我公司共有3個鑄造車間，其中鑄造一車間是1978年設計建造的，當時設計的生產(chǎn)綱領為年產(chǎn)1500萬片毛坯。主要生產(chǎn)設備有2臺S1118輾輪式混砂機，6條輸送型砂和回砂皮帶機，7臺Z145造型機成一直線布置，其兩邊各一條回轉(zhuǎn)式單體疊箱輸送線。熔煉設備采用活塞環(huán)行業(yè)中第一套3噸工頻感應爐，鐵水用750kg轉(zhuǎn)包分配給75kg天軌懸掛的小澆包，再推到回轉(zhuǎn)輸送線外測的直線段上澆注。

　　光陰似箭，二十多年過去了。隨著工廠的快速發(fā)展，要求毛坯的產(chǎn)量不斷增加，多年以前鑄一車間毛坯的月產(chǎn)量就突破了220萬片，達到設計能力的1.76倍，但仍然不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求。影響毛坯產(chǎn)量繼續(xù)增加的既有混砂機生產(chǎn)能力的限制，又有吸塵系統(tǒng)效果差，引起型砂質(zhì)量下降影響造型質(zhì)量的因素。但更主要的是3噸工頻爐的功率小電耗高，生產(chǎn)效率很低，不能提供足夠的鐵水量與過剩的造型能力匹配，嚴重制約了毛坯產(chǎn)量的提高。

　　為了充分發(fā)揮老鑄造車間的生產(chǎn)潛力，提高勞動生產(chǎn)率和毛坯質(zhì)量，降低能耗，98年9月公司決定對鑄一車間進行技術(shù)改造。經(jīng)過充分的市場調(diào)研和技術(shù)論證，在保持原有的造型和砂處理系統(tǒng)基本不變的基礎上，添置了一臺常州迪砂GF公司TM16045轉(zhuǎn)子式高效混砂機和2套效果更好的吸塵系統(tǒng)。特別是對熔煉和澆注系統(tǒng)進行了重點改造，選擇了一套2噸變頻感應爐取代3噸工頻感應爐，重新配置了澆注天軌和120kg澆注包，爐前用澆注包直接接鐵水去澆注，取消了750kg轉(zhuǎn)包轉(zhuǎn)運鐵水的澆注方式。

　　2變頻感應爐的選擇活塞環(huán)的鐵水熔煉除了極少數(shù)廠家采用沖天爐以外，一般都采用電爐熔煉。九十年代以前，國內(nèi)活塞環(huán)行業(yè)中電爐主要有三相電弧爐、中頻感應爐和工頻感應爐。三相電弧爐原來是用于煉鋼的，用于活塞環(huán)的容量較小，主要有0.5噸和1.5噸。三相電弧爐的噪音大，員工勞動強度高，工作環(huán)境差，鐵水溫度不均勻，爐前化學成份控制比較困難，每噸鐵水耗電高達750800kWh.中頻感應爐有150kg、250kg和500kg等，它克服了電弧爐的噪音、煙塵污染和鐵水質(zhì)量差等缺點，但其功率小，熔煉時間也長，每爐1.52h，生產(chǎn)率也低，主要用于試驗、生產(chǎn)批量較小的合金環(huán)和高檔次的球鐵環(huán)。而八十年代以來，大部分活塞環(huán)廠技改時選用了工頻感應爐，主要有1. 5噸和3噸兩種，如長沙正園、南平汽配、南京、二汽、聊城、乳山、瀘州等。工頻爐的容量大，工作環(huán)境好，鐵水質(zhì)量有保證，但其突出的缺點是功率小，熔煉生產(chǎn)率太低，能耗也較高。所以無論是電弧爐、中頻爐或者工頻爐，都不能作為現(xiàn)在技改的選擇對象。

　　從八十年代初開始，國內(nèi)的內(nèi)燃機、汽車、機床、鑄管等行業(yè)進口了較多的國外高功率的中頻爐和變頻爐，至目前累計已達180套以上。進入九十年代以后，國內(nèi)活塞環(huán)行業(yè)廠技改時開始引進國外的感應電爐，如上海內(nèi)配總廠、石家莊內(nèi)配總廠、安慶ATG公司分別引進了美國的變頻爐共7套。變頻感應爐的特點主要有功率大、頻率可變、熔爐速度快，每爐熔煉時間4055分鐘，包括出鐵水時間，1.5h以內(nèi)可以完成了一個循環(huán)，生產(chǎn)效率很高，而且電耗也很低，每噸鐵水耗電600kWh左右。國內(nèi)少數(shù)電爐廠近年來也試制生產(chǎn)5噸以下的高功率變頻感應爐，但在技術(shù)和質(zhì)量等方面需要進一步提高水平。

　　按照我們技改的測算，與造型砂處理能力匹配的鐵水量平均每小時為1.5噸，每個班次約需12噸鐵水。根據(jù)市場調(diào)研和設計計量，我們比較終選擇了一套進口美國的2噸變頻感應爐。該感應爐電源總功率為1250kW，頻率為300Hz，在熔煉過程中頻率是變化的，比較低為75Hz，比較高為400HZ.可單用一只爐體熔煉，也可兩只爐體同時使用，功率在兩只爐體之間自由分配，此即為雙功用變頻感應爐。

　　32噸變頻感應爐的應用要安全有效地用好變頻感應爐，首先需要對其些基本的結(jié)構(gòu)和特點有比較全面的了解，下面從變頻感應電爐的冷卻水系統(tǒng)、液壓傾爐系統(tǒng)等幾方面作一些簡要介紹。

　　1冷卻水系統(tǒng)在實際應用過程中，冷卻水系統(tǒng)是變頻感應電爐比較為復雜也比較為關(guān)鍵的一個系統(tǒng)，總體上它可分兩大部分，一部分為密封的內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)，另一部分為用于冷卻內(nèi)循環(huán)水的外部水系統(tǒng)。

　　內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)主要分為交流水泵站系統(tǒng)、溫控閥和過濾器系統(tǒng)、應急水冷系統(tǒng)和可變感應電源VIP冷卻系統(tǒng)等四個部分。

　　交流水泵站系統(tǒng)：主要由兩臺交流電機及水泵組成，一臺水泵使用，另一臺水泵備用，定期交替使用，是密封循環(huán)水系統(tǒng)正常工作時的動力源泉。另有兩只膨脹水箱，膨脹水箱中間用橡皮膜隔開，一端與密封循環(huán)水系統(tǒng)直接聯(lián)通，另一端充入壓力為llPSI（lkgf/cm2=14.223PSI）的空氣，其主要作用是解決密封循環(huán)水因溫度升高而引起的體積膨脹問題。見。

　　水泵站、控閥和過濾器以及應急水冷等系統(tǒng)示意囹溫控閥和過濾器系統(tǒng)：溫控閩又稱溫控A B一C閥，由水泵站輸送的內(nèi)循環(huán)水經(jīng)過溫控閥時，如（水壓關(guān)）2液壓爐系統(tǒng)2噸變頻感應電爐液壓系統(tǒng)的主要功能有：舉升和旋轉(zhuǎn)爐蓋，將爐體前傾倒出鐵水和推出爐襯。其裝置主要包括一只油箱、一臺交流油泵、過濾器、壓力表以及油量控制閥等。液壓油采用磷酸酯基的防火液壓溶液，并可根據(jù)要求采用能夠兼容的防凍水乙二醇液。

　　在液壓傾爐系統(tǒng)中，還包括用于停電時傾爐的應急系統(tǒng)，主要由直流電源、直流電機、直流油泵以及調(diào)壓閥、油壓表和單向閥等部件組成，目的為在長時間停電期間倒出爐內(nèi)熔化好的鐵水，以免鐵水整體凝固在爐膛內(nèi)。

　　3安全報警系統(tǒng)在2噸變頻感應電爐的VIP系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)中，設置了多處安全報警和自動切斷電源的裝置，使得整套電爐運行的安全性能大大提高。操作人員獲得報警信號的途徑有兩種，一是報瞀器發(fā)出的聲音信號，二是VIP上的故障燈顯示信號。在VIP中部的面板顯示器上（CurcuitMornitor，兩只爐體各有一個），比較下面有一排故障顯示燈，如出現(xiàn)某種故障，則相應的顯示燈便發(fā)亮，只有排除這種故障，顯示燈才會熄滅，電爐才能正常工作。這一排故障燈所表示的含義分別是：CAP/DRFAULT：此燈亮時，說明電器柜門未關(guān)閉或是電路中有失效電容器。

　　SCRVOLTS：該燈亮時，表示可控硅超壓保護，電路自動跳閘。

　　UNITH/TEMP：該燈亮時，表明電源中循環(huán)冷卻水的溫度超高?？赡苁侵翢峤粨Q器的冷卻水量不足，或高于額定功率工作，也可能是VIP中通水軟管堵塞等原因造成的。

　　管的溫度超高。

　　FURNL/PRES：該燈亮時，表明電爐線圈中冷卻水的壓力不夠，原因可能是內(nèi)循環(huán)水量不足或水泵已停止工作。

　　FURN/NTLKS：該燈是電爐連鎖狀態(tài)燈，當直流隔離開關(guān)拉下時，燈亮。

　　ACI/AUTRIP：該燈亮時，可能是直流泵控制開關(guān)未置于自動位置，也可能是三相橋式整流工作不正常。

　　在VIP下部有接地泄漏檢測顯示，主要檢測電爐線圈的接地和鐵水泄漏情況。在停爐時，按TEST檢測按鈕，紅燈CURRENTTRID和VDLTGE TRIP亮，綠燈GLDON不亮；然后按RESET復位按鈕，紅燈不亮，綠燈亮，則表示正常；如果復位后紅燈亮，則一手按斷開探針（A或B），一手按復位按鈕，此時如果紅燈不亮，則說明有鐵水泄漏，如紅燈仍亮，則表明線圈接地，要及時采取相應措施進行檢修。接地泄漏檢測器的靈敏度范圍為0100，烘爐時要將靈敏度旋鈕旋至，正常工作時旋至100正常工作時，一般泄漏電流在25mA，如果低落于2mA，則可能接地泄漏檢測系統(tǒng)存在問題，應立即檢修。

　　4工作狀態(tài)顯示燈和鍵盤操作在VIP面板顯示器的比較上一排有八盞工作狀態(tài)顯示燈，它們代表的含義分別是：INVTRON：該燈亮時，說明逆變器已經(jīng)啟動。

　　FULLPOVER：該燈亮時，表明電爐功率已達到極限。

　　CAPVOLT：該燈亮時，表明電容正以極限電壓工作。爐料底部架空時，此燈會亮，而功率極限燈不亮，此時需搗實爐料或補加爐料，保持底部爐料充實。）CURR：該燈亮時，說明工作電流達到極限，此時需降低功率。

　　FREQ：該燈亮時，表示頻率已達到極限。

　　FURNVOLT：該燈亮時，表明電爐電壓達到極限。

　　UNECURR：該燈亮時，表明線路電流達到極限。

　　在VIP上還有一鍵盤，兩只爐體通過轉(zhuǎn)換開關(guān)可以共用。鍵盤的主要功能是輸入相關(guān)參數(shù)和選擇電爐運行模式。在鍵盤上按MODE鍵，面板顯示器的屏幕上就會出現(xiàn)4種模式：DMORMAL：正常模式。熔煉都在正常模進行，該模式不需要設定參數(shù)，屏幕上可顯示功率、電壓、電流、頻率、電度數(shù)等。

　　KWHMELT：設定電量熔煉模式。此模式是指設定一定電量、爐料裝入量、以及熔煉時間，電爐就可以在規(guī)定的時間內(nèi)對一定重量的爐料進行熔煉，待設定的電量用完成，電爐發(fā)出報警信號，并自動關(guān)閉電源。

　　COLDSTART：冷爐起熔模式。停爐前把模式置于COLDSTART，在預先設定的時間到達時電爐將會自動啟動（空氣開關(guān)處于閉合狀態(tài)），并按預先設定的工藝參數(shù)進行熔化管理。

　　SINTER：烘爐模式。處于該模式狀態(tài)，啟動逆變器，電爐將按設定的工藝參數(shù)自動烘爐。

　　鍵盤上的SETUP鍵為設置鍵，在設定參數(shù)時使用。在正常生產(chǎn)中，一般僅需要設定烘爐參數(shù)，其余設定功能操作工不得擅自使用。

　　另外，鍵盤上還有DIG檢測、CMD命令、ENT確認、CE/C退出等功能鍵。

　　5筑爐、烘爐和拆爐筑爐前保持爐臺和爐膛清潔、無雜物、并接好6根漏爐報警線。筑爐次序應先用美國聯(lián)礦A76塑性熱固型耐火材料打結(jié)爐嘴，并用加熱法將爐嘴烘干、烘透；然后用聯(lián)礦1001爐襯砂鋪筑爐底，爐底填筑高度為180250mm，分兩次打結(jié)，保證6根報警線頭露出爐底，并用斜口鉗沿爐底上表面將6根報警線鉸平；放入坩堝模、加入起熔塊，定好中心后將坩堝模固定；用1001爐襯砂分層填筑爐壁，每層加料高度約120mm，打結(jié)好一層后將表層扒松，再加下一層爐襯砂繼續(xù)打結(jié)，如此直至爐口；比較后用塑性料修整爐嘴與爐壁的過渡通道。

　　使用的筑爐工具有：筑爐叉、圓盤爐底夯實器、腰形爐襯震實板，以及配套的進口BOSCH振動器。

　　筑好爐襯以后要盡快安排烘爐。烘爐前接通K型測溫熱電偶，用無銹、無渣、表面潔凈的起熔塊和生鐵加滿坩堝模，并按如上數(shù)值設定烘爐工藝：設定好以后，按兩次CE/C鍵，轉(zhuǎn)至正常模式。

　　烘爐時，先按Mode鍵，再按4鍵，系統(tǒng)便進入燒結(jié)模式，并自動按預先設定的工藝開始烘爐。手調(diào)動率旋鈕，使指針指在50%的位置上。

　　烘爐過程中，要注意觀察面板顯示器，期望溫度與實際溫度值不可相差太大。當溫度達到1100C并已保溫1小時后，拆除K型熱電偶，并手調(diào)動率至650~800kW，以大約22（TC/h的速度升溫。約90%的爐料熔化后，要及時加料，而且以后的每一次加料都要保證爐內(nèi)有一部分未熔鐵料。加料至鐵水滿爐。

　　當鐵水溫度達到15801600'C時，將功率降至95kW左右，保溫2小時后，調(diào)整化學成份，準備出鐵水澆注。

　　當爐襯被浸蝕到一定程度或發(fā)生異常情況時，便需要拆掉舊爐襯，重新筑爐。

　　拆爐前要先拆去爐蓋和爐嘴處的耐火材料，然后傾升爐體至水平位置，并用槽鋼橫架在爐坑后部，以防止萬一液壓失靈后爐體的突然下降。將爐襯推出機構(gòu)上的陰、陽接頭與液壓機構(gòu)的陽、陰接頭分別連接；調(diào)整推出機構(gòu)沖頭，確保沖頭位于圓形推出塊的中心位置；將推出機構(gòu)的支撐耳插入到爐子底部的焊接件的槽中，對準支撐耳和槽之間的孔，分別插入鋼銷；從爐底推出塊底部斷開泄漏檢測器導線；啟動爐襯推出機構(gòu)，讓沖頭慢慢前推，并用叉車接住推出的舊爐襯；比較后清理爐膛，拆下爐襯推出機構(gòu)，取走槽鋼，下降爐體，并檢查圓形推出塊和線圈漿料是否損壞。全部拆爐過程，在45分鐘內(nèi)即可完成。

　　6停電、停水的應急處理在變頻爐正常工作過程中，如突然停電甚至停水，則要依靠系統(tǒng)固有功能或人工動作，確保水冷系統(tǒng)正常工作。

　　遇到突然停電時，水冷系統(tǒng)的交流泵將停止泵水，系統(tǒng)水壓迅速下降，受壓力開關(guān)控制的直流泵就能迅速啟動；受直流電磁閥控制的板式熱交換器的自來水冷卻通道也會同時打開，系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)冷卻。

　　停電時，如果。直流電源或直流泵因故障而不能動轉(zhuǎn)，必須立即打開水系統(tǒng)的1號閥，關(guān)閉4號閥，再打開2號閥，依靠自來水的單方向流動來冷卻電爐感應線圈。

　　如果在停電時，直流泵應急系統(tǒng)不能運轉(zhuǎn)，自來水又停止供應，則必須快速接通預備水箱的水源，并迅速打開1號閥，關(guān)閉4號閥，再打開2號閥，然后開動柴油機供水冷卻。

　　停電時，對爐內(nèi)的金屬視具體情況進行處理。如果停電時間長，則需啟動應急直流油泵倒出爐內(nèi)鐵水，防止其在爐內(nèi)凝固；如果金屬僅有部分熔化，則盡量使鐵水流向爐嘴，確保爐底約50%的面積能與空氣聯(lián)通，并保持這一角度，當恢復供電時，要保持爐體的傾斜角度，并以小功率慢慢升溫；也可根據(jù)具體情況，直接用爐襯推出機構(gòu)推出凝固的鐵料和爐襯，然后重新筑爐。

　　7熔煉工藝各種爐料根據(jù)生產(chǎn)品種的不同，按一定比例搭配使用，配比原則見表1.表1爐前配料要求達到的化學成份值見表2.爐料比例表2新生鐵35%回爐料6585%回爐料中的鐵屑熔煉首先按一定順序加入爐料：碎回爐料?石墨粉生鐵?合金?鐵屑?剩余回爐料。爐料加滿后蓋上爐蓋。啟動逆變器，調(diào)功率為650800kW進行熔化，待底部爐料熔化成鐵水，調(diào)滿功率運行。如果是冷爐起熔，因爐襯存在大量的細小裂紋，應先使用小功率慢慢升溫，使爐料在加熱3小時后達到110（TC，再保溫1小時，然后才能加大功率進行熔化。熔化后期必須分小批加料，不要一次性加滿，確保爐內(nèi)鐵水液面距爐口距離小于220mm.當鐵水溫度達到13801450'C時，澆注三角試樣，進行宏觀斷口分析，并結(jié)合爐前化學成份作適當調(diào)整。當鐵水溫度升至15301580X：時，將功率調(diào)至95kW左右進行保溫，并準備出鐵水。

　　通常，從加料到調(diào)整好化學成份準備出鐵水，約需1小時。

　　孕育處理在澆包內(nèi)進行，采用硅鍶或TG1型孕育劑孕育，孕育量根據(jù)品種的不同，一般為15%0.35%.澆注時速度要快，要保證澆口杯始終充滿鐵水，澆注溫度應大于138CTC.澆注過程中有專人取樣環(huán)觀察斷口，如果出現(xiàn)異常情況，需立即進行調(diào)整，以確保鑄件質(zhì)量。

　　8應用效果2噸變頻感應爐應用一年多以來，因其熔化速度快、電耗低、應急設施比較完善，已使工廠深受其益。與3噸工頻爐相比，它的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：2噸變頻感應電爐每小時熔化2噸鐵水，而3噸工頻電爐每小時僅能溶化。75噸鐵水，生產(chǎn)效率是3噸工頻電爐的2.6倍，工廠生產(chǎn)能力得到大幅度提高。

　　2噸變頻感應電爐的各種報警系統(tǒng)、應急設施比較齊全，安全事故隱患大為減少。

　　2噸變頻感應電爐的熔化速度快，鐵水成份燒損少，鐵水質(zhì)量容易得到控制，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和提高。

　　2噸變頻感應電爐比3噸工頻電爐操作簡單，兩班制共減少6名員工。

　　2噸變頻感應爐的噸鐵水筑爐成本為14. 79元，3噸工頻爐的噸鐵水筑爐成本為47.48元，年熔化鐵水6000噸，則年節(jié)省成本196140元。

　　2噸變頻感應爐噸鐵水耗電580kWh，3噸工頻爐噸鐵水耗電790kWh，年熔鐵水6000噸，電費6元/kWh，則年節(jié)電效益達75.6萬元。

　　4結(jié)論2噸變頻感應爐設計先進，使用可靠，鐵水質(zhì)量好，使單體環(huán)的鑄造熔煉達到國外同行業(yè)的先進水平。

　　與舊的3噸工頻爐相比，2噸變頻爐的熔化速度快，每小時熔化2噸鐵水，比3噸工頻爐的速度提高1. 6倍，鐵水供應量充足，活塞環(huán)毛坯產(chǎn)量得到大幅度提高。

　　由于2噸變頻感應爐的頻率較高（350Hz左右），熔煉過程中克服了3噸工頻爐鐵水溫度高、高溫時間長、鐵水強烈攪拌等缺點，爐襯壽命達到250爐以上（以2噸鐵水為一爐），比3噸工頻爐的爐襯壽命提高45倍，大大減低了筑爐與烘爐的成本。

　　2噸變頻感應爐爐膛采用耐火混凝土層保護線圈，設置可靠的鐵水泄漏報警保護裝置，全自動內(nèi)外循環(huán)水冷卻系統(tǒng)及停電停水應急設施，使電爐占地面積小，熔煉操作簡單方便，安全性高。

　　雖然2噸變頻感應爐投資較大，但因為熔煉效率高，毛坯產(chǎn)量大幅度提高，每噸鐵水電耗不超過600kWh，爐襯壽命長，大大減低了筑爐和烘爐成本，每年的運行費用可比3噸工頻爐節(jié)省約95萬元，仍具有很好的經(jīng)濟效益。