【正文】 Technology Development Centre (NFTDC).2011 [15] N. P. Pozdeev．Utilization of scrap for production of steel 000Kh18N12 in the vacuum induction furnace[J].Springer Journal．2005 [16]Yu. V. Tarakanov amp。 最后感謝我的全班同學(xué)，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，是我們默契的配合創(chuàng)造了我們的小家。當(dāng)然，這次畢業(yè)論文能得以順利完成，離不開指導(dǎo)老師的大力幫助。外層爐殼直徑和高度我們分別取71厘米和98厘米。因此，本課題設(shè)計的真空感應(yīng)爐的工作真空度為1Pa。 真空度的劃分真空度壓強/Pa真空度壓強/Pa低真空105~103超高真空105~1010中真空~103極高真空1010高真空101~105真空感應(yīng)爐的真空系統(tǒng)主要包括兩部分，即真空機主和測量儀表，還有一些輔助設(shè)施，如真空閥門和密封原件等。這種機構(gòu)適用于小容量感應(yīng)爐。其他未考慮的損失，包括爐襯的蓄熱損耗，稱為雜散損耗，一般雜散損耗等于前述損耗的5%~10%。一般為60~100℃，在這取80℃； 則 PC=+= (千瓦) 2）計算爐料通過爐口的輻射熱損失 爐口的輻射熱損[1] 式 （） 式中 t0——環(huán)境溫度，℃。 tx——感應(yīng)器內(nèi)表面溫度，℃。 冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計要點是：對大功率感應(yīng)爐，每一循環(huán)水回路應(yīng)設(shè)置2臺水泵，1臺備用；為確保安全運行，應(yīng)采用如下措施： （1）設(shè)置高位應(yīng)急水箱，以備斷電后用水； （2）與自來水管路構(gòu)成自動切換； （3）冷卻水流速一般小于4m/s，水溫應(yīng)小于80℃； （4）冷卻水流路中應(yīng)設(shè)有壓力、水溫和流量保護。為了減少漏磁，則磁軛個數(shù)越多越好。［形約束外散磁通的效果很好，但裝卸感應(yīng)器較難，多用于中小型爐子。 感應(yīng)爐頻率與爐子容量關(guān)系[2]頻率 /Hz50~60150~1805001000300010000爐子容量/t~450~120~22~8~~ 電源電壓與爐容同樣也有個合適的關(guān)系?？傻?，k=。熔煉工藝要求加熱溫度均勻，同時考慮功率密度和攪拌力。各種頻率下銅管壁厚的最佳值和一般選用值見下表。 感應(yīng)器用銅材截面形狀無芯真空感應(yīng)爐一般采用密繞的圓筒形狀。 τR——爐料的熔煉時間，小時；?？傊?，感應(yīng)器線圈與爐料之間的距離，即爐襯的厚度，應(yīng)在保證爐襯具有足夠長的使用壽命和較高的熱效率的條件下盡可能短，以提高爐子的電效率和功率因素[3]。坩堝內(nèi)徑應(yīng)上大下小，一般錐度應(yīng)大于1%，但為增加坩堝強度及便于制作感應(yīng)器，坩堝外經(jīng)應(yīng)該大小一致。本課題所設(shè)計的真空感應(yīng)爐容量為10kg，因此，本課題選擇在爐外成形預(yù)制坩堝。Al2O3復(fù)合氧化物、石墨等，但用于制作酸性坩堝的材料只有氧化硅。 真空感應(yīng)爐爐襯耐火材料 真空感應(yīng)爐用耐火材料的工作條件和特點在冶煉過程中爐襯耐火材料反復(fù)受到急冷急熱，金屬液對爐襯耐火材料產(chǎn)生強烈的機械沖刷，而且爐襯材料的溫度梯度非常大。鋁、工業(yè)純鐵和鉻鐵中含有硅，忽略鋁中的含量，工業(yè)純鐵的量按照估計值帶入，則硅鐵量為: [（）%]247。 配料計算 在真空感應(yīng)爐熔煉中，要將多余的元素（包括磷、硫等雜質(zhì)）去除，要比電弧爐熔煉時困難的多。對于大型連續(xù)式真空感應(yīng)爐，鑄錠可以讓它在真空下冷卻。而對于小型爐，~1Pa范圍內(nèi)。但精煉期的溫度不能過高，防止鋼液與坩堝之間反應(yīng)加劇。應(yīng)做到均勻、緩慢，以免鋼液產(chǎn)生噴濺，加入后用大功率攪拌鋼液1~2min，以加速合金的熔化和分布均勻。h12. 精煉期精煉期的主要任務(wù)是提高金屬液的純度以及進行合金化操作。熔化初期，由于感應(yīng)電流的集膚效應(yīng)，爐料逐層熔化。加料時，嚴(yán)禁使用潮濕的爐料，以免影響成品的質(zhì)量和在熔煉時發(fā)生噴濺。例如，石墨作坩堝材料。很多國內(nèi)鋼鐵公司、鑄造企業(yè)乃至高校和研究院，都在增添多功能真空感應(yīng)爐，可以認(rèn)為，多功能真空感應(yīng)爐具有廣泛的應(yīng)用前景。中國的真空冶煉在20世紀(jì)50年代后期開始的，到目前，我國的真空冶金已經(jīng)處在快速發(fā)展階段。與其他冶煉方法相比，真空感應(yīng)爐熔煉能夠精確控制所煉鋼種或合金的成分；鋼或合金中氣體和非金屬夾雜物的含量水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他熔煉方法；真空感應(yīng)爐的溫度相對來說比較容易控制，而控制壓力水平就是真空感應(yīng)爐最顯著的特點。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，對材料的性能要求越來越高，真空感應(yīng)爐冶煉為新材料的生產(chǎn)提供了保證，滿足了市場需求。因此，多方面提高我國冶煉設(shè)備的裝備水平及其技術(shù)水平是十分必要的。在感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)尖角、銳棱等部位，位于爐內(nèi)的所有帶電體的表面都應(yīng)該圓滑并經(jīng)絕緣處理，以避免真空放電。此外，隨著我國對真空冶煉的研究，提高鑄造用鋼合金鋼產(chǎn)品的質(zhì)量，得到高水平的產(chǎn)品，從而提高國防事業(yè)以及人民生活質(zhì)量，因此研究真空冶金具有很多實際意義。這種熱裝料法的優(yōu)點是可以用較差的爐料，在熔煉爐內(nèi)可以除磷和硫等雜質(zhì)，感應(yīng)爐內(nèi)省去了熔煉期，總的冶煉時間可以縮短1/3，大大提高了大型真空感應(yīng)爐的生產(chǎn)效率。活潑元素的加入順序為Al、Ti、Zr、B、Re。 精煉溫度 精煉溫度影響坩堝內(nèi)所進行的所有的反應(yīng)。但是，過高的真空度將會導(dǎo)致坩堝耐火材料與金屬液相互作用的加劇，合金元素的損失增大。 出鋼和澆注 合金化結(jié)束后，坩堝中金屬液達到目標(biāo)成分和溫度后，真空室內(nèi)的真空度也符合技術(shù)要求的規(guī)定，即可以出鋼。厘米[7]；⑥相對導(dǎo)磁率：冷態(tài)μrL=，熱態(tài)μrR=；⑦爐料的比重：冷態(tài)γL=，熱態(tài)γR=，克/厘米3。 合金元素回收率和需要量[2]計算內(nèi)容化學(xué)成分 ω/%CSiMnCrNiSP回收率 P/%≤50909598100100100需要量/kg 9 各種爐料需要量計算如下：電解鎳 9247。 假設(shè)鋼液澆注成1只重量為9kg的鋼錠，并假設(shè)鋼液在熔煉及澆注過程損失率為10%，則裝入量為： m=9= (kg)。 ⑤ 資源豐富，便宜，而且材料要不容易“放氣”。cm3MgOCaOSiO2Fe2O3+Al2O3197~98≤≤≤≤296~97≤≤≤≤394~96≤≤≤≤492~94≤≤≤≤，2級產(chǎn)品可用作真空感應(yīng)爐坩堝材料,本設(shè)計選擇2級電熔鎂砂。對于真空感應(yīng)爐來說，則要求有較大的爐室容積。 感應(yīng)器感應(yīng)器（感應(yīng)線圈）是真空感應(yīng)爐的關(guān)鍵部分，電源通過感應(yīng)器把功率傳遞到冶煉的金屬爐料中。PR值決定于生產(chǎn)、金屬的熱容量及爐子的熱效率。 感應(yīng)器的高度H1可以由已選定的熔體高度H求得，因為感應(yīng)器要保證坩堝內(nèi)部的爐料充分加熱，就必須使所有爐料處于感應(yīng)器產(chǎn)生的電磁場中。因此，感應(yīng)器要用空心銅管制成，里面通水冷卻。為了簡便，本課題取感應(yīng)線圈的聯(lián)組數(shù)NZ=1。 從上式看出，感應(yīng)器內(nèi)電流保持不變時，電流頻率越大，單位面積的金屬接收功率越高，即熱效率高。從上式中可知，ΔT與Kt有關(guān)，Kt與D/2δc的值有關(guān)，當(dāng)D/2δc增大，Kt值迅速增大。 磁軛在中頻感應(yīng)器的外部，磁軛主要起屏蔽作用，以約束感應(yīng)器的漏磁通向外發(fā)散，以防止?fàn)t殼、爐架和其他金屬結(jié)構(gòu)發(fā)熱的作用。 式（） 式（） 2. 磁通量的總截面積AF[1] 式（）式中 Kl——漏磁系數(shù)，其值取決于感應(yīng)器外側(cè)磁通通過磁軛部分的多少，一般 ~； kF——硅鋼片的疊片系數(shù)，~； Ui——感應(yīng)器兩端的電壓，伏； Bm——磁軛內(nèi)磁感應(yīng)強度的大小，對于中頻來說，可取500~4000高斯，頻 率高者取小值； Wl——感應(yīng)器每一并聯(lián)路的匝數(shù)，若并聯(lián)組數(shù)NZ=1，則Wl就是感應(yīng)器的 總匝數(shù)，即Wl=W。爐料也向感應(yīng)線圈傳遞熱量。通常按爐料達到最終溫度，即澆注溫度tJ時的熱穩(wěn)定狀態(tài)計算。度； D1——感應(yīng)器內(nèi)徑，； D3——坩堝外徑。因此，為了使計算結(jié)果更符合實際，可以根據(jù)操作情況，把計算結(jié)果乘以系數(shù)（~）。 傾爐機構(gòu) 傾爐機構(gòu)的設(shè)計一般應(yīng)根據(jù)承受載荷的情況，計算爐體傾側(cè)力矩，來設(shè)計出軸承，在選擇其動力系統(tǒng)，在這本課題就不去計算這些，直接選擇常用的傾爐機構(gòu)。 本課題設(shè)計的真空感應(yīng)爐容量為10kg，因此本課題的輕料機構(gòu)選擇絲杠傳動機構(gòu)。常見的配置一種為兩級真空泵配置，前級使用機械泵，后級使用羅茨泵或油擴散泵；另一種為三級真空泵配置，機械泵—羅茨泵—油擴散泵。本課題設(shè)計的真空裝置感應(yīng)圈坩堝和錠模裝在同一熔煉室內(nèi)，由于坩堝在熔煉室內(nèi)翻轉(zhuǎn)澆注，熔煉石容納了機械和液壓機構(gòu)，感應(yīng)圈的冷卻水管線和電纜也占用室內(nèi)空間。 N. P. steel in vacuum induction furnaces using a liquid charge [J].Springer Journal . (11) XXXXXXXXXXXXXXXXXX 致 謝