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真空爐的發(fa)展史[2014/4/28]真空爐(lu)的創造和發(fa)展對人類進(jìn)步起着十分(fen)重要的作用(yong)。我國真空爐(lu)最早是商代(dai)出現的煉銅(tong)爐,爐溫達到(dao)1200℃,爐子内徑達(dá)0.8米。在春秋戰(zhàn)國時期,人們(men)在熔銅爐的(de)基礎上進一(yi)步掌握了提(tí)高爐溫的技(ji)術,從而生産(chan)出了鑄鐵。
1794年(nian),世界上出現(xiàn)了熔煉鑄鐵(tiě)的直筒形沖(chong)天爐。後到1864年(nián),法國人馬丁(dīng)運用英國人(ren)西門子的蓄(xu)熱式爐原理(lǐ),建造了用氣(qì)體燃料加熱(rè)的第一台煉(liàn)鋼平爐。他利(lì)用蓄熱室對(duì)空氣和煤氣(qì)進行高溫預(yu)熱,從而保證(zhèng)了煉鋼所需(xu)的1600℃以上的溫(wen)度。1900年前後,電(diàn)能供應逐漸(jian)充足,開始使(shi)用各種電阻(zu)爐、電弧爐和(he)有芯感應爐(lú)。
二十世紀50年(nián)代,無芯感應(ying)爐得到迅速(sù)發展。後來又(you)出現了電子(zi)束爐,利用電(dian)子束來沖擊(ji)固态燃料,能(néng)強化表面加(jiā)熱和熔化高(gao)熔點的材料(liào)。用于鍛造加(jiā)熱的爐子最(zuì)早是手鍛爐(lu),其工作空間(jiān)是一個凹形(xíng)槽,槽内填入(rù)煤炭,燃燒用(yong)的空氣由槽(cáo)的下部供入(ru),工件埋在煤(méi)炭裏加熱。這(zhe)種爐子的熱(rè)效率很低,加(jia)熱質量也不(bu)好,而且隻能(neng)加熱小型工(gōng)件,以後發展(zhǎn)爲用耐火磚(zhuān)砌成的半封(fēng)閉或全封閉(bì)爐膛的室式(shì)爐,可以用煤(méi),煤氣或油作(zuo)爲燃料,也可(kě)用電作爲熱(rè)源,工件放在(zài)爐膛裏加熱(re)。
爲便于加熱(rè)大型工件,又(you)出現了适于(yú)加熱鋼錠和(he)大鋼坯的台(tai)車式爐,爲了(le)加熱長形杆(gǎn)件還出現了(le)井式爐。20世紀(jì)20年代後又出(chū)現了能夠提(ti)高爐子生産(chǎn)率和改善勞(láo)動條件的各(gè)種機械化、自(zi)動化爐型。工(gong)業爐的燃料(liao)也随着燃料(liào)資源的開發(fa)和燃料轉換(huàn)技術的進步(bù),而由采用塊(kuài)煤、焦炭、煤粉(fen)等固體燃料(liào)逐步改用發(fa)生爐煤氣、城(chéng)市煤氣、天然(ran)氣、柴油、燃料(liao)油等氣體和(hé)液體燃料,并(bìng)且研制出了(le)與所用燃料(liao)相适應的各(ge)種燃燒裝置(zhì)。
真空爐的結(jié)構、加熱工藝(yi)、溫度控制和(he)爐内氣氛等(deng),都會直接影(yǐng)響加工後的(de)産品質量。在(zài)鍛造加熱爐(lu)内,提高金屬(shu)的加熱溫度(dù),可以降低變(bian)形阻力,但溫(wēn)度過高會引(yin)起晶粒長大(dà)、氧化或過燒(shao),嚴重影響工(gong)件質量。在熱(re)處理過程中(zhong),如果把鋼加(jiā)熱到臨界溫(wen)度以上的某(mou)一點,然後突(tū)然冷卻,就能(neng)提高鋼的硬(yìng)度和強度;如(rú)果加熱到臨(lin)界溫度以下(xià)的某一點後(hòu)緩慢冷卻,則(ze)又能使鋼的(de)硬度降低而(er)使韌性提高(gao)。
爲了獲得尺(chǐ)寸精确和表(biao)面光潔的工(gong)件,或者爲了(le)減少金屬氧(yǎng)化以達到保(bǎo)護模具、減少(shǎo)加工餘量等(deng)目的,可以采(cai)用各種少無(wu)氧化加熱爐(lú)。在敞焰的少(shao)無氧化加熱(rè)爐内,利用燃(rán)料的不完全(quán)燃燒産生還(hái)原性氣體,在(zài)其中加熱工(gōng)件可使氧化(huà)燒損率降低(dī)到0.3%以下。
可控(kòng)真空爐是使(shi)用人工制備(bei)的氣氛,通入(rù)爐内可進行(hang)氣體滲碳、碳(tàn)氮共滲、光亮(liàng)淬火、正火、退(tui)火等熱處理(li):以達到改變(biàn)金相組織、提(ti)高工件機械(xie)性能的目的(de)。在流動粒子(zi)爐中,利用燃(ran)料的燃燒氣(qì)體,或外部施(shī)加的其他流(liú)化劑,強行流(liu)過爐床上的(de)石墨粒子或(huo)其他惰性粒(li)子層,工件埋(mai)在粒子層中(zhong)能實現強化(hua)加熱,也可進(jin)行滲碳、氮化(huà)等各種無氧(yǎng)化加熱。在鹽(yán)浴爐内,用熔(rong)融的鹽液作(zuo)爲加熱介質(zhi),可防止工件(jiàn)氧化和脫碳(tàn)。
在沖天爐内(nei)熔煉鑄鐵,往(wang)往受到焦炭(tan)質量、送風方(fang)式、爐料情況(kuang)和空氣溫度(dù)等條件的影(ying)響,使熔煉過(guo)程難于穩定(ding),不易獲得優(you)質鐵水。熱風(fēng)沖天爐能有(yǒu)效地提高鐵(tiě)水溫度、減少(shao)合金燒損、降(jiàng)低鐵水氧化(huà)率,從而能生(shēng)産出高級鑄(zhù)鐵。
随着無芯(xīn)感應爐的出(chū)現,沖天爐有(you)逐步被取代(dai)的趨勢。這種(zhong)感應爐的熔(róng)煉工作不受(shou)任何鑄鐵等(děng)級的限制,能(néng)夠從熔煉一(yi)種等級的鑄(zhu)鐵,很快轉換(huàn)到熔煉另一(yi)種等級的鑄(zhù)鐵,有利于提(tí)高鐵水的質(zhì)量。一些特種(zhǒng)合金鋼,如超(chao)低碳不鏽鋼(gāng)以及軋輥和(he)汽輪機轉子(zi)等用的鋼,需(xū)要将平爐或(huo)一般電弧爐(lu)熔煉出的鋼(gāng)水,在精煉爐(lu)内通過真空(kōng)除氣和氩氣(qì)攪動去雜,進(jin)一步精煉出(chu)高純度、大容(rong)量的優質鋼(gāng)水。
火焰爐的(de)燃料來源廣(guang),價格低,便于(yu)因地制宜采(cai)取不同的結(jié)構,有利于降(jiang)低生産費用(yong),但火焰爐難(nán)于實現精确(què)控制,對環境(jìng)污染嚴重,熱(rè)效率較低。電(dian)爐的特點是(shì)爐溫均勻和(he)便于實現自(zì)動控制,加熱(rè)質量好。按能(néng)量轉換方式(shì),電爐又可分(fèn)爲電阻爐、感(gan)應爐和電弧(hú)爐。以單位時(shi)間單位爐底(di)面積計算的(de)爐子加熱能(néng)力稱爲爐子(zi)生産率。爐子(zǐ)升溫速度越(yuè)快、爐子裝載(zai)量越大,則爐(lú)子生産率越(yue)高。在一般情(qíng)況下,爐子生(shēng)産率越高,則(ze)加熱每千克(ke)物料的單位(wèi)熱量消耗也(ye)越低。因此,爲(wei)了降低能源(yuán)消耗,應該滿(man)負荷生産,盡(jin)量提高爐子(zǐ)生産率,同時(shi)對燃燒裝置(zhi)實行燃料與(yu)助燃空氣的(de)自動比例調(diào)節,以防止空(kōng)氣量過剩或(huo)不足。此外,還(hai)要減少爐牆(qiáng)蓄熱和散熱(rè)損失、水冷構(gou)件熱損失、各(ge)種開口的輻(fú)射熱損失、離(li)爐煙氣帶走(zǒu)的熱損失等(deng)。
爲了使爐溫(wēn)恒定和實現(xiàn)規定的升溫(wen)速度,除必須(xū)根據工藝要(yao)求、預熱器和(he)爐用機械型(xing)式、燃料和燃(rán)燒裝置類别(bié)、真空爐排煙(yān)方式等确定(ding)優良的爐型(xíng)結構外,還需(xū)要對燃料和(he)助燃空氣的(de)流量和壓力(li),或對電功率(lü)等可控變量(liàng)通過各種控(kong)制單元進行(hang)相互調節,以(yi)實現爐溫、爐(lu)氣氛或爐壓(yā)的自動控制(zhì)。燃氣爲液化(huà)氣,天然氣,焦(jiāo)爐煤氣,城市(shi)煤氣,轉爐煤(mei)氣,混合煤氣(qì),發生爐煤氣(qi),高爐煤氣等(deng)。
(編輯:zj)
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