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    分析我國真空爐的發(fā)展歷史

    2016-09-13

    真空爐的創(chuàng)造和發(fā)展對人類進步起著十分重要的作用。中國在商代出現(xiàn)了較為完善的煉銅爐,爐溫達到1200℃,爐子內(nèi)徑達0.8米。在春秋戰(zhàn)國時期,人們在熔銅爐的基礎(chǔ)上進一步掌握了提高爐溫的技術(shù),從而生產(chǎn)出了鑄鐵。

     

       1794年,世界上出現(xiàn)了熔煉鑄鐵的直筒形沖天爐。后到1864年,法國人馬丁運用英國人西門子的蓄熱式爐原理,建造了用氣體燃料加熱的第一臺煉鋼平爐。他利用蓄熱室對空氣和煤氣進行高溫預(yù)熱,從而保證了煉鋼所需的1600℃以上的溫度。1900年前后,電能供應(yīng)逐漸充足,開始使用各種電阻爐、電弧爐和有芯感應(yīng)爐。

       二十世紀50年代,無芯感應(yīng)爐得到迅速發(fā)展。后來又出現(xiàn)了電子束爐,利用電子束來沖擊固態(tài)燃料,能強化表面加熱和熔化高熔點的材料。用于鍛造加熱的爐子最早是手鍛爐,其工作空間是一個凹形槽,槽內(nèi)填入煤炭,燃燒用的空氣由槽的下部供入,工件埋在煤炭里加熱。這種爐子的熱效率很低,加熱質(zhì)量也不好,而且只能加熱小型工件,以后發(fā)展為用耐火磚砌成的半封閉或全封閉爐膛的室式爐,可以用煤,煤氣或油作為燃料,也可用電作為熱源,工件放在爐膛里加熱。

       為便于加熱大型工件,又出現(xiàn)了適于加熱鋼錠和大鋼坯的臺車式爐,為了加熱長形桿件還出現(xiàn)了井式爐。20世紀20年代后又出現(xiàn)了能夠提高爐子生產(chǎn)率和改善勞動條件的各種機械化、自動化爐型。工業(yè)爐的燃料也隨著燃料資源的開發(fā)和燃料轉(zhuǎn)換技術(shù)的進步,而由采用塊煤、焦炭、煤粉等固體燃料逐步改用發(fā)生爐煤氣、城市煤氣、天然氣、柴油、燃料油等氣體和液體燃料,并且研制出了與所用燃料相適應(yīng)的各種燃燒裝置。

       真空爐的結(jié)構(gòu)、加熱工藝、溫度控制和爐內(nèi)氣氛等,都會直接影響加工后的產(chǎn)品質(zhì)量。在鍛造加熱爐內(nèi),提高金屬的加熱溫度,可以降低變形阻力,但溫度過高會引起晶粒長大、氧化或過燒,嚴重影響工件質(zhì)量。在熱處理過程中,如果把鋼加熱到臨界溫度以上的某一點,然后突然冷卻,就能提高鋼的硬度和強度;如果加熱到臨界溫度以下的某一點后緩慢冷卻,則又能使鋼的硬度降低而使韌性提高。

       為了獲得尺寸精確和表面光潔的工件,或者為了減少金屬氧化以達到保護模具、減少加工余量等目的,可以采用各種少無氧化加熱爐。在敞焰的少無氧化加熱爐內(nèi),利用燃料的不完全燃燒產(chǎn)生還原性氣體,在其中加熱工件可使氧化燒損率降低到0.3%以下。

       可控真空爐是使用人工制備的氣氛,通入爐內(nèi)可進行氣體滲碳、碳氮共滲、光亮淬火、正火、退火等熱處理:以達到改變金相組織、提高工件機械性能的目的。在流動粒子爐中,利用燃料的燃燒氣體,或外部施加的其他流化劑,強行流過爐床上的石墨粒子或其他惰性粒子層,工件埋在粒子層中能實現(xiàn)強化加熱,也可進行滲碳、氮化等各種無氧化加熱。在鹽浴爐內(nèi),用熔融的鹽液作為加熱介質(zhì),可防止工件氧化和脫碳。

       在沖天爐內(nèi)熔煉鑄鐵,往往受到焦炭質(zhì)量、送風方式、爐料情況和空氣溫度等條件的影響,使熔煉過程難于穩(wěn)定,不易獲得優(yōu)質(zhì)鐵水。熱風沖天爐能有效地提高鐵水溫度、減少合金燒損、降低鐵水氧化率,從而能生產(chǎn)出高級鑄鐵。

       隨著無芯感應(yīng)爐的出現(xiàn),沖天爐有逐步被取代的趨勢。這種感應(yīng)爐的熔煉工作不受任何鑄鐵等級的限制,能夠從熔煉一種等級的鑄鐵,很快轉(zhuǎn)換到熔煉另一種等級的鑄鐵,有利于提高鐵水的質(zhì)量。一些特種合金鋼,如超低碳不銹鋼以及軋輥和汽輪機轉(zhuǎn)子等用的鋼,需要將平爐或一般電弧爐熔煉出的鋼水,在精煉爐內(nèi)通過真空除氣和氬氣攪動去雜,進一步精煉出高純度、大容量的優(yōu)質(zhì)鋼水。

       火焰爐的燃料來源廣,價格低,便于因地制宜采取不同的結(jié)構(gòu),有利于降低生產(chǎn)費用,但火焰爐難于實現(xiàn)精確控制,對環(huán)境污染嚴重,熱效率較低。電爐的特點是爐溫均勻和便于實現(xiàn)自動控制,加熱質(zhì)量好。按能量轉(zhuǎn)換方式,電爐又可分為電阻爐、感應(yīng)爐和電弧爐。以單位時間單位爐底面積計算的爐子加熱能力稱為爐子生產(chǎn)率。爐子升溫速度越快、爐子裝載量越大,則爐子生產(chǎn)率越高。在一般情況下,爐子生產(chǎn)率越高,則加熱每千克物料的單位熱量消耗也越低。因此,為了降低能源消耗,應(yīng)該滿負荷生產(chǎn),盡量提高爐子生產(chǎn)率,同時對燃燒裝置實行燃料與助燃空氣的自動比例調(diào)節(jié),以防止空氣量過?;虿蛔恪4送?,還要減少爐墻蓄熱和散熱損失、水冷構(gòu)件熱損失、各種開口的輻射熱損失、離爐煙氣帶走的熱損失等。

       為了使爐溫恒定和實現(xiàn)規(guī)定的升溫速度,除必須根據(jù)工藝要求、預(yù)熱器和爐用機械型式、燃料和燃燒裝置類別、真空爐排煙方式等確定優(yōu)良的爐型結(jié)構(gòu)外,還需要對燃料和助燃空氣的流量和壓力,或?qū)﹄姽β实瓤煽刈兞客ㄟ^各種控制單元進行相互調(diào)節(jié),以實現(xiàn)爐溫、爐氣氛或爐壓的自動控制。燃氣為液化氣,天然氣,焦爐煤氣,城市煤氣,轉(zhuǎn)爐煤氣,混合煤氣,發(fā)生爐煤氣,高爐煤氣等。

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