我们所讲的普通电阻加热炉属于工业炉,而非是锅炉,常见的锅炉不属于此类高温工业炉范畴,锅炉属于能源转化设备,例如:采暖锅炉是将煤转化为热能,而工业炉是利用其它能源对工件或物料进行加热,以达到对工件或物料进行处理的目的。例如:为改善机械零件性能的热处理炉,需要对特殊零件进行焊接的钎焊炉,对粉末冶金类零件进行烧结的烧结炉等等。相关这些炉子一般称为工业炉。
根据工业炉所用能源供给形式通常分为两类:一是燃料加热炉,二是电阻加热炉。
获得高温的设备一般称高温炉,现在使用高温炉的能源大部分是电能。由于当前全球环境不断恶化的要求,各国限制CO2的排放几乎成为共识,因此对于使用燃气的工业炉而言,其发展前景暗淡,所以一般高温炉在某种实际意义上就是指电阻加热炉。
根据加热方式的不同,电炉又分为电阻炉、电弧炉、电子束炉等等。其中用得比较多的是电阻炉,在电阻炉中又分为管式炉、坩埚炉、马弗炉等等。
电阻炉按传热方式又分为辐射式、对流式及传导式。辐射式电阻炉是以辐射传热为主,对流较少。对流式电阻炉是以对流传热为主,辐射为辅,这些炉型一般称作空气循环炉,此类炉型常用于650℃以下的低温。当工件加热时加热介质不是空气而为其它介质时,如:加热介质是融化的盐、碱或流动粒子时,此种状态是以传导和对流两种方式对工件加热。此类炉型是我们常见的盐浴炉、碱浴炉。
依据热工制度工业炉又分周期炉和连续炉。周期炉一般是按单班、两班生产。连续炉一般是按三班连续生产。依据炉内气氛,又细分出了氧化性气氛状态下的电阻炉、真空状态下的真空电阻炉、气氛状态下的可控气氛电阻炉、流动粒子炉等等。依据装料形式,电阻炉又分为卧式电阻炉、立式电阻炉等炉型。
电阻炉以电为热源,通过电热元件将电能转化为热能从而在炉内对金属进行加热。电阻炉与火焰炉相比,炉子热效率高(达50~80%)、热工制度易于控制、劳动条件好、炉体寿命长,适于对加热工艺要求较研的工件加热用,但耗电费用高。
按传热方式,电阻炉分以下几种类型:
2.1 辐射式电阻炉
以辐射传热为主,对流传热作用很小,一般电阻炉多属于此种类型。炉温高于1000℃时,称高温电阻炉;炉温650~1000℃时,称中温电阻炉,炉温低于650℃时,称低温电阻炉。
2.2 对流式电阻炉
以对流传热为主,辐射传热为辅,通常称为空气循环电炉,炉温多低于650℃。
2.3 电极盐浴炉
工件浸没在盐浴内加热。盐浴是发热体又是传热介质,以传导和对流方式对工件进行加热,盐浴成分随炉温不同而变化。言语温度在1000~1350℃时,称高温盐浴炉;550~1000℃时,称中温盐浴炉;150~550℃时,称低温盐浴炉。
2.4 硝盐炉
一般采用管状电热元件将硝盐加热并使其熔化,熔融的硝盐是加热介质,以传导和对流方式对工件进行加热,炉温一般为200~550℃。
此外,可控气氛电阻炉、以电为热源的流动粒子炉、真空电阻炉等也属于电阻炉范围。
2.5 其他类型炉
除前面介绍过的按传热方式分类外,按电热产生方式,电阻炉分为直接加热和间接加热两种。在直接加热电阻炉中,电流直接通过物料,因电热功率集中在物料本身,无聊加热很快,使用与要求快速加热的工艺,例如锻造坯料的加热。
这种电阻炉可以把无聊加热到很高的温度,例如碳素材料石漠化电炉,能把无聊加热到超过2500℃。直接加热电阻炉可做成真空电热炉或通保护气体电阻加热炉,在粉末冶金中,常用于烧结钨、钽、铌等制品。采用这种炉子加热时应注意:(1)为是物料加热均匀,求物料各部位的导电截面和电导率一致;(2)由于物料自身电阻相当小,为达到所需的电热功率,工作电流相当大,因此送电电极和物料接触要好,以免起电弧烧损物料,而且送电母线的电阻要小,以减少电阻损失;(3)在供交流电时,要合理配置短网,以免感抗过大而使得功率因数过低。
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