冶金裝備真空電弧爐的工作原理
發(fā)布時(shí)間：2020-04-03 來(lái)源： 點(diǎn)擊：461
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(diǎn)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(guò)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(lái)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(chǎng)，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(chǎng)作用下，分別撞擊陰極和陽(yáng)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(yáng)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(duì)應(yīng)弧長(zhǎng)為20～50mm（后者為大錠）。從1839年熔煉白金絲實(shí)驗(yàn)成功以來(lái)，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(guó)和歐洲許多國(guó)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(guó)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(tái)冶金裝備共用一套主電源、真空系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。
在真空狀態(tài)下對(duì)工件（或材料）進(jìn)行熱處理，可提高工、模具的使用壽命，無(wú)氧化、無(wú)脫炭、表面光亮、變形小、節(jié)省能源無(wú)公害，并改變機(jī)械性能和冶金性能等優(yōu)點(diǎn)。
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