钱本华 张泽霖 蒋新力 秦钰 徐希凯

摘  要：对降低光纤预制棒制造领域感应炉能耗的方法开展了研究，主要用专业软件分析，优化了感应线圈紫铜管尺寸、间距、匝数，形成最优设计参数，并结合实际生产数据验证了实验效果。同时，研究了石墨保温筒选用长、短纤维以及纤维排布的方向对感应炉能耗的影响;研究了感应炉运动速度从300mm/min降至100mm/min，可以使石墨件使用寿命增加48.3%。

关键词：感应炉;降低能耗;感应线圈设计;石墨保温;光纤预制棒;

0 引言

光纤预制棒制造过程主要是由SiCl4发生化学反应生成SiO2的过程，高纯石英的熔化加工需要1900℃以上的温度，因此能耗费用约占预制棒成本的10%～12%。在“碳达峰、碳中和”的国家战略背景下，各省“限电”政策也对预制棒生产造成巨大影响。此时，开展降低预制棒生产能耗的研究，不仅可以降低预制棒成本，也响应国家政策，为社会承担应有的企业责任。

1 感应炉加热原理及结构

预制棒生产过程中，热源主要为氢氧气、石墨炉、感应炉、等离子等，本文主要研究降低感应炉能耗的方法。

感应炉内部结构如图1所示。感应加热过程是一种电和磁的耦合过程，高频交流电通过感应线圈产生交变磁场，作用于其范围内的导体（石墨中心管）上产生涡流发热，通过热辐射和热对流，对其中的石英管进行加热。石墨纤维制成的保温筒（非闭环）位于感应线圈与石墨中心管之间，用于发热体保温，阻挡热能散失。

2 感应线圈参数优化及性能评估