冶金裝備真空電弧爐的工作原理
發(fā)布時間:2020-04-03 來源: 點擊:315
真空電弧爐是真空冶金裝備的一種。真空電弧爐爐體為密閉容器,抽成真空或充 以惰性氣體。由爐頂通入的電極和爐底水冷結(jié)晶器通電引弧后,產(chǎn)生電弧,借 電弧熱量使金屬或合金熔化,并在結(jié)晶器內(nèi)凝固。電極由被熔煉的金屬制成的 叫“自耗電極真空電弧爐”,如用不熔化的材料作電極的叫“非自耗電極真空電 弧爐”。產(chǎn)品中雜質(zhì)少,氣體含量低、鑄錠組織好,具有優(yōu)良的機(jī)械和物理性能。 適宜于熔煉高熔點金屬、活性金屬、特殊鋼和金屬。
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。
真空電弧爐即是用這種原理熔煉金屬的冶金裝備。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年熔煉白金絲實驗成功以來,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。電弧爐發(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)率和冶金裝備的利用率,兩臺冶金裝備共用一套主電源、真空系統(tǒng)和自動控制系統(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。
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