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对电炉应急安全保障措施设置的探讨

文档作者：刘小龙王亚峰文档来源：机械工业第四设计研究院		点击数：	更新时间： 2021年04月13日
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对电炉应急安全保障措施设置的探讨
刘小龙 王亚峰 (机械工业第四设计研究院，河南洛阳市471039)
摘要：结合工程设计中经常遇到的电炉应急安全保障问题，通过一些实际情况的调研和分析，对中频熔化
(保温)电炉配备的应急供电、供水措施的必要性进行了讨论，提出了既能确保安全、又能降低投资的选择原
则。
关键词：电炉，双供电，高位水箱，应急发电机
中图分类号：TG232．3；文献标识码：A；文章编号：1 OO6—9658(2009)04—3
Abstract：Engineering design problemsrelated to the safety equipment for induction melting furnace
have been discussed．Through practical investigation and scientific analysis functions such as
emergency power supply，emergency water providing and how to collocate safety equipment for induction
melting furnace to getting aim of low investment and appropriate guarantee have been put forward．
Keywords：induction melting furnace，two power loops，high-level water tank，emergency generator
1 熔炼工艺发展趋势
随着全民节能、降耗意识的增强，人们对熔炼工
艺的选择格外重视；不同的熔炼设备，其能量利用率
是不同的，运行成本、铁液质量、对环境的污染程度
等也不同。对于新建铸造项目，一般都要对熔炼成本
进行比较，在满足工艺(工件)对铁液质量要求的前
提下，大都采用运行成本低的熔炼工艺。在分析熔炼
成本时，一般考虑如下因素：设备折旧、占地面积分
摊、原材料费用、运行费用、环保治理费用、人工费
等。在不同时期，各种熔炼的成本分析结果是不同
的。
近年来，由于焦炭价格的持续上扬、环保投入的
加大，冲天炉熔化的生产成本越来越大，而由于电价
的相对稳定，电炉熔化的综合成本已逐渐显现优势，
因此使用中频感应电炉熔炼的用户越来越多，已成
发展趋势。而且随着单个铸造项目生产能力的提高、
大流量固态电源技术的日臻完善、以及越来越多地
配备了自动化加配料系统，中频感应电炉熔炼的容
量也在向大型化发展。
2 电炉熔炼安全的重要性
收稿日期：2009—04—20
文章编号：2009—067
作者简介：刘小龙(1964一)，男，教授级高工，机械工业第四设计研究
院铸造所所长，主要从事铸造工程设计和铸造非标设备
设计
电炉熔炼铁液的原理是电流在感应线圈中流动
产生磁场，炉料在磁场中表面产生涡流使其发热熔
化。感应电炉由电源柜、电容器(或IGBT)柜、炉体、
炉前操作台、炉前控制台、冷却系统、液压站等部分
组成。在熔炼铁(钢)液时，整个电炉处在高电压、大
电流的状态下，熔融金属液温度在1500℃左右，一
旦出现设备自身的故障而引起漏炉等重大事故，不
仅会造成财产损失，甚至可能会造成人员伤亡，形成
重大安全事故，这一点从媒体的多次报道中可以得
到验证。
电炉运行还对供水、供电的可靠性要求极高。在
熔化时万一电力供应中断，或供水中断，若没有适当
应急措施，电炉将面临炉体烧穿、感应器烧坏甚至爆
裂的危险，即使侥幸没有人员伤亡，也会使炉体报废
从而产生重大的财产损失，而其引起的长时间停产
带来的间接损失将更大。因此，电炉熔炼的应急安全
措施同样受到业内人士的高度重视。
3 工程设计时采用的电炉熔炼应急安全措施
电炉的应急安全保护措施指在特殊情况下如事
故停水、事故停电时、或同时事故停水停电时如何保
证电炉设备本身的安全。
在工程建设时，电炉的供水供电属工程设计范
畴。为保证电炉的安全运行，工程设计一般采取的措
施包括：采用双回路供电，按要求设置高位水箱，配
备应急发电设备。下面对此三项安全措施分别进行
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讨论。
关于双回路供电，其含义是给电炉供电的电源，
分别引自不同的两个降压站，降压站的“血缘”关系
越远越好，其目的是当设备正在运行时，一旦停电，
为了不使熔融铁液凝固在炉壳内，感应圈和电路系
统不被烧坏，很快将电源切换到另一回路上，使电炉
继续正常运转或使电炉处于低功率保护性运转状
态。这种情况在国外比较容易实现，因为，国外同一
地区的电力，可能由几个供电公司或发电厂供电，其
电力的来源不同，因此，电炉的电源可以引自不同的
两个电力公司的电路，做到真正意义上的一用一备。
在我国，电力由国家统一调配，在同一个地区，
往往所有的电力都引自一个降压站，在地区交界处，
可能有来自不同降压站的电源，但追究两个降压站
的更上一级回路，往往又出自同一个变电站。由此可
见，在我国实现真正意义上的双回路供电，是很困难
的，而且双供电的线路投资也会较大。在实际工程设
计中，根据调查，我国多数用户没有设置电炉双回路
供电。
关于高位水箱，其含义是指具有一定的高度和
容量的水箱。目的是当停水、停电时，为了不使感应
线圈烧坏，给感应线圈提供应急冷却用水。通常设备
厂家要求提供的水压应在0．2 MPa以上，因此，水箱
的高度一般要在25 m以上，水箱的容积要能在保证
最低安全流量的情况下，延续几十分钟到几个小时
不等。
在工程设计时，往往遇到的是多台电炉同时使
用，因此，水箱容积的确定就非常重要，如何既能保
证设备不被损坏，又不至于造成浪费至关重要。现在
不少厂家利用厂区自来水系统，不设高位水箱，当突
然停电时，将自来水接入电炉的炉体冷却系统，保证
电炉不被烧坏。
还有部分厂家，利用厂区水塔来代替高位水箱，
表面上可以节约投资，但实际上除非特殊设计，否
则，水塔内不能始终保持有一定的水量，一旦突然停
电，可能会造成电炉无水可供，即使有水，也无法保
证停电时水塔内的水仅用于电炉应急，会有安全隐
患。
关于应急发电设备，感应电炉属于二级负荷的
用电设备，应急发电设备的主要作用是当突然停电
时，能保证电炉的冷却系统运行，使电炉不被烧坏。
在整个工程设计中，属于二级负荷的用电设备还有
应急照明、消防水泵等，有的也把炉前吊车列入其
中，通常是将这些设备的功率进行统计、分析，确定
一个合适的容量，集中设置一个应急发电机房。
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如果单独为感应电炉设置应急发电机，建议其
容量的确定能满足液压泵站和电炉炉体循环冷却水
供电需要为宜(注意：技术水平领先的电炉设备制造
厂往往设置了专门的应急液压泵和应急冷却泵，其
功率远远小于正常工作时泵的功率)，否则，不是造
成浪费就是存在安全隐患。
4 应急保障率综合分析
双回路供电、高位水箱、应急发电都是为了保证
突然停水、停电时电炉不被损坏，三个因素是并联
的，只要一个发挥作用，就能保证设备不受损坏。下
面，从多种可能进行分析。
(1)简单模式，只有双回路供电(没有应急发电，
没有高位水箱，没有自来水)：假设每个供电回路供
电出现突然停电的可能性为1％，则出现故障的可能
性为1％x1％=0．01％。
(2)资源丰富下保障模式(双回路供电、有自来
水，不设应急发电和高位水箱)：假设每个供电回路
供电出现突然停电的可能性为1％，假设突然停电时
自来水也停的可能性为20％，则没有高位水箱时出
现故障的可能性为1％x1％x20％=0．002％。
(3)模式3(有双回路供电、有高位水箱，没有应
急发电和自来水)：假设高位水箱出现故障的可能性
为l％，则此时出现故障的可能性为1％x1％x1％=
0．0001％ 。
(4)超高保障模式(双回路供电、应急发电、高位
水箱和自来水)：假设应急发电机出现故障的可能性
为2％，则此时出现故障的可能性为1％x1％x2％x
1％x20％=0．00000004％ 。
(5)单回路供电模式A(只保障电，有应急发电，
没有高位水箱，没有自来水)：则此时出现故障的可
能性为1％x2％=0．02％。
(6)单回路供电模式B(电水兼顾，有应急发电、
有高位水箱，没有自来水)：则此时出现故障的可能
性为1％x2％x1％=O．Oo02％。
(7)单回路供电c(电水兼顾，有应急发电、有自
来水，没有高位水箱)：则此时出现故障的可能性为
1％x2％x20％=O．004％ 。
(8)单回路供电D(高保障，有应急发电，有高位
水箱，有自来水)：则此时出现故障的可能性为1％x
2％x 1％x20％=0．00004％ 。
以上一些数据虽然是根据经验假设的·，但从上
面可以看出，如果采用双回路供电，其它安全措施都
没有也是万无一失(万分之一故障概率)；电水兼顾
则可达到l0万甚至百万分之l 2的概率；单回路供
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小型铸件蒸压成型机消失模模具的设计
Die Design of Full M old Casting of Small Castings
Forming with Steam Pressure
‘
刘文川(西南内燃机配件总厂铸造分厂，Pq JII南充市6371O0)
摘要：简单介绍了多品种小型铸件蒸压成型机消失模模具的结构优化设计特点、工艺技术要求；对其消失
模模具设计中的泡沫模样分模方案、模块安装结构、吹料口的确定与安装结构、模块密封结构、上下模定位结
构、模块受热均衡性，以及镶块与活块的优化设计、方案优选作了较详细的评述。
关键词：小型铸件，消失模模具，设计
中图分类号：TG249．6：文献标识码：A；文章编号：1006—9658(2009)04—3
近年来消失模铸造技术在小型简单实心体类铸
件上获得了极其成功的生产经验，在一些工业发达
国家已得到广泛的应用，在国内也有较多工厂的成
功应用的资料介绍【 -31；但有关消失模铸造模具设计
收稿日期：2009—03—13
文章编号：2009—030
作者简介：刘文川(1963一)，男，高工，主要从事车用发动机缸体缸盖
铸造工艺工装及消失模铸造模具的技术研究及设计工作
与制作方面的资料介绍并不多见。鉴于此，笔者对近
几年来对小型铸件消失模模具设计与制作的实践经
验作一总结，旨在为消失模模具设计与制作技术的
提高作一点知识积累，供同行参考。
为讨论方便，本文以笔者亲历的几种小型汽车
铸钢件消失模模具的设计与制作为本文主要典例进
行讨论。该类铸件结构共同特点是：铸件材质均为铸
钢(ZG35)，铸件重量均<20 kg，外型轮廓尺寸<260
电时，如果有应急发电机，自来水和高位水箱仅有一
种时也可达到上述安全水，而追求更高的保障似乎
意义不大。
5 国内应急措施调查
在国内实际应用中，不少企业采用的电炉应急
安全措施不尽相同，表1是一个实际调查情况。
6 实用应急安全措施总结
随着社会公共设施不断完善，停电预报系统基
本实现，突发事件逐渐减少，双回路供电、高位水箱、
应急发电是否全需要，应根据情况而定，现根据近年
的实践经验，有如下实用建议：
(1)若能实现双回路供电：应急发电机可以不
用；若有自来水供应，可以不设高位水箱，若没有自
来水，应设高位水箱。
(2)单回路供电：应配备应急发电机；若有自来
水供应，可以不设高位水箱，若没有自来水，应设高
位水箱。
(3)备用发电机的功率要根据实际电炉事故时
的最低供电需求量确定，不易太大。
表1 实际调查情况表
用户 双供电 高位水箱 应急发电
(名称缩写) 有 无 有 无 有 无
jh 、／ 、／ 、／
df 、／ 、／ 、／
sl 、／ 、／没用过 、／
Yq 、／ 、／ 、／
yc 、／ 、／ 、／
、／ 、／ 、／
lg 、／ 、／ 、／
zq 、／ 、／ 、／
hl 、／ 、／ 、／
sq 、／ 、／厂区有 、／
hzg 、／ 、／ 、／
(4)高位水箱：水箱的容积要能在保证最低安全
流量的情况下，延续约1．5 h，更长的事故时间可以
考虑用消防车等向高位水箱补水，不能无限加大水
箱容量。
(5)各种安全措施的装置要定期维护，确保这些
应急装置随时能够启动也是至关重要的。
o FM T 中国铸造装备与技术4／2009

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