【正文】 .......... 3 裝料 ....................................................................................................................... 3 熔化期 .................................................................................................................... 3 精煉期 .................................................................................................................... 3 精煉溫度 ...................................................................................................... 4 真空度 .......................................................................................................... 4 精煉時(shí)間 ...................................................................................................... 4 出鋼和澆注 ............................................................................................................. 5 3 10kg真空中頻感應(yīng)爐設(shè)計(jì)理論計(jì)算 ......................................................................... 6 計(jì)算所需要的原始數(shù)據(jù) ........................................................................................... 6 配料計(jì)算 ................................................................................................................ 7 全部使用新料 ............................................................................................... 7 使用部分返回料 ............................................................................................ 9 真空感應(yīng)爐爐襯耐火材料 ....................................................................................... 9 真空感應(yīng)爐用耐火材料的工作條件和特點(diǎn) ..................................................... 9 感應(yīng)爐坩堝材質(zhì) ............................................................................................ 9 坩堝制作方法 ............................................................................................. 10 坩堝尺寸計(jì)算 ....................................................................................................... 10 確定坩堝的總體積和金屬液的體積 .............................................................. 10 確定坩堝幾何尺寸 ....................................................................................... 11 感應(yīng)器 .................................................................................................................. 12 確定感應(yīng)器的直徑 ...................................................................................... 12 確定感應(yīng)器的有用功率 ............................................................................... 13 確定感應(yīng)器的高度 ....................................................................................... 13 感應(yīng)器截面形狀的選擇 ............................................................................... 14 感應(yīng)線圈銅管匝數(shù)的計(jì)算 ............................................................................ 14 電源頻率的選擇 ................................................................................................... 15 磁軛 ..................................................................................................................... 17 水冷系統(tǒng) .............................................................................................................. 19 感應(yīng)器與爐料系統(tǒng)的熱計(jì)算 .................................................................................. 20 傾爐機(jī)構(gòu) ............................................................................................................ 22 真空系統(tǒng) ............................................................................................................ 23 爐殼 ................................................................................................................... 23 結(jié) 論 ............................................................................................................................. 25 XXXXXXXXXXXXX（論文） 目 錄 II 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................................... 26 結(jié) 論 ............................................................................................................................. 27 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 1 緒 論 1 1 緒 論 真空中頻感應(yīng)爐概述 真空感應(yīng)熔煉（ VIM）就是在真空條件下，利用電磁感應(yīng)在金屬液導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流加熱爐料 進(jìn)行熔煉的方法。一般應(yīng)用于金屬及合金的冶煉、提純、精煉及處理。 近年來，我國(guó)鑄件常量一直位居世界首位，連續(xù)幾年位居世界第一。 真空感應(yīng)熔煉爐設(shè)計(jì)特點(diǎn) 在設(shè)計(jì)、制造和使用真空感應(yīng)爐時(shí)，應(yīng)緊緊抓著 “真空 ”這一特性。如果采用石墨坩堝，那么選擇的工作頻率應(yīng)使電流在石墨中的投入深度等于坩堝厚度的 ~2 倍 [3]。易氧化的的爐料，應(yīng)在金屬液脫氧良好的條件下加入；為減少易揮發(fā)元素的揮發(fā)損失，可以以合金的形式加入金屬熔池中，或在熔煉池中充入一定量的惰性氣體 （如氦氣） ，以保持一定的爐內(nèi)壓力。如果熔化速度過快，氣體將急劇地從鋼液析出，容易引起鋼液噴濺。這時(shí)微量有害雜質(zhì)元素繼續(xù)揮發(fā)，夾雜 物部分分解去除。精煉期的主要工藝參數(shù)有精煉 溫度、精煉時(shí)間、精煉真空度。熔點(diǎn) tR 的計(jì)算公式如下： tR=153565[C]+30[P]25[S]20[Ti]8[Si]7[Cu]5[Mn][Ni][Al]2[V][Mo] [Cr][Co]1[W]1300[H]90[N]80[B]80[O]5[Ce][Ni] 真空度 真空熔煉的精煉期，提高真空度將促進(jìn)碳的脫氧反應(yīng)。對(duì)于 [O]含量，因?yàn)橛雄釄宀牧系墓┭酰越饘偃鄢刂械难鹾侩S著精煉時(shí)間的變化取決于脫氧速度與供氧速率之和 。度 [7]； ④ 爐料在冷態(tài)（常溫）時(shí)的電阻率 ρL= 歐姆 根據(jù)熔煉 工藝特點(diǎn)確定元素回收率 P列于表 中。%=(kg) 由硅鐵帶入的碳、硫、磷、錳量為： C %＝ (kg) ； S %＝ (kg)； P %＝ (kg)； Mn %＝ (kg) 同理，點(diǎn)解錳量為： [（ ） %]247。因此， 爐襯耐火材料必須具有以下特性 [10]： ① 具有足夠高的耐火度和荷重軟化溫度，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不易與金屬熔渣及其熔化時(shí)所存在的成分等發(fā) 生反應(yīng)。常用坩堝材料的允許使用最高工作溫度見 表 。 本課題所設(shè)計(jì)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。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(qiáng)度及便于制作感應(yīng)器， 坩堝外經(jīng)應(yīng)該大小一致?？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(zhǎng)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]。在這取 。對(duì)于本課題設(shè)計(jì)的真空感應(yīng)爐取， H1===（厘米） 坩堝的各項(xiàng)尺寸如下圖所示（單位：厘米）： 圖 圓形無芯坩堝各項(xiàng)具體尺寸 感應(yīng)器截面形狀的選擇 感應(yīng) 線圈 材料一般都 選 銅管，銅管可以由各種形狀：圓管、扁圓管、方形管、長(zhǎng)方形管、偏心方空管和偏心圓孔管等。從經(jīng)濟(jì)上的合理性以及由電磁場(chǎng)理論推出的電能損失最小條件考慮，都要求感應(yīng)器面對(duì)爐料一側(cè)的銅管壁厚，即所謂最佳壁厚 δj=， Δ 為電流滲透深度，實(shí)際上XXXXXXXXXXXXXX（論文） 3 10kg 真空中頻感應(yīng)爐設(shè)計(jì)理論 計(jì)算 15 一般可取 δj 即可。選擇頻率的重要依據(jù)是加熱效率和溫度分布。 圖 K 與 D/2δC 的關(guān)系曲線 前面一算出 δc/D=，則 D/2δc=2,從上圖。 因?yàn)?D/2δc 與熱效率成正比，與電效率成反比，所以，為提高感應(yīng)加熱的效率，頻率與爐容有個(gè)合適的關(guān)系。設(shè)置磁軛后，爐子的電效率和功率因數(shù)均有所改善。 漏磁系數(shù)取 ，硅鋼片的疊片系數(shù)取 ，感應(yīng)器兩端的電壓為 220V，磁軛內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小取 1000， W1=10。這兩部分熱量有冷卻水帶走，冷卻水的另外一個(gè)作用是降低銅感線圈的電阻。有時(shí)，為更精確，則按加熱過程的平均值計(jì)算。 爐底也可以看成是由兩層組成的，因此