禹 健，张亚彬，贺成杰(山西大学 自动化系，山西 太原 030013)

0 引 言

当前硅热法工艺是我国金属镁冶炼的主要方法。硅热法镁还原生产过程中效率最低、能耗最大的是镁还原过程，能量利用效率仅为25%左右[1]，大部分热量从炉体和烟气中散失[2]。在电热镁还原工艺探索上，彭建平等[3]设计安装了一台小型内电阻硅热法还原炉，通过使内电阻发热的方式对反应物料加热还原。王晓刚等[4]提出了一种多热源-电热法冶炼镁装置，根据单炉产量和冶炼周期确定内部发热体的数量来提高传热效率。朱广东等[5]针对传统还原罐外向罐内传热，传热速率低等问题，通过在还原罐中心加装可以装卸的电加热器，设计了一种对还原罐内外同时加热的装置。

现阶段仍然有众多使用罐式还原技术炼镁的企业在运行，在罐式还原体系上进行电加热的改造，工艺变化小，企业容易接受，所以针对罐式还原技术的加热方法研究具有重要的价值意义。电磁感应加热在环境保护、使用寿命、安全性能等方面都具有独特优势，其能效比传统炉的能效高出两倍多[6]。蒋黎民等[7]针对电磁感应加热炼镁还原罐提出了一种设计方案，在还原罐外壁上绕设有感应线圈，通过感应线圈与感应电源相连进行对物料电磁感应加热。然而传统的电磁感应加热炼镁装置将感应线圈置于保温层最外侧，总损耗不是最优。

本研究通过理论分析镁还原罐电磁感应加热装置总损耗的变化规律，提出将激励线圈置于高温中的设计方法，基于三维有限元仿真工具建立电磁系统与传热系统的耦合模型，并对该模型进行数值模拟，寻找能量传递效率最大化的结构和设计参数。……