先进节能热处理装备和技术研讨会——优秀论文
新型高效节能感应加热设备淘汰传统旧型感应加热设备
作者:谭见
——湘潭市南冶中频高新技术开发有限公司 总经理
我国自上世纪五十年代起,由原湘潭电机厂生产的BPS中频发电机组一统全国各大中小铸锻和热处理企业的中频感应加热,至1999年原国家经贸委六号令中将中频电机系列产品列入我国第一批《淘汰落后生产能力、工艺和产品的目录》止,湘机在半个多世纪里共生产了三万多套中频加热成套设备,仅二汽一家企业即拥有二百多套。该产品系我国第一代仿原苏联产品,由我国第一批五一劳动勋章获得者,湘机高级工程师邱达仑同志主管设计制造,将左边电动右边发电的卧式中频发电机组立了起来,上部电动,下部发电。虽然以质量可靠经久耐用而闻名全国,但因其能耗高、噪音大、效率低、启动困难和维修极为不便等终被淘汰。其生产线于2000年下马,生产模具报废,生产技术图纸封存,主宰了半个多世纪的BPS中频发电机组终于完成了我国从建国初期至今的中频感应加热在社会主义大建设中的历史使命。
我国与中频发电机组同步发展的还有解放初期的仿原苏联的“红灯收音机式”电子管超音频和高频感应加热设备。同于其伴附一体的是一台高耗能的大变压器,而关键元器件又只能依赖原始落后的大功率电子管,其极低的效率和不可靠的质量,终究也被列入我国被淘汰的第一批目录中。
自上世纪七十年代开始,由于原苏联和美国技术封锁,我国通过英国引进了KGPS晶闸管可控硅中频电源,但是由于当时的技术和生产工艺都十分落后,致使其关键的一些元器件不过关,导致其产品质量和热处理工艺都无法全方位满足生产不同工况需求。特别其逆变快速晶闸管的产品质量很难达到表面热处理特殊技术的要求,不是加热的中频功率上不去,就是加热的中频频率上不去。其中频功率无法在4000Hz 至6000Hz甚至8000Hz的频段内拉出300KW、500KW直至更大。
当今世界,科技高度发达,机械制造热处理技术要求越来越高。一个具有现代化理念的热处理企业,拼的是技术、拼的是高效节能的先进热处理设备。不具备这些,仍然在使用那些淘汰《目录》中被淘汰的“少慢差费”旧设备的企业,“老牛拉破车”式的生产就免不了被动、落后、挨打、亏损甚至破产!《目录》指出淘汰的是违反国家法律法规、生产方式落后、产品质量低劣、环境污染严重、原材料和能源消耗高的落后的生产能力、工艺和产品。各地区、各部门和有关企业要制定规划,采取有力措施,限期坚决淘汰,一律不得新上、转移、生产和采用该产品,各地人民政府要督促本地工商企业执行,对拒不执行淘汰目录的企业,工商行政管理部门要依法吊销营业执照,各有关部门要取消生产许可证,各商业银行要停止贷款,对情节严重者,要依法追究负责的主管人员和其他直接责任人员的法律责任。
从上世纪中到二十一世纪至今数十年,南冶中频见证了我国感应加热从最原始到现代的全过程。湘机产的BPS中频发电机组数万套设备服务于一万六千家用户,目前用于1000Hz中频熔炼的小型中频熔炼设备基本淘汰,取代的是大规模 的十吨、几十吨大型中频熔炼设备,其单台中频功率也达到了超世界先进水平的10000、20000Kw。而用于2500Hz的中频感应透热设备,也被新设备不断更新改造,500Kw以下小功率的用IGBT的IPS中高双频电源取代,而在1000Kw以上的大功率中频感应透热,则用先进的KPS恒功率零压启动扫频电路中频电源取代。目前国内尚存的还有一批BPS中频发电机组,系8000Hz中频感应淬火设备,由于其经久耐用、质量可靠,被传统的热处理企业“新十年、旧十年、修修补补再几十年”沿用至今。这些用户中,有的是理念更新的问题,有的是体制的问题,而有的则是资金和其它问题。
针对以上原由,南冶中频从上世纪七十年代起,经历了我国旧型KGPS晶闸管可控硅几乎所有系列中频电源的设计、制造到项目实施的全过程。从第一代18块分立元件板至后来的6块、3块、1块板中频电源,半集成和集成模块中频电源等,直至今天第八代扫频电路、零压启动、恒功率运行的大功率宽频率高效节能先进新型KPS中频电源。特别是在全国几家典型热处理企业用户如:上海热处理厂有限公司、南通东方热处理有限公司、天津市嘉丰热处理厂、浙江大山金属科技有限公司、重庆市嘉和机械制造有限公司、武汉迈特热处理有限公司等,用南冶牌KPS500Kw以上6000Hz左右大功率中高频率感应加热电源,对直径1米以上重几十吨上百吨超大型轴类、齿类表面淬火,达到了现今国内热处理企业的最高境界,无与伦比。
为了解决国内大型原国有热处理企业沿用数台BPS中频发电机组并机供中频电源进行传统热处理中频感应淬火问题,我们南冶中频从2000年开始,荟萃全国感应加热设计的精英,消化世界各国感应加热的核心技术,开发设计、生产了具有自主知识产权的新型高效节能IPS中高双频和超音频感应加热电源。该新型感应加热电源,采用目前国内外最可靠的IGBT大功率元件,逆变回路优于晶闸管可控硅关断时间的微秒为纳秒级关断,分并联、串联谐振和串/并联谐振,采用功率和频率随各种工件不同工况需求自动数控数显无极调节,功率因数几乎达到1.0,启动性能100%可靠,对缺相、短路、过热、欠水、过流、过压、频率不适等实行全方位层层保护。比晶闸管可控硅中频电源节电30%左右,比中频发电机组节电70%左右,比电子管高频电源节电90%左右。目前这种最新型高效节能感应加热电源有千余套在国内外各热处理企业用户中运行良好,深受各用户赞誉。
图为原第二汽车制造厂集中中频发电机组生产现场历史资料照片
图为:现今“南冶牌”KPS 600Kw 7500Hz中频电源配PR-3500KVA进口铁芯中频淬火变压器中频感应加热成套设备,对南通东方热处理有限公司直径φ1200mm巨型轴连续扫频淬火现场实况。