中频电炉应急水系统的改进

文／朱舸，程志旗，高波·中国重汽济南铸锻中心锻造一部

中频电炉应急水系统的改进

文／朱舸，程志旗，高波·中国重汽济南铸锻中心锻造一部

中频感应加热炉由于具有加热速度快、生产效率高、节省材料、工作环境优越、加热均匀、芯表温差小、温控精度高和节能环保等明显优势，已广泛应用于锻造行业。锻造生产中，为提高金属塑性、降低变形抗力，金属坯料一般需加热，使金属易于流动并获得良好的锻后组织。锻前加热是锻造生产中一个重要的环节，同时也是影响锻造生产效率、保证锻件质量及节约能源消耗的重要环节。对棒料采用中频感应加热方式具有显著的经济效益和社会效益，中频感应加热方式与燃气、燃油、煤炭的加热方式相比具有节能、环保、加热质量高和易于控温等优点。对于锻造前需进行棒料局部加热的产品，采用中频感应加热方式无疑是最佳方案，具有更突出的优越性。

感应电加热是指感应器通过交变电流产生的交变磁场使金属坯料内部产生交变涡流，涡流发热和磁化发热将金属坯料加热。由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在工件自身产生，中频电炉运行10min即可进行锻造任务的连续工作，不需烧炉工人提前进行烧炉和封炉工作；不必担心由于停电或设备故障导致的已加热坯料浪费的现象。

应急水系统对中频电炉的重要性

中频感应加热炉对循环水冷却系统要求很高，在电炉加热过程中不能出现冷却水中断的情况。甚至在停止加热后，也需要水冷0.5h以上，保证有充裕时间排出炉内高温坯料，循环水冷系统直接关系到中频感应加热炉的安全。

中频电源内部的冷却管路又多又细，温度相对不高，而感应炉和中频电容器部分的冷却管路相对较粗，但温度较高，因此对循环冷却水系统的水质、水温、压力、流量都要求很高。

⑴水质要求。中频感应加热炉用循环水应透明、不浑浊、无沉淀，水质应符合以下要求：①酸碱度PH值在6～9范围内；②硬度不大于10度；③总固体含量不超过250mg/L；④电导率不大于600μS/cm。因此，采用软化水作为循环水系统的工作介质是较为合适的。

⑵进水、回水压力要求。进水压力为0.2～ 0.3MPa；回水压力不大于0.05MPa。

⑶水温的要求。进水温度为5～35℃。在实际生产中，应适当调节进水温度。例如在夏季湿度较大时，为防止水冷元件表面结露，应将进水温度设置在20℃以上并加强通风。

在生产中，一旦循环水系统出现故障，由于循环水停供，炉膛中存在的1200℃左右的热料，会使炉膛温度急剧升高，造成炉膛的烧毁，直接造成炉膛的报废。因此，中频电炉必须配备应急水系统。

改进前的实际使用情况

同行业采用的应急水方案一般为手动高位水箱形式和手动自来水形式。采用这两种方案，当出现电炉循环水系统故障时，其应急水系统往往由于手动阀门长期不使用而造成无法迅速开启，导致应急水系统无法发挥作用。因此，手动高位水箱形式和手动自来水形式的电炉应急水方案是不可靠的。

改进前我公司设计院设计实施的电炉应急水方案为手动自来水方式的应急水系统。即当电炉循环水系统出现故障时，手动开启应急水的进水、回水阀门，将自来水放入电炉循环水管路。

有一次变电所短路，造成16t电液锤生产线循环水系统失电停止运行，车间工作人员按照电炉应急操作规程立即打开中频电炉应急用水进水、回水阀门，关闭软化水进水、回水阀门。但发现回水管路的水表显示没有水流，于是打开回水管预留旁路就地放水，有大量水涌出，但是温度不高，判断是软化水回水管道内残留的软化水。当打开烫手的两节炉膛回水胶管的接头后，立即有大量蒸汽喷出，再将胶管接好水温明显下降了，回水处也有较大水流了，且是温水。在该过程中，炉膛内开始有多处冒出蒸汽、漏水，初步分析由于炉膛软化水没有流量后迅速升温形成的大量高压水蒸气阻碍了应急水的投入。本次事故造成八节电炉炉膛报废，直接经济损失16万元，并导致停产一周。图1所示为改造前的应急水系统采用的手动阀。

图1 改造前的应急水系统采用的手动阀

应急水系统的改进方案及其实施

为防止类似事故的再次发生，我们提出了应急水自动投入的方案，常备应急电源、常闭电磁阀控制应急进水、直排回水。这样在循环水系统出现问题的时候，应急水可以立即投入且低位直排回水，确保电炉系统的安全。应急水的自动投入系统，极大的提高了电炉的安全性，确保电炉不因循环水系统的故障被烧损，确保车间的生产正常进行。改进后的应急水系统运行方式如下：⑴在循环水主供水管路上使用电接点式压力表采集压力信号，触发值设定在0.25MPa；⑵当压力表发出信号后，自动打开应急水的进水、回水电磁阀，实现自来水的自动投入；⑶采用不间断电源为应急水系统供电；⑷保证电炉应急水系统在30s内自动投入，保护电炉不受损坏，避免烧毁炉膛的严重后果。图2所示为改进后的应急水系统。

图2 改进后的应急水系统

实际的应用效果

目前，我公司锻造一部的两条16t电液锤生产线，配备了2台3000kW中频电炉，共有16节炉膛，若没有可靠的应急水系统的话，一旦出现一次循环水故障，直接损失将超过32万元。

应急水的自动投入系统，极大地提高了电炉的安全性，确保电炉不因循环水系统的原因被烧损，确保车间的生产正常进行。据统计，在应急水系统改造后一年的生产期间，出现循环水系统故障4次，由于改造后的应急水系统发挥了有效的作用，避免直接损失100多万元，经济效益明显。

结束语

循环冷却水是中频感应加热炉的生命线，工作期间一旦失水，电炉必然会在极短的时间内烧毁报废，经济损失巨大。我们针对原有不可靠的应急水方案，结合企业自身的特点，改进了电炉的应急水系统。使用情况表明，改进后的应急水系统适用于我们企业的实际情况，为企业的生产提供了保障。