November 13, 2025
एक वैक्यूम इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस एक औद्योगिक भट्टी है जो धातुओं को परिष्कृत करने के लिए वैक्यूम आर्क स्मेल्टिंग के सिद्धांतों का लाभ उठाती है। एक वैक्यूम वातावरण में संचालित, यह भट्टी अपनी स्मेल्टिंग प्रक्रिया के लिए एक उच्च-धारा, कम-वोल्टेज शॉर्ट आर्क का उपयोग करती है।
वैक्यूम आर्क फर्नेस गैस आर्क डिस्चार्ज के सिद्धांत पर काम करता है। इस सेटअप में, इलेक्ट्रोड के बीच का वोल्टेज उल्लेखनीय रूप से कम होता है, फिर भी गैस से गुजरने वाली धारा काफी अधिक होती है, जिसके परिणामस्वरूप आर्क क्षेत्र के भीतर लगभग 5000K का अत्यंत उच्च तापमान होता है। यह बड़ी धारा घनत्व थर्मिओनिक उत्सर्जन और इलेक्ट्रॉनों के स्व-उत्सर्जन से उत्पन्न होता है। विशेष रूप से, धनात्मक आयनों की एक परत ऋणात्मक इलेक्ट्रोड के चारों ओर बनती है, जिससे एक मजबूत विद्युत क्षेत्र बनता है जो कैथोड को स्वचालित रूप से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करने के लिए प्रेरित करता है। ये इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोड के बीच गैस अणुओं से टकराते हैं, उन्हें आयनित करते हैं और अतिरिक्त धनात्मक आयन और द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्पन्न करते हैं। विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, ये आवेशित कण क्रमशः कैथोड और एनोड से टकराते हैं, जिससे तीव्र गर्मी उत्पन्न होती है। कैथोड का तापमान एनोड की तुलना में कम रहता है क्योंकि ऊर्जा का एक हिस्सा इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन में खर्च होता है। इसके अतिरिक्त, कुछ धनात्मक आयनों और इलेक्ट्रॉनों का पुनर्संयोजन देखे गए उच्च तापमान में योगदान देता है।
वैक्यूम आर्क स्मेल्टिंग आमतौर पर 22 से 65 वोल्ट तक की आर्क वोल्टेज का उपयोग करता है, जिसमें 20 से 50 मिलीमीटर की संगत आर्क लंबाई होती है (बाद वाला बड़े पिंडों के लिए लागू होता है)। यह शॉर्ट आर्क ऑपरेशन वैक्यूम इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस की विशेषता है, जो कुशल और नियंत्रित स्मेल्टिंग प्रक्रियाओं को सुनिश्चित करता है।
1839 में सफल प्लैटिनम वायर स्मेल्टिंग प्रयोग के बाद, शोधकर्ताओं को दुर्दम्य धातुओं की स्मेल्टिंग की खोज शुरू करने में एक सदी से अधिक समय लगा। 1953 में, वैक्यूम इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस को औद्योगिक उत्पादन में पेश किया गया। 1956 तक, संयुक्त राज्य अमेरिका और कई यूरोपीय देश अभी भी टाइटेनियम स्मेल्टिंग के लिए गैर-उपभोक्ता भट्टियों का उपयोग कर रहे थे, जबकि 1955 ने स्टील उत्पादन के लिए उपभोक्ता भट्टियों की शुरुआत की। लगभग 1960 में, उपभोग्य भट्टियों द्वारा उत्पादित स्टील पिंडों का वजन 30 टन से अधिक हो गया, जो इस क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण प्रगति का संकेत देता है। वर्तमान में, कांगसाई कंपनी द्वारा निर्मित वैक्यूम उपभोग्य भट्टियां इस विकासात्मक प्रक्षेपवक्र का उदाहरण देती हैं, जिसमें उत्पादन दक्षता और उपकरण उपयोग को बढ़ाने के लिए दो भट्टियों के बीच साझा मुख्य बिजली आपूर्ति, वैक्यूम सिस्टम और स्वचालित नियंत्रण सिस्टम शामिल हैं।
वैक्यूम वातावरण में वर्कपीस या सामग्रियों का हीट ट्रीटमेंट करने से कई फायदे मिलते हैं। यह ऑक्सीकरण और डीकार्बराइजेशन को रोककर उपकरणों और सांचों के सेवा जीवन को बढ़ाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक चमकदार सतह खत्म होती है, न्यूनतम विरूपण, ऊर्जा बचत और प्रदूषण मुक्त संचालन होता है। इसके अलावा, वैक्यूम हीट ट्रीटमेंट सामग्रियों के यांत्रिक और धातुकर्म गुणों को बदल सकता है, जिससे उनके समग्र प्रदर्शन में वृद्धि होती है।
वैक्यूम मेल्टिंग फर्नेस का उपयोग मुख्य रूप से प्रतिक्रियाशील और अघुलनशील धातुओं, कठोर मिश्र धातुओं, चुंबकीय सामग्रियों और स्टेनलेस स्टील को पिघलाने के लिए किया जाता है। कम दबाव (डीकंप्रेशन) स्थितियों के तहत संचालित, ये भट्टियां कई लाभ प्रदान करती हैं:
संक्षेप में, वैक्यूम इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस धातुओं को पिघलाने का एक परिष्कृत और कुशल साधन प्रदान करते हैं, जो बेहतर सामग्री गुणों और उत्पादन परिणामों को प्राप्त करने के लिए वैक्यूम आर्क डिस्चार्ज सिद्धांतों का लाभ उठाते हैं।
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