真空感应熔炼炉VIDP的发展 真空感应熔炼是在真空条件下、利用电磁感应在金属导体内产生涡流加热炉料进行熔炼的方法。大型真空感应炉的容量一般为l~30t。1914年，德国海拉斯公司(Heraeus GmbH)制造了第1台真空感应熔炼装置。20世纪40~50年代，美国和英国开始使用真空感应技术和VIM炉生产高温合金，60年代，美国先后制造了15t、30t甚至60t 的VIM炉(Vacuum Induction Melting Furnace)，随后的70~90年代，世界范围内制造的VIM炉一般都小于20t。 VIDP炉(Vacuum Induction Degassing and Pouring Furnace)作为真空感应炉的新版本，自1988年出现以来，被发达国家作为大型真空感应炉的重点选择对象。我国冶金科研领域对VIDP炉虽有所关注，但国内装备使用的仅有2台。本文着重对比常规VIM炉，介绍VIDP 炉的主要特点。 1常规VIM炉的基本结构 常规VIM炉基本结构为单室立式炉和两室卧式炉。常规VIM炉的共性，是感应圈坩埚和锭模装在同一熔炼室内(图1)，由于坩埚在熔炼室内翻转浇注，熔炼室容纳了机械和液压机构，感应圈的冷却水管线和电缆也占用室内空间；另外，保养、更换和维修操作都要在熔炼室内进行，因此熔炼室要有足够体积。要产生和维持大空间的真空度，势必抽真空时间长，而且需要高容量多级真空泵系统。
图l常规VIM炉熔炼室内的感应圈坩埚和锭模 2 VlDP炉的结构和工作方式 1988年，德国ALD公司的前身，莱宝-海拉斯(Leybold-Heraeus)公司开始制造VIDP炉，图2示意VIDP炉全套设备。 VIDP炉的技术核心是一个与感应圈坩埚一体的、紧凑体积的真空熔炼室(也称为炉体)，如图3示意，它只比感应圈大一点，仅含感应圈和坩埚。电缆和水冷管线以及液压倾转机构都安装在熔炼室外。VIDP炉可配置3个炉体，作业中一个熔炼，一个接受预热，另一个制备坩埚炉衬，缩短了生产周期，提高了生产率。 表1对比了常规VIM炉与VIDP炉熔炼室的体积，同样20t的炉子，前者体积为350 m3，后者体积则不大于20 m3。 炉盖由真空密封轴承支撑在炉架和两个液压缸柱上。浇注时，两个液压缸侧顶炉盖，炉盖带动熔炼室一体围绕真空轴承倾转。在倾斜浇注状态时，熔炼室与感应圈坩埚没有相对运动。流道是VIDP炉的重要部件。由于VIDP炉的设计把熔炼室与铸锭室隔离，所以钢水要经过真空流道进人铸锭室(图5)。 铸锭室为方斜侧面启闭形式，由两部分组成，固定部分与流道室相临，活动部分沿地面轨道水平移动，完成铸锭室的开启与闭合。在有的设备中，活动部分设计成30°左右向上敞开，方便天车装卸锭
一设备基本参数 1 熔炼金属：钛、钛合金 2 铸锭最大重量：3000kg 3 熔炼电源参数: 6KV,三相 频率:50Hz 硅整流输出电压:20～60V(直流)，25000A,功率因数≥0.9 4 熔炼工作电压: 20～40V(直流) 5 熔炼电流: 24000A 6 低压电源：380V,三相50Hz,200KVA 7 极限真空度： 6.67×10-3Pa 8 升压率：≤4PaL/s, 9 抽气速度： 1.33Pa小于等于10分钟 10 冷却水: 水压0.2～0.4M Pa 水温≤30℃ 流量：20M3/h 11 压缩空气：0.4～0.6 M Pa，耗量：3L/s 12设备占地空间: 主机9m×7.5m×10m(最高)，地下深4 m 13 生产能力: 一次熔炼量为3000Kg； 14工作制度与时间：周期式工作，工作周期约5个小时； 15 设备总装机容量：2000KV A 16 起重设备：5吨 17 成套设备总重量：45T 18 稳弧电流：0—10A,强度，0—70高斯，搅拌时间间隔10s-1200s 19 坩埚尺寸：φ570mm×3200mm, φ660mm×2400mm 20 炉头行程：2500mm
21 电极杆行程：3000mm 熔炼速度：0—300mm/min可调， 快速提升：1m/min 22 双工位角度：90度，转换时间：60s, 速度，2.5m/min 23 X-Y轴调整：速度：0.1-1mm/s 范围: 0-10mm 24 炉头内净空间：高度：2400mm 二、设备描述 1、设计概述 1．1 本炉由真空熔炼室、滑轨导向联接体、真空系统、气动系统、水冷系统、电控系统和光学监视系统组成，设备设计蓝图如下： 1．2 该真空电弧熔炼炉是双工位结构，具有提升和旋转能力，可以在一个工位处取出锭料和装载下一个电极，同时在另一个工位处进行熔炼。 1．3 该设备地下深4米，地面高度10米。 1．4 真空熔炼室由炉体、电极杆、熔炼电源、电极升降装置、结晶器组件等系统组成。1．5 真空系统安装在地面上，以方便操作和维修。 2、结构描述 2．1 炉体为双层炉壁（内层1Cr18Ni9Ti、外层Q235），立式圆筒焊接结构，壁中间通冷却水。炉体上设有两个观察窗，熔炼时通过此窗可观察到电弧放电状态，并通过光学摄相头传送到控制室监视器显示屏上，炉体真空接管上设有真空测量规管、真空放气阀、充气阀、炉体上端设有供电极升降用的密封装置和两个观察窗及阳极（+）接线端子。阳极（+）电流流经炉体和下法兰弹性触头导入结晶器创造电弧放电条件，和电极料棒形成同轴供电。 2．2 电极杆为双层无缝管夹层水套（内管为紫铜管，外管为不锈钢管），适合于承载24000A 的连续的大电流，外径为φ300，内有滚珠丝杠，上端外有气缸，通过中空拉杆为下端的气动夹头提供夹紧（自耗电极）料棒的动力。熔炼时滚珠丝杠旋转带动电极升降，并有双立柱滚轮导向，通过炉体上部动密封进入炉体。电极杆上部安装升降装置。双立柱导向机构保证电极杆传动的稳定性。通过铜排组件将负极（—）电流的电缆连接在电极杆的顶部。在电极杆的下端安装有用于啮合与脱离辅助电极的电极夹紧装置，该装置在控制台通过按钮控制。
真空感应炉熔炼工艺 真空感应熔炼（VIM）是在真空条件下，利用电磁感应在金属导体内产生涡流加热炉料进行熔炼的方法，具有熔炼室体积小，抽真空时间和熔炼周期短，便于温度压力控制、可回收易挥发元素、准确控制合金成分等特点。由于以上特点，现在已发展为特殊钢、精密合金、电热合金、高温合金及耐蚀合金等特殊合金生产的重要工序之一。 1、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，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极低的钢和合金。 （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，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。 感应加热的原理： 感应加热原理主要依据两则电学基本定律： 一是法拉第电磁感应定律： E=B·L·v·si n∠(v·B) E:导体两端所感应的电势； B:磁感应强度； v:相对速度； ∠(v·B):磁感应强度的方向与速度方向之间的夹角。 当一座无芯感应炉的感应线圈中通有频率为f的交变电流时，则在感应圈所包围的空间和四周产生一个交变磁场，该交变磁场的极
真空精炼炉工艺技术说明(VOD设备) 1.1设备的功能、用途和可靠性 VOD型真空精炼设备是目前世界上使用最广泛的炉外精炼设备之一。它具有设备简单、投资少、成本低、精炼钢种多、质量高、操作方便等诸多优点，因此成为特钢厂必备的精炼手段。 VOD-40t钢包精炼炉具有真空脱气、吹氩搅拌、吹氧脱碳、非真空测温取样等多种功能。可以精炼轴承钢、合金结构钢、弹簧钢、优质碳素钢、超低碳不锈钢等。由于它具有极强的真空脱气能力，因此可保证钢种的氢、氧、氮含量达到最低水平，并精确调整钢水成分，使夹杂物充分上浮，而有效提高钢的纯洁度，正因为它精炼的钢种多、质量高，可以为用户更灵活的适应市场竞争的需要，及时精炼出市场需要的钢种，从而增加企业的经济效益。 1.2方案布置 本套VOD-40t钢包精炼炉总体布置初步采用罐体半高架、固定不动，罐盖移动形式。 1.3 设备先进性 VOD-40t钢包精炼炉当不作吹氧操作时，VOD炉可完全实现VD炉操作功能。冶炼时罐体和真空泵相连，其间通过主截止阀，可实现罐体与真空泵的启闭，并可在钢包吊入罐体之前，先对真空管道进行予抽，这样可以充分利用真空泵，缩短罐体的抽气时间和减少温降，使VOD炉和初炼炉、LF、浇铸相匹配，达到最佳效果。 该设备包括：一个真空罐系统、一个真空罐盖系统，一个罐盖升降及罐盖车系统，吹氧装置，真空加料装置，一套真空泵系统，一套连接罐与真空泵的真空管道系统，液压系统，吹氧系统，吹氩系统，压缩空气系统，冷却水系统，TV
摄像装置，一套电气控制及仪表监测设备系统。 在真空泵的造型和设计，罐盖的设计与密封性，吹氧装置的设计与密封以及全套计算机控制系统等方面，皆按目前世界上最先进的结构进行优化设计，以保证本设备的先进性，合理性，通用性。 设备特点: （1）、真空罐接受要处理的钢包，吊车将钢包置于真空罐中后，人工连接上氩气管，罐为焊接结构，并设有钢包导向结构，以方便起吊钢包。具有耐火材料的内衬以防止热应力。罐底设有防漏装置。 （2）、罐盖升降为液压传动。 （3）、罐盖车行走采用电动机—减速机驱动，变频调速，以保证罐盖车起动行车及停止时平稳运行。 （4）、罐盖采用碟形封头，使罐盖的自重减少，强度增加，同时使罐盖的受力分布更加均匀，罐盖内部设有耐火材料内衬。 （5）、罐盖上装有人工观察窗，可随时观察炉内冶炼状态，实现合金成分调整及非真空状态下的测温取样。 （6）、罐盖与罐体之间，采用单层空心硅橡胶密封圈进行密封。 （7）采用新型专利组合除尘装置，提高除尘效果，对被抽气体进行除尘冷却，一方面保证进入真空泵系统气体的洁净度，又可使被抽气体温度控制在要求的范围之内，保护密封件，防止热失效，使真空泵的抽气效率大为提高。 （8）真空管道设置主截止阀，缩短予抽真空时间。 （9）配备麦氏计定期校验真空测量仪表。 （10）电控系统采用三电一体化设计，对真空泵的控制及炉子其它动作可全部由计算机操作站进行控制。配置PLC 及工控机操作站作为基础级可连接到
真空自耗电弧炉操作规程 一、操作步骤： 1.真空机组启动前，应全面检查冷却水和油，冷却水应畅通，油应超过油液面线，机械泵、增压泵进出水阀门打开。 2.开启水泵，检查冷却水出水应畅通，水压不低于2kg。同时，检查补给水闸是否打开。 3.炉体处于大气密封状态，增压泵处于大气（或真空）状态下的操作： （1）启动机械泵（机械泵未启动前，绝对不能开启V2）； （2）炉体与增压泵均为大气状态时（此种情况可能是长期不开泵、不抽真空、真空系统漏气造成，或要检修、换油，更换某一部件如真空规头等造成），先开V2（蝶阀2）对增压泵抽真空，等到机械泵出口无冒烟或机械泵声音已正常，再打开V1抽炉体。如果此时炉体处于大气状态，原则上不能先开V1再开V2，因为先开V1增压泵内的大气会向上顶φ300阀门，如经常这样操作，φ300阀门极易损坏； （3）当低真空压力表达到-0.1Pa时，打开增压泵开始加热，增压泵加热30分钟左右，关闭V1并打开V3（φ300阀门），对炉体进行抽高真空。 （4）如果对增压泵油进行检查，等到油完全冷却后，必须要先对炉子破真空，然后再对增压泵破真空。 4.炉体与增压泵处于热态，即炉子连续生产时，真空操作如下： （1）关闭V2(此时V3处于关闭状态)； （2）打开V1对炉子抽低真空； （3）当机械泵出口不冒烟，低真空压力表读数为-0.1Pa时，打开V2并关闭V1后打开V3，对炉体进行抽高真空； 5.放气操作 （1）关闭真空仪表； （2）关闭V3（φ300阀门）； （3）打开V4电动放气阀； （4）放气完毕，关闭V4电动放气阀。（注意：用手按电动放气阀按钮时，不能超过2秒钟，否则放气阀线圈容易烧毁。） 6.检漏操作 （1）测漏气率必须在0.133Pa~1.33Pa（即1μ~10μ）压力范围内进行； （2）打开V3； （3）测完关闭V3； （4）漏气率E＝，E的单位为μ（或Pa）·升/秒 ΔP为检漏时真空度下降值（μ或Pa） V为炉体总体积（升） t为检漏时真空度下降所需时间（秒） 10Kg真空自耗电弧炉在熔炼前漏气率应达15μ（或Pa）·升/秒（以熔炼工艺流程卡要求为准） 7.停止真空系统运转的操作 （1）关闭增压泵加热30分钟后才能关闭V1、V2、V3阀门。此前增压泵和炉体内均为真空状态； （2）关闭机械泵运转；
真空熔炼炉作业指导书 一，目的： 为确保真空设备正确使用，延长设备的使用寿命。确保生产的正常进行。 二，使用范围 指导书适用本公司的真空熔炼炉。 三，主要操作步骤及使用 1，上岗工作前穿必须戴好劳动保护用品。 2，开机前全面检查冷却水，压缩空气是否已经送上并检查是否有漏水或漏气现象。如有漏水或漏气现象应及时处理。检查电器按钮工作是否正常。 3，检查炉内卫生和潮湿情况，构件有无破损，是否影响正常工作。发现问题，应及时处理。 正确安放好锭模打开锭模水路阀门并检查锭模水冷系统是否有漏水现象，如有漏水应及时处理。 4，装料 1）装料时应注意块料，棒料，颗粒料和微粉料。先将块料轻轻的放入坩埚内，以免伤害坩埚。依次放入棒料，颗粒料。颗粒料要放入坩埚底部。如要加入微粉料时应使 微粉料不与坩埚内壁摩擦为原则，并轻轻的一点一点的加入微粉料。在水冷锭模内 加入定量的垫料，防止浇筑时烧穿锭模引起安全事故。安放好浇筑溜槽。 2）如第二炉熔炼时应等坩埚冷却到一定程度时再把物料放入坩埚内。以免坩埚过热引起物料燃烧。 5，用干净的抹布擦拭炉口密封圈，然后关闭炉盖。并关闭放气阀是否关闭。 6，开机送电。 1）开启旋片泵，缓慢打开粗抽阀（真空蝶阀） 2）当真空度达到600—1000Pa时开启罗茨真空泵，并打开复合式真空计 3）当真空度达到10Pa左右时开启前级阀（小阀），并开始对扩散泵或油增压泵加热。 4）加热45分钟后关闭粗抽阀(真空蝶阀)，打开主抽阀（大阀）进行高真空抽气。 5）当真空度达到3.0X10-2时开启中频电源，注意:中频调节时应缓慢调节。开始加功率时先调节到15KW, 大约每隔15分钟加功率15KW。加到50KW时停止加功率。 这时应经常观察炉内熔化程度,真空度及炉内金属溶液温度，并做好实时工作记录。 6）当熔炼结束时，关闭中频电源。 7，待金属溶液冷却3-4分钟时，将金属溶液浇筑到锭模内。30分钟后关闭扩散泵电源。待金属在锭模内冷却90分钟后，关闭主抽阀。待扩散泵底部油锅内温度不高时（不烫手为宜），依次关闭前级阀—粗抽阀—关闭罗茨泵—旋片泵完成一个熔炼周期。打开放气阀破空，关闭锭模水阀门。取出锭模，将金属锭取出。称重，并做好记录。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 真空感应熔炼炉(VIM)的工作原理与结构简图 世界上第一台真空感应炉是于1917 年在德国诞生的，用于熔炼飞机和火箭发动机的引擎。真空感应熔炼炉是真空冶金领域中应用最广的设备之一。事实 证明：宇航、导弹、火箭、原子能设备和电子工业所需要的合金和特殊钢，占 有相当比例的产品是采用真空感应熔炼炉生产出来的，例如，镍基、钴基、铁 基高温合金采用真空感应熔炼炉工艺熔炼时，其热加工性能和机械性能明显提高。像不锈钢、耐热钢、超高强度钢、工具钢、轴承钢，以及磁性材料、弹性 合金、膨胀合金等几乎均采用真空感应熔炼炉来熔炼，以保证材料性能和质 量。此外，真空技术网(chvacuum/)认为随着二次重熔工艺的发展，真空感应熔炼炉的另一用途是为真空自耗电弧炉或电渣重熔炉提供高质量的自耗电极，以 及生产母合金供精密铸造用。众所周知，真空感应熔炼炉工艺，对金属的 熔化、精炼和合金化的整个过程均是在真空状态下进行的，因而避免了相同气 相的相互作用而污染。其次，在真空条件下，碳具有很强的脱氧能力，其脱氧 产物CO 不断被抽至系统之外，克服了采用金属脱氧剂脱氧的污染问题。真空感应熔炼炉工艺可精确地控制合金的化学成分，对于含有和氧、氮亲和力强的 活性元素Al、Ti、B、Zr 等，可控制在很少的范围内。对低熔点易挥发的金属杂质，如Pb、Bi、Sn、Sb 等能蒸发去除，这对提高材料性能起到重要作用。强烈的感应搅拌作用，能加速其反应速度，这对于熔池温度均匀、化学成分均 匀等方面很有效果。 真空感应熔炼工艺之因此得到迅速发展是和航空航天工业所需高温合金 材料有密切关系，如宇航、导弹、火箭、原子能等设备所需的高温合金。在未 采用真空熔炼方法生产的高温合金，其最高工作温度通常只有750-810 ℃；而
0.5吨真空中频感应熔炼炉炉体系统分析 1、熔炼炉体系统组成 熔炼炉体系统由炉体、炉盖、炉盖升降移动机构组成 2、熔炼炉炉体结构分析 0.5吨真空中频感应熔炼炉炉体内壁为8mm厚的304不锈钢，外壁及加强筋为Q235碳钢，内外炉壁之间通冷却水的双层立式水冷结构，炉体内外壁之间有加强筋，足够刚度和强度，抽负压不会变形，安全可靠。炉壳制造所用材料经过探伤无裂纹、焊接性能好、受热不易变形、渗气率低， 真空熔室的内壁，都经过仔细打磨喷砂处理，再加真空涂层，表面光滑，因此只要用简单的机械清洁方法，即可以除去在熔室内因熔炼过程中气化而产生的金属挥发物和脏物。减少气体吸附，防止氧化腐蚀。这样既有利于缩短抽气时间，又可获得一个良好的真空极限。 在炉体上设置主真空管道接口、进电接口、与锭模室接口、充气接口、放气阀等法兰接口；炉体内安装感应熔炼炉和倾炉机构等；炉体外设置炉体室内照明和防污染的局部自动吹气保护设施。 3、熔炼炉炉盖： 炉盖采用内壁及法兰为304不锈钢，外壁为Q235碳钢中间通冷却水的双层水冷蝶形封头结构形式；炉盖上设置有主加料、测温、取样及其转塔机构、真空阀门、真空压力表、防尘隔热挡板、测温系统、观察视镜和局部吹气保护系统、工作台和护栏等组成 3.1、熔炼炉炉盖升降移动机构 炉盖升降移动机构由炉盖顶起油缸、手动平移系统等组成，通过
炉盖升降移动机构先利用液压升降系统把炉盖顶起，再通过手动平移机构把炉盖移开，实现对坩埚装料、炉体内部维护等。 3.1.4熔炼炉观察视镜 观察窗分别观察炉内熔炼状况、浇注状况、加料状况、测温、取样、捣料等工作及炉内其他状况等。观察窗具有耐热、防污染性能。 炉盖上装有二个视察孔，双层石英隔热玻璃，能观察到炉内的各个有效位置，同时可供二个人观察炉内熔炼状况、浇注状况、测温、捣料等工作及炉内其他状况等。观察孔玻璃可以方便的拆卸，以清理玻璃上的污物，观察窗具有耐热、防污染性能。 我公司真空熔炼炉的观察视窗设计独特，每个圆形的观察视窗上安装有3块石英玻璃。呈120度发布，3块观察玻璃可以转动，当一块玻璃脏了，可以旋转用下一块玻璃观察，比只有一块观察玻璃的视窗先进。 3.2熔炼炉转塔、加料及测温、取样系统 3.2.1转塔 由转轴、轴承、油缸、支臂组成，实现3600旋转。 转塔由主加料、测温取样构成一个整体。 3.2.2熔炼炉加料装置 由加料仓、挡板阀、加料室等机构组成。在不破坏真空的情况下进行补充主加料和合金加料。 为了在真空熔炼过程中添加各种元素，因此在炉盖上装有特制的五-六格加料器，它有盖，能把加料器进行真空密封。在容器抽真空之前，把元素预先放在加料器中，在添加元素时借手轮转动加料器对准分度，元素便从开口落到料斗上，另有一手把柄翻转料斗，把元素
东西仪器科技有限公司 产品名称：非自耗真空电弧炉 产品货号： wi69773 产地：国产 价格： 235000增票 详细说明 非自耗真空电弧炉是在真空条件下充入氩气熔炼各种金属样品的设备，适用于金属材料的研究、实验工作。可以广泛应用于高纯金属，难熔金属，半导体材料及放射性材料的冶炼及稀土材料的熔炼。主要特点: https://www.doczj.com/doc/8d12523693.html, ? 功率大，性能稳定，操作简便；? 熔点高，含氧量低，杂质少；功能多：熔炼，吸铸，压片，任客户选择。技术指标：https://www.doczj.com/doc/8d12523693.html, 熔化物料（g）7×70 电极最大电流（A） 550 引弧方式手动工作气体 Ar 真空度（Pa） 2x10-3 分子泵5x10-4 （价格另加）冷却方式水冷自动报警搅拌方式手动功能熔炼及成型特殊配置增加柱状和片状模具各一个，尺寸：4×70，1×10×70，其它同配630A电焊机、JK—200真空机组。注：图片及文字介绍仅供参考，请以实物为准
东西仪器科技有限公司 产品名称：非自耗真空电弧炉/真空熔炼炉 产品货号： wi58557 产地：中国 价格：215000增票 详细说明 非自耗真空电弧炉是在真空条件下充入氩气熔炼各种金属样品的设备，适用于金属材料的研究、实验工作。可以广泛应用于高纯金属，难熔金属，半导体材料及放射性材料的冶炼及稀土材料的熔炼。https://www.doczj.com/doc/8d12523693.html, 一、设备配置: 1.卧式真空熔炼室一个; 2.电源:630A直流焊机一台; 3.真空设备:真空机组一套. 4.控制柜一个（内含复合真空计一台）； 5.备用密封胶圈以及工具各一套。注:氩气瓶和气表自备. 二．应达到的技术指标和参数: https://www.doczj.com/doc/8d12523693.html, 1.电源极限电流:630A.使用电流400－500A 2.真空度:2×10－3Pa; 3.冷却方式：水冷，含自动报警功能； 4.熔炼样品重量：7×70（g）; 5.具有手动引弧,弧光保护，水压保护及机械手翻转系统。注：图片及文字介绍仅供参考，请以实物为准
熔炼真空炉结构配置说明_熔炼真空炉工作原理 潍坊盛阳工业炉专业生产熔炼真空炉，品质高、价格优。熔炼真空炉是在真空条件下，利用中频感应加热原理，使金属熔化的真空冶炼成套设备。适用于科研和生产部门对镍基及其特殊钢、合金、高温合金、稀土金属、活泼金属、铜及铜合金、储氢材料、钕铁硼、磁性材料等在真空或保护气氛下进行熔炼和浇铸。来看一下熔炼真空炉结构配置说明和熔炼真空炉工作原理吧~ #详情查看#【熔炼真空炉：价格】 #详情查看#【熔炼真空炉：厂家】 【熔炼真空炉工作原理】 真空感应熔炼设备是利用感应熔炼技术，通过机械结构的配套，将原理实现在实际使用中。设备通常利用电磁感应原理，将感应线圈，物料放入一个密闭的腔体内部，通过真空抽气系统将容器中的气体抽出，随后，利用电源使电流通过感应线圈，产生感应电动势并在物料内部形成涡流，发热量到达一定程度时，物料便开始熔化。在熔化过程中，通过设备上的其他配套组件，实现功率控制，温度测定，
真空度测定，补充加料等一系列操作，终通过坩埚翻转将液态金属浇注到模具中，形成成金属铸锭，完成冶炼。真空感应熔炼设备主要结构包括以下几个部分： 除了以上组成部分之外，真空熔炼炉还应配备有电源及控制系统和冷却系统，为设备熔化材料提供能量输入，并在关键部位提供一定的冷却，防止系统过热导致结构寿命降低甚至损坏。对于特定工艺要求的感应熔炼设备，还有相关配套辅助部件，比如传动料车，开关炉门，离心浇注盘，观察窗等等，对于杂质较多的设备，还应配有气体的过滤系统等。由此可见，一套完整的感应熔炼设备除了必要的组件之外，还可以根据具体的工艺要求，通过加入其他部件的辅助，实现不同的功能，为金属的制备提供便利的条件和实现方式。 熔炼真空炉是在真空条件下先通过感应加热熔化金属，再将液态金属浇筑在模具中得到金属铸锭的熔炼设备。真空感应炉发展大约开始于1920年，主要用来冶炼镍铬合金。直到次世界大战促进了真空技术的进步，使得熔炼真空炉的发展起来。在此期间，由于合金材料的需求，熔炼真空炉不断向大型化发展，从初的几吨发展到几十吨的超大型感应炉。为了适应大批量的生产，除了设备容量大小的改
真空自耗电弧炉熔炼钛铸锭的质量控制 安红刘俊玲范丽颖/AnHongLiuJunlingFanLiying Technology&Equipment 真空白耗电弧炉 熔炼钛铸锭的质量控制Qualitycontrolinsmeltingtitaniumingotsinvacuumarc-meltingfurnace 目前,我国生产钛及钛合金铸锭的基本方法仍为 真空白耗电弧炉熔炼法,该方法可满足一般工业的要 求,是一种成熟的工业熔炼方法(如下图). 评价钛及钛合金铸锭冶金质量的好坏,主要有以 下几点: ①化学成分均匀,各合金元素含量不仅达到标准 要求,而且要稳定地控制在一个最佳的含量水平. ②主要杂质(Fe,O等)控制适当范围,其它杂质 符合标准要求. ③铸锭内部无杂质,偏析,气孔,裂纹,缩孔和疏 松等冶金缺陷. ④铸锭表面光滑,无冷隔,折皱等表面缺陷,头 部缩孔切除量小,铸锭成品率高. ⑤合理的形状和精确的尺寸,适合压力加工的要
求,否则会增加工艺废品,降低成本. 图1钛及钛合金铸锭生产工艺流程图 影响铸锭质量的主要因素 Mainfactorsinfluencing价equalityofingots 原料,熔炼工艺参数(熔炼电流,电弧电压,真空 度,漏气率,冷却速度,搅拌磁场强度)选择的合理性 以及工艺过程控制的严密性决定着钛及钛合金铸锭的冶金质量.下面分别进行论述. (1)海绵钛海绵钛中常含有H,MgC1 (NaC1),Fe和H,O等杂质.当H含量高时,它将在熔炼过程大量排出,会使电弧不稳;氯化物含量多时,熔炼 过程操作困难,并会影响设备的寿命;铁含量高时,会 使材料耐腐蚀性能降低;原料潮湿将使钛锭含氧,氢量增高,从而降低其强度.因此,海绵钛必须满足相关标 准的要求,如纯度,均匀性和粒度.最为重要的是不能 含有高熔点钛的氧化物,氮化物或者其它高熔点颗粒. 这些高熔点颗粒有可能在最终产品中成为裂纹源. 据资料,分析高间隙缺陷发现,这些区域含有较 高的O,N,C,认为这些颗粒的来源之一就是海绵 钛.海绵钛生产过程中漏气或者污染的反应剂,有可 能导致N,O与产品反应. 迄今为止没有自动方法检验原料,并剔除这些污
收稿日期:2007-03-10. 作者简介:宁欣(1976-),女,河南长垣人,讲师,河南科技大学在读硕士研究生。 自耗电极真空电弧炉控制系统的设计 宁 欣 1,2 ,李建朝 1 (1.河南科技大学,河南洛阳471003;2.河南科技学院,河南新乡453003) 摘要:针对纯模拟器件自耗电极真空电弧炉电极升降控制系统故障率高、维护量大等一系列问题,设计出了由P LC 和模糊控制组成的电极升降控制系统。介绍了系统主要硬件配置,并给出了主程序循环块方框图。该系统控制算法采用模糊控制算法,且根据现场工艺要求实现了从手动到自动的无扰切换功能。实验运行数据表明,基于模糊控制规律的电弧炉电极升降P LC 控制系统运行稳定可靠,操作方便,维护量小,对同行业的生产将起到推动作用。 关键词:电极升降;模糊控制;P LC;触摸屏 中图分类号:T M924.42 文献标识码:A 文章编号:167326060(2007)022******* D esi gn of Con sumable Vacuum Arc Furnace Electr i c Con trol System N ing Xin 1,2 ,et al . (1.Henan University of Science and Technol ogy,Luoyang,Henan 471003,China;2.Henan I nstitute of Science and Technol ogy,Xinxiang,Henan 453003,China ) Abstract:A i m ing at a series of p r oblem s such as high failure rate,a great deal of maintenance resulting fr om the self 2con 2su mp ti on electric pole vacuu m arc furnace electric pole fluctuati on contr ol syste m consisting of si m p le anal og device,the e 2lectric pole fluctuati on contr ol system consisting of P LC and fuzzy contr ol is designed .The main hard ware of the system and the skelet on diagra m of the main p r ogra m circulati on bl ock is als o given .Fuzzy algorith m is adop ted in the syste m,and the functi on of non 2disturbance shifting fr om manual mode t o aut omatic mode is realized according t o field p r ocess require ment .The date got fr om field manifests that arc furnace electric pole fluctuati on P LC contr ol system based on fuzzy contr ol rule has features of stable running,convenient operati on and little maintenance .The syste m will p r omote and i m pulse functi on t o p r o 2ducti on advance ment of the sa me trade . Key words:electric pole fluctuati on;fuzzy contr ol;P LC;t ouch screen 目前,自耗电极真空电弧炉电极升降控制系统一般采用模拟器件控制方式,实践证明,这种模拟器件 的控制方式带来了诸如故障率高、维护量大、生产成本高等一系列问题。为了解决这些问题,必须采用一种新的控制方式。考虑到P LC 功能齐全、应用灵活、操作方便、稳定可靠,是现代控制系统设备的发展方向,并且已经成功应用于冶金、石化、机械等多种工业场合,因此,选择P LC 设计出了电极升降的控制系统。 1 控制系统的设计 1.1 控制系统简介 本操作系统是采用触摸屏(A I GT3100B )结合松 下P LC (FPG 2C24R2)对电弧炉三个电极的数据采集仪表进行检测、控制,系统以P LC 为核心,由A,B ,C 三相电流互感器检测电极电流,后由智能仪表分别对A,B ,C 三相电流进行A /D 采样,采样信号由RS 2485总线送入P LC,P LC 根据采集到的信号按预置模糊控制算法进行运算,运算后由P LC 分别驱动六个液压换向阀进行相应时间的动作,进而控制各电极的自动升降速度及位置,同时使电弧炉满足所输入功率,从而达到了低电耗、高熔化率的炼钢目的。同时具有电流、功率、限位保护等功能。1.2 控制系统的硬件配置1.2.1 可编程控制器 FPG 2C24R2P LC 属于小型 4 6第35卷 第2期Vol .35 No .2河南科技学院学报(自然科学版) Journal of Henan I nstitute of Science and Technol ogy 2007年6月Jun .2007
真空感应炉熔炼之工艺 真空感应熔炼（VIM）是在真空条件下，利用电磁感应在金属导体内产生涡流加热炉料进行熔炼的方法，具有熔炼室体积小，抽真空时间和熔炼周期短，便于温度压力控制、可回收易挥发元素、准确控制合金成分等特点。由于以上特点，现在已发展为特殊钢、精密合金、电热合金、高温合金及耐蚀合金等特殊合金生产的重要工序之一。 1、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，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极低的钢和合金。 （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，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。 感应加热的原理： 感应加热原理主要依据两则电学基本定律： 一是法拉第电磁感应定律： E=B·L·v·si n∠(v·B) E:导体两端所感应的电势； B:磁感应强度； v:相对速度； ∠(v·B):磁感应强度的方向与速度方向之间的夹角。 当一座无芯感应炉的感应线圈中通有频率为f的交变电流时，则在感应圈所包围的空间和四周产生一个交变磁场，该交变磁场的极
毕业设计论文 学院机电工程与自动化学院专业机械制造及自动化(专升本)学号124A1144 姓名郭利娜 指导教师任伯航 日期二○一五年九月十三日
摘要 目前，随着航天、航空、军工、核电、能源、化工等领域的不断向前发展，不仅特殊钢、精密合金、电热合金、高温合金等特殊合金的需求量越来越大，而且对其质量要求更加苛刻，这就促进了真空感应炉的发展与研究.与其他冶炼方法相比，真空感应熔炼炉能更精确的控制所炼钢种或合金的成分；钢或合金中气体和非金属夹杂物的含量水平圆圆低于其他熔炼方法；真空熔炼炉的温度相对来来说比较容易控制，而控制压力水平就是真空感应熔炼炉最显著的特点。 本设计研究的对象是25KG的真空感应熔炼炉装置的设计，包括此炉的总功率的热工计算、中频电源的电参数技术计算，坩埚材质的选择以及坩埚尺寸的设计，感应器材料的选择与机构设计，真空系统泵阀的选择以及真空管的布置，炉壳的强度校核，冷却系统的设计等，本课题的设计论述出来各部分的设计方法与原则以及计算设计过程和必要的强度校核。 关键词真空感应炉设计
ABSTRACT At present，with the continuous development of some areas，such as acrospace，avaiation，military industry ，nuclear power，energy and chemical area，not only the demand of special alloy –heat resisting alloy ，high temperature alloy， corrosion resistant alloy—areas increasing，but the quality requirements of this special alloy are becoming more stringent.All of this promoted the development and research of vaccum induction furnace. Compared with other smelting method, vaccum induction smelting furnace is able to precisely control composition of steel or alloy, and gas and nonmetallic inclusions in steel or alloy are far below other smelting method.The temperature of the vacuum induction furnace is relatively easy to control, and control the pressure level is the most distinguishing feature of vacuum induction furnace. This research sets the target of 10 kg vacuum intermediate frequency induction furnace。 This research sets the target of 25 kg vacuum intermediate frequency induction furenace equipment design，including thermal calculation of Power，electric paremeters calculation of medium frequency power supply， The selection of crucible material and size design ，material selection and structure design of sensors，selection of vacuum pump valve and the arrangement of vacuum line，strength check of shell，cooling system design. The topics addressed in the design of the various components of the design principles and calculation methods and design process and the necessary degree of intensity. Key words vacuum，induction furenace，design
目前，航空航天、深水探测、国防军工等多项事业都在高速发展, 对高性能的钛、锆等活泼金属材料的各项性能提出了更高、更苛刻的要求, 原有的真空自耗电弧炉由于其结构和功能设计上的限制, 已经无法满足这些要求, 因而研制技术先进、自动化程度高、 满足工艺要求的真空自耗电弧炉已势在必行。真空自耗电弧炉的电子称重系统用于称量电极在熔化过程中的剩余重量, 一方面与计算机控制系统相配合, 实现恒熔速控制, 另一方面对熔炼工艺进行量化,即准确知道熔化过程是否该结束及结束前进行自动降电流补缩, 即对熔炼工艺过程进行量化控制。 以ALD的真空自耗电弧炉为例(见下图)，在炉头上一般装有三个高精度传感器, 信号进入PLC 系统，工业控制计算机实现恒熔速、恒熔池深度控制,同时可使操作人员在熔炼过程中随时在计算机液晶显示屏上直接看到自耗电极的剩余重量, 当自耗电极重量为零时电源自动跳闸, 有利于安全操作。对于称重传感器的要求非常高-----高精度、抗干扰性强，另外称重系统的动态测量特性要好。
恰好，森玛特的丹麦Eilersen（艾勒森）全数字称重系统可以很好的满足以上要求， 与传统的应变式称重系统相比，艾勒森采用了电容式测量技术，拥有国际专利，测量精度高，传感器本身精度可达 1.5/10000，传感器变形量极小只有0.1mm， 称量速度快，最高可达1000次/S,传感器输出数字信号，抗干扰性能强，分辨率高，传感器本身分辨率可达100kg 分辨到200mg。实际应用稳态可达1/50000。 目前在光伏行业的蓝宝石晶体生长炉上应用广泛！ 效果显著！
下图为基于两种不同测量技术的常规悬臂梁传感器。图2为传统的应变式传感器，应变计通过特殊的胶粘贴在弹性体表面，弹性体受力产生应变时会使得应变计电桥的电阻值发生变化，传感器的过载能力不允许超过额定载荷的200%，否则会损坏传感器的测量特性。 图1为 Eilersen 基于电容式测量原理的传感器，其核心为一陶瓷厚膜电容测量元件，放置在传感器弹性体内，并不与弹性体直接接触，因而完全不受过载、冲击和焊接电压的影响。工业测力、称重应用的最佳选择 电容式传感器受力产生的应变使得电容测量元件的电容参数发生变化。 电容测量技术简介 DIGITAL CAPACITIVE BASED MEASURING TECHNOLOGY Etc. 数字电容式称重传感器>> 传统应变式称重传感器>> 传感器弹性体受压变形产生内部测量元件电容的变化，测量元件直接将电容的变化转换成相应的RS485数字信号。通过单根RG-58同轴电缆将力的信号传输给传感器接口单元，经过接口单元对信号补偿和滤波处理再提供给控制单元使用，如PLC、PC、重量终端仪表等。接口单元能提供多种形式输出接口，如Profibus DP、DeviceNet、Modbus ASCII/RTU、RS232、RS485/422、4-20mA/0- 10VDC等，使得信号的处理更为灵活和方便。 电容测量元件对力的作用非常敏感。在相同力作用下，应变式传感器通常仅有0.1%的电阻变化，而电容测量元件的信号变化量为10%，相同量程规格的电容式 传感器所需弹性体的变形要求非常小，比应变式传感器变形量要小5至10倍。因此，极小的弹性体变形量以及测量元件与弹性体非接触的特点，使得电容式传感器与应变式传感器相比具备极强的抗冲击、抗过载能力。 艾勒森——全数字测力传感器信号处理过程 图1. 图2.
一、真空感应炉国内外的发展现状 真空感应炉大约始于1920年，用于熔炼镍铬合金。直到第2次世界大战，由于真空技术的进步使真空感应炉熔炼才开始真正发展起来。1926年德国用真空感应炉（容量4t，功率350kw）熔化Co、Ni合金。二战期间欧美等国家已达到了实用化程度并取得了飞速发展，日本也相继采用。这种方法多用于熔炼耐热钢、轴承钢、纯铁、铁镍合金、不锈钢等多种金属材料。这一方法使材料的断裂强度、高温韧性、耐氧化性等都得到了改善。由于大型真空抽气设备（如增压泵）的出现，真空感应炉也逐步向大型化发展。以美国为例，1969年真空感应炉的容量已达到27.60t的规模。满足了各种金属材料工业化生产的要求。西欧各国也在20世纪60年代，将炉子向大型化发展并不断改进，可在冶炼过程中不破坏真空，在装料、铸模准备及浇铸操作等过程实现连续的或半连续的真空感应熔炼。美国consarc公司和德国ALD是目前国际上最主要的大型真空感应熔炼炉制造企业，生产的大型真空感应熔炼炉可以达到30t，甚至更大。 中国自行生产的真空感应熔炼炉的容量一般比较小，主要为5-1500kg。2t 以上的大型感应炉主要从德国、美国、日本进口。20世纪80年代初，抚钢在国内率先从德国引进3t/6t大型真空感应炉。从90年代以后国内宝钢特钢、东北特钢和攀长钢等企业先后从国外引进了大型真空感应炉，最大容量为12t。目前正在引进的最大容量为24t。 二、新技术在真空感应炉的应用 1. 电磁搅拌和惰性气体搅拌 感应炉冶炼本身已存在较强烈的搅拌作用，加上电磁搅拌后，气体上升到熔液界面大量析出，对于材料的去气有很好的效果。必须注意的是，要选择合适的搅拌功率，避免对炉衬的过度冲击。在气体搅拌时，惰性气体通过注入坩埚底部的锥型多孔塞进入熔池。当惰性气体穿过熔融金属时，气泡体积和表面积增大，靠近金属液面时，体积明显膨胀，使气体和金属间有更高的比表面进行交换反应，缩短了熔液表面的更换周期，并改善整个熔池的均匀性。同时，还使细小的氧化物聚集，夹杂物漂浮到熔融金属表面，达到净化材料的效果。从脱气角度看，感应炉设计也要考虑感应圈的直径与高度之比，使熔液上表面增大，有利于脱气，并使耐火材料与熔融金属的接触面显著减少，降低对炉衬的侵蚀。 2. 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