chǎn)流程的基礎(chǔ)，是制約鋼芯鋁產(chǎn)量的主要因素。中頻感應(yīng)電爐在熔煉過程中出現(xiàn)設(shè)備系統(tǒng)故障，檢維修人員必須在35 min 內(nèi)找到故障點并消除故障，不然就會造成設(shè)備事故，甚至安全事故。因此，準(zhǔn)確判斷設(shè)備系統(tǒng)故障部位、故障原因，并在短時間消除故障十分必要。通過一年來對舞陽礦業(yè)公司2 臺中頻爐設(shè)備點檢、維護、修理和系統(tǒng)故障的跟蹤及處理，對各類設(shè)備故障現(xiàn)象進行了系統(tǒng)歸納和相關(guān)探索總結(jié)，為快速處理故障、進行預(yù)防維修提供了保障。

2 中頻感應(yīng)電爐故障現(xiàn)象及處理

2.1 整流系統(tǒng)不能啟動故障

出現(xiàn)整流合不上閘，不能啟動現(xiàn)象，需用萬用表交流750 V 檔位測總電源空開上端電壓，看是否有電壓。如果測量顯示無電壓，再用高壓驗電器檢查變壓器一次側(cè)是否有電，測量沒電則是高壓出現(xiàn)故障。如果總電源空開有電壓，再用萬用表蜂鳴檔測總電源空開下方的快速熔斷器是否聯(lián)通（有時快速熔斷器紅色指示器機械卡死，燒壞了就會彈不出來）。如果沒蜂鳴聲，就換掉這個熔斷器，合閘即可；如果有蜂鳴聲，那就依次測量操作回路的保險管，有故障的更換掉，合閘即可。

如果這些都沒有問題，再測量整流十二個晶閘管，用萬用表電阻檔（200 Ω）測一下其陰極—陽極、門極—陰極的電阻，不用取下來，一般陰極—陽極的電阻無窮大，門極—陰極的電阻在10 ～50 Ω，過大或者過小都表明不能被觸發(fā)，壞的晶閘管換掉，合閘即可。

如果晶閘管沒有問題，再檢查脈沖變壓器，它的次邊接在晶閘管上，原邊接在主控板上，用萬用表測量原邊電阻為50 Ω 左右，用萬用表的二極管檔測量續(xù)流二極管的兩端，如果正向顯示結(jié)壓500 mV，則存在反向不通，換掉合閘即可。逆變系統(tǒng)里的快恢復(fù)晶閘管和脈沖變壓器的檢測方法和整流柜的一樣。

若出現(xiàn)合上閘后顯示PC 不均壓現(xiàn)象，則需將均壓電阻兩端的線拆掉，用萬用表測量電阻是否符合標(biāo)定值。如果不符合標(biāo)定值，換掉即可；如果符合標(biāo)定值，用兆歐表檢查電壓低的那一橋的對地絕緣，查出哪個點對地絕緣低，處理即可。

2.2 電壓保護跳閘故障

若出現(xiàn)中頻爐功率高時突然過電壓保護跳閘，造成無法啟動的現(xiàn)象，則需檢查水冷電纜，把水冷電纜與電容器輸出銅排脫開，用萬用表電阻擋（200 Ω 擋）測量電纜的電阻值，正常時的電阻值為0，斷開時的為無窮大。用萬用表測量時，應(yīng)把爐體翻到傾倒位置，使水冷電纜掉起，這樣使斷處徹底脫離，才能正確判斷是否斷芯。檢查完后仍無法合閘的話，參照2.1 里面的內(nèi)容去查找故障即可。

2.3 相間短路和過流保護故障

爐體檢修后設(shè)備能正常啟動，但加載功率就會出現(xiàn)爐體處放炮故障現(xiàn)象，這是典型的相間短路問題。特別是爐體檢修后，水冷電纜兩相間與爐體連接的銅排處，一定要有明顯的斷開點，特別要注意水冷電纜的卡箍間，卡箍與感應(yīng)線圈連接銅排處要有一定距離，才能避免此類現(xiàn)象的發(fā)生。

設(shè)備系統(tǒng)能啟動，功率一升高就出現(xiàn)過流保護現(xiàn)象。需檢查逆變部分的脈沖變壓器是否損壞或者接觸不良，有問題的直接換掉即可。檢查逆變可控硅是否良好，壞的換掉即可。檢查電容器、感應(yīng)線圈、銅排絕緣低或是輕微短路，有問題的處理好即可。如果還不行，那就要考慮爐襯問題了。

新打好爐襯的爐子烘爐一段時間后出現(xiàn)過流保護現(xiàn)象。新打好的爐襯烘爐時會產(chǎn)生大量的水氣，使感應(yīng)線圈匝間聚集了大量的冷凝水珠，造成匝間絕緣降低，短路。舊爐襯拆除后，一定要對線圈進行檢查，發(fā)現(xiàn)絕緣不好的，要用云母帶纏繞好，再浸漆烘干，抹上線圈紅泥后烘干，然后再打爐襯，即可避免此類故障的發(fā)生。

3 中頻感應(yīng)電爐的定期維護

中頻爐故障與日常的保養(yǎng)、維護有很大的關(guān)系，只有平時保養(yǎng)、維護到位，才能避免故障的發(fā)生或者把故障控制在最小范圍。舞陽礦業(yè)公司中頻爐在定期維護保養(yǎng)中主要注重以下方面。

3.1 中頻爐配電柜系統(tǒng)

配電柜是中頻爐的心臟，一定要避免配電室內(nèi)有高溫、高濕、粉塵現(xiàn)象。這就要求維修人員要經(jīng)常檢查配電柜，要對配電室封閉，有條件的要在室內(nèi)安裝空調(diào)；同時需注意室內(nèi)溫度與柜子內(nèi)溫度不要相差太大，免得柜內(nèi)凝露。中頻爐一般是熔煉金屬，會產(chǎn)生大量的金屬粉塵，在柜子內(nèi)集聚的多了就會造成電氣元件間的短路，這就需要每次檢修時要對柜子內(nèi)進行清理，最好是用吸塵器清理干凈。另外，每次檢修時要對柜子內(nèi)各個元器件的冷卻水嘴進行檢查（這里有個小技巧，發(fā)現(xiàn)水嘴出處有綠色毛狀物，定是已經(jīng)開始銹蝕，一定要打開檢查）。要避免在生產(chǎn)過程中發(fā)生跑水，因為這對柜子危害最大。

3.2 中頻爐冷卻水系統(tǒng)

冷卻水是中頻爐的血液。在日常維護保養(yǎng)中要經(jīng)常檢查冷卻水的水質(zhì)、水溫、水壓。水質(zhì)要求：硬度小于10 CaO mg，溶解性固體小于300 mg/L，PH 值7 ～8.5，導(dǎo)電率小于400 us/cm；水溫方面：爐體進水溫度20 ～35 ℃，回水溫度55 ℃。配電柜進水溫度大于5 ℃，回水溫度小于35℃。水壓在0.2 ～0.4 MPa。即使水質(zhì)正常，也要半年換一次內(nèi)循環(huán)水。對外循環(huán)水水質(zhì)的要求不是太嚴格，但是也要注意盡量使用純凈水，避免冷卻塔內(nèi)散熱管外管壁結(jié)垢，夏季時影響水溫散熱，造成出水水溫高，影響中頻爐的正常運行。

3.3 系統(tǒng)規(guī)范化操作

不規(guī)范操作直接影響設(shè)備的安全運行，這就要求工人嚴格執(zhí)行崗位安全操作規(guī)程、設(shè)備操作規(guī)程和設(shè)備維護保養(yǎng)規(guī)程。只有常備不懈、防患于未然，才能使設(shè)備長期處于良好的工作狀態(tài)。2020 年全年中頻爐故障次數(shù)和作業(yè)率統(tǒng)計見表2。

表2 中頻爐故障次數(shù)和作業(yè)率統(tǒng)計

4 結(jié)論

通過數(shù)據(jù)記錄分析，利用前期總結(jié)的中頻爐常見故障處理辦法解決了生產(chǎn)中遇到的中頻爐突發(fā)故障，設(shè)備作業(yè)率從原來的83%上升到了93%，單月產(chǎn)量從1 204 t/月提高到1 719 t/月，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。

采用制定的中頻爐定期維護制度，設(shè)備故障率大幅降低，故障次數(shù)從平均6 次/月下降到平均2 次/月，故障率下降了66%，減少了中頻爐非計劃停機時間，降低了備件消耗，提高了設(shè)備完好率，促進了生產(chǎn)效率的提升。