電爐基本知識

時間：2016-06-15 15:11:15 謝君787由分享

　　電爐是把爐內(nèi)的電能轉(zhuǎn)化為熱量對工件加熱的加熱爐，你還知道哪些關(guān)于電爐知識呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于電爐基本知識的內(nèi)容，提供給大家參考和了解，希望大家喜歡!

　　一、電爐的優(yōu)點

　　電爐是把爐內(nèi)的電能轉(zhuǎn)化為熱量對工件加熱的加熱爐，同燃料爐比較，電爐的優(yōu)點有：爐內(nèi)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(chǎn)過程較易實現(xiàn)機械化和自動化;勞動衛(wèi)生條件好;熱效率高;產(chǎn)品質(zhì)量好;且更加環(huán)保對與日趨嚴(yán)重的環(huán)境問題是一個很好的產(chǎn)品等。冶金工業(yè)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(jì)末出現(xiàn)了工業(yè)規(guī)模的電爐，20世紀(jì)50年代以來，由于對高級冶金產(chǎn)品需求的增長和電費隨電力工業(yè)的發(fā)展而下降，電爐在冶金爐設(shè)備中的比額逐年上升。電爐可分為電阻爐、感應(yīng)爐、電弧爐、等離子爐、電子束爐等。

　　二、電爐的種類介紹

　　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;

　　工業(yè)電阻爐

　　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。

　　這種電爐爐殼用鋼板制成，爐膛砌襯耐火材料如陶瓷纖維，內(nèi)放物料。

　　最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，硅碳棒、二硼化鋯陶瓷復(fù)合發(fā)熱體。根據(jù)需要，爐內(nèi)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(diào)節(jié)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(xù)式爐加熱。爐溫低于700□的電阻爐，多數(shù)裝置鼓風(fēng)機，以強化爐內(nèi)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(shè)電熱體。電渣爐是由溶渣實現(xiàn)電熱轉(zhuǎn)變的電阻爐(見電渣重熔)。

　　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，機械化和自動化程度高，適合配置在自動作業(yè)線上。

　　感應(yīng)爐系列加熱爐特點

　　加熱速度快、生產(chǎn)效率高、氧化脫炭少、節(jié)省材料與鍛模成本

　　由于中頻感應(yīng)加熱的原理為電磁感應(yīng)，其熱量在工件內(nèi)自身產(chǎn)生，普通工人用中頻電爐上班后十分鐘即可進行鍛造任務(wù)的連續(xù)工作，不需燒爐專業(yè)工人提前進行燒爐和封爐工作。不必?fù)?dān)心由于停電或設(shè)備故障引起的煤爐已加熱坯料的浪費現(xiàn)象。由于該加熱方式升溫速度快，所以氧化極少，每噸鍛件和燒煤爐相比至少節(jié)約鋼材原材料20-50千克，其材料利用率可達(dá)95%。由于該加熱方式加熱均勻，芯表溫差極小，所以在鍛造方面還大大的增加了鍛模的壽命，鍛件表面的粗糙度也小于50um。

　　工作環(huán)境優(yōu)越、提高工人勞動環(huán)境和公司形象、無污染、低耗能

　　感應(yīng)加熱爐與煤爐相比，工人不會再受炎炎烈日下煤爐的烘烤與煙熏，更可達(dá)到環(huán)保部門的各項指標(biāo)要求，同時樹立公司外在形象與鍛造業(yè)未來的發(fā)展趨勢。感應(yīng)加熱是電加熱爐中最節(jié)能的加熱方式由室溫加熱到1100℃的噸鍛件耗電量小于360度。

　　加熱均勻，芯表溫差極小，溫控精度高

　　感應(yīng)加熱爐具有體積小，重量輕、效率高、熱加工質(zhì)量優(yōu)及有利環(huán)境等優(yōu)點正迅速淘汰燃煤爐、燃?xì)鉅t、燃油爐及普通電阻爐，是新一代的金屬加熱設(shè)備。

　　工業(yè)上應(yīng)用的感應(yīng)熔化爐有坩堝爐(無芯感應(yīng)爐)和熔溝爐(有芯感應(yīng)爐)，見圖2感應(yīng)爐爐體結(jié)構(gòu)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(huán)流動。這種現(xiàn)象稱為電動效應(yīng)，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(shù)低，電耗較高。熔溝爐的感應(yīng)器由鐵芯、感應(yīng)圈和熔溝爐襯組成，熔溝為一條或兩條帶狀環(huán)形溝，其中充滿與熔池相聯(lián)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(yīng)電流在熔溝熔體中流動，而實現(xiàn)電熱轉(zhuǎn)變。

　　生產(chǎn)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(xiàn)代爐子的感應(yīng)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(shù)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(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;煉鋼三相電弧爐是最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(見鐵合金電爐)

　　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(nèi)氣體稀薄，主要靠被熔金屬的蒸氣發(fā)生電弧，為使電弧穩(wěn)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(yè)上應(yīng)用的大多數(shù)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(rèn)為是弧阻電熱。電弧(弧阻)穩(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。

　　等離子爐

　　利用工作氣體被電離時產(chǎn)生的等離子體來進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。最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(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(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(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...

　　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?；?、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(最常見，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(最常見，最高可加熱至1600℃)、LaCrO3及石墨棒(真空或保護氣氛下可加熱至2000℃)。

　　優(yōu)點：

　　1) 與燃料爐相比容易得到高溫。

　　2) 可從材料內(nèi)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(xì)調(diào)。

　　6) 能進行快速加熱。

　　7) 操作性能好，不污染環(huán)境。

　　缺點：

　　1) 需要增加配電設(shè)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(dǎo)電，需要注意絕緣問題。

　　發(fā)展

　　2010年，中國制造業(yè)占全球制造業(yè)產(chǎn)出的19.8%，略高于美國的19.4%，居世界第一。中國制造業(yè)的快速發(fā)展帶動了中國烘爐、熔爐和電爐制造行業(yè)的發(fā)展。據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計，2010年全國烘爐、熔爐及電爐制造行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)增加至308家，實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值162.88億元，同比增長30.79%;實現(xiàn)銷售收入163.87億元，同比增長32.63%;實現(xiàn)利潤總額10.43億元，同比增長79.17%。

　　汽車、拖拉機工業(yè)70%-80%的零部件需要進行熱處理加工，工具、刃具和軸承產(chǎn)品則100%需要進行熱處理，一些民用輕工金屬制品的使用壽命，絕大部分也依靠熱處理得到提高。同時，緊固件行業(yè)、軸承行業(yè)、鏈條行業(yè)、工具行業(yè)、汽車、拖拉機、摩托車零部件行業(yè)都是靠熱處理質(zhì)量的提高來提升競爭實力，隨著中國工業(yè)的不斷發(fā)展，近十年內(nèi)我國每年將新增40-50萬噸熱加工量，另外國內(nèi)很大部分烘爐、熔爐和電爐設(shè)備的陳舊、落后，將趨向淘汰更新，我國對熱加工設(shè)備的需求十分強勁，我國烘爐、熔爐及電爐的發(fā)展前景看好。

　　延長方法

　　為了保護和延長電爐的使用時間，必須注意下列事項：

　　(1) 定期檢查電爐及控制器各接頭的連接是否良好。

　　(2) 電爐和控制器必須在相對濕度不超過85%，沒有導(dǎo)電塵埃，爆炸性氣體和能破壞金屬絕緣以及電子元件的腐蝕性氣體的場所工作。

　　(3) 控制器的工作環(huán)境溫度限于0—50℃。

　　(4) 電爐和控制器使用時，均不得超過額定功率，爐溫不得超過最高使用溫度，禁止將潮濕工件裝入爐膛內(nèi)，含有超高水分的被加熱工件應(yīng)預(yù)先烘干。

　　(5) 保持爐膛內(nèi)情清潔，對爐內(nèi)的金屬氧化物、溶渣和雜質(zhì)等應(yīng)及時清除，裝卸工件時應(yīng)謹(jǐn)慎。

　　三、電爐的種類劃分

　　工業(yè)爐

　　工業(yè)爐：分為電爐和燃燒爐(狹義的工業(yè)爐指燃燒爐)

　　主要產(chǎn)品七大類：電阻爐、感應(yīng)爐、真空爐、電子束爐、熱處理(或熔煉)機組、熱處理輔助設(shè)備、燃燒爐。

　　三. 電阻爐：三大部件：加熱器、爐襯、耐熱構(gòu)件

　　1. 分為周期式及連續(xù)式兩大類

　　2. 周期式爐的特征：

　　A. 爐料同時加入同時取出

　　B. 加熱時爐料基本不動(特殊情況除外：如滾筒爐，輥底爐)

　　C. 工作區(qū)內(nèi)力求溫度均勻

　　四、電阻爐的分類

　　臺車爐燒結(jié)爐調(diào)質(zhì)爐回火爐退火爐固熔爐淬火爐滲碳爐正火爐氮化爐熔煉爐釬焊爐鹽浴爐滾筒爐網(wǎng)帶爐真空爐實驗爐中高頻爐烘干爐罩式爐推桿爐鑄造爐燃料爐窯爐氨分解爐玻璃爐

　　連續(xù)式電阻爐

　　A. 推送式爐

　　B. 傳送帶式爐

　　C.網(wǎng)帶爐(適用于薄小零件的退火、燒結(jié)、釬焊及固溶處理。結(jié)構(gòu)類似傳送帶式爐)

　　D. 連續(xù)式轉(zhuǎn)筒爐

　　E. 輥底爐(料盤在輥子上運動

　　結(jié)構(gòu)

　　整套電爐設(shè)備包含中頻電源柜，補償電容，爐體(兩個)及水冷電纜、減速機。爐體由爐殼、感應(yīng)圈、爐襯、傾爐減速箱等四個部分組成，爐殼用非磁性材料制成，感應(yīng)線圈是由矩形空心管制成的螺旋狀筒體，熔煉時管內(nèi)通冷卻水。線圈引出銅排與水冷電纜連通，爐襯緊靠感應(yīng)圈，由石英砂打?qū)崯Y(jié)而成，爐體的傾動由傾爐減速箱直接轉(zhuǎn)動。傾爐減速箱系二級渦輪變速，自鎖性能好，轉(zhuǎn)動平穩(wěn)可靠，出現(xiàn)緊急斷電時看收工傾爐，避免危險?？梢酝ㄟ^選爐開關(guān)對兩臺爐體的傾爐減速箱電動機的控制進行選擇，帶有四芯橡皮線的開關(guān)盒能使操作者站在合適位置對爐體的傾動，復(fù)位進行點動控制。

　　操作規(guī)程

　　1、操作人員必須了解以下幾點：

　　A、電爐及其輔助設(shè)備的結(jié)構(gòu)和性能。

　　B、配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的布置及安全裝置的位置等。

　　C、操作工藝和安全操作規(guī)程。

　　2、運行前準(zhǔn)備工作檢查

　　A、設(shè)備的電源是否正常，是否有斷相、短路或裸線等情況。

　　B、檢查接地裝置接線處的接觸是否良好。

　　C、檢查加熱元件是否有損壞的地方，各連接處的接觸是否良好，有否與爐體及罩殼相接觸的地方。

　　D、檢查溫控系統(tǒng)是否有不正常的現(xiàn)象。

　　E、檢查爐門升降、臺車進出運行是否正常。

　　3、帶有腐蝕性、揮發(fā)性、爆炸性氣體的工件嚴(yán)禁進入爐體加工，以免影響加熱元件和耐火材料使用壽命及引起爆炸等事故。