熱處理箱式電阻爐

摘要：應(yīng)用新技術(shù)、新材料打破常規(guī)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)型箱式電阻爐進(jìn)行技術(shù)改造。本文闡述了應(yīng)用輕質(zhì)硅酸鋁纖維基不定型耐火材料預(yù)制爐襯現(xiàn)場成型的筑爐工藝，簡單省時(shí)，對(duì)爐底板進(jìn)行了改造。增加了爐子的有效加熱面積，功率變化并不太，使加熱爐適用產(chǎn)品的特殊性，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高了加熱爐的性能，節(jié)能顯著，使噸鋼生產(chǎn)耗能有較大幅度下降，經(jīng)濟(jì)效益可觀。改造老的傳統(tǒng)的熱處理設(shè)備也是節(jié)能降耗的重要途境之一。

關(guān)鍵詞：節(jié)能降耗、爐溫均勻性、平均單位耗能

1 概述

我國熱處理行業(yè)是機(jī)械工業(yè)的耗能大戶，機(jī)械制造廠熱處理用電比重占全廠的25～30％，全國熱處理行業(yè)有熱處理爐約12萬臺(tái)，其中50％以上用電，每年耗電約為100億KWh。我國熱處理平均單位耗能達(dá)700KWh/t，比西方發(fā)達(dá)國家的平均耗能高出一倍多。我國“十五”發(fā)展目標(biāo)到2010年使熱處理平均單位耗能降到500KWh/t，應(yīng)該說實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)不是輕易能達(dá)到的。而降低能耗和提高熱處理產(chǎn)品的質(zhì)量是我們每一位熱處理工作者義不容不得辭的責(zé)任。采取高效節(jié)能和提高熱處理產(chǎn)品質(zhì)量，更換淘汰陳舊熱處理設(shè)備，應(yīng)用新型節(jié)能加熱設(shè)備是一必然。但有許多企業(yè)又不具備條件，一些特殊工件的熱處理不一定都使用標(biāo)準(zhǔn)型加熱設(shè)備，為此，改造原有設(shè)備也是一種節(jié)能的重要的途經(jīng)。

2 問題的提出

多年來我廠生產(chǎn)的割草機(jī)主要件之一的護(hù)刃器梁是一扁鋼制作而成，全長2670mm，需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)，它是一長桿件，經(jīng)井式爐的加熱淬火，而回火采用75KW標(biāo)準(zhǔn)箱式爐，而該爐的有效加熱長度為1800mm。在裝爐時(shí)將其件采用交叉對(duì)角裝爐，這也只是免強(qiáng)關(guān)上爐門，但還是使?fàn)t后墻時(shí)常要進(jìn)行維修，更主要的是生產(chǎn)效率低，平均單位耗能高。為此提出改造箱式爐，加長該爐的有效加熱長度，并做到盡可能不再增大裝機(jī)容量，以提高該爐的適用性。

箱式電阻爐 熱處理車間

3 技術(shù)改造方案

1)使有效加熱長度1800mm，改為2200mm，需在爐后側(cè)加長400 mm。

2)由于我廠熱處理沒有太大的件，采用標(biāo)準(zhǔn)型爐，其高度沒有發(fā)揮作用，能否降低高度，而爐子的總功率盡可能變化不要太大。

3)爐襯采用輕質(zhì)硅酸鋁纖維基不定型耐火材料預(yù)制構(gòu)件，爐前成形施工的筑爐工藝。

4)由于改變了爐體形狀與結(jié)構(gòu)，為此重新布置加熱元件。

5)改變現(xiàn)有爐底板結(jié)構(gòu)形狀。

6)控溫點(diǎn)仍為一點(diǎn)，即一個(gè)加熱區(qū)，但測溫點(diǎn)位置有所變動(dòng)。

4 實(shí)施步驟與分析

1)首先進(jìn)行核算，如果在原爐的結(jié)構(gòu)上后側(cè)直接加長400mm其它不變的話，總功率至少要增加到90KW～95KW，這樣熱處理能耗不但沒降下來反而增加了，此方案不可取?？紤]把加熱室高度降低。加熱元件的分布由原來兩側(cè)墻的8排改為6排，高度可降低160mm，爐頂拱形由原來的R1150mm改為R800mm，加熱容積由原來的1.71m3改為1.72m3，雖然容積變化，因加長爐體，爐底加熱面積增加了0.44m2為保障爐溫均勻性，適當(dāng)增加了功率，尤以爐底功率應(yīng)增加才能改善箱式電阻爐均溫?zé)峁ば阅堋?

加長了加熱室，并將高度降低以確保熱處理工藝施工。若按常規(guī)布置，特別是爐底難度較大，大功率設(shè)備布電平衡問題也是較重要的問題，通過計(jì)算調(diào)整電熱元件為爐底三組，共9排，即14KW×3=42KW，爐兩側(cè)為三組，每側(cè)6排，即13KW×2＋6.5KW×2=26KW＋13KW=39KW，接電為雙星接法如圖1。這樣爐子的結(jié)構(gòu)也隨之改變了，確定結(jié)構(gòu)如圖2。

2)根據(jù)井式爐技術(shù)改造的經(jīng)驗(yàn)，采用輕質(zhì)硅酸鋁纖維基不定形耐火材料預(yù)制構(gòu)件，現(xiàn)場成形筑爐工藝提高筑爐氣密性，確保爐溫的均勻、節(jié)能。可以不用耐火磚的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，在砌筑時(shí)更改某個(gè)尺寸受到磚形的限制，而不定形硅酸鋁纖維就可以任意設(shè)定各個(gè)尺寸，非常有利技術(shù)改造。改造此爐加熱室高度降低了160mm，爐頂改為．R800mm，不受任何限制。 通過使用證實(shí)，以輕質(zhì)硅酸鋁纖維基不定形耐火材料有上述優(yōu)點(diǎn)，更主要的有如下特點(diǎn)：

①由于硅酸鋁纖維導(dǎo)熱系數(shù)小，故有良好的絕熱保溫性能，達(dá)到環(huán)保、節(jié)能的良好效果。

②升溫速度快，溫度控制精確、均勻、平穩(wěn)，熱效率高，可確保產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)參數(shù)。

③筑爐易于操作，周期短，只要把預(yù)制構(gòu)件按各部位擺放到位即可。此臺(tái)箱式爐只用了4天就把爐子改造安裝完畢了，烘爐用了5天，總計(jì)不到10天。如果用磚砌筑至少需要10天以上，加上烘爐5～7天，總計(jì)要超過半個(gè)月，對(duì)生產(chǎn)用爐顯然是不允許的，而采用新的材料與筑爐工藝對(duì)生產(chǎn)影響不太。

④長的使用壽命，無故障運(yùn)行期長。適用型廣，我廠改造的井式爐與箱式爐已先后運(yùn)行了5年與3年仍在正常使用，在這期間沒有進(jìn)行過任何維修。

3)以往箱式爐在裝工件時(shí)無論怎樣小心注意都很難避免不碰上兩側(cè)下面兩排爐絲，一次碰上一般就會(huì)把托絲磚碰壞一塊或幾塊，甚至遇到難裝的工件裝一爐就碰壞幾處，如來不及維修或采以一些臨時(shí)措施來維持生產(chǎn)，但也經(jīng)常難免出現(xiàn)上下爐絲短路造成停產(chǎn)維修，這樣帶來很大不便與造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，為此，在此次技術(shù)改造時(shí)特意將爐底板兩側(cè)與后側(cè)加高了150mm的邊沿，而且兩側(cè)加高的沿上有Φ90mm的10個(gè)均布的孔，以保證兩側(cè)下面的電熱元件的熱量充分地散發(fā)出來，這樣即完成保護(hù)爐子下兩排爐絲與托絲磚又不失電熱元件的應(yīng)有作用。經(jīng)改造的爐子已運(yùn)行了3年多，證實(shí)此舉減少了爐子維修頻次，徹底解決了因裝工件造成碰壞下側(cè)托板磚與爐絲問題，又提高了爐子的完整性與工藝性能。

5 使用效果小結(jié)

1)通過多年的使用與測試，改造后的箱式爐總功率為81KW

2)升溫快，保溫性能好，在烘爐狀態(tài)達(dá)到950℃一小時(shí)測爐兩側(cè)墻爐殼溫度是47℃，低于我國規(guī)定的50℃。

3)、生產(chǎn)實(shí)際測試：本廠產(chǎn)品，A座位支板；增加20件，生產(chǎn)率提高50％；B彈簧，增加40件，生產(chǎn)率提高90％；C護(hù)刀器梁增加10～12件，生產(chǎn)率提高60％多。

4)、改造了爐底板結(jié)構(gòu)，三年多沒有進(jìn)行過爐襯維修，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約維修費(fèi)用，增加顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

5)、采用硅酸鋁纖維基預(yù)制件與新工藝，提高了工效，提高了加熱爐熱效率，提高了爐溫均勻性，提高了熱處理工件的質(zhì)量。

6)、采用新材料、新工藝改造箱式爐節(jié)能降耗顯著，節(jié)電率在30％以上。

7)、以上述提到的兩種典型工件計(jì)算單位耗能：

A護(hù)刃器梁改造：1840.2KWh/t,改造后：1362.8KWh/t，下降了477.4KWh/t；

B座位支板：改造前：806.5KWh/t，改造后：526.2KWh/t，下降了280.3KWh/t，平均單位耗能為1323KWh/t，改造后944.5KWh/t，下降了378.9KWh/t。可見效果是明顯的。

綜上所述：應(yīng)用新材料、新技術(shù)、新工藝改造老的傳統(tǒng)的熱處理設(shè)備也是一種提高工效，節(jié)能降耗，增加經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。