西安建筑科技大学：《特种冶炼》课程教学资源（课件讲稿）02 非真空感应炉熔炼

西安建筑科技大学 1895 特种冶炼着品倮程 2感应炉熔炼 冶金工程学院 主讲人: 张朝晖崔雅茹李小明

西安建筑科技大学 特种冶炼精品课程 2 感应炉熔炼 冶金工程学院 主讲人： 张朝晖 崔雅茹 李小明

主要内容 Induction Melting 2.1感应炉工作原理及设备 +22感应炉熔炼的特点 23感应炉熔炼原理 +2.4感应炉恰炼用原材料 +25感应炉冶炼用坩埚 +26中频感应炉熔炼工艺 +27感应炉冷炼的成分控制 xi' an University of Architecture and Technology

2 主要内容  2.1 感应炉工作原理及设备  2.2 感应炉熔炼的特点  2.3 感应炉熔炼原理  2.4 感应炉冶炼用原材料  2.5 感应炉冶炼用坩埚  2.6 中频感应炉熔炼工艺  2.7 感应炉冶炼的成分控制 Induction Melting

21感应炉工作原理及设备 21.1感应炉工作原理 (1)感应加热的原理 感应炉的原理是依据下述两个电学的基本定律: 法拉第电磁感应定律 E q E-闭合回路中的感应电动势瞬时值,V; -磁通量数,wb; t-时间,s xi' an University of Architecture and Technology

3 2.1 感应炉工作原理及设备 感应炉的原理是依据下述两个电学的基本定律： d E dt    2.1.1 感应炉工作原理  法拉第电磁感应定律 E -闭合回路中的感应电动势瞬时值，V; -磁通量数，wb； t - 时间，s （1）感应加热的原理

211感应炉工作原理—感应加热的原理 >焦耳-楞次定律(又称作电流热效应原理) Q=0.24 Rt Q-为焦耳-楞次热,J; 1-为电流强度,A; R-为导体的电阻,g; t-为导体的通电时间,S xi' an University of Architecture and Technology

4 焦耳-楞次定律（又称作电流热效应原理） Q = 0.24 I 2 Rt Q- 为焦耳-楞次热，J; I -为电流强度，A; R-为导体的电阻，Ω; t -为导体的通电时间，s。 2.1.1 感应炉工作原理——感应加热的原理

21.1感应炉工作原理—感应加热的原理 利用交变电流作用到感应线圈产生交变磁场,变磁 场在炉料上感应出交变的电流—“涡流”,炉料就是 靠“涡流”加热并熔化的 3 5 1-电源 2-电容器 6 3-真空室;4-坩埚 5-金属材料;6-感应器 感应加热基本模型 5 xi' an University of Architecture and Technology

5 利用交变电流作用到感应线圈产生交变磁场，变磁 场在炉料上感应出交变的电流——“涡流”，炉料就是 靠“涡流”加热并熔化的 真空感应加热基本原理 感应加热基本模型 1-电源 ２-电容器 ３-真空室； 4-坩埚 ５-金属材料；6-感应器 2.1.1 感应炉工作原理——感应加热的原理

211感应炉工作原理—感应加热的原理 金属炉料中产生的感应电动势 E=4.44gf'n(V Φ一交变磁场的磁通量,Wb; f一交变电流的频率,Hz; n一炉料所形成回路的匝数,通常n=1 >金属炉料中产生的感应电流 E A或者写成 4.44@ R R一金属炉料的有效电阻,Ω xi' an University of Architecture and Technology

6  金属炉料中产生的感应电动势 E=4.44Ф·f ·n （V） Ф—交变磁场的磁通量，Wb； f —交变电流的频率， Hz; n—炉料所形成回路的匝数，通常 n=1。  金属炉料中产生的感应电流 R—金属炉料的有效电阻, Ω. 4.44 f I R  A 或者写成  E I r   2.1.1 感应炉工作原理——感应加热的原理

2.1.1感应炉工作原理—感应加热的原理 炉料的加热速率,取决于感应电流、炉料的有效电阻以 及通电时间。而感应电流又取决于感应电动势的大小 即穿过炉料的磁通量的大小和交变电流的频率 +而感应电流的大小取决于金属炉料料块的大小、炉料的 导电性质以及装料的密实程度,不同炉料要求频率不同。 感应炉频率与炉子容量关系 电源频率/Hz50-60 150-180 500 1000 3000 10000 炉子容量 0.7-4500.18-120 042200158031600103 感应炉频率与炉料块度关系 电源频率/Hz501504001000250400800 最佳块度/m219438126252775448930.6024481836 xi' an University of Architecture and Technology

7  炉料的加热速率，取决于感应电流、炉料的有效电阻以 及通电时间。而感应电流又取决于感应电动势的大小， 即穿过炉料的磁通量的大小和交变电流的频率。  而感应电流的大小取决于金属炉料料块的大小、炉料的 导电性质以及装料的密实程度，不同炉料要求频率不同。 2.1.1 感应炉工作原理——感应加热的原理 电源频率 / Hz 50 150 400 1000 2500 4000 8000 最佳块度 / ㎜ 219-438 126-252 77-154 48-96 30-60 24-48 18-36 电源频率/ Hz 50-60 150-180 500 1000 3000 10000 炉子容量/t 0.7-450 0.18-120 0.04-22 0.015-8 0.003-1.6 0.001-0.3 感应炉频率与炉子容量关系 感应炉频率与炉料块度关系

211感应炉工作原理—电磁搅拌作用 +当炉料中流过感应电流时,必然会受到电磁力的作用。 使金属炉料产生定向运动;即“电磁搅拌”作用 b 感应炉的四区和两区电磁搅拌 a-单向供电、两段四区搅拌;b-两相供电整体搅拌;c-三相供电整体搅拌; 8 xi' an University of Architecture and Technology

8  当炉料中流过感应电流时，必然会受到电磁力的作用。 使金属炉料产生定向运动；即“电磁搅拌”作用。 2.1.1 感应炉工作原理——电磁搅拌作用 感应炉的四区和两区电磁搅拌 a- 单向供电、两段四区搅拌; b- 两相供电整体搅拌; c- 三相供电整体搅拌；

2.1.2感应炉冶炼设备 感有 工频炉50或60H1用于熔炼铸铁 应炉 无芯 高频炉10-300KHz,用于小型试验研究 中频炉150-100001z 中频炉可熔炼精密合金、高温合金、特殊钢以及高合金钢等 这里重点介绍中频感应炉设备 xi' an University of Architecture and Technology

9 2.1.2 感应炉冶炼设备 这里重点介绍中频感应炉设备 感 应 炉 有芯 无芯 工频炉 高频炉 中频炉 50或60Hz, 用于熔炼铸铁 10-300KHz,用于小型试验研究 150-10000Hz 中频炉可熔炼精密合金、高温合金、特殊钢以及高合金钢等

2.12感应炉冶炼设备 中频感应炉的配套设备 +电源及电器控制系统 炉体部分(框架、炉盖、感应器、坩埚、 磁轭和型钢构架等部件); 倾炉机构 +水冷系统 10 xi' an University of Architecture and Technology

10 中频感应炉的配套设备  电源及电器控制系统  炉体部分（框架、炉盖、感应器、坩埚、 磁轭和型钢构架等部件 ）；  倾炉机构  水冷系统 2.1.2 感应炉冶炼设备