基于ANSYS内热式多级连续真空炉温度场测试研究

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1、基于ANSYS内热式多级连续真空炉温度场测试研究雷金辉1，束军，付彤(1.昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明650000）摘要：内热式多级连续真空炉具有能耗低，污染少，金属回收率高等优点，是有色金属冶炼的重要设备。但是由于真空炉内温度很难准确测量，炉内温度场分布不明确等因素一直制约着真空冶金炉的发展。本文以小型内热式真空炉为研究对象，提出了一种多支热电偶同时静态测温的方法，并通过ANSYS软件仿真对比，测量数据与仿真数据误差低于0.993%,验证系统的可行性和准确性。关键字：真空炉；温度场；ANSYS软件；热电偶；中图分类号：TP212.9

2、文献标识码：AThetestofANSYSinternalheatingtypemultistagecontinuousvacuumfurnacebasedontemperatureLeiJinhui1，Shujun2，Futong（1.CollegeofInformationEngineeringandAutomation，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650000，P．R．China;）Internalheatingtypemultistagecontinuousvacuumfur

3、nacehastheadvantagesoflowenergyconsumption,lesspollution,highmetalrecovery,isanimportantequipmentofnon-ferrousmetalsmelting.However,itisdifficulttoaccuratelymeasurethetemperatureinthevacuumfurnace,andthetemperaturedistributioninthefurnaceisnotclear.Thispapertakesthesmallintern

4、alheatingvacuumfurnaceastheresearchobject,putsforwardamethodofmultiplethermocouplesandstatictemperature,andthroughtheANSYSsoftwaresimulation,measurementdataandsimulationdataerrorislessthan0.993%,toverifytheaccuracyandfeasibilityofthesystem.Keywords：Vacuumfurnace,Temperaturefie

5、ld,ANSYSsoftware,Thermocouple0.引言真空冶炼技术随着真空设备制造业的发展而逐步发展起来的，为了适应当时先进技术的要求，对高性能金属材料和新型金属材料的需求日益加剧，在送样的背景下，真空冶金在工业发达的国家和地区得到推广和迅猛发展。真空技术的发展历程表明，真空冶金的发展主要建立在两个方面；第一是冶炼设备的改进与创新能极大地促进真空冶炼技术的长足发展。第二是开发相应的自动控制系统，对于真空冶金来说，其核也就是对炉内温度场分布和温度有效、精确的控制。在真空冶炼行业中，温度是真空冶炼中最重要的参数之一。炉内温度的准确性、温度场

6、的分布及温度随反应而变化的过程对各种金属在真空条件下的反应机理分析起着非常重要的作用同时也直接影响产品的质量、能耗和设备的使用寿命.因此本文采用相同的7支K型支热电偶分布在温度场的不同位置，将测量到的温度信号通过S7-300的输入模块送入CPU中，同时在上位机中对所测温度进行实时显示和记录。1.温度场测试系统设计1.1系统设计根据内热式真空冶金炉的工艺要求，真空炉系统包括水冷却系统，抽真空系统和供电控制系统。实验系统具体运行步骤为：将冷凝盖密封好后，开启冷却水阀，同时启动真空泵，观察真空压力表的实时变化，等到压力表达到稳定值（即炉内真空度达到稳定值

7、）后启动加热系统。当炉内温度达到控制器设置的最高温度时，炉体进入保温阶段，设置一定的保温时间后，由程序自行判断，调节晶阐管的通电时间使炉内保持在最高温度，保温时间到后自动关闭加热电源。通过图1温度测量系统对温度场进行测量，同时记录所测温度。图1真空炉温度测量系统原理图1.2内热式多级连续真空炉体设计经过查阅大量文献资料，对之前炉体进行了改进，在导师的指导下，设计了如图2所示内热式多级连续真空炉，主要用来处理锡－铅二元合金的分离，属于立式真空炉。图2内热式多级连续真空炉结构示意图(1观察孔2石墨盖3水冷炉壁4冷凝罩5隔热罩6坩埚7电柱8盛料器9水冷

8、电极10抽真空泵)真空冶金工艺的加热过程分为升温阶段和保温阶段，具体工作流程为；将反应料放入坩埚中，并将冷凝盖密封好后，开