罩式炉结构与应用

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1、罩式炉结构与应用摘要：高温退火是决定取向硅钢表面质量优劣的关键工艺，了解罩式炉结构是保证高温退火稳定进行的重要前提。本文从结构和应用的角度对罩式炉进行分类，简要陈述了罩式炉结构特征及其应用范围，为取向硅钢高温退火罩式炉的选择和应用提供参考。关键词：罩式炉结构高温退火取向硅钢1前言表面质量一直是取向硅钢工艺中的瓶颈，而高温退火是决定取向硅钢表面质量优劣的关键性工序。为了改善表面质量，提高取向硅钢磁性能，众多科研人员投入到高温退火工艺的研究中。取向硅钢高温退火工艺主要在环形炉或罩式炉内完成。考虑到成本问题，在高温退火工艺成熟、取向硅钢批量化生产前，大多工厂均采用罩式炉生产取向硅钢。2罩式炉简

2、介罩式炉属于间断式变温工业炉[1]，炉膛不分区供热，炉温按规定的加热制度随时间变化。主要用于工件的光亮退火，也用于锻件、铸件或焊接件的退火、正火、消除应力以及去氢处理的加热。罩式电阻炉则主要用作高温热处理加热。和台车式炉相比，罩式炉容易保持气密性，可以通入可控气氛；外罩转移时表面温度只降低150~200℃，热损失较小，炉子热效率亦高；罩式炉不需要炉门及其升降机构，一般也不需要各种机械传动机构，因而造价较低。另外，一罩两台罩式炉的占地面积仅和一座台车式炉相当，但产量较大。因而罩式炉已取代了部分台车式炉，并且其应用范围愈加广泛。按照装料情况不同，罩式炉分为圆形罩式炉和矩形罩式炉；按照规格范围

3、不同，罩式炉可分为小型罩式炉和大型罩式炉，小型圆形罩式炉内径为1.5~2m，大型炉子达5m；小型矩形罩式炉炉台尺寸为0.91m×1.30m，大型炉子则达3.65m×14.78m，炉内容积高达150m3；按照供热方式不同，罩式炉分为燃料罩式炉（煤气）和罩式电阻炉。燃料罩式炉成本低，结构灵活，在妥善操作和科学管理的条件下有利于降低生产费用。但燃料炉难于实现精确控制，易造成环境污染，热效率也较低。罩式电阻炉的最大特点是炉温均匀，便于实现自动控制，加热质量好。电阻炉一般没有烟尘和噪声危害，但限于我国供电量不足和电费较贵而不能广泛采用，即使如此也仍然有许多加热工艺要采用电炉。3罩式电阻炉结构罩式电

4、阻炉主要用于高温热处理加热，如取向硅钢的高温退火。由于炉温高，一般不使用炉台风机，而在炉台上配置电热元件以促使温度均匀。罩式炉由外罩，内罩及炉台三部分组成，但根据工艺要求不同，有些罩式炉没有内罩，而有些在这三部分的基础上又添加了冷却罩。由于工件在热处理加热过程中一般要在内罩中进行冷却，生产中往往将多座装好料的炉台组合成一组共同使用一个外罩（加热罩），依次轮流供热。料堆内的最终温度和温差达到规定值后，加热过程结束。将外罩移到另一个已装好料并扣上内罩的炉台上，开始新的一轮热处理加热周期。原来炉台上的工件在内罩中继续冷却，冷却时间取决于最终冷却温度。有可控气氛时最终冷却温度为120~250℃；

5、无可控气氛时为300~400℃。冷却过程结束后移走内罩，工件在炉台上冷却到室温后再卸料，再装入下一批工件，扣上内罩，等待下一轮加热周期。3.1外罩罩式电阻炉的外罩又称作加热罩。外罩主要由炉壳（钢结构）、炉衬和加热元件三部分组成。根据工艺需要，选用不同材质的钢板制作炉壳，如果炉衬的耐热和保温能力较高，炉壳一般采用普碳钢制作；炉壳的主要作用是固定炉衬并承担其部分重量，因此对炉壳的强度有一定的要求；为了承受拱顶砌体的拉力及炉内砌体的热膨胀力，炉壳两侧均设有导向柱，并通过滑轮与炉壳相连，导向柱的另一个作用是用于炉壳的起吊，因此，外罩炉壳的顶端焊有带吊孔的横梁，吊孔位置与外罩重心位置一致。炉衬，或

6、称砌体，是用耐火材料、隔热材料和某些建筑材料砌筑或敷设成的炉膛、燃烧室、排烟道等炉体部位。炉衬的作用是使罩式炉在加热过程中能承受高温热荷、抵抗化学侵蚀，减少热量损失并具有一定的结构强度，以保证炉内热交换过程的正常进行。目前采用耐火纤维、岩棉和微孔硅酸钙等轻质炉衬后，外罩自重已不再是增大车间起重能力的影响因素。炉衬厚度根据加热温度和炉衬材质的不同而不同。由于在生产过程中往往多座炉台共用一个外罩（加热罩）进行依次轮流供热，加热元件一般放在外罩上，不仅减少了热量损失，也简化了炉台结构和维修工作。一罩一台的罩式炉将加热元件放在炉台上比较适宜。罩式电炉的炉台和外罩均配置电热元件。3.2内罩内罩的作

7、用是将烟气流动空间与工件所处的可控气氛流动空间隔开。同时又是传热过程中得热交换面，因此内罩必须是密封性的、耐高温抗氧化的，并且还要具有一定刚度，否则在长期受热过程中极易变形甚至发生塌陷和破裂。因此罩式电阻炉内罩的材质非常关键，一般采用耐热钢板焊制，个别情况下用铸钢件。根据加热温度不同，内罩材质亦不同，温度越高，材质的长期工作温度就越高，价位就越高；考虑到成本问题，为延长内罩使用寿命，很多厂家在内罩形状上做了改变：根据罩内气氛的流动方