中频炉的历史.txt

1、 中频炉的历史中频炉海山连载中频炉的历史（1）：感应加热是一门年轻的学科。虽然它的原理发现的较早，但人类真正广泛应用该项技术还是近三十年的事情。现在它的重要性越来越被人们所认识。早在19世纪科学家就发现了电磁感应现象：1831年法拉第（MichaelFaraday）发现电磁感应规律；1868年福考特（Foucault）提出涡流理论；1840年焦耳-楞茨确定了电阻发热的关系式Q=I2Rt，这些都是感应加热的理论基础。感应加热装置由两部分组成，一部分是提供能量的交流电源，也称变频电源；另一部分是完成电磁感应能量转换的感应线圈，称感应炉。早期的感应加热电源，工频有（50Hz 60Hz） 电源，中频有

2、发电 转 电源， 频 有电 电源。第 世 的感应加热 基 是 的 发 。感应加热发 的 要原 是感应加热电源， 电源 频 的关。 currency1电电 的发 ，“真正了感应加热电源的发 。1957年fifl 出世 第一 的阻 ，们现在称” （SCR），20世纪60 70年的工 完 发，70年 期成电 电流 电流的系， 感应加热电源，了用 。 currency1 ，世 fifl 了 量的 。 ” （RCT），门 关” （GATT）， ” （LTSCR） 80年发 的 关” （GTO）。的电 的发 是 ， 有： ；” （SCR）；” ；门 关（GTO）” （ 8500V，3500A）； ” （B

3、TT BPT）；MOSFET；电感应” （SIT），（ 1000V，300A，50MHz）； ” （IGBT）（ 6500V，2500A）；MOS ” （MCT）； 成门 换” （IGCT）。这些还正在 完中，这些电 是现电电 的，是感应加热电源 发 的基础。它们感应加热电源 来 所 有的 广阔的发 景。1感应加热应用范围 优越性感应加热的历史，算起来也一百多年，在fi 规模应用，也是改革放 的事，但发 景非常看好。1890年瑞典人发明了第一台感应炉槽式有炉。1916年fi人 造出闭槽式有炉，用有色金属冶炼。无炉是1921年在fi出现，当 采用的是火花式中频电源。 来“出现了中频 组电源 式”

4、 变频电源。工频炉 工频电源 20世纪30年， 频电源由 的工 要求 相继问世。感应加热早期 要用有色金属熔炼 热处理工 ，现在广泛应用 种领域， 表1所。感应加热的广泛应用，究其原 ， 要是它 身相对别的加热方式所具有的一些独特性。1）加热速度快， 节能。感应加热是金属内部，透入深度层始加热， 节省了热传 间。其它加热是外内， 热 间长。据验，加热 一坯料一定温度，感应加热 需火焰炉加热 间的1/10。2）加热温度 ，是非接触式的电磁感应加热。3） 行局部加热，容易 加热部位。被加热质量稳定，加热工的质量再现性 重复性好， 种参数容易 。4） 温度的精度 ， 保证温差在0.5%1%范围内。5

5、）感应加热的热效 ，一般 达50%70%， 火焰炉的热效一般 有30%左右。6）容易现自动 。7）作业环境好，环保，几乎无热 噪声 粉尘污染。作业占地少， 效 。8）能加热状复杂的工，加热 熔炼都能间歇工作。9）熔炼中溶液有电磁搅拌作用。 均匀地调整金属液成分，溶液温度均匀，会出现局部 温。金属 少，这一 ，对熔炼 有金属重要。2fi外感应加热电源现状1）工频（50Hz 60Hz）感应加热电源这种电源 较用，用 工的整 透热 容量炉的熔炼保温。fi外的工频感应加热装置 台 达数百MW，用数10t的 工透热 数百t的 保温。 虽然 成的电源有 工频感应加热电源的 ，但 期内，在电源的容量 性方

6、还 造 的工频感应电源 。2）中频电源（50Hz 60Hz 10kHz）” 感应加热电源完 了传 的中频发电 组 电磁 频。fi外的 台容量达数十MW。3） 频电源（10 100kHz）早期采用” 间分 电 频电 成 频电源。20世纪80年始， （GTO GTR MCT IJBT BSIT SITH IGBT）的相继问世，由这些 成的 变 电 了 的发 ，占据了感应加热电源 地位。其中IGBT是一 独 ，了发的重。90年 期， 就采用IGBTfl 出了1200kW/50kHz的电流感应加热电源。fi1998年 的3200kW/80kHz感应加热线在 海行，是当 fi 的电源currency1一

7、。一些发达fi家 fi，fi，法fi，瑞“都fl 出了 频感应加热电源，达数kW。4） 频电源（100kHz ） 正处在传 的电 电源的度 。领的fi家有，fifl ，fi， ，fi，采用的有SIT MOSFET，感应加热电源 达1MW/15600kHz。fi fi外fi家在感应加热方 行 较，在较 的差。3fi内感应加热电源技术发 现状fi感应加热技术的应用，起源 世纪50年，感应加热技术几乎 来自 fi家， 要用 ” 拉 造业。感应加热 中在工表 火方 ，熔炼 透热方 用的较少。20世纪60年，由 的关系 ，fi 了感应加热技术独发 的 。这 间改革放，由 发了第一台式” 中频电源， fi

8、广。有关 位相继也 了容量在几百kW，频500Hz8kHz的中频电源。电 式 频电源也fl 成，了fi8200kHzcurrency1间的频 。感应加热电源真正 量应用工业 是20世纪80年 。近20多年间fi在感应加热电源 感应加热领域发 了人 的变，currency1 fi fi fi 法fi fifl 工业发达fi家了数百 感应加热成 装置（ 电源）。 分类有： 种 火 电源；透热 电源； 频 ；熔炼 电源；熔炼 无感应炉 有感应炉。20世纪90年，fi外的一些感应电炉 接中fi来 ， fi的达感应加热 ， ，fi内的 行业 家 台 。 们的技术 量 ，电源 ， ，炉 位 ， 线规模 ，

9、占据了fi内的 一部分 。 是 们的 （fi内 性能 是其 的1/10)，这“ 技术 们的fi内 家，有了一定的 发 间。fi内感应加热方 了fi外在fi内的 事 外，地域 还分 技术 方 的 。 学中源，技术 人事关系 出 海 一 的感应电炉 ，其表有 达 ， 方的熔炼炉 。 是fi 交 fi 电炉fl究所 fi海山 电有 (http:/) fi 重电炉 （现fi 重电炉 ）所在地fi 中， 出fi ， ，山 ， ，山fi地的电炉 。 fi 感应加热的 就达百家currency1多，是其的中fi电炉 造中。这些 家中 较有的有fi 电炉fl究所 fi海山 电有 fi 重电炉 fi 电fl究所

10、 电炉 。感应加热的 发 景看好，据行内人“ ，fi 的几 的感应炉 ，在2006年 2007年的年 均在几 一 亿currency1间， 且 逐年度快速递增。其中海山 电 电炉所 海翔 电所 动有多台感应炉出第三世 fi家。据证， 海山 电一家2006年就，哈萨坦fi出2t 3t感应炉7台 。fi内感应加热电源的技术 表现在下 几 。感应加热的 频 中频 电源 量的采用IGBT MOSFET” ，在几kW几百kW，频10kHz几百kHz。这种电源多用 火，适应 透入深度的工硬层处理。另有量的频电源 频（27.12MHz） 电源。频电源一般是指 频 频组合，例 频40kHz 中频0.5kHz组

11、合,这样的感应加热电源但效 ， 且适应处理 透入深度的工。感应透热方 ，工频电源 中频电源在 都在应用。在中频电源 发 起来的 20年，工频电源在感应透热 熔炼方 起 作用，现正在逐步退出 。两种电源的区别在工频电源是由50Hz输出，频变，的调节 端的变抽头调输出电达调的 的。由负载是一相，输入是三相电，所电源内有三相调 衡装置；工频电源 数 偿1。中频电源是众所周知的典的AC-DC-AC变频，即把三相工频电源整流成 相流，滤波 再 变 种频的中频 相交流电源，供给负载感应线圈。一般椎300mm 的金属棒料 锭料透热， 轴承表 处理多选用工频电源；椎300mm下的金属棒料多选用中频电源。但也有

12、例外的情况， 2005年 布的fi家科技步一奖第六项 100MN铝挤 技术 ，其中用的是2600kW中频加热电源，炉 加热的是椎560mm1950mm铝锭，属fi 特 currency1一。该项 采用算 ，梯度加热，还 了297mm279mm580mm 锭透热装置，用的中频电源是2400kW，400Hz，加热温度达1300。fi内还有几台 的电源在 一透热线 合工作的情况，这些电源2000kW 几百kW，每电源负担几 加热线圈，完成一 区域的加热。几 电源 自若干 线圈组合起来，达了整 线的感应加热要求。感应熔炼方 ，近10年发 特别快。10年 ，5t 无感应熔炼炉 少见，基 都配的是工频电源

13、。中频炉 电源 ，所配炉 多数都在2t下。现在 出的无感应炉有5t，7t，10t，15t，20t，25t，30t，35t，40t熔炼炉，10t熔铝炉（相当30t熔铁炉 积），70t铜保温炉（见图1）。这些无感应炉所配电源，少数电源是IGBT，其余基 都采用的” 。用 的串技术，电源装 容量接近20MW，用多 电源合能 输出 。3fi内感应加热电源技术发 现状fi感应加热技术的应用，起源 世纪50年，感应加热技术几乎 来自 fi家， 要用 ” 拉 造业。感应加热 中在工表 火方 ，熔炼 透热方 用的较少。20世纪60年，由 的关系 ，fi 了感应加热技术独发 的 。这 间改革放，由 发了第一台式

14、” 中频电源， fi广。有关 位相继也 了容量在几百kW，频500Hz8kHz的中频电源。电 式 频电源也fl 成，了fi8200kHzcurrency1间的频 。感应加热电源真正 量应用工业 是20世纪80年 。近20多年间fi在感应加热电源 感应加热领域发 了人 的变，currency1 fi fi fi 法fi fifl 工业发达fi家了数百 感应加热成 装置（ 电源）。 分类有： 种 火 电源；透热 电源； 频 ；熔炼 电源；熔炼 无感应炉 有感应炉。20世纪90年，fi外的一些感应电炉 接中fi来 ， fi的达感应加热 ， ，fi内的 行业 家 台 。 们的技术 量 ，电源 ， ，炉

15、 位 ， 线规模 ，占据了fi内的 一部分 。 是 们的 （fi内 性能 是其 的1/10)，这“ 技术 们的fi内 家，有了一定的 发 间。fi内感应加热电源的技术 表现在下 几 。感应透热方 ，工频电源 中频电源在 都在应用。在中频电源 发 起来的 20年，工频电源在感应透热 熔炼方 起 作用，现正在逐步退出 。两种电源的区别在工频电源是由50Hz输出，频变，的调节 端的变抽头调输出电达调的 的。由负载是一相，输入是三相电，所电源内有三相调 衡装置；工频电源 数 偿1。中频电源是众所周知的典的AC-DC-AC变频，即把三相工频电源整流成 相流，滤波 再 变 种频的中频 相交流电源，供给负载

16、感应线圈。一般椎300mm 的金属棒料 锭料透热， 轴承表 处理多选用工频电源；椎300mm下的金属棒料多选用中频电源。但也有例外的情况， 2005年 布的fi家科技步一奖第六项 100MN铝挤 技术 ，其中用的是2600kW中频加热电源，炉 加热的是椎560mm1950mm铝锭，属fi 特 currency1一。该项 采用算 ，梯度加热，还 了297mm279mm580mm 锭透热装置，用的中频电源是2400kW，400Hz，加热温度达1300。fi内还有几台 的电源在 一透热线 合工作的情况，这些电源2000kW 几百kW，每电源负担几 加热线圈，完成一 区域的加热。几 电源 自若干 线圈

17、组合起来，达了整 线的感应加热要求。感应熔炼方 ，近10年发 特别快。10年 ，5t 无感应熔炼炉 少见，基 都配的是工频电源。中频炉 电源 ，所配炉 多数都在2t下。现在 出的无感应炉有5t，7t，10t，15t，20t，25t，30t，35t，40t熔炼炉，10t熔铝炉（相当30t熔铁炉 积），70t铜保温炉（见图1）。这些无感应炉所配电源，少数电源是IGBT，其余基 都采用的” 。用 的串技术，电源装 容量接近20MW，用多 电源合能 输出 。fi感应加热技术的应用，起源 世纪50年，感应加热技术几乎 来自 fi家， 要用 ” 拉 造业。感应加热 中在工表 火方 ，熔炼 透热方 用的较少

18、。20世纪60年，由 的关系 ，fi 了感应加热技术独发 的 。这 间改革放，由 发了第一台式” 中频电源， fi广。有关 位相继也 了容量在几百kW，频500Hz8kHz的中频电源。电 式 频电源也fl 成，了fi8200kHzcurrency1间的频 。感应加热电源真正 量应用工业 是20世纪80年 。近20多年间fi在感应加热电源 感应加热领域发 了人 的变，currency1 fi fi fi 法fi fifl 工业发达fi家了数百 感应加热成 装置（ 电源）。 分类有： 种 火 电源；透热 电源； 频 ；熔炼 电源；熔炼 无感应炉 有感应炉。20世纪90年，fi外的一些感应电炉 接中

19、fi来 ， fi的达感应加热 ， ，fi内的 行业 家 台 。 们的技术 量 ，电源 ， ，炉 位 ， 线规模 ，占据了fi内的 一部分 。 是 们的 （fi内 性能 是其 的1/10)，这“ 技术 们的fi内 家，有了一定的 发 间。感应透热方 ，工频电源 中频电源在 都在应用。在中频电源 发 起来的 20年，工频电源在感应透热 熔炼方 起 作用，现正在逐步退出 。两种电源的区别在工频电源是由50Hz输出，频变，的调节 端的变抽头调输出电达调的 的。由负载是一相，输入是三相电，所电源内有三相调 衡装置；工频电源 数 偿1。中频电源是众所周知的典的AC-DC-AC变频，即把三相工频电源整流成

20、相流，滤波 再 变 种频的中频 相交流电源，供给负载感应线圈。一般椎300mm 的金属棒料 锭料透热， 轴承表 处理多选用工频电源；椎300mm下的金属棒料多选用中频电源。但也有例外的情况， 2005年 布的fi家科技步一奖第六项 100MN铝挤 技术 ，其中用的是2600kW中频加热电源，炉 加热的是椎560mm1950mm铝锭，属fi 特 currency1一。该项 采用算 ，梯度加热，还 了297mm279mm580mm 锭透热装置，用的中频电源是2400kW，400Hz，加热温度达1300。适应熔炼炉工 中熔炼 保温工 的 需要，fi内还发出了供电变频电源：一台电源 输出两台炉 线圈

21、，这样 一台变频电源的能灵 的分配给两台炉 ，即把一台电源的 分配给熔炼炉，余下 分配给保温炉。两台炉的 自由互的调整，整 电源输出总，也 将 输出两台炉 用保温。 称这种电源DX中频电源，俗称 一 中频电源。fi内一 电源的电 是建在 变串谐电源的基础 的， 端电 是 的三相整流电 ；中间是流电 ，由电容行滤波； 端电 由两 独的 串 变谐电 行 变，输出两 输出频 自调节的中频电。 一 中频电源有选” 的，这种电 都有成熟在工业现 行。这里特别要说明的是 一 变频电源在fi外 电 有两种式：fi应达 电炉 发的串谐的 一 ；fi容 ABP 的是谐的 一 。 容量一般在MW10MW。 一 电

22、源尽 需求量 ，但 有卖 ，是表感应电炉 电源发能的标志。，感应加热领域技术性标志 要表现在下 几 。1） 频电源采用 ，一般是输出越 ，技术越。2）感应熔炼中频炉，电源越 ，整流的脉波数较多， 18 24脉波，配置的炉 越 ，说明技术越。3）真 感应炉，一般是 位越 技术越。4）特种感应加热，被加热金属温度越 温度 的精度误差越 ，其技术 量越 。5）感应加热的供电电源（一 ） 多供电电源（一多），一般是越 ，的炉 越多，技术量越 。6）感应加热 熔炼 火程的算 软对其系 的检测 理的 傻瓜 智能 网络 故障自诊，加 触摸屏技术的采用，都是感应加热技术性的标志。4感应加热电源的发 电电 的

23、容量， 频，电 技术装置的 由模拟数字，自动智能发 ，感应加热电源的发 呈现下几 方 的特 。1） 频感应加热电源中频 要采用” ； 频 要采用IGBT； 频频 ，原来是SIT，现在 要发 MOSFET电源，采用IGCT的电源也始亮相。 频电源的需要催 了的， 的反来了 频电源的发 。 频电源由对 相关元， 布线 接地 屏蔽都有要求，一般 把作 频作 ，所这方 仍有许多应用技术需要一步探讨，发。2） 容量电 原理角度来看，感应加热电源的 容量， 几十MW，几百MW，都是 现的，但事 电源要 电电 关的 。 解决电源 容量，有下三种技术途径。其一，是行串方式。串增加耐 ，解决 电流问题，这种方法

24、 要是要处理好串的均问题 的均流问题。由电 造工 参数离散性，所 能行有 的串 。串太多，装置的 性就无法保证。现在工业现 行的1000kW（1MW） 10MW的感应电源 多采用的是的串 技术。其 ，是电源整流 电 ， 变 电 的 currency1间的串 。整流 的 增 电源的电流输入，整流 串 提 整流输出电，两都对改谐波有。一般情况，整流 串 数越多，对改谐波越有好处！整流 的要解决的是 的均流问题，串解决的是 间的均问题。多 变 的串也是常采用的技术， 纯的串 提 有 义。事 ， 电源都是用了 变 组成的复合 变 技术。即把原来 变 看作一 模块 元，用这些模块 元组成的 变 。这样无疑增加了 电 的复杂性 度， 采用算 技术达这种电 需要的 电， 电流， 相位， 频特殊参数条的 需求， 终达输出 。