CN106148799A - 一种提高感应炉加热效率的前期处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高感应炉加热效率的前期处理工艺，其制备步骤包括将炉料按照配比加入感应炉炉膛后进行抽真空处理，喷射加入金属粉末并悬浮在炉膛中进行加热。本发明所述提高感应炉加热效率的前期处理工艺易于实现，大大提升了感应炉在炉料未熔化前的加热升温效率，具有广阔的应用前景。

Description

一种提高感应炉加热效率的前期处理工艺

技术领域

本发明涉及熔炼工艺技术领域，具体涉及一种提高感应炉加热效率的前期处理工艺。

背景技术

铸造行业是制造业的重要组成部分，对国民经济的发展起着重要作用。我国铸造生产规模和从业人数居世界第一位，但总体来说，我国铸造业仍面临着能源消耗高等严重问题，而熔炼是铸造不可或缺的重要工艺过程，是高能耗的生产过程，这也说明对熔炼工艺过程进行节能管理和开发是必要而有意义的。

铸造的熔炼设备主要是冲天炉、感应电炉和电弧炉，中频感应熔炼电炉由于熔化速度快、电效率和热效率高、能源消耗量低、操作使用方便，已成为熔炼铸钢、球墨铸铁、高强度铸铁、合金铸铁的重要设备。

感应炉感应加热的原理是依据两则电学的基本定律,法拉第电磁感应定律和焦耳—楞茨定律。

法拉第电磁感应定律：

式中，ε——闭合回路中产生的感应电动势(单位V)；

△φ——磁通量变化量(单位Wb)；

△t——发生变化所用的时间(单位s)；

n——线圈匝数；

电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通变化率成正比。

焦耳—楞茨定律(电流热效应原理，定量说明传导电流将电能转换为热能的定律)：

Q＝I²Rt

式中：Q——焦耳楞茨热(单位J)；

I——电流强度(单位A)；

R——导体的电阻(单位Ω)；

t——导体通电的时间(单位s)；

当一组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了一个交变磁场，该交变磁场的极性、磁感应强度和交变的频率，随着产生该交变磁场的交变电流而变化。若感应线圈内砌有坩埚并装满金属炉料，则交变磁场的一部分磁力线将穿过金属炉料，磁力线的交变就相当于金属炉料与磁力线之间产生的切割磁力线的相对运动。因此，在金属炉料中将产生感应电动势(E)，其大小可以用下式确定：

E＝4.44φ·f·n

式中：φ——感应线圈中交变磁场的磁通量(单位Wb)；

f——交变电流的频率(单位Hz)；

n——炉料所形成回路的匝数，通常n＝1；

由上式可知，若要使炉料中产生较大的感应电势，从理论上可以采用增加磁通量、频率以及匝数的方法，但是，由于感应线圈通电后所产生的磁力线被迫通过空气，而空气有很大的磁阻，所以就使磁通量较小，增加磁通量有困难。

由于金属炉料本身形成一闭合回路，所以在金属炉料中产生的感应电流(I)为： $I=\frac{4.44\mathrm{\Φ}f}{R}$

式中：R—金属炉料的有效电阻(单位Ω)

金属炉料的电阻：

$R=\frac{\mathrm{\ρ}L}{S}$

式中:

R——电阻值(单位Ω)

ρ——为电阻率(单位Ω·m)

S——横截面积(单位㎡)

L——导线的长度(单位m)

其中，ρ是电阻率，是用来表示各种物质电阻特性的物理量，取决于材料的本身特性,电阻率ρ不仅和导体的材料有关，还和导体的温度有关，在温度变化不大的范围内：几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化，即ρ＝ρ_o(1+at).式中t是摄氏温度，ρ_o是0℃时的电阻率，a是电阻率温度系数。

由上述的公式可看出炉料的加热速率，取决于感应电流、炉料的有效电阻以及通电时间。而感应电流又取决于感应电动势的大小，即穿过炉料的磁通量的大小和交变电流的频率，同时也取决于金属炉料料块的大小、炉料的导电性质以及装料的密实程度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高感应炉加热效率的前期处理工艺。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种提高感应炉加热效率的前期处理工艺，包括以下步骤：

1)将炉料按照配比混合均匀并加入感应炉炉膛中；

2)将步骤1)中感应炉进行抽真空处理，保持炉膛为半真空状态；

3)将金属粉末过筛后加入步骤2)中感应炉，保持金属粉末悬浮在炉膛中；

4)开启感应炉进行加热。

优选的，所述步骤2)中炉膛真空度为0.04-0.07MPa。

优选的，所述步骤3)中金属粉末元素为炉料所含元素中的一种或几种。

优选的，所述步骤3)中金属粉末需过120-300目。

优选的，所述步骤3)中金属粉末喷射加入感应炉中。

优选的，所述步骤3)中金属粉末与炉料的重量比为1:350-1:1200。

本发明提供了一种提高感应炉加热效率的前期处理工艺，其有益效果是：本发明通过在熔炼工艺开始前进行预处理，通过在加热前进行炉膛抽真空处理得到半真空状态，可以有效减少炉膛中空气带来的磁阻。通过加入铁磁性金属粉末并悬浮于熔炼环境中，可以进一步增大半真空状态下熔炼环境的磁导率，即增大了感应线圈通电后的磁通量，进而可以有效的在原有固定频率的工作情况下增加感应电势和感应电流。此外，金属粉末选择为炉料中所含元素，不会对炉料成分造成干扰，当炉膛温度升至一定温度后，金属粉末也会熔融于炉料中，减少原料的浪费。本发明所述提高感应炉加热效率的熔炼工艺易于实现，大大提升了感应炉在炉料未熔化前的加热升温效率，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种提高感应炉加热效率的前期处理工艺，包括以下步骤：

1)将炉料按照配比混合均匀并加入感应炉炉膛中；

2)将步骤1)中感应炉进行抽真空处理，保持炉膛为半真空状态，真空度为0.05MPa；

3)将与炉料的重量比为1:800的铁磁性金属粉末过200目筛后喷射加入步骤2)中感应炉，保持金属粉末悬浮在炉膛中，金属粉末元素为炉料所含元素中的一种或者几种；

4)开启感应炉进行加热。

实施例2：

一种提高感应炉加热效率的前期处理工艺，包括以下步骤：

1)将炉料按照配比混合均匀并加入感应炉炉膛中；

2)将步骤1)中感应炉进行抽真空处理，保持炉膛为半真空状态，真空度为0.04MPa；

3)将与炉料的重量比为1:350的铁磁性金属粉末过120目筛后喷射加入步骤2)中感应炉，保持金属粉末悬浮在炉膛中，金属粉末元素为炉料所含元素中的一种或者几种；

4)开启感应炉进行加热。

实施例3：

一种提高感应炉加热效率的前期处理工艺，包括以下步骤：

1)将炉料按照配比混合均匀并加入感应炉炉膛中；

2)将步骤1)中感应炉进行抽真空处理，保持炉膛为半真空状态，真空度为0.06MPa；

3)将与炉料的重量比为1:1200的铁磁性金属粉末过240目筛后喷射加入步骤2)中感应炉，保持金属粉末悬浮在炉膛中，金属粉末元素为炉料所含元素中的一种或者几种；

4)开启感应炉进行加热。

实施例4：

一种提高感应炉加热效率的前期处理工艺，包括以下步骤：

1)将炉料按照配比混合均匀并加入感应炉炉膛中；

2)将步骤1)中感应炉进行抽真空处理，保持炉膛为半真空状态，真空度为0.07MPa；

3)将与炉料的重量比为1:1000的铁磁性金属粉末过300目筛后喷射加入步骤2)中感应炉，保持金属粉末悬浮在炉膛中，金属粉末元素为炉料所含元素中的一种或者几种；

4)开启感应炉进行加热。

实施例5：

一种提高感应炉加热效率的前期处理工艺，包括以下步骤：

1)将炉料按照配比混合均匀并加入感应炉炉膛中；

2)将步骤1)中感应炉进行抽真空处理，保持炉膛为半真空状态，真空度为0.05MPa；

3)将与炉料的重量比为1:500的铁磁性金属粉末过200目筛后喷射加入步骤2)中感应炉，保持金属粉末悬浮在炉膛中，金属粉末元素为炉料所含元素中的一种或者几种；

4)开启感应炉进行加热。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种提高感应炉加热效率的前期处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)将炉料按照配比混合均匀并加入感应炉炉膛中；

2)将步骤1)中感应炉进行抽真空处理，保持炉膛为半真空状态；

3)将铁磁性金属粉末过筛后加入步骤2)中感应炉，保持金属粉末悬浮在炉膛中；

4)开启感应炉进行加热。

2.根据权利要求1所述提高感应炉加热效率的前期处理工艺，其特征在于：所述步骤2)中炉膛真空度为0.04-0.07MPa。

3.根据权利要求1所述提高感应炉加热效率的前期处理工艺，其特征在于：所述步骤3)中金属粉末元素为炉料所含元素中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述提高感应炉加热效率的前期处理工艺，其特征在于：所述步骤3)中金属粉末过120-300目筛。

5.根据权利要求4所述提高感应炉加热效率的前期处理工艺，其特征在于：所述步骤3)中金属粉末喷射加入感应炉。

6.根据权利要求5所述提高感应炉加热效率的前期处理工艺，其特征在于：所述步骤3)中金属粉末与炉料的重量比为1:350-1:1200。