内热式多级连续真空炉温度场测试系统的设计.doc

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和自动化学院，云南昆明650000）摘要：内热式多级连续真空炉含有能耗低，污染少，金属回收率高等优点，是有色金属冶炼关键设备。不过因为真空炉内温度极难正确测量，炉内温度场分布不明确等原因一直制约着真空冶金炉发展。本文以小型内热式真空炉为研究对象，提出了一个多支热电偶同时静态测温方法，并经过ANSYS软件仿真对比，测量数据和仿真数据误差低于0.993%,验证系统可行性和正确性。关键字：真空炉；温度场；ANSYS软件；热电偶；中图分类号：TP212.9文件标识码：AThetestofANSYSinternalheatingtypemultistagecontinuousvacuumfurnacebasedontemperatureLeiJinhui1，Shujun2，Futong（1.CollegeofInformationEngineeringandAutomation，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650000，P．R．China;）Internalheatingtypemultistagecontinuousvacuumfurnacehastheadvantagesoflowenergyconsumption,lesspollution,highmetalrecovery,isanimportantequipmentofnon-ferrousmetalsmelting.However,itisdifficulttoaccuratelymeasurethetemperatureinthevacuumfurnace,andthetemperaturedistributioninthefurnaceisnotclear.Thispapertakesthesmallinternalheatingvacuumfurnaceastheresearchobject,putsforwardamethodofmultiplethermocouplesandstatictemperature,andthroughtheANSYSsoftwaresimulation,measurementdataandsimulationdataerrorislessthan0.993%,toverifytheaccuracyandfeasibilityofthesystem.Keywords：Vacuumfurnace,Temperaturefield,ANSYSsoftware,Thermocouple0.引言真空冶炼技术伴随真空设备制造业发展而逐步发展起来，为了适应该时优异技术要求，对高性能金属材料和新型金属材料需求日益加剧，在送样背景下，真空冶金在工业发达国家和地域得到推广和迅猛发展。真空技术发展历程表明，真空冶金发展关键建立在两个方面；第一是冶炼设备改善和创新能极大地促进真空冶炼技术长足发展。第二是开发对应自动控制系统，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、正确控制。在真空冶炼行业中，温度是真空冶炼中最关键参数之一。炉内温度正确性、温度场分布及温度随反应而改变过程对多种金属在真空条件下反应机理分析起着很关键作用同时也直接影响产品质量、能耗和设备使用寿命.所以本文采取相同7支K型支热电偶分布在温度场不一样位置，将测量到温度信号经过S7-300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统计。1.温度场测试系统设计1.1系统设计依据内热式真空冶金炉工艺要求，真空炉系统包含水冷却系统，抽真空系统和供电控制系统。试验系统具体运行步骤为：将冷凝盖密封好后，开启冷却水阀，同时开启真空泵，观察真空压力表实时改变，等到压力表示到稳定值（即炉内真空度达成稳定值）后开启加热系统。当炉内温度达成控制器设置最高温度时，炉体进入保温阶段，设置一定保温时间后，由程序自行判定，调整晶阐管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。经过图1温度测量系统对温度场进行测量，同时统计所测温度。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件资料，对之前炉体进行了改善，在导师指导下，设计了图2所表示内热式多级连续真空炉，关键用来处理锡－铅二元合金分离，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水冷电极10抽真空泵)真空冶金工艺加热过程分为升温阶段和保温阶段，具体工作步骤为；将反应料放入坩埚中，并将冷凝盖密封好后，开启冷却水阀，同时开启真空泵，等到炉內真空度达成稳定值后开启加热炉，当炉内