【正文】 料，即選用 H1=(~)H 式（） 按上式得到的H1值，對(duì)融鋁、鎂、鋅感應(yīng)爐取小值，熔銅、鋼、鑄鐵感應(yīng)爐取較大值。 感應(yīng)器用銅材截面形狀無(wú)芯真空感應(yīng)爐一般采用密繞的圓筒形狀。 感應(yīng)線圈銅管匝數(shù)的計(jì)算感應(yīng)器傳遞功率的能力取決于電流通過(guò)感應(yīng)器所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度，也即感應(yīng)線圈的匝數(shù)。這一部分損失將變?yōu)楹艽蟮臒幔由嫌杀蝗劢饘偻ㄟ^(guò)爐襯傳來(lái)的熱量，就使得在一般情況下必須對(duì)感應(yīng)器進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。 感應(yīng)器在工作時(shí)，由于集膚效應(yīng)，電流大部分集中在向著爐料的一側(cè)。各種頻率下銅管壁厚的最佳值和一般選用值見下表。應(yīng)為XL=ωL=R=ρl/d0，銅管的長(zhǎng)度為[2]： 式（）式中 d0——銅管的直徑，； L——諧振電路的電感，104哼； ρ——銅管的電阻率，則銅線圈內(nèi)水流股的半徑： 下面計(jì)算感應(yīng)線圈的匝數(shù)，感應(yīng)線圈匝數(shù)為 式（） 因?yàn)楦袘?yīng)器的每一匝之間并不是緊挨著的，在這匝數(shù)取為12圈。 電源頻率的選擇 真空感應(yīng)爐加熱的電流頻率可在50Hz~10MHz范圍內(nèi)，工頻真空感應(yīng)爐頻率在50Hz以下，中頻真空感應(yīng)爐平率在50~10000Hz內(nèi)，高頻真空感應(yīng)爐頻率在10000Hz以上。熔煉工藝要求加熱溫度均勻，同時(shí)考慮功率密度和攪拌力。因此，選擇電源頻率最終需要考慮綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。 I——感應(yīng)器中的電流，A； ω——感應(yīng)器1cm長(zhǎng)度上的匝數(shù)； k——小于1的修正系數(shù)； μ——被加熱物體的相對(duì)磁導(dǎo)率； ρ——被加熱物體電阻率，； f——電流頻率，Hz。K與D/2δC 成正比關(guān)系。可得，k=。當(dāng)感應(yīng)加熱圓柱形導(dǎo)體時(shí)由于集膚效應(yīng)，只有表面會(huì)快速升溫，兒中心部分則需要靠熱傳導(dǎo)，從表面高溫區(qū)向內(nèi)部低溫區(qū)傳導(dǎo)熱量。K）； Kt——小于1的修正系數(shù)； P0——被加熱物體表面功率，W/cm2； Pr——被加熱物體的散熱損失，W/cm2。ΔT越小，工作溫度越趨于平均，有利于提高電效率。 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(gè)合適的關(guān)系。 電源電壓與爐子容量關(guān)系[1]爐子容量/kg250250~500500~30003000~8000電源電壓/V220,380750~15001000~20001500~3000本課題設(shè)計(jì)爐子容量為10kg，因此感應(yīng)爐頻率選擇2500Hz，電壓選擇220V。厘米； μ——被加熱物體的相對(duì)磁導(dǎo)率； f——電流頻率，Hz。設(shè)置磁軛后，爐子的電效率和功率因數(shù)均有所改善。［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。磁軛還起著支撐和固定感應(yīng)器的作用，在爐子工作和翻轉(zhuǎn)時(shí)使感應(yīng)器不發(fā)生松動(dòng)。為了使磁力線均勻分布，磁軛也應(yīng)盡可能均勻地分布于感應(yīng)器的圓周上，一疊片厚度應(yīng)大于其寬度，這樣有利于導(dǎo)引磁力線[3]。，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。為了減少漏磁，則磁軛個(gè)數(shù)越多越好。 式（） 根據(jù)每個(gè)磁軛的面積和感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)尺寸從便于施工安裝，又能減少漏磁出發(fā)選擇測(cè)形狀和尺寸如下： L型磁軛 式（）式中 ——每片硅鋼片厚度，厘米，； ——磁軛沿感應(yīng)爐圓周方向的寬度，即疊片厚度，取5厘米； ——硅鋼片的疊片系數(shù)，~。感應(yīng)線圈電阻發(fā)熱相當(dāng)可觀，約占電爐有用功率的20%左右。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。 冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：對(duì)大功率感應(yīng)爐，每一循環(huán)水回路應(yīng)設(shè)置2臺(tái)水泵，1臺(tái)備用；為確保安全運(yùn)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(lái)水管路構(gòu)成自動(dòng)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(hù)?！?； ΔT——冷卻水進(jìn)出口溫度差。感應(yīng)熔煉爐的熱損失功率PS主要包括兩部分：通過(guò)爐底和爐襯的傳導(dǎo)熱損失PC和爐料通過(guò)爐口的輻射熱損失Pf。有時(shí)，為更精確，則按加熱過(guò)程的平均值計(jì)算。 tx——感應(yīng)器內(nèi)表面溫度，℃。 時(shí) 時(shí) 爐底也可以看成是由兩層組成的，因此 式（） 式中 δ1——坩堝底厚度，； δ2——坩堝底熱絕緣層厚度，； t1——坩堝底與絕緣層交界處的溫度，℃。一般為60~100℃，在這取80℃； 則 PC=+= (千瓦) 2）計(jì)算爐料通過(guò)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，℃。 ε——爐料的熱輻射系數(shù)，這以金屬熔渣的輻射系數(shù)代替爐料的輻射系 數(shù)。 上式是在假設(shè)沒(méi)有爐蓋，爐料直接暴露于空氣中的前提下進(jìn)行的，實(shí)際中為了減少熱損耗，提高熱效率一般都有爐蓋，坩堝口上輻射的熱量大部分經(jīng)爐蓋反射，少部分散損。得到Pf=。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%。 P——為感應(yīng)器傳給爐料的總功率，千瓦?？偟墓β时菊n題就取P=31千瓦。真空中頻感應(yīng)爐的容量大部分在1t以下，中小型真空中頻感應(yīng)爐的傾爐機(jī)構(gòu)有如下三種[14,15]： ① 絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傾爐。這種機(jī)構(gòu)適用于小容量感應(yīng)爐。將蝸輪蝸桿安裝在使?fàn)t體轉(zhuǎn)動(dòng)的水平軸上，通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)來(lái)完成傾爐動(dòng)作，適用于容量在1t左右的真空感應(yīng)爐。適用于大中型爐。 真空系統(tǒng)表征真空感應(yīng)爐爐內(nèi)真空狀態(tài)的量用壓強(qiáng)，也稱為真空度。 真空度的劃分真空度壓強(qiáng)/Pa真空度壓強(qiáng)/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(jī)主和測(cè)量?jī)x表，還有一些輔助設(shè)施，如真空閥門和密封原件等。真空機(jī)組有不同的真空泵組成。 常用的真空泵類型及使用范圍真空泵類型真空度范圍kPa羅茨泵102~105油封104~104油擴(kuò)散泵104~1010在滿足真空度需求的條件下，選擇各種泵組之間的配置。 本課題選第一種，即前級(jí)使用機(jī)械泵，后級(jí)使用羅茨泵。因此，本課題設(shè)計(jì)的真空感應(yīng)爐的工作真空度為1Pa。爐殼必須承受因內(nèi)部真空而形成的強(qiáng)大壓力，要有足夠的強(qiáng)度。因此，在本課題中我們選用固定爐殼，爐殼采用雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層用無(wú)磁不銹鋼板，外層用普通鋼板，中間銅冷卻水。另外，保養(yǎng)、更換和維修操作都在熔煉室內(nèi)進(jìn)行。外層爐殼直徑和高度我們分別取71厘米和98厘米。本設(shè)計(jì)參考了很多關(guān)于真空感應(yīng)爐的書籍與期刊等。 ） 參考文獻(xiàn) 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 致 謝 參 考 文 獻(xiàn) [1] [M].北京：冶金工業(yè)出版社，－144[2] [M].北京：冶金工業(yè)出版社，－39，53－87[3] [M].北京：冶金工業(yè)出版社，－235[4] [M].北京：冶金工業(yè)出版社，－264[5] [M].上海：上海金屬，－6[6] [J].北京：冶金工業(yè)出版社，－208[7] [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，－365,668[8] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，－478[9] [J].山西：鑄造技術(shù)，－3 [10] [J].西安：電爐耐火材料研究所，2002 [11] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，－34，482－500[12] [J].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)真空技術(shù)研究，2008 [13] [J].鑄造技術(shù)，2011 [14] M Govindaraju．Multipurpose Vacuum Induction Processing System[J]．Non Ferrous material 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。通過(guò)做這次畢業(yè)論文，我學(xué)到了很多專業(yè)知識(shí)。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。同時(shí)，他們也給了我很多無(wú)私的幫助和支持，我在此深表謝意。 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。