真空电弧炉和真空感应炉的设计剖析

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)沈阳真空技术研究所 作者:孙足来

真空自耗电弧炉

近年来由于钛及其合金工业的快速发展, 使真空自耗电弧炉迅速发展起来。目前世界上真空电弧炉容量已达50 吨, 而国内设计生产的都在10 吨以下, 大型钛材生产企业只能依赖进口。因此开发大容量的真空电弧炉已迫在眉睫。下面仅对大容量真空电弧熔炼的短网设计问题做一剖析。并对提高炉子效率方法进行评介。

短网压降设计对电源与负载匹配的影响在实际生产中, 我们对熔炼电流相对较小的小容量炉短网压降设计并没有引起足够的重视。但在上万安培的大容量电弧熔炼中有时会碰到电源输出熔炼电流在到达额定最大电流之前, 出现电流不升反降的现象。就其原因我们有必要对炉子的负载伏安特性与电源的伏安特性作一分析。

磁路及其灭弧装置的设计对于大型炉来说, 其环境磁场强度已非小型炉可比。感应器的漏磁损耗会使钢架发热, 严重时造成热电子发射, 引起炉内放电。我们在使用常规硅钢片设计磁路的情况下, 又增加了一个辅助灭弧装置。通过对真空下放电物理电参数的调整, 较好地预防炉内破坏性放电的发生, 又辅助了硅钢片的散热。

真空冶炼搅拌装置的设计

对于大型炉来说, 由于熔池较深、钢液静压大, 单一的由中频熔炼频率产生的搅拌力搅拌已不能适应大型炉快速脱气、合金化的要求, 为此我们采取了如下措施:

( 1) 增设一个低频搅拌频率来提升钢液的磁搅拌力。

( 2) 在坩埚底部设计一套或几套底吹装置,通过钢液底部吹入搅拌气体来加强钢液的流动。

( 3) 在炉盖上增设VOD 装置, 氧枪的设计采用多孔的拉瓦尔喷嘴。一方面即可通入惰性气体与底吹配合加强钢液的搅拌, 另一方面又可通入高纯氧气进行真空精炼下的吹氧脱碳, 实施VOD 工艺。

真空除尘系统的设计

我们知道对于大型真空感应熔炼炉来说, 熔炼中产生的大量粉尘、颗粒、油脂将会随气流进入真空泵腔, 严重的影响了真空泵的抽气性能和泵油的使用寿命。为此大型炉的气体除尘净化已

是必须要解决的一个重要问题。我们采用了多级除尘过滤系统:

第一级可采用两种方式:

( 1) 旋风除尘器除尘;

( 2) 迷宫式金属丝网过滤器。此两种方式主要都是用来收集较大的粉尘颗粒。

第二级采用脱脂冷凝收集器, 其主要功能是冷凝收集气体中夹带的油脂, 减缓油烟对真空泵油的污染、乳化。

第三级也有两种方式:

( 1) 布袋收粉除尘罐;

( 2) 油雾喷淋除尘系统。此两种方式都是用来收集微米级、毫微米级数的粉尘而设计。以上除尘器结构简单, 易于拆卸清理维护, 才能很好解决熔炼中的机械泵磨损、漏油、抽气能力下降, 泵油过早污染、失效等问题。

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