資訊中心
如何解決中高頻感應線圈常見的打火問題？
什么是線圈打火，及其危害
這里的線圈是指的中頻感應爐或者高頻感應爐的感應線圈，是由空心銅管按螺旋狀繞制而成。線圈打火發(fā)生在銅管的匝與匝之間或者銅管與磁軛之間，由于絕緣失效，在電壓的作用下形成短路放電，輕則可見噼噼啪啪的火花閃現(xiàn)（俗稱打火），重則出現(xiàn)持續(xù)的電?。ㄋ追Q拉弧）。
感應線圈打火會給設(shè)備帶來諸多危害，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
1 | 嚴重降低設(shè)備運行效率，增加熔煉/加熱的電耗和時間 |
2 | 拉弧引起的大電流極易燒毀晶閘管及其他重要電源部件 |
3 | 拉弧引起設(shè)備故障或穿爐給操作工人帶來極大的安全隱患 |
4 | 增加設(shè)備故障率，提高運營維護成本，降低企業(yè)生產(chǎn)效率，自己導致企業(yè)損失高額利潤 |
本文將在剩余部分詳細論述感應線圈打火形成的原因及有效的預防機制，提供一套在眾多企業(yè)被驗證為行之有效的絕緣處理方案。
感應線圈
是由空心銅管按照一定的直徑和匝間距離按螺旋狀繞制而成。如下圖：
感應線圈工作時，交變的電流通過感應線圈形成交變磁場，根據(jù)法拉第電磁感應定律，交變的磁力線切割線圈內(nèi)部的金屬，形成感應電流。因為金屬本身存在電阻發(fā)熱，，電流在金屬內(nèi)部流通過程產(chǎn)生熱量，從而將金屬加熱或者熔化。這就是感應加熱和感應熔化的基本原理。
感應線圈工作時有以下幾個特征：
1. 線圈中有高電壓強電流通過；
2. 線圈本身處于一個高溫的工作環(huán)境中；
3. 線圈與線圈之間必須保證良好的絕緣性能，一旦打火或者形成短路，電爐工作效率將大打折扣。
因為線圈本身是一個導體，感應線圈的匝間不能形成任何通路，因此感應線圈的絕緣非常重要，直接影響到感應電爐的使用效率與工人操作環(huán)境的安全。然而，遺憾的是感應線圈的絕緣在行業(yè)內(nèi)并沒有得到足夠的重視, 大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)僅僅是在線圈制作完成后再在表面噴上一層常規(guī)的絕緣漆作為絕緣手段，此類絕緣漆大多是有機物質(zhì)，在常溫下具有良好的絕緣能力，可是隨著溫度的升高，這類絕緣漆的性能迅速惡化，其本身也被逐漸碳化，當溫度超過100°C后，絕緣漆會徹底碳化發(fā)黑，完全失去絕緣能力。
造成感應線圈表面絕緣破壞的主要原因是感應電爐的工作環(huán)境大多較為惡劣，雖然有水冷系統(tǒng)，也不能確保絕緣漆一直在處于較低的溫度環(huán)境下工作。這主要是由于以下幾個方面的原因引起的：
1. 通過線圈的感應電流具有集膚效應，即電流主要集中在銅管的表面，感應電流的頻率越高，表面電流密度越大。所以感應線圈銅管的發(fā)熱集中在表面，與絕緣漆接觸的表面溫度遠高于銅管內(nèi)與冷卻水接觸部位的溫度。即使在正常的循環(huán)水冷卻條件下，出水溫度控制在50-60℃，銅管表面的溫度也會超過80℃。
2. 爐內(nèi)鋼水的傳導熱量。新爐爐襯較厚，能有效防止爐內(nèi)鋼水的熱量傳導到線圈表面，但是后期隨著爐襯的快速侵蝕，到后期爐襯變薄，鋼水傳導至線圈表面的熱量遠高于新爐襯。實際測量表面，在新爐襯時（爐襯厚度約15cm）線圈漿料層的溫度在80°上下，到爐襯后期（厚度約為5cm），線圈漿料層的溫度已經(jīng)上升至接近200℃，此時常規(guī)絕緣漆已經(jīng)完全碳化失效。
3. 冷卻水冷卻能力下降，這主要是由于水質(zhì)的影響造成的。高溫下冷卻水容易結(jié)垢，尤其在水質(zhì)較硬的北方及西部地區(qū)，冷卻水結(jié)垢現(xiàn)象突出，堵塞銅管，水流水壓減小，冷卻能力明顯下降，溫度升高反過來又加速結(jié)垢。一旦這種情況發(fā)生，銅管表面的溫度會迅速升高，常規(guī)絕緣漆在很短的時間內(nèi)就會被碳化破壞。
一旦線圈表面的絕緣漆破壞失去絕緣能力，此時極易導致線圈打火，主要因為：
1. 水汽導致，尤其是新爐襯運行時，爐襯材料類的水分突然受熱汽化，會透過線圈漿料的毛細孔滲出，遇到溫度相對較低的線圈立即凝結(jié)成水珠，水是導體，立即造成打火。
2. 銅管的跑冒滴漏。因為銅管內(nèi)的循環(huán)水可能局部的滴漏造成。
3. 車間的金屬粉塵在線圈表面堆積，形成短路打火。
一旦打火現(xiàn)象發(fā)生，溫度迅速升高，首先會徹底破壞該部分原有的剩余絕緣涂層，加速打火， 直至形成拉弧，擊穿銅管，嚴重的生產(chǎn)事故和財產(chǎn)損失。
此外，電爐超負荷工作也是易于引起線圈打火的一種重要因素，因為超過額定功率工作時，通過線圈的電流電壓增加，線圈發(fā)熱量提高，此時絕緣層更容易受到高溫的破壞從而失去絕緣能力，在高電壓下打火則更易于發(fā)生。
下圖是幾張常見的線圈表面絕緣漆碳化和腐蝕的照片：
碳化后的絕緣漆附著在線圈銅材的基體上，很難清除，為此通常需要采用工具鑿打，從而損傷線圈，因此感應爐線圈使用常規(guī)的絕緣漆，一旦其碳化后，修復工作量大，時間長，成本高，帶來間接如停產(chǎn)損失等巨大。
工業(yè)使用的感應電爐工作環(huán)境通常比較惡劣，如金屬粉塵較多，附著在線圈上容易導致線圈發(fā)生短路打火等現(xiàn)象。此外，線圈還通常處于潮濕，或者酸堿性氣氛較濃的情況下工作，此時，常規(guī)的絕緣漆因其防潮，以及抗酸堿的能力差，很容易被腐蝕變質(zhì)或脫落，從而失去絕緣能力。
碳化后的絕緣漆附著在線圈銅材的基體上，很難清除，為此通常需要采用工具鑿打，從而損傷線圈，因此感應爐線圈使用常規(guī)的絕緣漆，一旦其碳化后，修復工作量大，時間長，成本高，帶來間接如停產(chǎn)損失等巨大。
一旦感應線圈打火，電爐工作效率會明顯下降，且嚴重危害操作工人安全。若不及時加以修復和采取措施防止，將會嚴重損毀線圈及電源設(shè)備，
鑒于感應線圈的絕緣如此重要，而目前市場上又沒有一款絕緣漆能夠有效保證感應線圈在惡劣的工況下還有良好的絕緣性能，特別是在高溫有良好的耐溫性能。更益能源科技（上海）有限公司引進創(chuàng)新了THERMAL S.C 系列耐高溫絕緣漆彌補了這一空白領(lǐng)域。
THERMAL S.C系列超高溫絕緣漆（簡稱TSC-L）是基于美國核電領(lǐng)域高溫絕緣配方研制的耐高溫絕緣漆，TSC-L 是專用于高溫絕緣環(huán)境下感應線圈表層涂覆材料，本產(chǎn)品用無機—有機嫁接技術(shù)，溶液分子改性螯合處理，全面發(fā)揮出無機和有機材質(zhì)的優(yōu)勢，耐溫可以達到750℃，附著力好，涂層致密，電阻率高，介電常數(shù)好，不會產(chǎn)生電子滲流和隧道效應，硬度高，耐磨使用壽命長。專用于中頻爐線圈能有效杜絕線圈打火，電流泄漏等現(xiàn)象。提高感應電爐效率，降低電耗。
目前，THERMAL S.C-L超高溫絕緣漆已經(jīng)取得非常成功的應用，尤其現(xiàn)在大型中頻爐朝著高電壓，窄匝間距的節(jié)能方向發(fā)展，線圈的絕緣變得越來越重要， TSC超高溫絕緣漆的出現(xiàn)滿足了這一發(fā)展趨勢對線圈表面絕緣提出的苛刻要求，其在中高頻感應線圈上的優(yōu)異表現(xiàn)推動了這個行業(yè)向著更高效，更安全，更節(jié)能的方向邁進了一大步！