电炉工作原理及分类

电炉的结构工作原理及分类电炉的分类按加热的方式：电阻炉：电流通过电阻体时，由于电流的热效应而产生热量用来加热制品。电弧炉：由电弧产生热量来加热制品。感应炉：由于电磁感应作用在电阻体内产生电流，并由电阻产生热量来加热制品。电子束炉：利用高速运动的电子能量作为热源加热制品。等离子炉:利用电能产生等离子体的能量来加热制品。1.工作原理：当电流在导体（电热元件）中流过时，因为任何导体均存在电阻，电能热能，按焦耳定律：Q＝I2Rt．．．．．．．．．．．(1—1)Q—热能，J；I一电流，安培；R一电阻，欧姆；t一时间，秒。电阻炉在结构上是使电能转换为热能的设备。电阻炉2.电阻炉的分类：⑴按热量产生的方法→间接加热式、直接加热式间接加热式:在炉子内部有专用的电阻材料做发热元件，电流通过加热元件时产生热量而加热制品。直接加热式:电源直接接在所需加热的材料上，使电流直接流过所需加热的材料而使材料自己发热达到加热效果。工业电阻炉，大部分是采用间接加热式的。⑵按炉体结构→箱式电炉、台车式电炉、井式电炉等。箱式电炉:外壳一般是用型钢、钢板焊接而成的。安装:小型电炉由于需保持工作面的一定高度，一般均做成带支架的，在箱型壳体下边，有支持炉体的腿或支架。中型电炉因本身重量大及加入炉内的工件重量也大，所以一般均直接在底盘上焊接炉体及砌砖。大型电炉可以在特定的专用的地基上设计成无钢性底盘的结构，而就地焊接砌砖，但这种电炉在安装后不能吊运及移动。图5-1箱式电阻炉图5-2箱式电阻炉炉门的升降是通过手摇链轮来进行。在炉门上部有一断路装置，当炉门开启时，电炉电源即切断以保证操作人员的安全，图5-3箱式电阻炉炉门:中小型电炉可用配重及手动装置来开闭炉门关闭时，用压紧装置使炉门紧密地与门框接触，减少漏气。大型电炉可以用电动或气动、液压开闭炉门。电加热元件:一般可以在炉膛内左右侧墙上及底面上布置，为了得到良好的热场，最好在炉顶上也布置电加热元件。大型及中型电炉可以在炉门上及后墙上适当的布置一些电加热元件，以减少炉内的温差。井式电炉炉壳用钢板或型钢焊接园筒形。内径一般最小为600毫米。图5-4井式电阻炉炉盖:小型的可用手动机构开闭，大型及中型的可用电动或液压等机构开闭。制品的放置:①放在炉膛底部→制品的高度与直径比H/D：1～1.5；②吊挂方式于炉膛或炉上外部的专用吊架上→H/D：2。控制区的设置:控制区长度→一般：1～1．5倍的直径；有时：2倍的直径。台车式电炉:炉壳由钢板或型钢焊接而成。包括台车、炉体、轨道、电热元件、控制系统。台车:承受制品的重量，并在轨道上运行。由金属支架与台车衬砖或金属底板组成。台车蓄热量影响电炉的电耗。炉体:炉壳+耐火材料。轨道:小型电炉，炉体底部与轻轨连为一体，不需基础。大型电炉，轨道安装于基础上。电热元件:可安装于台车砌体上、两侧炉墙上。图5-5台车式电阻炉可控气氛箱式电炉:一般在结构上分为前室、炉膛、冷却槽。前室:由型钢及钢板焊成的密封空间。下边与冷却槽相连，上边为设有水冷却的空气冷却室。中间有通过工件的轨道及上下升降的料架，由顶上的气缸来操作(可电气动或液动)。下降时工件进入冷却槽，进行快速冷却或等温淬火、上升时工件在上边气氛中缓冷。炉膛:炉膛由抗渗碳砌成。在前室后边，中间有一个炉门隔开，进料出料时，炉门由上部气缸打开。电加热器的形式:①由高电阻合金板材制成；为了消除表面积炭形成短路，加热器面涂上专用的高温绝缘釉；②辐射管式的，水平或垂直的插入炉膛中，管中用大切面圆形电阻线组成金属发热器。③非金属电热元件图5-6可控气氛箱式电阻炉⑶按作业方式可分为周期式及连续式二个型式周期式:箱式电炉、台车式电炉、井式电炉。连续式:推杆式、传送带式。推杆式:由三个部分组成：炉体、轨道、推料机。炉体:壳体+耐火材料砌筑而成。壳体是用型钢、钢板焊成。低温的电炉，炉顶一般是做成与下炉体可以分开的，在炉顶上有专用的导风板及风扇。轨道:炉内的砌体上设有轨道以放置料盘及工件。推料机:机械的或液压的。对单排轨炉每动作一次向炉内推入一盘料，出料部分在中小型的炉中可用人工拉出的，也可以是用机械方式出料的，各种动作由电气控制装置自动操作。图5-7推板式电阻炉传送带式电炉:炉体与推杆式的相似，不同的只是炉内用一条环形的耐热钢制的传送带来传送工件，传送速度由一台无级变速电机及减速机或机械变速机来调节⑷按工作温度可分为：低温炉、中温炉、高温炉。⑸按加热体材料及形状可分为：钼丝炉、硅碳棒炉、硅钼棒炉、碳粒炉、石墨碳管炉等。图5-8网带式电阻炉电弧炉的工作原理电弧炉是利用电弧能来冶炼金属的一种电炉。工业上应用的电弧炉可分为三类：第一类是直接加热式，电弧发生在专用电极棒和被熔炼的炉料之间，炉料直接受到电弧热。主要用于炼钢，其次也用于熔炼铁、铜、耐火材料、精炼钢液等。第二类是间接加热式，电弧发生在两根专用电极棒之间，炉料受到电弧的辐射热，用于熔炼铜、铜合金等。这种炉子噪声大，熔炼质量差，已逐渐被其它炉类所取代。第三类称为矿热炉，是以高电阻率的矿石为原料，在工作过程中电极的下部一般是埋在炉料里面的。其加热原理是：既利用电流通过炉料时，炉料电阻产生的热量，同时也利用了电极和炉料间的电弧产生的热量。所以又称为电弧电阻炉。感应炉的工作原理基于电磁感应和电流热效应原理。当交变电流通过感应圈时，在线圈周围产生交变磁场，炉内导电材料在交变磁场作用下产生感应电势．在炉料表面一定深度，形成电流(涡流)。炉料靠涡流加热熔化。如果炉内熔化的是钢铁金属材料．处在强磁场中的钢液受到电磁力的作用产生强烈的运动。磁场对钢液的这种作用称为电磁搅拌作用。同一匹线圈产生的磁场对埚内两点A、B的作用力如图，由于埚中部磁场强度最大．坩埚中部受压力最大，上下两端依次减小．这种压力差使炉内钢液产生运动。真空感应电炉是将感应坩埚和锭模放人真空室中，冶炼和浇注同在真空状态下完成。冶炼在真空下进行，由于碳氧反应产物为气体CO，使反应向生成C0方向移动，可使碳的脱氧能力达到和硅、铝相近的水平。根据气体在钢液中的溶解服从平方根定律，可知真空下冶炼，有利于钢液去气。对某些蒸气压较高的合金元素，如Pb、As、B1、sn、zn等，当外界压力降低到小于蒸气压时，变可从合金中蒸馏出来，从而改差钢和台金的性能。