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,最高用至1200℃)、Mo-Si合金及W、Mo等纯金属;非金属发热体包括SiC(最常见,最高可加热至1600℃)、LaCrO3及石墨棒(真空或保护气氛下可加热至2000℃) 。
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 。
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 。
发展
2010年,中国制造业占全球制造业产出的19.8%,略高于美国的19.4%,居世界第一 。中国制造业的快速发展带动了中国烘炉、熔炉和电炉制造行业的发展 。据国家统计局数据统计,2010年全国烘炉、熔炉及电炉制造行业规模以上企业增加至308家,实现工业总产值162.88亿元,同比增长30.79%;实现销售收入163.87亿元,同比增长32.63%;实现利润总额10.43亿元,同比增长79.17% 。
汽车、拖拉机工业70%-80%的零部件需要进行热处理加工,工具、刃具和轴承产品则100%需要进行热处理,一些民用轻工金属制品的使用寿命,绝大部分也依靠热处理得到提高 。同时,紧固件行业、轴承行业、链条行业、工具行业、汽车、拖拉机、摩托车零部件行业都是靠热处理质量的提高来提升竞争实力,随着中国工业的不断发展,近十年内我国每年将新增40-50万吨热加工量,另外国内很大部分烘炉、熔炉和电炉设备的陈旧、落后,将趋向淘汰更新,我国对热加工设备的需求十分强劲,我国烘炉、熔炉及电炉的发展前景看好 。
延长方法
为了保护和延长电炉的使用时间,必须注意下列事项:
(1) 定期检查电炉及控制器各接头的连接是否良好 。
(2) 电炉和控制器必须在相对湿度不超过85%,没有导电尘埃,爆炸性气体和能破坏金属绝缘以及电子元件的腐蚀性气体的场所工作 。
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