中文名 | 等離子感應(yīng)爐 | 外文名 | plasma induction furnace |
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功????能 | 冶煉 | 簡????稱 | PIF |
特????點(diǎn) | 等離子熔煉裝置 | 實(shí)????現(xiàn) | 實(shí)現(xiàn)惰性氣氛下高溫熔渣精煉 |
在1969年,日本大同持殊鋼公司研制了世界上第一臺0.5t的等離子感應(yīng)爐,并進(jìn)行了低合金鋼、不銹鋼、鎳基合金和高錳電子合金的熔煉試驗(yàn)。1975年該公司又建成了一臺2t的PIF。80年代初加拿大多倫多大學(xué)建成了一臺實(shí)驗(yàn)型PIF,用于試驗(yàn)研究。1983年中國在東北大學(xué)建成一臺150kg的等離子感應(yīng)爐用于科研工作。
PIF的設(shè)備構(gòu)造如圖1所示。爐子主要由感應(yīng)加熱和等離子加熱兩大部分組成。感應(yīng)加熱部分與普通感應(yīng)爐相似,爐襯用鎂砂打結(jié)而成,為了保持爐內(nèi)氣氛設(shè)有爐蓋,爐蓋上設(shè)有窺視孔和加料孔,等離子槍從爐蓋中心孔插入。由于采用直流轉(zhuǎn)移弧等離子槍,在爐底設(shè)有陽極以構(gòu)成導(dǎo)電回路。底陽極可用石墨棒,其頂端還有一層MgO-C質(zhì)的導(dǎo)電材料;也可用水冷金屬電極。爐子的功率設(shè)計要根據(jù)容量而定并且要考慮感應(yīng)加熱功率與等離子加熱功率的相互匹配,有利于爐內(nèi)金屬液的合理流動,改善冶金過程的動力學(xué)條件,促進(jìn)金屬液成分和溫度均勻化。
等離子感應(yīng)爐(plasma induction furnace)是新出現(xiàn)的一種新的冶煉設(shè)備。利用穩(wěn)定的等離子電弧的超高溫和惰性氣氛與感應(yīng)器加熱及電磁攪拌作用相配合所組成的一種等離子熔煉裝置,簡稱PIF。
將交流市電整流濾波后成直流電源,然后控制電路通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通時間和導(dǎo)通頻率,將直流電塹波成一定脈寬和頻率的方波,然后通過線圈向外以電磁波的形式發(fā)射.說簡單點(diǎn),電源的作用實(shí)際就是將交流電變?yōu)橹绷麟?...
1.開爐前應(yīng)通知中頻機(jī)組操作人員起動機(jī)組,同時應(yīng)檢查爐體、冷卻水系統(tǒng)、中頻電源開關(guān)、傾爐機(jī)械和吊包運(yùn)行軌道等是否正常,地溝蓋板是否缺損,蓋好。如有問題應(yīng)先行排除,才能開爐。2.在中頻機(jī)組啟動完畢之后,...
一是化學(xué)成分調(diào)整不易。比如冶煉ZGMn13Cr2MoVTi怕個鋼種,用中頻爐冶煉的話,就比較難。當(dāng)鋼水全部熔畢,取樣做化驗(yàn)期間,高溫鋼水對爐襯的危害比較大,也就是說,化驗(yàn)的時間很短,而且化驗(yàn)后調(diào)整化學(xué)...
實(shí)際是在普通感應(yīng)爐上設(shè)置一個等離子發(fā)生器(即等離子槍)并加上爐蓋,實(shí)現(xiàn)惰性氣氛下高溫熔渣精煉,將感應(yīng)爐和等離子電弧爐的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來。
由于在感應(yīng)爐上附加了等離子熱源,從而提高了爐子的熔化率和熱效率,并有效地解決了感應(yīng)爐造渣精煉的困難,加上采用氬氣,造成了一一種既有強(qiáng)烈的電磁攪拌和惰性或可控氣氛,又有高度活潑的熔渣等有利的冶金條件,保證了熔煉金屬的高質(zhì)量。實(shí)踐表明:PIF可冶煉硫含量為0.005%的鋼水;不銹鋼的碳含量可降至0.005%;鋼中氫含量可達(dá)(1.3~2.2)×10一;氧含量最低可達(dá)11×10;夾雜物的含量與真空感應(yīng)熔煉的水平相當(dāng)。PIF可以代替由真空感應(yīng)爐(VIF)生產(chǎn)的許多鋼種?,F(xiàn)已生產(chǎn)的鋼種主要有超低碳不銹鋼、高8鐵素體不銹鋼、電磁材料和非鐵合金等。
PIF屬于初煉爐可代替VIF。兩者相比,PIF對原材料的苛刻要求程度、熔渣精煉、脫硫、易揮發(fā)元素(例如Mn)的控制、金屬收得率等方面較VIF優(yōu)越。但氣體的去除和微量有害雜質(zhì)(Pb、Zn、Bi等)的蒸發(fā)的反應(yīng)速度不如VIF。在設(shè)備上,VIF需要龐大的真空設(shè)備,而PIF則需要復(fù)雜和昂貴的整流設(shè)備和等離子發(fā)生器。 2100433B
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收稿日期 : 2004- 11- 21 收修改稿日期 : 2005- 10- 15 帶 IP 節(jié)點(diǎn)的離子感煙探測器 陳 彥1,徐 平1 ,張 偉2,張 杰2 (1.北京航空航天大學(xué)理學(xué)院 , 北京 100083; 2.山東 信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系 ,山東 濰坊 261041) 摘 要:給出了含有 IP節(jié)點(diǎn)的離子感煙探測器的硬件結(jié)構(gòu) 、原理和軟件設(shè)計方法 。該探測器以 89C52單片機(jī)為 核心 , 由MC14467獲取離子感煙傳感器镅 241( Am241)檢測的煙霧報警信號 ;并通過 移植 uIP0.9 協(xié)議棧 ,實(shí)現(xiàn) 了探測 器的 Internet 網(wǎng)絡(luò)接入功能 。該探測器既可以獨(dú)立運(yùn)行 ,又可以 通過 IP節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn) 聯(lián)網(wǎng) ,且允許用戶異地訪問 , 具有較大的靈活性 。 關(guān)鍵詞 :離子感煙探測器 ;單片機(jī) ;聯(lián)網(wǎng) 中圖分類號 :TP393;TP273 文獻(xiàn) 標(biāo)識碼 : A 文章編號
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一拖(洛陽)福萊格車身有限公司AG-400型數(shù)控等離子/火焰切割機(jī)(上海金鳳焊割機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)),軌距4m,軌長12m,采用上海九天數(shù)控系統(tǒng),整機(jī)配備1個等離子割炬和2個氧氣乙炔火焰割炬,配套等離子電源為海寶PowerMax1650,配套除塵系統(tǒng)為凱天環(huán)??萍脊煞萦邢薰旧?
感應(yīng)爐簡介
感應(yīng)爐是利用物料的感應(yīng)電熱效應(yīng)而使物料加熱或熔化的電爐。感應(yīng)爐的主要部件有感應(yīng)器、爐體、電源、電容和控制系統(tǒng)等。
感應(yīng)爐的主要部件有感應(yīng)器、爐體、電源、電容和控制系統(tǒng)等。
在感應(yīng)爐中的交變電磁場作用下,物料內(nèi)部產(chǎn)生渦流從而達(dá)到加熱或著熔化的效果。在這種交變磁場的攪拌作用下,爐中材質(zhì)的成分和溫度均較均勻,鍛造加熱溫度可達(dá)1250℃,熔煉溫度可達(dá)1650℃。
感應(yīng)爐除能在大氣中加熱或熔煉外,還能在真空和氬、氖等保護(hù)氣氛中加熱或熔煉,以滿足特殊質(zhì)量的要求。感應(yīng)爐在透熱或熔煉軟磁合金、高阻合金、鉑族合金、耐熱、耐蝕、耐磨合金以及純金屬方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)。感應(yīng)爐通常分為感應(yīng)加熱爐和熔煉爐。
利用感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流加熱物料的一種電爐。若加熱金屬物料,則將其放在耐火材料制作的坩堝中。若加熱非金屬材料,則將物料放在石墨坩堝中。增加交流電頻率時,感應(yīng)電流頻率則相應(yīng)提高,產(chǎn)生的熱量增多。感應(yīng)電爐加熱迅速,溫度高,操作控制方便,物料在加熱過程中受污染少,能保證產(chǎn)品質(zhì)量。主要用于熔煉特種高溫材料,也可作為由熔體生長單晶的加熱和控制設(shè)備。
熔煉爐分為有芯感應(yīng)爐和無芯感應(yīng)爐兩類。
有芯感應(yīng)爐有鐵芯穿過感應(yīng)器,用工頻電源供電,主要用于各種鑄鐵、黃銅、青銅、鋅等金屬的熔煉和保溫,電效率達(dá)90%以上,能利用廢爐料,熔煉成本低,最大爐容達(dá)270噸 。
無芯感應(yīng)爐無鐵芯穿過感應(yīng)器,分為工頻感應(yīng)爐、三倍頻感應(yīng)爐、發(fā)電機(jī)組中頻感應(yīng)爐、可控硅中頻感應(yīng)爐、高頻感應(yīng)爐。
中頻感應(yīng)爐的成套設(shè)備包括:電源及電氣控制部分,爐體部分,傳動裝置及水冷系統(tǒng)。
當(dāng)交變電流通過感應(yīng)圈時,在線圈周圍產(chǎn)生交變磁場,爐內(nèi)導(dǎo)電材料在交變磁場作用下產(chǎn)生感應(yīng)電勢.在爐料表面一定深度形成電流(渦流),爐料靠渦流加熱熔化。
感應(yīng)爐實(shí)驗(yàn)
感應(yīng)爐冶煉
一、目的:
1、掌握(真空)感應(yīng)爐冶煉的工藝過程,(真空)感應(yīng)爐冶煉設(shè)備操作。
2、了解(真空)感應(yīng)爐冶煉原理和特點(diǎn),根據(jù)冶煉品種制定冶煉工藝。
二、(真空)感應(yīng)爐冶煉原理和特點(diǎn)
1、原理:感應(yīng)電爐工作原理基于電磁感應(yīng)和電流熱效應(yīng)原理。當(dāng)交變電流通過感應(yīng)圈時,在線圈周圍產(chǎn)生交變磁場,爐內(nèi)導(dǎo)電材料在交變磁場作用下產(chǎn)生感應(yīng)電勢.在爐料表面一定深度,形成電流(渦流)。爐料靠渦流加熱熔化。如果爐內(nèi)熔化的是鋼鐵金屬材料.處在強(qiáng)磁場中的鋼液受到電磁力的作用產(chǎn)生強(qiáng)烈的運(yùn)動。磁場對鋼液的這種作用稱為電磁攪拌作用。同一匹線圈產(chǎn)生的磁場對堝內(nèi)兩點(diǎn)A,、B,的作用力如圖1,由于堝中部磁場強(qiáng)度最大.坩堝中部受壓力最大,上下兩端依次減小.這種壓力差使?fàn)t內(nèi)鋼液產(chǎn)生運(yùn)動。 真空感應(yīng)電爐是將感應(yīng)坩堝和錠模放人真空室中,冶煉和澆注同在真空狀態(tài)下完成。冶煉在真空下進(jìn)行,由于碳氧反應(yīng)產(chǎn)物為氣體CO,使反應(yīng)向生成C0方向移動,可使碳的脫氧能力達(dá)到和硅、鋁相近的水平。根據(jù)氣體在鋼液中的溶解服從平方根定律,可知真空下冶煉,有利于鋼液去氣。對某些蒸氣壓較高的合金元素,如Pb、As、B1、sn、zn等,當(dāng)外界壓力降低到小于蒸氣壓時,變可從合金中蒸餾出來,從而改差鋼和臺金的性能。
三、實(shí)驗(yàn)過程
1、坩堝制備:為了提高電效率.感應(yīng)爐坩堝壁不能太厚,加上電磁攪拌的沖刷和坩堝內(nèi)外溫差大,坩堝壽命往往較低,坩堝制備是一項(xiàng)經(jīng)常性的工作。
(1)原料:電熔鎂砂:MgO>98%,不得混入雜物,新烘磁選后使用:粘土:粒度<0.3mm;玻璃水;磷酸:粒度<0.5mm;石墨芯,外部包3層紙,底角要求圓滑;玻璃布;石棉板;爐底磚;坩堝材料配比:電熔鎂砂98.0~98.5%;硼酸1.5~2.0%,總量30kg。
(2)打結(jié):真空感應(yīng)爐打結(jié)前要抽真空檢漏,漏氣率應(yīng)< 1.5μ/分。 10 P 1 2P?? 漏氣率 圖1 電磁力對鋼液的作用 及鋼液運(yùn)動方向 P1-停泵時真空度,μ; P2一停泵10分鐘后真空度,μ。 用搖表檢查托盤與感應(yīng)器之間是否絕緣。 感應(yīng)器托盤下要墊好木塊,以防止大軸轉(zhuǎn)動。石棉板放人玻璃布口袋,再將口袋放入感應(yīng)器內(nèi)。在石棉板上放置爐底磚。加入混合鎂砂5kg左右;用釬子、平錘搗打結(jié)實(shí),打結(jié)后的爐底厚度40mm左右。把石墨芯固定在爐底正中間,坩蝸壁分層打結(jié),每層打結(jié)前用釬子劃松鎂砂2~3mm,再加鎂砂l(fā).5~2Kg,搗實(shí)。打結(jié)最后第二層時鎂砂中加入適量玻璃水。最后一層用80%鎂砂加20%粘土及適量玻璃水混合均勻,輕握成團(tuán)即可,以便加固出鋼口和爐沿。
(3)燒結(jié)坩鍋:送電前,檢查電氣、水冷、機(jī)械系統(tǒng)是否正常。正常后.方可送電。功率從4kw起送電.功率間隔2kw,每擋送10分鐘。送至功率為32kw.時間達(dá)20分鐘停止送電。30分鐘撥出石墨芯子.迅速清理坩堝。坩堝壁如有細(xì)小裂縫,用細(xì)鎂砂修補(bǔ)。如有整圈橫裂,大口縱裂則拆除重打。
(4)洗爐燒結(jié):清理完坩堝后。用純鐵、金屬鎳或返回鋼洗爐,洗爐料比正常料稍多。洗爐時間3小時。爐料保持2小時不熔。
2、真空系統(tǒng)操作:打開5〃閥,用機(jī)械泵抽低真空。
1、旋片式機(jī)械真空泵
2、油擴(kuò)散噴射泵
3、真空熔煉室
4、預(yù)真空閥門
5、低真空閥門
6、高真空閥門 如需要高真空.先關(guān)5〃閥,再打4〃、6〃閥;如需要轉(zhuǎn)低真空,先關(guān)6〃、4〃閥,再開5〃閥。破真空時。依次關(guān)閉所有閥門,管道、爐體內(nèi)充氣后,打開爐體。
3、熔煉:真空感應(yīng)爐冶煉所用原料必須清潔、無油、無銹、無污物。稱量準(zhǔn)確。
(1)裝料:裝料時,要上松下緊,一次裝完,補(bǔ)加的合金小料裝入爐蓋上的料倉內(nèi)。返回 鋼、純鐵、鎳、鉻、鋁、鎢、鈷、高釩等可裝入坩堝內(nèi)。返回鋼在底部,純鐵在四周,鈷在底部或中下部,鎳在中下部,鉻在中部,鉬、鎢、高釩在中上部,銅在中上部。其它補(bǔ)加的合金料按如下順序加人料倉:硅、鈦、鋁、鈮、錳、硅鈣、硼鐵、鈣、稀土、碳。裝料的同時,把經(jīng)過烘烤的錠模、帽頭、漏斗裝入澆注室。
(2)熔化:電氣、水冷、真空系統(tǒng).機(jī)械系統(tǒng)、測溫裝置、加料槽、感應(yīng)圈、窺視孔經(jīng)檢查合格后:關(guān)閉4〃、6〃閥門,打開5〃閥,合爐抽真空,小功率送電。真空度滿足要求后,可適當(dāng)提高功率。熔化期間,不可隨意傾動坩堝,以防爐科掉出,發(fā)現(xiàn)爐料架橋可傾動坩堝使料下落。爐料熔化80~90%,后加裝在科槽中的銅鈮等。全熔后,鋼液面平穩(wěn),溫度達(dá)到要求.進(jìn)入精煉期。
(3)精練期:錳、硅鈣、硼鐵、鈣、稀土合金在預(yù)真空下加入;硅、鈦、鋁在高真空下加入。合金小料加入后,傾動坩堝,提高功率進(jìn)行磁力攪拌。達(dá)到出鋼溫度,關(guān)閉所有閥門,停泵出鋼。
4、澆注:開始慢澆,中間適中,澆至帽口線上三分之一處迅速充填直至澆注完畢。迅速撤除真空,吊出鋼錠模,注后40分鐘方可脫模。
5、特殊情況處理
(1)破真空:遇有下列情況需破真空。爐料嚴(yán)重架橋;真空度達(dá)不到要求,檢查爐內(nèi)是漏水、滲水;低真空有嚴(yán)重打弧。
(2)突然停電時,迅速關(guān)閉所有閥門。
(3)功率表(見右圖)、電流表、電壓表指針突然劇烈擺動,要注意發(fā)生漏爐,立即停電,如果料全熔,可加入合金小料,傾動坩堝攪拌.關(guān)用所有閥門。停泵出鋼。
(4)熔煉過程中,需調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容值,必須先調(diào)勵磁調(diào)節(jié)鈕,使中頻電流、中頻電壓、中頻功率回零,再改變電容按鈕。
感應(yīng)爐
感應(yīng)爐采用的交流電源有工頻 (50或60赫)﹑中頻(60~10000赫)和高頻(高於10000赫)3種。感應(yīng)爐的主要部件有感應(yīng)器﹑爐體﹑電源﹑電容和控制系統(tǒng)等。
簡史 1899年瑞典研制出第一臺有芯感應(yīng)爐。20世紀(jì)初﹐德國﹑瑞典﹑義大利開始試制中頻電爐﹐1927年出現(xiàn)了中頻感應(yīng)爐。從此感應(yīng)爐的數(shù)量和容量開始增加。無芯工頻感應(yīng)爐出現(xiàn)較晚﹐但在第二次世界大戰(zhàn)后得到迅速發(fā)展。1966年瑞士研制出可控硅中頻感應(yīng)爐。這種爐子的電效率高﹐容易實(shí)現(xiàn)自動控制。
特點(diǎn) 在感應(yīng)爐中的交變磁場作用下﹐金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦流而發(fā)熱熔化。在這種磁場的攪拌作用下﹐爐中的液態(tài)金屬的成分和溫度均較均勻﹐熔煉溫度可達(dá)1650℃。感應(yīng)爐除能在大氣中熔煉外﹐還能在真空和氬﹑氦等保護(hù)氣氛中熔煉﹐以滿足特殊質(zhì)量的要求。感應(yīng)爐在溶煉軟磁合金﹑高阻合金﹑鉑族合金﹑耐熱﹑耐蝕﹑耐磨合金以及純金屬方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)。
類別和應(yīng)用 感應(yīng)爐通常分為有芯感應(yīng)爐和無芯感應(yīng)爐兩類。有芯感應(yīng)爐有鐵芯穿過感應(yīng)器﹐如同一個帶鐵芯的變壓器﹐用工頻電源供電。有芯感應(yīng)爐主要用於各種鑄鐵﹑黃銅﹑青銅﹑鋅等金屬的連續(xù)熔煉和保溫﹐電效率達(dá)90%以上﹐能利用廢爐料﹐溶煉成本低﹐最大爐容達(dá)270噸。