对极型高温超导直流感应加热装置电磁优化

基于高温超导(High Temperature Superconductivity,HTS)直流感应加热技术加热质量好、加热效率高等优点,提出一种基于圆筒形多极直流电机结构的对极铁芯高温超导直流感应加热装置.首先,针对加热装置气隙磁场与铝棒温升特性,采用麦克斯韦方程组与法拉第电磁感应定律,并结合固体热传导方程,建立铝棒加热过程数值模型;其次,兼顾加热装置环形铁芯与直流电机多极结构模式,构建4极与2极电磁模型与热模型;再次,针对铝棒电导率、转速以及长度对铝棒加热过程的影响,利用对极加热装置电磁热模型,研究铝棒内涡流与加热功率的变化过程;最后,针对加热区域磁场强度不足的问题,基于直流电机极靴长度对气隙磁场大小的影响,提出极靴结构改善气隙磁场模型.研究结果表明:2极铁芯结构下铝棒最大磁通密度高于4极结构0.16 T,铝棒最大温度高于4极结构54 K;铝棒内涡流密度和加热功率与铝棒电导率、长度以及转速呈正相关性;极靴结构提高了铝棒磁通密度0.11 T,铝棒温度提升了4.2℃.

可调气隙高温超导直流感应加热样机仿真与实验

为了实现铝棒轴向温度分布的调节,设计了一台气隙结构可调的高温超导直流感应加热器,以在轴向上获取不同大小的磁场.通过调节加热器气隙结构进行均匀和梯度加热实验,分析双边调节与单边调节方式对加热效果的影响.验证可调气隙结构在调节加热工件轴向温度分布中的可靠性、有效性.同时利用有限元仿真软件对加热器样机进行建模,分析加热工件温度分布规律,从理论角度验证可调气隙结构的有效性.

高温超导直流感应加热技术研究综述

高温超导直流感应加热技术相对于常规的交流感应加热技术,能够显著提升有色金属材料的透热处理加热效率,还具有工件加热速度快、工件加热均匀、工件加热过程重复性好等优势,在金属冶炼和压延成型加工行业具有广阔的应用前景。本文详细论述了国内外对于高温超导直流感应加热原理和主磁体新结构探索的研究现状,综述了高温超导直流感应加热示范样机的研制情况,对比分析了两种感应加热技术,总结出高温超导直流感应加热的优势及形成机理。探讨了高温超导直流感应加热技术发展趋势、关键技术及科学问题,本文相关分析结果将对高温超导直流感应加热技术的研究提供参考。

一种双C型高温超导直流感应加热装置及其性能分析

超导直流感应加热装置利用超导磁体产生的直流磁场在旋转的金属工件中感应涡流加热工件,较传统交流感应加热技术具有更高的效率,市场竞争优势大。该文在现有超导直流感应加热装置基础上提出一种双C型结构,较传统C型结构减少了铁磁材料的使用。针对该结构感应加热装置,通过研究气隙磁场分布对涡流损耗的影响,提出采用弧形气隙提升装置的加热效率。建立等效模型分析了直流感应加热装置起动转矩的影响因素,得到起动转矩随转速、工件半径等因素的变化规律。针对双C型超导直流加热装置双线圈、双铁心的特殊结构提出采用变气隙的方式进行弱磁起动,解决了超导直流感应加热装置起动转矩过大的问题。相关研究结论可以为有铁心感应加热装置设计提供参考。

千斤铝棒升温记——世界首台兆瓦级高温超导感应加热装置研发纪实

一根500多公斤的铝棒,从20℃加热到403℃,要求芯表同步升温,需要多长时间?至少9个小时一一这是过去用电阻炉加热的时间;10分17秒的最新测试数据。颠覆性的变化,源于自主创新。近日,世界首台兆瓦级高温超导感应加热装置在黑龙江正式投用。这标志着,我国超导热加工技术率先在全球实现重大突破。

超导直流感应加热及其关键技术

超导直流感应加热是近年来基于电磁感应原理为铝和铜挤压工艺开发的一项全新的感应加热技术。简述了它的发展历史、工作原理以及与传统交流感应加热相比的优点和局限性,介绍了它的一些关键技术,如电磁和热过程耦合的数值模拟、磁体的设计和超导技术的应用等,并对我国开展这方面的研究提出了建议。

超导直流感应加热在有色金属挤压行业的应用

文章介绍了超导直流感应加热取代传统交流感应加热,在有色金属挤压行业的应用情况。指出该方法可获得常规感应加热难以实现的均温性,产品质量优异;同时由于大幅提高效率,能耗仅为常规感应加热的一半或更低,节能效果显著。

高温超导感应加热技术及应用浅谈

一、产业技术应用背景 交通领域中轻量化对节能降耗、提高运力具有十分重要的意义,据考证,使用铝合金材料可降低装备质量60%以上。随着铝型材部件机械强度的提高,尤其是铝合金材料能有效改善部件的耐腐蚀性和静态扭转刚性,以及便于报废后回收等重要价值,铝合金材料的应用面正不断扩大。

高温超导感应加热技术及其在有色金属热挤压中的应用

在国家“十二五”发展规划的高端装备制造业中，高品质工业铝型材产品是实现大飞机、汽车、轨道交通列车、航天、军工、船舶等工业先进装备技术升级和国产化目标的关键基础材料。由于使用铝合金装备的轨道交通机车可降低车辆质量50％，实现节能约12％，增加运力10％左右，加之发达国家铝合金型材加工水平发展较快，

挤压铝圆锭高温超导感应加热器交付使用

由江西联创光电超导应用有限公司生产的铝合金圆锭超导感应加热器于2020年9月在南山铝业公司投产。其使用效果良好,具有以下优点:超导感应加热透热深度可达100 mm~200 mm,可实现对直径400 mm以上铝圆锭几乎整体均匀加热,芯表温差小于1.2℃。

推广应用铝圆锭坯超导感应加热技术

高温超导强磁场感应加热设备及技术是江西联创光电超导应用有限公司、北京交通大学等7个单位组成的研究团队历时7a的研究成果。首台1 MW级的加热炉已于2019年投产,是世界最大的,中国具有完全自主知识产权。这是铝圆锭坯加热技术领域的重大突破,其优点很多,与传统的交流感应加热技术相比,可节约50%的成本,加热速度快,加热均匀,温度梯度可控,安全可靠。适合在铝挤压企业与锻压企业推广应用。

高效率的直流感应加热

在现代压铝机挤压铝锭之前，普遍采用交流感应加热方法进行铝锭加热。但是常规的交流感应加热器的线圈是采用空心水冷铜管，它的电阻损失非常大，电效率非常低，平均电效率只有40％～50％，就是说，有50％左右的电能变成热量，被冷却水带走。为了提高感应加热的电效率，俄国萨玛拉工业大学研制出：用直流超导线圈中的直流电流产生高强度直流磁场，该工艺是根据超导体产生直流电流无损耗的原理；铝锭在直流磁场中旋转感生涡流而加热铝锭。

二代高温超导材料的应用技术与发展综述

以钇钡铜氧化合物为代表的第二代高温超导材料具有高临界磁场、高临界温度、高电流密度等本征物理优势.第二代高温超导材料的超导电性自被发现以来,便受到了世界范围内的广泛关注.近年来,随着超导带材制备工艺的逐步成熟和应用技术的不断探索,二代高温超导材料在各行业中的应用正由实验室走向实际应用.结合国内外二代高温超导技术的主要发展趋势,重点介绍了上海交通大学在二代高温超导材料制备以及超导应用领域取得的主要进展.

高温超导材料在金属热处理设备中的应用及市场展望

高温超导技术被誉为21世纪最具潜力的高新技术之一,已成为全球科技领域新的研究重点,世界各国十分重视高温超导技术的发展。在我国,国家中长期科技发展规划中将高温超导材料列为重点发展的前沿课题(2006-2020)。2012年,国务院印发的《"十二五"国家战略性新型产业发展规划》提出,国家要求重点进行超导共性基础材料研究及其产业化,着力提高超导材料工艺装备的技术水平和保障能力;

超导与加工

利用高温超导材料，用较为便捷的运行条件，实现近乎零电阻为代价获得大磁场，结合传统电机的高效整合而成的高温超导感应加热设备，使得有色金属棒材加热工艺比交流感应加热技术的能耗降低一半，加热时间减少70％，生产力提高25％；同样的加热功率下，4赫兹直流电磁加热器的热穿透力是60赫兹交流感应加热器的3倍，实现棒材挤压前内核与表面均温，保证型材整体结构和表面质量；高温超导电磁系统大修周期大于20年，操作方便简单。这些特点，使得超导感应加热设备既为用户承接高端装备制造行业配套的高附加值型材和板材订单实现开源，也能通过大幅度节约电量做到节流的效果。详情可参阅本刊2011年第7期“直流超导感应加热铝挤压铸块技术”一文。

高温超导体用于感应加热

美国任内利动力公司开发出一种感应加热装置，其中的电磁铁由高温超导体制成，这一工艺通过在工件内部的深层加热可达到温度均匀，而且对温度分布进行精确控制。

电机技术在舰船电力推进系统中的应用研究

随着电机设计技术和电力电子技术的不断提高和进步,舰船电力推进系统已成为一个倍受关注,飞速发展的研究领域。舰船电力推进系统的主要动力源是推进电动机,推进电动机的性能由舰船运行要求所确定。由于舰船航速和推进功率的变化范围会很大,因此推进电动机需要满足功率和转速变化范围均很宽的多工况运行条件。本文介绍了四种非常适合应用于舰船电力推进系统中的,具有高功率密度和高效率的推进电机:先进感应电机、永磁同步电机、高温超导电机和超导单极直流电机,对不同类型的推进电机进行了对比分析,指出了舰船电力推进电机技术的发展趋势。

国际电热技术的新亮点

国际电热协会(UIE)每隔4年举行一次大规模国际性的电热学术会议。这次会议是在波兰科拉克夫理工大学举行的。在大会上共发表论文123篇。整个论文内容,从电热设备的角度上分,可分成以下4大类:感应炉;电弧炉;电阻炉;其他特殊炉种。这次国际电热会议新技术的最大亮点是电效率非常高的直流感应加热技术,也是超导材料首次在感应加热中应用。另外还有神经网络式智能技术在电弧炉中的应用等。

东北“大国重器”挺起“中国脊梁”

4月20日,东北轻合金责任有限公司(简称东轻公司)在其所属特材公司举行世界首台兆瓦级高温超导感应加热装置投产仪式。该超导设备的引进投产标志着我国超导热加工技术率先在全球实现重大突破,在金属热加工行业实现了颠覆性替代应用,将为我国科学有序、稳步推进碳达峰、碳中和提供有力支撑。今年以来,东北三省延续以往传统,一系列“大国重器”不断涌现:我国自主设计建造的全球最大级别穿梭油轮在中国船舶大连造船正式交付、大连重工成功研制出18兆瓦海上风电机组铸件、中国一重龙申复材承制的金风科技GW83.4A叶型首支风电叶片成功下线……