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电炉的简介
2016-3-17
来源:未知
点击数:  2857        作者:未知
  • 优点

    同燃料炉比较,电炉的优点有:炉内气氛容易控制,甚至可抽成真空;物料加热快,加热温度高,温度容易控制;生产过程较易实现机械化和自动化;劳动卫生条件好;热效率高;产品质量好;且更加环保对与日趋严重的环境问题是一个很好的产品等。冶金工业上电炉主要用于钢铁铁合金、有色金属等的熔炼、加热和热处理。19世纪末出现了工业规模的电炉,20世纪50年代以来,由于对高级冶金产品需求的增长和电费随电力工业的发展而下降,电炉在冶金炉设备中的比额逐年上升。电炉可分为电阻炉、 感应炉神光电炉)、 电弧炉等离子炉、电子束炉等。

    电阻炉

    以电流通过导体所产生的焦耳热为热源的电炉。按电热产生方式,电阻炉分为直接加热和间接加热两种。在直接加热电阻炉中,电流直接通过物料,因电热功率集中在物料本身,所以物料加热很快,适用于要求快速加热的工艺,例如锻造坯料的加热。这种电阻炉可以把物料加热到很高的温度,例如碳素材料石墨化电炉,能把物料加热到超过2500℃。直接加热电阻炉可作成真空电阻加热炉或通保护气体电阻加热炉,在粉末冶金中,常用于烧结钨、钽、铌等制品。采用这种炉子加热时应注意:①为使物料加热均匀,要求物料各部位的导电截面和电导率一致;②由于物料自身电阻相当小,为达到所需的电热功率,工作电流相当大,因此送电电极和物料接触要好,以免起电弧烧损物料,而且送电母线的电阻要小,以减少电路损失;③在供交流电时,要合理配置短网,以免感抗过大而使功率因数过低。电阻炉热效益不高时他的一个缺点。

    大部分电阻炉是间接加热电阻炉,其中装有专门用来实现电-热转变的电阻体,称为电热体,由它把热能传给炉中物料(图1 间接加热电阻炉)。

    这种电炉炉壳用钢板制成,炉膛砌衬耐火材料,内放物料。最常用的电热体是铁铬铝电热体、镍铬电热体、碳化硅棒和二硅化钼棒。根据需要,炉内气氛可以是普通气氛、保护气氛或真空。一般电源电压220伏或380伏,必要时配置可调节电压的中间变压器。小型炉(<10千瓦)单相供电,大型炉三相供电。对于品种单一、批料量大的物料,宜采用连续式炉加热。炉温低于700□的电阻炉,多数装置鼓风机,以强化炉内传热,保证均匀加热。用于熔化易熔金属(铅、铅铋合金、铝和及其合金等)的电阻炉,可做成坩埚炉;或做成有熔池的反射炉,在炉顶上装设电热体。电渣炉是由溶渣实现电热转变的电阻炉(见电渣重熔)。

    感应炉

    利用物料的感应电热效应而使物料加热或熔化的电炉。感应炉的基本部件是用紫铜管绕制的感应圈。感应圈两端加交流电压,产生交变的电磁场,导电的物料放在感应圈中,因电磁感应在物料中产生涡流,受电阻作用而使电能转变成热能来加热物料;所以,也可认为感应电热是一种直接加热式电阻电热。国内知名生产商河北恒远电炉制造有限公司

    感应电热的特点是在被加热物料中转变的电热功率(电流分布)很不均匀,表面******,中心最小,称为趋肤效应。为了提高感应加热的电热效率,供电频率要合宜,小型熔炼炉或对物料的表面加热采用高频电,大型熔炼炉或对物料深透加热采用中频或工频电。感应圈是电感量相当大的负载,其功率因数一般很低。为了提高功率因数,感应圈一般并联中频或高频电容器,称为谐振电容。感应圈和物料之间的间隙要小,感应圈宜用方形紫铜管制作,管内通水冷却,感应圈的匝间间隙要尽量小,绝缘要好。感应加热装置,主要用于钢、铜、铝和锌等的加热及熔铸,加热快,烧损少,机械化和自动化程度高,适合配置在自动作业线上。

    感应炉系列加热炉特点

    加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、节省材料与锻模成本

    由于中频感应加热的原理为电磁感应,其热量在工件内自身产生,普通工人用中频电炉上班后十分钟即可进行锻造任务的连续工作,不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。不必担心由于停电或设备故障引起的煤炉已加热坯料的浪费现象。由于该加热方式升温速度快,所以氧化极少,每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克,其材料利用率可达95%。由于该加热方式加热均匀,芯表温差极小,所以在锻造方面还大大的增加了锻模的寿命,锻件表面的粗糙度也小于50um。

    工作环境优越、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能

    感应加热炉与煤炉相比,,工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏,更可达到环保部门的各项指标要求,同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。感应加热是电加热炉中最节能的加热方式由室温加热到1100℃的吨锻件耗电量小于360度。

    加热均匀,芯表温差极小,温控精度高

    感应加热其热量在工件内自身产生所以加热均匀,芯表温差极小。应用温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质量和合格率。

    感应炉的结构

     

    感应加热炉具有体积小,重量轻、效率高、热加工质量优及有利环境等优点正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃油炉及普通电阻炉,是新一代的金属加热设备。

    工业上应用的感应熔化炉有坩埚炉(无芯感应炉)和熔沟炉(有芯感应炉),见图2感应炉炉体结构示意。坩埚用耐火材料或钢制成,容量从几公斤到几十吨。其熔炼特点是坩埚中熔体受电动力作用,迫使熔池液面凸起,熔体自液面中心流向四周而引起循环流动。这种现象称为电动效应,可使熔体成分均匀,缺点是炉渣偏向周边,覆盖性差。与熔沟炉比较,坩埚炉操作灵活,熔炼温度高,但功率因数低,电耗较高。熔沟炉的感应器由铁芯、感应圈和熔沟炉衬组成,熔沟为一条或两条带状环形沟,其中充满与熔池相联通的熔体。在原理上,可以把熔沟炉看作是次级只有一匝线圈而且短路的铁芯变压器。感应电流在熔沟熔体中流动,而实现电热转变。

    生产中,每炉金属熔炼完毕后,不能把熔池放空,不然容易干枯,一定要保留一部分熔体作为下一炉的起熔体。熔沟温度比熔池高,又承受熔体流动的冲刷,所以熔沟炉衬容易损坏,为便于维修,现代炉子的感应器制成便于更换的装配件。熔沟炉的容量从几百公斤到百余吨。熔沟炉供工频电,由于有用硅钢片制作的铁芯作磁通路,电效率和功率因数都很高。熔沟炉主要用于铸铁、铜、锌、黄铜等的熔化,还可作为混熔沪,用来贮存和加热熔体。

    电弧炉

    利用电弧热效应熔炼金属和其他物料的电炉(图3电弧炉类型)。按加热方式分为三种类型:①间接加热电弧炉。电弧在两电极之间产生,不接触物料

    ,靠热辐射加热物料。这种炉子噪声大,效率低,渐被淘汰。②直接加热电弧炉。电弧在电极与物料之间产生,直接加热物料;炼钢三相电弧炉是最常用的直接加热电弧炉(见电弧炉炼钢)。③埋弧电炉,亦称还原电炉或矿热电炉。电极一端埋入料层,在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料;常用于冶炼铁合金(见铁合金电炉),熔炼冰镍、冰铜(见镍、铜),以及生产电石碳化钙)等。

    真空电弧炉

    是在抽真空的炉体中用电弧直接加热熔炼金属的电炉。炉内气体稀薄,主要靠被熔金属的蒸气发生电弧,为使电弧稳定,一般供直流电。按照熔炼特点,分为金属重熔炉和浇铸炉。按照熔炼过程中电极是否消耗(熔化),分为自耗炉和非自耗炉,工业上应用的大多数是自耗炉。真空电弧炉用于熔炼特殊钢、活泼的和难熔的金属如钛、钼、铌(见真空冶金)。

    电弧电热可以认为是弧阻电热。电弧(弧阻)稳定是炉子正常生产的必要条件。交流电弧炉通常采用工频电,为使电弧稳定,炉子供电电路中要有适当的感抗,但是存在感抗会降低功率因数和电效率。降低电流频率是发展交流电弧炉的途径。弧阻阻值相当小,为获得必要的热量,炉子需要相当大的工作电流,因此炉子短网的电阻要尽量小,以免电路损耗过大。对于三相电弧炉,要使三相的阻抗接近一致,以免三相负荷不平衡。

    等离子炉

    利用工作气体被电离时产生的等离子体来进行加热或熔炼的电炉。产生等离子体的装置,通常叫作等离子枪,有电弧等离子枪和高频感应等离子枪两类。把工作气体通入等离子枪中,枪中有产生电弧或高频(5~20兆赫)电场的装置,工作气体受作用后电离,生成由电子、正离子以及气体原子和分子混合组成的等离子体。等离

    子体从等离子枪喷口喷出后,形成高速高温的等离子弧焰,温度比一般电弧高得多。最常用的工作气体是氩,它是单原子气体,容易电离,而且是惰性气体,可以保护物料。工作温度可高达20000□;用于熔炼特殊钢、钛和钛合金、超导材料等。炉型有配置水冷铜结晶器炉、 中空阴极式炉、 配置感应加热的等离子炉、有耐火材料炉衬的等离子炉等(见等离子冶金)。

    电子束炉

    用高速电子轰击物料使之加热熔化的电炉(图4电子束炉示意)。在真空炉壳内,用通低压电的灯丝加热阴极,使之发射电子,电子束受加速阳极的高压电场的作用而加速运动,轰击位于阳极的金属物料,使电能转变成热能。因为电子束可经电磁聚焦装置高度密集,所以可在物料受轰击的部位产生很高的温度。电子束炉用于熔炼特殊钢、难熔和活泼金属。

    工业上用的电炉分类为两类:周期式作业炉和连续式作业炉。

    周期式作业炉分为:箱式炉、密封箱式炉,井式炉钟罩炉台车炉,倾倒式滚筒炉。

    连续式作业炉分为:窑车式炉,推杆式炉,辊底炉,振底炉,转底炉,步进式炉,牵引式炉,连续式滚筒炉,传送带式炉等。其中传送带式炉可分为:有网带式炉、冲压链板式炉、铸链板式炉等...

    电热炉

    电热炉可使用金属发热体或非金属发热体来产生热源,其构造简单,用途十分广泛是它的主要特色,可广泛应用於退火、正常化、淬火、回火、渗碳及渗碳氮化等。主要的金属发热体包括ni-cr电热线(最常见,******用至1200℃)、mo-si合金及w、mo等纯金属;非金属发热体包括sic(最常见,******可加热至1600℃)、lacro3及石墨棒(真空或保护气氛下可加热至2000℃)。

    (1) 电炉具有的优点

    1) 与燃料炉相比容易得到高温。

    2) 可从材料内部加热使其升温。

    3) 便于在可控气氛炉和真空炉中使用。

    4) 电炉没有燃料炉的排烟热损失,所以热效率高。

    5) 容易控制温度,便于遥控、细调。

    6) 能进行快速加热。

    7) 操作性能好,不污染环境。

    (2) 电炉存在的缺点

    1) 需要增加配电设备费用。

    2) 电力成本高。

    3) 电阻加热温度超过1000℃时,耐火材料有可能导电,需要注意绝缘问题。

    主要种类

    1. 工业炉

    工业炉:分为电炉和燃烧炉(狭义的工业炉指燃烧炉)

    2. 主要产品

    七大类:电阻炉、感应炉、真空炉、电子束炉、热处理(或熔炼)机组、热处理辅助设备、燃烧炉。

    三. 电阻炉:三大部件:加热器、炉衬、耐热构件

    1. 分为周期式及连续式两大类

    2. 周期式炉的特征:

    a. 炉料同时加入同时取出

    b. 加热时炉料基本不动(特殊情况除外:如滚筒炉,辊底炉)

    c. 工作区内力求温度均匀

    3. 周期式电阻炉

    a. 箱式炉

    b. 台车炉(分为自行式和牵引式),用作退火之用,加热后工件随炉冷却

    c. 井式炉

    d. 罩式炉(主要用于退火,加热罩可吊移)

    e. 底升式罩式炉(罩子固定,升降底座,适用于大型炉子)

    f. 转筒式炉

    g. 密封箱式炉(又称为多用炉,可进行渗碳、光洁淬火、碳氮共渗等热处理工艺。采用辐射管加热,辐射管是由耐火陶瓷盘固定的电阻丝装于一个密封耐热钢管中,这样的结构使炉内气氛对加热元件不会有影响)

    4. 连续式电阻炉

    a. 推送式炉

    b. 传送带式炉

    c. 网带炉(适用于薄小零件的退火、烧结、钎焊及固溶处理。结构类似传送带式炉)

    d. 连续式转筒炉

    e. 辊底炉(料盘在辊子上运动)

    f. 转底炉

    电炉变压器

    电炉变压器是指专为各种电炉提供电源的变压器。工业用电炉变压器大致可分为3类:电阻炉变压器、电弧炉变压器和感应炉变压器。

    电阻炉变压器用于机械零件加热、热处理、粉末冶金烧结、有色金属熔炼等的电阻炉和盐浴炉。由于其发热体的电阻太小,或者在升温过程中发热体电阻的变化太大,所以需要在炉子和电力网之间配备一台电阻炉变压器,以降低和调节电炉的输入电压。

    电弧炉变压器 给用于钢铁冶炼的电弧炉供电的专用变压器。容量大,结构复杂,技术要求较高。其副边电压低,一般从数十伏到数百伏,并要求能在较大范围内调节;副边电流往往达数千至数万安。此外在钢铁冶炼中,熔化期需要功率大,要求变压器能在2小时内有20%的过载能力。在炼钢过程中,由于炉料的倒塌容易造成电极短路,所以电弧炉变压器的原边应串入限流电抗器,或使其具有较大的阻抗,以限制短路电流。

    感应炉变压器 用于熔化黑色和有色金属的感应炉,实质上是一台特殊的电炉变压器。变压器原绕组连接电源,副绕组实际上只有一匝,它就是装在熔化槽内的熔化金属。当原绕组通有电流时,副绕组就产生感应电流,在槽中流通,从而发出热量,使金属熔化。

    电炉结构

    整套电炉设备包含中频电源柜,补偿电容,炉体(两个)及水冷电缆、减速机。炉体由炉壳、感应圈、炉衬、倾炉减速箱等四个部分组成,炉壳用非磁性材料制成,感应线圈是由矩形空心管制成的螺旋状筒体,熔炼时管内通冷却水。线圈引出铜排与水冷电缆连通,炉衬紧靠感应圈,由石英砂打实烧结而成,炉体的倾动由倾炉减速箱直接转动。倾炉减速箱系二级涡轮变速,自锁性能好,转动平稳可靠,出现紧急断电时看收工倾炉,避免危险。可以通过选炉开关对两台炉体的倾炉减速箱电动机的控制进行选择,带有四芯橡皮线的开关盒能使操作者站在合适位置对炉体的倾动,复位进行点动控制。

    电炉操作规程

    1、操作人员必须了解以下几点:

    a、电炉及其辅助设备的结构和性能。

    b、配电系统、控制系统的布置及安全装置的位置等。

    c、操作工艺和安全操作规程。

    2、运行前准备工作检查

    a、设备的电源是否正常,是否有断相、短路或裸线等情况。

    b、检查接地装置接线处的接触是否良好。

    c、检查加热元件是否有损坏的地方,各连接处的接触是否良好,有否与炉体及罩壳相接触的地方。

    d、检查温控系统是否有不正常的现象。

    e、检查炉门升降、台车进出运行是否正常。

    3、带有腐蚀性、挥发性、爆炸性气体的工件严禁进入炉体加工,以免影响加热元件和耐火材料使用寿命及引起爆炸等事故。

    4、电炉不得超温运行,否则会缩短设备的使用寿命。

    5、工件均匀堆放,离加热元件应在100-150mm左右。

    6、氧化皮太多的工件进炉前需清除,可用钢丝刷刷下。

    7、严禁野蛮操作,工件应轻放,避免冲击。

    8、电炉使用时操作人员不得擅自离开岗位,必须随时注意电炉的工作状况是否正常,

    9、电炉在进行装卸工件时,必须先切断加热元件电源,以保证操作人员的安全。

    10、炉膛的氧化物(包括电炉丝下)应经常清理,至少每周一次或五炉次一次。炉底板下可用压缩空气吹。

    11、电阻丝如经使用后,就不得碰撞拗折,以免断裂。

    12、电炉电动机需定期检查,添加润滑油等,注意使用安全。

    13、定期检查加热元件的使用情况。加热元件经短期使用后便不得拗折、碰撞。如尚未严重腐蚀而折断时,可用与电炉丝相同的材料(或电炉丝本身)作为焊条,采用乙炔气进行加热焊接,焊条采用50%白云粉末混合而成,若加热元件严重腐蚀不能使用时,则应另行更换。

    14、定期校验仪表、热电偶的偏差情况,防止因仪表、热电偶的误差造成测温不正确而影响产品质量。

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