真空感应熔炼炉(VIMF)的原理及用途
真空感应熔炼炉是在真空条件下,利用中频感应加热原理,将金属熔化的成套真空冶炼设备。适用于科研与生产单位对镍基合金及特殊钢、精密合金、高温合金、有色金属及其合金在真空或保护气氛下进行熔炼和浇铸。也可用做稀土金属及贮氢材料的熔炼和浇铸. 主要结构及组成:按结构形式可分为立式和卧式两种系列。按出料方式立式系列又分为上出料、下出料、侧出料三种形式;卧式系列又分为底出料及上出料两种形式。 其主要组成为:电炉本体(含熔炼装置)、真空系统、进电装置、水冷系统、液压系统、气动系统、电气控制系统、中频电源。
主要功能: 在熔炼过程中可在不破坏熔炼室真空情况下进行测温、取样、捣料、观察、主补加料和合金成份调整等。与此同时可通过充气阀充入惰性气体以控制炉内的压力和气氛。浇铸可浇一锭和多锭及装入预热保温锭模、水冷锭模、砂型箱等以及进行离心浇铸。按功能形式分为周期式及半连续式作业。
基本原理:
真空感应熔炼的两个基本原理应用是:感应加热和真空环境。
1.1 感应熔炼是除电弧炉以外较重要的一种电炉熔炼方法。与电弧炉相比,其特点有:
(1)电磁感应加热。由于加热方式不同,真空感应熔炼炉原理,感应炉没有电弧加热所必须的石墨电极,从而杜绝了电极增碳的可能,因而可以熔炼电弧炉很难熔炼的含碳量较低的钢和合金。
(2)熔池中存在一定强度的电磁搅拌,可促进钢水成分和温度均匀,钢中夹杂合并、长大和上浮。
(3)熔池比表面积小。优点是熔炼过程中容易控制气氛,无电弧及电弧下高温区,合金元素烧损少、吸气少,所以有利于成分控制、气体含量低和缩短熔炼时间;缺点是渣钢界面面积小,再加上熔渣不能被感应加热,渣温低,流动性差,反应力低,不利于渣钢界面冶金反应的进行,特别是脱硫、脱磷等,50公斤真空感应熔炼炉,因而对原材料要求较为严格。
(4)烟尘少对环境污染小。熔炼过程中基本无火焰,也无燃烧产物。
冶炼电源
早期的感应炉电源都是电动机-发电机变频机组。到了1967年,西德leybold 公司为美国howmet公司生产的5.477t的炉子中,使用了可控硅变频电源,功率1000kw,频率180Hz。此后的3a间,变频发电机组和静止变频器共存,交替过渡。到1970年后,真空感应熔炼炉,所有真空感应炉都配置可控硅静止变频电源。经过30多年的发展,可控硅静止变频电源技术已经非常成熟。在整个冶炼周期中,功率从1%-10%的平滑调节,使操作较其灵活、准确、无波动;变频电源的频率在一定的范围内是变化的,能自动跟踪适应炉料的变化,*大电流接触器来开关电容器,真空感应熔炼炉,调节炉子的功率因数;效率高,三相对称电网负荷,工作状态非常优越。变频电源的功率已达10MW。