第三 節 電弧爐、中頻爐和高頻爐

一、電弧爐 

1.用途及特點

電弧爐是利用氣體電弧放電產生熱量，來加熱和熔化金屬的電加熱設備。主要用于特種鋼、普通鋼、活潑金屬等的冶煉和制取，與后面將介紹的中頻爐、高頻爐相比容量比較大，但污染較嚴重。

2.結構與工作原理

電弧爐結構如圖 11—22 所示。它由電極、爐襯、爐體以及相應的電氣設備構成，，其工作原理是利用圖 10—21中電極1以及爐底電極4間的高電壓，將空氣擊穿產生電弧，利用電弧產生的高熱來熔化爐內的金屬進行冶煉。

3.運行、維護及操作

電弧爐的冶煉過程是∶按冶煉要求裝入合適的原料，將電極降到爐料上方，電壓分接頭選在中擋位置，合上電源，當三根電極都起弧時，正常的三相電熔化就開始了，然后根據熔煉需要輸入合適的功率;在冶煉過程中如果爐料塌陷引起電極折斷，這時應迅速提升電極;操作者利用控制電極的位置和輸入電壓及功率來控制冶煉過程正常進行。

電弧爐的維護包括爐體的維護和電氣設備的

圖11—22 直接電弧爐 1—電極 2—爐襯 3—鋼水

維護，下面僅討論電弧爐的有關電氣設備特點及

4—爐底導電電極 5一電弧維護。

電弧爐的電氣設備除了常規的電氣設備外，最主要的是∶ 電弧爐變壓器以及電極。電弧爐變壓器是一種特殊的變壓器，其設計、制造比普通變壓器更嚴格，要求更高。電弧爐變壓器在正常工作時條件較惡劣。

（1）電爐變壓器遭受頻繁的接通與斷開。24h中電流通斷可達70～100次。變壓器要能承受較頻繁的沖擊。

（2）在工作中電弧爐變壓器要遭受頻繁的次級單相或三相短路，短路時間還較長。

（3）電弧爐變壓器經常處于三相不平衡工作狀態。

電弧爐的電極經常處于高溫惡劣環境中，尤其是連接電極的電纜要求比較高，常用水冷軟電纜。

電爐運行時，首要的目標是以每噸最低的成本生產最大量的鋼。一般開始時用中等電壓，主熔煉時用最大電壓，精煉時用低壓。

二、中頻爐與高頻爐 1.用途及特點

中頻爐與高頻爐利用電磁感應原理對金屬加熱，來熔化及冶煉金屬。主要用于合金鋼、鑄鐵、有色金屬冶煉、鍛壓前的加熱、各種熱處理及粉末冶金。

2.結構與工作原理

常見的無芯感應爐（中頻爐、高頻爐都屬于感應爐）的結構如圖 11—23 所示。感應熔煉的原理就是利用電磁感應原理，在爐子周圍裝置一組線圈，線圈中通以不同頻率交流電時，處于爐內的金屬產生感應電動勢，從而產生渦流，利用渦流產生的熱能熔化金屬。

中頻爐指的是線圈中交流電頻率為工頻的3~9 倍（150~450 Hz）。高頻爐指的是線圈中交流電頻率在9 倍工頻以上，工作原理同中頻爐。3.運行、維護與操作

由于感應爐應用于金屬熔煉、金屬熱處理等各種不同的場合，應按生產對象的工藝要求進行操作。維護時，注意線圈的絕緣情況。至于產生中頻電源的裝置，現在多用晶閘管中頻電源，以前多采用中頻機組。