注意到生产实 际可以达到的生产率数据十分必要。图9、 10是工业生产中不同容量的感应炉生产率范围 (炉子功率密度符合图1)。 工频炉生产率数值相当于炉子容量的29%, 中频炉为72%。 通常 按熔化率的7O%计算以选定所需的数量。因为熔化率与功率密度的关系比较一致。 这种方 法已被大多数人公认, 在目 前新建、 改造并采用感应炉熔炼的铸造车间设计中广泛应用。生 产率受许多因素影响。例如同样是生产汽车铸件, 输入功率一样的10t 工频炉, 熔炼灰铸铁 约为3. 2~3. 5 t/ h而熔炼球铁平均2. 8"-3. 0t/ h。 维普资讯 http://www.cqvip.com 1994年第 1期(总 118期) 确定感应炉生产率在于合理利用炉子能力和输入功率, 尽可能减少运行成本。 当熔化能 力高于实际需要值时, 虽然满足了生产要求, 但提高了单位能耗。 表1列出了不同容量和功率的感应炉充分利用与实际达到的平均水平之间单位能耗的 差距。 由此说明, 应当尽可能发挥炉子本身能力避免选用不当(能力过剩)或生产组织不合理 而不能充分利用炉子生产率等问题。 : 、 . _ ● 善 竖 妒子富量。 t 图9 不同 容量的工频炉实际生产率 毒 譬 氨 图10 不同容量的中频炉实际生产率 表1 100 利用与实际生产平均的簟位能耗比较 炉子容量 输入功率 单位船牦(kWh/ t) 实际单位瞻耗增加 (t) (kW) 100 利用 实际生产平均 kwh 2 700 580 700 12O 21 3 700 618 760 142 23 5 800 590 718 120 22 5 1500 620 700 80 13 6 1500 625 650 25 4 10 1800 571 762 191 33 3. 3 中频与工额感应熔炼炉能耗比较 如前所述, 中频炉的功率密度比工频炉高得多。 因而熔化速度快, 金属烧损和吸气少。 在 不降低输入功率和熔化效率的情况下, 中频炉占地面积小, 坩埚容积比工频炉小得多。 除渣、 加料等操作相应简单。在连续多品种交替更换牌号容易。冷起动方便, 不存在非作业时间 (第三班)保温问题。 熔化后的金属液升温快, 工频炉每升温100.频炉仅需2-~3min, 为节奏生产提供了灵活和方便, 现代中频熔化装置可以使整个熔化期保 持炉子输入功率不变, 电源利用率可达到98%~100 。 虽然仍有不足之处。 如: 对炉料块度 * C 一般为lO min左右, 而中 一35 — 维普资讯 http://www.cqvip.com 《 汽车科技》 有限涮, 有可能产生金属液成份波动增大和漏磁通损失较大及不可避免的高次谐波等。 但由 于中频炉作为熔炼设备具有工频炉所不及的优点, 近几年来世界主要工业发达国家都在推 广和扩大商功率、 大容量可控硅变频炉的应用。 衰2 输人功率相同的工频和中频感应炉耗电分析比较 数 据 序号 项 目 单 位 工频 炉 中频 炉 1 基 本特征 (1) 容量/ 功率 t/ kW 5. O / 12000 1. 0/ 120o0 (2) 熔化率 t/ h 2. 19 2. 10 热炉 kWh/ t 538 555 (3) 单位电 耗 冷炉 kWh/ t 700 705 1500℃ kW/ t 125 68 (4) 保置功率 1250’C kW/ t 100 56 2 连续作业 (1) 每次出 炉量 t 2. 0 1. 0 (2) 通电熔炼时间 r ain 55 29 (3) 辅助作业时间 m m 2O 8 (4) 最大生产率 t/ h 1. 6 1. 6 (5) 每天出 炉量 t 12 12 (6) 每周(5天)出炉量 t 60 60 熔化 kW1 l 32280 33300 (7) 每周电 耗 冷起动 kW1 l 4050 750 ● (8) 翻作起熔块电 耗 kW1 l 1680 3 保温 (1) 作业保置对问 h 10 8 (2) 保置电耗 kW1 l 1250 544 每周电耗合计 kW1 l 39260 3 4594 平均单位铁水电耗 kWh/ r 654 577 表2对输入功率和熔化效率相同的中频和工频溶炼炉进行了对比。 其条件为: 连续生产 (不超过16h) I熔炼普通铸铁铁水I出炉温度1500。 C I浇包容量为It I铸件平均铁水浇注量为 ~36 — 维普资讯 http://www.cqvip.com 1994 年第 1期(总 118 期) s O kd~; 每 包 浇 注 周 期 lO m in; 每 周 5 d工 作 制 。 采 用 工 频 炉 熔 化 , 平 均 能 耗 为 6 5 4 kw. h / t (铁水) ; 而中频炉熔化则为577 kWh/ t(t~ T ]( ) 。单位能耗低12%。 4 影响感应熔炼炉单位能耗的若干主要操作因素 4. 1 出炉时间和频率 按出炉——加料这种循环操作方式. 工频炉在作业过程中降低输入功率或切断电源会 降 低 生 产 效 率 , 同 时 单 位 能 耗 增 加 。 炉 子 利 用 率 (至 壹 筹 蒿 号 丽 ), 出 炉 频 率 和 每 次出炉时间对生产率影响如图11所示。 在有多台炉子的情况下按功率需要, 在“分批出炉”的间隔进行切换或采用双重熔炼方 式, 熔化后倒入保温炉, 提高炉子利用率和生产率, 降低单位能耗。 4. 2 金属液残留量 工频炉感应线圈的高度, 约处于坩埚高度 1/ 3处。在连续生产时, 为使加入的冷料快速 熔化, 始终保持功率吸收率, “残留”一定的金属液有助于提高熔化率和电效率。有经验的操 作者都知道·残留液一般为1/ 2,- --1/ 3。 图12描述了残留量与功率吸收的关系。 以5"-lO t 容 量的工频炉为例, 当残留量z13 时, 单位能耗为6oo---62okWh/ t。 而残留量为1/ 3时, 不仅溶 化率降低1o " 15%. 且单位能耗提高6%~1O%。 童 : 蜡 笠 釜 ‘ ; 图l1 熔炼过程中出 炉频率和停电时间 对熔化效率的影响 80 E 耄6 (1 量 乏^ 0 囊 0 20 4Il 6II 8n IIm 幺机·及 K糸Ⅲ■ , ‘ 图12 无芯工频感应炉中金属残留量 与功率吸收之间的 关系 中频炉则不然。 全部倒空后冷起动相对容易, 金属液残留量对功率吸收和熔化效率的影 响较小。一般只需残留1O%"--20%。 4. 3 除渣和炉料净化 炉渣不仅使电炉的输入功率一部分变为无效热能, 同时炉壁结渣后减小了坩埚容积, 更 重要的是限制了功率吸收, 延长了熔炼时间, 降低熔化效率并增加了单位能耗除渣是操作者讨厌的作业之一, 国内外大多数采用手工操作。一般每出炉一次除渣一 次, 每次2"--6min。多次除渣而又不延长操作时间效果更明显。 。 维普资讯 http://www.cqvip.com 《 汽车科技》 为了尽可能减少炉壁结渣, 有经验的操作者注意到, 采用稍高的熔炼温度以清除粘附在 炉壁的熔渣是一种方法。 尽管提高炉温增加了电耗, 但不管哪种方法都存这一问题。 以容量 lO t、 输入功率1800kW , 出炉温度1400--,1500。 C 为例, 经过加热清除炉壁粘渣的方法可使单 位能耗平均减少 6 9 , 6。 使用污染或含有非金属夹杂的炉料, 也是金属熔炼增加额外能耗的原因之一。例如: 未 净化处理的浇冒口、 铸件废品, 不同程度存在着粘砂、 氧化物及其它非金属夹杂物。 炉料中每 含有1 的粘砂及非金属夹杂物, 则单位能耗约增加7kW · h/ t 左右。 使用不洁净的炉料即 增加了金属液的含渣量。 如上所述, 导致除渣困难, 额外地消耗了能量。 大多数人已认识到, 净化炉料虽然增加了费用, 但最终从提高熔化率, 炉子利用率以及质量高的金属液所获得的 好处中得到补偿。以容量250kg 中频炉为例, 两者间的熔化时间及单位能耗如表3。 裹3 净化处理和未净化处理炉料对熔炼时间和能耗的影响 装料量 熔炼时间 (最低1500~ C) 电耗 单位能耗 ( kg) [hill kW. h kW . h/ t 净化处理过的废钢 250 75 210 840 未清理过的废钢 200 185 270 1350 未清理过的废钢 275 l92 335 121 8 4. 4 加料方式 在加入的回炉料中, 除浇冒口、 废铸件外, 还有废钢。 废钢来源于冲压、 锻造的边角余料。 冲压废钢的堆积密度范围约0. 75"-2. O t/ m 。 , 锻造废钢为2. 0---3. 5t/ m。 。 一般来说密度低的 炉料功率吸收率低一些。单一炉料多次加入会降低炉子熔化率并提高了单位能耗。