November 7, 2025
Sự Hình Thành và Cấu Trúc của Lò Hồ Quang Điện DC
Giới thiệu về Lò Hồ Quang Điện
Lò hồ quang điện là một thiết bị luyện kim sử dụng nhiệt lượng lớn do hồ quang điện tạo ra để nung chảy và tinh luyện kim loại. Bên trong lò, một hoặc nhiều hồ quang được duy trì. Thông qua phóng điện hồ quang, năng lượng điện được chuyển đổi hiệu quả thành năng lượng nhiệt cần thiết để nung nóng và xử lý vật liệu nạp. Nhiệt độ cực cao của hồ quang, kết hợp với mật độ công suất cao, hiệu suất điện nhiệt tuyệt vời và sự dễ dàng tương đối trong việc kiểm soát môi trường và hoạt động của lò, làm cho lò hồ quang trở thành một công cụ công nghiệp đa năng. Nó đặc biệt phù hợp để nung chảy các kim loại chịu lửa và sản xuất các vật liệu đặc biệt cao cấp.
Phân loại Lò Hồ Quang Điện
Lò hồ quang công nghiệp chủ yếu được phân loại thành ba loại dựa trên cách hồ quang tương tác với vật liệu nạp:
1. Lò Hồ Quang Trực Tiếp: Hồ quang được tạo ra trực tiếp giữa (các) điện cực và vật liệu nạp kim loại, làm nóng nó thông qua va chạm trực tiếp. Loại này bao gồm:
Lò Hồ Quang Ba Pha AC Chế Tạo Thép
Lò Hồ Quang Điện DC (Dòng Điện Một Chiều)
Lò Hồ Quang Điện Điện Cực Tiêu Thụ Chân Không (VAR)
2. Lò Hồ Quang Gián Tiếp: Hồ quang được hình thành giữa hai điện cực và vật liệu nạp được làm nóng gián tiếp bằng bức xạ từ hồ quang. Trước đây được sử dụng cho hợp kim đồng, những lò này phần lớn đã được thay thế do những bất lợi như tiếng ồn lớn và chất lượng nóng chảy không nhất quán.
3. Lò Hồ Quang Chìm (SAF): Các điện cực được chôn một phần trong một lớp quặng và carbon, với sự xuất hiện của hồ quang bên trong lớp vật liệu, chủ yếu được sử dụng để sản xuất hợp kim sắt.
Tài liệu này tập trung vào sự hình thành và cấu trúc của Lò Hồ Quang Điện DC.
Bản Chất của Hồ Quang Điện
Hồ quang điện là một dạng phóng điện trong khí, cụ thể là phóng điện tự duy trì (tự kích thích). Các đặc điểm chính của nó bao gồm sụt áp tương đối thấp (vài chục vôn), mật độ dòng điện cực cao (hàng trăm ampe trên centimet vuông), phát ra ánh sáng mạnh và tạo ra nhiệt tập trung ở nhiệt độ rất cao.
Trong lò hồ quang, hồ quang chủ yếu là một hiện tượng dẫn điện trong khí (bao gồm hơi kim loại), được bắt đầu bằng sự phát xạ nhiệt điện của electron từ catốt nóng (đầu điện cực). Để khí trở nên dẫn điện, nó phải trải qua quá trình ion hóa, tạo ra các hạt tích điện: các ion tích điện dương và các electron tích điện âm (hoặc, ít phổ biến hơn, các ion âm). Trạng thái vật chất ion hóa, gần như trung hòa này, nơi các điện tích dương và âm được cân bằng, được gọi là plasma. Do đó, hồ quang về cơ bản là một plasma hồ quang.
Cơ Chế Ion Hóa Khí trong Hồ Quang
Sự ion hóa cần thiết để duy trì plasma hồ quang được tạo ra thông qua một số cơ chế:
1. Ion hóa va chạm (Cơ chế chính): Các electron năng lượng cao phát ra từ catốt nóng được gia tốc bởi điện trường. Khi các electron này va chạm với các phân tử khí trung hòa, chúng có thể truyền đủ năng lượng để đánh bật các electron khác, tạo ra các ion dương và các electron tự do bổ sung.
2. Ion hóa nhiệt: Ở nhiệt độ cực cao bên trong cột hồ quang, các phân tử và nguyên tử khí có động năng đáng kể. Các va chạm giữa các hạt năng lượng này có thể trực tiếp gây ra ion hóa.
3. Ion hóa quang học: Các nguyên tử có thể hấp thụ các photon năng lượng cao (ánh sáng từ chính hồ quang) và trở nên ion hóa. Mặc dù có mặt, đây thường là một con đường ion hóa thứ cấp.
4. Ion hóa do trường (Avalanche): Đây là một quá trình phản ứng dây chuyền. Các hạt ban đầu bị ion hóa (electron và ion) được gia tốc bởi điện trường, thu được động năng. Khi chúng sau đó va chạm với các hạt trung hòa, chúng gây ra sự ion hóa hơn nữa, tạo ra các hạt tích điện mới. Bản thân những hạt mang điện mới này được gia tốc, dẫn đến nhiều va chạm và ion hóa—một hiệu ứng "tuyết lở" duy trì plasma.
Hiệu quả của quá trình này phụ thuộc vào cường độ điện trường và quãng đường tự do trung bình của các hạt. Một trường mạnh hơn truyền nhiều năng lượng hơn. Quãng đường tự do trung bình dài hơn (được ưu tiên bởi mật độ khí thấp hơn/điều kiện chân không và kích thước nhỏ của electron) cho phép các hạt tăng tốc đến năng lượng cao hơn trước khi va chạm, làm tăng xác suất ion hóa. Electron, do khối lượng và kích thước nhỏ của chúng, đóng vai trò chủ đạo trong quá trình ion hóa do trường.
Cân Bằng Ion Hóa
Điều quan trọng cần lưu ý là bên trong hồ quang ổn định, một trạng thái cân bằng động tồn tại. Quá trình ion hóa liên tục (tạo ra các hạt tích điện) được cân bằng bởi quá trình tái hợp đối lập (trong đó các ion dương và electron tái hợp để tạo thành các hạt trung hòa). Trạng thái cân bằng này duy trì một mức độ ion hóa ổn định, cụ thể bên trong plasma hồ quang trong các điều kiện hoạt động nhất định.
Chúng tôi là nhà sản xuất lò điện chuyên nghiệp. Để biết thêm thông tin, hoặc nếu bạn yêu cầu lò hồ quang chìm, lò hồ quang điện, lò tinh luyện rót hoặc các thiết bị nung chảy khác, vui lòng liên hệ với chúng tôi tại susan@aeaxa.com
