宇航材料所需的高級(jí)冶煉設(shè)備:電渣重熔爐

2019-12-20 admin 未知

  世界上第一臺(tái)電渣重熔爐是于1930年在美國(guó)誕生的,可是,后來(lái)世界上對(duì)電渣重熔爐進(jìn)行大量研究、開(kāi)發(fā)工作的當(dāng)屬原蘇聯(lián)烏克蘭電焊機(jī)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(hù)方法來(lái)精煉某些鋼或合金的一種電爐設(shè)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(fā)熱原理來(lái)說(shuō),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(guò)高電阻渣池時(shí)產(chǎn)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(chǎn)生的金屬熔滴穿過(guò)渣池滴入金屬熔池,然后被水冷結(jié)晶器冷卻后凝結(jié)成錠。在此過(guò)程中,金屬熔滴與高溫高堿度的熔渣充分接觸,產(chǎn)生強(qiáng)烈的冶金化學(xué)反應(yīng),使金屬得到了精煉。

  電渣重熔爐的關(guān)鍵技術(shù)是熔渣系統(tǒng)。在電渣重熔爐中,熔渣的主要作用有四點(diǎn),即:熱源作用、保護(hù)作用、成型作用和冶金化學(xué)作用。熔渣的化學(xué)成分對(duì)電渣熔煉產(chǎn)品的質(zhì)量和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有很大影響。

  熔渣的特點(diǎn)

  1、具有較高的電阻率,在熔煉過(guò)程中能產(chǎn)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(wěn)定的氧化物,如MnO、FeO等;

  4、具有良好的流動(dòng)性,以保證高溫下的對(duì)流熱交換和液態(tài)物理化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行;

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

  6、具有較高的沸點(diǎn),以便在高溫下不致大量揮發(fā)掉。

電渣重熔爐的電氣設(shè)備

  電渣重熔爐的電氣設(shè)備除電爐變壓器外,還有以下3部分:(1)高壓側(cè)設(shè)備主要有:隔離開(kāi)關(guān)、高壓斷路器、高壓電壓互感器、高壓電流互感器等;(2)低壓側(cè)設(shè)備主要有:短網(wǎng)母線(xiàn)、低壓電流互感器等;(3)控制設(shè)備,包括調(diào)節(jié)器柜、操作臺(tái)、傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)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(wǎng)平行布置,使得電抗抵消,因而功率因數(shù)高。

雙柱式電渣爐的主回路圖

  與其他重熔設(shè)備相比,電渣重熔爐具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

  電渣重熔爐的主要優(yōu)點(diǎn)

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

  2、設(shè)備簡(jiǎn)單、生產(chǎn)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(chǎn)生冶金化學(xué)反應(yīng),能夠熔煉出高級(jí)金屬和合金;

  5、熔融金屬中的非金屬夾雜物與熔渣起化學(xué)反應(yīng),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(dǎo)致錠子內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻,不產(chǎn)生偏析。

  電渣重熔爐的應(yīng)用范圍很廣:不僅可用來(lái)生產(chǎn)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(lái)生產(chǎn)上百?lài)嵵氐拇笮蛢?yōu)質(zhì)合金鋼錠、大型扁錠或板錠、中空鋼錠、復(fù)合板,以及熔鑄軋輥、齒輪坯、渦輪盤(pán)、壓力容器、飛機(jī)起落架、炮管等異形鑄件。