電爐是一種利用電熱效應(yīng)所產(chǎn)生的熱來進行加熱物料的設(shè)備,以實現(xiàn)預(yù)期的物理、化學(xué)變化!例如,煉鋼電弧爐是一座爐體有爐膛的設(shè)備,在其中利用弧光放電效應(yīng)把電能變成熱能,實現(xiàn)爐料的熔煉過程。
能是物質(zhì)的一種屬性,它反映物質(zhì)做功的本領(lǐng)(能力)。電能是物質(zhì)中電荷所具有的能量,熱能是物質(zhì)中分子或原子紊亂運動所具有的能量。物質(zhì)中電荷運動時,在一定條件下,電力做功,電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽措姛嵝?yīng)。lA電流通過lgl電阻體時電功率為1W,每秒鐘產(chǎn)生1J熱量,即電熱轉(zhuǎn)換當(dāng)量是1W等于U/s。
工業(yè)電爐指工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的電爐,通常由爐體和配套的機電裝置組成。大型工業(yè)電爐規(guī)模宏偉,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,耗電量巨大。例如大型煉鋼電弧爐,公稱容量達400t,爐殼內(nèi)徑11.6m,所配專用變壓器容量163MV.A。又如某公司有六條感應(yīng)加熱線,加熱300mm厚的連鑄板坯,總功率210MW。
工業(yè)電爐品種繁多,應(yīng)用廣泛。為了便于命名和研討,將電爐按其特征進行分類:
(1)按電熱方式:電阻爐、感應(yīng)爐、電弧爐、等離子爐、電子束爐、介質(zhì)(微波)加熱設(shè)備;
(2)按加熱方式:輻射型、對流型、傳導(dǎo)型;
(3)按爐內(nèi)氣氛:普通氣氛、控制氣氛、真空爐;
(4)按爐體結(jié)構(gòu)特點:立式、臥式、室狀、直通式、箱式、井式、環(huán)形、罩式、熔池爐.坩堝爐、熔溝爐、凝殼爐等;
(5)按物料輸送方式:推料式、輥底式、履帶式、步進式、臺車式等;
(6)按操作方式:間歇式、連續(xù)式;
(7)按電源特點:直流、交流(工頻、中頻、高頻);
(8)按加熱用途:熔煉、軋制、鑄鍛造、熱處理、干燥等。
目前各種工業(yè)大多應(yīng)用電爐,其應(yīng)用舉例列于下頁表中。就爐子規(guī)模和耗電量而言,冶金工業(yè)是應(yīng)用工業(yè)電爐量大的行業(yè),它用于煉鋼、煉鐵合金,煉鋁,煉銅、煉鈦,合金熔煉,金屬連鑄連軋過程中的在線補充加熱等。其次是機械工業(yè),它主要用于工件的鑄鍛造和熱處理,所用的爐型最多。電爐在化學(xué)工業(yè)、建材工業(yè)、輕工業(yè)、實驗室等方面都有應(yīng)用。
電爐煉鋼是應(yīng)用工業(yè)電爐的范例。在工業(yè)化國家中,電爐鋼占粗鋼總產(chǎn)量的20%一40%,而且越發(fā)達的國家,電爐鋼所占的百分比越大。
電爐應(yīng)用廣泛,是因為和燃料爐比較,具有許多優(yōu)點:
(1)電熱功率密度特大。電爐可以在較短的時間內(nèi)把物料加熱到需要的溫度,達到燃料爐不能達到的高溫。例如采用感應(yīng)電熱加熱鋼材,可以在幾分鐘甚至幾秒鐘內(nèi),把工件加熱到100012以上。鎢的熔點3390±6012,只能用電爐熔煉。
(2)電爐的溫度易于準(zhǔn)確控制。例如,鋁合金材料或工件熱處理用的空氣循環(huán)爐,爐溫偏差可以長期保持為主(3—5)℃;有的實驗室電爐,溫度控制可以精確到±l℃。
(3)電爐爐內(nèi)氣氛易控,可以是需要的氣氛,也可以抽成真空。例如,硅鋼帶卷的連續(xù)退火爐的各個區(qū)段,可以控制為不同的氣氛;難熔的活性金屬,例如鈦,只能用真空電爐熔煉。
(4)電爐的電熱效率高,一般是50%一60%,有的達80%一90%。
(5)電熱清潔衛(wèi)生,不污染環(huán)境。
(6)電爐較易于實現(xiàn)生產(chǎn)過程的機械化和自動化,勞動條件好,勞動生產(chǎn)率高。
但是,工業(yè)電爐耗電量大,必須保證電能供應(yīng);就單位熱能價格而言,一般是電熱較燃料熱價格高;電爐是成套機電設(shè)備,采用電爐通常投資較多。