高壓高真空一體化感應(yīng)熔煉爐

1. 基本原理

是利用中頻感應(yīng)加熱的真空充入氣體壓力的設(shè)備,，爐體內(nèi)部設(shè)有一只螺旋形管式線圈，當(dāng)線圈中通以中頻交流電流時,，則產(chǎn)生交變磁場,，金屬爐料在交變磁場作用下，相對切割磁感線,，感應(yīng)出電勢,，產(chǎn)生環(huán)形電流。

這種電流在本身的磁場作用下集中在金屬爐料的表面（集膚效應(yīng)）,，使外層金屬料具有很高的電流密度,，從而產(chǎn)生集中而強(qiáng)大的熱效應(yīng)，以致把金屬爐料加熱或熔化,。

1. 設(shè)備用途

高壓/高真空一體化感應(yīng)熔煉爐由于它能嚴(yán)格控制合金成份,，同時，具有電磁攪拌和高真空脫氣的能力,，廣泛用于冶金生產(chǎn)廠及有關(guān)材料研究部門,。

高壓/高真空一體化感應(yīng)熔煉爐可在高真空條件下或在充保護(hù)氣氛情況下進(jìn)行的熔煉和澆鑄鎳基、鐵基,、鈷基及其它高級精密合金或高純度金屬,。若選用石墨坩堝或者用石墨摻耐火粘土的坩堝，則可通過間接加熱的方法熔化低電阻率的金屬及其合金,，例如：金,、銀、銅,、鋁,、青銅等。

1. 設(shè)備組成

本套設(shè)備由爐蓋,、爐體,、中頻電源,、感應(yīng)線圈、真空機(jī)組,、真空測量,、充氣系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng),、冷卻水系統(tǒng)等結(jié)構(gòu),。

• 設(shè)備型號

本設(shè)備為立式周期式感應(yīng)電爐，具體型號為IGBT-1500-6

• 主要技術(shù)參數(shù)
  1. 額定發(fā)熱區(qū)：直徑150*高120mm
  2. 設(shè)計溫度： 1500℃
  3. 工作溫度：1200℃
  4. 工作氣壓：5Mpa
  5. 線圈尺寸：內(nèi)徑400mm 高度230mm
  6. 線圈材質(zhì)：T2銅
  7. 爐體直徑800mm
  8. 額定中頻功率： 50KW
  9. 額定中頻頻率： 2500~4000Hz
  10. 升溫速率：0-100℃/min（跟電源功率大小有關(guān)）
  11. 溫度控制方式：PID溫度閉環(huán)控制 PID表為宇電719P
  12. 中頻電壓：     375V
  13. 極限真空度：  6.7×10^-3Pa
  14. 工作環(huán)境：  真空或者氣氛保護(hù)
  15. 壓升率：       ≤4Pa/h
  16. 冷卻水壓力：   0.25~0.4MPa
  17. 冷卻水耗量：   10m³/h
  18. 水質(zhì)要求：      PH值7.0～8.5,，懸浮物固體＜100mg/L,，總硬度CaO＜10mg當(dāng)量/L，溶解性固體＜30mg/L,，電導(dǎo)率＜500μS/cm
  19. 使用要求：海拔1000M以下,、環(huán)境溫度0~45度、濕度15%~45%,。?

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 高壓高真空一體化感應(yīng)熔煉爐

• 結(jié)構(gòu)組成

真空熔煉爐主要由爐體,、爐蓋、合金加料器,、攪拌系統(tǒng),、感應(yīng)線圈、同軸電極,、真空系統(tǒng),、坩堝、錠模,、真空測量系統(tǒng),、水冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成,。

• 設(shè)備結(jié)構(gòu)特征

1. 爐體

爐體為雙層水冷結(jié)構(gòu),，內(nèi)壁外采用304材質(zhì)，并經(jīng)仔細(xì)的拋光,，表面光滑,，有利于縮短抽氣時間，且便于清潔,。中間通水冷卻,。爐體設(shè)有真空抽氣接口、同軸電極和進(jìn)電裝置接口,。

1. 爐蓋

爐蓋為雙層水冷的結(jié)構(gòu),，內(nèi)外壁及法蘭為304不銹鋼，厚度8mm，中間通冷卻水,。爐蓋上裝有多鏡觀察窗,、壓力傳感器、充氣閥門,、放氣閥門等。爐蓋由手動減速機(jī)驅(qū)動絲杠帶動爐蓋升降,，手動平移打開,。爐蓋上裝的雙層石英隔熱玻璃做成的觀察窗，能觀察到爐內(nèi)的工作情況,。觀察窗基座和真空爐爐蓋加有真空插板閥門,，需要觀賞時打開插板閥門，向爐內(nèi)充入正壓時必須關(guān)閉閥門,，防止正壓損害玻璃對人員造成傷害,。

1. 石墨發(fā)熱體和保溫層

根據(jù)工作溫度和工藝的要求，發(fā)熱體采用高純石墨,，石墨直徑250mm,，高150mm，隔熱材料采用氧化鋁陶瓷纖維保溫材料,，氧化鋁陶瓷纖維保溫材料纏繞在使用坩堝外壁,，填充在感應(yīng)線圈內(nèi)壁與石英坩堝 外壁之間的空隙中。

1. 感應(yīng)線圈

感應(yīng)線圈由矩形紫銅管繞制而成,，線圈表面經(jīng)過噴漆絕緣處理,，通過外圍的絕緣板來固定位置，感應(yīng)線圈和同軸電極間的連接是用兩個螺母來連接的,，拆卸方便,，既能保證良好的導(dǎo)電，又能保證可靠的真空密封,。

坩堝放置在線圈內(nèi)部,，線圈與坩堝之間靠線圈內(nèi)壁有玻璃絲布或石棉紙板，一是保護(hù)線圈,，二是防止填料漏出,，以免線圈與導(dǎo)電性坩堝接觸而造成短路，同時,，也可防止線圈直接受坩堝的熱輻射,。在線圈的底部焊有多個勾形板來支持耐火板，耐火板是用來支撐坩堝,。線圈的匝數(shù)不是一成不變的,。根據(jù)不同的工作條件，可有不同的設(shè)計，而我方配套的線圈是適用性是廣泛的,。

1. 真空機(jī)組

為了在整個熔煉過程中,，爐體獲得良好的工作真空度，本設(shè)備真空系統(tǒng)由一臺KT-300擴(kuò)散泵,、一臺2X-30機(jī)械泵,、高真空蝶閥、電磁真空帶充氣壓差閥,、真空管路,、不銹鋼波紋管及橡膠密封圈、擴(kuò)散泵與真空爐體之間采用電動真空球閥等等組成,。

1. 真空測量

設(shè)備使用熱偶電離兩用復(fù)合真空計,，表頭刻度熱偶是由13到13×10^-2Pa，電離是由13×10^-2Pa到13×10^-6Pa,，由ZJ-52T型熱電偶真空規(guī)及ZJ-27型電離真空規(guī)聯(lián)合使用,。真空機(jī)組上還裝有0.1MPa~133Pa的真空壓力表，以觀察爐內(nèi)真空或保護(hù)氣體的壓力,。

1. 充氣裝置

充氣裝置主要由充氣閥,、真空規(guī)管前段加裝的真空球閥、充氣管道等組成,，用于熔煉加壓的工藝所需充氬氣,、氮氣的氣氛要求，充氣壓力≤6MPa（正壓,、表壓）,。

1. 水冷系統(tǒng)

水冷系統(tǒng)由進(jìn)水管、回水管,、電接點壓力表,、閥門、管路等組成,。通過管路供給真空機(jī)組 ,、爐體、電極,、感應(yīng)線圈等,。水冷系統(tǒng)與控制系統(tǒng)相連，當(dāng)水壓低時,，自動進(jìn)行聲光報警,，并自動切斷加熱電源功能，以確保設(shè)備安全,。設(shè)備的備用水裝置由客戶自備,，備用水流量≥8m³/h,。

1. 測溫裝置（接觸式測溫）

在石墨模具底部安裝鎢錸熱電偶測量坩堝底部溫度，測溫范圍200度-1500度,，與測溫表連接,，既可以測溫也可以和中頻電源連接通過PID溫控儀實現(xiàn)溫度閉環(huán)控制。

1. IGBT中頻電源

加熱電源可采用IGBT中頻電源,，IGBT中頻電源是采用串聯(lián)諧振式的中頻感應(yīng)電源,，逆變器件為新型IGBT模塊（絕緣柵雙極型晶體管，德國生產(chǎn)）,，其主要優(yōu)點有以下幾下方面：

1. 逆變電壓高,，電流小，線路損耗小,，此部分比傳統(tǒng)可控硅中頻電源可節(jié)能10%左右。
2. 功率因數(shù)高,，功率因數(shù)始終大于0.9,，無功損耗小，此部分比傳統(tǒng)可控硅中頻電源節(jié)能3%~5%,。
3. 高次諧波干擾?。?IGBT晶體管中頻電源的整流部分采用半可控整流方式，直流電壓始終工作在高點,，不調(diào)導(dǎo)通角,，所以它不會產(chǎn)生高次諧波，不會污染電網(wǎng),，不會干擾工廠內(nèi)其他電子設(shè)備運行,。
4. 可恒功率輸出：可控硅中頻電源采用調(diào)壓調(diào)功，而IGBT晶體管中頻電源采用調(diào)頻調(diào)功,，不受爐料多少和爐襯厚薄的影響,，在整個熔煉過程中保持恒功率輸出，尤其是生產(chǎn)不銹鋼,、銅,、鋁等不導(dǎo)磁物質(zhì)時，更顯示它的*性,，熔化速度快,，減少爐料元素?zé)龘p少，降低成本,。

綜上所述,，IGBT電源具有明顯的高校、節(jié)能優(yōu)勢,，特別是對于周期式感應(yīng)電爐,。

1. 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用IEC標(biāo)準(zhǔn)，精選電氣元件及測量元件，操作簡單,、直觀,。包括：整體控制柜 1套，內(nèi)含：按紐,、指示燈,、報警器，空氣開關(guān),、接觸器,、電纜橋架等。