技術(shù)文章
一、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(hù)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:
1、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;
2、由于物料自身電阻相當(dāng)小,為達(dá)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;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。
二、感應(yīng)爐
感應(yīng)爐的簡介利用物料的感應(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(rèn)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,表面最大,中心最小,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(fù)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)中頻或高頻電容器,稱為諧振電容。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、鋁和鋅等的加熱及熔鑄,加熱快,燒損少,機(jī)械化和自動化程度高,適合配置在自動作業(yè)線上。
三、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:①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。②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;煉鋼三相電弧爐是常用的直接加熱電弧爐(見電弧爐煉鋼)。③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。
電弧電熱可以認(rèn)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?;∽枳柚迪喈?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(fù)荷不平衡。
四、等離子爐
利用工作氣體被電離時產(chǎn)生的等離子體來進(jìn)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(5~20兆赫)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。較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(hù)物料。工作溫度可高達(dá)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。
五、電子束爐
用高速電子轟擊物料使之加熱熔化的電爐,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(jìn)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。
六、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電熱線(常見,最高用至1200℃)、Mo-Si合金及W、Mo等純金屬;非金屬發(fā)熱體包括SiC(常見,最高可加熱至1600℃)、LaCrO3及石墨棒(真空或保護(hù)氣氛下可加熱至2000℃)。