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真空爐在我國的發展史

日期:2019-03-04 13:14:17點擊次數:572

  真空爐,即在爐腔這一特定空間內利用真空係統(由真空泵、真空測量裝置、真空閥門等元件經過精心組裝而成)將爐腔內部分物質排出,使爐腔內壓強小於一個標準大氣壓,爐腔內空間從而實現真空狀態,這就是真空爐。真空爐的創造和發展對人類進步起著十分重要的作用。中國在商代出現了較為完善的煉銅爐,爐溫達到1200℃,爐子內徑達0.8米。在春秋戰國時期,人們在熔銅爐的基礎上進一步掌握了提高爐溫的技術,從而生產出了鑄鐵。    1794年,世界上出現了熔煉鑄鐵的直筒形衝天爐。後到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台煉鋼平爐。他利用蓄熱室對空氣和煤氣進行高溫預熱,從而保證了煉鋼所需的1600℃以上的溫度。1900年前後,電能供應逐漸充足,開始使用各種電阻爐、電弧爐和有芯感應爐。    二十世紀50年代,無芯感應爐得到迅速發展。後來又出現了電子束爐,利用電子束來衝擊固態燃料,能強化表麵加熱和熔化高熔點的材料。用於鍛造加熱的爐子最早是手鍛爐,其工作空間是一個凹形槽,槽內填入煤炭,燃燒用的空氣由槽的下部供入,工件埋在煤炭裏加熱。這種爐子的熱效率很低,加熱質量也不好,而且隻能加熱小型工件,以後發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,工件放在爐膛裏加熱。    為便於加熱大型工件,又出現了適於加熱鋼錠和大鋼坯的台車式爐,為了加熱長形杆件還出現了井式爐。20世紀20年代後又出現了能夠提高爐子生產率和改善勞動條件的各種機械化、自動化爐型。工業爐的燃料也隨著燃料資源的開發和燃料轉換技術的進步,而由采用塊煤、焦炭、煤粉等固體燃料逐步改用發生爐煤氣、城市煤氣、天然氣、柴油、燃料油等氣體和液體燃料,並且研製出了與所用燃料相適應的各種燃燒裝置。     真空爐的結構、加熱工藝、溫度控製和爐內氣氛等,都會直接影響加工後的產品質量。在鍛造加熱爐內,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,然後突然冷卻,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後緩慢冷卻,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麵光潔的工件,或者為了減少金屬氧化以達到保護模具、減少加工餘量等目的,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,利用燃料的不完全燃燒產生還原性氣體,在其中加熱工件可使氧化燒損率降低到0.3%以下。    可控 真空爐是使用人工製備的氣氛,通入爐內可進行氣體滲碳、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,用熔融的鹽液作為加熱介質,可防止工件氧化和脫碳。    在衝天爐內熔煉鑄鐵,往往受到焦炭質量、送風方式、爐料情況和空氣溫度等條件的影響,使熔煉過程難於穩定,不易獲得優質鐵水。熱風衝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,從而能生產出高級鑄鐵。    隨著無芯感應爐的出現,衝天爐有逐步被取代的趨勢。這種感應爐的熔煉工作不受任何鑄鐵等級的限製,能夠從熔煉一種等級的鑄鐵,很快轉換到熔煉另一種等級的鑄鐵,有利於提高鐵水的質量。一些特種合金鋼,如超低碳不鏽鋼以及軋輥和汽輪機轉子等用的鋼,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、大容量的優質鋼水。    為了使爐溫恒定和實現規定的升溫速度,除必須根據工藝要求、預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良的爐型結構外,還需要對燃料和助燃空氣的流量和壓力,或對電功率等可控變量通過各種控製單元進行相互調節,以實現爐溫、爐氣氛或爐壓的自動控製。燃氣為液化氣,天然氣,焦爐煤氣,城市煤氣,轉爐煤氣,混合煤氣,發生爐煤氣,高爐煤氣等。

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