產生
1899年瑞典研製出第一台有芯感應爐。20世紀初﹐德國﹑瑞典﹑義大利開始試製中頻電爐﹐1927年出現了中頻感應爐。從此感應爐的數量和容量開始增加。無芯工頻感應爐出現較晚﹐但在第二次世界大戰後得到迅速發展。1966年瑞士研製出可控矽中頻感應爐。這種爐子的電效率高﹐容易實現自動控制。特點在感應爐中的交變磁場作用下﹐金屬內部產生渦流而發熱熔化。在這種磁場的攪拌作用下﹐爐中的液態金屬的成分和溫度均較均勻﹐熔煉溫度可達1650℃。感應爐除能在大氣中熔煉外﹐還能在真空和氬﹑氦等保護氣氛中熔煉﹐以滿足特殊質量的要求。感應爐在溶煉軟磁合金﹑高阻合金﹑鉑族合金﹑耐熱﹑耐蝕﹑耐磨合金以及純金屬方面具有突出的優點。類別和套用感應爐通常分為有芯感應爐和無芯感應爐兩類。有芯感應爐有鐵芯穿過感應器﹐如同一個帶鐵芯的變壓器﹐用工頻電源供電。有芯感應爐主要用於各種鑄鐵﹑黃銅﹑青銅﹑鋅等金屬的連續熔煉和保溫﹐電效率達90%以上﹐能利用廢爐料﹐溶煉成本低﹐最大爐容達270噸。無芯感應爐無鐵芯穿過感應器,分為工頻感應爐、三倍頻感應爐、發電機組中頻感應爐、可控矽中頻感應爐、高頻感應爐。
組成
中頻感應爐有以下幾部分組成:電源及電氣控制部分,爐體部分,傳動裝置及水冷系統。
1.電源及電氣部分:
電源設備包括高壓或低壓開關櫃、中頻電源(中頻發電機組或可控矽變頻器)、電源轉換開關、補償電容器以及中頻控制櫃(爐前配電操作台)等,大型中頻爐的電氣部分還包括坩堝漏爐報警系統。
2.爐體部分:
中、小型中頻爐均配兩台爐體。一台生產使用,另一台備用。爐體包括爐蓋、感應器、坩堝、爐架等。
3.傳動裝置:
傳動裝置包括爐蓋的移動和爐體的傾動與復位等機械或液壓裝置等。
4.水冷系統:
水冷部位有:中頻電源(發電機組和可控矽變頻裝置,其中可控矽變頻裝置用冷卻水需經軟化處理)、感應器、電容器以及匯流排,軟電纜等。
為節約用水,通常採用循環冷卻的方法。
冷卻水循環系統包括水泵、冷卻塔、水箱等。
套用
中頻感應爐是冶煉合金的主要設備。
鎂質修補料研究及其在中頻感應爐上的套用:抗侵蝕與抗滲透能力優良的鎂質修補料,並在實際套用中取得了良好的效果。
實驗採用臨界粒度為20mm的中檔鎂砂作為骨料,骨料與粉料的重量比例為7:3,並添加了適量的有機纖維、金屬鋁粉複合防爆劑與複合減水劑。α-Al2O3微粉與氧化鉻微粉作為修補料的微粉添加劑,其中α-Al2O3微粉加入量≤6%,氧化鉻微粉加入量≤3%。選擇矽微三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉為複合結合劑,其中磷酸鹽結合劑的適宜添加量為4%~5%,920U級埃肯矽微粉(SiO2含量≥92%)的添加量為3%左右,矽微粉的加入方式選擇共磨方式,以改善其力學性能。採用Al-80水泥作為固化劑。
分別以磷酸鹽、矽微粉為結合劑製成鎂質修補料,在0.5t中頻感應爐的鎂鋁尖晶石澆注坩堝上進行修補試驗。針對錳鐵合金冶煉過程中熔渣或熔融金屬對坩堝的滲透、侵蝕以及裂縫漏鋼等問題,特別在感應爐生產40爐左右後,採用研製的鎂質修補料對坩堝進行修補。經過實際觀察後發現,修補料層與澆注坩堝結合牢固,經過兩次修補後,冶煉鋁矽錳合金的中頻感應爐壽命提高到90-100爐,達到了延長坩堝使用壽命的目的。拆爐後發現修補料層存在著熔渣和熔融金屬滲透現象,其中採用磷酸鹽結合的修補料滲透現象較為嚴重。因此根據實際實驗結果,採用矽微粉結合的鎂質修補料具有良好的抗滲透性能,可以在實際生產中推廣套用。研製的鎂質修補料耐壓強度110℃×24h條件下為12.60MPa,1300℃×3h條件下為19.99MPa。
鋁鎂搗打料在熔鎳中頻感應爐上的套用等等。