钢芯铝生产中感应电炉系统故障处理方法

黄新亮 方 辉 郝继东 赵 伟

（安钢集团舞阳矿业有限责任公司）

0 前言

钢芯铝可替代纯铝做为炼钢脱氧剂。与纯铝脱氧相比，钢芯铝可增加产品比重，延长铝在钢液中的时间，使其充分与钢水进行界面反应，提高脱氧能力和铝收得率；同时，钢芯铝脱氧具有用量调整灵活、减轻劳动强度等优点。

在钢芯铝生产过程中，与燃煤炉、燃油炉、电阻炉相比，采用中频感应电炉具有热电效率高、熔炼速度快、金属烧损少等特点，其能耗相对较低且熔炼温度可达1 650 ℃。中频感应电炉已经广泛用在炼钢、铁合金、铸造等黑色金属冶炼以及锌、铜、铝等有色金属材料的熔炼，也可用于铜、铝等有色金属的升温、保温。

中频感应电炉设备的主要组成包括电源及电气控制部分、炉体、液压传动装置、水冷系统等；电源及电气控制部分由高压、低压开关柜，总电源空开，整流部分可控硅，逆变部分可控硅，电抗器，控制电路，电容器，感应线圈等组成。其基本工作原理：将工频交流电输入中频电源柜，通过断路器输出给可控硅组成的整流桥，滤波后的直流经电抗平波成为一个恒定的直流电源，输入给由可控硅组成的逆变，由逆变桥将直流逆变成为可调节的中频交变电流，供给由电容和感应线圈组成的负载。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，在金属材料中产生较大的涡流，并利用电磁感应原理加热金属使之熔化。

1 中频感应电炉情况

舞阳矿业公司2019 年引入西安蓝辉科技有限公司生产的2 台智能型一拖一1 250 kW 200 Hz 可控硅控制的中频感应电炉，用于钢芯铝生产,其主要技术参数见表1。

钢芯铝生产的主要工艺流程如图1 所示。

图1 钢芯铝生产的主要工艺流程

由钢芯铝生产流程可知，铝锭感应熔炼是整个生产流程的基础，是制约钢芯铝产量的主要因素。中频感应电炉在熔炼过程中出现设备系统故障，检维修人员必须在35 min 内找到故障点并消除故障，不然就会造成设备事故，甚至安全事故。因此，准确判断设备系统故障部位、故障原因，并在短时间消除故障十分必要。通过一年来对舞阳矿业公司2 台中频炉设备点检、维护、修理和系统故障的跟踪及处理，对各类设备故障现象进行了系统归纳和相关探索总结，为快速处理故障、进行预防维修提供了保障。

2 中频感应电炉故障现象及处理

2.1 整流系统不能启动故障

出现整流合不上闸，不能启动现象，需用万用表交流750 V 档位测总电源空开上端电压，看是否有电压。如果测量显示无电压，再用高压验电器检查变压器一次侧是否有电，测量没电则是高压出现故障。如果总电源空开有电压，再用万用表蜂鸣档测总电源空开下方的快速熔断器是否联通（有时快速熔断器红色指示器机械卡死，烧坏了就会弹不出来）。如果没蜂鸣声，就换掉这个熔断器，合闸即可；如果有蜂鸣声，那就依次测量操作回路的保险管，有故障的更换掉，合闸即可。

如果这些都没有问题，再测量整流十二个晶闸管，用万用表电阻档（200 Ω）测一下其阴极—阳极、门极—阴极的电阻，不用取下来，一般阴极—阳极的电阻无穷大，门极—阴极的电阻在10 ～50 Ω，过大或者过小都表明不能被触发，坏的晶闸管换掉，合闸即可。

如果晶闸管没有问题，再检查脉冲变压器，它的次边接在晶闸管上，原边接在主控板上，用万用表测量原边电阻为50 Ω 左右，用万用表的二极管档测量续流二极管的两端，如果正向显示结压500 mV，则存在反向不通，换掉合闸即可。逆变系统里的快恢复晶闸管和脉冲变压器的检测方法和整流柜的一样。

若出现合上闸后显示PC 不均压现象，则需将均压电阻两端的线拆掉，用万用表测量电阻是否符合标定值。如果不符合标定值，换掉即可；如果符合标定值，用兆欧表检查电压低的那一桥的对地绝缘，查出哪个点对地绝缘低，处理即可。

2.2 电压保护跳闸故障

若出现中频炉功率高时突然过电压保护跳闸，造成无法启动的现象，则需检查水冷电缆，把水冷电缆与电容器输出铜排脱开，用万用表电阻挡（200 Ω 挡）测量电缆的电阻值，正常时的电阻值为0，断开时的为无穷大。用万用表测量时，应把炉体翻到倾倒位置，使水冷电缆掉起，这样使断处彻底脱离，才能正确判断是否断芯。检查完后仍无法合闸的话，参照2.1 里面的内容去查找故障即可。

2.3 相间短路和过流保护故障

炉体检修后设备能正常启动，但加载功率就会出现炉体处放炮故障现象，这是典型的相间短路问题。特别是炉体检修后，水冷电缆两相间与炉体连接的铜排处，一定要有明显的断开点，特别要注意水冷电缆的卡箍间，卡箍与感应线圈连接铜排处要有一定距离，才能避免此类现象的发生。

设备系统能启动，功率一升高就出现过流保护现象。需检查逆变部分的脉冲变压器是否损坏或者接触不良，有问题的直接换掉即可。检查逆变可控硅是否良好，坏的换掉即可。检查电容器、感应线圈、铜排绝缘低或是轻微短路，有问题的处理好即可。如果还不行，那就要考虑炉衬问题了。

新打好炉衬的炉子烘炉一段时间后出现过流保护现象。新打好的炉衬烘炉时会产生大量的水气，使感应线圈匝间聚集了大量的冷凝水珠，造成匝间绝缘降低，短路。旧炉衬拆除后，一定要对线圈进行检查，发现绝缘不好的，要用云母带缠绕好，再浸漆烘干，抹上线圈红泥后烘干，然后再打炉衬，即可避免此类故障的发生。

3 中频感应电炉的定期维护

中频炉故障与日常的保养、维护有很大的关系，只有平时保养、维护到位，才能避免故障的发生或者把故障控制在最小范围。舞阳矿业公司中频炉在定期维护保养中主要注重以下方面。

3.1 中频炉配电柜系统

配电柜是中频炉的心脏，一定要避免配电室内有高温、高湿、粉尘现象。这就要求维修人员要经常检查配电柜，要对配电室封闭，有条件的要在室内安装空调；同时需注意室内温度与柜子内温度不要相差太大，免得柜内凝露。中频炉一般是熔炼金属，会产生大量的金属粉尘，在柜子内集聚的多了就会造成电气元件间的短路，这就需要每次检修时要对柜子内进行清理，最好是用吸尘器清理干净。另外，每次检修时要对柜子内各个元器件的冷却水嘴进行检查（这里有个小技巧，发现水嘴出处有绿色毛状物，定是已经开始锈蚀，一定要打开检查）。要避免在生产过程中发生跑水，因为这对柜子危害最大。

3.2 中频炉冷却水系统

冷却水是中频炉的血液。在日常维护保养中要经常检查冷却水的水质、水温、水压。水质要求：硬度小于10 CaO mg，溶解性固体小于300 mg/L，PH 值7 ～8.5，导电率小于400 us/cm；水温方面：炉体进水温度20 ～35 ℃，回水温度55 ℃。配电柜进水温度大于5 ℃，回水温度小于35℃。水压在0.2 ～0.4 MPa。即使水质正常，也要半年换一次内循环水。对外循环水水质的要求不是太严格，但是也要注意尽量使用纯净水，避免冷却塔内散热管外管壁结垢，夏季时影响水温散热，造成出水水温高，影响中频炉的正常运行。

3.3 系统规范化操作

不规范操作直接影响设备的安全运行，这就要求工人严格执行岗位安全操作规程、设备操作规程和设备维护保养规程。只有常备不懈、防患于未然，才能使设备长期处于良好的工作状态。2020 年全年中频炉故障次数和作业率统计见表2。

表2 中频炉故障次数和作业率统计

4 结论

通过数据记录分析，利用前期总结的中频炉常见故障处理办法解决了生产中遇到的中频炉突发故障，设备作业率从原来的83%上升到了93%，单月产量从1 204 t/月提高到1 719 t/月，产生了良好的经济效益。

采用制定的中频炉定期维护制度，设备故障率大幅降低，故障次数从平均6 次/月下降到平均2 次/月，故障率下降了66%，减少了中频炉非计划停机时间，降低了备件消耗，提高了设备完好率，促进了生产效率的提升。