。1042 北京科技大学学报 第31卷 件下，增大整体感应加热器锥角（同时增大感应加热 熔池恒定温度的电流越大，即加热效率越低.综合 器中电流，有利于增大微熔池所受悬浮力，从而提 考虑，感应加热器锥角取120~130°较为合适 高纺丝稳定性.但是，感应加热器锥角越大，维持微 (2)感应加热器高度的影响.从图6(a)可以看 2100 0.030 0.010 (a) (b) 749A 0.009 1800 一口一温度 一4一悬浮力 0.024 09A512A 347A 0.008 1500 10.0182 302A 0012霸 R0.007 厢1200 1。-440A 266A T=1280℃ r=3mm 0.006 r=3 mm h=3 mm 900 h3 mm 0.006 =12 mm 0.005 h:=12 mm 236A 60 0 45 90 0.004 135 0 45 90 135 180 感应加热器锥角) 感应加热器锥角() 图5感应加热器雏角对微熔池温度和悬浮力的影响.（电流为440A时锥角对温度和悬浮力的影响：(b)温度为1280℃时锥角对悬浮力 的影响 Fig 5 Effect of cone angle on the temperature and evitation force:(a)effect of cone angle on the temperature and levitation force w hen the cur- rent is 440 A;(b)effect of cone angle on the evitation force at 1280C 出，其他参数相同时，微熔池的温度和所受悬浮力均 时获得较大的悬浮力而增加稳定性.因此，感应加 随感应加热器高度的减小而增大.由图6(b)可以看 热器的高度应尽可能小，但是，高频电流在感应加 出，在微熔池温度为1280℃.感应加热器尺寸以及 热器内产生的焦耳热很大，这就要求感应加热器内 微熔池位置相同的条件下，感应加热器高度减小时 冷却水管路的半径不能过小，从而也决定了感应加 (同时减小感应加热器中电流)，微熔池所受悬浮力 热器的高度不能过小.实验中感应加热器的高度取 也是增大的：可见减小感应加热器高度既有利于增 12~14mm比较合理 加微熔池的热吸收功率，又有利于微熔池在1280℃ (3)下锥孔高度的影响.由图7(a)可知，在其 1400 0.020 0.011 (b -a一温度 422A 0.010 1300 一A一悬浮力 0.015 0.009 化 437A 包1200 0.010 0.008 .459A 1=440A 7=1280℃ 0.007 0N538N 484A 1100外 a-120° a=120° 0.005 r=3mm 0.006 r=3mm h=3 mm h=3 mm 1000 101214161820 0 0.005 10 214161820 感应加热器高度mm 感应加热器高度mm 图6感应加热器高度对微熔池温度和悬浮力的影响.(a)电流为440A时感应加热器高度对温度和悬浮力的影响：(b)温度为1280℃时 感应加热器高度对悬浮力的影响 Fig 6 Effect of the induction heaters height on the temperature and levitation forces (a)effect of heater height on the temperature and levitation force when the current is 440A:(b)effect of heater height on the levitation force at 1 280C 他参数相同的条件下，下锥孔高度减小时，微熔池温所受悬浮力是增大的，这对微熔池的稳定是有利的 度逐渐降低，而微熔池所受悬浮力是先增大后减小 因此下锥孔的高度应尽可能大，但是，下锥孔高度 的，在下锥孔高度为3~4mm时悬浮力达到最大. 过大会使微熔池悬浮位置过高，不利于引丝操作：同 由图7(b)可以看出，在微熔池温度为1280℃感应 时，过大的下锥孔高度也使玻璃管末端和冷却水之 加热器尺寸以及微熔池位置相同的条件下，下锥孔 间的距离增大，微丝的冷却效果降低，因此合理的下 高度增加时（同时增大感应加热器中电流），微熔池 锥孔高度为2~4mm.件下, 增大整体感应加热器锥角( 同时增大感应加热 器中电流) , 有利于增大微熔池所受悬浮力, 从而提 高纺丝稳定性.但是, 感应加热器锥角越大, 维持微 熔池恒定温度的电流越大, 即加热效率越低 .综合 考虑, 感应加热器锥角取 120 ～ 130°较为合适. ( 2) 感应加热器高度的影响.从图6( a) 可以看 图5 感应加热器锥角对微熔池温度和悬浮力的影响.( a) 电流为440A 时锥角对温度和悬浮力的影响;( b) 温度为1 280℃时锥角对悬浮力 的影响 Fig.5 Effect of cone angle on the t emperature and levitation f orce :( a) effect of cone angle on the temperature and levitation f orce w hen the cur￾rent is 440A;( b) eff ect of cone angle on the levitation f orce at 1 280 ℃ 出, 其他参数相同时, 微熔池的温度和所受悬浮力均 随感应加热器高度的减小而增大.由图 6( b) 可以看 出, 在微熔池温度为 1 280 ℃、感应加热器尺寸以及 微熔池位置相同的条件下, 感应加热器高度减小时 ( 同时减小感应加热器中电流) , 微熔池所受悬浮力 也是增大的 ;可见减小感应加热器高度既有利于增 加微熔池的热吸收功率, 又有利于微熔池在 1280 ℃ 时获得较大的悬浮力而增加稳定性 .因此, 感应加 热器的高度应尽可能小 .但是, 高频电流在感应加 热器内产生的焦耳热很大, 这就要求感应加热器内 冷却水管路的半径不能过小, 从而也决定了感应加 热器的高度不能过小.实验中感应加热器的高度取 12 ～ 14 mm 比较合理. ( 3) 下锥孔高度的影响 .由图7( a) 可知, 在其 图 6 感应加热器高度对微熔池温度和悬浮力的影响.( a) 电流为 440A 时感应加热器高度对温度和悬浮力的影响;( b) 温度为 1 280 ℃时 感应加热器高度对悬浮力的影响 Fig.6 Effect of the induction heat er' s height on the temperature and levit ati on force:( a) effect of heater height on the t emperature and levit ation force w hen the cu rrent is 440A ;(b) effect of heater height on the levit ation force at 1 280 ℃ 他参数相同的条件下, 下锥孔高度减小时, 微熔池温 度逐渐降低, 而微熔池所受悬浮力是先增大后减小 的, 在下锥孔高度为 3 ～ 4 mm 时悬浮力达到最大 . 由图 7( b) 可以看出, 在微熔池温度为 1 280 ℃、感应 加热器尺寸以及微熔池位置相同的条件下, 下锥孔 高度增加时( 同时增大感应加热器中电流) , 微熔池 所受悬浮力是增大的, 这对微熔池的稳定是有利的, 因此下锥孔的高度应尽可能大 .但是, 下锥孔高度 过大会使微熔池悬浮位置过高, 不利于引丝操作 ;同 时, 过大的下锥孔高度也使玻璃管末端和冷却水之 间的距离增大, 微丝的冷却效果降低, 因此合理的下 锥孔高度为 2 ～ 4 mm . · 1042 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷