摘要
最早的輻射管爐是德國在20世紀30年代發明並使用的,其結構為單層直管式,水平或垂直穿過爐膛,直到50年代初 U型輻射管才問世,並在此基礎上發展了W型,以及排氣再循環的P型和O型。由於U型和W型具有有效加熱面積大、燃料利用率高、控制和操作相對較為容易等優點,因此在大型的帶鋼連續熱處理爐上套用最多。簡介
輻射加熱管是把電加熱元件封閉在保護套內通電發熱,由套管間接把熱量輻射給爐襯和被處理工件,廣泛用於熱處理行業的各種加熱爐中。對輻射管的類型和材質做了歸納,闡述了各種輻射管燒嘴供風方式的特點。對使用輻射管加熱技術應注意的問題做了剖析。介紹了各種提高輻射管熱效率的途徑,對輻射管的設計與選型做了總結。輻射管的型式和材質
輻射管的型式
根據爐子內部形狀不同,輻射管也設計成各種各樣的型式,表1列出了各種有代表性的輻射管型式和性能指標。輻射管的材質
目前國內所生產的輻射管其材質基本上都是耐熱鋼,通過離心鑄造而成。輻射管壁面溫度比爐內被處理工件的溫度通常要高50~100℃,它們都是在相當高的溫度下使用的,所以各種耐熱鋼最高使用溫度隨著使用條件、可控氣氛種類而變化。
各種耐熱鋼的性能如表2所示。在實際生產中,可根據工藝條件選擇合適的輻射管用耐熱鋼的材質。
當爐膛溫度比較高時,耐熱鑄鋼已不能滿足工 藝的要求,需要選用其它材質來製造輻射管。目前國外通過改進輻射管材質以增加使用壽命和提高總體性能,已研究開發了品質更高的輻射管,包括滲鋁 低碳無縫鋼管、陶瓷管(SiC管)、Si2SiC複合材料等新型輻射管。
輻射管燒嘴
輻射管靠管內燒嘴噴射燃料燃燒加熱,為達到 工藝要求,輻射管燒嘴必須使管內壁面溫度分布均勻,不產生局部過熱。具有良好的火焰穩定性,在較小的空氣消耗係數情況下也能穩定燃燒。在頻繁開 關的情況下,不至於回火或嚴重積炭。整個燃燒調節過程中,空氣消耗係數相對穩定。預熱器能將助燃空氣預熱到400℃以上。NOx 排放濃度低於80×10-6,噪聲低於70dB(A)。燒嘴及固定裝置的表面溫度小於100 ℃,便於維修,壽命合理。輻射管燒嘴按照供風方式可分為鼓風式、吸風式、抽吸式和抽鼓式。鼓風式:鼓入空氣為助燃空 氣、自然排煙,由於鼓風式管內為正壓,出於安全考慮,目前已很少使用。吸風式:助燃空氣通過引射風 形成的負壓從車間吸入,自然排煙,管內為負壓,目前使用最普遍。抽吸式:助燃空氣通過引射風形成的負壓從車間吸入,排煙氣風機強制排煙。較先進 的是抽鼓式,鼓入空氣為助燃空氣,排煙風機強制排煙,較傳統的吸風式具有很多優點,其最突出的優點是空氣消耗係數易控制。在一般情況下,吸風式輻射管燒嘴空氣消耗係數的波動範圍為1.15~1.50,而抽鼓式的波動範圍為1.05~1.15。近年來,蓄熱式(HTAC)燃燒技術興起,為提高輻射管的燃燒熱效率,輻射管也開始採用蓄熱式燒 嘴。該技術是採用一對蓄熱式的燒嘴,結構如圖1所示[3]。HTAC燃燒技術在普通加熱爐領域已獲得 極大的成功,並已開始套用在輻射管加熱的保護氣氛爐中,由於在套用中還存在許多實際問題有待解決,故推廣速度不快 。但隨著問題的解決和設備的改進,該技術將在輻射管加熱技術領域迎來快速發展。
輻射加熱管使用的電熱合金材料應具有較高的電阻率,電熱轉化率高。由於輻射管放置在套管內,傳熱過程與一般敞露型電熱元件不同,其熱禁止大,升溫過程中必須對元件溫度進行控制,防止元件超溫。輻射管封閉加熱時,電熱元件表面溫度比爐膛溫度高約100℃-150℃。所以在選材時要分析爐溫、爐內氣溫氛圍,選擇正確的加熱材料。
目前輻射管加熱管系列有鼠籠式、立帶式和螺鏇式等,加熱元件系採用進口或國產電阻絲、鎳鉻絲(或帶)、鐵鉻鋁(絲或帶),保護管採用進口高溫合金板材、耐熱鋼板卷制焊接或離心鑄造而成,具有高溫抗氧化性和抗滲碳性能好、使用壽命長等特點。
主要技術及性能 :
1、電加熱絲冷態電阻誤差範圍≤3%
2、外保護管和加熱絲之間的絕緣電阻大於2MΩ
3、發熱管外徑:從φ60mm~φ300mm各種規格
4、加熱功率:從2KW/支到24KW/支的各種規格
5、發熱管外管長度:從800mm~2800mm的各種規格
6、輻射管外管壁厚:從1.5mm~16mm的各種規格。