真空感应炉生产过程Unity3D演示系统设计(4)
2 系统分析
真空感应炉适用于高温精密合金及磁性材料的熔炼和提纯。
真空感应熔炼炉是在真空条件下,利用中频感应加热原理,使金属熔化的真空冶炼成套设备。生产镍基高温合金、钛合金、不锈钢、超高强度钢等特种合金材料的重要冶炼设备。其自动控制系统作为重要的组成部分,直接影响产品的质量和产量。近些年来，随着电工电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即采用交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术己成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。使用模拟界面代替人工操作可以最大限度降低误操作的出现。
2.1 真空感应炉炉体结构以及操作要求
常规真空感应炉基本结构按照炉体的启闭形式，可以分为单室立式炉和两室卧式炉。真空感应炉的炉体部分主要有炉壳、感应器、坩埚、倾炉机构、浇铸系统、水冷系统和送电装置等组成。炉体的结构形式有坩埚转动浇铸式和炉体倾动浇铸式两种。真空感应炉的炉体上安装有装料、捣料、测温、取样等附属装置。真空感应炉的最大特点是冶炼及浇铸过程在炉壳内进行。炉壳分为固定炉壳与可动炉壳两部分。炉壳必须承受因内部真空而形成的强大压力，要有足够的结构强度。小型真空感应炉炉壳采用双层结构，内层用无磁不锈钢板，外层用普通钢板焊接，中间通冷却水。大型真空感应炉局部使用双层结构，单层钢板外面用水管冷却。炉壳的活动部分与固定部分的接触面，都必须用真空橡胶件密封。
对真空感应炉的电源有如下要求：(1) 感应器的端电位低。真空感应炉使用的工作电压比中频感应炉低，通常在750V以下，以防止电压过高引起真空下气体放电而破坏绝缘，造成事故。(2) 防止高次谐波进入负载电路。使用晶闸管变频电路时，经常出现高次谐波进入负载电路，使感应器对炉壳电压增高，从而引起放电。因此，必须在电源输出端增添中频隔离变压器，来截断高次谐波的进入。(3) 振荡回路的电流大。
根据真空感应炉的结构特点以及工作特点，感应炉的系统电抗的70%是由短网系统产生的，而短网是一个大电流工作的系统，最大电流可以达到上万安培，因此短网的性能决定了感应炉的性能，正是由于这个原因，因此感应炉的自然功率因数很难达到0.85以上，绝大多数的炉子的自然功率因数都在0.7~0.8之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无用功，且被电力部门加收额外的电力罚款，同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺，导致三相间的电力不平衡加大，最高不平衡度可以达到20%以上，这导致冶炼效率的低下，电费增高，因此提高短网的功率因数，降低电网不平衡就成了降低能耗，提高冶炼效率的有效手段。最近一段时间由于科技的不断进步，感应炉操作系统在技术含量方面也宥哲长足的进步，更多的自动化操作系统开始取代之前繁琐且大量的人工操作，在增加操作效率的同时大幅度降低了人工操作的误操作现象的发生。
2.2 真空感应炉熔炼的特点
真空感应熔炼的两个基本原理应用是：感应加热和真空环境。感应熔炼是除电弧炉以外较重要的一种电炉熔炼方法。与电弧炉相比，其特点有：
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