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真空非自耗電弧爐構(gòu)成及工作過程
2024-09-20
真空非自耗電弧爐是一種在真空爐中直接加熱熔煉金屬的電爐。換句話說，真空非自耗電弧爐是一種使用消耗性電極在真空下以精心控制的速率熔化的爐子，利用電極和錠之間電弧產(chǎn)生的熱量。熔融金屬暴露在接近真空的低壓力下會減少錠中溶解的氧氣、氮氣和氫氣等氣體的量。
金屬礦石或廢金屬的加熱是通過電弧進行的。冶金爐可以用不同的熱源加熱，但真空電弧爐與感應(yīng)鋼爐不同，帶電金屬直接由電弧加熱，電流從爐子的端子流過帶電材料。
爐內(nèi)氣體稀薄，由熔融金屬蒸氣形成電弧，使電弧穩(wěn)定，主要為直流電。電爐電弧按熔煉過程中電極是否消耗而分為自耗爐和非自耗熔煉爐。工業(yè)上應(yīng)用最多的真空電弧爐是自耗爐。真空電弧爐用于冶煉特種鋼、鈦等活性和難熔金屬。
電弧電熱可視為電弧阻力，電弧的穩(wěn)定性(抗電弧性)是爐子正常生產(chǎn)的必要條件，電弧熔煉用于熔化金屬形成合金。
真空非自耗電弧爐主要由爐室、抽真空系統(tǒng)與電源三大部分構(gòu)成：
爐室：為熔煉提供了一個密封的環(huán)境，確保爐內(nèi)處于真空狀態(tài)。
抽真空系統(tǒng)：負(fù)責(zé)將爐室內(nèi)的氣體抽出，達到所需的真空度，以確保熔煉過程的純凈性。
電源：包括射頻發(fā)生器和變壓器等部件，射頻發(fā)生器負(fù)責(zé)引導(dǎo)放電形成電弧及其等離子體，變壓器則將這些高頻脈沖轉(zhuǎn)換為高直流電壓，以維持電弧的連續(xù)工作。
真空非自耗電弧爐的工作過程一般分為預(yù)熱、加熱和恒溫三個階段：
預(yù)熱階段：電弧在物料表面形成后，物料開始吸收輻射熱并逐漸升溫。
加熱階段：物料表面溫度達到一定程度后，物料開始自發(fā)地放射熱量，從而加速整個加熱過程。
恒溫階段：當(dāng)物料表面溫度達到設(shè)定值后，控制系統(tǒng)會自動切斷電源，使物料保持恒溫狀態(tài)。
真空非自耗電弧爐利用電極間放電產(chǎn)生的高溫、高能量的電弧，將電弧輻射的能量傳遞至物料表面，從而實現(xiàn)加熱和熔煉。在真空環(huán)境下，爐內(nèi)氣體稀薄，主要依靠被熔金屬的蒸氣發(fā)生電弧，一般供直流電以保持電弧的穩(wěn)定。這種環(huán)境有助于減少金屬氧化和其他雜質(zhì)的介入，從而提高了熔煉材料的純度和質(zhì)量 。
真空非自耗電弧爐：熔煉過程從電極和廢料之間的低電壓(短電弧)開始。廢料被裝入筐中，廢料筐隨后被送往熔煉車間。爐頂從爐上擺動下來，爐內(nèi)裝滿筐中的廢料。爐頂擺動回爐頂后，熔煉開始。
將電極放到廢料上，產(chǎn)生電弧，然后將電極設(shè)置為鉆入爐頂?shù)乃槠瑢?。一旦加熱，熔化過程就開始了。將電極放入廢料中，在低壓條件下產(chǎn)生電弧。一旦形成電弧，電壓就會增加，以加速熔化過程。
真空非自耗電弧爐應(yīng)用
真空非自耗電弧爐廣泛應(yīng)用于金屬材料加熱、陶瓷材料制備、稀土元素提純等領(lǐng)域。特別是在高精度合金材料制備領(lǐng)域，真空非自耗電弧爐具有不可替代的作用。它能夠提供純凈的熔煉環(huán)境和高效率的加熱方式，滿足對材料純度和性能的高要求。
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