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真空(kōng)爐的(de)發展史[2014/4/28]真(zhēn)空爐的創(chuàng)造和發展對(duì)人類進步起着十(shí)分重(zhòng)要的作(zuò)用。我國(guó)真空爐最(zuì)早是(shì)商代(dài)出現的煉(liàn)銅爐,爐溫達到(dào)1200℃,爐子内徑(jìng)達0.8米(mǐ)。在春秋(qiū)戰(zhàn)國時(shí)期,人(rén)們在熔銅爐的基(jī)礎(chǔ)上進(jìn)一步掌握了提(tí)高爐(lú)溫的(de)技術(shù),從而生産出了(le)鑄鐵。
1794年,世界上(shàng)出現了熔煉鑄(zhù)鐵的(de)直筒(tǒng)形(xíng)沖天爐。後到(dào)1864年,法(fǎ)國人馬丁(dīng)運用英國(guó)人西門子(zǐ)的蓄熱(rè)式爐原(yuán)理,建(jiàn)造了用氣(qì)體燃料(liào)加(jiā)熱的(de)第一台煉鋼平(píng)爐。他利用蓄熱(rè)室對空氣和煤(méi)氣進(jìn)行高(gāo)溫預熱,從而保(bǎo)證了(le)煉鋼所需的1600℃以(yǐ)上的溫度(dù)。1900年前(qián)後,電能供應逐漸充足,開(kāi)始使(shǐ)用各種電阻爐、電弧(hú)爐(lú)和有芯(xīn)感應(yīng)爐。
二十世紀50年(nián)代(dài),無芯感(gǎn)應爐得到迅速(sù)發展。後來(lái)又出現了(le)電(diàn)子束爐,利用電(diàn)子束來(lái)沖擊固态燃料,能強(qiáng)化表面加(jiā)熱和熔化(huà)高熔點的(de)材料(liào)。用于(yú)鍛造(zào)加(jiā)熱的爐(lú)子最(zuì)早(zǎo)是(shì)手鍛(duàn)爐,其工作空間是一個(gè)凹(āo)形槽(cáo),槽内填入煤炭(tàn),燃燒(shāo)用的(de)空氣(qì)由槽的下(xià)部供(gòng)入,工件埋在煤(méi)炭裏加熱。這種爐子(zǐ)的熱效率很低,加熱質量也不好,而且隻(zhī)能加熱(rè)小(xiǎo)型(xíng)工件,以後發展爲(wèi)用耐火(huǒ)磚砌成(chéng)的半封(fēng)閉或全封閉(bì)爐膛的室(shì)式爐(lú),可(kě)以用(yòng)煤(méi),煤氣或油(yóu)作爲(wèi)燃料(liào),也(yě)可用電(diàn)作爲熱源,工件放在(zài)爐膛裏加(jiā)熱。
爲便于加熱(rè)大型工件(jiàn),又出(chū)現了适(shì)于加熱鋼錠(dìng)和大鋼坯(pī)的台車式爐,爲(wèi)了加熱長形(xíng)杆(gǎn)件還出現(xiàn)了井(jǐng)式爐。20世(shì)紀20年代(dài)後又出現了能(néng)夠提(tí)高爐子生(shēng)産率和改善(shàn)勞動條(tiáo)件的(de)各種(zhǒng)機械化、自動化爐型。工業(yè)爐的(de)燃料也随着燃(rán)料資源的開發(fā)和燃料轉(zhuǎn)換技(jì)術的進(jìn)步,而由(yóu)采用塊(kuài)煤(méi)、焦炭(tàn)、煤粉等固(gù)體燃(rán)料逐步改(gǎi)用發(fā)生爐煤(méi)氣、城市(shì)煤氣、天然(rán)氣、柴(chái)油、燃料油等氣(qì)體和(hé)液體(tǐ)燃料,并且(qiě)研制(zhì)出(chū)了(le)與所(suǒ)用(yòng)燃(rán)料相适應的各種燃(rán)燒裝置。
真(zhēn)空爐的結構、加熱工(gōng)藝、溫(wēn)度(dù)控制和(hé)爐内(nèi)氣氛等,都(dōu)會直接影(yǐng)響加(jiā)工後的産品質(zhì)量。在鍛(duàn)造加熱(rè)爐内(nèi),提高金屬(shǔ)的加(jiā)熱(rè)溫(wēn)度,可以降低(dī)變形阻(zǔ)力,但(dàn)溫度過高(gāo)會(huì)引起晶(jīng)粒長(zhǎng)大、氧化或過(guò)燒(shāo),嚴重影響(xiǎng)工件(jiàn)質量。在熱處理(lǐ)過程(chéng)中,如果把(bǎ)鋼(gāng)加(jiā)熱到臨界(jiè)溫度以上(shàng)的某(mǒu)一點(diǎn),然後(hòu)突然(rán)冷卻,就(jiù)能提高(gāo)鋼的硬度和強度;如(rú)果加熱到(dào)臨界溫度以(yǐ)下(xià)的某一(yī)點後緩(huǎn)慢冷卻,則又能使鋼(gāng)的硬度降(jiàng)低而使韌性提(tí)高。
爲了獲得尺(chǐ)寸精确和表面光潔的工件,或者爲(wèi)了(le)減(jiǎn)少金屬氧(yǎng)化(huà)以(yǐ)達到(dào)保護(hù)模具(jù)、減少(shǎo)加工(gōng)餘(yú)量等目的,可以(yǐ)采用各(gè)種少無氧化加(jiā)熱爐。在敞焰的(de)少無氧化加熱(rè)爐内,利用(yòng)燃料的不完全燃燒(shāo)産生還原(yuán)性氣(qì)體,在其中加熱(rè)工件可使氧化(huà)燒損率降低到(dào)0.3%以下。
可(kě)控(kòng)真空(kōng)爐是(shì)使用人工(gōng)制備的氣(qì)氛,通(tōng)入爐内可進行(háng)氣體滲碳(tàn)、碳氮(dàn)共滲(shèn)、光(guāng)亮淬火、正火(huǒ)、退(tuì)火(huǒ)等熱(rè)處(chù)理:以(yǐ)達到改(gǎi)變金相組織(zhī)、提高工(gōng)件(jiàn)機械性(xìng)能的目的(de)。在流動粒(lì)子爐(lú)中,利(lì)用燃料的(de)燃燒(shāo)氣體(tǐ),或外(wài)部(bù)施(shī)加的其他(tā)流化(huà)劑,強(qiáng)行(háng)流(liú)過爐(lú)床上的石(shí)墨粒(lì)子(zǐ)或(huò)其(qí)他惰性(xìng)粒子層,工件埋在粒(lì)子層中能(néng)實現強化加熱,也可進行滲碳(tàn)、氮化等各(gè)種無氧化加熱。在鹽(yán)浴爐内,用(yòng)熔融(róng)的鹽(yán)液作(zuò)爲加(jiā)熱介(jiè)質,可防止(zhǐ)工件氧(yǎng)化和脫(tuō)碳。
在(zài)沖天(tiān)爐内(nèi)熔煉鑄鐵,往往受到焦(jiāo)炭質量、送風方(fāng)式、爐料(liào)情(qíng)況和空(kōng)氣溫度等條件的影(yǐng)響,使熔煉(liàn)過程(chéng)難于穩(wěn)定(dìng),不易(yì)獲得(dé)優質鐵水(shuǐ)。熱風(fēng)沖天(tiān)爐能(néng)有效(xiào)地提高鐵(tiě)水溫(wēn)度、減少合(hé)金燒損、降低鐵水氧(yǎng)化率,從而能生産出(chū)高級(jí)鑄鐵。
随着無芯(xīn)感應爐的出現(xiàn),沖天爐有逐步(bù)被取(qǔ)代的趨勢。這種(zhǒng)感應爐的(de)熔煉(liàn)工作(zuò)不受(shòu)任何鑄鐵(tiě)等級(jí)的限制,能夠從熔煉一(yī)種等級(jí)的鑄鐵,很(hěn)快轉換到熔煉另(lìng)一(yī)種等級的鑄鐵,有利(lì)于(yú)提高鐵(tiě)水的質量。一些特種(zhǒng)合金鋼,如(rú)超低碳不鏽鋼以及軋輥和汽(qì)輪機轉(zhuǎn)子(zǐ)等用(yòng)的鋼,需要将平(píng)爐或一般(bān)電弧爐熔(róng)煉(liàn)出的鋼(gāng)水,在精煉(liàn)爐内(nèi)通過(guò)真(zhēn)空除氣(qì)和氩(yà)氣攪(jiǎo)動去(qù)雜(zá),進一步(bù)精煉(liàn)出高純度(dù)、大容量的優質(zhì)鋼水(shuǐ)。
火焰爐的燃料來源廣,價格低,便于(yú)因地制宜(yí)采取不同的結構,有利于(yú)降低生産費(fèi)用,但火(huǒ)焰爐難(nán)于實現精确(què)控制(zhì),對環(huán)境污(wū)染嚴重,熱(rè)效率較低(dī)。電爐(lú)的特點是(shì)爐溫均勻(yún)和便于實(shí)現自動控制,加(jiā)熱質量好。按能(néng)量轉(zhuǎn)換方式,電(diàn)爐又可(kě)分爲電(diàn)阻爐(lú)、感應爐和(hé)電弧(hú)爐。以單位(wèi)時間單(dān)位爐底(dǐ)面積(jī)計算(suàn)的爐(lú)子加熱能力稱(chēng)爲爐(lú)子生産率。爐子升溫速度(dù)越快、爐子裝(zhuāng)載量越大(dà),則(zé)爐子生産(chǎn)率(lǜ)越高。在一般(bān)情況下,爐(lú)子生産率(lǜ)越高(gāo),則加熱每千克(kè)物料的單(dān)位熱(rè)量消耗(hào)也越低。因此,爲(wèi)了降低能源消耗,應該滿負(fù)荷生産,盡(jìn)量提高爐(lú)子生(shēng)産率,同(tóng)時(shí)對燃(rán)燒裝(zhuāng)置(zhì)實(shí)行燃(rán)料(liào)與助燃空氣(qì)的自動比例調節,以(yǐ)防(fáng)止(zhǐ)空氣(qì)量過剩或不足。此外,還(hái)要減少爐牆(qiáng)蓄熱和散(sàn)熱損(sǔn)失(shī)、水冷構(gòu)件熱損失(shī)、各種(zhǒng)開口的(de)輻射熱(rè)損失、離爐(lú)煙氣(qì)帶(dài)走的熱損失(shī)等。
爲了使爐溫(wēn)恒定(dìng)和實現規(guī)定的升(shēng)溫速度(dù),除必(bì)須(xū)根據工(gōng)藝要求、預熱器(qì)和爐用機械型(xíng)式、燃料和(hé)燃燒(shāo)裝置類别(bié)、真空(kōng)爐排煙方式等(děng)确定優良的爐(lú)型結(jié)構外,還需(xū)要對燃料(liào)和助(zhù)燃空氣(qì)的流量(liàng)和壓(yā)力,或對電功率等可(kě)控變量通過各種控(kòng)制單元進(jìn)行相(xiàng)互調節,以實現(xiàn)爐溫(wēn)、爐氣氛或爐(lú)壓的自動控(kòng)制。燃氣爲液化(huà)氣,天(tiān)然氣,焦爐(lú)煤氣,城市煤氣(qì),轉爐(lú)煤(méi)氣,混合(hé)煤氣,發(fā)生(shēng)爐煤(méi)氣,高爐煤(méi)氣等(děng)。
(編輯:zj)
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