工業(yè)電爐設(shè)備通常是成套的,包括電爐爐體,電力設(shè)備(電爐變壓器、整流器、變頻器等),開閉器,附屬輔助電器(阻流器、補(bǔ)償電容等),真空設(shè)備,檢測控制儀表(電工儀表、熱工儀表等),自動調(diào)節(jié)系統(tǒng),爐用機(jī)械設(shè)備(進(jìn)出料機(jī)械、爐體傾轉(zhuǎn)裝置等)。大型電爐的電力設(shè)備和檢測控制儀表等一般集中在電爐供電室。同燃料爐比較,電爐的優(yōu)點(diǎn)有:爐內(nèi)氣氛容易控制,甚至可抽成真空;物料加熱快,加熱溫度高,溫度容易控制;生產(chǎn)過程較易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化;勞動衛(wèi)生條件好;熱效率高;產(chǎn)品質(zhì)量好等。冶金工業(yè)上電爐主要用于鋼鐵、鐵合金、有色金屬等的熔煉、加熱和熱處理。
19世紀(jì)末出現(xiàn)了工業(yè)規(guī)模的工業(yè)電爐,20世紀(jì)50年代以來,由于對高級冶金產(chǎn)品需求的增長和電費(fèi)隨電力工業(yè)的發(fā)展而下降,電爐在冶金爐設(shè)備中的比額逐年上升。電爐可分為電阻爐、 感應(yīng)爐、 電弧爐、等離子爐、電子束爐等。
工業(yè)上應(yīng)用的感應(yīng)熔化爐有坩堝爐(無芯感應(yīng)爐)和熔溝爐(有芯感應(yīng)爐),見圖2感應(yīng)爐爐體結(jié)構(gòu)示意。坩堝用耐火材料或鋼制成,容量從幾公斤到幾十噸。其熔煉特點(diǎn)是坩堝中熔體受電動力作用,迫使熔池液面凸起,熔體自液面中心流向四周而引起循環(huán)流動。這種現(xiàn)象稱為電動效應(yīng),可使熔體成分均勻,缺點(diǎn)是爐渣偏向周邊,覆蓋性差。與熔溝爐比較,坩堝爐操作靈活,熔煉溫度高,但功率因數(shù)低,電耗較高。熔溝爐的感應(yīng)器由鐵芯、感應(yīng)圈和熔溝爐襯組成,熔溝為一條或兩條帶狀環(huán)形溝,其中充滿與熔池相聯(lián)通的熔體。在原理上,可以把熔溝爐看作是次級只有一匝線圈而且短路的鐵芯變壓器。感應(yīng)電流在熔溝熔體中流動,而實(shí)現(xiàn)電熱轉(zhuǎn)變。