真空自耗電弧爐的裝配和調試技術分析及應用

摘 要：真空自耗電弧爐是工業生產中的重要裝備之一，在多個不同的領域都有應用，真空自耗電弧爐的裝配和調試技術水平對于真空自耗電弧爐的運行質量有直接影響。現著重分析了真空自耗電弧爐的裝配和調試技術，對于提高真空自耗電弧爐的裝配和調試技術水平具有一定的參考價值。

關鍵詞：真空自耗電弧爐;裝配;調試;技術分析

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構，之后闡述了真空自耗電弧爐的裝配技術，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試技術。本文所述真空自耗電弧爐的裝配和調試技術可以在真空自耗電弧爐的實際應用中加以推廣。

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。由于是在真空狀態下熔化，金屬無氧化，無雜質增加，可以生產大尺寸、大噸位的金屬錠;水冷控制的定向結晶可以消除常見的縮孔、偏析和中心疏松等缺陷，產品質量優良。目前，真空自耗電弧爐由于電極制造較難，生產成本較高。

2? ? 真空自耗電弧爐結構

作為真空冶金熔煉設備的一種，真空自耗電弧爐包括機械部分與電氣控制系統。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晶器通電引弧后，產生電弧，借電弧熱量使金屬或合金熔化，并在結晶器內凝固。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，在熔煉過程中可以持續檢測剩余電極重量;電極升降采用伺服馬達和滾珠絲杠控制，并有X-Y方向調節裝置;正負極和電纜同軸布置，以抵消電流感應磁場;坩堝采用內循環冷卻水系統;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

3.1? ? 真空自耗電弧爐安裝前的準備工作

真空自耗電弧爐在工廠進行模塊化預組裝，在安裝現場需要完成各個模塊總裝。在安裝前，首先要按照設計基礎圖檢查客戶基礎，使用水準儀和米尺測量基礎尺寸和標高，各項指標應滿足設計和規范要求。設備到達現場，拆箱后檢查內容包括真空自耗電弧爐的外觀檢查和內部檢查。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，首先進行旋轉立柱的吊裝、底板焊接和調平，旋轉立柱線性軌道垂直度是整個爐頭安裝的基準，對整個爐頭平穩上升、下降至關重要，必須調整到要求的精度;第二步進行爐室連接，爐室和旋轉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;第四步是稱重系統安裝，利用拉桿將稱重系統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;第八步是料桿驅動安裝;第九步進行導電系統、真空系統、液壓系統、電氣接線、冷卻水系統等安裝。

對于真空自耗電弧爐的電氣接線，應排列整齊、綁扎成束，且無絞接現象。在活動部位應用固定卡固定，真空自耗電弧爐內引出及引進導線應留有適當裕度，以利于檢修。線號應齊全，標識正確。導線連接應緊密，不傷芯線，不斷股。真空自耗電弧爐應用專用接地線可靠接地。真空自耗電弧爐安裝完畢后，應進行調整試驗，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準是否符合設計要求等。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試技術

真空自耗電弧爐在生產制造完成之后，需要先進行安裝、調試，經過調試確認無誤之后，方可投入正常運行。調試分為冷調試和熱調試，冷調試主要調試各部分動作包括爐頭旋轉、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;熱調試主要保證爐子熔煉時控制系統可以正常運行，各部件能夠正常執行控制指令，熔煉電源正常工作，冷卻水系統可以滿足冷卻需求。

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定運行。在冷調試和熱調試過程中，應對真空自耗電弧爐系統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的功能能夠正常發揮。

5? ? 結語

近年來環保理念逐漸得到了人們的廣泛認可，為了提高節能環保效果，應盡量采用較為先進的技術，真空自耗電弧爐可以從技術角度和層面為社會的節能環保作出相應貢獻。爐體封閉熔煉，廢氣經真空泵排出，在前級泵設置有過濾裝置，對環境無污染;內循環水系統冷卻水循環利用，節約了用水;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的發展。

[參考文獻]

[1] 劉喜海，徐成海，鄭險峰.真空冶煉[M].北京：化學工業出版社，2013.

[2] 趙輝，李明，李楠.真空自耗電弧爐控制系統的集散控制方案設計及實現[J].科技創新與應用，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：機械設計與制造。