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冶金装备真空电弧炉的工作原理

发布时间:2020-04-03来源:点击:440

  真空电弧炉是真空冶金装备的一种。真空电弧炉炉体为密闭容器,抽成真空或充 以惰性气体。由炉顶通入的电极和炉底水冷结晶器通电引弧后,产生电弧,借 电弧热量使金属或合金熔化,并在结晶器内凝固。电极由被熔炼的金属制成的 叫“自耗电极真空电弧炉”,如用不熔化的材料作电极的叫“非自耗电极真空电 弧炉”。产品中杂质少,气体含量低、铸锭组织好,具有优良的机械和物理性能。 适宜于熔炼高熔点金属、活性金属、特殊钢和金属。

  电弧是气体的一种弧光放电。气体弧光放电表现为极间电压很低,但通过气体的电流却很大,有耀眼的白光,弧区温度很高(约5000k)。巨大的电流密度来自于阴极的热电子发射,以及电子的自发射,即在阴极附近有正离子层,形成强大的电场,使阴极自动发射电子。大量电子在极间碰撞气态分子使之电离,产生更大量的正离子和二次电子,在电场作用下,分别撞击阴极和阳极,结果获得高温。阴极因电子发射用去部分能量,所以温度低于阳极。极间也因部分正离子与电子复合放热而产生高温。

  真空电弧炉即是用这种原理熔炼金属的冶金装备。在真空环境下的电弧炉就是真空电弧炉,真空电弧熔炼采用大电流低电压,属于短弧操作。一般电弧电压为22~65V,对应弧长为20~50mm(后者为大锭)。从1839年熔炼白金丝实验成功以来,在以后的一百多年人们开始研究难熔金属的熔炼。1953年真空电弧炉才正式用到工业上。直到1956年,美国和欧洲许多国家还在用非自耗炉熔炼钛,1955年开始用自耗炉炼钢。1960年左右自耗炉生产的锭重已达30多吨,初具规模。电弧炉发展的情况可以用美国康撒克企业制造的真空自耗炉为代表。为了提高生产率和冶金装备的利用率,两台冶金装备共用一套主电源、真空系统和自动控制系统。

  在真空状态下对工件(或材料)进行热处理,可提高工、模具的使用寿命,无氧化、无脱炭、表面光亮、变形小、节省能源无公害,并改变机械性能和冶金性能等优点。

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