罩式炉结构与应用

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时间:2017-11-13

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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

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