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小型真空熔煉爐真空感應熔煉的基本原理

點擊次數:1442 發布時間:2019/6/27 11:14:40

小型真空熔煉爐 真空感應熔煉的基本原理    小型真空熔煉爐的真空感應熔煉(VIM)是在真空條件下,利用電磁感應在金屬導體內產生渦流加熱爐料進行熔煉的方法,具有熔煉室體積小,抽真空時間和熔煉周期短,便於溫度壓力控製、可回收易揮發元素、準確控製合金成分等特點。由於以上特點,現在已發展為特殊鋼、精密合金、電熱合金、高溫合金及耐蝕合金等特殊合金生產的重要工序之一。    基本原理:    真空感應熔煉的兩個基本原理應用是:感應加熱和真空環境。    1.感應熔煉是除電弧爐以外較重要的一種電爐熔煉方法。與電弧爐相比,其特點有:    (1)電磁感應加熱。由於加熱方式不同,感應爐沒有電弧加熱所必須的石墨電極,從而杜絕了電極增碳的可能,因而可以熔煉電弧爐很難熔煉的含碳量極低的鋼和合金。    (2)熔池中存在一定強度的電磁攪拌,可促進鋼水成分和溫度均勻,鋼中夾雜合並、長大和上浮。    (3)熔池比表麵積小。優點是熔煉過程中容易控製氣氛,無電弧及電弧下高溫區,合金元素燒損少、吸氣少,所以有利於成分控製、氣體含量低和縮短熔煉時間;缺點是渣鋼界麵麵積小,再加上熔渣不能被感應加熱,渣溫低,流動性差,反應力低,不利於渣鋼界麵冶金反應的進行,特別是脫硫、脫磷等,因而對原材料要求較為嚴格。    (4)煙塵少對環境汙染小。熔煉過程中基本無火焰,也無燃燒產物。    感應加熱原理主要依據兩則電學基本定律:    ①法拉第電磁感應定律:E=B·L·v·sin∠(v·B)    E:導體兩端所感應的電勢;    B:磁感應強度;    v:相對速度;    ∠(v·B):磁感應強度的方向與速度方向之間的夾角。    當一座無芯感應爐的感應線圈中通有頻率為f的交變電流時,則在感應圈所包圍的空間和四周產生一個交變磁場,該交變磁場的極性、磁感應強度與交變頻率隨著產生該交變磁場的交變電流而變化。    若感應線圈內砌有坩堝並裝滿金屬爐料,則交變磁場的一部分磁力線將穿過金屬爐料,磁力線的交變就相當於金屬爐料與磁力線之間產生了切割磁力線的相對運動。因此,在金屬爐料中將產生感應電動勢(E),其大小通常以下式確定:    E=4.44Ф·f·n    Ф:感應線圈中交變磁場的磁通量,Wb;    f:交變電流的頻率,Hz;    n:爐料所形成回路的匝數,通常n=1。    ②焦耳-楞茨定律:    又稱為電流熱效應原理。當電流在導體內流動時,定向流動的電子要克服各種阻力,這種阻力用導體的電阻來描述,電流克服電阻所消耗的能量將以熱能的形式放出。這就是電流的熱效應:    Q=I2Rt    Q:焦耳-楞茨熱,J;    I:電流強度,A;    R:導體電阻,Ω;    t:導體通電時間,s。    當真空熔煉爐通以交流電後,在感應線圈內坩堝裏的金屬爐料由一法拉第電磁感應定律產生感應電動勢,由於金屬爐料本身形成一閉合回路,所以在金屬爐料中產生感應電流:I=4.44Ф·f/R,(R:金屬爐料的有效電阻,Ω)。該感應電流又依照二焦耳-楞茨定律在爐料中放出熱量,使爐料被加熱。

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