电阻炉设计
以电能为热源,通过导体的电阻产生热量,使工件或金属材料升温的一种工业炉设计。电阻炉用于工件或金属材料的加热、热处理、钎焊,以及干燥和烘烤等。
电阻炉的分类 有不同的分类方法,有时还将几种分类方法混合、交错使用。
按热能产生方式 分为直接加热式和间接加热式。前者电流直接通过工件使之加热,不需要电热元件,加热速度很快,但对工件的电阻率和几何形状有一定要求。后者电流通过电热元件或导电液体,产生的热量以不同传热方式间接加热工件。工业电阻炉绝大多数属于后一类。
按作业方式 分为间歇式和连续式。
间歇式电阻炉在加热过程中不进行装、出料操作,它按炉温分成低温、中温、高温三类。低温和中温的界线大致在600~700℃。(1)低温电阻炉包括各种干燥炉(箱)、回火炉、多种有色金属的热处理炉和加热炉。主要以对流方式将物料加热,有炉内气流自然循环和强制循环两种。低温电阻炉在中国一般用铁铬铝合金做电热元件。(2)中温电阻炉一般是指炉温为700~1250℃、主要以辐射方式传热的电阻炉,供钢的淬火、正火和退火使用。炉型很多,只有少数几种,例如箱式炉、台车式炉、井式炉和罩式炉等已经系列化,并由电炉厂生产。(3)高温电阻炉是指炉温**过1200~1250℃、在氧化性气氛中不能使用金属电热元件的电阻炉。除通氢的钼丝炉外,用得较多的是硅碳棒箱式电炉。二硅化钼电炉可以用到1600℃。
连续式电阻炉在使用时工件从进料口入炉,沿炉长移动同时按工艺要求加热到规定温度,有的炉子在加热后还要保温甚至炉冷,然后从出料口移到炉外,整个作业是连续(包括脉动)的。它适用于大批量生产。按炉温分成低温、中温、高温三类,或按炉长分成不同的温度区。炉衬和电热元件的结构和间歇式电阻炉基本相同,低温炉或低温区往往采用强制循环方式。
1 一般过热:热处理加热温度过高或在高温下保温时间过长,引起奥氏体晶粒粗化称为过热。粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低,脆性转变温度升高,增加淬火时的变形开裂倾向。而导致过热的原因是炉温仪表失控或混料(常为不懂工艺发生的)。过热组织可经退火、正火或多次高温回火后,在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化。
2 断口遗传:热处理有过热组织的钢材,重新加热淬火后,虽能使奥氏体晶粒细化,但有时仍出现粗大颗粒状断口。产生断口遗传的理论争议较多,一般认为曾因加热温度过高而使MnS之类的杂物溶入奥氏体并富集于晶界面,而冷却时这些夹杂物又会沿晶界面析出,受冲击时易沿粗大奥氏体晶界断裂。
3 粗大组织的遗传:有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时,以慢速加热到常规的淬火温度,甚至再低一些,其奥氏体晶粒仍然是粗大的,这种现象称为组织遗传性。要消除粗大组织的遗传性,可采用中间退火或多次高温回火处理。