【正文】 .......... 3 裝料 ....................................................................................................................... 3 熔化期 .................................................................................................................... 3 精煉期 .................................................................................................................... 3 精煉溫度 ...................................................................................................... 4 真空度 .......................................................................................................... 4 精煉時間 ...................................................................................................... 4 出鋼和澆注 ............................................................................................................. 5 3 10kg真空中頻感應爐設計理論計算 ......................................................................... 6 計算所需要的原始數(shù)據(jù) ........................................................................................... 6 配料計算 ................................................................................................................ 7 全部使用新料 ............................................................................................... 7 使用部分返回料 ............................................................................................ 9 真空感應爐爐襯耐火材料 ....................................................................................... 9 真空感應爐用耐火材料的工作條件和特點 ..................................................... 9 感應爐坩堝材質 ............................................................................................ 9 坩堝制作方法 ............................................................................................. 10 坩堝尺寸計算 ....................................................................................................... 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 感應器 .................................................................................................................. 12 確定感應器的直徑 ...................................................................................... 12 確定感應器的有用功率 ............................................................................... 13 確定感應器的高度 ....................................................................................... 13 感應器截面形狀的選擇 ............................................................................... 14 感應線圈銅管匝數(shù)的計算 ............................................................................ 14 電源頻率的選擇 ................................................................................................... 15 磁軛 ..................................................................................................................... 17 水冷系統(tǒng) .............................................................................................................. 19 感應器與爐料系統(tǒng)的熱計算 .................................................................................. 20 傾爐機構 ............................................................................................................ 22 真空系統(tǒng) ............................................................................................................ 23 爐殼 ................................................................................................................... 23 結 論 ............................................................................................................................. 25 XXXXXXXXXXXXX（論文） 目 錄 II 參 考 文 獻 ................................................................................................................... 26 結 論 ............................................................................................................................. 27 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 1 緒 論 1 1 緒 論 真空中頻感應爐概述 真空感應熔煉（ VIM）就是在真空條件下，利用電磁感應在金屬液導體內產生渦流加熱爐料 進行熔煉的方法。一般應用于金屬及合金的冶煉、提純、精煉及處理。 近年來，我國鑄件常量一直位居世界首位，連續(xù)幾年位居世界第一。 真空感應熔煉爐設計特點 在設計、制造和使用真空感應爐時，應緊緊抓著 “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。這時微量有害雜質元素繼續(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、精煉時間、精煉真空度。熔點 tR 的計算公式如下： 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，提高真空度將促進碳的脫氧反應。對于 [O]含量，因為有坩堝材料的供氧，所以金屬熔池中的氧含量隨著精煉時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）時的電阻率 ρL= 歐姆 根據(jù)熔煉 工藝特點確定元素回收率 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，具有良好的化學穩(wěn)定性，不易與金屬熔渣及其熔化時所存在的成分等發(fā) 生反應。常用坩堝材料的允許使用最高工作溫度見 表 。 本課題所設計的真空感應爐容量為 10kg，因此，本課題選擇在爐外成形預制坩堝。坩堝內徑應上大下小，一般錐度應大于 1%，但為增加坩堝強度及便于制作感應器， 坩堝外經應該大小一致?？傊?，感應器 線圈 與爐料之間的距離，即爐襯的厚度，應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]。在這取 。對于本課題設計的真空感應爐取， H1===（厘米） 坩堝的各項尺寸如下圖所示（單位：厘米）： 圖 圓形無芯坩堝各項具體尺寸 感應器截面形狀的選擇 感應 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、長方形管、偏心方空管和偏心圓孔管等。從經濟上的合理性以及由電磁場理論推出的電能損失最小條件考慮，都要求感應器面對爐料一側的銅管壁厚，即所謂最佳壁厚 δj=， Δ 為電流滲透深度，實際上XXXXXXXXXXXXXX（論文） 3 10kg 真空中頻感應爐設計理論 計算 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 的關系曲線 前面一算出 δc/D=，則 D/2δc=2,從上圖。 因為 D/2δc 與熱效率成正比，與電效率成反比，所以，為提高感應加熱的效率，頻率與爐容有個合適的關系。設置磁軛后，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 ，感應器兩端的電壓為 220V，磁軛內磁感應強度的大小取 1000， W1=10。這兩部分熱量有冷卻水帶走，冷卻水的另外一個作用是降低銅感線圈的電阻。有時，為更精確，則按加熱過程的平均值計算。 爐底也可以看成是由兩層組成的，因此