電加熱窯爐
電加熱窯爐是目前對(duì)金屬材料加熱效率最高、速度最快,低耗節(jié)能環(huán)保型的感應(yīng)加熱設(shè)備。 電加熱,又名高頻加熱機(jī)、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備、高頻感應(yīng)加熱裝置、高頻加熱電源、高頻電源、高頻電爐。高頻焊接機(jī)、高周波感應(yīng)加熱機(jī)、高周波感應(yīng)加熱器(焊接器)等,另外還有中頻感應(yīng)加熱設(shè)備、超高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等。應(yīng)用范圍十分廣泛。根據(jù)電能轉(zhuǎn)換方式的不同,電加熱通常分為電阻加熱、感應(yīng)加熱、電弧加熱、電子束加熱、紅外線加熱和介質(zhì)加熱等。
電阻加熱:利用電流的焦耳效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)變成熱能以加熱物體。通常分為直接電阻加熱和間接電阻加熱。前者的電源電壓直接加到被加熱物體上,當(dāng)有電流流過時(shí),被加熱物體本身
感應(yīng)加熱:利用導(dǎo)體處于交變電磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)所形成的熱效應(yīng)使導(dǎo)體本身發(fā)熱。根據(jù)不同的加熱工藝要求,感應(yīng)加熱采用的交流電源的頻率有工頻(50~60赫)、中頻(60~10000赫)和高頻(高于10000赫)。工頻電源就是通常工業(yè)上用的交流電源,世界上絕大多數(shù)國家的工頻為50赫。感應(yīng)加熱用的工頻電源加到感應(yīng)裝置上的電壓必須是可調(diào)的。根據(jù)加熱設(shè)備功率大小和供電網(wǎng)容量大小,可以用高壓電源(6~10千伏)通過變壓器供電;也可直接將加熱設(shè)備接在380伏的低壓電網(wǎng)上。
感應(yīng)加熱的物體必須是導(dǎo)體。當(dāng)高頻交流電流通過導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體產(chǎn)生趨膚效應(yīng),即導(dǎo)體表面電流密度大,導(dǎo)體中心電流密度小??蓪?duì)物體進(jìn)行整體均勻加熱和表層加熱;可熔煉金屬;在高頻段,改變加熱線圈(又稱感應(yīng)器)的形狀,還可進(jìn)行任意局部加熱。
電弧加熱:利用電弧產(chǎn)生的高溫加熱物體。電弧是兩電極間的氣體放電現(xiàn)象。電弧的電壓不高但電流很大,其強(qiáng)大的電流靠電極上蒸發(fā)的大量離子所維持,因而電弧易受周圍磁場(chǎng)的影響。電弧加熱有直接和間接電弧加熱兩種。直接電弧加熱的電弧電流直接通過被加熱物體,被加熱物體必須是電弧的一個(gè)電極或是媒質(zhì)。間接電弧加熱的電弧電流不通過被加熱物體,主要靠電弧輻射的熱量加熱。電弧加熱的特點(diǎn)是:電弧溫度高,能量集中,煉鋼電弧爐溶池的表面功率可達(dá)560~1200千瓦/平方米。但電弧的噪聲大,其伏安特性為負(fù)阻特性(下降特性)。為了在電弧加熱時(shí)保持電弧的穩(wěn)定、在電弧電流瞬時(shí)過零時(shí)電路電壓的瞬時(shí)值大于起弧電壓值,同時(shí)為了限制短路電流,在電源回路中,必須串接一定數(shù)值的電阻器。
電子束加熱:利用在電場(chǎng)作用下高速運(yùn)動(dòng)的電子轟擊物體表面,使之被加熱。進(jìn)行電子束加熱的主要部件是電子束發(fā)生器,又稱電子槍。電子槍主要由陰極、聚束極、陽極、電磁透鏡和偏轉(zhuǎn)線圈等部分組成。陽極接地,陰極接負(fù)高位,聚焦束通常和陰極同電位,陰極和陽極之間形成加速電場(chǎng)。由陰極發(fā)射的電子,在加速電場(chǎng)作用下加速到很高速度,通過電磁透鏡聚焦,再經(jīng)偏轉(zhuǎn)線圈控制,使電子束按一定的方向射向被加熱物體。
綜上所述電加熱窯爐將電能轉(zhuǎn)變成熱能以加熱物體。是電能利用的一種形式。與一般燃料加熱相比,電加熱窯爐可獲得較高溫度(如電弧加熱,溫度可達(dá)3000℃以上),易于實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制和遠(yuǎn)距離控制,可按需要使被加熱物體保持一定的溫度分布。能在被加熱物體內(nèi)部直接生熱,因而熱效率高,升溫速度快,并可根據(jù)加熱的工藝要求,實(shí)現(xiàn)整體均勻加熱或局部加熱,容易實(shí)現(xiàn)真空加熱和控制氣氛加熱。在電加熱過程中,產(chǎn)生的廢氣、殘余物和煙塵少,可保持被加熱物體的潔凈,不污染環(huán)境。因此,電加熱窯爐廣泛用于生產(chǎn)、科研和試驗(yàn)等領(lǐng)域中。特別是在單晶和晶體管的制造、機(jī)械零件和表面淬火、鐵合金的熔煉和人造石墨的制造等方面,都采用電加熱方式。