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，當時設計的生產綱領為年產1500萬片毛坯。主要生產設備有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，其兩邊各一條回轉式單體疊箱輸送線。熔煉設備采用活塞環行業中第一套3噸工頻感應爐，鐵水用750kg轉包分配給75kg天軌懸掛的小澆包，再推到回轉輸送線外測的直線段上澆注。

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

　　為了充分發揮老鑄造車間的生產潛力，提高勞動生產率和毛坯質量，降低能耗，98年9月公司決定對鑄一車間進行技術改造。經過充分的市場調研和技術論證，在保持原有的造型和砂處理系統基本不變的基礎上，添置了一臺常州迪砂GF公司TM16045轉子式高效混砂機和2套效果更好的吸塵系統。特別是對熔煉和澆注系統進行了重點改造，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轉包轉運鐵水的澆注方式。

　　2變頻感應爐的選擇活塞環的鐵水熔煉除了極少數廠家采用沖天爐以外，一般都采用電爐熔煉。九十年代以前，國內活塞環行業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、煙塵污染和鐵水質量差等缺點，但其功率小，熔煉時間也長，每爐1.52h，生產率也低，主要用于試驗、生產批量較小的合金環和高檔次的球鐵環。而八十年代以來，大部分活塞環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，工作環境好，鐵水質量有保證，但其突出的缺點是功率小，熔煉生產率太低，能耗也較高。所以無論是電弧爐、中頻爐或者工頻爐，都不能作為現在技改的選擇對象。

　　從八十年代初開始，國內的內燃機、汽車、機床、鑄管等行業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，國內活塞環行業廠技改時開始引進國外的感應電爐，如上海內配總廠、石家莊內配總廠、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以內可以完成了一個循環，生產效率很高，而且電耗也很低，每噸鐵水耗電600kWh左右。國內少數電爐廠近年來也試制生產5噸以下的高功率變頻感應爐，但在技術和質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。根據市場調研和設計計量，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構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、液壓傾爐系統等幾方面作一些簡要介紹。

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

　　內循環水系統主要分為交流水泵站系統、溫控閥和過濾器系統、應急水冷系統和可變感應電源VIP冷卻系統等四個部分。

　　交流水泵站系統：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，是密封循環水系統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，一端與密封循環水系統直接聯通，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示意囹溫控閥和過濾器系統：溫控閩又稱溫控A B一C閥，由水泵站輸送的內循環水經過溫控閥時，如（水壓關）2液壓爐系統2噸變頻感應電爐液壓系統的主要功能有：舉升和旋轉爐蓋，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，并可根據要求采用能夠兼容的防凍水乙二醇液。

　　在液壓傾爐系統中，還包括用于停電時傾爐的應急系統，主要由直流電源、直流電機、直流油泵以及調壓閥、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熔化好的鐵水，以免鐵水整體凝固在爐膛內。

　　3安全報警系統在2噸變頻感應電爐的VIP系統和冷卻水系統中，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，如出現某種故障，則相應的顯示燈便發亮，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，表明電源中循環冷卻水的溫度超高。可能是至熱交換器的冷卻水量不足，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，原因可能是內循環水量不足或水泵已停止工作。

　　FURN/NTLKS：該燈是電爐連鎖狀態燈，當直流隔離開關拉下時，燈亮。

　　ACI/AUTRIP：該燈亮時，可能是直流泵控制開關未置于自動位置，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存在問題，應立即檢修。

　　4工作狀態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，兩只爐體通過轉換開關可以共用。鍵盤的主要功能是輸入相關參數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，屏幕上可顯示功率、電壓、電流、頻率、電度數等。

　　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，電爐就可以在規定的時間內對一定重量的爐料進行熔煉，待設定的電量用完成，電爐發出報警信號，并自動關閉電源。

　　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（空氣開關處于閉合狀態），并按預先設定的工藝參數進行熔化管理。

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

　　鍵盤上的SETUP鍵為設置鍵，在設定參數時使用。在正常生產中，一般僅需要設定烘爐參數，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礦A76塑性熱固型耐火材料打結爐嘴，并用加熱法將爐嘴烘干、烘透；然后用聯礦1001爐襯砂鋪筑爐底，爐底填筑高度為180250mm，分兩次打結，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，打結好一層后將表層扒松，再加下一層爐襯砂繼續打結，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，并按如上數值設定烘爐工藝：設定好以后，按兩次CE/C鍵，轉至正常模式。

　　烘爐時，先按Mode鍵，再按4鍵，系統便進入燒結模式，并自動按預先設定的工藝開始烘爐。手調動率旋鈕，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。將爐襯推出機構上的陰、陽接頭與液壓機構的陽、陰接頭分別連接；調整推出機構沖頭，確保沖頭位于圓形推出塊的中心位置；將推出機構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，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，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，則要依靠系統固有功能或人工動作，確保水冷系統正常工作。

　　遇到突然停電時，水冷系統的交流泵將停止泵水，系統水壓迅速下降，受壓力開關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，系統繼續循環冷卻。

　　停電時，如果。直流電源或直流泵因故障而不能動轉，必須立即打開水系統的1號閥，關閉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，直流泵應急系統不能運轉，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鐵水，防止其在爐內凝固；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；也可根據具體情況，直接用爐襯推出機構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生產品種的不同，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，調功率為650800kW進行熔化，待底部爐料熔化成鐵水，調滿功率運行。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，并結合爐前化學成份作適當調整。當鐵水溫度升至15301580X：時，將功率調至95kW左右進行保溫，并準備出鐵水。

　　通常，從加料到調整好化學成份準備出鐵水，約需1小時。

　　孕育處理在澆包內進行，采用硅鍶或TG1型孕育劑孕育，孕育量根據品種的不同，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觀察斷口，如果出現異常情況，需立即進行調整，以確保鑄件質量。

　　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，它的優點主要表現在以下幾個方面：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，生產效率是3噸工頻電爐的2.6倍，工廠生產能力得到大幅度提高。

　　2噸變頻感應電爐的各種報警系統、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，鐵水質量容易得到控制，有利于產品質量的穩定和提高。

　　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，則年節電效益達75.6萬元。

　　4結論2噸變頻感應爐設計先進，使用可靠，鐵水質量好，使單體環的鑄造熔煉達到國外同行業的先進水平。

　　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，活塞環毛坯產量得到大幅度提高。

　　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，全自動內外循環水冷卻系統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噸工頻爐節省約95萬元，仍具有很好的經濟效益。