最早的碳化硅冶煉爐是艾奇遜于1893年發(fā)明的。它是一個(gè)耐火磚砌成的長(zhǎng)方形容器,里面裝有硅砂,焦炭,食鹽配成的爐料,兩根炭素電極插入爐中。炭質(zhì)材料爐芯裝在兩極之間,發(fā)電機(jī)接在電極上,大電流通過(guò)爐芯產(chǎn)生高溫,爐芯周?chē)鸂t料即進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成碳化硅,經(jīng)冷卻取出產(chǎn)品。
現(xiàn)代工業(yè)碳化硅冶煉爐,都有屬于艾奇遜型爐,只是爐型大小不同而已。根據(jù)功率大小可分為小型,中型,大型及特大型四種,大部分劃分:功率不足1200kW稱小型爐,1500~2500kW稱中型爐,2600~5000kW稱大型爐,5000kW以上稱特大型爐。
冶煉碳化硅的電阻爐,從結(jié)構(gòu)形式上可分為固定爐和活動(dòng)爐兩種。此外還有U型爐和山型爐。
一. 固定爐
固定爐是內(nèi)外采用最多的一種爐型。其特點(diǎn)是建在地面上不能移動(dòng)。它與變壓器配合有兩種型式,一種是爐與變壓器都固定,另一種是爐固定,變壓器活動(dòng)。不論那種形式,每臺(tái)變壓器均需配4~6臺(tái)爐。
二. 活動(dòng)爐
把爐建在平板車(chē)上,根據(jù)工藝流程需要進(jìn)行移動(dòng),因此叫活動(dòng)爐。
三. U型爐
U型爐是把爐芯布置成U字形的固定爐,開(kāi)發(fā)于20世紀(jì)70年代。一個(gè)實(shí)例的爐長(zhǎng)36m,高6.5m,變壓器容量15000kVA,每臺(tái)變壓器配4臺(tái)爐。
四. 山型爐
這是一種露天設(shè)置的固定爐,設(shè)有端墻和側(cè)墻,外貌是一座小山一樣的料堆,故稱山型爐。
五. 固定爐與活動(dòng)爐比較
固定爐與活動(dòng)爐各有所長(zhǎng),可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。現(xiàn)將各自特點(diǎn)列于表2-3-1。
表2-3-1 固定爐與活動(dòng)爐比較
爐型 特點(diǎn)
固定爐固定變壓器 (1) 與活動(dòng)爐相比,固定爐造價(jià)低,建設(shè)周期短。投資回收期短。(2) 沒(méi)有像活動(dòng)爐那樣的車(chē)樣部分,故維修費(fèi)用低。(3) 固定爐易于管理。它的爐位固定不變,所以每天作業(yè)不需要移動(dòng)爐子。(4) 占地面積小,不需要調(diào)車(chē)場(chǎng)和冷卻場(chǎng)。(5) 作業(yè)環(huán)境差,溫度高,粉塵大,一氧化碳中毒可能性大。(6) 短網(wǎng)較長(zhǎng),銅(鋁)用量大,線路損耗大。
固定爐活動(dòng)變壓器 與固定爐固定變壓器比(1) 短網(wǎng)距離短,銅(鋁)材料費(fèi)用低。(2) 短網(wǎng)上電能損耗較少。(3) 各爐短網(wǎng)長(zhǎng)度相等,功率因數(shù)高且穩(wěn)定(4) 爐的切換時(shí)間長(zhǎng),增加了移動(dòng)變壓器時(shí)間。(5) 變壓器室建筑面積大,增加了投資。
活動(dòng)爐 (1) 各種作業(yè)安排在特定的爐位上,實(shí)現(xiàn)了各爐位作業(yè)的單一化,所以機(jī)械程度較高。同時(shí)便于采取勞動(dòng)保護(hù),環(huán)境保護(hù)措施。(2) 把冶煉高溫和有毒氣體與其他作業(yè)隔開(kāi),勞動(dòng)條件改善。(3) 短網(wǎng)長(zhǎng)度小,節(jié)約銅(鋁)材料,節(jié)約電能(4) 造價(jià)高投資大,投資回收期長(zhǎng)(5) 設(shè)備折舊大修,維修費(fèi)用大,更新周期大