真空電弧爐工作原理

來源：南京亮光爐業(yè) 瀏覽：發(fā)布日期：2021-05-14 13:52

真空電弧爐的定義

　　電弧是氣體的一種弧光放電。氣體弧光放電表現(xiàn)為極間電壓很低，但通過氣體的電流卻很大，有耀眼的白光，弧區(qū)溫度很高(約5000k)。巨大的電流密度來自于陰極的熱電子發(fā)射，以及電子的自發(fā)射，即在陰極附近有正離子層，形成強(qiáng)大的電場，使陰極自動(dòng)發(fā)射電子。大量電子在極間碰撞氣態(tài)分子使之電離，產(chǎn)生更大量的正離子和二次電子，在電場作用下，分別撞擊陰極和陽極，結(jié)果獲得高溫。陰極因電子發(fā)射用去部分能量，所以溫度低于陽極。極間也因部分正離子與電子復(fù)合放熱而產(chǎn)生高溫。電弧爐即是用這種原理熔煉金屬的工業(yè)爐.在真空環(huán)境下的電弧爐就是真空電弧爐.真空電弧熔煉采用大電流低電壓，屬于短弧操作，。一般電弧電壓為22～65V，對應(yīng)弧長為20～50mm(后者為大錠)。從1839年熔煉白金絲實(shí)驗(yàn)成功以來，在以后的一百多年人們開始研究難熔金屬的熔煉。1953年真空電弧爐才正式用到工業(yè)上。直到1956年，美國和歐洲許多國家還在用非自耗爐熔煉鈦，1955年開始用自耗爐煉鋼。1960年左右自耗爐生產(chǎn)的錠重已達(dá)30多噸，初具規(guī)模。目前發(fā)展的情況可以用美國康撒克公司制造的真空自耗爐為代表。為了提高生產(chǎn)率和設(shè)備的利用率，兩臺(tái)爐子共用一套主電源、真空系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。

　　在真空狀態(tài)下對工件(或材料)進(jìn)行熱處理，可提高工、模具的使用壽命，無氧化、無脫炭、表面光亮、變形小、節(jié)省能源無公害，并改變機(jī)械性能和冶金性能等優(yōu)點(diǎn)。

電弧爐是什么原理?

　　電弧爐(electric arc furnace)利用電極電弧產(chǎn)生的高溫熔煉礦石和金屬的電爐。氣體放電形成電弧時(shí)能量很集中，弧區(qū)溫度在3000℃以上。對于熔煉金屬，電弧爐比其他煉鋼爐工藝靈活性大，能有效地除去硫、磷等雜質(zhì)，爐溫容易控制，設(shè)備占地面積小，適于優(yōu)質(zhì)合金鋼的熔煉。電弧爐按電弧形式可分為三相電弧爐、自耗電弧爐、單相電弧爐和電阻電弧爐等類型。電弧煉鋼爐的爐體由爐蓋、爐門、出鋼槽和爐身組成，爐底和爐壁用堿性耐火材料或酸性耐火材料砌筑。電弧煉鋼爐按每噸爐容量所配變壓器容量的多少分為普通功率電弧爐、高功率電弧爐和超高功率電弧爐。電弧爐煉鋼是通過石墨電極向電弧煉鋼爐內(nèi)輸入電能，以電極端部和爐料之間發(fā)生的電弧為熱源進(jìn)行煉鋼。電弧爐以電能為熱源，可調(diào)整爐內(nèi)氣氛，對熔煉含有易氧化元素較多的鋼種極為有利。電弧爐煉鋼發(fā)明后不久，就用于冶煉合金鋼，并得到較大的發(fā)展。

電弧爐工作原理及其對電能質(zhì)量的影響

　　電弧爐煉鋼是通過石墨電極向電弧煉鋼爐內(nèi)輸入電能，以電極端部和爐料之間發(fā)生的電弧為熱源進(jìn)行煉鋼。電弧爐以電能為熱源，可調(diào)整爐內(nèi)氣氛，對熔煉含有易氧化元素較多的鋼種極為有利。電弧爐煉鋼發(fā)明后不久，就用于冶煉合金鋼，并得到較大的發(fā)展。

　　隨著電弧爐設(shè)備的改進(jìn)以及冶煉技術(shù)的提高，電力工業(yè)的發(fā)展，電弧爐煉鋼的成本不斷下降，現(xiàn)在電弧爐煉鋼不但用于生產(chǎn)合金鋼，而且大量用來生產(chǎn)普通碳素鋼，其產(chǎn)量在主要工業(yè)國家鋼總產(chǎn)量中的比重，不斷上升.

　　電弧爐由于加熱原料時(shí)電爐的三相電極很難同時(shí)接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩(wěn)定，引起三相負(fù)荷不平衡，產(chǎn)生諧波電流，經(jīng)變壓器的三角形連接線圈而注入電網(wǎng)。其中主要是2- 7次的諧波，平均可達(dá)基波的8% 20%，最大可達(dá)45%。嚴(yán)重影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

自耗式和非自耗式真空電弧爐的區(qū)別

　　自耗式真空電弧爐，電極本身就是待精煉的物質(zhì)，在放電過程中，電極同熔池一起形成電弧，在此工藝過程中電極被熔化。

　　非自耗式的電極是由高熔點(diǎn)電導(dǎo)性材料組成，盡可能保持穩(wěn)定的一種電極。一般情況熔池就是爐料。

真空電弧爐的吸鑄速度由什么因素決定?

　　電弧爐利用電極電弧產(chǎn)生的高溫熔煉礦石和金屬的電爐。氣體放電形成電弧時(shí)能量很集中，弧區(qū)溫度在3000℃以上。對于熔煉金屬，電弧爐比其他煉鋼爐工藝靈活性大，能有效地除去硫、磷等雜質(zhì)，爐溫容易控制，設(shè)備占地面積小，適于優(yōu)質(zhì)合金鋼的熔煉。

　　真空電弧爐主要分為三個(gè)部分，抽真空部分，熔煉部分和吸鑄部分，其基本原理是利用爐體內(nèi)和銅模具之間的壓力差將坩堝中的液態(tài)金屬壓入到銅模中，利用循環(huán)水冷卻和銅良好的散熱性達(dá)到使液態(tài)金屬快速冷卻凝固，制備非晶態(tài)合金。