เตาต้านทาน
เตาต้านทานเป็นเตาไฟฟ้าที่ใช้ความร้อนจูลที่เกิดจากกระแสที่ไหลผ่านตัวนำเป็นแหล่งความร้อน ตามวิธีการทำความร้อนไฟฟ้า เตาต้านทานแบ่งออกเป็นสองประเภท: การทำความร้อนโดยตรงและการทำความร้อนโดยอ้อม ในเตาต้านทานความร้อนโดยตรง กระแสจะไหลผ่านวัสดุโดยตรง เนื่องจากพลังงานความร้อนไฟฟ้ามุ่งเน้นไปที่วัสดุ วัสดุจึงได้รับความร้อนอย่างรวดเร็ว ทำให้เหมาะสำหรับกระบวนการที่ต้องการความร้อนอย่างรวดเร็ว เช่น การทำความร้อนของเหล็กแท่งหลอม เตาต้านทานประเภทนี้สามารถให้ความร้อนวัสดุที่อุณหภูมิสูงมาก เช่น เตาไฟฟ้ากราไฟท์วัสดุคาร์บอน ซึ่งสามารถให้ความร้อนวัสดุได้สูงกว่า 2,500 องศา เตาต้านทานความร้อนโดยตรงสามารถใช้เป็นเตาทำความร้อนต้านทานสูญญากาศหรือเตาทำความร้อนต้านทานก๊าซป้องกัน ในโลหะผสมผง มักใช้สำหรับการเผาทังสเตน แทนทาลัม ไนโอเบียม และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ เมื่อใช้เตาประเภทนี้เพื่อให้ความร้อนควรคำนึงถึง:
1 เพื่อให้มั่นใจว่าวัสดุได้รับความร้อนสม่ำเสมอ หน้าตัดและค่าการนำไฟฟ้าของแต่ละส่วนของวัสดุจะต้องสอดคล้องกัน
เตาต้านทานอุตสาหกรรม
เตาต้านทานอุตสาหกรรม
2 เนื่องจากตัววัสดุมีความต้านทานค่อนข้างน้อย กระแสไฟฟ้าในการทำงานจึงค่อนข้างสูงเพื่อให้ได้พลังงานความร้อนไฟฟ้าที่ต้องการ ดังนั้นการสัมผัสระหว่างอิเล็กโทรดส่งสัญญาณกับวัสดุจึงเป็นสิ่งที่ดีเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดประกายไฟและการเผาไหม้ของวัสดุ นอกจากนี้ ความต้านทานของบัสบาร์ส่งสัญญาณควรมีขนาดเล็กเพื่อลดการสูญเสียวงจร
เตาต้านทานส่วนใหญ่เป็นเตาต้านทานความร้อนทางอ้อม ซึ่งติดตั้งตัวต้านทานที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางความร้อนทางไฟฟ้า เรียกว่าตัวทำความร้อนไฟฟ้า ซึ่งถ่ายโอนพลังงานความร้อนไปยังวัสดุในเตาเผา (รูปที่ 1: เตาต้านทานความร้อนทางอ้อม)
การถลุงด้วยไฟฟ้าสแล็ก
เปลือกเตาไฟฟ้าประเภทนี้ทำจากแผ่นเหล็ก และตัวเตาบุด้วยวัสดุทนไฟ เช่น เส้นใยเซรามิก โดยมีวัสดุวางอยู่ภายใน
องค์ประกอบความร้อนที่ใช้กันมากที่สุด ได้แก่ องค์ประกอบความร้อนอลูมิเนียมโครเมียมเหล็ก องค์ประกอบความร้อนนิกเกิลโครเมียม แท่งซิลิกอนคาร์ไบด์และแท่งไดซิลิไซด์โมลิบดีนัม เช่นเดียวกับแท่งคาร์บอนซิลิคอนและองค์ประกอบความร้อนคอมโพสิตเซรามิกเซอร์โคเนียมไดโบไรด์ ตามความต้องการ บรรยากาศภายในเตาอาจเป็นบรรยากาศธรรมดา บรรยากาศป้องกัน หรือสุญญากาศ แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟทั่วไปคือ 220 โวลต์หรือ 380 โวลต์ และหากจำเป็น ควรกำหนดค่าหม้อแปลงระดับกลางที่ปรับแรงดันไฟฟ้าได้ เตาขนาดเล็ก (<10 kW) single-phase power supply, large furnace three-phase power supply. For materials with a single variety and large batch size, continuous furnace heating is recommended. Resistance furnaces with furnace temperatures below 700 □ are mostly equipped with blowers to enhance heat transfer inside the furnace and ensure uniform heating. A resistance furnace used for melting fusible metals (lead, lead bismuth alloys, aluminum, magnesium and their alloys, etc.), which can be made into a crucible furnace; Alternatively, it can be made into a reflective furnace with a molten pool, and an electric heating element can be installed on the top of the furnace. An electric slag furnace is a resistance furnace that converts slag into electric heating.
รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับเตาเหนี่ยวนำ
เตาไฟฟ้าที่ใช้เอฟเฟกต์ความร้อนแบบเหนี่ยวนำของวัสดุเพื่อให้ความร้อนหรือละลาย ส่วนประกอบพื้นฐานของเตาเหนี่ยวนำคือขดลวดเหนี่ยวนำที่พันด้วยท่อทองแดง แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับถูกใช้ที่ปลายทั้งสองของขดลวดเหนี่ยวนำเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับ วัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าจะถูกใส่ไว้ในขดลวดเหนี่ยวนำ และเนื่องจากการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้เกิดกระแสไหลวนในวัสดุ ภายใต้การกระทำของความต้านทาน พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนเพื่อให้ความร้อนแก่วัสดุ ดังนั้นจึงถือได้ว่าเตาเหนี่ยวนำเป็นเตาต้านทานความร้อนโดยตรง
ลักษณะของเตาเหนี่ยวนำคือพลังงานความร้อนไฟฟ้า (การกระจายกระแส) ที่ถูกแปลงในวัสดุที่ให้ความร้อนมีความไม่สม่ำเสมอมาก โดยมีพื้นผิวที่ใหญ่ที่สุดและจุดศูนย์กลางที่เล็กที่สุด เรียกว่าเอฟเฟกต์ผิวหนัง เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทำความร้อนไฟฟ้าของการทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำ ความถี่ของแหล่งจ่ายไฟควรจะเหมาะสม เตาหลอมขนาดเล็กหรือการทำความร้อนพื้นผิววัสดุควรใช้ไฟฟ้าความถี่สูง ในขณะที่เตาหลอมขนาดใหญ่หรือการให้ความร้อนแบบเจาะลึกของวัสดุควรใช้ไฟฟ้าความถี่กลางหรือความถี่ไฟฟ้า ขดลวดเหนี่ยวนำเป็นโหลดที่มีการเหนี่ยวนำเป็นจำนวนมาก และโดยทั่วไปตัวประกอบกำลังของขดลวดจะต่ำมาก เพื่อปรับปรุงตัวประกอบกำลัง โดยทั่วไปขดลวดเหนี่ยวนำจะเชื่อมต่อแบบขนานกับตัวเก็บประจุความถี่กลางหรือสูง เรียกว่าตัวเก็บประจุเรโซแนนซ์ ช่องว่างระหว่างขดลวดเหนี่ยวนำกับวัสดุควรมีขนาดเล็ก ขดลวดเหนี่ยวนำควรทำจากท่อทองแดงสี่เหลี่ยม โดยมีน้ำหล่อเย็นภายในท่อ ช่องว่างระหว่างการหมุนของขดลวดเหนี่ยวนำควรมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และฉนวนควรจะดี อุปกรณ์ทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการทำความร้อนและการหล่อเหล็ก ทองแดง อลูมิเนียม สังกะสี ฯลฯ มีการทำความร้อนอย่างรวดเร็ว การสูญเสียการเผาไหม้ต่ำ การใช้เครื่องจักรและระบบอัตโนมัติสูง และเหมาะสำหรับการกำหนดค่าในสายการทำงานอัตโนมัติ
เตาเหนี่ยวนำแกน
เตาหลอมแบบเหนี่ยวนำที่ใช้ในอุตสาหกรรม ได้แก่ เตาเบ้าหลอม (เตาเหนี่ยวนำแบบไม่มีแกน) และเตาแบบร่อง (เตาแบบเหนี่ยวนำแบบ cored) ดังแสดงในรูปที่ 2 สำหรับแผนผังของตัวเตาแบบเหนี่ยวนำ เบ้าหลอมทำจากวัสดุทนไฟหรือเหล็กกล้า โดยมีความจุตั้งแต่ไม่กี่กิโลกรัมไปจนถึงหลายสิบตัน ลักษณะการหลอมคือโลหะหลอมเหลวในเบ้าหลอมได้รับแรงไฟฟ้า บังคับให้ระดับของเหลวในสระหลอมเหลวยื่นออกมา และโลหะหลอมเหลวจะไหลจากศูนย์กลางของระดับของเหลวไปยังพื้นที่โดยรอบ ทำให้เกิดการไหลแบบวน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ไฟฟ้า ซึ่งสามารถสร้างองค์ประกอบของชุดหลอมเหลวได้ ข้อเสียคือตะกรันมีแนวโน้มไปทางขอบและมีการครอบคลุมไม่ดี เมื่อเทียบกับเตาร่อง เตาเบ้าหลอมมีการทำงานที่ยืดหยุ่น อุณหภูมิหลอมเหลวสูง แต่มีปัจจัยด้านพลังงานต่ำและสิ้นเปลืองพลังงานสูง เซ็นเซอร์ของเตาหลอมแบบร่องประกอบด้วยแกนเหล็ก วงแหวนเหนี่ยวนำ และซับในเตาหลอมแบบร่อง ร่องหลอมเหลวคือร่องวงแหวนรูปแถบหนึ่งหรือสองร่อง ซึ่งเต็มไปด้วยวัสดุหลอมเหลวที่เชื่อมต่อกับบ่อหลอมเหลว โดยหลักการแล้ว เตาร่องลึกสามารถถือเป็นหม้อแปลงแกนเหล็กที่มีขดลวดทุติยภูมิและไฟฟ้าลัดวงจรเพียงรอบเดียว กระแสอุปนัยไหลในร่องหลอมเหลว ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความร้อนด้วยไฟฟ้า
ในการผลิต หลังจากที่หลอมโลหะแต่ละเตาเสร็จสิ้นแล้ว บ่อหลอมจะไม่สามารถเทออกได้ ไม่เช่นนั้นจะทำให้แห้งได้ง่าย จำเป็นต้องเก็บส่วนที่หลอมไว้ไว้เพื่อใช้เป็นส่วนผสมเริ่มต้นสำหรับเตาเผาถัดไป อุณหภูมิของร่องหลอมละลายนั้นสูงกว่าอุณหภูมิของหลอมเหลว และยังทนต่อการกัดเซาะของการไหลของของเหลว ดังนั้นเยื่อบุเตาหลอมจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหาย เพื่อความสะดวกในการบำรุงรักษา เซ็นเซอร์เตาเผาที่ทันสมัยจึงถูกสร้างเป็นชุดประกอบที่เปลี่ยนได้ง่าย กำลังการผลิตของเตาหลอมมีตั้งแต่ไม่กี่ร้อยกิโลกรัมไปจนถึงมากกว่าร้อยตัน เตาหลอมจ่ายพลังงานให้กับความถี่ของพลังงาน และเนื่องจากการใช้แกนเหล็กที่ทำจากแผ่นเหล็กซิลิกอนเป็นเส้นทางแม่เหล็ก ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและตัวประกอบกำลังจึงสูงทั้งคู่ เตาหลอมส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการหลอมเหล็กหล่อ ทองแดง สังกะสี ทองเหลือง ฯลฯ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นเตาผสมสำหรับจัดเก็บและให้ความร้อนกับวัสดุหลอมเหลว
เตาอาร์ค
เตาไฟฟ้าที่ใช้เอฟเฟกต์ความร้อนแบบอาร์กในการหลอมโลหะและวัสดุอื่นๆ (รูปที่ 3 ประเภทเตาอาร์ค) วิธีการทำความร้อนมีสามประเภท: เตาอาร์คไฟฟ้าที่ให้ความร้อนทางอ้อม
เตาอาร์ค
ส่วนโค้งจะถูกสร้างขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดสองตัวโดยไม่ต้องสัมผัสกับวัสดุ และวัสดุจะได้รับความร้อนจากการแผ่รังสีความร้อน เตาชนิดนี้มีเสียงรบกวนสูง มีประสิทธิภาพต่ำ และกำลังค่อยๆ เลิกใช้ การทำความร้อนโดยตรงให้กับเตาอาร์คไฟฟ้า
ส่วนโค้งถูกสร้างขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดกับวัสดุ โดยให้ความร้อนแก่วัสดุโดยตรง
เตาอาร์คไฟฟ้าสามเฟสสำหรับการผลิตเหล็กเป็นเตาอาร์คไฟฟ้าที่ให้ความร้อนโดยตรงที่ใช้กันมากที่สุด เตาอาร์คที่จมอยู่ใต้น้ำหรือที่เรียกว่าเตาลดหรือเตาอาร์คที่จมอยู่ใต้น้ำ ปลายด้านหนึ่งของอิเล็กโทรดถูกฝังอยู่ในชั้นวัสดุ ทำให้เกิดส่วนโค้งภายในชั้นวัสดุและให้ความร้อนแก่วัสดุโดยใช้ความต้านทานของชั้นวัสดุนั้นเอง นิยมใช้สำหรับการถลุงโลหะผสมเหล็ก
เตาอาร์คสุญญากาศ
เป็นเตาไฟฟ้าที่ใช้อาร์คไฟฟ้าเพื่อให้ความร้อนและละลายโลหะโดยตรงในตัวเตาสุญญากาศ ก๊าซภายในเตาหลอมมีความบางและอาศัยไอของโลหะหลอมเหลวเป็นหลักเพื่อสร้างส่วนโค้ง เพื่อรักษาเสถียรภาพของส่วนโค้ง โดยทั่วไปจะมีการจ่ายกระแสตรง ตามลักษณะการถลุง มันถูกแบ่งออกเป็นเตาถลุงโลหะและเตาหล่อ ขึ้นอยู่กับว่ามีการบริโภคอิเล็กโทรด (ละลาย) ในระหว่างกระบวนการถลุงหรือไม่ อิเล็กโทรดจะถูกแบ่งออกเป็นเตาเผาแบบใช้เองและเตาเผาแบบไม่ใช้เอง การใช้งานทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่เป็นเตาเผาแบบใช้เอง เตาอาร์คสุญญากาศใช้สำหรับการหลอมเหล็กชนิดพิเศษ โลหะไวไฟ และโลหะทนไฟ เช่น ไทเทเนียม โมลิบดีนัม และไนโอเบียม
การให้ความร้อนแบบอาร์คถือได้ว่าเป็นการให้ความร้อนแบบต้านทานส่วนโค้ง ความต้านทานส่วนโค้งที่เสถียรเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการผลิตเตาเผาตามปกติ เตาอาร์คไฟฟ้ากระแสสลับมักจะใช้ไฟฟ้าความถี่พลังงาน เพื่อรักษาเสถียรภาพของส่วนโค้ง ควรมีตัวเหนี่ยวนำที่เหมาะสมในวงจรจ่ายไฟของเตาเผา อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของตัวเหนี่ยวนำสามารถลดตัวประกอบกำลังและประสิทธิภาพทางไฟฟ้าได้ การลดความถี่กระแสไฟฟ้าเป็นวิธีหนึ่งในการพัฒนาเตาอาร์คไฟฟ้ากระแสสลับ ค่าความต้านทานส่วนโค้งค่อนข้างน้อย และเพื่อให้ได้ความร้อนที่จำเป็น เตาต้องใช้กระแสไฟฟ้าจำนวนมาก ดังนั้นความต้านทานของเครือข่ายสั้นของเตาเผาควรมีค่าน้อยที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียวงจรมากเกินไป สำหรับเตาหลอมอาร์กสามเฟส จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าอิมพีแดนซ์ของทั้งสามเฟสใกล้เคียงกันเพื่อหลีกเลี่ยงโหลดสามเฟสที่ไม่สมดุล
เตาพลาสม่า
เตาไฟฟ้าที่ใช้พลาสมาที่สร้างขึ้นเมื่อก๊าซใช้งานถูกแตกตัวเป็นไอออนเพื่อให้ความร้อนหรือการหลอมละลาย อุปกรณ์ที่สร้างพลาสมามักเรียกว่าปืนพลาสมา และมีสองประเภท: ปืนพลาสมาอาร์กและปืนพลาสมาเหนี่ยวนำความถี่สูง ก๊าซที่ใช้งานจะถูกฉีดเข้าไปในปืนพลาสม่า ซึ่งติดตั้งอุปกรณ์ที่สร้างส่วนโค้งหรือสนามไฟฟ้าความถี่สูง (5-20 MHz) ก๊าซใช้งานจะถูกแตกตัวเป็นไอออนโดยการกระทำ ทำให้เกิดพลาสมาที่ประกอบด้วยอิเล็กตรอน ไอออนบวก และส่วนผสมของอะตอมและโมเลกุลของก๊าซ ระยะเท่ากัน
เตาลำแสงอิเล็กตรอน
หลังจากที่ร่างกายของลูกสาวถูกขับออกจากหัวฉีดพลาสม่า มันจะก่อตัวเป็นเปลวไฟพลาสม่าอาร์กที่มีความเร็วสูงและอุณหภูมิสูง ซึ่งมีอุณหภูมิที่สูงกว่าอาร์คทั่วไปมาก ก๊าซใช้งานที่ใช้กันมากที่สุดคืออาร์กอน ซึ่งเป็นก๊าซอะตอมเดี่ยวที่แตกตัวเป็นไอออนได้ง่ายและเป็นก๊าซเฉื่อยที่สามารถปกป้องวัสดุได้ อุณหภูมิในการทำงานสามารถเข้าถึงได้ถึง 20,000 □; ใช้สำหรับการหลอมเหล็กพิเศษ โลหะผสมไทเทเนียมและไทเทเนียม วัสดุตัวนำยิ่งยวด ฯลฯ ประเภทของเตาหลอม ได้แก่ เตาตกผลึกทองแดงระบายความร้อนด้วยน้ำ เตาแคโทดกลวง เตาพลาสมาพร้อมระบบทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำ และเตาพลาสมาพร้อมซับในวัสดุทนไฟ