盡管自耗爐的爐型多樣化，但它們基本結(jié)構(gòu)大致是相同的。每個(gè)爐子均可由爐殼體、真空機(jī)組、電源、電極傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)、坩堝系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等構(gòu)件組成，下面分別進(jìn)行介紹。

1 爐殼體
爐殼體容納自耗電極，構(gòu)成與大氣隔離的空間。爐殼體應(yīng)能承受電極、電極桿及電極驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等裝置的質(zhì)量，具有良好的氣密性，且與結(jié)晶器連接方便，便于熔煉操作。
2 真空機(jī)組
真空機(jī)組的作用是對密閉的爐體和結(jié)晶器構(gòu)成熔煉所需的真空，即使在爐料大量放氣出現(xiàn)輝光放電時(shí)，也能保證在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常狀態(tài)，因此它必須具有足夠高的抽氣速度，應(yīng)使?fàn)t體在30~45min的時(shí)間內(nèi)由大氣壓抽到所需的真空度。熔煉鈦（和鋯）所需的真空度為0.67~1.3Pa.熔煉爐配置的真空系統(tǒng)通常用油增壓泵和羅茨泵作為主泵，串聯(lián)一羅茨泵，再用機(jī)械泵作預(yù)抽泵。自耗爐典型的真空機(jī)組配置如圖1-23所示。

油增壓泵在1.3~0.13Pa的壓力范圍內(nèi)有較大抽速，抽除氫的效率約比抽空氣大1倍；羅茨泵啟動(dòng)和停止迅速，電機(jī)功率小，在133~0.13Pa的壓力范圍內(nèi)有較大抽速，即使?fàn)t子進(jìn)水的情況下也能繼續(xù)工作。這是兩種常用的真空泵的特點(diǎn)。
3 電源
電源是為真空自耗電弧熔煉提供能源的裝置，通常采用直流電源。自耗電弧熔煉對電源的基本要求是：在低電壓下能提供大電流，近恒電流的良好下垂特性，短路時(shí)過載電流值小，能承受短時(shí)間過載而不喪失工作特性。真空自耗電弧爐一般不采用交流電源，因?yàn)榻涣麟娫措娏鞯闹芷谛宰兓闺娀‘a(chǎn)生不穩(wěn)定。目前工業(yè)上使用的真空自耗凝殼爐都采用帶有飽和電抗器的硅整流柜，以獲得大的熔池，使75%~80%具有一定過熱度的鈦金屬液能澆注出來，滿足逐漸成形的要求。圖1-24所示為半導(dǎo)體硅整流器的特性曲線。這種電源不僅能夠滿足上述的各種基本要求，而且還具有工作效率高、操作容易的優(yōu)點(diǎn)。為減少供電損失，熔煉主要電源應(yīng)安裝在距爐子最近的位置，而且從電源到爐子最好采用對稱連接，以減少線路磁場對電弧的偏轉(zhuǎn)作用。

4 電極傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)
電極傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)是在熔煉和裝爐過程中用以調(diào)節(jié)及傳動(dòng)電極桿升降的機(jī)構(gòu)。要求它在熔煉過程中能調(diào)節(jié)電極進(jìn)給速度，以維持正常的弧光放電過程。在發(fā)生短路時(shí)能在0.2s的時(shí)間內(nèi)迅速提升電極，消除短路恢復(fù)正常熔煉；在發(fā)生輝光放電和邊弧時(shí)能迅速下降電極保證正常熔煉，并且有較高的電極提升速度進(jìn)行裝爐操作，提高生產(chǎn)效率。
電極傳動(dòng)有雙電動(dòng)機(jī)單式差動(dòng)和多電動(dòng)機(jī)復(fù)式差動(dòng)兩種形式。

雙電動(dòng)機(jī)單式差動(dòng)是由一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)和一臺(tái)交流變頻電動(dòng)機(jī)構(gòu)成（見圖1-25(a)),熔煉過程中電極桿升降采用交流變頻電機(jī)和直流電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)差動(dòng)減速器來實(shí)現(xiàn)，可分為兩種控制方式：
（1)交流電動(dòng)機(jī)參與工作，并將開關(guān)扳在交流電動(dòng)機(jī)的快速擋上，使得電極快速提升或下降。
（2)直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)差動(dòng)升降控制方式。調(diào)節(jié)接入交流變頻電機(jī)的變頻器，交流電動(dòng)機(jī)變頻工作，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)通過差動(dòng)減速器使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)差速傳動(dòng)，帶動(dòng)電極桿上升或下降，使電極正常熔煉。
而多電動(dòng)機(jī)復(fù)式差動(dòng)（工業(yè)上大多采用三電機(jī)傳動(dòng)）是由兩臺(tái)轉(zhuǎn)向相反的直流電動(dòng)機(jī)和一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)構(gòu)成（見圖1-25（b)),熔煉過程中電極桿升降采用兩臺(tái)轉(zhuǎn)向相反的直流電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)差動(dòng)減速器來實(shí)現(xiàn)的，也可分為兩種控制方式：

兩臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)差動(dòng)升降控制方式。轉(zhuǎn)速方向相反的兩臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)通過差動(dòng)減速器差動(dòng)傳動(dòng)，帶動(dòng)電極桿上升或下降，使電極正常熔煉。

交流電動(dòng)機(jī)快速升降控制方式。開爐熔煉前為提高生產(chǎn)效率，在進(jìn)行裝卸電極操作時(shí)，只有交流電動(dòng)機(jī)參與工作，并將開關(guān)扳在交流電動(dòng)機(jī)的快速擋上，使得電極桿快速提升或下降；熔煉過程中若發(fā)生短路，則直接用交流電動(dòng)機(jī)快速提升電極桿消除短路，恢復(fù)正常熔煉。電極的傳動(dòng)是通過滾珠絲杠和電極桿實(shí)現(xiàn)的。
熔煉過程中電弧長度的自動(dòng)控制是通過電極升降調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的。電極升降的自動(dòng)控制調(diào)節(jié)有：電壓信號(hào)、脈沖信號(hào)和恒速熔煉調(diào)節(jié)方式等。
電壓信號(hào)調(diào)節(jié)是最普通和廣泛使用的電極升降調(diào)節(jié)方式。圖1-26所示為電壓信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓升降的原理。電壓信號(hào)調(diào)節(jié)控制的可靠性差，因?yàn)殡娀‰妷号c弧長并非線性關(guān)系，在熔煉過程中出現(xiàn)輝光放電時(shí)，控制系統(tǒng)有時(shí)甚至無反應(yīng)，因此這種控制方式不能單獨(dú)使用，而應(yīng)與其他方式配合使用。

第二種電極升降調(diào)節(jié)方式是脈沖信號(hào)弧長調(diào)節(jié)方式。它的信號(hào)取自鈦滴下降瞬間造成的電弧電壓波動(dòng)，而電弧電壓波動(dòng)的頻率和振幅與弧長成反比，因此這種調(diào)節(jié)方式只在熔煉進(jìn)入正常狀態(tài)下才有效。由于弧長的變化對電弧電壓的影響較大，因此該調(diào)節(jié)方式也不宜單獨(dú)使用，需與其他方式配合使用。

第三種電極升降調(diào)節(jié)方式是恒速熔煉調(diào)節(jié)方式。早期的恒速熔煉調(diào)節(jié)方式是控制恒定的輸入功率，達(dá)到恒速熔煉，但隨著熔煉的進(jìn)行，自耗電極溫度上升，導(dǎo)致熔化速度加快，因此恒功率輸入只能近似地實(shí)現(xiàn)恒速熔煉。當(dāng)前恒速熔煉調(diào)節(jié)方式的最新發(fā)展是采用重量傳感器（又被稱為電極稱量系統(tǒng)）。在熔煉過程中連續(xù)地監(jiān)測剩余自耗電極的重量，通過計(jì)算機(jī)分析并控制輸入功率，達(dá)到恒速熔煉的自動(dòng)控制。
不管選用上述三種電極升降調(diào)節(jié)方式中的哪一種，都是為了保證異常狀態(tài)下快速調(diào)節(jié)電極升降速度，使設(shè)備盡快恢復(fù)正常熔煉狀態(tài)，因此在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，通常都在控制系統(tǒng)中加入手動(dòng)快速提升按鈕，人工直接控制交流電機(jī)升降電極，當(dāng)弧長恢復(fù)正常后，再轉(zhuǎn)入選定的電極升降調(diào)節(jié)方式。
5 坩堝系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)
坩堝也稱為結(jié)晶器，它是自耗爐的核心部件，為鑄錠結(jié)晶的空間。坩堝系統(tǒng)由坩堝、底座、水套和磁場線圈構(gòu)成。坩堝應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電和氣密性，通常由厚壁銅管構(gòu)成，常見的兩種結(jié)構(gòu)形式如圖1-27所示，其中以圖1-27(a)型應(yīng)用較廣泛。中小型爐水套常和坩堝組裝在一起，大型爐水套與坩堝是分離的。
冷卻系統(tǒng)是自耗爐保證安全生產(chǎn)的命脈，特別是坩堝系統(tǒng)的冷卻水套，如果短暫的停水都可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故發(fā)生。因此需要有十分可靠的冷卻系統(tǒng)，以保證熔煉過程連續(xù)供水。冷卻系統(tǒng)包括保安水源和供水系統(tǒng)。保安水源應(yīng)提供含礦物質(zhì)少的軟質(zhì)凈水，以防沉淀堵塞管道導(dǎo)致供水中斷。供水系統(tǒng)要保證提供熔煉過程中足夠壓力和流量的水。保安水源的儲(chǔ)水量要保證使鑄錠冷卻到安全溫度以下。冷卻系統(tǒng)還要冷卻電極桿、電纜、真空機(jī)組和爐室。為保持爐室干燥，防止?fàn)t室在敞開期間結(jié)露和吸潮，可設(shè)附加溫水系統(tǒng)，水溫通常為30~40℃.
磁場線圈裝置由纏繞在冷卻水套內(nèi)層的電源線圈及控制系統(tǒng)構(gòu)成。磁場線圈可用直流電源也可用交流電源，一般應(yīng)產(chǎn)生800~20000安匝的磁場。為減少發(fā)熱，磁場線圈通常都浸在水中。

6 儀器及其他
為減少熔煉過程中可能出現(xiàn)的爆炸所造成的損失，真空自耗電弧爐均采用遙控操作，在操作室內(nèi)配有一系列監(jiān)測裝置，這些裝置包括觀測裝置和計(jì)量指示記錄及繼電保護(hù)儀器等。觀測裝置包括電視或光學(xué)潛望鏡。

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