新型大型容器焊接去应力退火炉的研制(1).pdf

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1、第四届中国热处理活动周暨第九届江苏省热处理年会论文集(2006年5月，南京)新型大型容器焊接去应力退火炉的研制陈建康，齐俊伟，苏宏华(南京航空航天大学材料学院，江苏南京210016)摘要:介绍了采用全纤维、高发射率涂料、保护增强涂料、定向增强辐射加热元件、大悬臂液压驱动炉门压紧机构、多点同步大扭矩液压马达直联驱动台车、定转矩液压马达电缆线收放机构、多自由度自平衡活动电源转接机构等技术制成的高效节能电阻炉的结构特点和节能措施。结果表明，用此技术制造的炉子减少了炉衬的蓄热损失和散热损失，提高了辐射加热的能力和台车与炉体之间及炉口的密封程度:该炉炉

2、温均匀性好，升温速度快，节能效果显著，在此种炉中进行620℃退火的单位能耗仅为190kW·h八左右。关键词:电炉;节能:全纤维:电阻带;涂料随着我国对产品质量和技术安全要求的不断提高，早期的大型容器特别是钢制压力容器的焊接去应力退火工艺，如局部用加热器包裹加热、内置加热器等方法己不能满足要求。有关部门出台了规定:对钢制压力容器焊后热处理优先采用在炉内加热的方法(最好是整体炉内加热)，且整体温差应控制在较小的范围内。因大型容器整体退火所需的热容量特别大，受电增容的限制，所以早期大型容器整体退火炉首先出现的是燃料炉(燃油、燃气、甚至是燃煤)，但燃

3、料炉的炉温均匀性较差，容易出现局部(特别是靠近燃烧室附近)过热现象，使容器局部产生严重的氧化和变形，增加了后处理工作量，再加上燃料炉的辅助设施多、炉龄短、燃料的运输与储备费用大、对环境的污染问题无法根本解决等一系列问题，所以目前许多企业开始选用电加热炉，其产品质量稳定可靠，操作方便，辅助设施少，工作环境好，炉子使用寿命长，综合费用和燃料炉相当(特别是利用谷电时间进行升温加热保温，费用更低)。经过多年的实践探索，总结形成了一套节电综合技术，它包含五项子技术:①耐热高发射率陶瓷涂层;②定向增强辐射加热元件:③复合炉衬;④软式自动炉门压紧机构;⑤台

4、车与炉体的新型动密封系统。近年在原半陶纤红外电阻炉的基础上研制了一种新型全纤维高辐射电阻炉，尤其适合用于大型容器的整体退火，它集中了上述五项节能技术和其他技术措施，较好地解决了纤维的收缩、粉化、辐射率低、安装固定及加热元件的固定问题，极大地减少了炉衬的蓄热损失和散热损失，提高了辐射加热的能力和炉子的密封程度，炉温均匀性高，升温速度快，节能效果非常显著，机械机构合理灵巧，工作环境好，炉子的使用寿命长1技术措施1.1全纤维炉衬普通热处理电阻炉炉体蓄热和散热损失高达65%，加热工件的热效率仅为35%左右。因此采用热容小、导热系数小的耐火保温材料，以

5、减少炉子的蓄热损失和散热损失势在必行。采用高强度轻质耐火砖替代原来的重质粘土砖可节电15%左右;我们曾用0.4的超轻质砖砌炉，取得了明显的节能效果。而用体积密度更小、导热系数更小的硅酸铝纤维制品作炉衬，只要措施得当，比轻质砖炉还节电15%左右。大大降低了炉子的装机容量。我单位经过多年的研究实践，较好地解决了全纤维炉衬的收缩、粉化、固定及加热元件在全纤维炉中的安装等问题，因此对无碰撞的台车式炉推荐使用全纤维炉衬，提高炉子的保温性能，最大限度地减少炉衬的蓄热损失和散热损失。纤维墙的制作有多种形式，它包含许多方面，影响(也可以说是决定了)炉子的升温

6、、保温、表面温升、炉子能耗、产品质量、炉子寿命等许多关键性能。经过理论计算及多年实践，南航在纤维材料的选用、何处用毯何处用毡、铺放形式、墙体厚度、预压缩量、收缩补偿、最佳容重、接口处理、固定方式、与加热元件安装的配合等方面总结形成了一套独特的理论和方法，这是全纤维炉的关键，在实际应用中己显现出了其可靠性和先进性。.2高发射率涂料与纤维增强涂料的应用在600℃左右的低温炉中，除了对流传热外，也有辐射传热，工件由辐射传热获得的热量:Q·6F(、一动ttif)。Fm片=亡-r.aO/F下(t二一。JFM止+婴}止一11r.wFw},sW7(1)式

7、中:。M为金属的黑度;FM为金属的面积;ew为炉墙的黑度;Fw为炉墙的面积;aof是￡W=。M=1时的辐射换热系数。由式(1)可知，如能提高炉墙的黑度(即提高其热发射率)，则明显提高对工件的加热效果。采用硅酸铝纤维作炉衬，其显著优点是热容小，导热系数小，从而减少炉子的蓄热损失和散热损失。但硅酸铝纤维也存在一个明显的缺点，即热发射率较低，尤其是在中、高温下只有0.35左右。解决这个问题的方法就是在炉膛纤维表面涂覆高发射率涂料，这样就能扬长避短‘以下是几种材料的:随温度变化情况如图1.￡0.8南航涂料率0护0…一日.⋯。.............

8、月........叫.。月.....门.------.-，-.-.-高铝砖射...一门...月............⋯⋯，..................0月