摘要：阐述了中频电炉在现代化铸造车间中日趋广泛的应用。讨论了感应电炉选型时需要着重考虑的各种因素：电炉容量及功率大小与工艺需求的关系，电源类型、电源与电炉的配置等与工艺需求的关系。着重对目前感应电炉选型时比较容易混淆的电炉熔化率与生产率的关系展开了深入的讨论，并引入了功率利用系数K的概念。此外，对选型时需要考虑的系统功能完整性、安全性、先进性、经济性以及对环保的适应性也作了详细的论述。

  关键词：铸造车间，感应电炉，选型；

1.        中频感应电炉在现代化铸造车间中得到日趋广泛的应用

随着固态中频电源技术的快速发展，其变换效率已逐步提高到目前的96~97%，它的操作安全性已完全能满足生产的需要，而它的投资成本却逐年下降到已低于工频电源，再考虑到它在使用上的众多优点，使得它自上世纪的80年代后期起在欧、美等发达国家得到广泛应用，基本上替代了传统的工频感应电炉。自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也已得到成功的开发、生产和应用。因此，传统的工频感应电炉在我国已逐渐从销售市场上消失，铸造车间内现有的工频感应电炉也在技术改造中逐步被中频感应电炉替代。

由于中频电源的成本低、控制方便、占地小、可以与计算机控制管理系统连接等优势（见下表1），甚至连使用工业频率（50Hz）的有心感应电炉的传统的工频电源自90年代中期起在国外也开始被固态中频电源替代（输出50~200Hz）。国内第一台配置固态中频电源的有心感应电炉（50Hz）也已经于去年问世，该电炉还配置有计算机熔化过程自动控制管理系统，对炉况、炉衬烧结、功率输入及熔化温度可实行全自动控制和检测。

      表1    中频与工频无心感应电炉的性能比较（以铸铁为例）

表2           不同频率下电炉的功率密度允许值 (铸铁和钢)

由表2可见，电炉的工作频率愈高，其允许功率密度值愈高。目前，国外制造的中频感应熔化炉的功率密度通常配置到600~800 kW/t,，小容量熔化炉的功率密度配置可高达1000 kW/t 。国内制造的中频感应熔化炉的功率密度通常配置到600 kW/t左右。这主要考虑到炉衬的使用寿命和生产管理二个因素，因为高功率密度情况下工作的炉衬受到强烈的熔液搅拌效应的冲刷。

从上面的分析可以看出，与工频感应电炉相比，无论从技术性能和作业性能还是从投资方面来说中频感应电炉在现代化铸造车间内用作熔化设备具有无可争议的地位。

注1．以批料熔化法作业的中频炉可以每次将熔液倒空，冷炉启炉时不需要起熔块，对加料块尺寸和状态限制小，炉料过热时间短。这些都是以残液熔化法作业的工频炉所缺乏的优势。

2.         电炉容量和功率的确定

电炉容量的确定要考虑许多工艺因素，但是基本上应满足二个条件，一是满足最大铸件的浇注重量需要，二是与工艺对铁水的需求量相符合。由于中频电炉的功率密度配置较大，当其配置功率密度大于600 kW/t时，其熔化能力基本上可以做到每炉次的熔化时间在一小时以内。

电炉功率大小基本上依据生产率确定。一旦电炉容量和生产率确定后，电炉的功率就可以根据下面公式（1）计算得到。

3.         电源类型的选择

中频电源的类型主要有二类：具有并联逆变电路的固体电源及具有串联逆变电路的固体电源。

在我国的铸造行业中，习惯对配置可控硅(SCR)全桥并联逆变固体电源的中频感应电炉通常俗称为中频炉。而对配置(IGBT)或(SCR)半桥串联逆变固体电源的中频感应电炉通常俗称为变频炉（这个称呼并不确切，只是为了与前者相区别）。由于这二种感应电炉的逆变供电电源不同，所以它们的工作性能也有很大的区别。

西安机电研究所既生产配置SCR全桥并联逆变固体电源的中频炉（PS系列电源），也生产配置IGBT半桥串联逆变固体电源的变频炉（CS或CA系列电源）。下文将对它们的优缺点和适用范围作一简单比较(见表3)，以使用户能够根据各自的工艺要求正确选择这二种不同类型的电炉。

                表3     二种固体电源的主要性能比较