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一种分体式中频感应电炉坩埚模样

来源:安徽加热管生产厂家 作者:安徽汉和 发布日期:2017-10-24 11:09
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  中频感应电炉的坩埚由于受到金属熔液的连续冲刷和腐蚀,使用一定时期后必须拆掉旧坩埚,制作新坩埚。坩埚模样是制作坩埚所必备的,但以往一次一模的制作方法存在坩埚成本高、保温效果好的工业电炉烘炉时电炉负载重和烘炉不顺利等弊端,据此作者设计制造了一种分体式坩埚模样,可实现一模多用,降低坩埚成本,减轻中频感应炉烘炉时的负载,使坩埚烘烤更加顺利。
  1分体式坩埚模样的制作分体式坩埚模样是在整体坩埚模样的基础上制得的,先用厚8mm的钢板为原料卷成整体坩埚模样(如所示)为连接与定位分体式坩埚模样的组装件,其中工件1、2、3的形状相同,厚度为30mm,材质为碳素钢,工件4起定位与连接的作用,工件5为螺母。按所示制作两组组装件垂直放入整体坩埚模样内并紧贴坩埚内壁,保温效果好的工业电炉使两组组装件的垂直中心面处于同一平面并穿过坩埚体中心线,然后将两组组装件中的工件1和3与整体坩埚模样壁焊合,拆掉工件2、4、5把两组组装件中工件2所对应的整体坩埚模样壁去除并以相同宽度向下延深,穿过底部后联通,使整体坩埚模样分成对称的两个部分(如所示)。
  2分体式坩埚模样的组装及特点打炉衬时,首先用干木材做两个与工件2尺寸相同的工件,然后将两个分开的坩埚模样对齐,把木材做的工件2夹在工件1、3之间,用工件4、5联接并紧固,使分体式坩埚模样组合(如所示)分体式坩埚模样与整体坩埚模样不同的是中间出现一条与工件2宽度相同(0mm)的缝隙,由于炉衬材料颗粒小且松散,在强烈的捣打过程中,缝隙处的炉衬材料将会进入坩埚模样内,造成坩埚无法打起,因此必须先将缝隙封住。封缝隙的材料必须是能耐一定高温的非导体,作者选择了玻璃丝布,具体封法是:用一条比缝隙宽50mm的玻璃丝布沿着缝隙封上去,边封边用胶带纸把玻璃丝布紧贴到坩埚样上。此时,可以进行捣打坩埚,坩埚打好后,一定要在烘炉前取掉联接工件4、5.石英砂随着温度的升高,将发生一系列晶态变化并伴随体积膨胀,尤其当温度达573*C时,保温效果好的工业电炉炉衬中的P―石英快速转化为a―石英,体积膨胀率高达0.82%,石英砂的膨胀将对坩埚模样产生挤压力,由于将工件2的材质换成木材,故当烘炉温度达200*C左右时,木制工件2将燃烧并掉在坩埚底部,因两坩埚模样之间留有缝隙,可缓冲石英砂膨胀产生的挤压力,避免坩埚模样的变形和难以拔出。可以发现,随着加热温度的升高,缝隙明显变窄。
  中频感应炉的工作原理可等效的看作一个变压器,感应器可视为原边绕组,被加热工件及坩埚模样可视为副边绕组(如所示)由图可见R的大小决定负载的轻重,整体坩埚模样R很小,相当于变压器副边短路,此时中频感应炉的负载最大,使得中频感应电炉很难启动。中频感应电炉的电源属于并联逆变器,需要频率自动跟随,逆变器工作于自激状态,逆变触发脉冲的控制信号取自负载。当逆变器尚未投入运行时,无法获得控制信号,需要通过辅助手段建立第一组逆变触发脉冲,以起动逆变器并使逆变器由启动状态转为稳定运行状态。逆变器起动以后,一般能够适应任何实际负载,而启动时则不然。起动问题实际上是负载适应性的问题〔1,负载小、好启动;负载大,难启动。对于钢铁材料来说,温度越低,电阻率越小,即低温时整体坩埚模样的R更小,启动更易失败,而恰恰低温时,由于坩埚烘烤升温速度有一定限制,需频繁的停炉和启动。在这一阶段,由于多次的启动失败将导致过流保护装置频繁动作,使电网和电抗器等电器多次受到强大电流冲击,易引起晶闸管击穿和快速熔断器烧断等故障。作者所采取的分体式坩埚模样将整体坩埚模样一分为二,中间保留有一定宽度的缝隙,并将工件2的材质换成木材,用玻璃丝布封缝隙,烘炉前取掉工件4、5,这些措施都保证了分体式坩埚模样具有较大的R使中频3取出坩埚模样的时机和方法用石英砂(Si2)打炉衬时,因混有一定量的胶结剂(H3BO3),随着温度的升高将产生如下反应〔2:结果硼酸脱水分解为硼酐。当温度进一步升高到582*C时,硼酐熔化与粉状石英融合成玻璃相并逐渐将粗大的表层颗粒熔化,使其粘结成一体,此时炉衬表面就釉化了,内表面己经具有一定强度。因此,将拔出坩埚模样的温度定为600C温度过高,坩埚模样将严重变形并氧化;温度过低,坩埚有的地方就会塌陷。当炉温达到600C时,应立即停炉揭掉保温盖冷却半小时,等到坩埚模样稍冷却后再拔出。若温度较高,在拔出的过程中易引起坩埚模样的变形。拔出以前将分体式坩埚模样振动数次,当坩埚模样与坩埚壁有一定缝隙后,再轻轻拔出。
  4结论本文所述的分体式坩埚模样省掉了坩埚成型的模样费用,不影响坩埚使用寿命,并针对中频感应电炉电源的特点切断了感应电流在大圆筒形坩埚模样内的闭合路线,将涡流限制在较小的导体内,有效地减轻了烘炉前期的负载,使中频感应电炉的启动更容易。
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