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怎样设计马弗罐和选择合金来提高使用寿命
2016-11-15   11:32:37   来自:wubaiyi

     要有**的马弗就得依靠系列型设计的方法,并从各种资料中采用**的方案。现在,让我们从结构效果、温度效果、材料选择和使用寿命要求来分析一下马弗设计的要求。

一、结构效果

    结构效果包括马弗罐式样、承载能力和支承方式。不管有否加工成波形,**考虑马弗的强度和检测材料的蠕变强度,表一就是各种常见材料强度对照表。表中低碳钢、铜、铝材料性能是根据屈服点列出的。 AISI 330在1600℉时的强度是基于其材料的蠕变强度。强度对照表表明, AISI 330在!600℉时是铝在室温中强度的l/4.而601型合金在2100℉时其容许强度为370 psi,只是室温下铝的强度1/20。这意味着601型钢在一定温度下要比一块铝容易弯曲20倍,我敢肯定,您已听到过哪种材料在一定温度下,如“湿面条”或“白脱”那般柔软。这般比拟是实在的,这说明马弗罐**自己支撑自己,炉内**有适当支承。差的设计结果,会因过载而产生变形。图1表明601、 600和300型常见马弗材料在温度下的强度。应该选择适当的材料来满足工作温度范围和承载量。

    要慎重考虑是否须要加强强度。图2是各种不同尺寸加强板的惯性矩(抗弯强度)的比值表。图表数值以6"宽,3/6"厚的波形加强金属板与非波形金属板的比较。

    1号板为1 1/4"深的波形,3/6"厚箱式波形板。
    2号板为7/8"深的波形,3/16"厚正弦波形板。
    3号板为3/4"深的波形,3/16"厚单波波形板。

    值得注意的是1号箱式波形较为5号平板强度的73倍,这证明了加强能提高马弗罐的强度和减少产生的应力。这种用波形板加强的方法是可取的。否则,我们就得用12"厚钢板来设计马弗的“桥”。当然,结构设计工程师是不会这样做的,会用轻巧的结构有效的梁架来代替12"的钢板。可是用波形板能代替厚板的马弗罐

    在马弗罐的设计中,马弗的支承系统是十分重要的,当你购买炉子时,应考虑这些参数,不能只期待成本低,而不考虑马弗的支承系统,否则将会产生不少问题。图3表示马弗墩式安装。马弗底部纵向采用波形加强,其突出部分既可朝上,也可向下。当马弗膨胀或收缩时,波形板能在 墩上顺利滑动,但马弗罐下凹隔时,就会出现许多问题,因为这种波形板不是*牢固的,使马弗寿命受到限制。例如一合18"这种型式的马弗罐在21000℉只能用上l— l 1/2年,而增加纵向波形(或较高的波纹)就能延长马弗罐的使用寿命。见照片(b)。图4是改进设计了的马弗罐。碳化硅炉底板置在支承墩上,马弗罐安装在该板上,能延长马弗的使用寿命。图4还表示了安装在墩上的箱式加强波形板。马弗的支承与牢固的底部相连接,这样使用寿命持续到4--5年。照片(a)是表示箱式波形板底部结构的马弗。

    马弗底部的方案选定后,还得设计马弗的顶部。顶部可以是加强型或非加强型的.许多制造厂商还考虑将马弗顶都与罐壁顶端进行内、外双焊.通常罐顶的支撑物会增加其重量,应避免其变形。而罐顶的****作用,只是构成外壳和支承罐壳的重量,所以**的设计方案应该是轻巧牢固。图5表示马弗罐顶部的设计,其拱顶半径应等于或小于炉膛宽度。

二、温度效果

    要论述热效果是较困难的,这需要丰富的知识和一定的实践经验,设计马弗罐**从三个方面考虑,由于膨胀因素,应考虑马弗罐是否加强。此外,马弗怎样加热,热冲击波怎样明显地影响马弗的寿命,以及上面谈述的怎样联系材料的选择与温度的关系;这一连串的问题都会严重影响马弗罐的寿命。

    *常见的问题之一,是马弗罐底板在进、出口端2—3"处隆起或下陷。凹凸变形多见于马弗罐的进口端,这是由于过量的热冲击所引起的。热冲击是由于工作温度急剧上升或马弗和传送带温度急剧下降造成的,这种热冲击通常可增加马弗的预热或冷却截面来减弱。减轻热冲击*常见的方法之一是增知罐内底板。照片?表示典型的炉板结构。这样,传送带可以从增知了的炉底板处经过,而不从马弗罐的底部通过。

    其它常死弊病有马弗加热不适当,如果是电加热,加热元件 离马弗太近,而导致马弗罐被烧穿,或者电热元件受到损坏。如果是气体燃烧的,由于马弗罐壳体的燃烧或焊接的氧化会缩短炉燃挪,由于县弗膀册的耀绕或焊接的氧化会缩短炉子的寿命。改进工艺和设计能消除这些病,也使重新改造质量低劣的马弗罐有了可能。

三、选择材料

    选择材料已经在结构效果这节中讨论过了,但选择材料不限于上面表列的三种材料。其它常用合金材料有304、309、310、330、600、601、617、617、230、HX和333。工作温度和马弗罐气氛内含有耐腐蚀元素决定选择何种材料。如果炉子没有适当的碳势控制,哪怕用上更**的合金材料,也只能拥有极短的使用寿命;如果碳黑情况严重,在2100`F温度下18"的传送带机构也只能使用一年的时间。
 
四、寿命要求 

    现代技术可以使我们采用各种各样的合金材料,利用当今能够拥有的各种工具设计出符合使用寿命要求的炉子。上面巳经列举了几种典型妒罐的寿命情况。尽管如此,如果用户需要提高马弗罐寿命的话,虽然将略微增加—些成本,但下列指导还是非常简便实用的。
     1.增加马弗罐顶部的拱形,减小半径。
     2.尽可能采用加强型。
     3.尽量使用**材料(601、330合金是具有经济效果的)
     4.双面全渗透有效焊接。
     5.用比炉罐壳体材料高一级的焊条焊接。

   **,热处理工作者和炉子制造者都同样视为马弗罐是一种 不必要的耗费,是降低成本的潜能。我想,随着炉子壳体设计的
改进和耐火材料质量的提高,热处理工作者将不用炉罐就能使炉子耐久有效地工作,马弗罐将不再被人们所研究。



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