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粉末冶金电阻炉炉膛的形状及尺寸应该这样进行计算
2020-07-23   11:59:12   来自:admin

炉膛一般指炉子中用耐火材料所砌的承担作业的内腔部分。炉膛的尺寸是根据产品的大小,产量及温度分布等主要条件决定的。所设计的炉膛应尽量避免无用的空间,以免使整个炉子的外形尺寸增大和热损失增大。

A炉膛的形状和尺寸

炉膛的断面形状常用圆形、近半圆形、长方形等。在生产小型产品、产量较小时,一般用圆形或半圆形。在高温时使用圆形,无论在温度均匀分布或耐火材料受力情况等方而均比用方形要好。如果产量大,温度高则炉膛多用近半圆形。产量大,温度低多用方形或长方形。

对于炉膛的截面尺寸,一般米说,如果太宽太高,则发生温度在整个炉膛内分布不均匀的现象,所以生产的产品质量不稳定。从另一方面来说,只要较好地采用能使最终产品质量均匀一致的各种措施,则能扩大炉膛的尺寸(如在炉膛中均匀布置电热元件,使炉管转动,使物料沸腾等)。对于圆形炉膛来说,其内宽径:

半圆形炉膛的断面尺寸,同样由舟皿的尺寸决定,与上面不同的是这种炉膛所用舟皿的形状通常为长方形,其炉膛直径通常比舟皿宽度尺寸大30~50mm。

方形炉膛多用于金属氧化物还原、成形产品的低温预烧、铁氧体等的烧结,其宽度为:

B炉膛的高度


炉膛高度取决于炉子的工作性质、生产率、气氛的流量及传送方式,粉末冶金电阻炉的炉膛高度一般为炉底宽度的45%~75%。对于还原炉取下限值,烧结炉取上限值。


目前,在一般钨粉生产过程中所用电阻炉,经过实践证明,当物料处于静态时,炉膛宽度大到930mm和高度为670mm,炉膛内放人四根断面尺寸为300mm×70mm的不锈钢管,用于二次还原生产钨粉,产品质量完全符合要求。烧结炉的炉膛断面宽度尺寸一般用到300~400mm。

C炉膛的长度

在粉末冶金生产中,为了提高生产率,除实现连续生产外,还要求增长工艺制度所要求的温度区。因此,常把炉子分成两个温度段或多个温度段,实行单独控制供电。但无论是多段还是两段,都具有能得到某种产品最终性能(铁制品有时例外)的高温区,一般在高温段布置电热元件时,采用分段控制供电的方法。目前粉末冶金用炉高温段的长度一般为1~2m,这样可使有效工作温度范围(高温区长)在400~800mm长的范围内变动。

炉膛的总长度(或高温区长度)可参照以下公式作初步估算:


以上公式并未解决高温段与有效高温区长度间的关系,仍需由实验确定,另外不同的物料(产品)所需的升温、保温、冷却的时间也是不一样的,因此用上述公式估算设计炉长时应选用一种具有普遍意义的工艺制度。

在设计炉膛结构时,一般还要考虑电热元件安装问题。因电热元件安装方法不问,则炉膛结构也要改变。常见的情况有:将电热元件安装在炉墙内壁上(钟罩炉),或安装在炉膛外壁上(如钼丝炉),或竖穿炉膛(如铁制品碳硅棒烧结炉),或横穿炉膛(如生产钨粉用四管还原炉)等。

炉膛既可用耐火砖砌,也可预制成耐火炉管。当用预制炉管时,电热元件则可绕在管的外壁,也可装在管内壁上。在这种情况下,其优点是电热元件所发出的热量集中在炉膛内,散热损失较小,可减少炉子的总功率。但缺点是装拆炉子不太方便。

目前所使用的炉管材料:在1300~1650℃温度内,可使用含75%左右Al2O3的耐火管;在1300℃以下可使用普通耐火材料;在1650℃以上时,可用氧化锆管或石墨管等。



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