技术材料-中频炉坩埚的烧结方法.doc

中频炉坩埚的烧结方法我要打印 IE收藏 放入公文包 我要留言 查看留言来源：中国窑炉信息网添加人：admin添加时间：2007-7-16 8:37:59烧结的目的在于提高坩埚的致密性、强度和体积稳定性，以适应冶炼条件的需要。烧结过程是在高温下使砂料的接触面上出现液相熔合，形成连续的烧结网络，通过网络使整个砂料联成一个整体。烧结过程所需的热量，可以来自石墨型芯和钢板型芯因加热而放散的热量，也可以由钢液直接供给。烧结后坩埚的理想断面结构如图31所示，可分为烧结层、半烧结层和位烧结层等三个区域。 2坩埚的烧结方法 烧结方法按烧结温度列分为低温烧结和高温烧结两种。低温烧结温度一般不超过1700，高温烧结温度为17001900。 2.1低温烧结方法 采用低温烧结法时，是用钢板型芯打结制作坩埚。在初烧时利用感应电流将钢板型芯加热，通过型芯把能量传给砂料。钢板型芯最高温度可达1300，当烧结温度达此温度后，停电取出型芯。然后，利用洗炉和冶炼过程钢液本身的温度进一步将砂料逐步烧结。绝大多数酸性坩埚和一部分碱性坩埚都使用这种烧结方法。低温烧结法最初因为烧结层很薄。容易产生裂纹而使坩埚破坏，所以在初期冶炼时应特别细心操作，严防“架桥”现象出现，避免重料冲出坩埚而使烧结层破坏。 2高温烧结方法 使用高温烧结方法的坩埚是用石墨型芯打结的坩埚。在感应电流的作用下，石墨型芯温度逐渐升高，直到所需要的烧结温度。高温烧结法适用于镁砂坩埚和镁铝尖晶石坩埚，而酸性坩埚很少使用高温烧结法。 如采用铁胎型芯，则坩埚打结完毕之后，即可取出铁胎型芯。然后进行烧结。 如果打结时采用石墨型芯，则在烧结温度达到1800左右，保温10分钟，停电。松动石墨型芯，直到温度下降到约14001500后，取出石墨型芯，检查坩埚内表面是否存在明显裂纹。如果无裂纹，清理后即可以装料进行洗炉。当发现坩埚内表面有明显裂纹时，应进行热补或修补后再投入使用。 如果采用钢板型芯，烧结时既可以在12001300时，停电取出型芯，也可以待型芯一直升温至1600左右，直至钢板型芯全部熔化掉。熔芯烧结的升温制度如下： 芯型温度升温速率（/小时）保温时间（小时） 室温15030 1503 15040035 4002 40085050 8501 850120030 1200165050 1650高频感应加热设备维护我要打印 IE收藏 放入公文包 我要留言 查看留言来源：中国窑炉信息网添加人：admin添加时间：2007-7-11 8:52:1211维护工作的意义 维护工作与一般的修理工作不同，它是按计划对设备各个部分进行定期保养，作预防性检查，便于发现隐患及早进行处理，使设备能长期稳定地工作。搞好设备的维护保养，不但可保证生产顺利地进行，而且可以延长设备和元件的使用寿命，取得显著的经济效益。 12维护工作的组织和计划 维护工作应该有组织、有计划地进行。计划要根据具体条件因地制宜地制定，譬如对使用非软化水做电子管阳极冷却水的设备，必需定期清除电子管阳极上的水垢。究竟多少时间处理一次呢?这要根据当地的水质条件、阳极出水温度高低、形成水垢的快慢来确定。对每个维护项目的内容、方法、使用的工具、要求达到的目的、维护周期及执行人等，都应有具体的规定。并应设有专用的维护记录本，认真执行。 定期维护的周期可根据各部分不同的情况，分为班维护、周维护、月维护及半年维护等不同的内容。对容易发生问题的地方要加强维护，譬如交流接触器这类元件，工作时震动大，螺钉易松动；触头易烧蚀；维护周期要短些。设备上冷却用的水和风，一刻也不能停，每班都应该检查。半年维护是指检查周期可以长些的，工作量较大的维护内容，还包括冬夏季换季工作的内容。 设备各种技术数据的原始记录对维护工作是很重要的。通过它可使维护人员对设备各方面的技术数据有充分的了解。譬如当冷却水供水的总压力符合规定时，对设备各分路冷却水的流量都应该有记录，以备日后作对比检查。此外维护工作还包括对设备上各备件的维护事项。 13设备的维护项目 131每班维护 接班时查看设备冷却水路出水管的流量有无异常现象。对采用蒸发冷却电子管的设备，要检查蒸馏水箱的水位是否合格。 接班时检查电子管玻壳和芯柱的冷却风量及其他通风设施是否正常。 设备上各仪表的工作数据，应每隔一小时抄录一次。设备修理及更换元件情况，均应详细记录在值班记录本上。 交班时擦抹设备外部尘土，打扫机房清洁卫生。 132每周维护 检查各交流接触器的触头有无烧蚀，接线有无松动。 测量冷却水的绝缘电阻。用欧姆表测量电子管水套对地的电阻，最低不应小于300。检查蒸发冷却电子管的蒸发锅，其对地电阻不应小于600K。 电子管栅极和灯丝冷却的软水管(一般为橡胶管)，靠近电子管的一端受热容易老化，对于已老化即将破裂的水管要及时更换。 对机箱内部作一次清扫除尘，擦净各高压瓷瓶及绝缘支柱上的尘土。注意对离心式风机进风口钢丝网上的扫尘，以免进风口受堵后出风量减少。 133每月维护 对中间继电器和过电流继电器的接点和连线进行检查。 对于水冷电子管清除其阳极上的水垢(可按水质情况确定清理的周期)。 对各冷却水路的流量作计量测定。方法是在出水口用流量计测定。如无流量计时可把出水引入一容器中，计时一分钟后称其重量，即可得到流量(kgmin)。如发现有明显减少时，应查找原因及时解决。 检查插入式保险丝盒上的熔丝有无松动、过热熔蚀等现象。 检查过电压、过电流、门开关、冷却不足、温度过高等保护电路是否可靠。 检查空气开关及刀开关的接点。 检查各振荡管的灯丝接线(或管角)，接触是否良好，电压是否符合标准。 有备用振荡管的单位，应将备用管定期放到设备上轮流使用，以防长期贮存使管内真空度降低。轮换的周期也可以和清除阳极水垢结合进行。 134半年维护 检查低压(380V)线路的绝缘程度是否符合要求。 用高压摇表测试高压变压器、高压电缆及其他高压元件的绝缘电阻。其值应符合要求。 检查水套内管的圆度及上下定位钉凸起的高度，以免管子放入水套时偏心，造成阳极局部过热而损坏。还要检查水套内壁及进、出水管的管头处有无结垢，防腐蚀电极是否良好等。 校核各过电流继电器的整定电流。 对工作中温度较高的连接导体，如灯丝引线、焊接变压器初级上的接铜片等，如接触处有氧化层时，应加以清理。 对电机、水泵、配电柜等附属设施的检修。 对隐蔽处如电缆沟、机柜顶部等地方作一次彻底的清扫。 以上是指一般的情况，各厂的设备和使用条件不尽相同，维修内容和周期要根据具体情况有所调整。 14大功率电子管的使用和维护 在高频加热设备中，振荡电子管是一个贵重器件，在使用和维护方面必须加以注意。下面将有关问题作一介绍。 14l使用中应注意的问题 灯丝电压要保持在十2-3的范围内：对纯钨阴极的电子管来说，灯丝电压过高会严重缩短电子管的寿命；过低则会影响输出功率。对钍钨阴极的电子管来说，灯丝电压过高或过低都会影响电子管的寿命。 对阳极为水冷的电子管，必须经常注意冷却水的流量，但不能光凭水管上压力表的指示为准，有时冷却管路因沉积水垢变细：，压力表的指示虽未变，但流量己大为减少，会使电子管由于冷却不足而损坏。 要掌握冷却水的纯度。水中杂质多，水垢沉积快。水管中有水垢会使水流不畅。阳极上长水垢会影响散热，必须定期作清除水垢的工作。清除的方法是：用90的水加10的盐酸配成稀盐酸溶液。用它来清洗阳极即可除去水垢，再用温水把阳极上的残酸冲洗干净。 电子管在工作时，玻壳上的温度较高。灯丝和栅极采用水冷的电子管要防止水滴喷射到玻壳上引起炸裂。因此要定期检查橡胶水管有无老化，管接头处是否拧紧。并可在水管和玻壳之间加装挡水板，以防意外。 电子管水套内壁的圆度，要求公差不超过o25。水套与阳极的间隙一般在305mm范围内，水套内壁上、下各有四个凸出的定位钉，用来保持电子管阳极处于水套中心。如定位钉凸起的高度不够，或四面不匀(旧水套的凸出部分会磨损)，都会发生阳极在水套内放偏的情况。会造成阳极局部过热而使电子管损坏。 当电子管灯丝电源关断后，作为冷却电子管的水和风仍需继续冷却十分钟，以驱散余热。 电子管工作时，其阳、栅流不得超过额定值。阳、栅流的比例也要按说明书规定的范围调节，过大或过小的阳、栅流比例会使阳、栅极损耗功率超过规定而损坏管子。 备用电子管要和设备上使用的电子管交替使用，防止在长期库存中使电子管内的真空度降低。 142电子管的硬化处理 硬化处理的目的是使一些真空度降低的电子管提高真空度。恢复正常的性能。对于因制造工艺不良而产生的漏气(即外界空气渗入管内)的电子管是无法修复的。硬化处理的对象是指因库存时间较长而管内真空度降低的电子管。一般在金属中都含有微量的气体，电子管制造厂在对电子管排气体抽真空时，不可能将电极内的气体排出抽尽，在长期存放中，金属电极内残存的气体会释放出来。可以采用硬化的办法来恢复电子管的真空度在作硬化处理以前，先要弄清电子管的使用条件，以确定管子所能承受的阳极损耗功率。每种电子管都有规定的极限耗散功率Pam,例如FU一433S的Pam60KW和FU一89F的Pam5KW。但这些都是在规定的冷却条件下给出的数据，例如对FU一433S要求阳极冷却水的流量不小于90Lmin；对FU一89F要求阳极冷却风不小850m3h。如果阳极的冷却条件达不到规定，则Pam也将减小，目前有不少设备是在冷却不足的条件下工作的，必须引起注意。硬化处理可以在高频设备上进行，有动态和静态两种硬化方法。 静态硬化开始加灯丝电源先加半压(额定电压的5070)，十分钟后再升到额定电压，在加热灯丝的过程中，灯丝附近的吸气剂受热后发挥作用，吸收管内的残余气体。灯丝加热时间按存放时间而定，存放时间在一年以内的加热05h。存放时间超过一年的，加热12h。第二步是把电子管接成二极管(按理应该将栅极和灯丝短连起来使成为二极管，但实践证明这样的接法有时可行，有时却行不通，似乎管子产生了超高频寄生振荡，一给上阳压一一即使阳压很低只有23KV，就会产生很大的阳流，引起过流跳闸，当遇到这种情况时，只有把栅极悬浮起来，什么也不接就行了)。同时把阳极到隔直流电容器的连线断开，接着从o203额定阳压开始逐步加阳压。在作硬化处理时不能使阳极损耗功率过大，一般以不超过Pam的70为好，如FU一433S管子不要超过60KW0742KW(前面说过如阳极冷却水流量不足时应按比例递减)。按FU433S的特性，当栅压为零，阳压为10KV时，阳流为4A，此时阳极的损耗功率PnEnIa40KW，不宜再增加了。如果再要升高阳压就必须在栅极上加一个负电压(接法如图21所)来控制阳流，勿使Pa超过42KW。图21阳流的控制对于用作硬化处理的阳极电源，应该是脉动系数小的(如硅堆整流、感应调压器调压)整流电源。 动态硬化动态硬化是使电子管在振荡状态中逐步升高阳压，这种方法不用改动设备的电路，只要求阳压能从零调到额定值就行了。同时在淬火(或焊接)变压器的输出端要接上负载。因为硬化处理的时间可能很长，所以都采用通水铁罐做的假负载，参看图21。动态硬化不用在栅极上加控制负压，比较方便，它的阳极损耗功率Pa可以用热功当量法测定，也可以粗略地按下式估算：当振荡器在正常工作状态时，PaEaInc035。在使用一只新电子管而发觉阳压加不到额定值(设此管为FU一23S，当阳压升到10KV时管子内就闪烁放电，造成过流跳闸)，对这样的管子通过硬化处理是有可能恢复正常的。对此管作硬化处理时，阳压可从9KV开始往上加，以500V为一档，每档停留10一15min。如阳压升到某一数值后，电子管玻壳内出现淡蓝色的光辉，稳定一段时间后察觉蓝光已消失或变弱，始可再提升阳压。如阳压升到某一数值后，阳流剧升，过流跳闸，则要降低一档阳压，稳定2030min后再升压，直到能加上额定电压为止。 143电子管的运输和贮存 大型电子管的包装均有防震装置，但也还要轻拿轻放，避免剧烈的震动。在运输前检查包装箱内支持管子的弹簧、布带及螺钉等有无松脱。在搬运时不准横向放倒，必须直立搬运。用汽车运送电子管时，要根据路面情况缓慢行驶。 严寒地区的冬季，室内外温差很大，管子从室外搬进室内时，由于环境温度的突变容易引起玻璃炸裂，所以要有一个缓冲过程。 贮存电子管的库房温度应保持在040的范围内。要求温度不大于70(在潮湿的环境中电子管易损坏)。库房内不准有酸类和其他带有毒害性和挥发性会引起腐蚀的化学物品。同时要避免库房周围有震动源，防止管子受震损坏。真空热处理炉的技术特点我要打印 IE收藏 放入公文包 我要留言 查看留言来源：中国工业电炉网添加人：admin添加时间：2007-7-6 9:03:58(1)严格的真空密封：众历周知，金属零件进行真空热处理均在密闭的真空炉内进行，因此，获得和维持炉子原定的漏气率，保证真空炉的工作真空度，对确保零件真空热处理的质量有着非常重要的意义。所以真空热处理炉的一个关键问题，就是要有可靠的真空密封结构。为了保证真空炉的真空性能，在真空热处理炉结构设计中必须道循一个基本原则，就是炉体要采用气密焊接，同时在炉体上尽量少开或者不开孔，少采用或者避免采用动密封结构，以尽量减少真空泄漏的机会。安装在真空炉体上的部件、附件等如水冷电极、热电偶导出装置也都必须设计密封结构。 (2)大部分加热与隔热材料只能在真空状态下使用：真空热处理炉的加热与隔热衬料是在真空与高温下工作的，因而对这些材料提出了耐高温，蒸汽压低，辐射效果好，导热系数小等要求。对抗氧化性能要求不高。所以，真空热处理炉广泛采用了钽、钨、钼和石墨等作加热与隔热构料。这些材料在大气状态下极易氧化，因此，常规热处理炉不能采用这些加热与隔热材料。 (3)水冷装置，真空热处理炉的炉壳、炉盖、电热元件导别处置(水冷电极)、中间真空隔热门等部件，均在真空、受热状态下工作。在这种极为不利的条件下工作，必须保证各部件的结构不变形、不损坏，真空密封圈不过热、不烧毁。因此，各部件应该根据不同的情况设置水冷装置，以保证真空热处理炉能够正常运行并有足够的使用寿命。 (4)采用低电压大电流：在真空容器内，当真空空度为几托一lxlo-1托的范围内时，真空容器内的通电导体在较高的电压下，会产生辉光放电现象。在真空热处理炉内，严重的会产生弧光放电，烧毁电热元件、隔热层等，造成重大事故和损失。因此，真空热处理炉的电热元件的工作电压，一般都不超过80一100伏。同时在电热元件结构设计时要采取有效措施，如尽量避免有尖端的部件，电极间的间距不能太小窄，以防止辉光放电或者弧光放电的发生。 (5)自动化程度高：真空热处理炉的自动化程度之所以较高，是因为金属工件的加热、冷却等操作，需要十几个甚至几十个动作来完成。这些动作内在真空热处理炉内进行，操作人员无法接近。同时，有些动作如加热保温结束后，金属工件进行淬火工序须六、六个动作并且要在15秒钟以内完成。在这样迅速的条件来完成许多动作，是很容易造成操作人员的紧张而构成误操作。因此，只有较高的目动化才能准确、及时按程序协调动。中频炉的最佳工作状态我要打印 IE收藏 放入公文包 我要留言 查看留言来源：中国窑炉信息网添加人：admin添加时间：2007-7-5 9:09:371、选择比较好的中等块料 2、启动后，逐批加料，保证功率在较大的状态时间长 3、炉衬不要过后， 4、加炉盖 5、适当的多增加2-3块电容器 中频电源以“整流滤波逆变”的方式工作。为了使整机的变频效率最高，对网侧吸收的无功功率最小，希望设备工作在80%90%额定电压的状态。这时，由于整流桥接近全开放，整流桥的自然功率因数最高。同时可控硅导通的时刻接近自然换相点，开通时的电流较小，可控硅管发挥了最大的作用，对可控硅的使用寿命有利。由于向上还有1020%的余地，因此当电网电压偏低时还有功率调节余地。如果工作点较低，则可控硅的导通角小，设备对于电网脉冲式的吸收功率，造成较低的自然功率因数，对电网不利。又整流可控硅在脉冲状态下工作，对可控硅也不利。 由此可知，在用户选型时，应注意这个问题。不要造成大马拉小车。中频炉经常烧逆变可控硅应重点检查那些部位我要打印 IE收藏 放入公文包 我要留言 查看留言来源：中华感应加热设备网添加人：root添加时间：2006-4-24 8:51:551、 主要是大电流和大电压失控，引起的1高电压失控：中频电压升到一定的值时，逆变器颠覆，无法在高阻抗情况下运行，元件的耐压降低或冷却效果不好，系统的绝缘性能降低，中频电压升高时机器对地短路，检查中频电容和炉子。干扰也可能引起 ，逆变触发线要离主电路远一些，2大电流失控，中频电压的反压角过小，触发电路是否有接触不良，另外还要注意关断时间的一直性。2、现在由于元件的质量已经过关，如果工艺良好，可靠性已经非常高。逆变可控硅管相对来讲是比较薄弱的部件。如果频繁地损坏，必然有原因。应着重检查：1）逆变管的阻容吸收回路，重点检查吸收电容器是否断路。这时，应该采用能够测量电容量的数字万用表检测电容器，仅仅测量它的通断是不够的。如果逆变吸收回路断线，极易损坏逆变管；2）检查管子的电气参数是否满足要求，杜绝使用不合格厂家流入的元件；3）逆变管的水冷套及其他冷却水路是否堵塞，虽然这种情况较少，但确实出现过，容易忽略。4）注意负载有无对地打火的现象，这种情况会形成突变的高电压，造成逆变管击穿损坏。5）运行角度偏大或偏小，都会引起逆变管频繁过流，从而损伤管子，容易造成永久性的损坏。6）在不影响启动的情况下，适当加大中频电源至炉体的中频回路接线电感，可以缓解因逆变管承受过大的di/dt造成的损坏。感应加热电源常见框图结构和控制方法我要打印 IE收藏 放入公文包 我要留言 查看留言来源：中国电炉网添加人：root添加时间：2006-4-24 8:48:53 感应加热电源常见框图结构和控制方法1感应加热电源常见框图 图1 直流调功方式图1为感应加热电源的框图，在电网输入情况下，先输入整流，通常用不控整流桥整流，然后用DC/DC变换器直流变换，常见的为buck，boost电路，接着为逆变，通常采用半桥或全桥逆变，而且为了电气隔离，会加入高频变压器。最后部分为LC滤波器，输出接近正弦波的电流。在要求PFC下，直流变换部分通常为PFC级，如果不要求，该级也可以省掉。 图2 逆变调功方式2各种控制方法的比较感应加热电源的调功方式通常分为直流调功和逆变调功。图1为一种直流调功方式，通过调节DC/DC变换器的输出电压来调节感应加热电源的输出功率。也有采用输入可控整流来调节功率。直流调功可以大范围调节功率，而且功率调节的线性比较好。但是必须在逆变桥前级加可控电路。而且在需要加入功率因素校正的时候，直流调功就较难实现了。图2为逆变调功方式，逆变调功可以分为三类：1） 频率调制（PFM）频率调制的方法就是调节逆变开关管的开关频率，从而改变输出阻抗来达到调节输出功率的目的。这种调功方式比较常用，优点是调节方法比较简单，而且较容易实现软开关。但是，功率调节线性不好，而且调节范围不大。2） 脉冲密度调制（PDM）PDM就是通过控制脉冲密度，从而控制输出平均功率，来达到控制功率的目的。这种控制方法较容易实现，但是由于是间断加热，所以加热效果不好。3） 脉冲宽度调制（PWM）PWM通过调节逆变开关管的一个周期内导通时间来调节输出功率。这种方法等同普通开关电源的调制方法，调节线性好，范围大，但是不容易实现软开关。当然，感应加热的负载通常会随着工作条件的改变而改变特性。这样就会要求电源要监视负载的变化，从而进行调整，比如采用频率跟踪等方法。感应加热基本原理我要打印 IE收藏 放入公文包 我要留言 查看留言来源：中国电炉网添加人：root添加时间：2006-4-24 8:45:56感应加热基本原理1.电磁感应原理1831年，英国物理学家faraday发现了电磁感应现象，并且提出了相应的理论解释。其内容为，当电路围绕的区域内存在交变的磁场时，电路两端就会感应出电动势，如果闭合就会产生感应电流。利用高频电压或电流来加热通常有两种方法：（1） 电介质加热：利用高频电压（比如微波炉加热）（2） 感应加热：利用高频电流（比如密封包装）2电介质加热（dielectric heating） 电介质加热通常用来加热不导电材料，比如木材。同时微波炉也是利用这个原理。原理如图1：图1 电介质加热示意图 当高频电压加在两极板层上，就会在两极之间产生交变的电场。需要加热的介质处于交变的电场中，介质中的极分子或者离子就会随着电场做同频的旋转或振动，从而产生热量，达到加热效果。3感应加热（induction heating） 感应加热原理为产生交变的电流，从而产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。如图2：图2 感应加热示意图基本电磁定律： 法拉第定律： 安培定律： 其中： ， 如果采用MKS制，e的单位为V，的单位为Wb，H的单位为A/m，B的单位为T。以上定律基本阐述了电磁感应的基本性质，集肤效应： 当交流的电流流过导体的时候，会在导体中产生感应电流（如图3），从而导致电流向导体表面扩散。也就是导体表面的电流密度会大于中心的电流密度。这也就无形中减少了导体的导电截面，从而增加了导体交流电阻，损耗增大。工程上规定从导体表面到电流密度为导体表面的1/e0.368的距离为集肤深度。在常温下可用以下公式来计算铜的集肤深度： 式（1） 图3 涡流产生示意图 从以上可以看到，如果增大电流和提高频率都可以增加发热效果，是加热对象快速升温。所以感应电源通常需要输出高频大电流。感应炉的种类我要打印 IE收藏 放入公文包 我要留言 查看留言来源：中国电炉网添加人：root添加时间：2006-4-18 9:35:27感应炉的种类 一有芯工频熔炼炉 1 次级线圈与所熔炼的工件为同一金属 2 适用于铜、铜合金、镍、镍合金、铝、铝合金铸造 3 特点：适用于大批量，连续生产，耗电量大 4 铸铁在冲天炉熔炼后倒入有芯工频炉内保温或升温 5 出料时不能将料倒空 二无心工频熔炼炉 1 出料时也不能出空 三无心中频熔炼炉（炉