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對(duì)電爐應(yīng)急安全保障措施設(shè)置的探討

文檔作者：劉小龍王亞峰文檔來(lái)源：機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年04月13日
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對(duì)電爐應(yīng)急安全保障措施設(shè)置的探討
劉小龍 王亞峰 (機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院，河南洛陽(yáng)市471039)
摘要：結(jié)合工程設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的電爐應(yīng)急安全保障問題，通過一些實(shí)際情況的調(diào)研和分析，對(duì)中頻熔化
(保溫)電爐配備的應(yīng)急供電、供水措施的必要性進(jìn)行了討論，提出了既能確保安全、又能降低投資的選擇原
則。
關(guān)鍵詞：電爐，雙供電，高位水箱，應(yīng)急發(fā)電機(jī)
中圖分類號(hào)：TG232．3；文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；文章編號(hào)：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 熔煉工藝發(fā)展趨勢(shì)
隨著全民節(jié)能、降耗意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)熔煉工
藝的選擇格外重視；不同的熔煉設(shè)備，其能量利用率
是不同的，運(yùn)行成本、鐵液質(zhì)量、對(duì)環(huán)境的污染程度
等也不同。對(duì)于新建鑄造項(xiàng)目，一般都要對(duì)熔煉成本
進(jìn)行比較，在滿足工藝(工件)對(duì)鐵液質(zhì)量要求的前
提下，大都采用運(yùn)行成本低的熔煉工藝。在分析熔煉
成本時(shí)，一般考慮如下因素：設(shè)備折舊、占地面積分
攤、原材料費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、環(huán)保治理費(fèi)用、人工費(fèi)
等。在不同時(shí)期，各種熔煉的成本分析結(jié)果是不同
的。
近年來(lái)，由于焦炭?jī)r(jià)格的持續(xù)上揚(yáng)、環(huán)保投入的
加大，沖天爐熔化的生產(chǎn)成本越來(lái)越大，而由于電價(jià)
的相對(duì)穩(wěn)定，電爐熔化的綜合成本已逐漸顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，
因此使用中頻感應(yīng)電爐熔煉的用戶越來(lái)越多，已成
發(fā)展趨勢(shì)。而且隨著單個(gè)鑄造項(xiàng)目生產(chǎn)能力的提高、
大流量固態(tài)電源技術(shù)的日臻完善、以及越來(lái)越多地
配備了自動(dòng)化加配料系統(tǒng)，中頻感應(yīng)電爐熔煉的容
量也在向大型化發(fā)展。
2 電爐熔煉安全的重要性
收稿日期：2009—04—20
文章編號(hào)：2009—067
作者簡(jiǎn)介：劉小龍(1964一)，男，教授級(jí)高工，機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究
院鑄造所所長(zhǎng)，主要從事鑄造工程設(shè)計(jì)和鑄造非標(biāo)設(shè)備
設(shè)計(jì)
電爐熔煉鐵液的原理是電流在感應(yīng)線圈中流動(dòng)
產(chǎn)生磁場(chǎng)，爐料在磁場(chǎng)中表面產(chǎn)生渦流使其發(fā)熱熔
化。感應(yīng)電爐由電源柜、電容器(或IGBT)柜、爐體、
爐前操作臺(tái)、爐前控制臺(tái)、冷卻系統(tǒng)、液壓站等部分
組成。在熔煉鐵(鋼)液時(shí)，整個(gè)電爐處在高電壓、大
電流的狀態(tài)下，熔融金屬液溫度在1500℃左右，一
旦出現(xiàn)設(shè)備自身的故障而引起漏爐等重大事故，不
僅會(huì)造成財(cái)產(chǎn)損失，甚至可能會(huì)造成人員傷亡，形成
重大安全事故，這一點(diǎn)從媒體的多次報(bào)道中可以得
到驗(yàn)證。
電爐運(yùn)行還對(duì)供水、供電的可靠性要求極高。在
熔化時(shí)萬(wàn)一電力供應(yīng)中斷，或供水中斷，若沒有適當(dāng)
應(yīng)急措施，電爐將面臨爐體燒穿、感應(yīng)器燒壞甚至爆
裂的危險(xiǎn)，即使僥幸沒有人員傷亡，也會(huì)使?fàn)t體報(bào)廢
從而產(chǎn)生重大的財(cái)產(chǎn)損失，而其引起的長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)
帶來(lái)的間接損失將更大。因此，電爐熔煉的應(yīng)急安全
措施同樣受到業(yè)內(nèi)人士的高度重視。
3 工程設(shè)計(jì)時(shí)采用的電爐熔煉應(yīng)急安全措施
電爐的應(yīng)急安全保護(hù)措施指在特殊情況下如事
故停水、事故停電時(shí)、或同時(shí)事故停水停電時(shí)如何保
證電爐設(shè)備本身的安全。
在工程建設(shè)時(shí)，電爐的供水供電屬工程設(shè)計(jì)范
疇。為保證電爐的安全運(yùn)行，工程設(shè)計(jì)一般采取的措
施包括：采用雙回路供電，按要求設(shè)置高位水箱，配
備應(yīng)急發(fā)電設(shè)備。下面對(duì)此三項(xiàng)安全措施分別進(jìn)行
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討論。
關(guān)于雙回路供電，其含義是給電爐供電的電源，
分別引自不同的兩個(gè)降壓站，降壓站的“血緣”關(guān)系
越遠(yuǎn)越好，其目的是當(dāng)設(shè)備正在運(yùn)行時(shí)，一旦停電，
為了不使熔融鐵液凝固在爐殼內(nèi)，感應(yīng)圈和電路系
統(tǒng)不被燒壞，很快將電源切換到另一回路上，使電爐
繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)或使電爐處于低功率保護(hù)性運(yùn)轉(zhuǎn)狀
態(tài)。這種情況在國(guó)外比較容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)?，?guó)外同一
地區(qū)的電力，可能由幾個(gè)供電公司或發(fā)電廠供電，其
電力的來(lái)源不同，因此，電爐的電源可以引自不同的
兩個(gè)電力公司的電路，做到真正意義上的一用一備。
在我國(guó)，電力由國(guó)家統(tǒng)一調(diào)配，在同一個(gè)地區(qū)，
往往所有的電力都引自一個(gè)降壓站，在地區(qū)交界處，
可能有來(lái)自不同降壓站的電源，但追究?jī)蓚€(gè)降壓站
的更上一級(jí)回路，往往又出自同一個(gè)變電站。由此可
見，在我國(guó)實(shí)現(xiàn)真正意義上的雙回路供電，是很困難
的，而且雙供電的線路投資也會(huì)較大。在實(shí)際工程設(shè)
計(jì)中，根據(jù)調(diào)查，我國(guó)多數(shù)用戶沒有設(shè)置電爐雙回路
供電。
關(guān)于高位水箱，其含義是指具有一定的高度和
容量的水箱。目的是當(dāng)停水、停電時(shí)，為了不使感應(yīng)
線圈燒壞，給感應(yīng)線圈提供應(yīng)急冷卻用水。通常設(shè)備
廠家要求提供的水壓應(yīng)在0．2 MPa以上，因此，水箱
的高度一般要在25 m以上，水箱的容積要能在保證
最低安全流量的情況下，延續(xù)幾十分鐘到幾個(gè)小時(shí)
不等。
在工程設(shè)計(jì)時(shí)，往往遇到的是多臺(tái)電爐同時(shí)使
用，因此，水箱容積的確定就非常重要，如何既能保
證設(shè)備不被損壞，又不至于造成浪費(fèi)至關(guān)重要?，F(xiàn)在
不少?gòu)S家利用廠區(qū)自來(lái)水系統(tǒng)，不設(shè)高位水箱，當(dāng)突
然停電時(shí)，將自來(lái)水接入電爐的爐體冷卻系統(tǒng)，保證
電爐不被燒壞。
還有部分廠家，利用廠區(qū)水塔來(lái)代替高位水箱，
表面上可以節(jié)約投資，但實(shí)際上除非特殊設(shè)計(jì)，否
則，水塔內(nèi)不能始終保持有一定的水量，一旦突然停
電，可能會(huì)造成電爐無(wú)水可供，即使有水，也無(wú)法保
證停電時(shí)水塔內(nèi)的水僅用于電爐應(yīng)急，會(huì)有安全隱
患。
關(guān)于應(yīng)急發(fā)電設(shè)備，感應(yīng)電爐屬于二級(jí)負(fù)荷的
用電設(shè)備，應(yīng)急發(fā)電設(shè)備的主要作用是當(dāng)突然停電
時(shí)，能保證電爐的冷卻系統(tǒng)運(yùn)行，使電爐不被燒壞。
在整個(gè)工程設(shè)計(jì)中，屬于二級(jí)負(fù)荷的用電設(shè)備還有
應(yīng)急照明、消防水泵等，有的也把爐前吊車列入其
中，通常是將這些設(shè)備的功率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，確定
一個(gè)合適的容量，集中設(shè)置一個(gè)應(yīng)急發(fā)電機(jī)房。
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如果單獨(dú)為感應(yīng)電爐設(shè)置應(yīng)急發(fā)電機(jī)，建議其
容量的確定能滿足液壓泵站和電爐爐體循環(huán)冷卻水
供電需要為宜(注意：技術(shù)水平領(lǐng)先的電爐設(shè)備制造
廠往往設(shè)置了專門的應(yīng)急液壓泵和應(yīng)急冷卻泵，其
功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正常工作時(shí)泵的功率)，否則，不是造
成浪費(fèi)就是存在安全隱患。
4 應(yīng)急保障率綜合分析
雙回路供電、高位水箱、應(yīng)急發(fā)電都是為了保證
突然停水、停電時(shí)電爐不被損壞，三個(gè)因素是并聯(lián)
的，只要一個(gè)發(fā)揮作用，就能保證設(shè)備不受損壞。下
面，從多種可能進(jìn)行分析。
(1)簡(jiǎn)單模式，只有雙回路供電(沒有應(yīng)急發(fā)電，
沒有高位水箱，沒有自來(lái)水)：假設(shè)每個(gè)供電回路供
電出現(xiàn)突然停電的可能性為1％，則出現(xiàn)故障的可能
性為1％x1％=0．01％。
(2)資源豐富下保障模式(雙回路供電、有自來(lái)
水，不設(shè)應(yīng)急發(fā)電和高位水箱)：假設(shè)每個(gè)供電回路
供電出現(xiàn)突然停電的可能性為1％，假設(shè)突然停電時(shí)
自來(lái)水也停的可能性為20％，則沒有高位水箱時(shí)出
現(xiàn)故障的可能性為1％x1％x20％=0．002％。
(3)模式3(有雙回路供電、有高位水箱，沒有應(yīng)
急發(fā)電和自來(lái)水)：假設(shè)高位水箱出現(xiàn)故障的可能性
為l％，則此時(shí)出現(xiàn)故障的可能性為1％x1％x1％=
0．0001％ 。
(4)超高保障模式(雙回路供電、應(yīng)急發(fā)電、高位
水箱和自來(lái)水)：假設(shè)應(yīng)急發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障的可能性
為2％，則此時(shí)出現(xiàn)故障的可能性為1％x1％x2％x
1％x20％=0．00000004％ 。
(5)單回路供電模式A(只保障電，有應(yīng)急發(fā)電，
沒有高位水箱，沒有自來(lái)水)：則此時(shí)出現(xiàn)故障的可
能性為1％x2％=0．02％。
(6)單回路供電模式B(電水兼顧，有應(yīng)急發(fā)電、
有高位水箱，沒有自來(lái)水)：則此時(shí)出現(xiàn)故障的可能
性為1％x2％x1％=O．Oo02％。
(7)單回路供電c(電水兼顧，有應(yīng)急發(fā)電、有自
來(lái)水，沒有高位水箱)：則此時(shí)出現(xiàn)故障的可能性為
1％x2％x20％=O．004％ 。
(8)單回路供電D(高保障，有應(yīng)急發(fā)電，有高位
水箱，有自來(lái)水)：則此時(shí)出現(xiàn)故障的可能性為1％x
2％x 1％x20％=0．00004％ 。
以上一些數(shù)據(jù)雖然是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)的·，但從上
面可以看出，如果采用雙回路供電，其它安全措施都
沒有也是萬(wàn)無(wú)一失(萬(wàn)分之一故障概率)；電水兼顧
則可達(dá)到l0萬(wàn)甚至百萬(wàn)分之l 2的概率；單回路供
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小型鑄件蒸壓成型機(jī)消失模模具的設(shè)計(jì)
Die Design of Full M old Casting of Small Castings
Forming with Steam Pressure
‘
劉文川(西南內(nèi)燃機(jī)配件總廠鑄造分廠，Pq JII南充市6371O0)
摘要：簡(jiǎn)單介紹了多品種小型鑄件蒸壓成型機(jī)消失模模具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)特點(diǎn)、工藝技術(shù)要求；對(duì)其消失
模模具設(shè)計(jì)中的泡沫模樣分模方案、模塊安裝結(jié)構(gòu)、吹料口的確定與安裝結(jié)構(gòu)、模塊密封結(jié)構(gòu)、上下模定位結(jié)
構(gòu)、模塊受熱均衡性，以及鑲塊與活塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)、方案優(yōu)選作了較詳細(xì)的評(píng)述。
關(guān)鍵詞：小型鑄件，消失模模具，設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TG249．6：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；文章編號(hào)：1006—9658(2009)04—3
近年來(lái)消失模鑄造技術(shù)在小型簡(jiǎn)單實(shí)心體類鑄
件上獲得了極其成功的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在一些工業(yè)發(fā)達(dá)
國(guó)家已得到廣泛的應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)也有較多工廠的成
功應(yīng)用的資料介紹【 -31；但有關(guān)消失模鑄造模具設(shè)計(jì)
收稿日期：2009—03—13
文章編號(hào)：2009—030
作者簡(jiǎn)介：劉文川(1963一)，男，高工，主要從事車用發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋
鑄造工藝工裝及消失模鑄造模具的技術(shù)研究及設(shè)計(jì)工作
與制作方面的資料介紹并不多見。鑒于此，筆者對(duì)近
幾年來(lái)對(duì)小型鑄件消失模模具設(shè)計(jì)與制作的實(shí)踐經(jīng)
驗(yàn)作一總結(jié)，旨在為消失模模具設(shè)計(jì)與制作技術(shù)的
提高作一點(diǎn)知識(shí)積累，供同行參考。
為討論方便，本文以筆者親歷的幾種小型汽車
鑄鋼件消失模模具的設(shè)計(jì)與制作為本文主要典例進(jìn)
行討論。該類鑄件結(jié)構(gòu)共同特點(diǎn)是：鑄件材質(zhì)均為鑄
鋼(ZG35)，鑄件重量均<20 kg，外型輪廓尺寸<260
電時(shí)，如果有應(yīng)急發(fā)電機(jī)，自來(lái)水和高位水箱僅有一
種時(shí)也可達(dá)到上述安全水，而追求更高的保障似乎
意義不大。
5 國(guó)內(nèi)應(yīng)急措施調(diào)查
在國(guó)內(nèi)實(shí)際應(yīng)用中，不少企業(yè)采用的電爐應(yīng)急
安全措施不盡相同，表1是一個(gè)實(shí)際調(diào)查情況。
6 實(shí)用應(yīng)急安全措施總結(jié)
隨著社會(huì)公共設(shè)施不斷完善，停電預(yù)報(bào)系統(tǒng)基
本實(shí)現(xiàn)，突發(fā)事件逐漸減少，雙回路供電、高位水箱、
應(yīng)急發(fā)電是否全需要，應(yīng)根據(jù)情況而定，現(xiàn)根據(jù)近年
的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有如下實(shí)用建議：
(1)若能實(shí)現(xiàn)雙回路供電：應(yīng)急發(fā)電機(jī)可以不
用；若有自來(lái)水供應(yīng)，可以不設(shè)高位水箱，若沒有自
來(lái)水，應(yīng)設(shè)高位水箱。
(2)單回路供電：應(yīng)配備應(yīng)急發(fā)電機(jī)；若有自來(lái)
水供應(yīng)，可以不設(shè)高位水箱，若沒有自來(lái)水，應(yīng)設(shè)高
位水箱。
(3)備用發(fā)電機(jī)的功率要根據(jù)實(shí)際電爐事故時(shí)
的最低供電需求量確定，不易太大。
表1 實(shí)際調(diào)查情況表
用戶 雙供電 高位水箱 應(yīng)急發(fā)電
(名稱縮寫) 有 無(wú) 有 無(wú) 有 無(wú)
jh 、／ 、／ 、／
df 、／ 、／ 、／
sl 、／ 、／沒用過 、／
Yq 、／ 、／ 、／
yc 、／ 、／ 、／
、／ 、／ 、／
lg 、／ 、／ 、／
zq 、／ 、／ 、／
hl 、／ 、／ 、／
sq 、／ 、／廠區(qū)有 、／
hzg 、／ 、／ 、／
(4)高位水箱：水箱的容積要能在保證最低安全
流量的情況下，延續(xù)約1．5 h，更長(zhǎng)的事故時(shí)間可以
考慮用消防車等向高位水箱補(bǔ)水，不能無(wú)限加大水
箱容量。
(5)各種安全措施的裝置要定期維護(hù)，確保這些
應(yīng)急裝置隨時(shí)能夠啟動(dòng)也是至關(guān)重要的。
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