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    中频感应炉的感应线圈,是由空心铜管按螺旋状绕制而成。线圈打火发生在铜管的匝与匝之间或者铜管与磁轭之间,由于绝缘失效,在电压的作用下形成短路放电,轻则可见火花闪现(俗称打火),重则出现持续的电弧(俗称拉弧)。

    感应线圈打火会给设备带来危害,主要体现在以下几个方面:



    1

    严重降低设备运行效率,增加熔化/加热的电耗和时间

    2

    拉弧引起的大电流极易烧毁可控硅及其他重要电源部件

    3

    拉弧引起设备故障或穿炉给操作工人带来极大的安全隐患

    4

    增加设备故障率,提高运营维护成本,降低企业生产效率,自己导致企业损失高额利润


    感应线圈工作时,交变的电流通过感应线圈形成交变磁场,根据法拉第电磁感应定律,交变的磁力线切割线圈内部的金属,形成感应电流。因为金属本身存在电阻发热,,电流在金属内部流通过程产生热量,从而将金属加热或者熔化。这就是感应加热和感应熔化的基本原理。

    感应线圈工作时有以下几个特征:

    1.         线圈中有高电压强电流通过;

    2.         线圈本身处于一个高温的工作环境中;

    3.         线圈与线圈之间必须保证良好的绝缘性能,一旦打火或者形成短路,电炉工作效率将大打折扣。

    因为线圈本身是一个导体,感应线圈的匝间不能形成任何通路,因此感应线圈的绝缘非常重要,直接影响到感应电炉的使用效率与工人操作环境的安全。然而,遗憾的是感应线圈的绝缘在行业内并没有得到足够的重视大多数生产企业仅仅是在线圈制作完成后再在表面喷上一层常规的绝缘漆作为绝缘手段,此类绝缘漆大多是有机物质,在常温下具有良好的绝缘能力,可是随着温度的升高,这类绝缘漆的性能迅速恶化,其本身也被逐渐碳化,当温度超过100°C后,绝缘漆会彻底碳化发黑,完全失去绝缘能力。

    造成感应线圈表面绝缘破坏的主要原因是感应电炉的工作环境大多较为恶劣,虽然有水冷系统,也不能确保绝缘漆一直在处于较低的温度环境下工作。这主要是由于以下几个方面的原因引起的:

    1.        通过线圈的感应电流具有集肤效应,即电流主要集中在铜管的表面,感应电流的频率越高,表面电流密度越大。所以感应线圈铜管的发热集中在表面,与绝缘漆接触的表面温度远高于铜管内与冷却水接触部位的温度。即使在正常的循环水冷却条件下,出水温度控制在50-60℃,铜管表面的温度也会超过80℃。

    2.        炉内钢水的传导热量。新炉炉衬较厚,能有效防止炉内钢水的热量传导到线圈表面,但是后期随着炉衬的快速侵蚀,到后期炉衬变薄,钢水传导至线圈表面的热量远高于新炉衬。实际测量表面,在新炉衬时(炉衬厚度约15cm)线圈浆料层的温度在80°上下,到炉衬后期(厚度约为5cm),线圈浆料层的温度已经上升至接近200℃,此时常规绝缘漆已经完全碳化失效。

    3.        冷却水冷却能力下降,这主要是由于水质的影响造成的。高温下冷却水容易结垢,尤其在水质较硬的北方及西部地区,冷却水结垢现象突出,堵塞铜管,水流水压减小,冷却能力明显下降,温度升高反过来又加速结垢。一旦这种情况发生,铜管表面的温度会迅速升高,常规绝缘漆在很短的时间内就会被碳化破坏。

    一旦线圈表面的绝缘漆破坏失去绝缘能力,此时极易导致线圈打火,主要因为:

    1.        水汽导致,尤其是新炉衬运行时,炉衬材料类的水分突然受热汽化,会透过线圈浆料的毛细孔渗出,遇到温度相对较低的线圈立即凝结成水珠,水是导体,立即造成打火。

    2.        铜管的跑冒滴漏。因为铜管内的循环水可能局部的滴漏造成。

    3.        车间的金属粉尘在线圈表面堆积,形成短路打火。

    一旦打火现象发生,温度迅速升高,首先会彻底破坏该部分原有的剩余绝缘涂层,加速打火, 直至形成拉弧,击穿铜管,严重的生产事故和财产损失。

    此外,电炉超负荷工作也是易于引起线圈打火的一种重要因素,因为超过额定功率工作时,通过线圈的电流电压增加,线圈发热量提高,此时绝缘层更容易受到高温的破坏从而失去绝缘能力,在高电压下打火则更易于发生。

    鉴于感应线圈的绝缘如此重要,而目前市场上又没有一款绝缘漆能够有效保证感应线圈在恶劣的工况下还有良好的绝缘性能,特别是在高温有良好的耐温性能。