電爐是引導運用電熱效應供暖的工業(yè)電爐和家用電爐。工業(yè)電爐又分為電阻爐、感應爐兩種,隨著現代工業(yè)技術的發(fā)展感應爐變成電爐中為節(jié)能的電轉換加熱方法,廣泛運用家庭、藥業(yè)、化工、冶金、等多個領域。電爐具備迅速加熱、容易控制溫度、熱效高等特點。
類型介紹
電阻爐
以電流通過導體所形成的焦耳熱為熱源的電爐。按電熱產生方式,電阻爐分成直接加熱和間接加熱兩種。在直接加熱電阻爐中,電流直接通過物料,因電熱功率集中在物料自身,因此物料加熱很快,適用于規(guī)定迅速加熱的工藝,比如煅造胚料的加熱。這類電阻爐可以把物料加熱到很高的溫度,比如碳素材料石墨化電爐,能把物料加熱到超過2500℃。直接加熱電阻爐可做成真空電阻加熱爐或通保護氣體電阻加熱爐,在粉未冶金中,常用于煅燒鎢、鉭、鈮等產品。
感應爐
運用物料的感應電熱效應進而物料加熱或熔化的電爐。感應爐的基本部件要用銅管繞制的感應圈。感應圈兩邊加交流電流,產生交變的磁場,導電的物料放到感應圈中,因電磁感應在物料中獲得渦旋,受電阻作用進而電能轉化成熱能來加熱物料;因此,也可覺得感應電熱是一種直接加熱式電阻電熱。
感應電熱的特點是被加熱物料中轉變的電熱功率(電流分布)不太勻稱,表層較大,中心小,稱為趨膚效應。為了提高感應加熱的電熱效,供電頻率要合宜,小型熔煉爐或對物料表面加熱選用高頻電,大型熔煉爐或對物料深透加熱選用高頻或直流電。感應圈是電感量非常大的負荷,其功率因素一般很低。為了提高功率因數,感應圈一般并接高頻或高頻電容器,稱為諧振電容。感應圈和物料之間的間隙要低,感應圈宜用方形銅管制做,管中通水冷卻,感應圈的匝間空隙要盡量小,絕緣要好。感應加熱設備,主要用于鋼、銅、鋁和鋅等的加熱及溶煉,加熱快,燒損少,機械化和自動化程度高,適合配備在自動作業(yè)線上。
運用電弧熱效應冶煉金屬和其他物料的電爐。按加熱方法分成三種類型:①間接加熱電弧爐。電弧在兩電級之間發(fā)生,不接觸物料,靠熱傳遞加熱物料。這種火爐噪音大,效率低,漸被淘汰。②直接加熱電弧爐。電弧在電級與物料之間發(fā)生,直接加熱物料;煉鋼三相電弧爐是常用的直接加熱電弧爐(見電弧爐煉鋼)。③埋弧電爐,也稱復原電爐或礦熱電爐。電級一端埋進料層,在料層內產生電弧并通過料層自身的電阻發(fā)熱加熱物料;常用于冶煉鐵合金(見鐵合金電爐),冶煉冰鎳、冰銅(見鎳、銅),及其生產電石(碳化鈣)等。
真空電弧爐
要在抽真空的爐體中用電弧直接加熱冶煉金屬電爐。爐內氣體較稀,主要靠被熔金屬蒸汽發(fā)生電弧,為使電弧平穩(wěn),一般供直流電。按照冶煉特性,分為金屬重溶爐和鑄造爐。依照冶煉過程中電級是否耗費(熔融),分成自耗爐與非自耗爐,工業(yè)中運用的大部分是自耗爐。真空電弧爐用以冶煉特殊鋼、活潑的和難熔金屬如鈦、鉬、鈮(見真空冶金)。
電弧電熱能夠認為是弧阻電熱。電?。ɑ∽瑁┢椒€(wěn)是火爐正常生產的前提條件。交流電弧爐一般采用直流電,為使電弧平穩(wěn),火爐供電電路中需有適度的感抗,可是存有感抗會降低功率因素和電效率。減少電流頻率是發(fā)展交流電弧爐的途徑。弧阻阻值相當小,為獲得必要熱量,火爐必須非常大的工作電流,因此火爐短網的電阻要盡量小,以免電路消耗太大。針對三相電弧爐,要使三相的阻抗貼近一致,以免三相負載不均衡。
等離子爐
運用工作氣體被水解時產生的等離子去進行加熱或冶煉的電爐。產生等離子的裝置,一般稱為等離子槍,有電弧等離子槍和高頻感應等離子槍兩類。把工作氣體進入等離子槍中,槍含有產生電弧或高頻(5~20兆赫)電場的裝置,工作氣體受功效后水解,生成由電子、正離子及其氣體原子和分子混和組成的等離子。等離
子體從等離子槍噴管噴出后,產生高速高溫的等離子弧焰,溫度比一般電弧高得多。常用的工作氣體是氬,這是單原子氣體,容易水解,而且是稀有氣體,能保護物料。操作溫度可高達20000□;用以冶煉特殊鋼、鈦和鈦金屬、超導材料等。爐型有配備水冷銅結晶器爐、空心負極式爐、配備感應加熱的等離子爐、有耐火材料爐料的等離子爐等。
用高速電子躍遷物料使其加熱熔融的電爐。在真空爐殼內,用通低壓電的鎢絲加熱負極,使其發(fā)送電子,電子束受加快陽極的高壓電場的功效而加速運動,轟擊位于陽極金屬物料,使電能轉化成熱能。由于離子束可經電磁聚焦設備高度密集,因此可在物料受躍遷部位產生很高的溫度。電子束爐用于冶煉特殊鋼、難熔和活潑金屬。
電熱爐
電熱爐可使用金屬發(fā)熱器或非金屬發(fā)熱器來產生熱原,其結構簡單,用途十分廣泛是它的主要特點,可廣泛運用于退火、正?;⒋慊?、淬火、滲氮及滲碳氮化等。關鍵金屬發(fā)熱器包含Ni-Cr電熱線(常見,用至1200℃)、Mo-Si合金及W、Mo等純金屬;非金屬發(fā)熱器包含SiC(常見,可加熱至1600℃)、LaCrO3及石墨棒(真空或維護氛圍下能加熱至2000℃)。