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        電爐可分為電阻爐、 感應爐、 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:9002

        電阻爐

          利用電熱效應供熱的冶金爐。電爐設備通常是成套的,包括電爐爐體,電力設備(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),真空設備,檢測控制儀表(電工儀表、熱工儀表等),自動調節系統,爐用機械設備(進出料機械、爐體傾轉裝置等)。大型電爐的電力設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,電爐的優點有:爐內氣氛容易控制,甚至可抽成真空;物料加熱快,加熱溫度高,溫度容易控制;生產過程較易實現機械化和自動化;勞動衛生條件好;熱效率高;產品質量好等。冶金工業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世紀末出現了工業規模的電爐,20世紀50年代以來,由于對冶金產品需求的增長和電費隨電力工業的發展而下降,電爐在冶金爐設備中的比額逐年上升。電爐可分為電阻爐、 感應爐、 電弧爐、等離子爐、電子束爐等。

          電阻爐 以電流通過導體所產生的焦耳熱為熱源的電爐。按電熱產生方式,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,常用于燒結鎢、鉭、鈮等制品。采用這種爐子加熱時應注意:為使物料加熱均勻,要求物料各部位的導電截面和電導率一致;由于物料自身電阻相當小,為達到所需的電熱功率,工作電流相當大,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,以免感抗過大而使功率因數過低。

          大部分電阻爐是間接加熱電阻爐,其中裝有專門用來實現電-熱轉變的電阻體,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。根據需要,爐內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,必要時配置可調節電壓的中間變壓器。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,宜采用連續式爐加熱。爐溫低于700□的電阻爐,多數裝置鼓風機,以強化爐內傳熱,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,在爐頂上裝設電熱體。電渣爐是由溶渣實現電熱轉變的電阻爐(見電渣重熔)。

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

          感應電熱的特點是在被加熱物料中轉變的電熱功率(電流分布)很不均勻,表面zui大,中心zui小,稱為趨膚效應。為了提高感應加熱的電熱效率,供電頻率要合宜,小型熔煉爐或對物料的表面加熱采用高頻電,大型熔煉爐或對物料深透加熱采用中頻或工頻電。感應圈是電感量相當大的負載,其功率因數一般很低。為了提高功率因數,感應圈一般并聯電容器,稱為補償電容。感應圈和物料之間的間隙要小,感應圈宜用方形紫銅管制作,管內通水冷卻,感應圈的匝間間隙要盡量小,絕緣要好。感應加熱裝置,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線上。

          工業上應用的感應熔化爐有坩堝爐無芯感應爐和熔溝爐有芯感應爐),見圖2感應爐爐體結構示意。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流動。這種現象稱為電動效應,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,但功率因數低,電耗較高。熔溝爐的感應器由鐵芯、感應圈和熔溝爐襯組成,熔溝為一條或兩條帶狀環形溝,其中充滿與熔池相聯通的熔體。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。感應電流在熔溝熔體中流動,而實現電熱轉變。

          生產中,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,現代爐子的感應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,在料層內形成電弧并利用料層自身的電阻發熱加熱物料;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。爐內氣體稀薄,主要靠被熔金屬的蒸氣發生電弧,為使電弧穩定,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,工業上應用的大多數是自耗爐。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┓€定是爐子正常生產的必要條件。交流電弧爐通常采用工頻電,為使電弧穩定,爐子供電電路中要有適當的感抗,但是存在感抗會降低功率因數和電效率。降低電流頻率是發展交流電弧爐的途徑?;∽枳柚迪喈斝?,為獲得必要的熱量,爐子需要相當大的工作電流,因此爐子短網的電阻要盡量小,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生的等離子體來進行加熱或熔煉的電爐。產生等離子體的裝置,通常叫作等離子槍,有電弧等離子槍和高頻感應等離子槍兩類。把工作氣體通入等離子槍中,槍中有產生電弧或高頻(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、超導材料等。爐型有配置水冷銅結晶器爐、 中空陰極式爐、 配置感應加熱的等離子爐、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,用通低壓電的燈絲加熱陰極,使之發射電子,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,使電能轉變成熱能。因為電子束可經電磁聚焦裝置高度密集,所以可在物料受轟擊的部位產生很高的溫度。電子束爐用于熔煉特殊鋼、難熔和活潑金屬。

          工業上用的電爐分類為兩類:周期式作業爐和連續式作業爐。

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

          連續式作業爐分為:窯車式爐,推桿式爐,輥底爐,振底爐,轉底爐,步進式爐,牽引式爐,連續式滾筒爐,傳送帶式爐等。其中傳送帶式爐可分為:有網帶式爐、沖壓鏈板式爐、鑄鏈板式爐等。..

          電熱爐

          電熱爐可使用金屬發熱體或非金屬發熱體來產生熱源,其構造簡單,用途十分廣泛是它的主要特色,可廣泛應用於退火、正?;?、淬火、回火、滲碳及滲碳氮化等。主要的金屬發熱體包括Ni-Cr電(zui常見,zui高用至1200)、Mo-Si合金及W、Mo等純金屬;非金屬發熱體包括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 電爐具有的優點

          1 與燃料爐相比容易得到高溫。

          2 可從材料內部加熱使其升溫。

          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。

          6 能進行快速加熱。

          7 操作性能好,不污染環境。

         ?。?/span>2 電爐存在的缺點

          1 需要增加配電設備費用。

          2 電力成本高。

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

         

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