真空电弧炉的工作原理与特点

真空电弧炉的工作原理与特点

真空电弧炉真空冶金熔炼设备的一种。炉体为密闭容器，抽成真空或充以惰性气体。由炉顶通入的电极和炉底水冷结晶器通电引弧后，产生电弧，借 电弧热量使金属或合金熔化，并在结晶器内凝固。

电极由被熔炼的金属制成的 叫“自耗电极真空电弧炉”，如用不熔化的材料作电极的叫“非自耗电极真空电弧炉”。产品中杂质少，气体含量低、铸锭组织好，具有优良的机械和物理性能。 适宜于熔炼高熔点金属、活性金属、特殊钢和金属。

世界上首台真空电弧炉是于1950 年在美国诞生的。真空自耗电弧炉是在真空室中使用电弧的能量来熔炼金属的一种电炉。真空自耗电弧炉主要用来熔炼钛、锆、钼等生动金属和难熔金属，也用来熔炼耐热钢、不锈钢、工具钢、轴承钢。上个世纪五十年代初，用来重熔高温合金，显示出好的优越性，认为成为高温合金和特殊钢重熔的重要手法之一。

1、真空自耗电弧炉的作业原理

在电极下端部构成熔滴和熔滴滴落过程中，发生必定的物理化学反应，它能将一部分气体杂质去除去。真空自耗电弧炉的工艺特征是在水冷铜结晶器中进行熔炼，这样就克服了金属同耐火材料之间相互效果而沾污金属的害处。同时，在高度水冷状态下，对钢液进行凝聚结晶，可得到安排均匀、无缩孔和致密的钢锭。真空自耗电弧炉熔炼过程是在直流低电压、大电流的电弧效果下进行的。

首要，在自耗电极下端部同结晶器之间燃起电弧，自耗电极下端部同熔池之间构成电弧等离子区，该区具有高的温度，能使自耗电极部首要在这儿被熔化掉。跟着自耗电极中一些非金属夹杂物，如氧化物、氮化物，在真空和高温条件下，发生离解或被碳还原而被去除去，到达进一步提纯的目的。由于真空自耗电弧炉工艺能去除气体和非金属夹杂物，以及去除某些低熔点的有害杂质，从而使冷、热加工功用、塑性和力学功用、物理功用得到明显改善。特别是改善了纵向和横向功用的差异，这对保证材料功用的安稳性、一致性和可靠性有着其重要的含义。

2、真空自耗电弧炉的电气设备

为了获得高质量锭子，熔炼过程中要求熔炼功率安稳，对供电电源要求具有恒流特性的直流电流。

(1)在20-40V 作业电压规模内具有恒流特性，空载电压在70V 左右。

(2)电流调度规模为1:10。

(3)当各整流臂中有10%硅元件损坏时，系统会发出信号，但能在额定电流下持续运转。

(4)答应过载10%，运转1分钟。

综上所述，真空电弧炉有以下特征：

(1)在真空状态下，自耗电极和锭子之间没有渣和其他材料，因此在重熔时被熔炼材料不受污染。

(2)真空电弧炉熔炼时，被熔炼金属直接暴露在真空中，所以脱气效果十分好，能有效地除去氢、氮、氧等气体。

(3)真空电弧炉熔炼时，被熔炼金属中的非金属夹杂物比重轻，总是浮在熔融金属的Z上面，这就导致锭子内部结构十分纯真。

(4)由于锭子是在水冷铜坩锅中进行冷却，其冷却速度十分快，这就导致锭子内部结构均匀，不发生偏析。

(5)在真空状态下，可增加大量合金剂，因此能熔炼档次高的合金钢。

(6)短的出钢到出钢时刻，因此提高了设备生产率和降低了生产成本。

现在，真空电弧炉的容量规模在15-200 t 之间。集加热、脱气、渣处理和合金调整等工艺都是在真空状态下连续进行的。同蒸汽喷发真空泵相结合的完全封闭式处理站，供给了对周围环境完全没有污染的清洁熔炼设备。