真空自耗電弧爐的裝配和調(diào)試技術(shù)分析及應(yīng)用

摘 要：真空自耗電弧爐是工業(yè)生產(chǎn)中的重要裝備之一，在多個不同的領(lǐng)域都有應(yīng)用，真空自耗電弧爐的裝配和調(diào)試技術(shù)水平對于真空自耗電弧爐的運行質(zhì)量有直接影響。現(xiàn)著重分析了真空自耗電弧爐的裝配和調(diào)試技術(shù)，對于提高真空自耗電弧爐的裝配和調(diào)試技術(shù)水平具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：真空自耗電弧爐;裝配;調(diào)試;技術(shù)分析

0? ? 引言

真空自耗電弧爐是在真空中利用電弧來加熱熔煉金屬（自耗電極）的工業(yè)爐，自耗電極由被熔煉材料制成，在熔煉過程中它被熔化，滴進水冷結(jié)晶器中冷凝成錠。電弧是氣體的一種弧光放電，氣體弧光放電表現(xiàn)為極間電壓很低，但通過氣體的電流卻很大，有耀眼的白光，弧區(qū)溫度很高[1]。

本文首先分析了真空自耗電弧爐的基本功能和基本結(jié)構(gòu)，之后闡述了真空自耗電弧爐的裝配技術(shù)，包括各個組件的具體裝配方法，最后介紹了真空自耗電弧爐的調(diào)試技術(shù)。本文所述真空自耗電弧爐的裝配和調(diào)試技術(shù)可以在真空自耗電弧爐的實際應(yīng)用中加以推廣。

1? ? 真空自耗電弧爐概述

真空自耗電弧爐主要用來熔煉鈦等活潑金屬，也用來熔煉特殊鋼。由于是在真空狀態(tài)下熔化，金屬無氧化，無雜質(zhì)增加，可以生產(chǎn)大尺寸、大噸位的金屬錠;水冷控制的定向結(jié)晶可以消除常見的縮孔、偏析和中心疏松等缺陷，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良。目前，真空自耗電弧爐由于電極制造較難，生產(chǎn)成本較高。

2? ? 真空自耗電弧爐結(jié)構(gòu)

作為真空冶金熔煉設(shè)備的一種，真空自耗電弧爐包括機械部分與電氣控制系統(tǒng)。爐體為密閉容器，抽成真空。由爐頂通入的電極和爐底水冷結(jié)晶器通電引弧后，產(chǎn)生電弧，借電弧熱量使金屬或合金熔化，并在結(jié)晶器內(nèi)凝固。如圖1所示，爐頭可以在兩個熔煉站間移動，爐頭裝有稱重系統(tǒng)，在熔煉過程中可以持續(xù)檢測剩余電極重量;電極升降采用伺服馬達和滾珠絲杠控制，并有X-Y方向調(diào)節(jié)裝置;正負極和電纜同軸布置，以抵消電流感應(yīng)磁場;坩堝采用內(nèi)循環(huán)冷卻水系統(tǒng);熔煉過程用電子計算機自動控制。

3? ? 真空自耗電弧爐的裝配技術(shù)

3.1? ? 真空自耗電弧爐安裝前的準(zhǔn)備工作

真空自耗電弧爐在工廠進行模塊化預(yù)組裝，在安裝現(xiàn)場需要完成各個模塊總裝。在安裝前，首先要按照設(shè)計基礎(chǔ)圖檢查客戶基礎(chǔ)，使用水準(zhǔn)儀和米尺測量基礎(chǔ)尺寸和標(biāo)高，各項指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計和規(guī)范要求。設(shè)備到達現(xiàn)場，拆箱后檢查內(nèi)容包括真空自耗電弧爐的外觀檢查和內(nèi)部檢查。其中外觀檢查主要是檢查真空自耗電弧爐本體外觀有無損傷及變形，周邊是否平整無損傷，油漆是否完整無損[2];內(nèi)部檢查主要是檢查電氣裝置及元件是否齊全，是否無損傷、裂紋等缺陷。

3.2? ? 真空自耗電弧爐的裝配

對于真空自耗爐的裝配，首先進行旋轉(zhuǎn)立柱的吊裝、底板焊接和調(diào)平，旋轉(zhuǎn)立柱線性軌道垂直度是整個爐頭安裝的基準(zhǔn)，對整個爐頭平穩(wěn)上升、下降至關(guān)重要，必須調(diào)整到要求的精度;第二步進行爐室連接，爐室和旋轉(zhuǎn)立柱之間用絕緣板和絕緣套管隔開，確保可靠絕緣;第三步是驅(qū)動立柱吊裝和爐室連接，二者用絕緣板和絕緣套管隔開，確保可靠絕緣;第四步是稱重系統(tǒng)安裝，利用拉桿將稱重系統(tǒng)中心和爐室料桿孔中心對中，確保料桿和爐室同心;第五步是帶爬梯的X-Y平臺安裝;第六步進行料桿吊裝，采用手拉葫蘆勻速下降料桿，確保料桿和爐室孔的密封連接，以及波紋管不被壓縮或拉伸過長;第七步進行另外半個X-Y平臺的安裝;第八步是料桿驅(qū)動安裝;第九步進行導(dǎo)電系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣接線、冷卻水系統(tǒng)等安裝。

對于真空自耗電弧爐的電氣接線，應(yīng)排列整齊、綁扎成束，且無絞接現(xiàn)象。在活動部位應(yīng)用固定卡固定，真空自耗電弧爐內(nèi)引出及引進導(dǎo)線應(yīng)留有適當(dāng)裕度，以利于檢修。線號應(yīng)齊全，標(biāo)識正確。導(dǎo)線連接應(yīng)緊密，不傷芯線，不斷股。真空自耗電弧爐應(yīng)用專用接地線可靠接地。真空自耗電弧爐安裝完畢后，應(yīng)進行調(diào)整試驗，包括絕緣電阻測量、交流耐壓試驗及泄漏電流測量，不同電源饋線的相位、接地裝置檢查，還要核實試驗項目和標(biāo)準(zhǔn)是否符合設(shè)計要求等。真空自耗電弧爐爐體以外部分不得有裸帶電體外露，電纜出入要進行封閉處理，保證用電安全。

4? ? 真空自耗電弧爐的調(diào)試技術(shù)

真空自耗電弧爐在生產(chǎn)制造完成之后，需要先進行安裝、調(diào)試，經(jīng)過調(diào)試確認無誤之后，方可投入正常運行。調(diào)試分為冷調(diào)試和熱調(diào)試，冷調(diào)試主要調(diào)試各部分動作包括爐頭旋轉(zhuǎn)、爐頭升降、料桿快慢速升降、極限真空和泄漏率以及軟件和人機界面;熱調(diào)試主要保證爐子熔煉時控制系統(tǒng)可以正常運行，各部件能夠正常執(zhí)行控制指令，熔煉電源正常工作，冷卻水系統(tǒng)可以滿足冷卻需求。

此外，對于真空自耗電弧爐中可能會涉及的各類軟件和硬件都應(yīng)進行較為深入和詳細的檢查[3]，只有這樣才能充分保障真空自耗電弧爐安全穩(wěn)定運行。在冷調(diào)試和熱調(diào)試過程中，應(yīng)對真空自耗電弧爐系統(tǒng)的各項功能分別進行嚴格的測試，保證真空自耗電弧爐系統(tǒng)的功能能夠正常發(fā)揮。

5? ? 結(jié)語

近年來環(huán)保理念逐漸得到了人們的廣泛認可，為了提高節(jié)能環(huán)保效果，應(yīng)盡量采用較為先進的技術(shù)，真空自耗電弧爐可以從技術(shù)角度和層面為社會的節(jié)能環(huán)保作出相應(yīng)貢獻。爐體封閉熔煉，廢氣經(jīng)真空泵排出，在前級泵設(shè)置有過濾裝置，對環(huán)境無污染;內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)冷卻水循環(huán)利用，節(jié)約了用水;回收的金屬制成電極可以進行再次熔煉等，這些都擴大了真空自耗電弧爐使用的范圍。國家在真空自耗電弧爐制造技術(shù)方面的投資也相對較大，一定程度上也促進了真空自耗電弧爐行業(yè)的發(fā)展。

[參考文獻]

[1] 劉喜海，徐成海，鄭險峰.真空冶煉[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

[2] 趙輝，李明，李楠.真空自耗電弧爐控制系統(tǒng)的集散控制方案設(shè)計及實現(xiàn)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（30）：138.

[3] 張乃祿，韓凱，劉小龍，等.鈦及鈦合金真空自耗熔煉坩堝自動清洗機研制[J].鈦工業(yè)進展，2019，36（2）：38-41.

收稿日期：2020-04-08

作者簡介：范國力（1976—），男，河南新野人，工程師，研究方向：機械設(shè)計與制造。