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公司動態-----電阻爐設計
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電阻爐設計
 
 

以電能為熱源,通過導體的電阻產生熱量,使工件或金屬材料升溫的一種工業爐設計。電阻爐用于工件或金屬材料的加熱、熱處理、釬焊,以及干燥和烘烤等。

電阻爐的分類   有不同的分類方法,有時還將幾種分類方法混合、交錯使用。

按熱能產生方式  分為直接加熱式和間接加熱式。前者電流直接通過工件使之加熱,不需要電熱元件,加熱速度很快,但對工件的電阻率和幾何形狀有一定要求。后者電流通過電熱元件或導電液體,產生的熱量以不同傳熱方式間接加熱工件。工業電阻爐絕大多數屬于后一類。

按作業方式   分為間歇式和連續式。

間歇式電阻爐在加熱過程中不進行裝、出料操作,它按爐溫分成低溫、中溫、高溫三類。低溫和中溫的界線大致在600~700℃。(1)低溫電阻爐包括各種干燥爐(箱)、回火爐、多種有色金屬的熱處理爐和加熱爐。主要以對流方式將物料加熱,有爐內氣流自然循環和強制循環兩種。低溫電阻爐在中國一般用鐵鉻鋁合金做電熱元件。(2)中溫電阻爐一般是指爐溫為700~1250℃、主要以輻射方式傳熱的電阻爐,供鋼的淬火、正火和退火使用。爐型很多,只有少數幾種,例如箱式爐、臺車式爐、井式爐和罩式爐等已經系列化,并由電爐廠生產。(3)高溫電阻爐是指爐溫超過1200~1250℃、在氧化性氣氛中不能使用金屬電熱元件的電阻爐。除通氫的鉬絲爐外,用得最多的是硅碳棒箱式電爐。二硅化鉬電爐可以用到1600℃。

連續式電阻爐在使用時工件從進料口入爐,沿爐長移動同時按工藝要求加熱到規定溫度,有的爐子在加熱后還要保溫甚至爐冷,然后從出料口移到爐外,整個作業是連續(包括脈動)的。它適用于大批量生產。按爐溫分成低溫、中溫、高溫三類,或按爐長分成不同的溫度區。爐襯和電熱元件的結構和間歇式電阻爐基本相同,低溫爐或低溫區往往采用強制循環方式。各類連續式電阻爐在結構上的差別主要來自工件輸送方式的不同,所以經常按輸送特點命名,如傳送帶式、推送式、震底式、輥底式、滾筒式(鼓形)、步進式、轉底式、傳送鏈式和牽引式爐等。幾座連續式電阻爐及其配套設備聯合起來組成一套機械化自動化的聯合機組,可以具有很高的生產能力。最常見的是將淬火爐、淬火槽、清洗機、回火爐以及裝出料機構和連鎖裝置組合在一起。有的連續式爐,僅均熱段用電熱,其它各段用燃料作熱源,從而降低了產品成本。

按爐內氣氛或介質  分為:普通(氧化性氣氛)電阻爐、可控氣氛電阻爐、真空電阻爐和電熱浴爐四類。冶金工業常用后三類。

可控氣氛電阻爐,是工件在可控氣氛中加熱以保護工件不致氧化和脫碳,或按工藝要求進行化學熱處理以改善其性能(見工業爐可控氣氛選擇)的爐子,如光亮退火爐、滲碳爐等。實際上現代化的、特別是用于大規模生產的工業電阻爐,絕大多數都是這類電爐。它可以再分為間歇式和連續式兩種。

真空電阻爐是加熱時爐內保持一定真空度的爐子。按真空度的不同,分低真空(15~1.5Pa)、中度真空(1.5~1.5×10-3Pa)、高真空(1.5×10-3~1.5×10-5Pa)和超高真空(1.5×10-5Pa以下)等四類。按爐溫分成低溫、中溫、高溫(>1250~3000℃)三類。大多數是間歇作業式,只有少量是連續式和半連續式。大量使用的真空電阻爐屬于外熱式(有罐式),其爐體和普通電阻爐并無明顯區別,爐內有真空容器(即爐罐,或稱馬弗),罐內放置工件并抽成真空。爐罐直徑超過1m,溫度為750~900℃的爐子,爐罐外的爐膛空間也需抽成低真空。另一種是內熱式真空電阻爐,整個加熱室和保溫層(或隔熱屏)都密封在水冷真空容器內。和可控氣氛電阻爐相比,真空爐除了具有類似功能外(10~1Pa的真空度相當于光亮退火所需的一50~一55℃的露點),還有明顯的除氣效果,其缺點是加熱、爐冷都比較慢,溫度均勻性較差。冶金工業中經常采用的真空一可控氣氛組合式電阻爐消除了這一缺點:待爐料上吸附的氣體離開爐膛后就解除真空,改成可控氣氛循環,通常用在罩式爐之類的間歇作業式爐上。連續式爐是在裝出料臺架和前室之前增設一段和料長相稱的真空脫氣室。

電熱浴爐是利用液體進行加熱的爐子,有鹽浴爐、堿浴爐、油浴爐、鉛浴爐等,其中以鹽浴爐用得最多。鹽浴爐按熱源位置分外熱式和內熱式兩種,外熱式鹽浴爐使用圓形或方形鹽槽,工作溫度低于850℃,結構簡單,不需要變壓器。內熱式鹽浴爐使用管狀電熱元件(低于550℃)或電極(600~1300℃)加熱,后者又稱電極鹽浴爐。電極鹽浴爐不需要耐熱鋼和電熱合金(電極用低碳鋼);鹽液受電磁攪拌,溫度均勻;但需要變壓器。其中埋入式電極鹽浴爐因電極不占鹽槽內部空間,比插入式電極鹽浴爐可節電約30%;埋入式電極形狀稍復雜,但使用壽命較長。

電阻爐的設計內容   包括熱工工藝設計、電熱元件及有關部件設計、爐體構件和輔助設備設計三部分。

熱工工藝設計   其內容包括:根據工藝需要正確選擇爐型;根據裝爐工件、必要的夾具或料盤、電熱元件及其支承件等所需空間和必需的間隙確定爐膛尺寸;根據爐溫、作業制度和爐內氣氛選定爐襯的結構尺寸和材質;根據爐子產量和熱損失大小,用指標、經驗公式估算或作熱平衡計算,確定爐子的額定功率。估算雖然簡便,但局限性較大。普通箱式爐和井式爐的估算見表,其中爐膛容積按名義尺寸計算:箱式爐為爐口寬度、爐口高度和爐膛深度的乘積,井式爐按爐口直徑和爐膛深度計算,要求升溫快的取較大值。或根據爐溫t(℃)、冷爐升溫時間τ(h)、爐膛內表面積F(m2),按下式估算:

式中P為爐子額定功率,kw;K為安全系數,取1.2~1.3;C為系數,磚砌爐襯約取25,耐火纖維爐襯約取18。熱平衡計算方法和火焰爐相同。

 
 

添加時間:2010-12-13 8:47:36     
 
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