感應(yīng)電爐按電源頻率可分為高頻爐、中頻爐和工頻爐三類;按工藝目的可分為熔煉爐、加熱爐、熱處理設(shè)備和焊接設(shè)備等;按其結(jié)構(gòu)形式、傳動方式等也可進行分類。常用的感應(yīng)電爐習(xí)慣上歸納為有心感應(yīng)熔煉爐、無心感應(yīng)熔煉爐、真空感應(yīng)熔煉爐、感應(yīng)淬火設(shè)備和感應(yīng)頭熱設(shè)備等。 1.有心感應(yīng)熔煉爐 有心爐以有穿過感應(yīng)線圈的鐵心而得名,又因熱源是一環(huán)繞的金屬溝槽,故又稱為槽式爐。有心爐又可分為開槽式和閉槽式兩類,開槽式已基本被淘汰,現(xiàn)在的有心爐多為閉槽式。有心爐主要用于銅、鋁、鋅等有色金屬及其合金的熔煉和保溫以及用于鑄鐵保溫等。該爐型具有加熱速度快,電、熱效率高,功率因數(shù)高,金屬燒損少,熔煉成本低,設(shè)備投資少(為無心爐的1/2~1/3),操作方便等一系列優(yōu)點。但是,在開始使用時爐內(nèi)要有起熔體,所以起爐和改換金屬品種困難,故只適用于單一品種和大批量金屬的連續(xù)熔煉和保溫。 2.無心感應(yīng)熔煉爐 無心爐的命名是相對有心爐而言,其金屬液盛于一坩堝中,故又名坩堝爐。此種爐型主要用于特種鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金的熔煉和保溫。無心爐具有熔煉溫度高、雜質(zhì)污染少,合金成分均勻、勞動條件好等許多優(yōu)點。與有心爐相比,無心爐起爐和改換金屬品種比較容易,使用較靈活,但其電、熱效率遠比有心爐低。無心爐由于表面溫度低,不利于要求高溫造渣工藝的熔煉。 無心爐有高頻、中頻和工頻之分。 (1)高頻無心爐 高頻無心爐容量一般在50公斤以下,適用于實驗室和小規(guī)模生產(chǎn)中供熔煉特種鋼和特種合金之用。 (2)中頻無心爐 中頻無心爐的容量和功率都比高頻爐大。主要用于特種鋼、磁性合金和銅合金等的熔煉。這種爐子由于需要昂貴的變頻設(shè)備,所以在一些較大容量的場合已改用工頻無心爐。但是,和工頻爐相比,中頻爐也有其獨到之處。如對于同樣容量的爐子,中頻爐的輸入功率比工頻爐大,所以熔化速度比較快,中頻爐在冷爐起熔時不需要起爐塊,金屬液可以全部倒出等,所以使用時比工頻爐靈活方便;另外,中頻熔煉爐溶液對坩堝沖刷輕些,對爐襯有利。因此,在發(fā)展了大功率廉價的中頻電源之后,中頻爐還是大有前途的。 (3)工頻無心爐 工頻無心爐是幾種無心爐中出現(xiàn)最晚而發(fā)展最迅速的。主要用于鑄鐵和鋼,特別是高強度鑄鐵和合金鑄鐵的熔煉以及鑄鐵溶液的升溫、保溫和成分調(diào)整等;另外也用于銅、鋁等有色金屬及其合金的熔煉。爐子容量小采用工頻的不經(jīng)濟的,以鑄鐵為例,容量小于750公斤時電效率就顯著下降。 3.真空感應(yīng)熔煉爐 真空感應(yīng)熔煉爐用來熔煉耐熱合金、磁性合金、電工合金和高強度鋼等。該爐型的特點是在熔煉過程中爐溫、真空度和熔煉時間等的控制比較容易,所以爐料的脫氣可以很充分。另外,合金料的添加量也可以精確控制,所以是熔煉含鋁、鈦等活潑元素的耐熱合金和精密合金的較合適的爐子。 上述感應(yīng)熔煉爐除具有電冶金的一般優(yōu)點,如易于造成必須的氣氛,便于調(diào)節(jié)溫度規(guī)范,減少金屬燒損、保證鑄件質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低工人的勞動強度外,尚因金屬液內(nèi)產(chǎn)生的電磁攪拌作用,能確保合金成分的均勻。 4.感應(yīng)淬火設(shè)備 感應(yīng)淬火設(shè)備主要由電源、淬火控制設(shè)備(包括感應(yīng)器)和淬火機床三部分組成。感應(yīng)淬火方法是現(xiàn)代機器制造工業(yè)中的一種主要的表面淬火方法,具有質(zhì)量好、速度快、氧化少、成本低、勞動條件好和易于實現(xiàn)機械化、自動化等一系列優(yōu)點。根據(jù)工件的大小和淬硬層的深淺來確定合適的電源功率和頻率(可以是工頻、中頻和高頻)。感應(yīng)器的形狀和尺寸主要取決于工件外形和淬火工藝的要求。淬火機床也隨工件的大小、形狀和淬火工藝要求而有多種多樣。對成批生產(chǎn)的零件,特別是在自動化生產(chǎn)線上,多采用專用機床。一般中、小工廠,由于工件批量多,數(shù)量少,多使用通用淬火機床。 5.感應(yīng)透熱設(shè)備 感應(yīng)透熱設(shè)備主要用于金屬材料在鍛造、沖壓、擠壓、軋制等熱加工前的加熱,它使整個工件里外都達到工藝要求的溫度。這種設(shè)備主要由電源(一般采用中頻或工頻)、透熱控制設(shè)備、感應(yīng)加熱爐和上、下料機構(gòu)等組成。同其他各種加熱方法相比,感應(yīng)加熱法有許多優(yōu)點。首先,由于熱量是在被加熱材料的內(nèi)部產(chǎn)生,所以加熱速度可以提得很高,且在相同受熱時間的條件下,徑向溫差比較小,故被加熱工件不至于有顯著的變形。其次,因為加熱速度快,所以即使在大氣里面加熱,材料表面的氧化和脫碳也非常少(如鋼坯的鍛造加熱為例,用感應(yīng)加熱方法,鋼材的氧化損失可以控制在0.05~0.5%以下,而用燃燒爐加熱,氧化損失一般達到2.5~3.0%),所以感應(yīng)加熱爐一般不需要氣體保護。感應(yīng)加熱爐的主體就只有一個感應(yīng)器,這種爐子不需要如燃燒爐那樣有復(fù)雜的管路系統(tǒng),也不需要燃燒爐、電阻爐那樣有厚厚的爐墻,所以能很緊湊地組織在生產(chǎn)線中,甚至組合在其他的加工機械中。另外,在工作過程中,這種電爐不會產(chǎn)生如燃燒爐或保護氣體電阻爐那種油污或有害氣體,在爐子周圍也沒有那樣大的輻射熱,因此,勞動條件比其他爐子好得多。由于這些原因,所以感應(yīng)透熱方法近來得到了很大的發(fā)展。 |