2-2真空熔炼炉.ppt

保温炉衬 保温、节能； 形状有圆形和方形； 金属反射屏： 钨、钽、钼、不锈钢 厚壁式炉衬： 石墨毡厚壁炉衬； 陶瓷纤维毡厚壁炉衬； 混合毡厚壁炉衬。 电极 电极的作用 导电—将低压大电流输入加热体； 绝缘—由玻璃层压板、聚四氟乙烯实现与炉体的绝缘； 密封—由真空橡胶实现与炉体的静密封； 水冷—由水带走电极的发热量，保证其正常工作。 材料：紫铜—导电好，导热好。 结构：固定电极、可调电极。 感应炉真空系统 以油扩散泵为主泵的高真空系统； 以油增压泵为主泵的中真空系统。 电磁全悬浮熔炼 炉体转动型自耗炉 凝壳炉结构组成 邻近效应 当通有交流电的两个导体相互靠近时，由于相互作用，其中的电流重新分布。 电流同向时，导体外侧电流密度内侧； 电流反向时，导体内侧电流密度外侧。 圆环效应 通以交流电的线圈，其内部电流重新分布， 并且内侧电流密度大于外侧的电流密度。 只有导体直径d足够大， 而圆环直径D较小时， 圆环效应才会明显表现出来。 综合效应 感应器—圆环效应，电流集中在圆环内侧； 熔材—集肤效应，电流集中在熔材的外侧； 感应器与熔材—邻近效应，电流方向相反，使电流集中在两者靠近的一侧。 综合效应—电流集中在感应器内侧和熔材的外侧。 感应熔炼的综合效应 电动力效应 带电导体在磁场中受力（电动力）遵守左手定则，力的大小为： 式中：P2—炉料吸收的功率； f—电流频率； K—系数。 电搅拌原理 * * 真空感应炉结构 炉子结构与组成 炉体 外壳、合金加料箱、观察、取样装置、测温装置、坩埚、感应器、铸锭系统、翻转机构 真空系统 泵、阀门、阱、管路、检测仪表 电源电控系统 变频电源、电控柜、汇流排 冷却系统 泵、阀门、管路、检测仪表 * * 感应炉的分类 按结构分： 1）卧式炉 中、大型炉子，便于检修和操作 2）立式炉 中小型炉子,熔炼量=25公斤 3）炉体倾动式 坩埚与炉体无相对运动 4）下铸式(底漏式) 坩埚和炉体都静止 感应炉的分类（2） 感应炉的分类（3） 感应炉的分类（4） 感应熔炼的特点 整体保持液态 便于加入合金元素,合金化方便 便于搅拌,使温度均匀,物化反应充分 自搅拌 合金收得率高，烧损少 功率调节方便 通过并联电容,改变功率因数,调节功率 熔炼成本偏高 真空感应炉的主要结构 炉体 有足够的强度和刚度 气密性 选用非磁性材料 坩埚 材料小的线膨胀系数 较高的机械强度 材料良好的化学稳定性 良好的电绝缘性 材料放气量小 真空感应炉的结构—感应器 感应器：感应炉的核心部件，承担电能输入和能量转换任务，建立强的交变磁场，实现浇铸。 满足电工要求—一定的安匝数 满足机械要求 满足水冷要求 满足绝缘要求 空心紫铜管绕制，中间通冷却水 * * 冷坩埚半悬浮熔炼 3) 真空电弧炉 在真空中利用电弧放电产生的热量来加热和熔炼金属。 金属电极在直流电弧高温作用下，迅速熔化并在水冷结晶器内进行再凝固。 液态金属以熔滴的形式通过5000k的电弧区向结晶器滴落，使金属得到精炼； 达到净化金属、改善结晶结构，提高材料性能的目的。 电极为负极，熔池为阳极。 电弧熔炼的特点 优点 熔炼不受耐火材料、大气和铸模的污染； 可以生产大尺寸、大吨位金属锭； 快速定向结晶，可消除缩孔、偏析和中心疏松。 缺点 电极制造困难； 锭子为柱状晶，沿径向变化，晶粒较大。 真空电弧炉的分类 自耗电炉： 电极由被熔材料制成,在熔炼过程中逐渐消耗,熔化后滴进结晶器中冷凝成锭。 非自耗电炉： 电极由钨等高熔点材料制成,在炉料熔炼过程中基本不消耗。 非自耗炉有电极污染、电弧稳定性差、熔炼速度慢、合金成分比例难于控制。 电弧炉的组成 炉壳 电极杆及传动装置（电机、减速器） 观察装置 坩埚及水冷系统 真空系统、水冷系统 液压系统（炉体的升降和转动） 气动系统（阀门、电极卡头） 电源设备、控制系统 设备庞大，机械化、自动化程度高 直流电机用于正常熔炼交流电机用于快速提升和装卸电极 坩埚及其水冷 （1）坩埚作用 结晶器、热交换器、放电电极 （2）要求 导热、导电性好，材料—紫铜、无氧铜、钢 足够的刚度和强度 整体式—适用于小炉，翻倒脱锭 活底式—便于清除水锈和水垢 脱锭式—熔池始终处于坩埚口处，污染少 坩埚结构形式 防暴装置 观察装置 观察装置 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China * * 真空应用Vacuum Application 主讲： 王