宇航材料所需的高級冶煉設備:電渣重熔爐

真空應用 admin 未知

  世界上第一臺電渣重熔爐是于1930年在美國誕生的,可是,后來世界上對電渣重熔爐進行大量研究、開發工作的當屬原蘇聯烏克蘭電焊機研究所。

電渣重熔爐的工作原理

  電渣重熔爐是利用熔渣隔絕空氣的保護方法來精煉某些鋼或合金的一種電爐設備。電渣重熔爐的工作原理示意圖如圖4所示。

電渣重熔爐的工作原理示意圖

  從發熱原理來說,電渣重熔爐是一種電阻熔煉爐。電渣重熔工藝是電極下端部浸埋在熔融的熔渣中。交流電流通過高電阻渣池時產生大量熱量,它把浸埋在熔融的熔渣中的電極端部熔化,熔化產生的金屬熔滴穿過渣池滴入金屬熔池,然后被水冷結晶器冷卻后凝結成錠。在此過程中,金屬熔滴與高溫高堿度的熔渣充分接觸,產生強烈的冶金化學反應,使金屬得到了精煉。

  電渣重熔爐的關鍵技術是熔渣系統。在電渣重熔爐中,熔渣的主要作用有四點,即:熱源作用、保護作用、成型作用和冶金化學作用。熔渣的化學成分對電渣熔煉產品的質量和技術經濟指標有很大影響。

  熔渣的特點

  1、具有較高的電阻率,在熔煉過程中能產生足夠的熱量,以保證金屬熔化升溫和提純;

  2、具有一定的堿度,所以其脫氧和脫硫效果好;

  3、不含有不穩定的氧化物,如MnO、FeO等;

  4、具有良好的流動性,以保證高溫下的對流熱交換和液態物理化學反應充分進行;

  5、具有較低的熔點,一般比被熔金屬的熔點低150~250℃,這使錠子成型良好;

  6、具有較高的沸點,以便在高溫下不致大量揮發掉。

電渣重熔爐的電氣設備

  電渣重熔爐的電氣設備除電爐變壓器外,還有以下3部分:(1)高壓側設備主要有:隔離開關、高壓斷路器、高壓電壓互感器、高壓電流互感器等;(2)低壓側設備主要有:短網母線、低壓電流互感器等;(3)控制設備,包括調節器柜、操作臺、傳動電動機等。

  圖5示出雙柱式電渣爐的主回路圖。它與單柱式電渣爐相比,短網平行布置,使得電抗抵消,因而功率因數高。

雙柱式電渣爐的主回路圖

  與其他重熔設備相比,電渣重熔爐具有多個優點。

  電渣重熔爐的主要優點

  1、金屬熔液與熔渣之間存在著強烈的冶金化學反應,所以除磷、除硫效果比較好,錠子純度比較高;

  2、設備簡單、生產率高、投資;

  3、熔渣能將被熔融金屬同外界空氣隔離,不受外界污染;

  4、熔渣和熔融金屬產生冶金化學反應,能夠熔煉出高級金屬和合金;

  5、熔融金屬中的非金屬夾雜物與熔渣起化學反應,則非金屬夾雜物全部被熔渣清除掉;

  6、由于錠子是在水冷銅坩鍋中冷卻,其冷卻速度非?,這就導致錠子內部結構均勻,不產生偏析。

  電渣重熔爐的應用范圍很廣:不僅可用來生產航空軸承鋼、高溫合金、精密合金和某些有色金屬等,還可用來生產上百噸重的大型優質合金鋼錠、大型扁錠或板錠、中空鋼錠、復合板,以及熔鑄軋輥、齒輪坯、渦輪盤、壓力容器、飛機起落架、炮管等異形鑄件。