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當(dāng)前位置:首頁技術(shù)文章電爐可分為電阻爐、 感應(yīng)爐、 電弧爐、等離子爐、電子束爐等。

電爐可分為電阻爐、 感應(yīng)爐、 電弧爐、等離子爐、電子束爐等。

更新更新時間:2009-10-07點擊次數(shù):10362

電阻爐

  利用電熱效應(yīng)供熱的冶金爐。電爐設(shè)備通常是成套的,包括電爐爐體,電力設(shè)備(電爐變壓器、整流器、變頻器等),開閉器,附屬輔助電器(阻流器、補償電容等),真空設(shè)備,檢測控制儀表(電工儀表、熱工儀表等),自動調(diào)節(jié)系統(tǒng),爐用機械設(shè)備(進出料機械、爐體傾轉(zhuǎn)裝置等)。大型電爐的電力設(shè)備和檢測控制儀表等一般集中在電爐供電室。同燃料爐比較,電爐的優(yōu)點有:爐內(nèi)氣氛容易控制,甚至可抽成真空;物料加熱快,加熱溫度高,溫度容易控制;生產(chǎn)過程較易實現(xiàn)機械化和自動化;勞動衛(wèi)生條件好;熱效率高;產(chǎn)品質(zhì)量好等。冶金工業(yè)上電爐主要用于鋼鐵、鐵合金、有色金屬等的熔煉、加熱和熱處理。19世紀末出現(xiàn)了工業(yè)規(guī)模的電爐,20世紀50年代以來,由于對冶金產(chǎn)品需求的增長和電費隨電力工業(yè)的發(fā)展而下降,電爐在冶金爐設(shè)備中的比額逐年上升。電爐可分為電阻爐、 感應(yīng)爐、 電弧爐、等離子爐、電子束爐等。

  電阻爐 以電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的焦耳熱為熱源的電爐。按電熱產(chǎn)生方式,電阻爐分為直接加熱和間接加熱兩種。在直接加熱電阻爐中,電流直接通過物料,因電熱功率集中在物料本身,所以物料加熱很快,適用于要求快速加熱的工藝,例如鍛造坯料的加熱。這種電阻爐可以把物料加熱到很高的溫度,例如碳素材料石墨化電爐,能把物料加熱到超過2500□。直接加熱電阻爐可作成真空電阻加熱爐或通保護氣體電阻加熱爐,在粉末冶金中,常用于燒結(jié)鎢、鉭、鈮等制品。采用這種爐子加熱時應(yīng)注意:為使物料加熱均勻,要求物料各部位的導(dǎo)電截面和電導(dǎo)率一致;由于物料自身電阻相當(dāng)小,為達到所需的電熱功率,工作電流相當(dāng)大,因此送電電極和物料接觸要好,以免起電弧燒損物料,而且送電母線的電阻要小,以減少電路損失;在供交流電時,要合理配置短網(wǎng),以免感抗過大而使功率因數(shù)過低。

  大部分電阻爐是間接加熱電阻爐,其中裝有專門用來實現(xiàn)電-熱轉(zhuǎn)變的電阻體,稱為電熱體,由它把熱能傳給爐中物料(圖1 間接加熱電阻爐)。這種電爐爐殼用鋼板制成,爐膛砌襯耐火材料,內(nèi)放物料。zui常用的電熱體是鐵鉻鋁電熱體、鎳鉻電熱體、碳化硅棒和二硅化鉬棒。根據(jù)需要,爐內(nèi)氣氛可以是普通氣氛、保護氣氛或真空。一般電源電壓220伏或380伏,必要時配置可調(diào)節(jié)電壓的中間變壓器。小型爐(<10千瓦)單相供電,大型爐三相供電。對于品種單一、批料量大的物料,宜采用連續(xù)式爐加熱。爐溫低于700□的電阻爐,多數(shù)裝置鼓風(fēng)機,以強化爐內(nèi)傳熱,保證均勻加熱。用于熔化易熔金屬(鉛、鉛鉍合金、鋁和鎂及其合金等)的電阻爐,可做成坩堝爐;或做成有熔池的反射爐,在爐頂上裝設(shè)電熱體。電渣爐是由溶渣實現(xiàn)電熱轉(zhuǎn)變的電阻爐(見電渣重熔)。

  感應(yīng)爐 利用物料的感應(yīng)電熱效應(yīng)而使物料加熱或熔化的電爐。感應(yīng)爐的基本部件是用紫銅管繞制的感應(yīng)圈。感應(yīng)圈兩端加交流電壓,產(chǎn)生交變的電磁場,導(dǎo)電的物料放在感應(yīng)圈中,因電磁感應(yīng)在物料中產(chǎn)生渦流,受電阻作用而使電能轉(zhuǎn)變成熱能來加熱物料;所以,也可認為感應(yīng)電熱是一種直接加熱式電阻電熱。

  感應(yīng)電熱的特點是在被加熱物料中轉(zhuǎn)變的電熱功率(電流分布)很不均勻,表面zui大,中心zui小,稱為趨膚效應(yīng)。為了提高感應(yīng)加熱的電熱效率,供電頻率要合宜,小型熔煉爐或?qū)ξ锪系谋砻婕訜岵捎酶哳l電,大型熔煉爐或?qū)ξ锪仙钔讣訜岵捎弥蓄l或工頻電。感應(yīng)圈是電感量相當(dāng)大的負載,其功率因數(shù)一般很低。為了提高功率因數(shù),感應(yīng)圈一般并聯(lián)電容器,稱為補償電容。感應(yīng)圈和物料之間的間隙要小,感應(yīng)圈宜用方形紫銅管制作,管內(nèi)通水冷卻,感應(yīng)圈的匝間間隙要盡量小,絕緣要好。感應(yīng)加熱裝置,主要用于鋼、銅、鋁和鋅等的熔鑄,加熱快,燒損少,機械化和自動化程度高,適合配置在自動作業(yè)線上。

  工業(yè)上應(yīng)用的感應(yīng)熔化爐有坩堝爐無芯感應(yīng)爐和熔溝爐有芯感應(yīng)爐),見圖2感應(yīng)爐爐體結(jié)構(gòu)示意。坩堝用耐火材料或鋼制成,容量從幾公斤到幾十噸。其熔煉特點是坩堝中熔體受電動力作用,迫使熔池液面凸起,熔體自液面中心流向四周而引起循環(huán)流動。這種現(xiàn)象稱為電動效應(yīng),可使熔體成分均勻,缺點是爐渣偏向周邊,覆蓋性差。與熔溝爐比較,坩堝爐操作靈活,熔煉溫度高,但功率因數(shù)低,電耗較高。熔溝爐的感應(yīng)器由鐵芯、感應(yīng)圈和熔溝爐襯組成,熔溝為一條或兩條帶狀環(huán)形溝,其中充滿與熔池相聯(lián)通的熔體。在原理上,可以把熔溝爐看作是次級只有一匝線圈而且短路的鐵芯變壓器。感應(yīng)電流在熔溝熔體中流動,而實現(xiàn)電熱轉(zhuǎn)變。

  生產(chǎn)中,每爐金屬熔煉完畢后,不能把熔池放空,不然容易干枯,一定要保留一部分熔體作為下一爐的起熔體。熔溝溫度比熔池高,又承受熔體流動的沖刷,所以熔溝爐襯容易損壞,為便于維修,現(xiàn)代爐子的感應(yīng)器制成便于更換的裝配件。熔溝爐的容量從幾百公斤到百余噸。熔溝爐供工頻電,由于有用硅鋼片制作的鐵芯作磁通路,電效率和功率因數(shù)都很高。熔溝爐主要用于鑄鐵、銅、鋅、黃銅等的熔化,還可作為混熔滬,用來貯存和加熱熔體。

  電弧爐 利用電弧熱效應(yīng)熔煉金屬和其他物料的電爐(圖3電弧爐類型)。按加熱方式分為三種類型:間接加熱電弧爐。電弧在兩電極之間產(chǎn)生,不接觸物料,靠熱輻射加熱物料。這種爐子噪聲大,效率低,漸被淘汰。直接加熱電弧爐。電弧在電極與物料之間產(chǎn)生,直接加熱物料;煉鋼三相電弧爐是zui常用的直接加熱電弧爐(見電弧爐煉鋼)。埋弧電爐,亦稱還原電爐或礦熱電爐。電極一端埋入料層,在料層內(nèi)形成電弧并利用料層自身的電阻發(fā)熱加熱物料;常用于冶煉鐵合金(見鐵合金電爐),熔煉冰鎳、冰銅(見鎳、銅),以及生產(chǎn)電石(碳化鈣)等。

  真空電弧爐是在抽真空的爐體中用電弧直接加熱熔煉金屬的電爐。爐內(nèi)氣體稀薄,主要靠被熔金屬的蒸氣發(fā)生電弧,為使電弧穩(wěn)定,一般供直流電。按照熔煉特點,分為金屬重熔爐和澆鑄爐。按照熔煉過程中電極是否消耗(熔化),分為自耗爐和非自耗爐,工業(yè)上應(yīng)用的大多數(shù)是自耗爐。真空電弧爐用于熔煉特殊鋼、活潑的和難熔的金屬如鈦、鉬、鈮(見真空冶金)。

  電弧電熱可以認為是弧阻電熱。電?。ɑ∽瑁┓€(wěn)定是爐子正常生產(chǎn)的必要條件。交流電弧爐通常采用工頻電,為使電弧穩(wěn)定,爐子供電電路中要有適當(dāng)?shù)母锌?,但是存在感抗會降低功率因?shù)和電效率。降低電流頻率是發(fā)展交流電弧爐的途徑。弧阻阻值相當(dāng)小,為獲得必要的熱量,爐子需要相當(dāng)大的工作電流,因此爐子短網(wǎng)的電阻要盡量小,以免電路損耗過大。對于三相電弧爐,要使三相的阻抗接近一致,以免三相負荷不平衡。

  等離子爐 利用工作氣體被電離時產(chǎn)生的等離子體來進行加熱或熔煉的電爐。產(chǎn)生等離子體的裝置,通常叫作等離子槍,有電弧等離子槍和高頻感應(yīng)等離子槍兩類。把工作氣體通入等離子槍中,槍中有產(chǎn)生電弧或高頻(520兆赫電場的裝置,工作氣體受作用后電離,生成由電子、正離子以及氣體原子和分子混合組成的等離子體。等離子體從等離子槍噴口噴出后,形成高速高溫的等離子弧焰,溫度比一般電弧高得多。zui常用的工作氣體是氬,它是單原子氣體,容易電離,而且是惰性氣體,可以保護物料。工作溫度可高達20000□;用于熔煉特殊鋼、鈦和鈦合金、超導(dǎo)材料等。爐型有配置水冷銅結(jié)晶器爐、 中空陰極式爐、 配置感應(yīng)加熱的等離子爐、有耐火材料爐襯的等離子爐等(見等離子冶金)。

  電子束爐 用高速電子轟擊物料使之加熱熔化的電爐(圖4電子束爐示意)。在真空爐殼內(nèi),用通低壓電的燈絲加熱陰極,使之發(fā)射電子,電子束受加速陽極的高壓電場的作用而加速運動,轟擊位于陽極的金屬物料,使電能轉(zhuǎn)變成熱能。因為電子束可經(jīng)電磁聚焦裝置高度密集,所以可在物料受轟擊的部位產(chǎn)生很高的溫度。電子束爐用于熔煉特殊鋼、難熔和活潑金屬。

  工業(yè)上用的電爐分類為兩類:周期式作業(yè)爐和連續(xù)式作業(yè)爐。

  周期式作業(yè)爐分為:箱式爐、密封箱式爐,井式爐,鐘罩爐,臺車爐,傾倒式滾筒爐。

  連續(xù)式作業(yè)爐分為:窯車式爐,推桿式爐,輥底爐,振底爐,轉(zhuǎn)底爐,步進式爐,牽引式爐,連續(xù)式滾筒爐,傳送帶式爐等。其中傳送帶式爐可分為:有網(wǎng)帶式爐、沖壓鏈板式爐、鑄鏈板式爐等。..

  電熱爐

  電熱爐可使用金屬發(fā)熱體或非金屬發(fā)熱體來產(chǎn)生熱源,其構(gòu)造簡單,用途十分廣泛是它的主要特色,可廣泛應(yīng)用於退火、正常化、淬火、回火、滲碳及滲碳氮化等。主要的金屬發(fā)熱體包括Ni-Cr電(zui常見,zui高用至1200)、Mo-Si合金及WMo等純金屬;非金屬發(fā)熱體包括SiC(zui常見,zui高可加熱至1600)、LaCrO3及石墨棒(真空或保護氣氛下可加熱至2000)。

 ?。?/span>1 電爐具有的優(yōu)點

  1 與燃料爐相比容易得到高溫。

  2 可從材料內(nèi)部加熱使其升溫。

  3 便于在可控氣氛爐和真空爐中使用。

  4 電爐沒有燃料爐的排煙熱損失,所以熱效率高。

  5 容易控制溫度,便于遙控、細調(diào)。

  6 能進行快速加熱。

  7 操作性能好,不污染環(huán)境。

 ?。?/span>2 電爐存在的缺點

  1 需要增加配電設(shè)備費用。

  2 電力成本高。

  3 電阻加熱溫度超過1000時,耐火材料有可能導(dǎo)電,需要注意絕緣問題。

 

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