Valokaarityhjiöuuni - laite korkeiden lämpötilojen saamiseksi metallien sulattamiseksi tyhjiössä sähkökaaren energialla.
Tällaisten tarkkuusteollisuudenalojen, kuten avaruus-, raketti-, ydinvoima- jne., ilmaantumisen myötä tyhjiöuunit ovat yleistyneet. Uuneja käytetään korkealaatuisten ja seostettujen terästen sulattamiseen: ruostumattomat, rakenne-, kuulalaakeroidut , tulenkestävät ja lämmönkestävät metalliseokset .
Tyhjiökaariuunit mahdollistavat sellaisten etujen saavuttamisen, kuten kaasujen ja ei-metallisten sulkeumien alhainen pitoisuus seoksessa, harkon korkea tasaisuus ja tiheys nestemäisen metallin suunnatusta kiteytymisestä johtuen ja parantavat merkittävästi metallin ominaisuuksia. .
Tyhjiöuuneissa niiden suunnittelun (vesijäähdytteisen rungon ja ruostumattoman teräksen käyttö) ansiosta on mahdollista saavuttaa erityisolosuhteet: korkeimmat lämpötilat 2000 ° C asti ja korkeat paineet. Uuneissa oleva tyhjiö mahdollistaa laajan valikoiman lämpökäsittelyjä: kuivaamisen, sintrauksen, sulatuksen jne. Lämpötilaa voidaan ohjata sekä manuaalisesti että säätimen avulla.
1800-luvun lopulla metallurgia alkoi yhä enemmän käyttää sähkövirran energiaa korkealaatuisimpien metalliseosten saamiseksi. Sähkökaaren ja metallien sulamismahdollisuuden löytäminen liittyy venäläisen fyysikon V. V. Petrovin nimeen, vuonna 1802 hän loi suurimman galvaanisen akun kupari-sinkkikennoista. Ranskalainen insinööri Pichon sai patentin ensimmäiselle sähkötermiselle uunille vuonna 1853.
Vuonna 1898 ranskalainen P. Erou sai patentin sähköuunille, jonka elektrodit sijaitsevat kylvyn yläpuolella.
Vuonna 1909 Venäjällä aloitettiin teräksen teollinen tuotanto sähköuuneissa, ensimmäisenä vuonna sulatettiin 190 tonnia korkealaatuista terästä Erun suunnittelemassa kaariuunissa, joka sijaitsee Obuhovin tehtaalla Pietarissa. Vuonna 1911 sulatettiin jo 1 120 tonnia, ja vuonna 1913 Venäjän tehtailla toimi jo 4 uunia, jotka tuottivat 3 500 tonnia terästä vuodessa.
Vuonna 1915 Permin Motovilikhan tehdas lanseerasi venäläisten insinöörien S. S. Steinbergin ja A. F. Gramolinin luoman ensimmäisen terässulattavan yksivaiheisen vastusuunin, jonka kylpylämpö oli sen yläpuolella sijaitsevista hiilisauvista. Jatkossa samanlaiset uunit suorittivat menestyksekkäästi sotilastilauksia ensimmäisen maailmansodan aikana.
Valokaariuuneissa lämpöenergiaa vapautuu sähkökaaresta, joka on yksi kaaripurkauksen muodoista kaasuissa. Näin pienellä kaaritilavuudella voidaan saavuttaa erittäin korkeita lämpötiloja tilavuuden tehon keskittymisen vuoksi. Valokaaren korkea lämmön ja tehon pitoisuus mahdollistaa metallin kuumentamisen lyhyessä ajassa. On olemassa 2 tyyppiä uuneja, suora ja epäsuora toiminta. Suoravaikutteisissa uuneissa kaari palaa metallin ja elektrodin välillä, epäsuoran vaikutuksen uuneissa metalli kuumennetaan säteilyllä, kaari palaa elektrodien välissä. Lämmönsiirtoolosuhteet ovat paljon paremmat suoratoimisissa uuneissa, jolloin kuuma piste on mahdollisimman lähellä metallia. Osa korkean lämpötilan vyöhykkeen lämmöstä imeytyy metalliin, uunin katolla on suojavaikutus, joka mahdollistaa enemmän tehon keskittämisen kaariin ja lämpenemisen onnistuneesti korkeisiin lämpötiloihin. Suoravaikutteisia kaariuuneja ei käytetä laajalti kalliiden metallien sulattamiseen alhaisella haihtumislämpötilalla, koska haihtuminen tapahtuu lähellä metallin pintaa. Mutta korkeammat haihtumislämpötilat ja rautametallien alhaisemmat kustannukset tekevät suoravaikutteisen uunin haitasta merkityksettömän, kun otetaan huomioon tämän tyypin edut, kuten korkean lämpötilan käsittelyn mahdollisuus ja suurempi tuottavuus.
Valokaariuuneja käytetään laajalti rautametallurgiassa ja ferroseosteollisuudessa. Tyhjiökaariuuneja on kahden tyyppisiä, kuluvia ja ei-kuluvia elektrodeja. Ensimmäisessä tyypissä kaari palaa kulutuselektrodin ja metallikylvyn välillä, toisessa grafiittielektrodin ja sulan metallin välillä.
Edut: mahdollisuus metallien ei-hapettavaan kuumentamiseen; monissa tapauksissa matalapaineisen uuniympäristön käyttö suojaavien ja inerttien kaasujen sijaan on taloudellisempaa; metallin korkean puhtauden varmistaminen tyhjiön ansiosta; uunin käyttölämpötilan nousu johtuen lämmittimien suojauksesta hapettumiselta - ei nestemäisen metallin kosketusta keraamisiin materiaaleihin.
Haitat: metallin rajoitettu viipymäaika nestemäisessä tilassa, mikä vähentää merkittävästi tyhjiön jauhatuskykyä.
| Uunit | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Lämmitys | |||||||||||
| Lämmitys ja ruoanlaitto | |||||||||||
| keittiö | |||||||||||
| Teollinen |
| ||||||||||