真空自耗炉知识

ZH—0.001型真空自耗电极电弧炉主要用于熔炼钛、铌、锆等活泼金属和钨、钼等难熔金属，除此之外，也用来熔炼铁基、镍基、钴基等合金材料。

其特点是可以进行高温，高速熔化，脱气效果显著，熔融金属不受耐火材料污染，能够减少金属中的非金属夹杂物。由于本设备采用了比较新式的电控系统，电极升降即可以手动控制，又可以自动控制，均匀调节熔化速度：追踪灵敏，没有扰动，运行可靠。

本设备型号意义；Z-“真空”H-“自耗电弧”

0.001-“锭重”（以钛计）“吨”。

本设备适合于下列条件工作：

1．环境温度在5~40℃范围内。

2．海拔不超过1400米。

3．相对湿度不超过90%。

4．在没有剧烈震动和颠簸，没有导电尘埃，爆炸性气体和能破坏金属及绝缘的腐蚀性气体的房间。

二、主要技术数据

1．熔炼金属量：1kg（以钛计）

2．工作电压：20~45V

3．最大工作电流：1200A

4．极限真空度：6.6X10-3Pa。

5．熔炼前真空度：1.33X10-2Pa

6.压升率：<4 Pa/H。

7．自耗电极规格：Ø25~Ø40X400mm。

8．铸锭规格：Ø60X100mm。

9．冷却水消耗量：6m3/H。

10．冷却水进口水压：2.5~3.5kg/cm2。

11．冷却水进口水温：<25℃。

12．操作，控制交流电源为三相四线制380/220V，50HZ。

三、工作原理

ZH-0.001真空自耗电极电弧炉是利用压制成的被熔金属棒料，在真空或保护气氛下进行熔炼的。在工作过程中金属棒料本身作为上电极（负极），在电流电源作用下与置于结晶器中的下电极（正极）产生电弧，利用电弧的高温使上电极本身熔化，并在水冷结晶器中被迅速冷却凝固，而得到金属或合金的锭子。

四、结构概述

ZH-0.001真空自耗电极电弧炉主要由九个部分组成：炉体、上电极升降机构、结晶器、下电极装置、底架及操作台、真空系统、水冷系统、电控系统和直流电源等。

1、炉体是一个立式圆筒形容器，炉体顶盖上装有观察装置。

炉体的右侧面为排气口，与真空系统连接。在炉体的后侧面设有炉门，其上有视察窗，便于安装上电极和观察熔炼情况。此外在炉体的左侧面设有防爆孔，以备意外发生而保护设备和人身的安全。

2、极杆及升降机构：上电极杆由紫铜管制成，其中通水冷却，电极杆下端用夹头固定自耗电极。电极杆上端被升降机构卡箍卡住，两者之间用绝缘套筒绝缘，

由差动减速器及滚珠丝杠转动，使上电极杆上升或下降。直流电源的负极由软电缆及卡箍接至上电极。

3、结晶器：由紫铜等材料制造成双层内通水冷却的圆柱形容器，上部安装在炉体上，并与炉体绝缘，下部与下电极连接，并且绝缘结晶器内光滑并有锥度，即上口小下口大，便于结晶的金属锭由结晶器内拉出。

4、下电极及拖锭装置：下电极为通水冷却的正电极，上端有孔，用销固定由熔炼金属材料做成的电极板。直流电源的正极通过软电缆及卡箍通到下电极上，通过法兰，密封紧固在结晶器下部；下电极下端由拖锭装置的卡箍卡住，由电机通过减速机及螺杆传动，使下电极上升或下降。

5、架及操作台部分：底架用于支撑炉体，其底脚有4个基础螺孔，可牢固的安装在基础上。在底架的右侧设有托架，操作人员可站在工作台上，进行控制操作和观察炉内熔炼情况。

6、系统：主要由ZK-300油增压扩散泵一台，RTO-150罗茨泵和2X-70旋片真空机械泵各一台，以及相应的气动阀门，真空管道等组成。真空测量采用柜式数显真空计，安装在控制柜面板上。

7、冷却水系统：冷却水由冷却水总管集中上水和回水。分别接到下列各点：上电极杆，下电极杆，结晶器，油增扩泵，罗茨泵，旋片泵，直流电源等部位。冷却水的入口水压为2.5～3.5kg/cm2消耗量为6立方米/小时。为了保证水源的可靠，建议用户在厂房内设置距地面高4米的水箱一个。冷却水的排水汇集于地下水池或水箱中，由水泵完成回送水的开路循环。

8、电控系统：主要采用PLC可编程控制器对各控制元件进行连锁控制。由于控制上电极杆的手动和自动升降，拖锭装置的升降；真空系统的气动与电动操作及各种保护信号等。使整套设备可实现自动和手动的两种控制。详细操作请见电控使用说明书。

五、安装及调试

1．拆箱时应慎重，不得损伤部件的表面：并按箱内的清单查点零部件是否齐全。2．参照安装基础及平面布置图，结合用户情况先将底架安装在基础上。

3．将保持真空的炉体，Ø300真空阀和ZK-300油增扩泵的组合件用起重大于1.5吨的起重设备吊起并放在底架上，调整好后紧固各处连接螺栓。

4．清扫所有真空管道，并按本设备的总装图的要求将RTO-150罗茨泵，2X-70泵及各种真空阀门，真空管道等连接好，密封紧固好，同时将排气管接上通到室外（排气管用户自备）。

5．浇注各部基础螺孔以固定设备基脚位置。

6．连好水冷系统各部胶管，并接好上，下水管路（上，下水管路及水泵由用户自备）。

7．破坏炉体真空后，装好上部电极升降机构和下部拖锭装置。

8．然后清洗炉体内表面及各部表面，并用风泵通风吹净吹干后，紧固好各部的导线。

9．清洗各部润滑表面及上电极杆表面。

10．将直流电源柜，控制柜，操作箱等，按成套布置图要求安装好，并联好各部的导线。

11．进行各部的调试：

（1）炉体中心与地平面的不垂直度，每米长度内不超过0.5mm。

（2）结晶器与炉体连接后，与炉体中心不同心度，每米不得超过1mm。

（3）上电极杆在升降运行中，下端不应有大于3毫米的摆动。

（4）电极升降机构两导柱对炉体中心的平行度每米误差不超过1mm。

（5）对所有行程限位装置都要按规定进行调整无误。

（6）对所有活动部位的装置，都要调整试运行，保证灵活可靠，且密封性好。

六、检查试验成套设备安装后，应进行逐步的检查与试车，确定各部位良好后，才可投入运行。

1、熔炼前的检查与试验：

（1）电源部分：按电源设计制造单位规定，以其产品说明书进行检查及试车。（2）水冷系统的通水试验：各部连接管连通后按规定的水压通水，使各部畅通并无漏水现象。

（3）真空系统：对其各种阀门和真空泵进行检查，看其接线是否正确，动作是否灵活可靠：油的牌号和数量是否符合要求等检查试验。

（4）控制系统的检查试验，按其使用说明书的要求进行。

（5）绝缘电阻的测定：在温度为20℃的大气压下（相对湿度小于90%），用500伏兆欧表测量各带电部分之间及对地之绝缘电阻和耐受工频电压1分钟应符合下列规定：

a.上电极对炉体：≥0.5兆欧，1000伏

b.下电极对炉体：≥0.5兆欧，1000伏

c.结晶器对炉体：≥0.5兆欧，1000伏

d.各电机线路对炉体：≥0.5兆欧，2000伏

e.各泵，阀对炉体：≥0.5兆欧，2000伏

f.其他电线路导线对电线套管：≥0.5兆欧，2000伏

（6）上电极杆，下电极杆，结晶器三条中心应重合但其相互最大偏离度不大于1.0mm。

（7）真空压升率和极限真空度的试验：通过以上的检查无误后，可进行真空试验。抽真空时是先启动2X-70旋片泵，再启动RTO-150罗茨泵，予真空达到6Pa 时，再启动ZK-300油增扩泵（首先加热约20分钟或按其说明书要求进行）。在此过程中要进行炉内压升率和极限真空度的测量实验；合格后方可进行熔炼。停止抽真空时，应先停ZK-300油增扩泵，再停RTO-150罗茨泵，最后停2X-70旋片泵。

七、试车与停车

经过熔炼前的检查，试验无误后可以试车熔炼。

1、先接通电源，之前各开关均应处在开路位置。

2、给各真空泵的水路接通，进行抽真空，然后接通各冷却点的水路，做好熔炼前的准备。

3、度达到要求后，开始试车熔炼。

4、停车时：待熔炼结束后，先停止抽真空，再破坏真空，然后松开下电极与结晶器的连接螺栓，开动拖锭装置，将锭子拖出。

5、10分钟后停止机械泵的冷却水。

6、40分钟后停止ZK-300油增扩泵的冷却水。