真空感应炉工作原理分析

真空感应熔炼技术的运用与发展，为生产高端钢铁材料提供了可靠的保障。由于在真空下熔炼容易将溶于钢和合金中的氮、氢、氧和碳去除到远比常压下冶炼为低的水平，同时对于在熔炼温度下蒸气压比基体金属高的杂质元素(铜、锌、铅、锑、铋、锡和砷等)可通过挥发去除，而合金中需要加入的铝、钛、硼及锆等活性元素的成分易于控制。因此经真空感应熔炼的金属材料可明显地提高韧性、疲劳强度、耐腐蚀性能，高温蠕变性能以及磁性合金的磁导率等多种性能，广泛应用于高铁、核电、石油石化、航空航天等领域。
 
 
1、感应炉工艺的基本原理及特点
 
当交变电流通过感应圈时，在线圈周围产生交变磁场，炉内导电材料在交变磁场作用下产生感应电势，在炉料表面一定深度形成电流（涡流），炉料靠涡流加热熔化。感应炉是利用物料的感应电热效应而使物料加热或熔化的电炉。
真空感应熔炼技术：感应炉工艺的基本原理、特点、发展及应用
熔炼炉分为有芯感应炉和无芯感应炉两类。有芯感应炉有铁芯穿过感应器，用工频电源供电，主要用于各种铸铁、黄铜、青铜、锌等金属的熔炼和保温，电效率达90%以上，能利用废炉料，熔炼成本低，最大炉容达270t。无芯感应炉无铁芯穿过感应器，分为工频感应炉、中频感应炉和高频感应炉，采用感应炉熔炼具有以下一些特点。
 


2、感应炉熔炼加热的主要优点
 
1）加热速度快。
 
由于感应加热过程主要是依靠电磁感应透热加上热量传输的方式实现，所以在很短的时间内，便能够将物料加热到预期的深度和温度。
 
2）热量损失少、加热效率较高。
 
在感应加热的过程中，能量以电磁波的形式传递进行的，所受外界影响较小，能量扩散少，提高了加热效率。
 
3）污染少。
 
加热的能源主要是电能，加热过程中不会产生有害的气体和其他污染物，属于新型的清洁能源类型。
 
4）加工质量比较高。
 
由于加热速度较快，再加上保护气体的作用，使得金属表面氧化的几率大大降低，熔炼出的金属品质也较好。
 
5）易于实现自动与手动控制。
 
由于加热源的主要参数是电源的功率和频率，电流在加热过程中，通过对电源电流、频率的改变，来改变温度的提升以及保温，感应炉操作起来简单易行。
 
3、感应炉熔炼的一些不足之处
 
1）设备费用高。
 
感应加热用电源与其他电炉的电源相比价格高，即高频加热时，需要作为热源的高频振荡器，中频加热时，需要晶闸管变频电源或IGBT电源。即使用商用频率进行加热，在无铁芯型感应炉的情况下，由于炉子功率因素差，需要使用大量的进相电容器，因此电源设备价格高。
真空感应熔炼技术：感应炉工艺的基本原理、特点、发展及应用
2）受到被加热物体的电气特性的控制。
 
由于对被加热物体直接产生感应电流，因而，需要适合于被加热物体的导磁率、固有电阻、形状的加热线圈。
 
3）搅拌引起杂质混入。
 
在感应加热熔炼的情况下，由于搅拌力的作用，在熔液中产生了搅拌。由于该搅拌力与频率的平方根成反比，频率变得越低搅拌力变得越大。如果熔液的搅拌力过大，构成坩埚的耐火材料越容易混入熔液中，成为非金属夹杂物，使铸锭的质量降低。对此要采取使线圈比熔液的高度足够地低，从而抑制因熔液压力引起的搅拌力。
 
4）如果选错频率，就达不到加热目的。