我公司共有3个铸造车间，其中铸造一车间是1978年设计建造的，当时设计的生产纲领为年产1500万片毛坯。主要生产设备有2台S1118辗轮式混砂机，6条输送型砂和回砂皮带机，7台Z145造型机成一直线布置，其两边各一条回转式单体叠箱输送线。熔炼设备采用活塞环行业中第一套3吨工频感应炉，铁水用750kg转包分配给75kg天轨悬挂的小浇包，再推到回转输送线外测的直线段上浇注。

　　光阴似箭，二十多年过去了。随着工厂的快速发展，要求毛坯的产量不断增加，多年以前铸一车间毛坯的月产量就突破了220万片，达到设计能力的1.76倍，但仍然不能满足生产发展的要求。影响毛坯产量继续增加的既有混砂机生产能力的限制，又有吸尘系统效果差，引起型砂质量下降影响造型质量的因素。但更主要的是3吨工频炉的功率小电耗高，生产效率很低，不能提供足够的铁水量与过剩的造型能力匹配，严重制约了毛坯产量的提高。

　　为了充分发挥老铸造车间的生产潜力，提高劳动生产率和毛坯质量，降低能耗，98年9月公司决定对铸一车间进行技术改造。经过充分的市场调研和技术论证，在保持原有的造型和砂处理系统基本不变的基础上，添置了一台常州迪砂GF公司TM16045转子式高效混砂机和2套效果更好的吸尘系统。特别是对熔炼和浇注系统进行了重点改造，选择了一套2吨变频感应炉取代3吨工频感应炉，重新配置了浇注天轨和120kg浇注包，炉前用浇注包直接接铁水去浇注，取消了750kg转包转运铁水的浇注方式。

　　2变频感应炉的选择活塞环的铁水熔炼除了极少数厂家采用冲天炉以外，一般都采用电炉熔炼。九十年代以前，国内活塞环行业中电炉主要有三相电弧炉、中频感应炉和工频感应炉。三相电弧炉原来是用于炼钢的，用于活塞环的容量较小，主要有0.5吨和1.5吨。三相电弧炉的噪音大，员工劳动强度高，工作环境差，铁水温度不均匀，炉前化学成份控制比较困难，每吨铁水耗电高达750800kWh.中频感应炉有150kg、250kg和500kg等，它克服了电弧炉的噪音、烟尘污染和铁水质量差等缺点，但其功率小，熔炼时间也长，每炉1.52h，生产率也低，主要用于试验、生产批量较小的合金环和高档次的球铁环。而八十年代以来，大部分活塞环厂技改时选用了工频感应炉，主要有1. 5吨和3吨两种，如长沙正园、南平汽配、南京、二汽、聊城、乳山、泸州等。工频炉的容量大，工作环境好，铁水质量有保证，但其突出的缺点是功率小，熔炼生产率太低，能耗也较高。所以无论是电弧炉、中频炉或者工频炉，都不能作为现在技改的选择对象。

　　从八十年代初开始，国内的内燃机、汽车、机床、铸管等行业进口了较多的国外高功率的中频炉和变频炉，至目前累计已达180套以上。进入九十年代以后，国内活塞环行业厂技改时开始引进国外的感应电炉，如上海内配总厂、石家庄内配总厂、安庆ATG公司分别引进了美国的变频炉共7套。变频感应炉的特点主要有功率大、频率可变、熔炉速度快，每炉熔炼时间4055分钟，包括出铁水时间，1.5h以内可以完成了一个循环，生产效率很高，而且电耗也很低，每吨铁水耗电600kWh左右。国内少数电炉厂近年来也试制生产5吨以下的高功率变频感应炉，但在技术和质量等方面需要进一步提高水平。

　　按照我们技改的测算，与造型砂处理能力匹配的铁水量平均每小时为1.5吨，每个班次约需12吨铁水。根据市场调研和设计计量，我们比较终选择了一套进口美国的2吨变频感应炉。该感应炉电源总功率为1250kW，频率为300Hz，在熔炼过程中频率是变化的，比较低为75Hz，比较高为400HZ.可单用一只炉体熔炼，也可两只炉体同时使用，功率在两只炉体之间自由分配，此即为双功用变频感应炉。

　　32吨变频感应炉的应用要安全有效地用好变频感应炉，首先需要对其些基本的结构和特点有比较全面的了解，下面从变频感应电炉的冷却水系统、液压倾炉系统等几方面作一些简要介绍。

　　1冷却水系统在实际应用过程中，冷却水系统是变频感应电炉比较为复杂也比较为关键的一个系统，总体上它可分两大部分，一部分为密封的内循环水系统，另一部分为用于冷却内循环水的外部水系统。

　　内循环水系统主要分为交流水泵站系统、温控阀和过滤器系统、应急水冷系统和可变感应电源VIP冷却系统等四个部分。

　　交流水泵站系统：主要由两台交流电机及水泵组成，一台水泵使用，另一台水泵备用，定期交替使用，是密封循环水系统正常工作时的动力源泉。另有两只膨胀水箱，膨胀水箱中间用橡皮膜隔开，一端与密封循环水系统直接联通，另一端充入压力为llPSI（lkgf/cm2=14.223PSI）的空气，其主要作用是解决密封循环水因温度升高而引起的体积膨胀问题。见。

　　水泵站、控阀和过滤器以及应急水冷等系统示意囹温控阀和过滤器系统：温控闽又称温控A B一C阀，由水泵站输送的内循环水经过温控阀时，如（水压关）2液压炉系统2吨变频感应电炉液压系统的主要功能有：举升和旋转炉盖，将炉体前倾倒出铁水和推出炉衬。其装置主要包括一只油箱、一台交流油泵、过滤器、压力表以及油量控制阀等。液压油采用磷酸酯基的防火液压溶液，并可根据要求采用能够兼容的防冻水乙二醇液。

　　在液压倾炉系统中，还包括用于停电时倾炉的应急系统，主要由直流电源、直流电机、直流油泵以及调压阀、油压表和单向阀等部件组成，目的为在长时间停电期间倒出炉内熔化好的铁水，以免铁水整体凝固在炉膛内。

　　3安全报警系统在2吨变频感应电炉的VIP系统和冷却水系统中，设置了多处安全报警和自动切断电源的装置，使得整套电炉运行的安全性能大大提高。操作人员获得报警信号的途径有两种，一是报瞀器发出的声音信号，二是VIP上的故障灯显示信号。在VIP中部的面板显示器上（CurcuitMornitor，两只炉体各有一个），比较下面有一排故障显示灯，如出现某种故障，则相应的显示灯便发亮，只有排除这种故障，显示灯才会熄灭，电炉才能正常工作。这一排故障灯所表示的含义分别是：CAP/DRFAULT：此灯亮时，说明电器柜门未关闭或是电路中有失效电容器。

　　SCRVOLTS：该灯亮时，表示可控硅超压保护，电路自动跳闸。

　　UNITH/TEMP：该灯亮时，表明电源中循环冷却水的温度超高。可能是至热交换器的冷却水量不足，或高于额定功率工作，也可能是VIP中通水软管堵塞等原因造成的。

　　管的温度超高。

　　FURNL/PRES：该灯亮时，表明电炉线圈中冷却水的压力不够，原因可能是内循环水量不足或水泵已停止工作。

　　FURN/NTLKS：该灯是电炉连锁状态灯，当直流隔离开关拉下时，灯亮。

　　ACI/AUTRIP：该灯亮时，可能是直流泵控制开关未置于自动位置，也可能是三相桥式整流工作不正常。

　　在VIP下部有接地泄漏检测显示，主要检测电炉线圈的接地和铁水泄漏情况。在停炉时，按TEST检测按钮，红灯CURRENTTRID和VDLTGE TRIP亮，绿灯GLDON不亮；然后按RESET复位按钮，红灯不亮，绿灯亮，则表示正常；如果复位后红灯亮，则一手按断开探针（A或B），一手按复位按钮，此时如果红灯不亮，则说明有铁水泄漏，如红灯仍亮，则表明线圈接地，要及时采取相应措施进行检修。接地泄漏检测器的灵敏度范围为0100，烘炉时要将灵敏度旋钮旋至，正常工作时旋至100正常工作时，一般泄漏电流在25mA，如果低落于2mA，则可能接地泄漏检测系统存在问题，应立即检修。

　　4工作状态显示灯和键盘操作在VIP面板显示器的比较上一排有八盏工作状态显示灯，它们代表的含义分别是：INVTRON：该灯亮时，说明逆变器已经启动。

　　FULLPOVER：该灯亮时，表明电炉功率已达到极限。

　　CAPVOLT：该灯亮时，表明电容正以极限电压工作。炉料底部架空时，此灯会亮，而功率极限灯不亮，此时需捣实炉料或补加炉料，保持底部炉料充实。）CURR：该灯亮时，说明工作电流达到极限，此时需降低功率。

　　FREQ：该灯亮时，表示频率已达到极限。

　　FURNVOLT：该灯亮时，表明电炉电压达到极限。

　　UNECURR：该灯亮时，表明线路电流达到极限。

　　在VIP上还有一键盘，两只炉体通过转换开关可以共用。键盘的主要功能是输入相关参数和选择电炉运行模式。在键盘上按MODE键，面板显示器的屏幕上就会出现4种模式：DMORMAL：正常模式。熔炼都在正常模进行，该模式不需要设定参数，屏幕上可显示功率、电压、电流、频率、电度数等。

　　KWHMELT：设定电量熔炼模式。此模式是指设定一定电量、炉料装入量、以及熔炼时间，电炉就可以在规定的时间内对一定重量的炉料进行熔炼，待设定的电量用完成，电炉发出报警信号，并自动关闭电源。

　　COLDSTART：冷炉起熔模式。停炉前把模式置于COLDSTART，在预先设定的时间到达时电炉将会自动启动（空气开关处于闭合状态），并按预先设定的工艺参数进行熔化管理。

　　SINTER：烘炉模式。处于该模式状态，启动逆变器，电炉将按设定的工艺参数自动烘炉。

　　键盘上的SETUP键为设置键，在设定参数时使用。在正常生产中，一般仅需要设定烘炉参数，其余设定功能操作工不得擅自使用。

　　另外，键盘上还有DIG检测、CMD命令、ENT确认、CE/C退出等功能键。

　　5筑炉、烘炉和拆炉筑炉前保持炉台和炉膛清洁、无杂物、并接好6根漏炉报警线。筑炉次序应先用美国联矿A76塑性热固型耐火材料打结炉嘴，并用加热法将炉嘴烘干、烘透；然后用联矿1001炉衬砂铺筑炉底，炉底填筑高度为180250mm，分两次打结，保证6根报警线头露出炉底，并用斜口钳沿炉底上表面将6根报警线铰平；放入坩埚模、加入起熔块，定好中心后将坩埚模固定；用1001炉衬砂分层填筑炉壁，每层加料高度约120mm，打结好一层后将表层扒松，再加下一层炉衬砂继续打结，如此直至炉口；比较后用塑性料修整炉嘴与炉壁的过渡通道。

　　使用的筑炉工具有：筑炉叉、圆盘炉底夯实器、腰形炉衬震实板，以及配套的进口BOSCH振动器。

　　筑好炉衬以后要尽快安排烘炉。烘炉前接通K型测温热电偶，用无锈、无渣、表面洁净的起熔块和生铁加满坩埚模，并按如上数值设定烘炉工艺：设定好以后，按两次CE/C键，转至正常模式。

　　烘炉时，先按Mode键，再按4键，系统便进入烧结模式，并自动按预先设定的工艺开始烘炉。手调动率旋钮，使指针指在50%的位置上。

　　烘炉过程中，要注意观察面板显示器，期望温度与实际温度值不可相差太大。当温度达到1100C并已保温1小时后，拆除K型热电偶，并手调动率至650~800kW，以大约22（TC/h的速度升温。约90%的炉料熔化后，要及时加料，而且以后的每一次加料都要保证炉内有一部分未熔铁料。加料至铁水满炉。

　　当铁水温度达到15801600'C时，将功率降至95kW左右，保温2小时后，调整化学成份，准备出铁水浇注。

　　当炉衬被浸蚀到一定程度或发生异常情况时，便需要拆掉旧炉衬，重新筑炉。

　　拆炉前要先拆去炉盖和炉嘴处的耐火材料，然后倾升炉体至水平位置，并用槽钢横架在炉坑后部，以防止万一液压失灵后炉体的突然下降。将炉衬推出机构上的阴、阳接头与液压机构的阳、阴接头分别连接；调整推出机构冲头，确保冲头位于圆形推出块的中心位置；将推出机构的支撑耳插入到炉子底部的焊接件的槽中，对准支撑耳和槽之间的孔，分别插入钢销；从炉底推出块底部断开泄漏检测器导线；启动炉衬推出机构，让冲头慢慢前推，并用叉车接住推出的旧炉衬；比较后清理炉膛，拆下炉衬推出机构，取走槽钢，下降炉体，并检查圆形推出块和线圈浆料是否损坏。全部拆炉过程，在45分钟内即可完成。

　　6停电、停水的应急处理在变频炉正常工作过程中，如突然停电甚至停水，则要依靠系统固有功能或人工动作，确保水冷系统正常工作。

　　遇到突然停电时，水冷系统的交流泵将停止泵水，系统水压迅速下降，受压力开关控制的直流泵就能迅速启动；受直流电磁阀控制的板式热交换器的自来水冷却通道也会同时打开，系统继续循环冷却。

　　停电时，如果。直流电源或直流泵因故障而不能动转，必须立即打开水系统的1号阀，关闭4号阀，再打开2号阀，依靠自来水的单方向流动来冷却电炉感应线圈。

　　如果在停电时，直流泵应急系统不能运转，自来水又停止供应，则必须快速接通预备水箱的水源，并迅速打开1号阀，关闭4号阀，再打开2号阀，然后开动柴油机供水冷却。

　　停电时，对炉内的金属视具体情况进行处理。如果停电时间长，则需启动应急直流油泵倒出炉内铁水，防止其在炉内凝固；如果金属仅有部分熔化，则尽量使铁水流向炉嘴，确保炉底约50%的面积能与空气联通，并保持这一角度，当恢复供电时，要保持炉体的倾斜角度，并以小功率慢慢升温；也可根据具体情况，直接用炉衬推出机构推出凝固的铁料和炉衬，然后重新筑炉。

　　7熔炼工艺各种炉料根据生产品种的不同，按一定比例搭配使用，配比原则见表1.表1炉前配料要求达到的化学成份值见表2.炉料比例表2新生铁35%回炉料6585%回炉料中的铁屑熔炼首先按一定顺序加入炉料：碎回炉料?石墨粉生铁?合金?铁屑?剩余回炉料。炉料加满后盖上炉盖。启动逆变器，调功率为650800kW进行熔化，待底部炉料熔化成铁水，调满功率运行。如果是冷炉起熔，因炉衬存在大量的细小裂纹，应先使用小功率慢慢升温，使炉料在加热3小时后达到110（TC，再保温1小时，然后才能加大功率进行熔化。熔化后期必须分小批加料，不要一次性加满，确保炉内铁水液面距炉口距离小于220mm.当铁水温度达到13801450'C时，浇注三角试样，进行宏观断口分析，并结合炉前化学成份作适当调整。当铁水温度升至15301580X：时，将功率调至95kW左右进行保温，并准备出铁水。

　　通常，从加料到调整好化学成份准备出铁水，约需1小时。

　　孕育处理在浇包内进行，采用硅锶或TG1型孕育剂孕育，孕育量根据品种的不同，一般为15%0.35%.浇注时速度要快，要保证浇口杯始终充满铁水，浇注温度应大于138CTC.浇注过程中有专人取样环观察断口，如果出现异常情况，需立即进行调整，以确保铸件质量。

　　8应用效果2吨变频感应炉应用一年多以来，因其熔化速度快、电耗低、应急设施比较完善，已使工厂深受其益。与3吨工频炉相比，它的优点主要表现在以下几个方面：2吨变频感应电炉每小时熔化2吨铁水，而3吨工频电炉每小时仅能溶化。75吨铁水，生产效率是3吨工频电炉的2.6倍，工厂生产能力得到大幅度提高。

　　2吨变频感应电炉的各种报警系统、应急设施比较齐全，安全事故隐患大为减少。

　　2吨变频感应电炉的熔化速度快，铁水成份烧损少，铁水质量容易得到控制，有利于产品质量的稳定和提高。

　　2吨变频感应电炉比3吨工频电炉操作简单，两班制共减少6名员工。

　　2吨变频感应炉的吨铁水筑炉成本为14. 79元，3吨工频炉的吨铁水筑炉成本为47.48元，年熔化铁水6000吨，则年节省成本196140元。

　　2吨变频感应炉吨铁水耗电580kWh，3吨工频炉吨铁水耗电790kWh，年熔铁水6000吨，电费6元/kWh，则年节电效益达75.6万元。

　　4结论2吨变频感应炉设计先进，使用可靠，铁水质量好，使单体环的铸造熔炼达到国外同行业的先进水平。

　　与旧的3吨工频炉相比，2吨变频炉的熔化速度快，每小时熔化2吨铁水，比3吨工频炉的速度提高1. 6倍，铁水供应量充足，活塞环毛坯产量得到大幅度提高。

　　由于2吨变频感应炉的频率较高（350Hz左右），熔炼过程中克服了3吨工频炉铁水温度高、高温时间长、铁水强烈搅拌等缺点，炉衬寿命达到250炉以上（以2吨铁水为一炉），比3吨工频炉的炉衬寿命提高45倍，大大减低了筑炉与烘炉的成本。

　　2吨变频感应炉炉膛采用耐火混凝土层保护线圈，设置可靠的铁水泄漏报警保护装置，全自动内外循环水冷却系统及停电停水应急设施，使电炉占地面积小，熔炼操作简单方便，安全性高。

　　虽然2吨变频感应炉投资较大，但因为熔炼效率高，毛坯产量大幅度提高，每吨铁水电耗不超过600kWh，炉衬寿命长，大大减低了筑炉和烘炉成本，每年的运行费用可比3吨工频炉节省约95万元，仍具有很好的经济效益。