有关中频炉故障的研究

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摘 要：作者针对中频炉故障做了一些理论和实践的探讨，内容主要包括中频炉工作原理和中频炉故障分析，并对中频炉的维护进行了介绍。

关键词：中频炉；故障；中频炉的维护

中图分类号：TG23 文献标识码：A

中频感应电炉( 以下简称中频炉) 的工作频率在50- 10 Hz之间, 广泛用于有色金属和黑色金属的熔炼。与其他铸造设备相比较,中频感应电炉具有热效率高、 熔炼时间短、 合金元素烧损少、 熔炼材质广、 对环境污染小、 能精确控制金属液的温度和成分等优点。

1中频炉工作原理

由于具有以上诸多优点,中频炉作为铸造车间的主要熔炼设备, 得到了越来越多的应用。中频炉主要由电源、 感应圈及感应圈内用耐火材料筑成的坩埚组成。坩埚内盛有金属炉料, 相当于变压器的副绕组,当感应圈接通交流电源时,在感应圈内产生交变磁场,其磁力线切割坩埚中的金属炉料,在炉料中就产生了感应电动势, 由于炉料本身形成一闭合回路,此副绕组的特点是仅有一匝而且是闭合的。所以在炉料中同时产生感应电流,感应电流通过炉料时, 对炉料进行加热促使其熔化。

2中频炉故障分析

2.1整流部分故障

(1)输入的三相电流不平衡,平波电抗器振动噪音大,功率无法上升。这一故障现象的主要原因是快熔烧。发现快熔烧后,应先检查损坏的快熔是否发热烫手,排除快熔自身的原因后,再检查整流晶闸管是否有击穿。(2)直流电压下降并不稳,平波电抗器振动噪音大,功率无法上升。这一故障现象的主要原因是整流晶闸管击穿。发现整流晶闸管击穿后,应先检查快熔是否有问题,再更换整流晶闸管。(3)平波电抗器冲击声大。这一故障现象的原因较复杂,应先检查中频电压与直流电压比是否在1.3～1.5之间,如果在正常比值范围内,应检查整流晶闸管触发脉冲放大板指示灯是否正常,平波电抗器自身绝缘是否正常；如果不在正常比值范围内,应检查逆变侧。(4)整流直流电压偏低或电压跳动。这一故障有可能是触发脉冲宽度不够、或整流晶闸管性能不良、或整流触发板有虚焊、或调功率电位器接触不良。(5)三相断路器保护动作,整流晶闸管击穿,严重时损坏大部分整流电路元件。这一故障属于整流电路的恶性故障,怀疑脉冲变压器原副边击穿短路,先用万用表电阻档R×1Ω档测三相全控式整流触发电路中的六支晶闸管,电阻为0,更换晶闸管后不急于送电,检测脉冲变压器,看其是否起到变压和隔离的作用,更换。

2.2逆变部分故障

2.2.1无电压，中频电流大

该故障为逆变直通,先检查逆变晶闸管是否有击穿,如异常更换逆变晶闸管；如正常,通常为中频电容器击穿,应逐个将电容器从电路脱离,直到电源正常。

2.2.2正常熔炼过程中逆变晶闸管频繁烧损,且无规律,其原因如下

(1)晶闸管本身发热使关断时间增大而不能关断,造成逆变颠覆,导致发热的原因可能是冷却水不通畅。(2)检查外部负载是否有虚接点,主要检查连接螺丝,(括电容组的连板螺丝)并且还有电容电流的电流互感器二次侧联接处松动,有似通非通的现象,以上两种情况均出现过。(3)主回路连接处接触不良,特别是负载回路及主接触器、低压配电柜的接触件接触不良,造成大电流下突然断开回路。

2.3电容器的故障

(1)电容内部打火,机器运行时,里边有响声,是绝缘击穿,更换新的。(2)电容外部打火,机器运行时,外部打火,电容器壳对地绝缘不好。电容器绝缘电阻的测定通常只做两级及多级对外壳绝缘的电阻测定,遥测前先放电,以750V为例,用1000V的兆欧表,遥测时,应先将摇表摇至规定转速,待指针平稳后,将摇表接至电容器两级,继续摇表,开始充电,指针下降。后来慢慢升至稳定,一般1000V不低于1兆欧。读完数后,撤表,将电容器放电,以免触电。(3)冷却水不通导致发热绝缘损坏,应及时处理。

中频电源的主电路采用晶闸管器件,这类器件承受过电压,过电流的能力很差,中频电源运行情况也比较复杂,负载变化强烈,出现短路、开路、过电压、过电流的几率较高,必须妥善采取保护措施,以确保装置安全运行。可以在适当的地方安装保护器件如在工频电源进线侧安装RC吸收电路,或在晶闸管上串接快速熔断器以保护电流,此方法在实际中常用。

3 中频炉的维护

3.1 烤炉

对于干法打炉,炉内的钢模是不取出来的。烤炉时一定要采用加小料并填实的原则, 避免局部打火而化掉内胆, 使干料坍塌。因此要求在烤炉前尽量积攒一些小料。同时在升温过程中要严格观察钢模情况,当出现打弧严重时应减小电流, 如果电流过大会引起钢模被电弧击穿而导致耐火材料的坍塌。

3.2 金属炉料

通常，加入金属炉料时， 块度大小应合适， 一般不超过炉子内径的 1/ 2，同时炉料应小批量分多次加入;加大料时,要先加一些小料垫底, 既保证不卡料，又能减少炉料对炉壁、 炉底的冲击。

3.3 铁液凝固后的重熔

当中频炉遇到突发性事件而停炉， 炉内的铁液凝固后重新开炉时应注意:

(1) 短时间内中频炉无法重新启动时, 应在炉内插入钢管(直径 20 mm 左右) 3-5 根,便于重熔过程中气体的排放。

(2) 炉内凝固铁液顶部没熔化之前应将炉体摇起,倾斜15- 30 , 并以低于中频炉的保温功率送电。

(3) 炉内凝固金属没有软化以前不得提高功率，如果升温太快, 金属的膨胀超过炉衬的膨胀, 可将炉衬拉裂,严重情况下可导致穿炉;凝固金属软化后可以将功率升到保温功率左右, 直到冷凝金属上面的金属硬壳被下面的液体金属熔穿,方可将炉体放平, 并按照正常的功率升温熔化。

3.4 出炉

铁液出炉时,炉内剩余的铁液在不影响材质及加料不飞溅的情况下可以适当多些, 不但可以加快金属炉料的熔化速度,还可避免炉料直接撞击炉底,一包铁液出炉后,应将炉体摇回,以减少炉内铁液对中频炉后壁的烘烤。

3.5 连续开炉

为减少因为反复骤热骤冷而导致炉衬的开裂, 连续开炉对炉衬寿命的延长是非常重要的, 这一点已经引起了许多用户的足够重视。

如果中频炉不能够连续使用, 在一次使用完之后,要在炉内加入金属炉料, 并盖好炉盖,不但能够给金属炉料进行预热, 还能够防止因快速冷却造成炉衬的裂纹。

3.6 补炉

(1)中频炉开到20 炉左右要把炉口全部拆掉,目的是检查炉衬是否钻铁, 检查炉衬的干料是否松动有间隙。重新修补炉口时, 最好用高度不等的金属炉口圈,特别注意的是新旧接口处应清理干净。进行下次补炉操作时,应拆至上次补炉接口的下面,以此类推。

(2)炉嘴和炉口是经常结渣、 受侵蚀及炉料冲击的地方,需要经常维护及修理,以保证中频炉的正常维护和使用。

结语

总之，中频炉在使用过程中可能出现很多的故障和问题,值得我们不断探索和学习,我们要不断总结,以提高检修速度和质量。

参考文献

[1]陶令桓.铸造手册（第一卷.铸铁.2版）[M].北京:机械工业出版社，2002.

[2]铸造工程师手册编写组.铸造工程师手册（2版）[M].北京：机械工业出版社，2002.

[3]黄天佑.铸造手册（第四卷）造型材料（2版）[M].北京:机械工业出版社，2002.