國內(nèi)鑄造用晶閘管中頻爐，其熔化速度與國外先進(jìn)的同類中頻爐相差甚遠(yuǎn)。國內(nèi)用于鑄造的中頻爐，特別是中小企業(yè)大部分中頻爐容量為l50～300kg，頻率在l000Hz左右，功率重量比為l:(1．56～1．88)，熔化時間多在9O～120min，熔化率在0．125～0．20t／h。
國外用于鑄造的容量相近的中頻爐多為2500Hz左右的頻率，功率重量比在(1.5—2):l，熔化時間只需20～25min。進(jìn)口的中頻爐熔煉時間短，合金元素?zé)龘p少,能耗低。
提高熔化率，降低能耗，是企業(yè)降低成本增加效益的重要手段。但是將中頻電源改頻需要改動的地方較多，如更換逆變用晶閘管，改變觸發(fā)頻率．重新繞制電抗器，重制感應(yīng)圈等。這些工作都需要有專業(yè)技術(shù)知識，改造難度較大。特別是生產(chǎn)廠家很難自行完成。
能否在不改動電源的情況下提高熔化率呢?經(jīng)過分析，結(jié)論是只改動感應(yīng)圈同樣可以提高熔化速度。
2 改造感應(yīng)圈提高熔化率的可行性分析
國內(nèi)生產(chǎn)的晶閘管中頻爐多采用并聯(lián)諧振方式。中頻電源的直流電壓是基本固定的，約500V，三相交流電經(jīng)橋式全波整流得到單相直流電，電壓約為380V×1．35=510V，然后經(jīng)逆變橋變?yōu)閱蜗鄉(xiāng)000Hz中頻交流電送到爐體對要熔化的金屬進(jìn)行加熱使其熔化。
國內(nèi)生產(chǎn)的中頻爐感應(yīng)圈磁場內(nèi)的鐵磁材料(待熔化的鋼和鐵)導(dǎo)磁率較低，溫度達(dá)到居里點以后導(dǎo)磁率更低，趨近于1，既影響中頻電源的功率輸出，叉影響熔煉速度。在不對中頻電源進(jìn)行大改動的情況下，提高感應(yīng)圈內(nèi)的磁場強度就成為提高熔化率的重要手段。
以前爐體的設(shè)計多是沿用前蘇聯(lián)的設(shè)計方案。感應(yīng)圈的高度直徑比較低，約為1．2：l，匝間距較大。感應(yīng)圈可看成一個大的螺線管．增加線圈的匝數(shù)．減小線圈的直徑，就可以提高線圈內(nèi)的磁場強度。因此提高感應(yīng)圈的高度直徑比，增加匝數(shù)，減小匝間距就可以解決上述問題。
基于上述分析，對幾個廠家生產(chǎn)的250kg
中頻爐的感應(yīng)圈進(jìn)行了測量。匝數(shù)多為16或17，最少為l4匝。匝間距在6～8mm。
經(jīng)過多次計算確定從三個方面改進(jìn)感應(yīng)圈進(jìn)行試驗：
（1）匝數(shù)定為20和2l。
（2）匝間距定在2～3mm。
（3）高度直徑比為(1．4～1．6)：1。
同時進(jìn)行了加大感應(yīng)圈截面積試驗。
3 中頻爐感應(yīng)圈與中頻電源的匹配
中頻爐的工作點靠諧振點越近，其頻率就越高。中頻輸出電流I=U／Z就越小，輸出功率P=U×I也減小，這是應(yīng)避免的。因此需要合理選用感應(yīng)圈即爐體線圈的電感量和諧振電容的電容量。
在實際生產(chǎn)中感應(yīng)圈內(nèi)的電感量變化很大；一方面與感應(yīng)圈的內(nèi)徑、高度、匝數(shù)有關(guān)；另一方面還與爐料的形狀、大小、導(dǎo)磁率有關(guān)。在設(shè)計時取爐料的導(dǎo)磁率為1，因為大部分爐料在溫度達(dá)到居里點(950℃)以后導(dǎo)磁率都趨近于1。這樣作近似計算的結(jié)果與實際運行誤差不大。
感應(yīng)圈包括爐料在內(nèi)是感性負(fù)載，功率因數(shù)很低。為了充分有效地利用中頻電源的容量，必須用電容器補償無功功率。補償后可以出現(xiàn)三種結(jié)果：①欠補償狀態(tài)；②全補償狀態(tài)；③過補償狀態(tài)。
根據(jù)中頻電源要求負(fù)載呈容性，即工作在過補償狀態(tài)，移相角功率因數(shù)角在20。～45。為好。
為了提高感應(yīng)圈內(nèi)磁場強度，高度直徑比應(yīng)盡量選大些。匝間距在能保證安全的前提下盡量減小，以提高匝間密度。綜合考慮Q值取20為宜。cosφ值取0．809，即功率因數(shù)角取36.左右較好。
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