（1）不可忽视采用工频感应电炉熔炼铸铁的优越性 工频感应电炉是利用50Hz交流电对金属炉料进行加热熔化的熔炼炉。其优点是熔化快，熔炼的铁液质量好，铁液的化学成分和温度易于控制，炉子结构简单，操作方便，烟尘较小，工作条件得到有效地改善等，是近代新型的熔炼设备。多用于高强度薄壁铸件和合金铸铁的熔炼。但目前在我国，其应用范围还不如冲天炉广泛。

（2）工频感应电炉分有芯和无芯两种类型，无芯工频感应电炉不宜用于熔炼过程易吸气的金属 工频感应电炉有有芯和无芯之分，无芯工频感应电炉（也叫坩埚式感应电炉）是由炉体、炉盖、炉架、倾炉机构、水冷系统以及电气设备等部分组成。其炉体部分包括坩埚，外壳，感应器，上盖和底座等部分，图3-72所示是其结构示意图，图3-73所示可说明无芯感应电炉加热原理。它由铜管绕制成的感应线圈绕在坩埚外面，金属炉料装在坩埚内，就像一个空气芯变压器，坩埚外的感应器线圈相当于变压器的一次侧绕组，坩埚炉内的金属炉料相当于二次侧绕组，当感应线圈通以交流电时，则因交变磁场的作用使短路连接的金属炉料发热直到熔化。由于这种装置的漏磁较大，功率因数低，一般在0.15～0.25（对铸铁而言），所以要装大容量多相电容器作无功补偿。这种电炉在整个金属炉料的加热过程中，热量从金属炉料表面向中心传递；被熔化金属由于受到电磁力的作用产生强烈搅拌，其运动方向和驼峰如图3-74所示。这种电磁搅拌作用，既有助于炉料和合金元素的迅速熔化，有助于金属液化学成分和温度均匀，也有利于脱氧、脱气等。但由于电磁搅拌作用，使金属液面出现驼峰，过高的驼峰和剧烈运动易使金属氧化和炉衬侵蚀增加，同时，铁液中的杂质往往不易上浮去除，因而炉料应尽量洁净。另外，这种电炉的炉衬形状简单，筑炉方便，易于检查和修补炉衬。其应用上，由于这种炉子在熔炼合金过程中，电磁搅拌力大，用于炼钢时炉衬寿命很短；而对于熔炼过程容易吸气的非铁合金，例如无氧铜，也不宜选用无芯工频感应电炉。它主要用于铸铁熔炼和保温，而且较适应间断性生产。

图3-72 无芯工频感应电炉炉体结构示意图

1—出铁槽 2—感应线圈 3—磁轭 4—坩埚 5—支架 6—倾转机构 7—水、电引入系统 8—坩埚铁模 9—炉盖

图3-73 无芯感应电炉加热原理图

1—磁束 2—感应圈 3—坩埚 4—交流电源

图3-74 无芯感应电炉内金属液的运动方向和驼峰

（3）无芯工频感应电炉熔炼操作的禁忌

1）用无芯工频感应电炉熔炼铸铁时，如果是冷炉或炉内没留铁液，为加快熔化速度，不可不先加起熔体（起熔块）。由于电磁感应原理，工频电炉频率较低，电流密度低，集肤效应弱，在开始熔化时热效率低，所以工频电炉必须用起熔块或炉内留铁液才能熔炼。起熔体是用浇注过程中的残余铁液浇入专用的金属型制成，一般为有一定起模斜度的圆柱形。起熔体的质量一般为装料质量的10%～30%，也可参照下式制定每件起熔体的质量(www.daowen.com)

G₁=0.18Z+0.3 G₂=0.21Z+0.5

式中 G₁——一个起熔体的质量（t）；

G₂——起熔体总质量（t）；

Z——炉子容量（t）。对于炉子容量小的小型炉，可以采用整块状铁料，即把一个起熔体的质量看成为总的起熔体质量；对于炉子容量大的，也即大型炉，则可用几块较大的铁料，例如2～3个小尺寸起熔体进行代替，其总质量应在上式范围内。如果起熔体尺寸较小，则可将它靠近炉壁放置，否则熔化速度会大大减慢。

起熔体可在每日连续熔炼的前一天装入，此时可让电源自动设定为900℃，让其进行预热，这样可缩短第二天首次熔炼时间。

当采用剩余铁液熔炼时，最佳炉中剩余铁液量，应为炉子额定量的50%左右效果最好。

2）加金属炉料时，为加快熔化速度和减少烧损，不可不注意加料顺序。为加快熔化速度和减少损耗，通常熔点较低、元素烧损较小的炉料先加，熔点较高、元素烧损较大的炉料后加，铁合金应最后加入。因通电熔化时，开始是通低压电进行预热，然后再改用高电压送电，以使起熔体和炉料自下而上地慢慢加热和熔化。让加料的顺序与这样的熔化顺序密切配合，就可获得最佳效果，既可加快熔化速度，也可减少元素，尤其铁合金的烧损。为避免加料时铁液飞溅，还应特别注意冷湿炉料和镀锌炉料的加入方法，通常要将它们加在其他炉料上面，让其慢慢进入铁液中。

（4）有芯工频感应电炉不适宜用于间断性生产 有芯工频感应电炉（也叫沟槽式感应电炉）由炉体、感应器、熔沟槽、炉盖、倾炉机构、冷却水系统以及电器装置等部分组成，图3-75所示是其结构示意图。它具有导磁体，在导磁体的铁心上安装了多匝的一次绕组——感应器。二次绕组就是充满金属液的熔沟，它环绕感应器。感应器内通以交变电流，导磁体内相应地建立起一个交变的磁通，在熔沟内就产生一个交变的感应电势。由于熔沟自成回路，二次电流只使熔沟内金属液发热。可以看出，这种感应电炉只有当熔沟槽充满金属构成回路时，才能运行，不能空炉。它加热金属所需全部功率要由熔沟提供；其电效率与功率因数比无芯感应电炉高，对铸铁来说其电效率可达0.95～0.98，熔化铸铁时的功率因数在0.6～0.8范围内。这是由于感应器与熔沟槽之间的电磁耦合好，能量传递效率高；炉体炉衬的绝热层厚，能耗低，而且熔池内铁液搅拌小。这种炉子不适合用于间断性生产，因为不能任意停炉，不能空炉，因此更适合于连续作业。它常用于铁液保温、过热、储存和需要准确控制浇注温度的场合。在近代大批量铸件生产和高速生产线上，一般都将它作为前炉使用，它已成为这种生产必不可少的熔炼设备。

图3-75 有芯工频感应电炉结构示意图

1—导磁体 2—熔沟 3—感应器 4—表面温度计 5—炉膛 6—出铁口 7—炉盖 8—自动防渗漏装置 9—炉衬 10—金属液 11—测温热电偶 12—感应体