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先進節能熱處理裝備和技術研討會——優秀論文

 

新型高效節能感應加熱設備淘汰傳統舊型感應加熱設備

   作者：譚見

                                  ——湘潭市南冶中頻高新技術開發有限公司 總經理

 

    我國自上世紀五十年代起，由原湘潭電機廠生產的BPS中頻發電機組一統全國各大中小鑄鍛和熱處理企業的中頻感應加熱，至1999年原國家經貿委六號令中將中頻電機系列產品列入我國第一批《淘汰落后生產能力、工藝和產品的目錄》止，湘機在半個多世紀里共生產了三萬多套中頻加熱成套設備，僅二汽一家企業即擁有二百多套。該產品系我國第一代仿原蘇聯產品，由我國第一批五一勞動勛章獲得者，湘機高級工程師邱達侖同志主管設計制造，將左邊電動右邊發電的臥式中頻發電機組立了起來，上部電動，下部發電。雖然以質量可靠經久耐用而聞名全國，但因其能耗高、噪音大、效率低、啟動困難和維修極為不便等終被淘汰。其生產線于2000年下馬，生產模具報廢，生產技術圖紙封存，主宰了半個多世紀的BPS中頻發電機組終于完成了我國從建國初期至今的中頻感應加熱在社會主義大建設中的歷史使命。

我國與中頻發電機組同步發展的還有解放初期的仿原蘇聯的“紅燈收音機式”電子管超音頻和高頻感應加熱設備。同于其伴附一體的是一臺高耗能的大變壓器，而關鍵元器件又只能依賴原始落后的大功率電子管，其極低的效率和不可靠的質量，終究也被列入我國被淘汰的第一批目錄中。

    自上世紀七十年代開始，由于原蘇聯和美國技術封鎖，我國通過英國引進了KGPS晶閘管可控硅中頻電源，但是由于當時的技術和生產工藝都十分落后，致使其關鍵的一些元器件不過關，導致其產品質量和熱處理工藝都無法全方位滿足生產不同工況需求。特別其逆變快速晶閘管的產品質量很難達到表面熱處理特殊技術的要求，不是加熱的中頻功率上不去，就是加熱的中頻頻率上不去。其中頻功率無法在4000Hz 至6000Hz甚至8000Hz的頻段內拉出300KW、500KW直至更大。

    當今世界，科技高度發達，機械制造熱處理技術要求越來越高。一個具有現代化理念的熱處理企業，拼的是技術、拼的是高效節能的先進熱處理設備。不具備這些，仍然在使用那些淘汰《目錄》中被淘汰的“少慢差費”舊設備的企業，“老牛拉破車”式的生產就免不了被動、落后、挨打、虧損甚至破產！《目錄》指出淘汰的是違反國家法律法規、生產方式落后、產品質量低劣、環境污染嚴重、原材料和能源消耗高的落后的生產能力、工藝和產品。各地區、各部門和有關企業要制定規劃，采取有力措施，限期堅決淘汰，一律不得新上、轉移、生產和采用該產品，各地人民政府要督促本地工商企業執行，對拒不執行淘汰目錄的企業，工商行政管理部門要依法吊銷營業執照，各有關部門要取消生產許可證，各商業銀行要停止貸款，對情節嚴重者，要依法追究負責的主管人員和其他直接責任人員的法律責任。

    從上世紀中到二十一世紀至今數十年，南冶中頻見證了我國感應加熱從最原始到現代的全過程。湘機產的BPS中頻發電機組數萬套設備服務于一萬六千家用戶，目前用于1000Hz中頻熔煉的小型中頻熔煉設備基本淘汰，取代的是大規模 的十噸、幾十噸大型中頻熔煉設備，其單臺中頻功率也達到了超世界先進水平的10000、20000Kw。而用于2500Hz的中頻感應透熱設備，也被新設備不斷更新改造，500Kw以下小功率的用IGBT的IPS中高雙頻電源取代，而在1000Kw以上的大功率中頻感應透熱，則用先進的KPS恒功率零壓啟動掃頻電路中頻電源取代。目前國內尚存的還有一批BPS中頻發電機組，系8000Hz中頻感應淬火設備，由于其經久耐用、質量可靠，被傳統的熱處理企業“新十年、舊十年、修修補補再幾十年”沿用至今。這些用戶中，有的是理念更新的問題，有的是體制的問題，而有的則是資金和其它問題。

    針對以上原由，南冶中頻從上世紀七十年代起，經歷了我國舊型KGPS晶閘管可控硅幾乎所有系列中頻電源的設計、制造到項目實施的全過程。從第一代18塊分立元件板至后來的6塊、3塊、1塊板中頻電源，半集成和集成模塊中頻電源等，直至今天第八代掃頻電路、零壓啟動、恒功率運行的大功率寬頻率高效節能先進新型KPS中頻電源。特別是在全國幾家典型熱處理企業用戶如：上海熱處理廠有限公司、南通東方熱處理有限公司、天津市嘉豐熱處理廠、浙江大山金屬科技有限公司、重慶市嘉和機械制造有限公司、武漢邁特熱處理有限公司等，用南冶牌KPS500Kw以上6000Hz左右大功率中高頻率感應加熱電源，對直徑1米以上重幾十噸上百噸超大型軸類、齒類表面淬火，達到了現今國內熱處理企業的最高境界，無與倫比。

    為了解決國內大型原國有熱處理企業沿用數臺BPS中頻發電機組并機供中頻電源進行傳統熱處理中頻感應淬火問題，我們南冶中頻從2000年開始，薈萃全國感應加熱設計的精英，消化世界各國感應加熱的核心技術，開發設計、生產了具有自主知識產權的新型高效節能IPS中高雙頻和超音頻感應加熱電源。該新型感應加熱電源，采用目前國內外最可靠的IGBT大功率元件，逆變回路優于晶閘管可控硅關斷時間的微秒為納秒級關斷，分并聯、串聯諧振和串/并聯諧振，采用功率和頻率隨各種工件不同工況需求自動數控數顯無極調節，功率因數幾乎達到1.0，啟動性能100%可靠，對缺相、短路、過熱、欠水、過流、過壓、頻率不適等實行全方位層層保護。比晶閘管可控硅中頻電源節電30%左右，比中頻發電機組節電70%左右，比電子管高頻電源節電90%左右。目前這種最新型高效節能感應加熱電源有千余套在國內外各熱處理企業用戶中運行良好，深受各用戶贊譽。

 

 

    圖為原第二汽車制造廠集中中頻發電機組生產現場歷史資料照片

 

    圖為：現今“南冶牌”KPS 600Kw 7500Hz中頻電源配PR-3500KVA進口鐵芯中頻淬火變壓器中頻感應加熱成套設備，對南通東方熱處理有限公司直徑φ1200mm巨型軸連續掃頻淬火現場實況。