優(yōu)點(diǎn)
電爐是把爐內(nèi)的電能轉(zhuǎn)化為熱量對工件加熱的加熱爐，同燃料爐比較，電爐的優(yōu)點(diǎn)有：爐內(nèi)氣氛容易控制，甚至可抽成真空；物料加熱快，加熱溫度高，溫度容易控制；生產(chǎn)過程較易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；勞動(dòng)衛(wèi)生條件好；熱效率高；產(chǎn)品質(zhì)量好；且更加環(huán)保對與日趨嚴(yán)重的環(huán)境問題是一個(gè)很好的產(chǎn)品等。冶金工業(yè)上電爐主要用于鋼鐵、鐵合金、有色金屬等的熔煉、加熱和熱處理。19世紀(jì)末出現(xiàn)了工業(yè)規(guī)模的電爐，20世紀(jì)50年代以來，由于對高級冶金產(chǎn)品需求的增長和電費(fèi)隨電力工業(yè)的發(fā)展而下降，電爐在冶金爐設(shè)備中的比額逐年上升。電爐可分為電阻爐、感應(yīng)爐、電弧爐、等離子爐、電子束爐等。
電阻爐
以電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的焦耳熱為熱源的電爐。按電熱產(chǎn)生方式，電阻爐分為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本身，所以物料加熱很快，適用于要求快速加熱的工藝，例如鍛造坯料的加熱。這種電阻爐可以把物料加熱到很高的溫度，例如碳素材料石墨化電爐，能把物料加熱到超過2500℃。直接加熱電阻爐可作成真空電阻加熱爐或通保護(hù)氣體電阻加熱爐，在粉末冶金中，常用于燒結(jié)鎢、鉭、鈮等制品。采用這種爐子加熱時(shí)應(yīng)注意：
①為使物料加熱均勻，要求物料各部位的導(dǎo)電截面和電導(dǎo)率一致；
②由于物料自身電阻相當(dāng)小，為達(dá)到所需的電熱功率，工作電流相當(dāng)大，因此送電電極和物料接觸要好，以免起電弧燒損物料，而且送電母線的電阻要小，以減少電路損失；大部分電阻爐是間接加熱電阻爐，其中裝有專門用來實(shí)現(xiàn)電-熱轉(zhuǎn)變的電阻體，稱為電熱體，由它把熱能傳給爐中物料。
這種電爐爐殼用鋼板制成，爐膛砌襯耐火材料如陶瓷纖維，內(nèi)放物料。
最常用的電熱體是鐵鉻鋁電熱體、鎳鉻電熱體、碳化硅棒和二硅化鉬棒，硅碳棒、二硼化鋯陶瓷復(fù)合發(fā)熱體。根據(jù)需要，爐內(nèi)氣氛可以是普通氣氛、保護(hù)氣氛或真空。一般電源電壓220伏或380伏，必要時(shí)配置可調(diào)節(jié)電壓的中間變壓器。小型爐（<10千瓦）單相供電，大型爐三相供電。對于品種單一、批料量大的物料，宜采用連續(xù)式爐加熱。爐溫低于700℃的電阻爐，多數(shù)裝置鼓風(fēng)機(jī)，以強(qiáng)化爐內(nèi)傳熱，保證均勻加熱。用于熔化易熔金屬（鉛、鉛鉍合金、鋁和鎂及其合金等）的電阻爐，可做成坩堝爐；或做成有熔池的反射爐，在爐頂上裝設(shè)電熱體。電渣爐是由溶渣實(shí)現(xiàn)電熱轉(zhuǎn)變的電阻爐（見電渣重熔）。
感應(yīng)爐
感應(yīng)爐的簡介利用物料的感應(yīng)電熱效應(yīng)而使物料加熱或熔化的電爐。感應(yīng)爐的基本部件是用紫銅管繞制的感應(yīng)圈。感應(yīng)圈兩端加交流電壓，產(chǎn)生交變的電磁場，導(dǎo)電的物料放在感應(yīng)圈中，因電磁感應(yīng)在物料中產(chǎn)生渦流，受電阻作用而使電能轉(zhuǎn)變成熱能來加熱物料；所以，也可認(rèn)為感應(yīng)電熱是一種直接加熱式電阻電熱。
感應(yīng)電熱的特點(diǎn)是在被加熱物料中轉(zhuǎn)變的電熱功率（電流分布）很不均勻，表面最大，中心最小，稱為趨膚效應(yīng)。為了提高感應(yīng)加熱的電熱效率，供電頻率要合宜，小型熔煉爐或?qū)ξ锪系谋砻婕訜岵捎酶哳l電，大型熔煉爐或?qū)ξ锪仙钔讣訜岵捎弥蓄l或工頻電。感應(yīng)圈是電感量相當(dāng)大的負(fù)載，其功率因數(shù)一般很低。為了提高功率因數(shù)，感應(yīng)圈一般并聯(lián)中頻或高頻電容器，稱為諧振電容。感應(yīng)圈和物料之間的間隙要小，感應(yīng)圈宜用方形紫銅管制作，管內(nèi)通水冷卻，感應(yīng)圈的匝間間隙要盡量小，絕緣要好。感應(yīng)加熱裝置，主要用于鋼、銅、鋁和鋅等的加熱及熔鑄，加熱快，燒損少，機(jī)械化和自動(dòng)化程度高，適合配置在自動(dòng)作業(yè)線上。
感應(yīng)爐系列加熱爐特點(diǎn)：
（1）加熱速度快、生產(chǎn)效率高、氧化脫炭少、節(jié)省材料與鍛模成本。
由于中頻感應(yīng)加熱的原理為電磁感應(yīng)，其熱量在工件內(nèi)自身產(chǎn)生，普通工人用中頻電爐上班后十分鐘即可進(jìn)行鍛造任務(wù)的連續(xù)工作，不需燒爐專業(yè)工人提前進(jìn)行燒爐和封爐工作。不必?fù)?dān)心由于停電或設(shè)備故障引起的煤爐已加熱坯料的浪費(fèi)現(xiàn)象。由于該加熱方式升溫速度快，所以氧化極少，每噸鍛件和燒煤爐相比至少節(jié)約鋼材原材料20-50千克，其材料利用率可達(dá)95%。由于該加熱方式加熱均勻，芯表溫差極小，所以在鍛造方面還大大的增加了鍛模的壽命，鍛件表面的粗糙度也小于50um。
（2）工作環(huán)境優(yōu)越、提高工人勞動(dòng)環(huán)境和公司形象、無污染、低耗能。
感應(yīng)加熱爐與煤爐相比，工人不會(huì)再受炎炎烈日下煤爐的烘烤與煙熏，更可達(dá)到環(huán)保部門的各項(xiàng)指標(biāo)要求，同時(shí)樹立公司外在形象與鍛造業(yè)未來的發(fā)展趨勢。感應(yīng)加熱是電加熱爐中最節(jié)能的加熱方式由室溫加熱到1100℃的噸鍛件耗電量小于360度。
（3）加熱均勻，芯表溫差極小，溫控精度高。
感應(yīng)加熱爐具有體積小，重量輕、效率高、熱加工質(zhì)量優(yōu)及有利環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)正迅速淘汰燃煤爐、燃?xì)鉅t、燃油爐及普通電阻爐，是新一代的金屬加熱設(shè)備。
工業(yè)上應(yīng)用的感應(yīng)熔化爐有坩堝爐（無芯感應(yīng)爐）和熔溝爐（有芯感應(yīng)爐）。坩堝用耐火材料或鋼制成，容量從幾公斤到幾十噸。其熔煉特點(diǎn)是坩堝中熔體受電動(dòng)力作用，迫使熔池液面凸起，熔體自液面中心流向四周而引起循環(huán)流動(dòng)。這種現(xiàn)象稱為電動(dòng)效應(yīng)，可使熔體成分均勻，缺點(diǎn)是爐渣偏向周邊，覆蓋性差。與熔溝爐比較，坩堝爐操作靈活，熔煉溫度高，但功率因數(shù)低，電耗較高。熔溝爐的感應(yīng)器由鐵芯、感應(yīng)圈和熔溝爐襯組成，熔溝為一條或兩條帶狀環(huán)形溝，其中充滿與熔池相聯(lián)通的熔體。在原理上，可以把熔溝爐看作是次級只有一匝線圈而且短路的鐵芯變壓器。感應(yīng)電流在熔溝熔體中流動(dòng)，而實(shí)現(xiàn)電熱轉(zhuǎn)變。
生產(chǎn)中，每爐金屬熔煉完畢后，不能把熔池放空，不然容易干枯，一定要保留一部分熔體作為下一爐的起熔體。熔溝溫度比熔池高，又承受熔體流動(dòng)的沖刷，所以熔溝爐襯容易損壞，為便于維修，現(xiàn)代爐子的感應(yīng)器制成便于更換的裝配件。熔溝爐的容量從幾百公斤到百余噸。熔溝爐供工頻電，由于有用硅鋼片制作的鐵芯作磁通路，電效率和功率因數(shù)都很高。熔溝爐主要用于鑄鐵、銅、鋅、黃銅等的熔化，還可作為混熔滬，用來貯存和加熱熔體。
電弧爐
利用電弧熱效應(yīng)熔煉金屬和其他物料的電爐（圖3電弧爐類型）。按加熱方式分為三種類型：①間接加熱電弧爐。電弧在兩電極之間產(chǎn)生，不接觸物料，靠熱輻射加熱物料。這種爐子噪聲大，效率低，漸被淘汰。②直接加熱電弧爐。電弧在電極與物料之間產(chǎn)生，直接加熱物料；煉鋼三相電弧爐是最常用的直接加熱電弧爐（見電弧爐煉鋼）。③埋弧電爐，亦稱還原電爐或礦熱電爐。電極一端埋入料層，在料層內(nèi)形成電弧并利用料層自身的電阻發(fā)熱加熱物料；常用于冶煉鐵合金（見鐵合金電爐）
真空電弧爐
是在抽真空的爐體中用電弧直接加熱熔煉金屬的電爐。爐內(nèi)氣體稀薄，主要靠被熔金屬的蒸氣發(fā)生電弧，為使電弧穩(wěn)定，一般供直流電。按照熔煉特點(diǎn)，分為金屬重熔爐和澆鑄爐。按照熔煉過程中電極是否消耗（熔化），分為自耗爐和非自耗爐，工業(yè)上應(yīng)用的大多數(shù)是自耗爐。真空電弧爐用于熔煉特殊鋼、活潑的和難熔的金屬如鈦、鉬、鈮（見真空冶金）。
電弧電熱可以認(rèn)為是弧阻電熱。電弧（弧阻）穩(wěn)定是爐子正常生產(chǎn)的必要條件。交流電弧爐通常采用工頻電，為使電弧穩(wěn)定，爐子供電電路中要有適當(dāng)?shù)母锌梗谴嬖诟锌箷?huì)降低功率因數(shù)和電效率。降低電流頻率是發(fā)展交流電弧爐的途徑。弧阻阻值相當(dāng)小，為獲得必要的熱量，爐子需要相當(dāng)大的工作電流，因此爐子短網(wǎng)的電阻要盡量小，以免電路損耗過大。對于三相電弧爐，要使三相的阻抗接近一致，以免三相負(fù)荷不平衡。
等離子爐
利用工作氣體被電離時(shí)產(chǎn)生的等離子體來進(jìn)行加熱或熔煉的電爐。產(chǎn)生等離子體的裝置，通常叫作等離子槍，有電弧等離子槍和高頻感應(yīng)等離子槍兩類。把工作氣體通入等離子槍中，槍中有產(chǎn)生電弧或高頻（5～20兆赫）電場的裝置，工作氣體受作用后電離，生成由電子、正離子以及氣體原子和分子混合組成的等離子體。等離子體從等離子槍噴口噴出后，形成高速高溫的等離子弧焰，溫度比一般電弧高得多。最常用的工作氣體是氬，它是單原子氣體，容易電離，而且是惰性氣體，可以保護(hù)物料。工作溫度可高達(dá)20000□；用于熔煉特殊鋼、鈦和鈦合金、超導(dǎo)材料等。爐型有配置水冷銅結(jié)晶器爐、中空陰極式爐、配置感應(yīng)加熱的等離子爐、有耐火材料爐襯的等離子爐等（見等離子冶金）。
電子束爐
用高速電子轟擊物料使之加熱熔化的電爐（圖4電子束爐示意）。在真空爐殼內(nèi)，用通低壓電的燈絲加熱陰極，使之發(fā)射電子，電子束受加速陽極的高壓電場的作用而加速運(yùn)動(dòng)，轟擊位于陽極的金屬物料，使電能轉(zhuǎn)變成熱能。因?yàn)殡娮邮山?jīng)電磁聚焦裝置高度密集，所以可在物料受轟擊的部位產(chǎn)生很高的溫度。電子束爐用于熔煉特殊鋼、難熔和活潑金屬。
工業(yè)上用的電爐分類為兩類：周期式作業(yè)爐和連續(xù)式作業(yè)爐。
周期式作業(yè)爐分為：箱式爐、密封箱式爐，井式爐，鐘罩爐，臺(tái)車爐，傾倒式滾筒爐。
連續(xù)式作業(yè)爐分為：窯車式爐，推桿式爐，輥底爐，振底爐，轉(zhuǎn)底爐，步進(jìn)式爐，牽引式爐，連續(xù)式滾筒爐，傳送帶式爐等。其中傳送帶式爐可分為：有網(wǎng)帶式爐、沖壓鏈板式爐、鑄鏈板式爐等...
電熱爐
電熱爐可使用金屬發(fā)熱體或非金屬發(fā)熱體來產(chǎn)生熱源，其構(gòu)造簡單，用途十分廣泛是它的主要特色，可廣泛應(yīng)用於退火、正常化、淬火、回火、滲碳及滲碳氮化等。主要的金屬發(fā)熱體包括Ni-Cr電熱線（最常見，最高用至1200℃）、Mo-Si合金及W、Mo等純金屬；非金屬發(fā)熱體包括SiC（最常見，最高可加熱至1600℃）、LaCrO3及石墨棒（真空或保護(hù)氣氛下可加熱至2000℃）。
優(yōu)點(diǎn)：
1）與燃料爐相比容易得到高溫。
2）可從材料內(nèi)部加熱使其升溫。
3）便于在可控氣氛爐和真空爐中使用。
4）電爐沒有燃料爐的排煙熱損失，所以熱效率高。
5）容易控制溫度，便于遙控、細(xì)調(diào)。
6）能進(jìn)行快速加熱。
7）操作性能好，不污染環(huán)境。
缺點(diǎn)：
1）需要增加配電設(shè)備費(fèi)用。
2）電力成本高。
3）電阻加熱溫度超過1000℃時(shí)，耐火材料有可能導(dǎo)電，需要注意絕緣問題。
2010年，中國制造業(yè)占全球制造業(yè)產(chǎn)出的19.8%，略高于美國的19.4%，居世界第一。中國制造業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了中國烘爐、熔爐和電爐制造行業(yè)的發(fā)展。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年全國烘爐、熔爐及電爐制造行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)增加至308家，實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值162.88億元，同比增長30.79%;實(shí)現(xiàn)銷售收入163.87億元，同比增長32.63%;實(shí)現(xiàn)利潤總額10.43億元，同比增長79.17%。
汽車、拖拉機(jī)工業(yè)70%-80%的零部件需要進(jìn)行熱處理加工，工具、刃具和軸承產(chǎn)品則100%需要進(jìn)行熱處理，一些民用輕工金屬制品的使用壽命，絕大部分也依靠熱處理得到提高。同時(shí)，緊固件行業(yè)、軸承行業(yè)、鏈條行業(yè)、工具行業(yè)、汽車、拖拉機(jī)、摩托車零部件行業(yè)都是靠熱處理質(zhì)量的提高來提升競爭實(shí)力，隨著中國工業(yè)的不斷發(fā)展，近十年內(nèi)我國每年將新增40-50萬噸熱加工量，另外國內(nèi)很大部分烘爐、熔爐和電爐設(shè)備的陳舊、落后，將趨向淘汰更新，我國對熱加工設(shè)備的需求十分強(qiáng)勁，我國烘爐、熔爐及電爐的發(fā)展前景看好。
掃一掃關(guān)注公眾號(hào)
CN
EN