更新时间：2023-02-14 04:09
工频感应炉是以工业频率的电流(50或60赫兹)作为电源的感应电炉。工频感应电炉已发展成一种用途比较广泛的冶炼设备。它主要作为熔化炉用来冶炼灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和合金铸铁。此外，还作为保温炉使用，同前，工频感应炉已代替冲天炉成为铸造生产方面的主要设备，和冲天炉相比，工频感应炉具有铁水成分和温度易于控制、铸件中的气体与夹杂物的合量低、不污染环境、节约能源和改善了劳动条件等许多优点。因此，近年来工频感应炉得到迅速发展。
1887年英国人S.Z.弗兰蒂(Sebestian Ziani de Ferranti)在英国首先取得明沟式有心感应炉的专利，但未得到实际应用。1917年美国人MR.J.R怀特(MR.J.R.Wyatt)开发了商品名为AJAX-WYATT的“潜沟式”(Sabmerged Register)有心感应炉，并用于黄铜的熔炼，开创了有心感应炉的工业应用历史。1918年美国人DR.E.F.年诺思拉帕(DR.E.F.Northrup)研制出电火花高频振荡电源装置，并利用该电源装置开发了高频感应炉，成功地用于钢的熔炼。20世纪20年代中期，电动发电机式(MG式)和电子管高频振荡式电源装置相继问世，有力地推动了中、高频感应熔炼炉和感应加热设备的发展。1932年美国TOCCO公司完成了高频淬火装置的工业应用开发。第二次世界大战中，感应透热设备开始用于炮弹生产。第二次世界大战后，工频无心感应炉获得开发，50年代起在铸造行业得到迅速发展。1957年美国GE公司研制出晶闸管式变频电源装置，很快在中频感应炉上得到推广、应用，有力地推动了中频感应炉的发展。1958年加拿大的P.柏林格(P.Biringer)发明了三倍频器，在中频加热方面得到小范围应用。70年代，特别是进入80年代后，电力电子与半导体技术的发展日新月异，电力晶体管、静电感应晶体管(SIT)、功率场效应晶体管(power MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)相继开发，而且随着半导体器件控制特性、开关特性等的不断改进、提高，各晶体管变频电源日趋大容量、宽频域、高效率和长寿命化。20世纪末，中、高频感应加热、感应熔炼用变频电源装置基本上已全部静止化。美、日等工业发达国家已有8～10 MW、0.2～10 kHz的晶闸管式中频电源设备供应市场。晶闸管式变频电源已取代MG式，静电感应晶体管式、场效应晶体管式变频电源已逐步开始取代电子管式高频电源。IGBT式变频电源装置和MOS栅控晶闸管MCT (MOS controlled thyristor)式变频电源装置已开始涉足10 kHz以下的中频感应加热领域。晶闸管式、IGBT式和静电感应晶体管式中、高频电源已分别可用到10，60，1000 kHz。20世纪90年代以来，工业计算机系统在感应炉自动化操作、炉况监控、故障诊断乃至熔炼与浇注的过程控制等方面的应用日趋扩大。由计算机控制的一台电源同时向两台感应炉供电的功率分配式感应熔炼用新型电源设备已取得专利，并在感应熔炼中得到应用。
中国于60年代初开始研制工频无心感应炉，1966年成功地制造出第一台铁坩埚无心工频熔铝炉。此后，工频无心感应炉的发展速度加快，并逐步形成系列。与此同时，有心感应炉也随之问世，并在有色金属熔炼和铸铁保温领域得到有效应用。1975年6月中国第一台铸铁熔炼用20 t大型工频无心感应炉由西安变压器电炉厂研制成功，并在富拉尔基第一机床厂顺利投入运行。西安电炉研究所也先后于80年代和90年代研制出45 t铸铁保温有心感应炉和120 t有心感应化锌炉。70年代初，晶闸管变频电源获得开发，并逐步取代三倍频电源和旋转变频机在中频加热领域得到广泛应用。20世纪末已有100～300 kW、0.4～8 kHz系列的晶闸管变频电源设备可供用户选用，2.5 t/1500 kW炼钢用中频感应炉和30 t铸铁保温用中频感应炉已正式投入运行。静电感应晶体管SIT式、绝缘栅双极型晶体管IGBT式中、高频电源等的研究始于20世纪80年代后半期，90年代已有100～200 kHz、20～300kW系列的全晶体管高频电源装置投放市场。但中国变频电源装置的整体技术水准与美国、日本等工业发达国家相比还有相当差距。
工频感应炉工作原理是电磁感应定律的具体应用，即给感应线圈通一交变电源时就产生一交变磁通，此磁通交链着坩埚中的金属炉料，于是在炉料中引起感应电动势。
由于炉料系统导体呈闭合回路，在该电动势的作用下产生很强的感应电流；又由于电流的趋表效应，使强大的电流仅沿炉料表层流过，产生大量焦耳热，从而使炉料加热以至熔化，如果用热能和热量加以表示，则：
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工频感应炉一般都由一套电源及电气控制设备和两台炉子组成，一台炉子熔炼，另一台炉子备用。 每台炉子主要由炉体、固定架、炉盖机构、水电引入系统和液压系统等组成。
1、炉体：
由框架式（5吨以下）或简壳式（10吨以上）炉壳、感应器、导磁体以及坩埚等主要部件组成一个装配单元，它是炉子的“心脏”，熔炼工作进行得如何，主要决定于此部分的工作如何。炉壳由钢板或型钢焊成一体，具有充足的强度和钢性。感应器用优质异型钢管绕制而成，中间通水冷却，端部有供电接头和供水接头；感应器座于炉底线圈上，依靠周围分布的磁轭定心并以径向压紧，它的上部设有弹性轴向紧固装置，用以减少感应器送电过程中的振动和防止倾炉时感应线圈的移动。感应器根据设计需要，有一组或二组、三组的；按熔炼工艺要求，可分别或共同并入网络。
磁轭是由优质硅钢片叠成，分布于感应器的外围，起支撑感应器的骨架作用，同时可约束感应器外部撒漏磁通，以防止金属构件发热。坩埚作为盛装熔化金属溶液的容器，它在熔化过程中、高碳钢、铸铁及铜、铝等有色金属及其合金时，多用石英砂捣打结而成。 由上述各部分组成的炉体，通过两侧轴承连接于固定架，两只柱塞缸实现炉体倾转，倒出金属溶液。
2、固定架 固定架用型钢焊接而成，并用地脚螺栓牢固地固定在混凝土地基上。它承受整个炉体的全部负荷，在炉体倾转中起支撑作用。
3、炉盖机构
包括炉盖、提升手柄或提升油缸。通过手动或液压驱动，可使炉盖做升降和旋转运动，以实现装料和防止大量辐射热损失。炉盖圈内填筑耐火材料，也是用以减少热损失。灶盖上开有观察孔，可用于熔炼过程中随时监视熔炼情况。也克用于测温、取样。炉盖开启最大角度为90°。
4、水电引入系统
该系统由进回水总管、水冷电缆、各分支水路及其监视仪表等组成。主要用于通水冷却感应器和水冷电缆。
冷却水进水温度一般控制在5~35℃之间，最好控制在稍低于环境温度以下，否则，温差太大，往往会引起感应器、电缆及管路外表结露，导致损坏绝缘和出现漏电现象。出水温度应控制在55℃以下，以减少水中CaO、MgO沉积于感应器内壁而结垢。
冷却水自水源进入总管分配到各支路，其中有用于冷却感应器，有用于冷却电缆，通常两根电缆组成一支冷却水路；每个支路设有截止阀，可根据出水大小调整其流量。 用水监视系采用准进水侧总管上装有电接点压力表，当进水压力小于最低压力时，就发出信号和音响；出水侧各支路的出水温度用双金属信号温度计控制，当任一支路水温超过调整的最高水温55℃时，均能发出迅号，再根据指示或测量找出超温支路，便可人工调整该支路冷却水量。
冷却水必须清洁，要求水质：酸度PH6~9范围，硬度不大于10度（每度为1升水含10毫克氧化钙），总固体量不超过250mg/升，该系统与水源相连接处宜放置过滤器与之衔接，以免大型杂质堵塞水路。 本系统中所用之输水夹布胶管，长度不得小于设计值，以免漏电造成操作者触电事故。
5、液压系统
二台炉体由一台或二台油压装置提供压力油，通过操纵台手动阀和按钮使炉体倾动或炉盖启闭，油压装置由两套相同的油泵、电机、阀门等组成，两套互为备用，工作油为3号定子油，炉体最大倾动角度95°。
倾炉油缸装于炉体和固定架之间，作为倾转的执行机构，其下部进油口装有“管道破裂安全阀”，一旦由于某种事故使油管破裂或软管开脱时，安全阀即刻动作，封闭油路，防止炉体自动下降。
1． 炉体检查：
1.1检查炉体冷裂纹，裂纹在二毫米以下不用作修补。超过二毫米的裂纹必须进行修补。
1.2特别注意水平裂纹，因为水平裂纹在起炉时弥合比较困难。 1.3经常检查炉体熔损情况，检查方法必须精确。
2． 冷炉开炉：
升温曲线；开始时每小时200-300度升温；当升温到900-1000度时；按正常的操作工艺工作。
3． 热炉停炉：
倒完铁水，清理干净炉渣，放入起熔铁块，加热到起熔块发红，盖好炉盖，让炉体慢慢冷却。切记不可用压缩空气让炉体急冷。
4．操作事项：
4.1加入炉料时注意防止炉口机械损伤。
4.2炉内的炉渣尽量扒干净，因为炉渣对炉体的侵蚀是特别厉害的，炉渣内的有害化学成份比较多，容易在局部造成异常熔损。
4.3加入脱硫后的铁水时，必须扒渣干净。防止铁水内的碱性化学物质通过铁水转运包进入中频炉内。一旦进入炉体内，就会和炉体内的耐火材料起化学反应，炉体耐火材料就会产生不正常熔解和侵蚀。
4.4当使用温度达不到所选耐火材料的使用温度时，每周应把炉膛铁水温度提高1-2次到耐火材料的使用温度。
4.5加入合金时，其固体尺寸不大于30mm，防止合金沉底，与铁水反应后，溶损炉体底部耐火材料。
4.6熔炼出的铁水日常注意氧化铁，必要时加入冶金级的炭化硅铁，以还原铁水中三氧化二铁，但是加入硅铁的温度应控制在1350-1400度，保持15-25分钟，利于硅铁熔解。 4.7每次在倒出铁水时，必须关闭炉体电源；防止炉底铁水过热。