1 中频炉提高熔化率的必要性 国内铸造用晶闸管中频炉，其熔化速度与国外的同类中频炉相差甚远。国内用于铸造的中频炉，特别是中小企业大部分中频炉容量为l50～300kg，频率在l000Hz左右，功率重量比为l:(1．56～1．88)，熔化时间多在9O～120min，熔化率在0．125～0．20t／h。 国外用于铸造的容量相近的中频炉多为2500Hz左右的频率，功率重量比在(1.5—2):l，熔化时间只需20～25min。进口的中频炉熔炼时间短，合金元素烧损少,能耗。 提高熔化率，降能耗，是企业降成本增加效益的重要手段。但是将中频电源改频需要改动的地方较多，如更换逆变用晶闸管，改变触发频率．重新绕制电抗器，重制感应圈等。这些工作都需要有技术知识，改造难度较大。特别是生产厂家很难自行完成。 能否在不改动电源的情况下提高熔化率呢经过分析，结论是只改动感应圈同样可以提高熔化速度。 2 改造感应圈提高熔化率的可行性分析 国内生产的晶闸管中频炉多采用并联谐振方式。中频电源的直流电压是基本固定的，约500V，三相交流电经桥式全波整流得到单相直流电，电压约为380V×1．35=510V，然后经逆变桥变为单相l000Hz中频交流电送到炉体对要熔化的金属进行加热使其熔化。 国内生产的中频炉感应圈磁场内的铁磁材料(待熔化的钢和铁)导磁率较，温度达到居里点以后导磁率更，趋近于1，既影响中频电源的功率输出，叉影响熔炼速度。在不对中频电源进行大改动的情况下，提高感应圈内的磁场强度成为提高熔化率的重要手段。 以前炉体的设计多是沿用前苏联的设计方案。感应圈的高度直径比较，约为1．2：l，匝间距较大。感应圈可看成一个大的螺线管．增加线圈的匝数．减小线圈的直径，可以提高线圈内的磁场强度。因此提高感应圈的高度直径比，增加匝数，减小匝间距可以解决上述问题。 基于上述分析，对几个厂家生产的250kg中频炉的感应圈进行了测量。匝数多为16或17，少为l4匝。匝间距在6～8mm。 经过多次计算确定从三个方面改进感应圈进行试验： （1）匝数定为20和2l。 （2）匝间距定在2～3mm。 （3）高度直径比为(1．4～1．6)：1。 同时进行了加大感应圈截面积试验。 3 中频炉感应圈与中频电源的匹配 中频炉的工作点靠谐振点越近，其频率越高。中频输出电流I=U／Z越小，输出功率P=U×I也减小，这是应避免的。因此需要合理选用感应圈即炉体线圈的电感量和谐振电容的电容量。 在实际生产中感应圈内的电感量变化很大；一方面与感应圈的内径、高度、匝数有关；另一方面还与炉料的形状、大小、导磁率有关。在设计时取炉料的导磁率为1，因为大部分炉料在温度达到居里点(950℃)以后导磁率都趋近于1。这样作近似计算的结果与实际运行误差不大。 感应圈包括炉料在内是感性负载，功率因数很。为了充分地利用中频电源的容量，必须用电容器补偿无功功率。补偿后可以出现三种结果：①欠补偿状态；②全补偿状态；③过补偿状态。 根据中频电源要求负载呈容性，即工作在过补偿状态，移相角功率因数角在20。～45。为好。 为了提高感应圈内磁场强度，高度直径比应尽量选大些。匝间距在能安全的前提下尽量减小，以提高匝间密度。综合考虑Q值取20为宜。cosφ值取0．809，即功率因数角取36.左右较好。 由上表可以看出，三种线圈改造后，其熔化率提高了19．8％～24．3％。每炉熔化量增加，熔炼时间缩短。 改造前每班熔炼6炉，浇铸180箱(每箱两根)凸轮轴已很紧张。改造后每班可熔炼7炉，浇铸245箱凸轮轴，每班多生产凸轮轴9O多根。增加产值2700元。全月多创收5．5万元。使用半年累计多创产值30万元，节电8．1万度。取得了较好的经济效益。 为提高感应圈的端电压，补偿电容接成倍压式。采用倍压式谐振负载电路的晶闸管中频电源具有输出功率大、输出电流小、感应圈端电压高、损耗、起动性能好等一系列优点。 倍压电容升压式谐振电路，用串联电容补偿一部分无功功率，补偿后仍为感性，再用并联电容补偿另一部分无功功率，使负载呈容性。因此倍压式谐振负载电路仍具有并联式谐振负载电路的性质。 需要指出的是，串联电容越小，容抗越大，升压越高。实际使用时串联电容略大于并联电容，这样升压近似两倍。取两者相等也可以。但从中频炉其它参数综合考虑，匹配负载还是取串联电容略大于并联电容较好。 4 实际效果 经过更换感应圈，改接电容器，完成了中频炉的改造。在某机械厂进行了新旧炉型的对比试验。熔化材料为冷激合金铸铁，铁水温度1480℃。试验结果见上表。
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