电炉工作原理及分类.ppt

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 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 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 放在炉膛底部 制品的高度与直径比H D 1 1 5 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 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 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 非金属电热元件 图5 6可控气氛箱式电阻炉 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 按工作温度可分为 低温炉 中温炉 高温炉 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