什么是真空電弧爐?真空電弧爐主要應(yīng)用在那些領(lǐng)域?真空冶金熔煉設(shè)備的一種。爐體為密閉容器，抽成真空或充以惰性氣體。由爐頂通入的電極和爐底水冷結(jié)晶器通電引弧后，產(chǎn)生電弧，借電弧熱量使金屬或合金熔化，并在結(jié)晶器內(nèi)凝固。電極由被熔煉的金屬制成的叫“自耗電極真空電弧爐”，如用不熔化的材料作電極的叫“非自耗電極真空電弧爐”。產(chǎn)品中雜質(zhì)少，氣體含量低、鑄錠組織好，具有優(yōu)良的機(jī)械和物理性能。適宜于熔煉高熔點(diǎn)金屬、活性金屬、特殊鋼和金屬。

什么是真空電弧爐?真空電弧爐主要應(yīng)用在那些領(lǐng)域?

    真空電弧爐與煉鋼電弧爐和埋弧爐等非真空電弧爐比較，真空電弧爐的特點(diǎn)是：①用直流電源供電(電極接負(fù)極、坩堝接正極)，電弧在真空中相對穩(wěn)定，不易熄滅。②電極和坩堝通常都用金屬材料制成，爐內(nèi)沒有耐火材料爐襯。③熔煉中被熔煉金屬能免受氧化和耐火材料的污染，并得到良好的脫氣和促進(jìn)金屬氧化物分解的精煉效果。④由于在密閉容器中熔煉，所以環(huán)境污染小，工作環(huán)境好。⑤特別需要注意安全。真空電弧爐工作中，特別當(dāng)熔煉鈦、鋯等活潑金屬時(shí)，如冷卻水進(jìn)入坩堝，會(huì)引起爆炸。防范措施較多，主要有：電極與坩堝壁間的凈空距離應(yīng)大于電弧長度，在坩堝外側(cè)設(shè)置直流穩(wěn)弧線圈，供電電纜作對稱布置，電極自動(dòng)調(diào)節(jié)器應(yīng)足夠靈敏等，以防止電極與坩堝壁之間產(chǎn)生邊弧把坩堝擊穿;確保冷卻水暢通;設(shè)置防護(hù)墻，操作人員在墻外觀察操縱等。

    真空電弧爐按電極類型(見電弧爐電極)主要分自耗爐和非自耗爐兩大類。工業(yè)上用的主要是自耗爐。也有同時(shí)采用自耗電極和非自耗電極的爐型，由自耗電極提供主爐料，由非自耗電極進(jìn)行輔助加熱，澆制鑄件的爐子往往采用這樣的爐型。

    自耗爐的電極由被熔煉材料本身制成，叫自耗電極。在熔煉過程中，電極端頭逐漸被熔化，滴入水冷銅坩堝中，電極本身不斷自耗。真空自耗電弧爐主要用于重熔鈦、鋯、鉬、鉭、鈮等活潑金屬和難熔金屬的坯料以制取鑄錠，如把海綿鈦電極重熔成鈦錠。這種電弧爐也可用于精煉合金鋼和制取大直徑優(yōu)質(zhì)鋼錠，如用于制造發(fā)電機(jī)軸和軋輥等的鍛坯。

    非自耗爐的電極用鎢等高熔點(diǎn)材料制成。工作中電極本身不消耗，爐料需用別的途徑加入爐內(nèi)。這種電弧爐主要用于在真空中澆制上述材料的異型鑄件和在實(shí)驗(yàn)室中制取試驗(yàn)用坯錠。

    1903年，英國人W.V.伯頓(W.V.Bolton)首次使用自耗電極在真空充氬氣氛下進(jìn)行了鉭的熔煉。第二次世界大戰(zhàn)后，由于鈦生產(chǎn)的需要，真空電弧爐首先在美國得到工業(yè)應(yīng)用。1949～1953年美國人杰伯特(Gillbert)成功地進(jìn)行了海綿Zr、Ti的真空電弧熔煉。50年代中期，由于導(dǎo)彈、重型武器裝備生產(chǎn)的需要，真空電弧爐開始用于高級(jí)合金鋼和高溫合金的重熔。1957年用于特殊鋼熔煉的真空電弧爐在美國的AlleghenyLudlumSteel公司和UniversalCyclope公司投入工業(yè)運(yùn)行。同年，聯(lián)邦德國、日本等國也相繼成功地研制出特殊鋼熔煉用真空電弧爐，并投入工業(yè)運(yùn)行。

    80年代初，美國特種金屬公司(SpecialMetalsCorp)研制出采用兩根水平布置的自耗電極取代傳統(tǒng)真空自耗爐中單根垂直懸掛的自耗電極，靠兩根電極極間的電弧來熔化金屬的真空電弧雙電極重熔爐。此爐的主要優(yōu)點(diǎn)是：①可生產(chǎn)超細(xì)晶粒的高溫合金鋼錠；②電耗低。1989年能夠生產(chǎn)?300mm、重2t錠子的真空電弧雙電極重熔爐在美國投入工業(yè)運(yùn)行。20世紀(jì)末，世界上容量最大的真空電弧爐是美國Midvale-Heppenstall公司于1961年設(shè)置、1962年實(shí)施技術(shù)改造的特殊鋼熔煉用52t真空電弧爐，可以用于?1520mm鋼錠的重熔。

    中國于20世紀(jì)60年代開始研究、制造真空電弧爐。60年代中期，國內(nèi)電弧爐廠家設(shè)計(jì)、制造了3000kg真空自耗爐。中國生產(chǎn)并投入使用的真空電弧爐主要有250、1000、3000kg等幾種規(guī)格。另外，中國還擁有可熔鑄重15t鈦錠的真空自耗爐和鑄件重達(dá)1t的凝殼式真空電弧熔鑄爐等。