理论教育 热处理电阻炉及其构成要素

热处理电阻炉及其构成要素

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:热处理电阻炉按其作业方式可分为周期式和连续式两类;按其使用温度可分为高温、中温、低温三类。炉衬 炉衬包括炉壁、炉顶和炉底三部分,是由耐火材料和保温材料砌筑而成的一个密闭的炉膛空间,是炉体最主要的组成部分,是决定热处理电阻炉工作性能和热效率的主要因素。3)炉底:热处理电阻炉炉底的作用是保持炉内热量和承载工件,其结构受电热元件的安装方式、炉底板、导轨和炉内传动装置的影响。

热处理电阻炉及其构成要素

热处理电阻炉具有热效率高、加热过程容易控制、炉温波动小、操作方便、容易实现机械化和自动化等优点,是目前应用得最广,品种规格最多的一种热处理加热设备。

热处理电阻炉按其作业方式可分为周期式和连续式两类;按其使用温度可分为高温、中温、低温三类。常用热处理电阻炉的炉型有箱式电阻炉、台车式电阻炉、井式电阻炉、罩式电阻炉、密封箱式电阻炉、输送式电阻炉、推送式电阻炉、振底式电阻炉、滚筒式电阻炉、转底式电阻炉、转筒式电阻炉和辊底式电阻炉等多种类型。

1.热处理电阻炉炉体的基本结构

热处理电阻炉一般由炉体和电气控制两大部分组成。其中的炉体包括炉架及炉壳、炉衬、电热元件、炉口装置等炉内外构件;电气控制部分包括炉温控制系统和传动控制系统等。下面重点介绍热处理电阻炉的炉体部分。

(1)炉架及炉壳 热处理电阻炉炉架的主要作用是承受炉衬和工件载荷以及支撑炉拱的侧推力。炉架通常用角钢槽钢焊接成框架,其型号因炉子的大小、炉衬的材料和结构而异。通常小功率的炉子用978-7-111-45480-9-Chapter06-3.jpg40×5的角钢;中等功率的炉子用978-7-111-45480-9-Chapter06-4.jpg50×5~978-7-111-45480-9-Chapter06-5.jpg63×6的角钢;大功率的炉子,特别是炉膛宽度大于1m的炉子,由于拱顶水平推力大,一般需使用978-7-111-45480-9-Chapter06-6.jpg63×6~978-7-111-45480-9-Chapter06-7.jpg75×7的角钢,再大的炉子,就要采用槽钢作为骨架了。

炉壳的承重底必须以槽钢为骨架,并根据承重情况确定槽钢的尺寸。对于井式炉,选用的钢板厚度一般在3~6mm范围内;对于箱式炉,选用的钢板厚度一般在2~6mm范围内。底板要比侧板厚30%~50%;后板需固定电热元件的引出装置,所以一般必须比侧板要加厚1~2mm;顶板因承重不大,所以可采用较薄的钢板。

炉壳的作用是保护炉衬,便于运输和安装门框、工作台、炉门(盖)及启闭装置等部件,另外还要固定电热元件的引出装置,以保证炉体的密封性,保证各零部件之间的安装尺寸及台车的运行尺寸,并使炉子能具有一个整齐美观的外形。

在热处理电阻炉的炉壳内表面上通常要涂刷红丹底漆或环氧树脂底漆以防止锈蚀,而外表面通常需涂两层银粉漆或灰漆,这样既防锈并减少炉壳的辐射散热,又美观大方。

需要说明的是,炉壳在靠近炉口处温度较高,所以箱式炉的炉门框及井式炉的炉面板常用铸铁或铸钢制成,厚度通常为12~18mm,以防止变形,进而影响炉子的密封性。

(2)炉衬 炉衬包括炉壁、炉顶和炉底三部分,是由耐火材料和保温材料砌筑而成的一个密闭的炉膛空间,是炉体最主要的组成部分,是决定热处理电阻炉工作性能和热效率的主要因素。其作用是保持炉膛温度、炉膛良好的温度均匀性并减少炉内热量的散失。

一般情况下,炉衬的结构一般分为三层,但是,不同温度系列炉子的炉衬组成不尽相同。中低温炉常常只有两层,即耐火层和保温层。内层的耐火层用轻质黏土砖砌成,外层保温层由保温材料构成。高温炉的炉壁常采用三层结构:内层为耐火层,采用重质砖或高铝砖砌成;中层为过渡层,用轻质砖砌筑;外层为保温层,仍用保温材料构成。对于低温炉,由于其炉衬的构成较简单,所以其内壁只需使用锅炉钢板制成,仅在其与炉壳之间填充保温材料即可。

1)炉壁:热处理电阻炉炉墙的砌筑应以炉子的中心为基准,砖缝要错开,炉墙转角处需要相互咬合,以保证炉子整体的结构强度。每米炉墙需留5~6mm的膨胀缝,各层间膨胀缝应错开,缝内可填入马粪纸或纤维。但对于炉温低于800℃的炉子,其炉墙可不设膨胀缝。

2)炉顶:热处理电阻炉的炉顶结构主要有拱顶和平顶两种。大部分热处理电阻炉采用拱顶,小型炉也可用预制耐火材料平板作炉顶,大型炉通常采用吊装式平顶。

拱顶的圆心角称为拱角,标准拱角为60°。拱顶的重量及其受热时产生的膨胀力共同形成的侧推力可作用于拱角上,因此拱顶常使用轻质楔型砖进行砌筑,上砌以轻质保温制品,而拱角则用重质砖砌筑,以承受较大的侧推力。对于大型的热处理电阻炉,为了减轻重量,还常另有钢架结构以支撑拱角。

3)炉底:热处理电阻炉炉底的作用是保持炉内热量和承载工件,其结构受电热元件的安装方式、炉底板、导轨和炉内传动装置的影响。通常箱式电阻炉的炉底结构是在炉底外壳钢板上用保温砖砌成方格子状,然后在格子中填充松散的保温材料,再在其上面平铺1层或2层保温砖,之后再铺一层轻质砖,其上最后安置支撑炉底板或导轨的重质砖和电热元件搁丝砖。

采用辐射管电热元件的炉子,炉底常用耐火纤维预制块铺设。炉底设有导轨的炉子,炉底应考虑导轨的支撑和固定。

(3)炉口装置 在热处理电阻炉中,为了方便装料、卸料和观察炉内的工作情况,必须在炉墙上开设炉口,再用炉门加以热屏蔽。炉门的作用是屏蔽炉口,防止炉内热量向外散失,同时防止炉外冷空气吸入炉内。为了检查炉温的均匀性和装进、取出试样及观察炉内温度,炉门上一般还需开设一个小孔洞。

在通常情况下,炉口装置包括炉门(炉盖)、炉门导板(炉面板)和压紧机构,有时还设有密封辅助装置。炉口装置在保证装料和出料要求的前提下,应具有较好的密封性和足够的保温能力,热损失要小,这样才能保持炉前区具有良好的温度均匀性。炉门应大于炉口,通常炉门与炉口每边应重叠65~130mm。

炉门外壳一般用灰铸铁铸造,或用钢板焊成,并对焊缝进行去内应力退火,以减少使用时炉门的变形。炉门的热面砌轻质砖,外层加保温砖或用耐火纤维预制块砌筑。炉门内衬尺寸见表6-2。

6-2 炉门内衬尺寸

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炉门砌体表面应从四周向中间逐渐凹陷3~5mm。对于装电热元件的炉门,其搁丝砖应比炉门的边框缩进10~15mm。

为了防止炉口因受热而发生弯曲变形,炉门框和炉口盖板常采用铸铁或铸钢制成,也可用耐热钢制作。为了防止炉口火焰或热辐射直接传递给炉门框,炉口的四周常为耐火砖砌体,即炉门框从炉口向外退缩一定距离(50~80mm)。炉门框在炉口一侧还需间隔开设膨胀缝,以防止受热膨胀后变形。

炉门密封常利用炉门自身落下的重力来压紧,当炉门落下时,设在炉门两侧的镶条或滚轮滑入炉门框上的楔形滑槽或滑道沟内,炉门越向下,炉门越压紧炉门面板。在炉门面板与炉门之间还应装有石墨石棉盘根。有时,还可以使用斜炉门,靠炉门自重向里的水平分力进行压紧。

对密封要求较严格的炉口装置,常需借人力或机械力进行压紧。常用的人力压紧装置借凸轮、螺杆或连杆机构压紧。机械力密封装置常借气缸推拉力把炉门推下,或借斜炉门自重压紧,或推动曲柄连杆压紧,也有借弹簧力拉动曲柄连杆机构将炉门压紧的。

对于耐火纤维炉口,应防止炉门在升降时将其拖坏。通常采用定向轨道来解决这个问题,即炉门侧边的滚轮沿轨道仅在炉门落下的终点向内弯曲,使炉门压紧炉门框,其余位置离开炉框,与耐火纤维炉口分离。

(4)电热元件 热处理电阻炉使用的电热元件分为金属和非金属两大类。热处理电阻炉对所使用的电热材料有这样几个要求:具有较高的电阻率;具有较小的电阻温度系数,在炉温变化时要求电阻稳定;具有较高的耐蚀性,不与炉衬、炉气在使用温度范围内发生化学反应,且不易氧化、蒸发、变脆、老化;在工作温度下电热元件应有足够的耐热强度,不易伸长,不易变形;要具有耐热性,熔点高,以承受热冲击和激冷激热性;在冷态时易于加工,焊接性良好。

1)金属电热元件:金属电热元件最常用的材料是铁铬铝系和铬镍系合金,此外还有高熔点金属钨、钼、钽和铂等。

铁铬铝系合金的优点是:电阻率高,电阻温度系数小,使用温度较高,单位表面积允许功率高,高温抗氧化,抗硫及抗各种碳氮气氛的侵蚀能力较强,价格便宜,在功率电压和元件截面尺寸相同的条件下,比铬镍合金用量少。它们的缺点是冷加工性能较差,经高温加热后晶粒易粗大、变脆,难于修复。在氮气中使用时,铬和铝容易生成氮化物,故其使用寿命比在空气中低。一般铁铬铝系合金的电热元件应预期或定期在空气中加热到1000~1100℃,保温5h,以形成致密的氧化膜,这样就可延长其使用寿命。

铬镍系合金的优点是:具有较高的高温强度,经高温使用后,其常温力学性能不发生明显的变化;有良好的冷加工性和焊接性,便于维修;在氮基气氛中工作时,寿命无明显变化。其缺点是在含硫气氛中,元件表面层易形成硫化物,从而降低其使用寿命。其在含一氧化碳等还原性气氛中长期工作时,氧化膜易被破坏,造成表面渗碳,从而降低电热元件的表面熔点,这就容易产生裂纹甚至熔断。因此,在一氧化碳气氛中工作时,其使用温度不能超过1040℃。另外,铬镍系合金的电阻率较小,电阻温度系数较大,价格也较高。

高熔点金属的塑性很好,可做成线状、带状或圆筒状的电热元件,其中以钼的应用最为广泛。但这类材料在高温下易氧化,所以常在氢气、氨分解气或真空中使用。在真空中,钼、钨和钽的最高使用温度分别为1800℃、2400℃和2200℃。这类元件的电阻温度系数都很大,使用时需附加调压器调节功率。

2)非金属电热元件:非金属电热材料主要包括碳化硅、二硅化钼和碳系电热元件等。

碳化硅电热元件的主要成分为SiC,通常制成棒状,所以又称为硅碳棒。在氧化性介质中,其可在1350℃下长期工作。这类材料具有很大的电阻率,且在800℃以下为负值,在800℃以上为正值。硅、碳都能和氧化合,在加热、冷却过程中,氧化硅会反复破裂,使氧化层逐渐加深,同时电阻值也相应增大。这种随着工作时间的延长电阻值增高的现象称为“老化”现象。元件老化后只有相应提高电压(一般可提高到使用初期额定电压的1.5~2倍),才能保证炉子的原有功率。硅碳棒易与氢气和水蒸气发生反应而显著缩短其使用寿命。因此,当炉内含有水分时,升温时应打开炉门,将其排出。硅碳棒的总体特点是材质脆,强度低,在安装使用过程中要特别注意。

二硅化钼电热元件是一种既耐高温而又不易老化的电热元件,其最高使用温度可达1700~1800℃,且在高温下允许采用较高的表面负荷率。其电阻值随着温度的升高而呈直线增长,便于在低温时输入较大的功率而缩短炉子的升温时间。但当温度高于1350℃时,它就会发生软化而失去刚性,故不宜水平安装。这种元件在空气、水蒸气和二氧化碳气氛中均具有较长的使用寿命,但在含硫或氢的气氛中使用会破坏工件表面的氧化膜,所以要将其使用温度降低到1350℃。为了延长元件在腐蚀性气氛中的使用寿命,使用前应先在空气介质中进行加热,以形成表面钝化膜。

碳系电热元件中的石墨碳粒和各种碳质制品都属于碳系电热元件。众所周知,碳与氧的亲和力很强,故这类电热元件只能在中性气氛或真空中使用。碳系电热元件中应用最多的是石墨电热元件,炽热的石墨不熔化(在温度超过3600℃时可升华),常用于温度在1400~2500℃之间的炉子,最高使用温度可达3600℃,一般可制成管状和带状使用。石墨的特点是热胀系数小,热导率较大,易加工,耐激冷激热性好,价格低廉。在这类电热元件中,石墨带常由高纯碳材料制成,质地柔软,高温性能稳定,常用作真空炉的电热元件。

2.热处理电阻炉的型号与规格

目前,常用的热处理电阻炉已有系列化的标准产品,其型号按JB/T9691—1999《电热设备产品型号编制方法》的规定编制,如图6-1所示。

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图6-1 热处理电阻炉产品型号的组成

其中,各部分的表示方法及含义如下:

(1)系列代号 一般由两个字母组成,头一个字母代表电热设备大类,如R表示工业电阻炉,Z表示真空炉,S表示实验室炉等。第二个字母代表各大类中的分类型,其中工业电阻炉的代号含义为:RX表示箱式炉,RT表示台车式炉,RJ表示自然对流井式炉,RF表示强迫对流井式炉,RM表示箱式淬火炉,RY表示电热浴炉,RB表示罩式炉,RC表示传送带式炉,RD表示电烘箱,RG表示滚筒式炉,RL表示流态粒子炉,RZ表示振底式炉等。

(2)类型或特征(派生)代号 用一个或几个字母来表示设计特点,如结构、配套等,其中H表示回转式,T表示铁坩埚式,无特点者可省略不标注。

(3)主要参数 它包括最高工作温度(以100℃为单位,小数略去不写)和工作区尺寸(宽×长×高或直径×深,单位为cm),对工作区尺寸也可用1、2、3、4、…、n来代替宽×长×高,但应在附注中标明1、2、3等所代替的尺寸。

(4)改型代号 为设计改型顺序,通常以A、B、C、D表示。

(5)技术级别代号 用A、B、C、D表示,没有规定可省略。

(6)企业代号 用两个或三个字母代替电炉厂的缩写,如SL代表上海电炉厂等。

3.箱式电阻炉(www.daowen.com)

(1)箱式电阻炉的结构 常用的热处理箱式电阻炉由炉体和电气控制柜组成。炉体由炉架和炉壳、炉衬、炉门、电热元件及炉门提升机构组成。电热元件大多布置在炉内两侧的墙和炉底处。

热处理箱式电阻炉炉内的温度均匀性状态,主要受电热元件布置、炉门的密封状况及保温状态等的影响,通常炉膛前端温度较低。工件在高、中温箱式电阻炉中的加热主要靠电热元件和炉壁表面的热辐射。为了提高这类炉子的热交换效果,改善炉内温度均匀度,在设计上箱式电阻炉有以下特点:

1)降低空炉损耗功率和热损失。箱式电阻炉的炉衬内层采用超轻质耐火砖或高强度漂珠砖,外衬一层硅酸铝耐火纤维毡,最外层是硅藻土砖与蛭石粉的混合保温层。这种结构的蓄热量小,热导率低,空炉损耗功率小,空炉升温时间较短,可达到节能的目的。如果采用全纤维节能炉衬,空耗和升温时间还将大幅度减少,但耐火纤维的质量应予以保证。另外,在炉门、炉盖、热电偶和电热元件引出孔等处应加强密封性,并注意减少炉口的变形。

2)改善炉温均匀性。在通常情况下,针对不同的箱式电阻炉可相应采用以下几种方法,以达到改善炉温均匀性的目的。

①使炉门面板倾斜5°~10°,以加强密封,减少炉门处的散热。

②采用槽钢开槽加滚轮的结构,使炉门自行到位压紧。

③对于大型电阻炉,特别是简易保护气氛炉,可采用手轮人工压紧的方法。

④在炉门处增加电热元件,减小炉门处的温差。此外,还可以在靠近炉门或炉后墙等散热大的部位,采取减小电阻丝螺旋圈节距使功率变大等措施来达到炉温均匀的目的。

⑤尽可能在炉内设置风扇,以实现强制对流。常见的强制对流是靠设置在炉顶或炉墙上的风扇来实现的。

3)改变电热元件的布置。采用板片状电热元件代替螺旋状的电热元件,可增大元件辐射面积和减少搁丝砖对辐射线的遮蔽。在炉顶设置电热元件也有提高热交换的效果。此外,还可将螺旋弹簧式的电热元件绕成表带式,用瓷管穿挂于炉墙两侧,炉底则平卧安放,将靠近炉口处的节距改小,这样可大大改善散热条件,炉温差将明显减小,升温时间也会明显缩短。

(2)箱式电阻炉的分类 在通常情况下,箱式电阻炉是一个单一炉膛,炉前端有一个炉门的炉子。这类热处理炉的国家标准产品有中温箱式电阻炉、高温箱式电阻炉和低温箱式电阻炉等。这类热处理炉的炉料一般在空气介质中加热,没有装、出料机械化装置,可供小批量的工件淬火、正火和退火等常规热处理使用。

1)中温箱式电阻炉。中温箱式电阻炉如图6-2所示。其炉衬常采用轻质耐火黏土砖,隔热层采用珍珠岩隔热砖并填以蛭石粉、膨胀珍珠岩等材料。这类炉子的电热元件布置于炉底、炉侧和炉门处。较大的炉子采用温度分区控制,以改善温度均匀性。中温箱式电阻炉的炉顶上有两支热电偶,一支用于超温保护,另一支用于控制炉膛的温度。这种炉子还可设置风扇,以加快传热速度。炉底电热元件上方覆盖耐热钢制成的炉底板。炉门起动装置采用手摇装置,或用电动机通过蜗杆副减速机构来起动炉门。炉门为倾斜式的,为安全起见,炉顶前沿装有自动通电断电装置。

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图6-2 中温箱式电阻炉

1—炉门 2—炉壳 3—热电偶 4—炉衬 5—罩壳 6—炉口升降机构 7—炉底板 8—电热元件

2)高温箱式电阻炉。按照最高工作温度,高温箱式电阻炉可分为1200℃、1300℃和1350℃三种。最高使用温度为1200℃的高温箱式炉的炉衬由轻质耐火砖、硅酸铝耐火纤维、珍珠岩、保温砖砌筑,保温砖与外壳之间填有保温用的蛭石粉,炉膛内除顶部外均布置有电热元件(由铁铬铝高电阻合金丝绕成),炉门升降采用电动方式,炉门处设有密封装置。若工艺有需要,这种炉子还可通入简易保护气氛。它的炉底板一般用碳化硅板制成,其他部分的结构与中温箱式电阻炉大体相近。

最高使用温度为1350℃的高温箱式炉,一般用碳化硅棒作电热元件,并且碳化硅棒通常采用垂直方式布置在炉膛两侧,也有布置在炉顶和炉底的。碳化硅棒的电阻温度系数很大,且使用过程中会逐渐老化,在使用一段时间后,电阻值将随之增大。为了稳定碳化硅棒的功率,并便于调节,必须配备多级调压变压器。另外,在850℃以下的温度使用时,该炉子的加热速度也不宜过快。

高温箱式电阻炉的炉衬比较厚,通常有三层,用高铝砖砌耐火层,用轻质耐火黏土砖或泡沫砖砌中间层,外层则使用珍珠岩砖或保温填料,在耐火层与保温层之间可填加硅酸铝耐火纤维。这类炉子的炉门口较深,炉底板常用碳化硅或高铝砖制作。

3)低温箱式电阻炉。低温箱式电阻炉主要用于回火及铝合金等非铁金属材料的热处理。这种炉子分为直接加热式和分离加热式两种。直接加热式低温箱式电阻炉将电热元件直接放在炉膛内,分离加热式低温箱式电阻炉将电热元件放在与炉膛相通的另一分离室内进行加热。

直接加热式低温箱式电阻炉的热效率较高,但工件受到直接辐射,容易引起局部过热,这时需要在工件和电热元件之间放置隔板,以避免直接辐射。分离加热式低温箱式电阻炉用通风机将热气送入炉膛,应用也比较广泛。低温箱式电阻炉主要包括普通低温箱式电阻炉、强制对流电阻炉、电热烘箱以及试验用箱式电阻炉等。

①普通低温箱式电阻炉:普通低温箱式电阻炉的炉体结构与中温箱式电阻炉相近,因使用温度低,它的炉衬较薄,为加强对流换热,常在炉顶或炉内侧面加装风扇,同时采用导流装置,以控制炉气流向。

②强制对流电阻炉:这种电阻炉通常将电热元件放在与炉膛相通的另一分离室内,靠通风机将热气送入炉膛以加热工件,炽热气体在通风机吸引下,经导向叶片流入工作室加热工件。工作室中的气体还可从底板孔隙中流回分离室,如此往复。为使工件之间保持适当的气体通路,工件应该分层装在各隔板上。

③电热烘箱:从结构和工作原理来看,电热通风烘箱与分离式低温箱式电阻炉是一样的。烘箱通常呈柜式,一般无底,顶部是空气加热室,由轴流式通风机将被加热气体经导向叶片送入工作室加热工件,废气经左侧导向叶片逸出工作室,经排气口排出,或再进入空气加热室循环加热。

④试验用箱式电阻炉:试验用箱式电阻炉的结构与普通电阻炉的结构基本相同,但其炉衬较薄,炉壳表面温升允许大于50℃。热电偶通常只有一支。这种电阻炉的炉门开启装置一般都设计得比较简便、轻巧,以利于手动开启。

4)台车式电阻炉。台车式电阻炉是一种可移动台车的箱式电阻炉,适用于处理较大尺寸的工件。其炉体结构有以下特点:

①炉架与炉壳:台车式电阻炉的炉架和炉壳结构与箱式电阻炉基本相同,但由于台车需拖出,台车炉前端无下横梁,所以炉架容易变形,这时炉架应牢固地固定在地基上。

炉面板应与炉口砖错位,即炉口砖突出,并有足够的砖厚,以减少电炉面板受热变形,炉面板炉口边缘也应开较大、较长的膨胀缝。

②炉体:台车式电阻炉的炉衬与箱式电阻炉基本相同。由于台车与炉衬不接触,因此炉衬更适宜采用耐火纤维结构。

③炉口装置:小型台车式电阻炉炉口装置与一般电阻炉相似,而大型台车式电阻炉由于宽度大,炉门必须有足够的刚度,所以炉门内衬多采用耐火纤维砌筑。

④台车及行走驱动装置:台车钢架应依据载荷计算确定;驱动装置多数安装在台车前部,驱动台车行走;行走装置多为车轮式,有密封轴承结构和半开式轴承结构两种,因前者轮轴润滑困难而常用后者。

⑤台车电热元件通电装置:单台车式电阻炉的电热元件一般采用触头通电,台车尾部设3~6个固定触头,炉体下部安设3~6个带弹簧压紧的触口,台车进入炉膛后触头能很好地插入触口。双台车式电阻炉一般在台车两侧前下部装设插条,在炉体前下侧装插口,台车进入炉膛后插条与插口接触而通电。

4.井式电阻炉

井式电阻炉主要供钢制的长、短轴类零件在1200℃以下温度范围内,在空气或保护气氛中进行热处理用。当通入城市煤气、天然气或煤油乙醇裂解气氛、氮气时,可减少加热时钢件表面的氧化或脱碳现象。

井式电阻炉的炉膛横断面可呈圆柱形或矩形。井式电阻炉由炉壳、炉衬、加热元件、炉盖及其升降机构等组成。这种炉子的占地面积较小,由于炉体较高,一般均置于地坑之中,只露出地面600~700mm。对于炉膛较深的井式电阻炉,为了使炉温均匀,可分成几个加热区,对各区温度分别进行控制。井式电阻炉的特点是密封性好、散热面积小而热效率高。

井式电阻炉根据使用温度的不同,可分为低温(650℃以下)、中温(950℃以下)或高温(1200℃以下)井式电阻炉。其中,低温井式电阻炉通常配有风扇,可对气流进行循环搅拌,以供钢制长、短轴零件及所有形状的机件在650℃以下温度范围内进行回火用,故称为井式回火炉。

(1)井式回火炉 井式回火炉的最高工作温度一般不超过650℃。其炉衬的材料、结构及设计方式与箱式炉基本相同,炉盖上装有风扇,炉盖升降采用杠杆式或电动液压装置。

这种炉子的传热方式是对流换热,炉子的热效率及温度均匀性主要决定于气流循环的效果。炉内气流循环以安装在炉盖上的风扇作为动力,驱动气流经炉罐外侧与电热元件接触,将气流加热,再由炉罐底部进入炉罐,与工件进行热交换。加热效果取决于风量、风压和气流的流向,一般应形成上述的气流大循环。

为此,料框的侧面不应开孔,以避免气流短路流入料框。风扇与料框上缘的距离也不应过大,以避免气流直接从料框架上缘返回。当料框内工件过于密布时,风扇的压力偏小,不足于驱动气流通过工件,此时应对工件进行适当布置,以减轻气流的阻力。生产时,有时会在料盘中插入导风管,以减少气流与工件直接接触的机会。

(2)中温井式电阻炉 中温井式电阻炉(见图6-3)主要供细长工件在空气或保护气氛中进行加热,其结构与低温井式电阻炉基本相同,但它的炉衬要厚一些,炉膛深度也不等。

中温井式电阻炉常分成几个加热区,每区分别设置热电偶,以保证整个高度上的炉温均匀性。中温井式电阻炉的炉盖可用砂封、油封、水封或者用硅酸铝纤维棉密封,为改善炉温均匀性,还可在炉盖上或炉底设置气流循环风扇。

(3)高温井式电阻炉 高温井式电阻炉的结构与低、中温井式电阻炉的结构相似,按其最高工作温度又分为1200℃和1350℃两种,主要应用于细长的高速工具钢或高合金钢长形工件淬火加热。

1200℃的炉子大多采用高温铁铬铝电热元件进行加热,炉子的功率一般为50~165kW。这种类型的炉子可以通保护气氛,为此,炉壳应采用连续焊缝,以保证其气密性。

1350℃的炉子大多采用碳化硅棒电热元件,可以水平或垂直安装,并分成几段布置,各段由可调变压器分别控制。

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图6-3 中温井式电阻炉

1—炉壳 2—炉盖 3—电热元件 4—炉衬

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