感应加热重熔技术

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1、感应加热重熔技术最新进展-真空/气体保护气氛感应加热重熔炉前言：在现代化金属生产和加工、合金研究、铸造、冶金以及核技术领域，发射光谱、X-荧光光谱分析已经应用了多年。这些仪器大多是全自动和计算机控制进行日常分析，最多可以在同一种样品中分析出50种元素。在金属生产工业种，通常样品都是用取样器从熔炉中直接取样，并通过气动系统以最快的方式把熔样直接送到实验室进行分析。金属加工厂的样品则是成型的部件，尺寸和外形都不适合光谱仪做分析。通常是将样品取其碎削，或片状材料重新熔化成光谱分析可用的形状。有色金属、高碳和高硅含量的生铁、铁合金、优

2、质合金、贵重金属等目前都是按照这种方法进行的。感应熔融重熔技术的优点是，制样快，精确，近乎无材料损失，操作简单，重复性好，成本低。如果采用真空熔融或保护气体正压保护的情况下熔融，则更不会出现材料损失或氧化。同时样品均匀。由微处理器控制重熔制样可以消除人员操作的干扰因素。工作原理：感应熔融的工作原理基于变压器能量转换原理，由一次线圈和二次线圈组成。层片状的铁心作为偶合元件，电磁场在一次线圈和二次线圈之间进行能量转换，直接达到感应加热的目的。换能器产生高频磁场，金属表面出现二次电流。由于材料性能，电流转换成热量。这种杂散电流有足够

3、的能量使金属熔化，并使其过热至浇铸温度。杂散电流使金属熔体运动，保证熔体良好混合。众所周知，氧、氮等会对金属有负面影响，使其熔融困难。即便用保护气体吹扫坩埚和样品也无稽于事。在熔融状态和浇铸温度下，特别要避免由于蒸汽压导致的碳、锰或合金中其它组分的损失。通过校准，可以解决重复性问题。在真空或保护气氛下重融可以避免这个问题。4为了避免氧化，50至1毫巴的真空已经足够，但这种方法对于高浇铸温度的金属，或大表面积的碎削或粉末样品来说有明显缺点，这是由于蒸发引起的。最好的方法是在熔融金属达到浇铸温度之前，样品抽真空并加惰性气体保护。用

4、较高的压力，将保护气体充至超过大气压有利于避免样品蒸发。自动控制系统可以设置熔融时间，真空度，保护气体冲刷，以及熔融和保温时间，避免人为误差。重熔炉的结构和功能：感应重熔炉是由高频发生器对固定熔融坩埚的工作线圈产生高频。由于高频能量可以使高熔点的金属安全熔化，例如，使用电子管高频发生器熔化铂金需要0.8-1.8mc，3-6kW高频最为合适。半导体高频发生器由于低电流阻抗以及元件的导磁率低，通常不用做熔融应用。由于高感应电流，对全部高频部件实施水冷却是十分必要的。熔融样品固化成片状，表面经打磨后就可以直接进行光谱分析，减少了机械

5、方法对样品表面的加工。实践证明，重融样品离心浇铸法是最好的方法。真空压铸会出现密封的难题，同时又增加了额外的操作。离心浇铸方法如下：将样品放在陶瓷坩埚，用坩埚钳夹持住，然后密封在真空气氛中，或放在保护气体容器中，容器上带有视窗玻璃。向坩埚中通入氩气置换掉重融样品坩埚中的空气（约几分钟），减少熔融过程中的氧化反应。氩气流速约为0.5-5l/min。现代化的重融炉可以控制真空度，调节正压保护气体的充气时间。铸臂可以延其自身轴平衡转动。坩埚嘴放在坩埚和模具之间，熔融样品直接倒入模具中，不致因蒸汽挥发而造成物料损失。将陶瓷熔融坩埚直接

6、放在感应线圈上，手动或用伺服电机将感应线圈提升到位。通入高频电流熔融过程立即开始。根据材料性质，熔融时间约需要30-90秒，熔融过程完成后将感应线圈放回初始位置。微处理器可以对不同熔体的熔融和保温时间分别控制，保证其工作性能的稳定。熔融工艺之后，设备自动控制浇铸时间，自动进行离心浇铸。通常浇铸机以500转/分钟的速度靠离心力的作用，将熔融金属压入模具。在现代化的装置中，浇铸转矩可以调节，保证不同材料达到最佳浇铸状态，特别是那些有特殊比重的金属。浇铸后熔样急剧固化成均匀的样品供分析使用。总体操作时间最多只需2分钟。样品的选材：适

7、用的样品主要是钢、GS、GG、GGG、GTW、GTS、铝、锌、硼、铜、镍、钛和其它合金，以及贵重金属的小条，薄片，粉末，钻削，金属废渣等。材料的量和使用的坩埚种类取决于熔融样品的形状。通常重熔样品重量在5-50g之间，较大的重熔炉主要用于标准件的生产，例如相当于铁的比重的金属，样品量可以高达1kg。比重较小的材料则需要的数量较小。这是由于受到陶瓷坩埚大小、高频发生器的功率以及所需熔融时间的限制。在使用松散的碎削、粉末重熔时，必须提前准备适用于坩埚的模具，以便限制接受感应电流的样品表面积，防止高频发生器超载。其次，要注意避免样品

8、碎削挂在坩埚壁的上方，难于进入熔样。碎削的形状和大小并不重要。样品制备压力在30-100kp/mm2足够。粉末样品制备与上述样品相同。由于高频开关杂散电流，有可能会使熔样溅出坩埚。4第二种危险是保护气体的吹扫和抽真空的操作。通常材料的导电性能差的缺点可以通过将样品压缩得以改善