Zasada działania odgazowywania próżniowego w próżniowych piecach łukowych

A próżniowy piec łukowy to piec przemysłowy, który wykorzystuje zasady topienia łukowego w próżni do rafinacji metali. Działając w środowisku próżniowym, piec ten wykorzystuje łuk krótki o wysokim natężeniu i niskim napięciu do procesu topienia.

Podstawy wyładowania łukowego w próżni

Piec łukowy próżniowy działa na zasadzie wyładowania łukowego gazowego. W tym ustawieniu napięcie między elektrodami jest zauważalnie niskie, jednak prąd przepływający przez gaz jest znaczny, co skutkuje ekstremalnie wysoką temperaturą w strefie łuku, wynoszącą około 5000K. Ta duża gęstość prądu pochodzi z emisji termoelektronowej i samoemisji elektronów. W szczególności warstwa jonów dodatnich tworzy się wokół elektrody ujemnej, tworząc silne pole elektryczne, które skłania katodę do automatycznego emitowania elektronów. Elektrony te zderzają się z cząsteczkami gazu między elektrodami, jonizując je i generując dodatkowe jony dodatnie i elektrony wtórne. Pod wpływem pola elektrycznego te naładowane cząstki zderzają się odpowiednio z katodą i anodą, wytwarzając intensywne ciepło. Temperatura katody pozostaje niższa niż temperatura anody, ponieważ część energii jest zużywana na emisję elektronów. Dodatkowo rekombinacja niektórych jonów dodatnich i elektronów przyczynia się do wysokich obserwowanych temperatur.

Parametry operacyjne topienia łukowego w próżni

Topienie łukowe w próżni zazwyczaj wykorzystuje napięcie łukowe w zakresie od 22 do 65 woltów, z odpowiadającą długością łuku od 20 do 50 milimetrów (to ostatnie dotyczy większych wlewków). Ta krótka praca łukowa jest charakterystyczna dla próżniowych pieców łukowych, zapewniając wydajne i kontrolowane procesy topienia.

Rozwój historyczny i zastosowania przemysłowe

Od udanego eksperymentu topienia drutu platynowego w 1839 roku, naukowcom zajęło ponad sto lat, aby rozpocząć badania nad topieniem metali ogniotrwałych. W 1953 roku próżniowe piece łukowe zostały wprowadzone do produkcji przemysłowej. Do 1956 roku Stany Zjednoczone i kilka krajów europejskich nadal wykorzystywały piece niezużywalne do topienia tytanu, podczas gdy rok 1955 zapoczątkował pojawienie się pieców zużywalnych do produkcji stali. Około 1960 roku waga wlewków stalowych produkowanych przez piece zużywalne przekroczyła 30 ton, co sygnalizowało znaczny postęp w tej dziedzinie. Obecnie piece zużywalne próżniowe produkowane przez firmę Kangsai stanowią przykład tej trajektorii rozwoju, charakteryzując się wspólnymi głównymi zasilaczami, systemami próżniowymi i automatycznymi systemami sterowania między dwoma piecami w celu zwiększenia wydajności produkcji i wykorzystania sprzętu.

Korzyści z obróbki cieplnej w próżni

Obróbka cieplna przedmiotów obrabianych lub materiałów w środowisku próżniowym oferuje liczne zalety. Wydłuża żywotność narzędzi i form, zapobiegając utlenianiu i odwęgleniu, co skutkuje jasnym wykończeniem powierzchni, minimalną deformacją, oszczędnością energii i bezemisyjną eksploatacją. Ponadto obróbka cieplna w próżni może zmienić właściwości mechaniczne i metalurgiczne materiałów, poprawiając ich ogólną wydajność.

Zalety próżniowych pieców topialniczych

Próżniowe piece topialnicze są przede wszystkim wykorzystywane do topienia metali reaktywnych i nierozpuszczalnych, twardych stopów, materiałów magnetycznych i stali nierdzewnej. Działając w warunkach niskiego ciśnienia (dekompresji), piece te oferują kilka korzyści:

1. Usuwanie gazu: Środowiska próżniowe ułatwiają usuwanie zaadsorbowanych gazów i promują znaczące skurcze w późniejszych etapach topienia.
2. Oczyszczanie zanieczyszczeń: Próżnia pomaga w eliminacji zanieczyszczeń, takich jak krzem, glin, magnez, wapń i ich tlenki, oczyszczając materiał.
3. Zwiększona zwilżalność: Próżnia poprawia zwilżalność topienia w fazie ciekłej, wspomagając skurcz podczas procesu topienia i uszlachetniając strukturę stopu.
4. Obecność obojętnego środowiska: Gdy inne gazy pierwotne lub obojętne są nieodpowiednie lub gdy materiały są podatne na odwęglanie i nawęglanie, próżniowy piec topialniczy stanowi idealne rozwiązanie.
5. Zmniejszone zanieczyszczenie: Topienie w próżni minimalizuje zanieczyszczenie produktu szkodliwymi składnikami atmosferycznymi, takimi jak woda, tlen i azot. Na przykład osiągnięcie punktu rosy -40°C w wodorze elektrolitycznym jest trudne, podczas gdy topienie w próżni przy kilku setkach Pa równoważnie osiąga ten poziom czystości.

Podsumowując, próżniowe piece łukowe oferują wyrafinowane i wydajne środki topienia metali, wykorzystując zasady wyładowania łukowego w próżni do uzyskania doskonałych właściwości materiałowych i wyników produkcji.

 Jesteśmy profesjonalnym producentem pieców elektrycznych. W przypadku dalszych pytań lub jeśli potrzebujesz pieców łukowych zanurzonych, pieców łukowych elektrycznych, pieców do rafinacji kadziowej lub innego sprzętu do topienia, nie wahaj się skontaktować z nami pod adresem  susan@aeaxa.com