真空爐的創造和(hé)發展對人類進步(bù)起着十分重要的(de)作用。我國真空爐(lu)最早是商代出現(xiàn)的煉銅爐,爐溫達(dá)到1200℃,爐子内徑達0.8米(mi)。在春秋戰國時期(qī),人們在熔銅爐的(de)基礎上進一步掌(zhang)握了提高爐溫的(de)技術,從而生産出(chu)了鑄鐵。
1794年,世界上(shang)出現了熔煉鑄鐵(tie)的直筒形沖天爐(lú)。後到1864年,法國人馬(mǎ)丁運用英國人西(xi)門子的蓄熱式爐(lú)原理,建造了用氣(qi)體燃料加熱的第(dì)一台煉鋼平爐。他(tā)利用蓄熱室對空(kong)氣和煤氣進行高(gāo)溫預熱,從而保證(zheng)了煉鋼所需的1600℃以(yi)上的溫度。1900年前後(hòu),電能供應逐漸充(chōng)足,開始使用各種(zhong)電阻爐、電弧爐和(he)有芯感應爐。
二十(shí)世紀50年代,無芯感(gan)應爐得到迅速發(fā)展。後來又出現了(le)電子束爐,利用電(dian)子束來沖擊固态(tai)燃料,能強化表面(miàn)加熱和熔化高熔(róng)點的材料。用于鍛(duan)造加熱的爐子最(zui)早是手鍛爐,其工(gong)作空間是一個凹(āo)形槽,槽内填入煤(mei)炭,燃燒用的空氣(qì)由槽的下部供入(rù),工件埋在煤炭裏(li)加熱。這種爐子的(de)熱效率很低,加熱(rè)質量也不好,而且(qie)隻能加熱小型工(gong)件,以後發展爲用(yong)耐火磚砌成的半(bàn)封閉或全封閉爐(lu)膛的室式爐,可以(yi)用煤,煤氣或油作(zuò)爲燃料,也可用電(diàn)作爲熱源,工件放(fang)在爐膛裏加熱。
真空爐的結構(gou)、加熱工藝、溫度控(kòng)制和爐内氣氛等(děng),都會直接影響加(jiā)工後的産品質量(liang)。在鍛造加熱爐内(nèi),提高金屬的加熱(re)溫度,可以降低變(biàn)形阻力,但溫度過(guo)高會引起晶粒長(zhǎng)大、氧化或過燒,嚴(yán)重影響工件質量(liang)。在熱處理過程中(zhong),如果把鋼加熱到(dao)臨界溫度以上的(de)某一點,然後突然(rán)冷卻,就能提高鋼(gang)的硬度和強度;如(rú)果加熱到臨界溫(wēn)度以下的某一點(diǎn)後緩慢冷卻,則又(you)能使鋼的硬度降(jiàng)低而使韌性提高(gāo)。
爲了獲得尺寸精(jing)确和表面光潔的(de)工件,或者爲了減(jiǎn)少金屬氧化以達(dá)到保護模具、減少(shao)加工餘量等目的(de),可以采用各種少(shǎo)無氧化加熱爐。在(zai)敞焰的少無氧化(huà)加熱爐内,利用燃(ran)料的不完全燃燒(shāo)産生還原性氣體(ti),在其中加熱工件(jiàn)可使氧化燒損率(lǜ)降低到0.3%以下。
可控(kòng)真空爐是使用人(ren)工制備的氣氛,通(tong)入爐内可進行氣(qi)體滲碳、碳氮共滲(shen)、光亮淬火、正火、退(tuì)火等熱處理:以達(da)到改變金相組織(zhi)、提高工件機械性(xing)能的目的。在流動(dòng)粒子爐中,利用燃(rán)料的燃燒氣體,或(huo)外部施加的其他(tā)流化劑,強行流過(guò)爐床上的石墨粒(lì)子或其他惰性粒(li)子層,工件埋在粒(lì)子層中能實現強(qiang)化加熱,也可進行(háng)滲碳、氮化等各種(zhong)無氧化加熱。在鹽(yan)浴爐内,用熔融的(de)鹽液作爲加熱介(jiè)質,可防止工件氧(yǎng)化和脫碳。
在沖天(tian)爐内熔煉鑄鐵,往(wang)往受到焦炭質量(liang)、送風方式、爐料情(qíng)況和空氣溫度等(děng)條件的影響,使熔(rong)煉過程難于穩定(ding),不易獲得優質鐵(tie)水。熱風沖天爐能(neng)有效地提高鐵水(shui)溫度、減少合金燒(shāo)損、降低鐵水氧化(hua)率,從而能生産出(chu)高級鑄鐵。
随着無(wú)芯感應爐的出現(xian),沖天爐有逐步被(bei)取代的趨勢。這種(zhong)感應爐的熔煉工(gōng)作不受任何鑄鐵(tie)等級的限制,能夠(gòu)從熔煉一種等級(ji)的鑄鐵,很快轉換(huan)到熔煉另一種等(deng)級的鑄鐵,有利于(yu)提高鐵水的質量(liang)。一些特種合金鋼(gang),如超低碳不鏽鋼(gang)以及軋輥和汽輪(lun)機轉子等用的鋼(gang),需要将平爐或一(yī)般電弧爐熔煉出(chū)的鋼水,在精煉爐(lú)内通過真空除氣(qì)和氩氣攪動去雜(zá),進一步精煉出高(gāo)純度、大容量的優(yōu)質鋼水。
爲了(le)使爐溫恒定和實(shí)現規定的升溫速(sù)度,除必須根據工(gōng)藝要求、預熱器和(he)爐用機械型式、燃(ran)料和燃燒裝置類(lèi)别、真空爐排煙方(fāng)式等确定優良的(de)爐型結構外,還需(xu)要對燃料和助燃(rán)空氣的流量和壓(yā)力,或對電功率等(děng)可控變量通過各(gè)種控制單元進行(háng)相互調節,以實現(xian)爐溫、爐氣氛或爐(lú)壓的自動控制。燃(rán)氣爲液化氣,天然(ran)氣,焦爐煤氣,城市(shi)煤氣,轉爐煤氣,混(hun)合煤氣,發生爐煤(méi)氣,高爐煤氣等。
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