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从我国坩埚感应炉发展历史看感应炉技术创新摘要：简述了我国坩埚感应炉的发展历史以及基础上的技术创新，对发展工频炉调功率的重要性进行剖析，对技术创新提供参考。 关键词：坩埚感应炉 低周波炉 批料工艺 斯系统 节能 自从上世纪50年代起，我国开始使用坩埚感应电炉。最早使用的电炉8千赫兹炉容仅十几公斤。60年代我国制造的感应电炉达到2.5千赫，130公斤。70年代国内的感应炉达到1千赫500公斤。80年代国外感应炉采用了恒功率技术，达到1.5吨400赫兹，这种中频电炉90年代进入我国，成为国内铸造电炉的主要发展炉型，从这段发展历史看。感应电炉频率下降，炉容增大的变化从未停止。 与此同时，另外一种不含有变频器的感应炉，俗称工频电炉。也在60年代末70年代初在我国出现。曾经有一大批企业，其中包括一些街道办的小企业都曾经加入工频电炉的研制工作。从这一段历史看，国内企业对采用新技术表现出很高的热情。 但是，我国是感应炉技术的落后国家。无论60年代、90年代的中频炉，还是70年代的工频炉，我国都缺乏感应炉自有技术，我国是感应炉技术的纯进口国。感应炉产业在我国属于幼稚产业。 从理论研究看我国的感应炉的技术水平：国内曾经长期把这样的公式作为理论指导： P=2×10?（I?W）??（ρμf）? 因为这个公式有频率元素，因此就认为频率在感应熔炼中起主导作用。我们按上述公式的推导方法写出了另一公式： P=（5030?h?U?﹚／W?πD?（ρμf）? 该公式与前一公式的频率元素所处的位置完全相反，就是感应功率从与频率的根次方成正比变成了反比，有多少理由可以认为哪一个结论符合工程实际，事实是这样的：感应炉都是接入电压源而非接入电流源。就是你的电炉接入了第二个公式，而非前者。 国内还有一些研究人员把1.5吨中频炉与1.5吨工频炉作对比。以此来证明中频炉经济性优于工频炉。 大量的研究表明：感应炉的坩埚直径至少大于透入深度10倍。因此频率应该同炉容相联系。中频炉的经济炉容应该在1～10吨，工频炉的经济炉容应该在10～100吨。中频炉可以采用降低频率的方法将炉容扩大到20吨以上，工频炉也可以在某些应用中将炉容降低到10吨以下。在70年代，国外就已经制造了100吨级的工频电炉。在我国也曾经有发展50吨级工频炉的规划。将1.5吨作为工频炉典型炉容显然是不科学的。坦率地说：国内长期缺乏感应炉的初等的研究工作。存在着的是盲从和误导。 感应炉技术将向何处发展，下一个感应炉技术的创新点将会是什么，结论是肯定的：是节能和经济性在推动感应炉技术不断向前发展。 有一阶段时间国内曾经有工频炉中频炉之争，这是不对的。现在的中频炉更加接近工频炉，在频率上已与先前中频炉相去甚远。因此把它们统称为低周波炉。目前中频炉与工频炉没有本质差别。但是，在用户手中它们的差别却很大。这是目前的事实。为什么？ 是的，感应炉技术是频率从高到低，炉子从小到大。一些新技术是在小型炉子上首先得到应用。已经在中频炉得到应用技术，目前尚没有在工频炉得到应用。 工频炉调压运行技术同中频炉调压运行技术同时在上世纪80年代被提出。中频炉调压运行技术在80年代发展成为产品。由于批料工艺中运行电压与结果不建立对应关系它们都没有称为调压运行技术。中频炉称为恒功率技术，这多少与器件定额和动态范围有关。工频炉称为调功率运行技术。恒功率技术不是最佳技术。它们都应用于铸造生产的改进批料工艺。改进批料工艺使中频炉的能耗降低到500～550千瓦时每吨。改进批料工艺有望将工频炉的能耗降低到450～500千瓦时每吨以下的水平。往往是越大的感应炉产量越高，因此能耗就代表感应熔炼的经济性。90年代初，中频炉恒功率技术进入我国冲击我国市场，我国工频电炉产业遭受沉重打击，也波及工频调功率运行技术，开发工作一度陷于停顿。以后国内开始转为开发中频炉技术。 工频炉调功率技术是我国的专利技术。斯坦因曼茨系统是工频电炉的供电系统，Z技术是斯系统的改进系统。根据电工学原理斯系统与 Z系统是对偶关系，它们都是单相负荷的三相对称化系统。 斯系统是属于电压源与电压源直接连接，是刚性连接。Z系统是电源与电炉的间接连接，是柔性连接。Z系统的操作比斯系统轻松很多，在Z系统，变化并不形成大的扰动。因此斯系统用在电压相对恒定的场合。Z系统用在电压变化，电流相对恒定的场合。斯系统的操作电器常采用不频繁操作的电器。Z系统的操作电器常使用频繁操作的电器。因此Z系统对于斯系统用于调压技术要方便很多。这个系统曾经做过工业运行实验。后因资金问题终止了开发。随着时间的推移，研究工作的深入和不断累积，长期困扰的一系列技术问题逐一得到解决。开发工作又开始恢复。 目前我国已经没有工频坩埚电炉产业。经过20年的