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    功率与频率选择

    来源:   发表时间:2015/10/23 16:09:09  点击次数:【1528】


    功率与频率的选择
    一般来说,熔炼速度和需要冶炼的金属都是事先决定的。所要求的熔炼速度决定了所要求的功率。
    根据经验可得以下估算原则:
    金属  功率kw/t/h
    铁   500
    钢   600
    黄铜  350
    铝   600
    当向炉子输入一定功率时,熔炼金属中就会感应出电流,加热金属。同时,由于存在电磁力的作用,一旦金属熔化后,就会产生液态金属的运动。这一运动(搅拌)从熔池的中央开始,向线圈两端移动,由于金属受炉底和炉壁的约束,因而最终的运动总是向上的,在炉池的顶部形成一个驼峰。表示这一搅拌强度的最方便办法,就是使用驼峰高度对熔池直径的比值来表达。
    如果驼峰高度为一个单位,熔池直径为10个单位,则:
    H/D=1/10=0.1
    从经验可知,最合适的搅拌强度为:
    金属    H/D比值
    铁     0.125-0.2
    钢     0.07-0.125
    黄铜    0.07-0.15
    铝     0.035-0.5
    铁为了能使碳元素均匀分布,需要相对高的搅拌强度。一般,在熔炼的最后阶段加入碳和硅元素,由于两种元素都比较轻,因而需要比较强劲的搅拌,再搅拌强度和碳、硅的还原百分率之间存在一个直接的相互关系,如果搅拌不足很大一部分碳和硅就会形成炉渣。
    八、功率与频率选择
    对铁来说,良好的还原率可达95%,硅可达到78%。然而搅拌不足,这一百分率就会很快下降,对于铁会低于80%,硅会低于60%。
    熔炼的过程中,所需要的搅拌强度要小的多。由于钢通常浇注温度较高,因而非常易于氧化,搅拌强度越高,钢暴露于表面同大气接触的程度就越严重,同时,如果搅拌强度过高,炉衬就会非常迅速地遭到侵蚀。
    同样,黄铜在冶炼过程中也有氧化问题,因而建议使用比较低的搅拌强度。
    对于熔铝来说,对搅拌强度的要求有一个较大的范围,熔化的铝水极易氧化,同时易于和随着搅拌增加而上升的氢化合,因此,通常熔铝建议采用较低的搅拌强度。然而,对于形成合金成份,搅拌时必要的,熔炼某些形式的炉料,也需要搅拌。如果,当炉子中加入很薄的金属炉料,在其熔化以前容易被氧化,形成炉渣,为克服这一问题,经常把金属炉料,破碎成米粒般小的颗粒,然后把它们直接放入搅拌非常剧烈的熔池中,搅拌强度可达H/D比值0.5,用这种方式熔炼,氧化程度仍然比熔炼块状料小的多,特别是当这类炉料以金属锭的形式出现。因为,在金属锭冷却时,其中的氢形成了气泡,重新熔炼时,会出现爆裂。
    让我们看一个典型的系统5吨3000KW炉:
    在200HZ的情况下,搅拌强度所具有的H/D比值几乎正好等于0.2,在300HZ时,降到0.17;在500HZ时为0.13,700HZ时为0.11;在500HZ时,其值超过了0.4.
    可以比较当频率在200HZ至500HZ之间时,H/D比值都会落在0.125~0.2的推荐范围内。然而,通常都选择范围内的最低频率,以改善增碳效果。
    如果我们把0.2作为搅拌强度推荐值,则对于每一个频率值就需要调整功率配置,以适应于这一频率:
    对于用户,特别是对于制造商来说,使用更高的频率,更大的额定单位功率具有某些有利之处。在间断熔炼中,两炉次之间,炉子是被完全倒空的,可以看到,更高的频率会产生更快的熔化速度。这是因为在熔炼的开始阶段,整个待熔金属料是小炉料组成的。
    由于加料方式等问题, 一般来说,加料密度,仅为炉子容量的1/3,换句话说,整个炉料中含有2/3的空气,这时,电气上炉料是一个非常差的负载,向炉子输入功率时,单块炉料之间会起弧并且焊在一起,在电气上整个炉料就会形成很大一块,因而提高了炉子效率。单块小炉料间起弧搭焊的速度取决于的速度取决于频率,使用更高的频率在这儿有其优越处。
    然而,如果不倒空炉子在炉子底部留下小部分的金属液,使用较低频率的不利之处就能被轻易克服。
    为了同高频率匹配而需要采用较大的额定功率,这会导致一些不利之处:
    一般在金属达到1350℃时,进行碳当量分析,需要大约5分钟来进行化验和成份调整,然而,需要5分钟使碳和硅均匀分布于液态金属中。
    功率为3000KW时,过热升温速率大约每分钟31℃,从这上点开始曲线几乎呈线性上升到一点,功率为5500KW时,在4.8分钟内能达到目标温度,但当功率为5500KW时,极有可能加入的成份调整元素在达到目标温度之前不能均匀渗透于液态铁水中。
    在生产中,拙劣的加料方式和操作者的疏忽大意是经常存在的现象,因此在非常高的功率下,就存在由于炉内炉料的搭桥而产生事故的危险。
    如果在炉子下部炉料熔化形成了相对较少的液态金属,且上部加入的炉料接在一起,以至于上部冷料不能进入下部液态金属中,由于下部较少的液态金属量,其温度上升速度会比上面谈到的大得多。
    金属温度会非常快的上升到超过炉衬的熔点,这样穿炉现象就有可能发生。采用非常高的功率,就有必要使用自动加料系统,这就要大量增加工程费用。下面是推荐的熔炼炉额定功率配置(铁和钢)
    炉子容量        功率范围
    1吨           500-750KW
    2吨           1000-1500KW
    3吨           1500-2000KW
    4吨           1750-2500KW
    5吨           2500-3000KW
    6吨           3000-4000KW
    8吨           4000-5000KW
    10吨           5000-7000KW
    12吨           6000-8000KW
    15吨           8000-10000KW
    下面是推荐的铁保温炉最功率:
    3/4吨         400KW
    5/6吨         600KW
    8吨          750KW
    10吨          1000KW
    12吨         1250KW
    15吨         1500KW
    20吨         2000KW
    保温炉的功率水平是根据能够烧结炉衬所需的最小功率而决定的。

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