Werkingsprincipe van vacuümontgassing in vacuüm elektrische boogovens

Een vacuüm elektrische boogoven is een industriële oven die de principes van vacuümsmelten benut om metalen te raffineren. Deze oven werkt in een vacuümomgeving en maakt gebruik van een hoogstroom, laagspanning korte boog voor het smeltproces.

Grondbeginselen van vacuümboogontlading

De vacuümboogoven werkt volgens het principe van gasboogontlading. In deze opstelling is de spanning tussen de elektroden opmerkelijk laag, maar de stroom die door het gas gaat is aanzienlijk, wat resulteert in een extreem hoge temperatuur in de boogzone, ongeveer 5000K. Deze grote stroomdichtheid is afkomstig van thermische emissie en zelfemissie van elektronen. Specifiek vormt zich een laag positieve ionen rond de negatieve elektrode, waardoor een sterk elektrisch veld ontstaat dat de kathode aanzet tot het automatisch uitzenden van elektronen. Deze elektronen botsen met gasmoleculen tussen de elektroden, waardoor ze worden geïoniseerd en extra positieve ionen en secundaire elektronen worden gegenereerd. Onder invloed van het elektrische veld botsen deze geladen deeltjes respectievelijk met de kathode en anode, waardoor intense hitte ontstaat. De temperatuur van de kathode blijft lager dan die van de anode, omdat een deel van de energie wordt verbruikt bij elektronenemissie. Bovendien draagt de recombinatie van sommige positieve ionen en elektronen bij aan de hoge temperaturen die worden waargenomen.

Operationele parameters van vacuümsmelten

Vacuümsmelten maakt doorgaans gebruik van een boogspanning variërend van 22 tot 65 volt, met een bijbehorende booglengte van 20 tot 50 millimeter (de laatste van toepassing voor grotere ingots). Deze korte boogwerking is kenmerkend voor vacuüm elektrische boogovens en zorgt voor efficiënte en gecontroleerde smeltprocessen.

Historische ontwikkeling en industriële toepassingen

Sinds het succesvolle experiment met het smelten van platina draad in 1839, duurde het meer dan een eeuw voordat onderzoekers begonnen met het onderzoeken van het smelten van vuurvaste metalen. In 1953 werden vacuüm elektrische boogovens geïntroduceerd in de industriële productie. In 1956 gebruikten de Verenigde Staten en verschillende Europese landen nog steeds niet-verbruikbare ovens voor het smelten van titanium, terwijl 1955 het begin markeerde van verbruikbare ovens voor staalproductie. Rond 1960 overtrof het gewicht van stalen ingots geproduceerd door verbruikbare ovens 30 ton, wat een aanzienlijke vooruitgang in het veld betekende. Momenteel zijn de vacuüm verbruikbare ovens die door Kangsai Company worden vervaardigd een voorbeeld van deze ontwikkelingslijn, met gedeelde hoofdvoedingen, vacuümsystemen en automatische controlesystemen tussen twee ovens om de productie-efficiëntie en de benutting van apparatuur te verbeteren.

Voordelen van vacuümwarmtebehandeling

Het warmtebehandelen van werkstukken of materialen in een vacuümomgeving biedt talrijke voordelen. Het verlengt de levensduur van gereedschappen en mallen door oxidatie en decarburatie te voorkomen, wat resulteert in een heldere oppervlakteafwerking, minimale vervorming, energiebesparing en vervuilingsvrije operaties. Bovendien kan vacuümwarmtebehandeling de mechanische en metallurgische eigenschappen van materialen veranderen, waardoor hun algehele prestaties worden verbeterd.

Voordelen van vacuümsmeltovens

Vacuümsmeltovens worden voornamelijk gebruikt voor het smelten van reactieve en onoplosbare metalen, harde legeringen, magnetische materialen en roestvrij staal. Deze ovens werken onder lage druk (decompressie) omstandigheden en bieden verschillende voordelen:

1. Gasverwijdering: Vacuümomgevingen vergemakkelijken de verwijdering van geadsorbeerde gassen en bevorderen aanzienlijke krimp in de latere stadia van het smelten.
2. Onzuiverheden zuivering: Vacuüm helpt onzuiverheden zoals silicium, aluminium, magnesium, calcium en hun oxiden te elimineren, waardoor het materiaal wordt gezuiverd.
3. Verbeterde bevochtigbaarheid: Vacuüm verbetert de bevochtigbaarheid van het smelten in de vloeibare fase, wat helpt bij krimp tijdens het smeltproces en de structuur van de legering verfijnt.
4. Inerte omgeving: Wanneer andere primaire of inerte gassen ongeschikt zijn, of wanneer materialen gevoelig zijn voor decarburatie en carburatie, biedt een vacuümsmeltoven een ideale oplossing.
5. Verminderde vervuiling: Vacuümsmelten minimaliseert productverontreiniging door schadelijke atmosferische componenten zoals water, zuurstof en stikstof. Het bereiken van een dauwpunt van -40°C in elektrolytische waterstof is bijvoorbeeld een uitdaging, terwijl vacuümsmelten bij een paar honderd Pa equivalent dit niveau van zuiverheid bereikt.

Kortom, vacuüm elektrische boogovens bieden een geavanceerde en efficiënte manier om metalen te smelten, waarbij de principes van vacuümboogontlading worden benut om superieure materiaaleigenschappen en productie-uitkomsten te bereiken.

 Wij zijn een professionele fabrikant van elektrische ovens. Voor verdere vragen, of als u ondergedompelde boogovens, elektrische boogovens, panraffinageovens of andere smeltapparatuur nodig heeft, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen via  susan@aeaxa.com