中频炉

转变频率的电源装置
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中频炉（又叫中频感应电炉）[1]，一种将工频50Hz交流电转变为中频（150Hz以上至20kHz）的电源装置[2]。工作时，中频炉把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。利用电磁感应原理，加热金属直至融化。[3]
中频炉主要由电源、感应圈及坩埚（或称为炉衬）组成[4][5]。坩埚位于感应圈和被加热融化的金属之间，一般由耐火层、隔热层、绝缘层组成。[5]中频炉具有重量轻、体积小、热效率高、加热均匀、熔炼耗损少、熔炼选材广、更绿色环保、操作简单、控制精确、安全可靠和人工成本低等优点。[6][7]中频炉多用于有色金属和黑色金属的熔炼和加热、机械零件局部热处理、航空航天、汽车制造、冶金、锻造以及机械加工上。[2][7]中频炉分为有芯炉和无芯炉，常见类型有晶闸管并联型、晶闸管串联型、IGBT 并联型、ICBT 串联型。[8]
1890年，瑞典研制出第一台感应炉——开槽式有芯炉。1961年，美国发明了闭槽有芯炉。[9]1966年，瑞士BBC公司研制出第一台晶闸管中频电源。1969年，中国第一机械工业部开始组织研制中频电源。[10]2003年以来，中国为实现工业可持续发展，确保完成节能减排约束性目标的绿色发展理念，生产“地条钢”的中频炉被列为淘汰的落后生产设备。[11][12]

历史沿革

19世纪末期，工程技术人员开始将感应加热作为一种取代传统加热的方法。1890年，瑞典研制出第一台感应炉一开槽式有芯炉。10多年后，出现火花式中频电源。20世纪30年代，相继出现了性能上优于火花式中频电源的中频机组电源和固体式晶闸管变频电源。[13]1961年，美国发明了闭槽有芯炉。[9]1966年，瑞士BBC公司研制出第一台晶闸管中频电源，其他主要工业国家也相继推出晶闸管中频电源。1969年，中国第一机械工业部开始组织研制中频电源。1996年，中国中频电源设备研发仍处于仅有1000KW功率左右设备的控制水平低、炉子容量小的低技术水平。中国中频炉水平取得了重要突破，炉子容量、功率、可靠性、控制水平等均有提高。[10]2009年，中国工信部发布《钢铁产业发展政策》，中频感应炉被列为加快淘汰的落后工艺技术装备。[14]2010年，《部分工业行业淘汰落后生产工艺装备和产品指导目录（2010年本）》中，中频炉再次被列为需要淘汰的落后生产工艺装备和产品。[15]2012年，《工业节能“十二五”规划》计划加快淘汰落后的无磁轭（≥0.25）铝壳无芯中频感应电炉、中频发电机感应加热电源等生产设备。[11]2016年，《钢铁工业调整升级规划（2016-2020年）》要求全面关停、取缔生产“地条钢”的中频炉。[16]