真空熔炼炉 电磁悬浮熔炼的原理

真空熔炼炉

电熔，是指利用熔融的金属导电性较大的特性，在电阻加热的基础上达到熔化状态的金属加工方式。电熔设备一般包括电源箱、熔炉、感应线圈及水冷系统等。熔炉一般为感应炉，其主要特点是加热快、效率高，适用于多种金属材料的熔炼。在加工时，首先将金属料放入电熔炉上方的感应线圈中，然后加入电流，产生高频磁场，使金属材料中的原子振动剧烈，形成电流热效应，从而使金属材料温度升高，直至熔化，然后通过出钢机或铸造机将其浇铸成所需的形状。电熔加工技术可用于制造各种工件、零件、合金等，具有生产效率高、原料浪费少、产品质量稳定等优点。

电磁悬浮熔炼的原理

电磁感应加热，是利用电磁感应现象，把金属放在快速变化的磁场中，从而在金属中产生涡电流。

电流流经金属自己的电阻而发热，最终将金属熔化。

这个动图悬浮是的是铝块，使用的电流功率为1.6kW，频率为204kHz。

这枚铝块重2.6g，可以加热到1200℃，熔化是足够了。

电磁悬浮为什么用铜或者铝，因为铁或者钢自身铁磁性的干扰所以不能做这个实验。

铝和铜是最适合的材料。

注意磁悬浮这现象本身不需要超导体，虽然如果有超导材料会省很多电。

在工业制造领域也有这样的技术叫悬浮熔炼(levitationmelting)金属物料在外加磁场作用下呈悬浮状态的一种感应熔炼技术。

这种熔炼法是在1923年开发的，其原理是当感应线圈通过高频电流后产生一个高频磁场，使位于线圈中的金属样品(导体)产生感应电流，同时也产生一个磁场，方向与线圈产生的磁场相反，从而产生一个斥力使导体悬浮于空间(见图)悬浮熔炼没有坩埚材料带来的污染问题。

主要应用于实验室的小型纯金属熔炼研究及冶金平衡研究。

此熔炼法存在炉容量过小(以克计算)并且温度难以控制等问题。

真空冷坩埚悬浮熔炼示意视频冷坩埚真空感应熔炼技术是将“将分瓣的水冷铜坩埚置于交变电磁场内，利用感应涡流加热坩埚中的金属使其熔化，依靠电磁力使熔融金属与坩埚壁不产生密切接触”。

该技术特别适用于对活泼金属、难熔合金、高纯材料以及高浓度污染材料进行熔炼或重熔。

太空中磁悬浮熔炼（欧洲航天局的尝试）其它悬浮熔炼过程状态图。