本發(fā)明涉及熔煉工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高感應(yīng)爐加熱效率的前期處理工藝。

背景技術(shù)：

鑄造行業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著重要作用。我國鑄造生產(chǎn)規(guī)模和從業(yè)人數(shù)居世界第一位，但總體來說，我國鑄造業(yè)仍面臨著能源消耗高等嚴(yán)重問題，而熔煉是鑄造不可或缺的重要工藝過程，是高能耗的生產(chǎn)過程，這也說明對熔煉工藝過程進(jìn)行節(jié)能管理和開發(fā)是必要而有意義的。

鑄造的熔煉設(shè)備主要是沖天爐、感應(yīng)電爐和電弧爐，中頻感應(yīng)熔煉電爐由于熔化速度快、電效率和熱效率高、能源消耗量低、操作使用方便，已成為熔煉鑄鋼、球墨鑄鐵、高強度鑄鐵、合金鑄鐵的重要設(shè)備。

感應(yīng)爐感應(yīng)加熱的原理是依據(jù)兩則電學(xué)的基本定律,法拉第電磁感應(yīng)定律和焦耳—楞茨定律。

法拉第電磁感應(yīng)定律：

式中，ε——閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢(單位V)；

△φ——磁通量變化量(單位Wb)；

△t——發(fā)生變化所用的時間(單位s)；

n——線圈匝數(shù)；

電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通變化率成正比。

焦耳—楞茨定律(電流熱效應(yīng)原理，定量說明傳導(dǎo)電流將電能轉(zhuǎn)換為熱能的定律)：

Q＝I²Rt

式中：Q——焦耳楞茨熱(單位J)；

I——電流強度(單位A)；

R——導(dǎo)體的電阻(單位Ω)；

t——導(dǎo)體通電的時間(單位s)；

當(dāng)一組無芯感應(yīng)爐的感應(yīng)線圈中通有頻率為f的交變電流時，則在感應(yīng)圈所包圍的空間和四周產(chǎn)生了一個交變磁場，該交變磁場的極性、磁感應(yīng)強度和交變的頻率，隨著產(chǎn)生該交變磁場的交變電流而變化。若感應(yīng)線圈內(nèi)砌有坩堝并裝滿金屬爐料，則交變磁場的一部分磁力線將穿過金屬爐料，磁力線的交變就相當(dāng)于金屬爐料與磁力線之間產(chǎn)生的切割磁力線的相對運動。因此，在金屬爐料中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢(E)，其大小可以用下式確定：

E＝4.44φ·f·n

式中：φ——感應(yīng)線圈中交變磁場的磁通量(單位Wb)；

f——交變電流的頻率(單位Hz)；

n——爐料所形成回路的匝數(shù)，通常n＝1；

由上式可知，若要使?fàn)t料中產(chǎn)生較大的感應(yīng)電勢，從理論上可以采用增加磁通量、頻率以及匝數(shù)的方法，但是，由于感應(yīng)線圈通電后所產(chǎn)生的磁力線被迫通過空氣，而空氣有很大的磁阻，所以就使磁通量較小，增加磁通量有困難。

由于金屬爐料本身形成一閉合回路，所以在金屬爐料中產(chǎn)生的感應(yīng)電流(I)為：$I=\frac{4.44\mathrm{\Φ}f}{R}$

式中：R—金屬爐料的有效電阻(單位Ω)

金屬爐料的電阻：

$R=\frac{\mathrm{\ρ}L}{S}$

式中:

R——電阻值(單位Ω)

ρ——為電阻率(單位Ω·m)

S——橫截面積(單位㎡)

L——導(dǎo)線的長度(單位m)

其中，ρ是電阻率，是用來表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量，取決于材料的本身特性,電阻率ρ不僅和導(dǎo)體的材料有關(guān)，還和導(dǎo)體的溫度有關(guān)，在溫度變化不大的范圍內(nèi)：幾乎所有金屬的電阻率隨溫度作線性變化，即ρ＝ρ_o(1+at).式中t是攝氏溫度，ρ_o是0℃時的電阻率，a是電阻率溫度系數(shù)。

由上述的公式可看出爐料的加熱速率，取決于感應(yīng)電流、爐料的有效電阻以及通電時間。而感應(yīng)電流又取決于感應(yīng)電動勢的大小，即穿過爐料的磁通量的大小和交變電流的頻率，同時也取決于金屬爐料料塊的大小、爐料的導(dǎo)電性質(zhì)以及裝料的密實程度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種提高感應(yīng)爐加熱效率的前期處理工藝。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種提高感應(yīng)爐加熱效率的前期處理工藝，包括以下步驟：

1)將爐料按照配比混合均勻并加入感應(yīng)爐爐膛中；

2)將步驟1)中感應(yīng)爐進(jìn)行抽真空處理，保持爐膛為半真空狀態(tài)；

3)將金屬粉末過篩后加入步驟2)中感應(yīng)爐，保持金屬粉末懸浮在爐膛中；

4)開啟感應(yīng)爐進(jìn)行加熱。

優(yōu)選的，所述步驟2)中爐膛真空度為0.04-0.07MPa。

優(yōu)選的，所述步驟3)中金屬粉末元素為爐料所含元素中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述步驟3)中金屬粉末需過120-300目。

優(yōu)選的，所述步驟3)中金屬粉末噴射加入感應(yīng)爐中。

優(yōu)選的，所述步驟3)中金屬粉末與爐料的重量比為1:350-1:1200。

本發(fā)明提供了一種提高感應(yīng)爐加熱效率的前期處理工藝，其有益效果是：本發(fā)明通過在熔煉工藝開始前進(jìn)行預(yù)處理，通過在加熱前進(jìn)行爐膛抽真空處理得到半真空狀態(tài)，可以有效減少爐膛中空氣帶來的磁阻。通過加入鐵磁性金屬粉末并懸浮于熔煉環(huán)境中，可以進(jìn)一步增大半真空狀態(tài)下熔煉環(huán)境的磁導(dǎo)率，即增大了感應(yīng)線圈通電后的磁通量，進(jìn)而可以有效的在原有固定頻率的工作情況下增加感應(yīng)電勢和感應(yīng)電流。此外，金屬粉末選擇為爐料中所含元素，不會對爐料成分造成干擾，當(dāng)爐膛溫度升至一定溫度后，金屬粉末也會熔融于爐料中，減少原料的浪費。本發(fā)明所述提高感應(yīng)爐加熱效率的熔煉工藝易于實現(xiàn)，大大提升了感應(yīng)爐在爐料未熔化前的加熱升溫效率，具有廣闊的應(yīng)用前景。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實施例1：

一種提高感應(yīng)爐加熱效率的前期處理工藝，包括以下步驟：

1)將爐料按照配比混合均勻并加入感應(yīng)爐爐膛中；

2)將步驟1)中感應(yīng)爐進(jìn)行抽真空處理，保持爐膛為半真空狀態(tài)，真空度為0.05MPa；

3)將與爐料的重量比為1:800的鐵磁性金屬粉末過200目篩后噴射加入步驟2)中感應(yīng)爐，保持金屬粉末懸浮在爐膛中，金屬粉末元素為爐料所含元素中的一種或者幾種；

4)開啟感應(yīng)爐進(jìn)行加熱。

實施例2：

一種提高感應(yīng)爐加熱效率的前期處理工藝，包括以下步驟：

1)將爐料按照配比混合均勻并加入感應(yīng)爐爐膛中；

2)將步驟1)中感應(yīng)爐進(jìn)行抽真空處理，保持爐膛為半真空狀態(tài)，真空度為0.04MPa；

3)將與爐料的重量比為1:350的鐵磁性金屬粉末過120目篩后噴射加入步驟2)中感應(yīng)爐，保持金屬粉末懸浮在爐膛中，金屬粉末元素為爐料所含元素中的一種或者幾種；

4)開啟感應(yīng)爐進(jìn)行加熱。

實施例3：

一種提高感應(yīng)爐加熱效率的前期處理工藝，包括以下步驟：

1)將爐料按照配比混合均勻并加入感應(yīng)爐爐膛中；

2)將步驟1)中感應(yīng)爐進(jìn)行抽真空處理，保持爐膛為半真空狀態(tài)，真空度為0.06MPa；

3)將與爐料的重量比為1:1200的鐵磁性金屬粉末過240目篩后噴射加入步驟2)中感應(yīng)爐，保持金屬粉末懸浮在爐膛中，金屬粉末元素為爐料所含元素中的一種或者幾種；

4)開啟感應(yīng)爐進(jìn)行加熱。

實施例4：

一種提高感應(yīng)爐加熱效率的前期處理工藝，包括以下步驟：

1)將爐料按照配比混合均勻并加入感應(yīng)爐爐膛中；

2)將步驟1)中感應(yīng)爐進(jìn)行抽真空處理，保持爐膛為半真空狀態(tài)，真空度為0.07MPa；

3)將與爐料的重量比為1:1000的鐵磁性金屬粉末過300目篩后噴射加入步驟2)中感應(yīng)爐，保持金屬粉末懸浮在爐膛中，金屬粉末元素為爐料所含元素中的一種或者幾種；

4)開啟感應(yīng)爐進(jìn)行加熱。

實施例5：

一種提高感應(yīng)爐加熱效率的前期處理工藝，包括以下步驟：

1)將爐料按照配比混合均勻并加入感應(yīng)爐爐膛中；

2)將步驟1)中感應(yīng)爐進(jìn)行抽真空處理，保持爐膛為半真空狀態(tài)，真空度為0.05MPa；

3)將與爐料的重量比為1:500的鐵磁性金屬粉末過200目篩后噴射加入步驟2)中感應(yīng)爐，保持金屬粉末懸浮在爐膛中，金屬粉末元素為爐料所含元素中的一種或者幾種；

4)開啟感應(yīng)爐進(jìn)行加熱。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。