而使铁液比较纯净。感应电炉作为熔化设备在铸 铁熔炼和双联熔炼中已有几十年的历史，我国制 造和应用工频炉及中频炉也有了丰富的经验，在 （１）中频感应电炉铁液的熔炼损耗小，需要 的修炉次数、辅助材料及操作工人也少，可明显 节省材料消耗和人工成本。 感应器结构、变频技术、集成控制、循环冷却技术 等诸多方面都取得了令人瞩目的成就＿５＿。 （２）中频感应电炉熔炼出炉温度高，能够提 高铁液的质量，有利于提高产品的力学性能；同 时，铁液化学成分易被控制在规定的范围内，有 害元素ｓ含量低，能够保证产品使用性能良好。 （３）中频感应电炉操作步骤少而有序，全部 是“按钮式”操作，生产组织灵活，劳动效率高，工 人劳动强度显著降低。 （４）控制系统可实现全数字化，反应速度快， １ 中频感应电炉的发展及特点 铸铁车间使用的感应电炉按照其交流电的 频率可分为中频感应电炉和工频感应电炉。自 ２０世纪９０年代中期起，随着我国电子技术的飞 速发展，大功率的国产固态中频电源得到成功的 开发、生产和应用，因此，传统的工频感应电炉在 我国已逐渐被中频感应电炉替代。目前，我国中 频电炉行业发展非常迅猛，国产设备的技术水平 与国外先进水平相当。就中频电源来说，主电路 采用的都是交流一直流一交流的换流方式，即先用 整流器把工频电整流成脉动直流电，再用滤波器 可靠性高，能通过调制协调器实现远程操作，并 可与加料系统、光谱仪系统等相连，实现熔化过 程的全部自动化。 ２ 中频感应电炉在现代铸铁车间的 广泛应用 最近几年，国内几家大型铸造企业在新建铸 铁车间项目时，均采用了中频感应电炉进行熔炼［５１。 不同厂家根据车间生产纲领、铸件类型、最大件质 量等因素选择了不同型号的中频感应电炉，具体 情况详见表１。 以济南某机床公司铸造车间设计为例：２００７ 把其变成平滑直流电，最后由逆变器逆变成单相 中频。生产中常用的中频电源可分为串联谐振和 并联谐振两种：并联谐振电源因为补偿电容器和 电炉的感应线圈自成振荡回路，在相同的逆变电 力半导体器件的条件下容易做到更大的功率；串 联谐振中频电源因为其独特的功率调节方式，可 以实现一拖二（一拖三）输出，连续生产铁液而受 到用户的青睐。 中频感应电炉具有如下特点： 年底进行可行性研究报告编制，建议熔炼采用中 频感应电炉，而客户考虑到生产习惯坚持选用一 表ｌ 中频感应电炉应用实例 Ｔａｂ．１ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｘａｍｐｌｅｓ ｏｆ ｍｅｄｉｕｍ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｆｕｒｎａｃｅ ７４ ｌ现代铸铁２０１２／１ 套８ ｔ和一套１５ ｔ冲天炉；２００８年做初步设计， 由于客户对国内铸造行业进行了大量调研，但又 考虑到工业园区供电能力问题，提出改一套冲天 炉为电炉；２００９年４月在厂房结构已经开始设 计的情况下，客户通过进一步调研并与当地电力 部门沟通，决定彻底取消冲天炉，改用中频感应 电炉，见图１。 由此可见，随着铸件质量和环保要求的不断 提高，中频感应电炉在铸铁车间有着广泛的应用 和良好的发展趋势。 ３ 中频感应电炉的安全设施 中频感应电炉的安全防护至关重要，特别是 炉子设备自身的安全设施及维护保养，对于实现 铸造车间的安全生产非常关键。 ３．１冷却水系统 中频电源、感应线圈、水电缆等都需要用水 进行冷却，因此水对于炉子设备至关重要。由于 冷却水故障而造成的炉子设备损坏的几率是较 高的，因为被冷却的器件大多是带电体，如晶闸 管、感应线圈、水电缆等，所以直接冷却这些器件 的冷却水必须符合设计规定。中频电炉的冷却水 泵站要配两台规格相同的主水泵（一用一备），并 且必须配有应急冷却水系统。当电网供电中断造 成主水泵不能工作时，应急冷却水系统可为炉体 提供冷却，避免炉体损坏。 ３＿２液压系统 中频感应电炉的液压系统用于倾炉倒出熔 化的金属液以及炉盖的开启和关闭，为保证工作 可靠，电炉的液压站应配置两台规格相同的主泵 （一用一备）。同时，倾动机构的供电要满足二级 负荷，当电网供电中断时，如有必要可用此应急 系统将炉内的金属液倒出，以免凝固在炉内。 ３．３漏炉检测报警系统 安装漏炉检测报警装置是保证中频感应电 炉安全使用的必要措施，可以防止事故扩大。目 前，主要有两种方式：一种是用不锈钢片安装在 感应线圈的内侧，作为第二电极；６～７根不锈钢 丝做成的爪子与液态金属接触，作为第一电极； 如果金属液渗过炉衬接触到不锈钢片，则漏炉检 测报警装置发出漏炉报警。另一种是感应报警， 运用感应电流的变化判断漏电情况。 ３．４备用储存槽 每一个炉体都必须配备一个在紧急情况下 使用的储液槽，这个备用储液槽能够容纳炉体中 所有的液态金属。重要的是，决不能有水进入这 个备用储液槽，否则当液态的金属流进槽中时将 存在爆炸的危险。 ３．５中频电炉维护保养规程 定期清除电源柜内积尘；定期检查水管接头 扎结是否牢靠；定期更换或清洗中频电炉相关设 备的关键部件；定期对装置进行检修；定期检查 负载的接线是否良好，绝缘是否可靠。 ４ 中频感应电炉的环保问题 中频感应电炉的环保问题主要涉及到烟尘、 噪声、谐波和磁场等方面。 ４．１ 除尘 中频感应电炉冶炼过程中产生的烟尘会污 染环境，影响工人健康，需用除尘系统将其排放 到室外。感应电炉在熔炼过程中烟尘相对冲天炉 和电弧炉而言较少，感应电炉烟气净化也主要是 粉尘治理，通常普遍采用袋式除尘器，并常设有 集烟罩或集烟环与除尘管道相连。 中频电炉常用的除尘形式有：炉口除尘环、 整罩式除尘炉盖（见图２）、低位伞形移动罩（见 图３）等。炉口除尘环捕获烟尘的能力相对较差， 但适合采用电磁吸盘或人工加料的方式，因此在 不大于５ ｔ的炉子上用得较多。整罩式除尘炉盖 及低位伞形移动罩的能力较好，需与加料车配合 ２０１２／１现代铸铁Ｊ ７５ 使用，通常用于规格较大的炉子。 ４．２噪声 在中频感应电炉的运行过程中，噪声主要产 生于中频电源、炉体和液压泵。当前，大多数中频 电炉的设备布置都把中频电源、炉体、液压泵站 和水泵站等放置在工作平台下面（半地下的地坑 内），这对于减少工作平台上操作工位处的噪声， 改善ｌ丁人的操作环境起到很大的作用。功率密度 高的炉子在运行时，由于感应线圈、磁轭等部件 的震动和噪声相对较大，若有必要，其炉体结构 可采取一些减少噪声的措施，如炉壳内壁衬垫隔 音材料、维修孔盖板加橡胶垫以及在炉体结构件 的空腔内加填充物等。 ４．３谐波治理 大功率中频感应电炉冶炼时产生大量高次 谐波，其中以１１、１３次为主，干扰上级供电变压 器的安全运行。为了消除影响，在电炉进线电压 侧加装滤波补偿装置，可以将大量的谐波成分滤 掉。另外，采用多相整流的方式，如６相１２脉冲 ７６现代铸铁２０１２／１ 整流、１２相２４脉冲整流以及整流变压器的绕组 采取移相等措施，也可大幅减少中频电炉的谐波 干扰。 ４．４电磁场 中频感应电炉的电磁场对工作环境产生的 危害是工人感觉不到的，但在设计熔炉时要特别 注意磁场的导向分布，使由散射磁场产生的磁危 害尽可能保持较低水平。为此，中频电炉需用磁 轭来磁场向外发散，该磁轭的大小可由熔炉 的功率和工作频率来确定，只有这样设计的感应 式坩埚炉才能达到在工作环境中允许的低磁通 量密度值。 ５ 结语 铸铁熔炼设备在我国的发展大致经过了三 个阶段：第一个阶段是２００５年之前，主要以冲天 炉熔炼为主导，中频感应电炉多应用于冲天炉＋ 中频感应电炉双联熔炼；第二个阶段是２００５年～ ２００８年之间，冲天炉熔炼逐步向中频感应电炉 熔炼过渡，在进行铸铁车间设计时如何选择熔炼 设备争议较大；第三个阶段是２００８年之后，大型 铸铁件生产企业主要以中频感应电炉熔炼为主 导，中频感应电炉得到了广泛应用。 正确选择熔炼设备对生产的综合效益影响 很大。中频感应电炉因适合熔炼各种铸铁，尤其 适合熔炼合金铸铁和球墨铸铁，近年来在铸铁车 间的应用比例越来越高，特别是随着焦炭等铸造 原材料的涨价以及环保要求的越来越严格，中频 感应电炉的优势越来越明显。 参考文献 ｆｌ１宋强，王录才，张明．冲天炉与感应电炉熔炼的对比分析 ．首 届全国现代铸造装备与技术交流大会论文集『ｃ１．２０１０：２８—３２． ［２］ＧＢ８９５９—２００７，铸造防尘技术规程［ｓ］． 【３】刘筑雄，张家平，宋高举．铸造防尘技术觇程指南【Ｍ］．北京：机 械＿［业出版社，２００８：９． ［４］曹华新．中频感应电炉的节能环保与安全防护ｆＪ１．金属加丁， ２００９，（１９）：２４—２７． ［５】朱吉禄．铸铁熔炼的新发展【ＪＪ．中国铸机，１９９５，（２）：３—８． 虢 （编辑：王峰，Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｄｚｔ＿ｗｆ＠ｆａｗｆｃ．ＣＯｍ； 编审：周亘，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｏｕｇｅｎ＿ｅｍｂｘ＠１６３．ｃｏｒｎ）
